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KR20150130387A - 시료 준비용 기기, 시스템 및 방법 - Google Patents

시료 준비용 기기, 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20150130387A
KR20150130387A KR1020157027838A KR20157027838A KR20150130387A KR 20150130387 A KR20150130387 A KR 20150130387A KR 1020157027838 A KR1020157027838 A KR 1020157027838A KR 20157027838 A KR20157027838 A KR 20157027838A KR 20150130387 A KR20150130387 A KR 20150130387A
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KR
South Korea
Prior art keywords
container
sample
sonicator
wall
biological sample
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020157027838A
Other languages
English (en)
Inventor
알렉산더 루
엘리자베쓰 에이. 홈스
Original Assignee
테라노스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 테라노스, 인코포레이티드 filed Critical 테라노스, 인코포레이티드
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Abstract

시료 준비를 위한 소니케이터가 포함된 기기, 시스템 및 방법이 제공되었습니다. 소니케이터는 용액을 혼합, 재현탁, 에어로졸화, 분산, 분해, 또는 가스 제거를 위해 사용할 수 있습니다. 소니케이터는 시료에 들어 있는 병원체 세포 같은 세포를 파괴하는 데 사용할 수 있습니다. 시료 준비에는 병원체를 검출, 식별 또는 측정하기 위해 초음파 분쇄(sonication)에 의해 병원체 식별 물질을 노출하는 것이 포함될 수 있습니다. 소니케이터는 소니케이터의 팁을 시료가 들어 있는 용기의 외부 벽에 접촉하여 시료 용액에 초음파 에너지를 전달할 수도 있습니다. 소니케이터가 들어 있는 다용도 기기에는 추가적인 작업 및 검정을 위해 추가적인 부품이 포함될 수도 있습니다. 이런 기기가 들어 있는 기기 및 시스템은 시료 검정 및 분석을 위해 검사실 또는 시스템에 들어 있는 다른 기기들과 통신할 수도 있습니다. 이런 기기와 시스템을 이용하는 방법이 제공되어 있습니다. 개선된 시료 준비 기기, 시스템 및 방법은 시료를 분석하는 데 유용하며, 예를 들어, 병원체에 의해 감염된 환자를 진단하는 데 유용합니다.

Description

시료 준비용 기기, 시스템 및 방법 {DEVICES, SYSTEMS AND METHODS FOR SAMPLE PREPARATION}
박테리아 같은 병원체를 신속하고 정확하게 검출하고 식별하는 것은 전염병 및 유행병을 진단, 치료, 예방 또는 개선하는 데 매우 중요합니다. 그러나, 병원체를 검출하거나 식별하기 위한 방법에는 흔히 대량의 시료가 요구되며, 대량의 시료는 확보하기 어렵거나 피험자에게 불편하고 고통스러울 수도 있습니다. 병원체를 검출하고 식별하는 방법은 흔히 증식배지(growth medium) 또는 숙주 세포 또는 동물에서 시료를 배양해야 할 수도 있고 이렇게 하는 데는 오랜 시간이 걸립니다. 많은 종류의 병원체들은 배양하기 어렵고 또는 다른 유기체와 비슷하여, 시료로 검출 가능한 배양을 생성하더라도 식별하기가 어렵습니다. 게다가, 병원체를 검출 및 식별하기 위한 방법은 희귀하거나 값비싼 시약 또는 배양 조건이 요구될 수도 있습니다.
그러므로, 생체 시료에 들어 있는 병원체를 검출하고 식별하는 것은 전염병에 노출되었거나 전염병을 앓고 있거나 앓는 것이 의심되는 환자를 진단 및 치료하는 데 중요할 수도 있습니다. 그러나, 병원체를 검출 또는 식별하는 현재 방법은 흔히 부정확하고 어려우며 값비싸고 많은 시간이 소요됩니다. 따라서, 소량의 시료에서 병원체를 검출하고 식별하기 위해 신속하고 정확하며 직접적인 방법이 필요합니다.
참조를 통한 결합(INCORPORATION BY REFERENCE)
본 명세서(문서)에서 언급된 모든 출판물, 특허 및 특허 신청은, 각각이 참조를 통해 결합되었다고 개별적으로 명시된 것과 동일한 정도로, 참조를 통해 결합되어 있습니다.
요약
본 문서에는 시료 준비용 기기, 시스템 및 방법이 공개되어 있습니다. 본 문서에 공개된 시료 준비용 기기에는 소니케이터(sonicator, 초음파 분쇄기)가 포함되어 있습니다; 소니케이터는 초음파 에너지를 시료 용액에 제공하도록 구성될 수 있습니다. 시료 용액은 용기 속에 들어 있습니다. 구현에서 소니케이터는 용액을 혼합하는 데 사용할 수 있으며, 예를 들어, 시료 용액을 혼합하거나, 시료 용액과 시약 용액 같은 둘 또는 그 이상의 용액을 혼합할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 용액 에멀젼화, 용액 혼합, 용액 또는 시약에 들어 있는 시료의 혼합에 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 재료의 재현탁(resuspension), 예를 들어, 시료를 원심분리한 후에 시료의 재현탁에 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 액체의 에어로졸화(aerosolization)에 사용할 수 있으며, 예를 들어, 액체 시료의 에어로졸화, 시료로 구성된 용액의 에어로졸화에 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 시료 같은 용액, 시료로 구성된 용액을 가열하는 데 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 시료를 분산하는 데, 예를 들어, 용액에 들어 있는 시료 또는 기타 재료, 예를 들어, 용액에 들어 있는 고체 또는 반고체 시료를 분산시키는 데 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 시료 같은 재료를 분해하는 데 사용할 수도 있으며, 예를 들어, 고체 또는 반고체 시료는 분해를 위해 초음파 분해(sonication)에 노출될 수 있으며, 이렇게 하면 희석제 같은 시약과 이후에 혼합하는 데 도움될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 액체 시료 같은 액체에서 가스를 제거(de-gas)하는 데 사용할 수 있습니다; 구현에서, 이런 방식으로 방출된 가스는 검정에서 사용하기가 더 용이합니다. 구현에서, 소니케이터는 시료에 들어 있는 병원체 세포 같은 세포를 파괴하는 데 사용할 수도 있습니다. 일반적으로 세포를 파괴하면 세포 내용물(세포내 물질, 예를 들어 세포 또는 소기관 내의 핵 물질)을 검사에 노출할 수 있고, 검정에서 더 접근하기 쉬운 단백질과 단백질/막 복합체를 제공합니다.
병원체는 특성 유전 물질 및 특성 단백질로 검출하고 식별할 수 있습니다. 생체 시료에 들어 있는 병원체를 검출하고 식별하려면 일반적으로 병원체를 파괴하여 핵 물질을 검사에 노출해야 하고, 검정에서 접근이 더 용이한 단백질과 단백질/막 복합체를 제공해야 합니다. 예를 들어, 병원체의 막 또는 세포벽을 파괴하여 병원체를 파괴하면 병원체 식별 물질이 방출될 수도 있습니다. 예를 들어, 세포의 원형질 막, 진핵 병원체의 핵막을 파괴하거나 세포벽이 있는 박테리아의 세포벽을 파괴하거나 이런 것들의 조합을 파괴하면, 병원체 식별 물질(예를 들어, DNA, RNA 또는 단백질)이 자유롭게 되어 검정 시약과 접촉하여, 병원체를 검출, 식별 또는 측정할 수 있게 됩니다.
본 문서에는 생체 시료에 들어 있는 병원체를 파괴하는 기기, 시스템 및 방법이 제공되어 있습니다. 본 문서에 공개된, 생체 시료에 들어 있는 병원체를 파괴하기 위한 기기, 시스템 및 방법에는 소니케이터(sonicator)가 포함됩니다; 소니케이터는 병원체가 들어 있는 시료 용액에 초음파 에너지를 제공하도록 구성될 수 있으며, 이렇게 하여 병원체를 파괴하고, 예를 들어, 병원체의 막을 파괴할 수 있습니다. 이렇게 파괴하면 병원체에서 병원체 식별 물질이 방출되고, 병원체를 검출, 식별 또는 측정하는 데 도움됩니다. 구현에서, 다용도 기기가 제공되었으며, 이런 기기에는 생체 시료에 들어 있는 병원체 세포를 파괴하도록 구성된 소니케이터가 들어 있으며, 검정을 위해 병원체 식별 물질을 노출합니다. 제공된 다용도 기기에는 생체 시료에 들어 있는 병원체 세포를 파괴하도록 구성된 소니케이터가 포함되어 있으며, 병원체 식별 물질을 검정에 노출하고, 적어도 하나의 추가적인 검정을 수행할 수도 있습니다. 이런 기기가 들어 있는 시스템이 제공되어 있습니다. 이런 기기가 들어 있는 시스템은 병원체의 검출 및 식별, 전염병의 진단을 위해 검사실 또는 시스템 내의 다른 기기들과 추가적으로 통신할 수도 있습니다. 이런 기기와 시스템을 이용하는 방법이 제공되어 있습니다. 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법은 병원체에 의한 질환을 앓거나 감염되었거나 또는 감염이 의심되는 환자를 진단 및 치료하는 데 유용한 장점을 제공합니다. 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 눈물 등이 포함되며, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질, 피험자로부터 수득한 기타 시료가 포함될 수 있습니다.
출원자들은 병원체 식별 물질의 유무에 대해 생체 시료를 검정하도록 구성된 기기를 공개합니다. 이런 기기에는 소니케이터가 포함되어 있으며, 소니케이터는 생체 시료가 들어 있는 용기와 접촉하도록 구성되어 있습니다. 이런 소니케이터는 상기 검정을 수행하는 데 사용할 수 있도록 구성될 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 것과 같은 기기에 들어 있는 소니케이터는 적어도 생체 시료의 일부분이 들어 있는 용기(vessel)의 벽과 접촉하도록 구성될 수 있으며, 상기 벽에 초음파 에너지를 제공할 수 있으며, 상기 생체 시료에 들어 있는 병원체를 파괴할 수 있으며 상기 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출하는 데 효과적입니다. 검정에는 병원체 식별 물질에 대한 검출이 포함될 수도 있습니다; 검정에는 병원체 식별 물질에 대한 식별이 포함될 수도 있습니다; 검정에는 병원체 식별 물질에 대한 측정이 포함될 수도 있습니다. 예를 들어, 시료 또는 시료의 부분에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정할 수 있습니다. 이런 병원체 식별 물질은 상기 생체 시료에 대해 수행한 검정에서 검출되거나 식별되거나 또는 측정될 수도 있습니다. 구현에서, 본 문서에 공개된 기기는 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 검정 외에도 하나 또는 그 이상의 다른 검정을 수행하도록 구성될 수도 있습니다.
본 문서에 공개된 기기는 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하는 데 적합할 수도 있습니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 결정하기 위해 시료를 검정하는 기기에는 소니케이터(sonicator)가 들어 있을 수 있으며, 해당 소니케이터에는 생체 시료의 적어도 일부분이 들어 있는 용기의 벽과 접촉하기 위한 수단이 포함되어 있습니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 결정하기 위해 시료를 검정하는 기기에는 다음이 포함되어 있을 수도 있습니다: 소니케이터; 생체 시료의 적어도 일부분을 이동하기 위한 시료 취급 시스템; 벽이 있는 용기를 고정하기 위한 용기 홀더(vessel holder); 병원체 식별 물질을 검출하거나 측정하기 위한 검출기(예를 들어, 광학 검출기). 구현에서, 소니케이터에는 팁이 있을 수 있습니다; 구현에서, 소니케이터 팁은 해당 용기의 벽과 접촉하도록 되어 있으며 초음파 에너지를 해당 소니케이터에서 해당 용기의 벽으로 전달할 수 있습니다. 구현에서, 소니케이터에는 소니케이터 혼(sonicator horn)이 있을 수 있습니다. 이런 혼(horn)에는 팁(tip)이 있을 수 있으며 팁은 해당 용기의 벽과 접촉하도록 되어 있으며 초음파 에너지를 해당 소니케이터에서 해당 용기의 벽으로 전달할 수 있습니다. 구현에서, 기기에는 통신 어셈블리가 추가적으로 들어 있을 수 있으며, 통신 어셈블리에는 해당 검출 및/또는 측정의 결과를 알려줄 수 있는, 디스플레이 요소 또는 통신 요소가 포함되어 있을 수도 있습니다. 구현에서, 디스플레이 요소 및/또는 통신 요소 같은 통신 어셈블리는 양방향 통신에 적합할 수도 있습니다.
본 문서에서 출원인들은 시료에 들어 있는 세포를 파괴하도록 구성된 자동 검정 기기를 공개합니다. 이런 기기에는 시료 취급 시스템; 검출기, 용기 벽이 있는 용기를 고정하도록 구성된 용기 홀더(vessel holder)가 포함되어 있으며, 용기 벽에는 외부 표면(external face)이 있고, 용기는 시료를 담도록 구성되어 있으며; 이런 기기에는 소니케이터가 포함되어 있고, 이런 소니케이터는 용기 내의 시료에 들어 있는 세포를 파괴하기 위해 용기 벽의 외부 표면과 접촉하도록 구성되어 있습니다. 구현에서, 이런 자동 분석 기기는 용기 홀더로 고정된 용기에 시료가 들어 있을 때 시료에 대해 검정을 수행하도록 구성되어 있으며, 검정에는 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질에 대한 검정이 포함됩니다. 구현에서, 이런 자동 검정 기기의 소니케이터에는 소니케이터가 작동할 때 초음파 에너지를 소니케이터에서 용기 벽으로 전달하기 위해 용기 벽의 외부 표면과 접촉하도록 구성된 소니케이터 팁이 들어 있습니다. 구현에서, 이런 자동 검정 기기의 검출기에는 광학 검출기(optical detector)가 포함됩니다. 구현에서, 기기는 소니케이터 팁을 용기의 벽에 접촉하는 동안 용기에 힘을 가하도록 구성되어 있습니다.
본 문서에 공개된 자동 검정 기기에는 사용자, 기기, 검사실, 네트워크 또는 클라우드와 통신하도록 구성된 통신 어셈블리가 추가로 포함되어 있을 수 있습니다.
이런 자동 검정 기기의 병원체 식별 물질에 대한 검정은 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출하기 위한 검정에서 선택한 검정이거나 이런 검사를 포함할 수도 있습니다; 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별을 위한 검정; 및 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 검정. 구현에서, 병원체 식별 물질에 대한 검정에는 등온 검정(isothermal assay)이 포함됩니다.
구현에서, 병원체 식별 물질에 대해 시료를 검정하도록 구성된 자동 검정 기기에는 시료 취급 수단이 포함되어 있습니다; 외부 표면이 있는 용기 벽이 있는 용기를 고정하도록 구성된 용기 고정 수단; 및 소니케이터; 여기에서, 소니케이터는 소니케이터가 작동할 때 소니케이터에서 용기 벽으로 초음파 에너지를 전달하기 위해 용기 벽의 외부 표면과 접촉하도록 구성되어 있습니다. 구현에서, 검출기 수단에는 광학 검출 수단이 포함되어 있습니다. 구현에서, 이런 자동 검정 기기의 검정에는 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출하기 위한 검정에서 선택한 검정이 들어 있을 수도 있습니다; 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별을 위한 검정; 및 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 검정. 구현에서, 병원체 식별 물질에 대한 검정에는 등온 검정(isothermal assay)이 포함됩니다.
본 문서에 공개된 기기에서 사용하기에 적합한 생체 시료 및 본 문서에서 공개된 자동 검정 기기에서 검정하기에 적합한 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 피험자로부터 수득한 체액(bodily fluid), 배설물, 분비물 및 조직(tissue) 중에서 선택한 시료가 포함됩니다.
출원인들은 또한 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하는 방법을 공개합니다. 본 문서에 공개된 방법에서 사용하기에 적합한 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 피험자로부터 수득한 체액(bodily fluid), 배설물, 분비물 및 조직(tissue) 중에서 선택한 시료가 포함됩니다.
예를 들어, 출원인들은 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하는 방법을 공개합니다. 이 방법은 다음과 같이 구성됩니다:
본 문서에 공개된 것처럼 생체 시료를 자동 검정 기기와 접촉합니다;
시료에서 병원체 식별 물질의 유무를 검출합니다.
이런 방법의 구현에서, 접촉 단계는 다음과 같이 구성될 수 있습니다:
생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동합니다. 생체 시료의 해당 부분을 용기의 내부 부분에 넣을 수 있도록, 용기에는 내부 부분(interior portion)이 있고, 용기에는 외부 표면(external face)이 있는 용기 벽이 있습니다;
용기 벽의 외부 표면을 소니케이터와 접촉합니다; 및
생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출시키기 위해 용기 벽에 초음파 에너지를 가합니다.
이런 방법의 검출에는 광학 검출 방식이 포함될 수도 있습니다.
구현에서, 본 문서에 공개된 병원체 식별 물질의 유무를 검출하는 방법에는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하기 위한 등온 검정(isothermal assay)의 수행이 포함됩니다.
본 문서에 공개된 것처럼, 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 추가적인 방법에는 다음이 포함됩니다:
생체 시료를 본 문서에 공개된 것과 같은 기능이 들어 있는 자동 검정 기기와 접촉합니다; 및
시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별합니다.
구현에서, 접촉 단계는 다음과 같이 구성됩니다:
생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동합니다. 생체 시료의 해당 부분을 용기의 내부 부분에 넣을 수 있도록, 용기에는 내부 부분(interior portion)이 있고, 용기에는 외부 표면(external face)이 있는 용기 벽이 있습니다;
용기 벽의 외부 표면을 소니케이터와 접촉합니다; 및
생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출시키기 위해 용기 벽에 초음파 에너지를 가합니다.
구현에서, 식별 단계에는 광학적 검출이 포함됩니다.
본 문서에 공개된 방법의 구현에서, 병원체 식별 물질에 대한 식별에는 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 등온 검정(isothermal assay)의 수행이 포함됩니다.
출원인들은 시료에 들어 있는 병원체를 파괴하기 위한 방법을 추가로 공개합니다. 이 방법은 다음과 같이 구성됩니다:
생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동합니다. 생체 시료의 해당 부분을 용기의 내부 부분에 넣을 수 있도록, 용기에는 내부 부분(interior portion)이 있고, 용기에는 외부 표면(external face)이 있는 용기 벽이 있습니다;
용기의 외부 표면을 소니케이터와 접촉합니다; 및
생체 시료에 들어 있는 표적 병원체를 파괴하기 위해 용기 벽에 초음파 에너지를 가합니다.
생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하는 추가적인 방법은 다음과 같이 구성됩니다:
생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동합니다. 생체 시료의 부분을 용기의 내부 부분에 넣을 수 있도록, 용기에는 접합 소켓(mating socket), 내부 부분(interior portion), 외부 벽이 있습니다;
용기가 시료 취급 시스템과 결합되도록, 접합 소켓(mating socket)을 시료 취급 시스템과 접촉시킵니다;
시료 취급 시스템을 사용하여 용기를 소니케이터 인접 장소로 이동합니다;
생체 시료가 들어 있는 용기의 외부 벽을 소니케이터와 접촉시킵니다;
생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출시키기 위해 용기 벽에 초음파 에너지를 가합니다; 및
병원체 식별 물질의 유무를 검출합니다.
구현에서, 이런 방법에서 병원체 식별 물질의 유무 검출에는 등온 검정(isothermal assay)의 수행이 포함됩니다. 구현에서, 이런 방법에서 병원체 식별 물질의 유무 검출에는 광학적 검출법이 포함됩니다.
생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 다른 한 방법은 다음과 같이 구성됩니다.
생체 시료를 본 문서에 공개된 자동 검정 기기와 접촉합니다; 및
시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정합니다.
구현에서, 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 방법에는 등온 검정(isothermal assay)의 수행이 포함됩니다.
구현에서, 이런 방법의 접촉 단계는 다음과 같이 구성됩니다:
생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동합니다. 생체 시료의 해당 부분을 용기의 내부 부분에 넣을 수 있도록, 용기에는 내부 부분(interior portion)이 있고, 용기에는 외부 표면(external face)이 있는 용기 벽이 있습니다;
용기 벽의 외부 표면을 소니케이터와 접촉합니다; 및
생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출시키기 위해 용기 벽에 초음파 에너지를 가합니다.
구현에서, 측정 단계에는 광학 검출이 포함되어 있습니다.
생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 다른 한 방법은 다음과 같이 구성됩니다:
생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동합니다. 생체 시료의 부분을 용기의 내부 부분에 넣을 수 있도록, 용기에는 접합 소켓(mating socket), 내부 부분(interior portion), 외부 벽이 있습니다;
용기가 시료 취급 시스템과 결합되도록, 접합 소켓(mating socket)을 시료 취급 시스템과 접촉시킵니다;
시료 취급 시스템을 사용하여 용기를 소니케이터 인접 장소로 이동합니다;
생체 시료가 들어 있는 용기의 외부 벽을 소니케이터와 접촉시킵니다;
생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출시키기 위해 용기 벽에 초음파 에너지를 가합니다; 및
병원체 식별 물질의 양을 측정합니다.
출원인들은 또한 본 문서에 공개된 것과 같은 자동 검정 기기가 포함되어 있는 시스템을 공개합니다. 구현에서, 이런 시스템에는 본 문서에 공개된 것과 같은 자동 검정 기기가 포함되어 있습니다. 자동 검정 기기에는 소니케이터 팁이 있는 소니케이터가 포함되어 있습니다; 용기가 포함되어 있으며, 이 용기에는 용기 벽이 있고, 이 용기 벽에는 외부 표면이 있으며, 이 외부 표면에는 소니케이터 접촉 부분이 있고, 이 소니케이터 접촉 부분에는 소니케이터 팁의 편평한 부분과 결합되는 편평한 영역(flat area)이 있습니다.
이런 시스템의 구현에서, 용기의 편평한 영역(flat area)에는 용기 측면 벽(side wall)의 편평한 부분이 들어 있습니다. 구현에서, 용기의 편평한 영역(flat area)에는 용기 바닥 벽(bottom wall)의 편평한 부분이 들어 있습니다. 구현에서, 용기에는 다수의 편평한 영역이 있습니다; 구현에서, 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기의 측면 벽의 편평한 영역입니다; 또는 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기의 바닥 벽의 편평한 영역입니다; 또는 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기 측면 벽의 편평한 영역이고, 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기 바닥 벽의 편평한 영역입니다.
출원인들은 본문에서 용기에 대해 추가적으로 공개합니다. 이런 용기에는 시료를 담기 위한 내부 부분이 있고, 측면 벽, 바닥 벽 및 시료 취급 시스템과 접합하도록 구성된 접합 소켓(mating socket)이 있으며, 용기 벽들 중 적어도 하나는 소니케이터 팁과 접촉하도록 구성된 편평한 영역이고, 소니케이터가 작동하는 동안 소니케이터가 용기와 접촉했을 때, 소니케이터에서 초음파 에너지를 용기의 내부 부분에 들어 있는 시료로 전달되도록 되어 있습니다. 구현에서, 용기의 편평한 영역들에는 용기 측면 벽의 편평한 영역이 포함됩니다; 또는 용기의 편평한 영역들에는 용기 바닥 벽의 편평한 영역이 포함됩니다; 또는 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기 측면 벽의 편평한 영역입니다; 또는 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기 바닥 벽의 편평한 영역입니다; 또는 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기 측면 벽의 편평한 영역이고, 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나는 용기 바닥 벽의 편평한 영역입니다; 및 이런 것들의 조합이 포함될 수도 있습니다.
구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 결정하기 위해 시료를 검정하는 기기에는 소니케이터(sonicator)가 들어 있을 수 있으며, 해당 소니케이터에는 생체 시료의 적어도 일부분이 들어 있는 용기의 벽과 접촉하기 위한 수단이 포함되어 있습니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무에 대해 시료를 검정하기 위한 기기에는 다음이 포함됩니다: 소니케이터; 생체 시료의 적어도 한 부분을 이동하기 위한 시료 취급 시스템 수단; 벽이 있는 용기를 고정하기 위한 수단; 해당 용기 벽을 해당 소니케이터의 적어도 한 부분과 접촉하기 위한 수단; 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 수단(예를 들어, 광학 신호를 검출하기 위한 수단, 및/또는 시료와 결합된 혼합물의 광학적 특성을 측정하기 위한 수단). 구현에서, 기기에는 해당 검출 및/또는 측정 결과를 표시 또는 보고하기 위한 수단이 추가적으로 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터에는 팁 수단이 포함될 수도 있습니다. 팁에는 소니케이터 혼(sonicator horn)이 포함될 수도 있으며, 소니케이터 혼은 용기 벽 같은 표면과 효과적으로 접촉하도록 구성되고, 해당 소니케이터에서 해당 표면으로 초음파 에너지를 전달하도록 구성됩니다. 추가적인 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무에 대해 시료를 검정하기 위한 기기에는 다음 중에서 하나 또는 그 이상이 포함될 수도 있습니다: 표적물을 검출하기 위한 검출 수단(예를 들어, 광학 검출기); 디스플레이 수단; 및 해당 검출 및/또는 측정 결과를 보고하기 위한 통신 수단. 구현에서, 디스플레이 수단 및/또는 통신 수단은 양방향 통신에 적합할 수도 있습니다.
출원인들은 또한 본 문서에 공개된 것과 같은 기기가 포함되어 있는 시스템을 추가적으로 공개합니다. 구현에서, 본 문서에 공개된 시스템은 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하고, 식별하고 또는 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 데 사용할 수도 있습니다.
출원인들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하기 위한 시스템을 공개합니다. 예를 들어, 이런 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질, 피험자로부터 수득한 기타 시료가 포함됩니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하기 위한 시스템에는 본 문서에 공개된 것과 같은 기기, 해당 기기에서 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 전화, 전화망 등으로 정보를 통신하기 위한 수단, 해당 기기에서 통신한 정보를 표시하도록 구성된 기기가 포함될 수도 있습니다.
출원인들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 시스템을 공개합니다. 예를 들어, 이런 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질, 피험자로부터 수득한 기타 시료가 포함됩니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 시스템에는 본 문서에 공개된 것과 같은 기기, 해당 기기에서 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 광역 통신망(WAN), 근거리 통신망(LAN), 가상 사설 통신망(virtual private network), 광섬유 통신망, 전화, 전화망(일반 전화 통신망과 휴대 전화 통신망 모두가 포함될 수 있음) 등으로 정보를 통신하기 위한 수단, 해당 기기에서 통신한 정보를 표시하도록 구성된 기기가 포함될 수도 있습니다.
출원인들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 시스템을 공개합니다. 예를 들어, 이런 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질, 피험자로부터 수득한 기타 시료가 포함됩니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 시스템에는 본 문서에 공개된 것과 같은 기기, 해당 기기에서 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 전화, 전화망 등으로 정보를 통신하기 위한 수단, 해당 기기에서 통신한 정보를 표시하도록 구성된 기기가 포함될 수도 있습니다.
정보 통신용 수단에는 단방향 통신용 수단이 포함될 수도 있으며 양방향 통신용 수단이 포함될 수도 있고, 다수의 장소 또는 독립체(회사 또는 기관, entities)와 통신하기 위한 수단이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하기 위한 시스템, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 시스템, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 시스템에는 본 문서에 공개된 것과 같은 기기 및 통신 어셈블리가 포함되어 있을 수 있으며, 이런 통신 어셈블리에는 해당 기기에서 컴퓨터로 정보를 통신하기 위한 채널이 포함되어 있을 수 있으며, 이런 채널은 컴퓨터 네트워크, 전화 네트워크, 금속 통신 링크, 광 통신 링크 및 무선 통신 링크 중에서 선택될 수 있습니다. 정보 통신용 채널이 들어 있는, 통신 어셈블리는 단방향 통신 채널이 될 수도 있고, 양방향 통신 채널이 될 수도 있고, 다수의 장소 또는 다수의 독립체들(entities)과 통신하기 위한 채널이 포함되어 있을 수도 있음을 인지해야 합니다.
본 문서에 공개된 방법들은 본 문서에 공개된 것과 같은 시료 처리를 위한 기기 또는 시스템에서 수행할 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 방법들은 본 문서에 공개된 자동 검정 기기 및 자동 검정 시스템에 즉시 통합할 수 있고 이런 기기 또는 시스템에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 본 문서에 공개된 시스템에는, 기기 또는 시스템으로 검출할 피분석물을 기반으로(예를 들어, 병원체 식별 물질) 또는 기타 피분석물들을 기반으로, 프로토콜을 전송하거나 수신하기 위한 통신 어셈블리가 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 검정 프로토콜(계획서)은 장치로 수행할, 다수의 검정의 최적 일정을 기반으로 변경될 수 있고 또는 피험자의 시료에서 이전에 확보한 결과를 기반으로 변경될 수도 있으며, 또는 피험자의 다른 시료에서 이전에 확보한 결과를 기반으로 변경될 수 있습니다. 구현에서, 통신 어셈블리에는 해당 장치에서 컴퓨터로 정보 통신용 채널이 포함될 수도 있으며, 여기서, 해당 채널은 컴퓨터 네트워크, 전화망, 금속 통신 링크, 광학 통신 링크, 및 무선 통신 링크 중에서 선택됩니다. 구현에서, 본 문서에서 공개된 시스템은 신호를 중앙 위치, 또는 최종 사용자에게 전송할 수도 있고, 이런 신호를 전송하기 위한 통신 어셈블리를 포함할 수도 있습니다. 본 문서에서 공개된 이런 시스템은 필요에 따라 또는 정기적으로 프로토콜을 업데이트하도록 구성될 수도 있습니다.
따라서, 출원인들은 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하도록 구성된 기기를 공개합니다. 예를 들어, 이런 생체 시료에는 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료가 포함됩니다. 이런 검출, 식별 또는 측정은 본 문서에 공개된 방법에 따라 수행됩니다. 본 문서에 공개된 방법에 따라, 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하도록 구성된 기기들은 다음과 같이 구성된 생체 시료에서 병원체 식별 물질을 결정하도록 구성될 수 있습니다: 약 1000 μL 이하의 생체 시료, 500 μL 이하의 생체 시료, 250 μL 이하의 생체 시료, 150 μL 이하의 생체 시료, 100 μL 이하의 생체 시료, 50 μL 이하의 생체 시료, 또는 구현에서, 여기에서 해당 혈액 시료가 생체 시료의 25 μL 이하, 또는 여기에서 해당 혈액 시료가 생체 시료의 10 μL 이하, 또는 여기에서 해당 혈액 시료가 생체 시료의 10 μL 미만일 수도 있습니다. 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하도록 구성된 이런 기기들에서, 병원체 식별 물질은 약 1 시간 내에 검출, 식별 또는 측정하도록 구성될 수 있으며, 구현에서, 약 40 분 미만으로, 약 30 분 미만으로, 약 20 분 미만으로, 약 10 분 미만으로, 약 5분 미만으로, 또는 그 보다 더 짧은 시간 내에 검출, 식별 또는 측정하도록 구성될 수도 있습니다.
본 문서에 공개된 기기들은 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 검정을 수행하도록 구성될 수 있으며, 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에 들어 있는 다른 피분석물을 측정하기 위한 검정을 수행하도록 구성될 수 있습니다. 본 문서에 공개된 기기들은 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 검정을 수행하도록 구성될 수 있으며, 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에 들어 있는 혈구(blood cell)의 형태적 특성(morphological characteristic) 측정이 포함된 검정을 수행하도록 구성될 수 있습니다. 본 문서에 공개된 기기들은 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 검정을 수행하도록 구성될 수 있으며, 비타민, 호르몬, 약물 또는 약물의 대사물(metabolite), 또는 기타 피분석물을 측정하기 위한 검정을 수행하도록 구성될 수 있습니다. 이런 장치는 장치에서 수행되는 검정 또는 검정의 순서를 다른 장치와의 통신을 통해 변경할 수 있도록 구성할 수 있습니다.
또한, 신청자들은 본 문서에 공개된 것과 같은 장치를 포함하는 시스템을 공개합니다. 구현에서, 시스템에는 병원체 식별 물질을 측정하기 위한 검정을 수행하고, 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에 들어 있는 다른 피분석물을 측정하기 위한 검정을 수행하도록 구성된 기기가 포함되어 있습니다. 구현에서, 시스템에는 병원체 식별 물질을 측정하기 위한 검정을 수행하고, 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에 들어 있는 혈구(blood cell)의 형태적 특성 측정(measurement of a morphological characteristic)을 위한 검정을 수행하도록 구성된 기기가 포함되어 있습니다. 이런 시스템의 구현에서, 해당 장치에서 수행되는 검정 또는 검정의 실행 순서는 다른 장치와의 통신을 통해 변경될 수 있습니다.
출원자들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체를 파괴하는 방법을 공개합니다. 이 방법은 다음과 같이 구성됩니다: 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하고, 해당 용기에는 해당 생체 시료의 해당 부분을 해당 용기의 해당 내부 부분에 넣을 수 있도록, 내부 부분(interior portion)과 외부 벽(exterior wall)이 있으며; 해당 생체 시료가 들어 있는 해당 용기의 외부 벽을 소니케이터와 접촉시키고; 및 해당 생체 시료에 들어 있는 표적 병원체를 파괴하기 위해 용기의 해당 벽에 초음파 에너지를 가합니다. 구현에서, 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하는 작업에는 시료 취급 시스템을 사용하는 이동이 포함됩니다.
출원자들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출하는 방법을 공개합니다. 이 방법은 다음과 같이 구성됩니다: 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하고, 해당 용기에는 해당 생체 시료의 해당 부분을 해당 용기의 해당 내부 부분에 넣을 수 있도록, 내부 부분(interior portion)과 외부 벽(exterior wall)이 있으며; 해당 생체 시료가 들어 있는 해당 용기의 외부 벽을 소니케이터와 접촉시키고; 및 해당 생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출하기 위해 용기의 해당 벽에 초음파 에너지를 가하고; 병원체 식별 물질의 유무를 검출합니다. 구현에서, 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하는 작업에는 시료 취급 시스템을 사용하는 생체 시료의 적어도 일부분의 이동이 포함됩니다.
출원자들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체를 식별하는 방법을 공개합니다. 이 방법은 다음과 같이 구성됩니다: 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하고, 해당 용기에는 해당 생체 시료의 해당 부분을 해당 용기의 해당 내부 부분에 넣을 수 있도록, 내부 부분(interior portion)과 외부 벽(exterior wall)이 있으며; 해당 생체 시료가 들어 있는 해당 용기의 외부 벽을 소니케이터와 접촉시키고; 및 해당 생체 시료에 들어 있는 표적 병원체를 파괴하기 위해 용기의 해당 벽에 초음파 에너지를 가하고; 및 시료에 들어 있는 병원체를 식별합니다. 구현에서, 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하는 작업에는 시료 취급 시스템을 사용하는 생체 시료의 적어도 일부분의 이동이 포함됩니다.
출원자들은 본 문서에서 생체 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 방법을 공개합니다. 이 방법은 다음과 같이 구성됩니다: 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하고, 해당 용기에는 해당 생체 시료의 해당 부분을 해당 용기의 해당 내부 부분에 넣을 수 있도록, 내부 부분(interior portion)과 외부 벽(exterior wall)이 있으며; 해당 생체 시료가 들어 있는 해당 용기의 외부 벽을 소니케이터와 접촉시키고; 및 해당 생체 시료에 들어 있는 표적 병원체에서 병원체 식별 물질을 방출하기 위해 용기의 해당 벽에 초음파 에너지를 가하고; 병원체 식별 물질의 양을 측정합니다. 구현에서, 생체 시료의 적어도 일부분을 용기로 이동하는 작업에는 시료 취급 시스템을 사용하는 생체 시료의 적어도 일부분의 이동이 포함됩니다.
출원자들은 본 문서에서 소니케이터와 방법들이 들어 있는 기기와 시스템을 공개합니다. 이런 기기와 시스템을 사용하여, 시료에 초음파 에너지를 가하여 파괴한 결과로 시료에서 방출된 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하여, 시료에 들어 있는 병원체를 검출, 식별 또는 측정할 수 있습니다. 본 문서에 공개된 것처럼, 다음과 같은 방법으로 초음파 에너지를 시료에 가할 수 있습니다: 시료와 소니케이터 사이에 직접 접촉합니다(예를 들어, 시료와 소니케이터의 팁 부분 간에 접촉); 시료와 소니케이터 간에 간접 접촉합니다, 여기에서 소니케이터는 시료와 접촉하는 유연 격막(compliant barrier)과 접촉합니다; 시료와 소니케이터 간에 간접 접촉합니다, 여기에서 소니케이터는 시료가 들어 있는 용기의 벽과 접촉합니다; 또는 기타 수단으로 초음파 에너지를 시료에 가할 수 있습니다. 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법을 사용하여 병원체를 파괴하는 데 적합한 초음파 에너지에는 다음이 포함됩니다: 약 20 킬로헤르츠 (kHz)와 약 60 kHz 사이의 초음파 에너지; 약 20 kHz와 약 50 kHz 사이; 약 30 kHz와 50 kHz 사이; 약 20 kHz와 약 40 kHz 사이; 또는 약 20 kHz와 약 30 kHz 사이의 초음파 에너지. 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법을 사용하여 병원체를 파괴하는 데 적합한 초음파 에너지에는 다음이 포함됩니다: 약 20 kHz로 전달되는 초음파 에너지; 또는 약 25 kHz; 또는 약 28 kHz; 또는 약 30 kHz; 또는 약 35 kHz; 또는 약 40 kHz; 또는 약 45 kHz; 또는 약 50 kHz; 또는 약 55 kHz; 또는 약 60 kHz로 전달되는 초음파 에너지.
출원인들은 본 문서에서 용기들을 공개합니다; 이런 용기들은 시료를 담기 위한 내부 부분, 측면 벽 및 바닥 벽으로 구성됩니다. 본 문서에 공개된 일부 용기들은 시료를 담기 위한 내부 부분, 측면 벽, 바닥 벽, 시료 취급 시스템과 결합되도록 구성된 접합 소켓으로 구성됩니다. 본 문서에 공개된 용기들에는 적어도 하나의 용기 벽이 있고, 이런 용기 벽에는 소니케이터 팁과 접촉하도록 구성된 편평한 영역이 있고, 소니케이터가 작동 중인 동안 용기와 접촉된 소니케이터에서 초음파 에너지가 해당 내부 부분에 들어 있는 시료로 전달됩니다.
구현에서, 용기의 편평한 영역(flat area)에는 용기 측면 벽(side wall)의 편평한 영역이 들어 있습니다. 구현에서, 용기의 편평한 영역(flat area)에는 용기 바닥 벽의 편평한 영역이 들어 있습니다. 구현에서, 용기에는 다수의 편평한 영역이 들어 있습니다. 구현에서, 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나에는 용기 측면 벽의 편평한 영역이 들어 있습니다. 구현에서, 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나에는 용기 바닥 벽의 편평한 영역이 들어 있습니다. 다수의 편평한 영역이 있는 용기의 구현에서, 용기의 편평한 영역들 중 적어도 하나에는 용기 측면 벽의 편평한 영역이 들어 있으며, 편평한 영역들 중 적어도 하나에는 용기 바닥 벽의 편평한 영역이 들어 있습니다.
구현에서, 용기는 용기에 들어 있는 시료에 대해 검출, 식별, 측정 또는 기타 특성에 대해 광학적 검정을 수행하도록 구성되어 있습니다. 구현에서, 용기는 투명합니다. 구현에서, 용기는 반투명합니다. 용기는 유리, 플라스틱, 세라믹, 폴리머 또는 기타 재질, 또는 이런 재질의 조합으로 구성될 수 있습니다. 용기는 둘 또는 그 이상의 재질로 구성될 수도 있습니다; 예를 들어, 편평한 영역은 용기의 다른 부분과는 다른 재질로 구성될 수 있습니다. 용기에는 광학 검출, 광학 식별, 시료 또는 시료 부분 또는 용기에 들어 있는 시료의 구성성분의 광학 측정에 편리하도록, 빛을 투과하도록 구성된 창 부분(window portion)이 있을 수도 있습니다. 창 부분에는 선택적으로 편평한 표면이 있을 수 있고, 광학적으로 편평한 표면이 두 개 있을 수도 있습니다. 구현에서, 광학적으로 편평한 표면의 적어도 두 개는 서로 상당히 평행할 수도 있습니다. 둘 또는 그 이상의 재질로 구성된 용기에는 첫 번째 재질 또는 재질의 첫 번째 조합으로 만든, 소니케이터 팁과 접촉하도록 구성된 편평한 영역이 있고, 두 번째 재질 또는 재질의 두 번째 조합으로 만든 창이 있으며; 첫 번째 재질 또는 재질의 첫 번째 조합은 두 번째 재질 또는 재질의 두 번째 조합과는 다를 수도 있습니다.
구현에서, 병원체 식별 물질은 핵산으로 구성될 수도 있으며, 핵산의 병원체 식별 서열로 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 병원체 식별 물질은 아미노산으로 구성될 수도 있으며, 아미노산의 병원체 식별 서열로 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 병원체 식별 물질의 유무 검출에는 해당 병원체 식별 물질을 프로브(probe)와 접촉시키는 것이 포함됩니다. 여기에서 프로브(probe)는 표식된(labeled) 프로브일 수도 있습니다. 구현에서, 표식된 프로브를 포함하여, 프로브에는 핵산이 포함될 수 있습니다. 구현에서, 표식된 프로브를 포함하여, 프로브에는 해당 병원체 식별 물질의 적어도 한 부분에 대해 상보적인(complemenary) 핵산의 서열이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 표식된 프로브를 포함하여, 프로브에는 아미노산이 포함될 수 있습니다. 구현에서, 표식된 프로브를 포함하여, 프로브에는 해당 병원체 식별 물질의 적어도 한 부분에 대해 특정적으로 결합하는 항체 또는 항체 조각이 포함될 수도 있습니다.
구현에서, 프로브 또는 복합체에는 표식(label)이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 표식은 다음으로 구성된 그룹에서 선택할 수도 있습니다: 염료, 에피토프(epitope), 형광 모이어티(fluorescent moiety), 발광 모이어티, 화학 발광 모이어티, 효소 표식, 자기 표식, 상자성 표식(paramagnetic label), 조영제(contrast agent), 나노입자, 방사선동위원소, 비오틴(biotin), 스트렙타비딘(streptavidin) 및 제거물질(quencher).
구현에서, 병원체 식별 물질의 검출에는 병원체 식별 물질에 들어 있는 복합체의 검출, 해당 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질과 결합된 프로브(probe) 검출이 포함될 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 방법의 구현에서, 검출 단계는 표식의 유무에 대한 검출이 포함됩니다.
구현에서, 병원체 식별 물질의 식별에는 병원체 식별 물질에 들어 있는 복합체의 식별, 해당 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질과 결합된 프로브(probe) 식별이 포함될 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 방법의 구현에서, 식별 단계는 표식의 유무에 대한 검출이 포함됩니다.
구현에서, 병원체 식별 물질의 양 측정에는 병원체 식별 물질에 들어 있는 복합체의 양 측정, 해당 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질과 결합된 프로브(probe)의 양 측정이 포함될 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 방법의 구현에서, 측정 단계에는 표식 되었거나 결합되었거나 또는 방출된 프로브의 양 측정이 포함될 수 있으며, 표식의 측정 또는 표식의 양 측정이 포함될 수도 있습니다.
구현에서, 병원체 식별 물질의 양 측정에는 핵산 검정이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 병원체 식별 물질의 양 측정을 위한 핵산 검정에는 프로브가 포함될 수도 있습니다; 예를 들어, 프로브에는 핵산, 핵산 유사 물질, 표적 핵산에 대한 상보적인 물질, 또는 표적 핵산의 부분에 대해 상보적인 물질이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 병원체 식별 물질의 양 측정에는 표적 핵산의 증폭이 포함될 수 있으며, 표적 핵산의 부분에 대한 증폭이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 표적 핵산의 증폭 또는 표적 핵산의 부분에 대한 증폭에는 열 순환(thermal cycling)이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 표적 핵산의 증폭 또는 표적 핵산의 부분에 대한 증폭에는 핵산 증폭의 등온 방법(isothermal methods)이 포함될 수도 있습니다.
본 문서에 공개된 구현에서, 병원체 식별 물질에 결합된 프로브 검출에는 광학적 측정이 포함될 수 있고, 병원체 식별 물질의 식별에는 광학적 측정이 포함될 수 있고, 프로브의 양 측정에는 광학적 측정이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 광학적 측정에는 해당 생체 시료를 구성하는 합성물을 통과하거나 또는 방출된 전자기 복사(electromagnetic radiation)의 강도(intensity)에 대한 검출 또는 측정이 포함될 수도 있습니다.
본 문서에 공개된 방법, 기기 및 시스템을 이용하여, 소량의 혈액 같은 소량의 시료만을 사용하여 신속하게 검정할 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 기기 및 시스템은 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 생체 시료의 소량만을 이용하여 신속하게 검정할 수 있도록 구성되어 있습니다. 따라서, 방법, 기기 및 시스템은 소량의 생체 시료만을 사용하여 신속하게 검정을 제공할 수 있으므로 다른 방법, 합성 방법, 검정, 기기 및 시스템보다 더 많은 장점을 제공합니다.
본 요약에는 선별된 개념들이 간략하게 소개되어 있습니다. 아래에 있는 [상세 설명]에는 더 자세하게 설명되어 있습니다. 본 요약은 청구된(또는 주장된, claimed) 주제의 핵심 기능이나 필수 기능을 식별하기 위한 용도가 아니며, 청구된 주제의 범위를 제한하기 위한 용도로 작성된 것도 아닙니다.
그림에 대한 간단한 설명
그림 1에는 본 문서에 공개된 시스템의 구현이 도식적으로 표시되어 있습니다. 여기에는, 소니케이터 혼이 있는 소니케이터, 시료를 고정하도록 구성된 용기, 초음파 처리(sonication)을 위해 용기를 고정하도록 구성된 용기 홀더, 시료를 용기에 넣도록 구성된 시료 취급 시스템, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출하기 위한 검출기, 통신 어셈블리(통신 링크/디스플레이로 표시됨)가 포함되어 있으며, 통신 어셈블리에는 명령 및 정보를 받고, 정보와 데이터를 사용자, 다른 부품 또는 장비에 제공하기 위한 디스플레이가 포함되어 있으며, 시스템의 부품을 작동하기 위한 컨트롤러, 부품의 작동을 가능하게 하는 전원 공급 장치가 포함되어 있습니다.
그림 2에는 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법에 적합한 소니케이터의 예가 표시되어 있습니다. 구현에서, 소니케이터 팁의 한 부분은 용기에 들어 있는 시료 용액과 접촉하거나 시료 용액에 삽입할 수도 있습니다. 이런 구현에서, 소니케이터 팁은 시료 용액과 접촉합니다. 이 그림에 표시된 구성의 구현에서, 소니케이터의 팁 부분은 유연 격막 물질(compliant barrier material, 예를 들어, 용기에는 유연 플라스틱 또는 고무 덮개 같은, 유연한 덮개가 있을 수 있음)을 중간에 삽입하여 시료와 접촉하지 않도록 할 수도 있습니다. 소니케이터 팁을 유연 격막의 가장 가까운 쪽(proximal side)에서 누르면, 유연 격막의 말단부(먼 쪽)가 용기 내의 용액과 접촉하게 되고, 소니케이터에서 용기에 들어 있는 시료 용액으로 초음파 에너지를 전달하게 되어, 소니케이터 팁과 시료 용액이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있습니다.
그림 3에는 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법의 구현에 적합한 소니케이터의 예가 표시되어 있습니다. 여기에서, 소니케이터의 한 부분은 시료 용액이 들어 있는 용기의 벽과 접촉합니다; 이런 구현에서, 소니케이터의 어떤 부분도 시료 용액과 접촉하지 않고, 시료와 소니케이터가 오염되는 것을 방지할 수 있으므로, 소니케이터 팁을 재사용하기 전에 청소하거나 세척할 필요가 없습니다.
그림 4에는 용기를 고정하는 데 사용하는 콜릿(collet)이 있는, 소니케이터의 구현의 예가 표시되어 있습니다. 콜릿은 콜릿 내부에 들어 있는 용기의 용기 둘레를 꽉 쥘 수 있으며, 이렇게 하여 콜릿과 용기가 밀착되도록 합니다; 이런 밀착으로 소니케이터의 변환기(transducer)와 용기 사이에 초음파 에너지가 (콜릿을 통해) 전달되도록 합니다.
그림 5에는 본 문서에 공개된 기기의 구현에서 사용하기 위해 장착된 소니케이터의 예가 표시되어 있습니다. 표시된 것처럼, 소니케이터의 말단부(먼 쪽)는 용기 홀더의 포트(port)를 통과하고, 소니케이터와 용기 홀더로 고정된 용기의 벽 사이에 직접 접촉하게 됩니다. 표시된 것처럼, 용기 홀더에는 추가 구멍(aperture)이 있을 수 있으며, 이 구멍을 사용하여 용기의 다른 부분에 접근할 수 있고, 용기 홀더의 벽을 통과하는 광로(optical path) 없이도 이 구멍을 통해 광학적 접근이 가능합니다. 표시된 것처럼, 용기 홀더에는 구멍(apertures)이 없는 벽들이 있을 수 있습니다; 이런 벽들을 알맞은 재질로 제작하고; 벽의 적절한 편평도, 방향 또는 두께를 제공하고; 벽 표면을 올바르게 준비 또는 제작하거나 또는 기타 수단으로 광학적 접근이 용이하도록 구성할 수 있습니다.
그림 6에는 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법에 적합한 소니케이터 및 소니케이터 어셈블리의 구현 그림이 표시되어 있습니다. 그림 6A에는 솔레노이드가 장착되어 소니케이터 혼을 가로 방향(예를 들어, 그림에 표시된 것처럼, 용기 홀더 방향으로 또는 용기 홀더에서 멀어지는 방향)으로 이동하도록 구성된 소니케이터 구현의 측면도가 표시되어 있습니다. 소니케이터를 용기 홀더 방향으로 끌어 당기는 솔레노이드 힘이 해제되었을 때 용기 홀더에서 소니케이터를 멀어지게 만드는 용수철이 제공되었습니다. 소니케이터 혼은 용기 홀더 내에 고정된 용기에 접근하도록 배치되었습니다. 그림 6A에 표시된 것처럼 정지 상태(솔레노이드가 꺼진 상태)에 있을 때, 소니케이터 혼은 용기 홀더에 들어 있는 용기와 접촉하지 않고, 용수철은 늘어난 형태로 있습니다.
그림 6A에는 솔레노이드가 장착되어 소니케이터 혼을 가로 방향(예를 들어, 그림에 표시된 것처럼, 용기 홀더 방향으로 또는 용기 홀더에서 멀어지는 방향)으로 이동하도록 구성된 소니케이터 구현의 측면도가 표시되어 있습니다. 소니케이터를 용기 홀더 방향으로 끌어 당기는 솔레노이드 힘이 해제되었을 때 용기 홀더에서 소니케이터를 멀어지게 만드는 용수철이 제공되었습니다. 소니케이터 혼은 용기 홀더 내에 고정된 용기에 접근하도록 배치되었습니다. 그림 6B에 표시된 것처럼 솔레노이드가 켜져 있을 때, 소니케이터 혼은 용기 홀더에 들어 있는 용기의 외부 벽과 접촉하고, 용수철은 압축된 형태로 있습니다. 이런 구성으로 된 소니케이터의 작동에서 소니케이터 혼은 용기 홀더 내에 고정된 용기의 벽과 접촉하므로 초음파 에너지를 용기에 들어 있는 시료 용액에 효과적으로 제공할 수 있습니다. 충분한 시간 동안 충분한 초음파 에너지를 제공하면, 시료 용액에 들어 있는 세포를 효과적으로 파괴할 수 있습니다; 특히, 시료 용액에 들어 있는 병원체 세포가 파괴되어, 검출, 식별 및 측정에 알맞은 병원체 식별 물질을 효과적으로 방출하게 됩니다.
그림 7에는 본 문서에 공개된 기기 및 시스템에서 사용하는 데 적합한 솔레노이드 어셈블리의 추가적인 예가 표시되어 있습니다. 그림에서, 용기는 뚜껑(cap)으로 덮여있습니다; 이런 뚜껑은 초음파 처리(sonication) 동안 시료 액체의 손실을 방지하는 데 효과적이고 시료 내용물이 용기 밖으로 퍼지는 것을 방지할 수 있습니다(쏟기, 에어로졸화 또는 기타 방법). 그림에서, 용기 홀더에 고정된 용기가 표시되어 있고, 소니케이터 혼이 용기의 벽과 접촉해 있는 것이 표시되어 있습니다. 이런 구성은 시료 용액 속의 병원체 세포 같은, 시료 용액 속의 세포를 파괴하는 데 효과적입니다.
그림 8에는 소니케이터와 본 문서에 공개된 기타 특징물이 있는 기기가 도식적으로 표시되어 있습니다. 그림에 표시된 기기에는 소니케이터 혼이 있는 소니케이터가 있고, 이것은 용기의 벽과 접촉할 수 있습니다(예를 들어, 그림에 표시된 것처럼 이동 가능한 소니케이터 마운트를 이동하여). 용기에는 시료 용액을 담을 수 있으며, 용기는 용기 홀더로 고정되도록 구성되어 있습니다. 표시된 것처럼, 용기 뚜껑은 용기의 표면 위에 배치할 수 있습니다. 시료 취급 시스템을 제공하여, 생체 시료, 생체 시료의 일부, 해당할 경우, 시약을 용기로 이동할 수 있습니다. 본 문서에 설명한 것처럼, 시료 취급 시스템은 기기의 하우징 내에 있는 용기, 용기 뚜껑 또는 기타 항목을 조작하거나 이동하도록 구성될 수도 있습니다. 기기에는 그림에 표시된 것처럼 기기 하우징 내부에 검출기가 있을 수 있으며, 이런 검출기는 시료 용액을 초음파 처리하여 방출된 병원체 식별 물질을 검출하도록 구성될 수 있습니다. 기기에는 검정을 수행하고 피분석물을 검출하고, 생체 시료에서 확보한 데이터를 수집 및 통신하는 기타 부품이 포함될 수도 있습니다.
그림 9에는 다수의 멀티플렉스 소니케이터(multiplexed sonicators)가 있는 기기 부분의 구현이 도식적으로 표시되어 있습니다. 다수의 소니케이터가 들어 있는 기기에서, 이런 소니케이터들과 관련 멀티플렉서(multiplexer), 전원 공급장치, 배선, 컨트롤러, 및 기타 관련 부품은 일반적으로 기기의 하우징 내부에 배치됩니다. 다수의 소니케이터가 들어 있는 시스템에서, 이런 소니케이터들 모두는 동일한 기기 내부에 들어 있을 필요는 없으며, 이런 소니케이터들 및 관련 멀티플렉서, 전원 공급장치, 배선, 컨트롤러 및 기타 관련 부품들은 일반적으로 별도의 하우징 내에 배치되며, 예를 들어, 시스템의 해당 기기들의 해당 하우징 내부에 배치됩니다.
그림 10에는 초음파 처리를 위한 시료 용액을 담는 데 알맞은 용기들의 구현 예가 표시되어 있습니다. 그림 10A에는 용기의 측면도가 표시되어 있고, 이 용기에는 밖으로 향하는 편평한 벽 표면이 있고, (용기를 채우기 위한) 열린 부분은 상단(위)에 표시되어 있습니다. 표시된 용기의 바닥도 편평합니다; 편평한 측면 벽과 편평한 바닥은 소니케이터의 팁 부분, 소니케이터 혼의 팁 부분과 접촉하도록 구성되어 있습니다. 용기 상단의 넓은 부분에는 표면과 접합 소켓이 포함되어 있습니다. 접합 소켓에는 이동 및/또는 힘 제공 구성부품(예를 들어, 시료 취급 시스템의 노즐)과 결합되도록 구성된 오목한 부분이 있으며, 이렇게 하여 a) 용기 이동을 용이하게 하고 b) 아래 방향의 힘을 제공하기 위한 표면을 제공하여, 용기의 편평한 바닥 표면에 배치된 소니케이터 혼의 상방향 힘(upward force)에 맞서도록 합니다. 그림 10A 처럼, 그림 10B에는 용기의 측면도가 표시되어 있고, 이 용기에는 오른쪽 방향으로 향하는 편평한 벽 표면이 있고, (용기를 채우기 위한) 열린 부분은 상단(위)에 표시되어 있습니다. 그림 10A와 10B 처럼, 그림 10C에는 용기의 측면도가 표시되어 있고, 이 용기에는 왼쪽으로 및 약간 위로 향하는 편평한 벽 표면이 있고, (용기를 채우기 위한) 열린 부분은 상단(위)에 표시되어 있습니다. 이 그림에서 접합 소켓의 열린 부분이 보입니다. 용기의 내부 챔버(chamber)에 있는 내부 리지(ridge)도 보입니다. 그림에 표시된 내부 리지는 뚜껑을 끼우거나 뚜껑을 밀봉하도록 구성될 수 있습니다. 그림 10D에는 그림 10A-C에 표시된 용기의 단면도가 표시되어 있으며, 이 용기의 (용기를 채우기 위한) 열린 부분은 상단(위)에 표시되어 있습니다. 용기의 리지(ridge)와 내부 챔버, 접합 소켓의 모양과 깊이는 이 단면도에서 볼 수 있습니다.
그림 11에는 초음파 처리를 위한 시료 용액을 담는 데 알맞은 용기들의 추가적인 구현 예가 표시되어 있습니다. 그림 11A에는 둥근 바닥의 관 모양(tubular) 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11B에는 둥근 바닥의 원뿔 모양(conical) 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11C에는 둥근 바닥의 연장된 관 모양(elongated tubular) 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11D에는 둥근 바닥의 넓은 관 모양(wide tubular) 용기의 구현이 표시되어 있습니다.
그림 12에는 초음파 처리를 위한 시료 용액을 담는 데 알맞은 용기들의 추가적인 구현 예가 표시되어 있습니다. 그림 12A에는 둥근 바닥과 끝이 가늘어지는 것(예를 들어, 부분적으로 원뿔 모양의 뚜껑)이 있는 모양의 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 12B에는 소니케이터 팁과 결합되도록 구성된 편평한 측면 표면이 있는 둥근 바닥의 원뿔 모양 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 12C에는 소니케이터 팁과 결합되도록 구성된 돌출된 편평한 표면이 있는 둥근 바닥의 연장된 관 모양(elongated tubular) 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 12D에는 뚜껑 결합체(cap linkage)를 통해 용기에 뚜껑이 연결되어 있으며 둥근 바닥의 넓은 관 모양(wide tubular) 용기의 구현이 표시되어 있습니다.
그림 13에는 바닥이 편평한 용기가 소니케이터 팁과 접촉해 있는 구성이 표시되어 있습니다. 이런 접촉은 초음파 에너지를 용기의 벽에 전달하여, 용기에 들어 있는 시료 용액에 초음파 에너지를 전달하는 데 효과적이고, 소니케이터가 작동 중일 때 시료 용액에 들어 있는 세포를 파괴할 수 있습니다. 그림에 표시된 것과 같이 용수철을 사용하면, 용기와 소니케이터 사이에 기능적으로 접촉되도록 하는 데 도움됩니다. (주의: 이 그림에 들어 있는 용수철의 작용과 기능은 그림 6A, 6B 및 7에 표시된 용수철의 작용 및 기능에 대해 반대적입니다. 현재 (그림 13에 들어 있는) 용수철은 소니케이터와 용기가 함께 붙도록 작용하지만 그림 6A, 6B 및 7에 표시된 용수철은 소니케이터와 용기가 서로 떨어지도록 작용합니다.) 용기와 소니케이터 혼의 팁이 가까워지도록 하는 힘(그림에서 아래 방향 화살표로 표시됨)을 가하면 용기와 소니케이터 간의 기능적 접촉에 도움되거나 향상되고, 기능적 접촉을 향상시키면 소니케이터에서 시료 용액과 시료 용액에 들어 있는 세포로 에너지 전달이 향상됩니다.
그림 14에는 현재 방법에 따라 초음파 처리(sonication)를 통해 방출된 병원체 식별 물질을 검정하여 확보한, 정량적 중합효소연쇄반응(qPCR: quantitative polymerase chain reaction)의 측정 결과가 표시되어 있습니다. 가로 축은 사이클(cycles) 횟수를 나타내고 세로 축(상대 광 단위)은 표적 병원체를 나타내는, 표적 핵산 서열의 사본 개수입니다. 그림에 표시된 것처럼, 모든 표적 핵산들은 약 25 사이클 후에 검출 가능 했습니다.
상세 설명
출원인들은 소니케이터(sonicator)를 사용하여 세포를 파괴하는 기기, 시스템 및 방법을 제공합니다. 소니케이터는 초음파 에너지를 제공하여 세포가 들어 있는 시료 액체 내에서, 예를 들어, 공동(cavitation)을 생성하고, 액체 내에 들어 있는 공동으로 인해 음파 기공(sonoporation)이 발생하여, 이것으로 인해 세포가 파괴될 수 있습니다. 구현에서, 소니케이터를 사용하여 세포를 파괴하는 데 사용하는 이런 기기, 시스템 및 방법은 병원체 또는 다수의 병원체가 들어 있을 것으로 의심되는 생체 시료가 들어 있는 용기의 외부 표면에 적용할 수도 있습니다. 소니케이터는, 예를 들어, 소니케이터의 팁 부분(예를 들어, 소니케이터 혼의 팁)을 용기의 벽에 접촉시켜 용기에 초음파 에너지를 제공할 수 있으며, 용기 벽을 통해 용기 내의 액체에 에너지를 전달할 수 있습니다. 이런 액체는 생체 시료로 구성될 수도 있습니다. 출원인들은 본 문서에 공개된 것과 같은 소니케이터 및 이런 소니케이터가 들어 있는 기기 및 시스템에 사용하기 위한 용기를 추가로 공개합니다.
따라서, 피험자의 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은, 생체 시료의 적어도 한 부분에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 기기 및 시스템의 구현; 및 피험자의 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은, 생체 시료의 적어도 한 부분에 들어 있는 병원체 식별 물질, 피험자의 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은, 상기된 생체 시료에서 생물학적으로 관련 있는 적어도 하나의 다른 특성을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 기기 및 시스템의 구현이 본 문서에 공개되어 있습니다.
본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법에는, 예를 들어, 다음 특허들에서 공개된 기기, 시스템 및 방법들이 포함되어 있을 수도 있으며, 이런 기기, 시스템 및 방법들과 함께 사용할 수도 있습니다. 이런 특허들에는 미국 특허 8,088,593; 미국 특허 8,380,541; 미국 특허 출원 번호 61/799,533, 2013년 3월 15 접수; 미국 특허 출원 번호 13/769,798, 2013년 2월 18일 접수; 미국 특허 출원 번호 13/769,779, 2013년 2월 18일 접수; 미국 특허 출원 번호 13/244,947 2011년 9월 26일 접수; PCT/US2012/57155, 2012년 9월 25일 접수; 미국 특허 출원 번호 13/244,946, 2011년 9월 26일 접수; 미국 특허 출원 13/244,949, 2011년 9월 26일 접수; 및 미국 특허 출원 번호 61/673,245, 2011년 9월 26일 접수, 이런 특허와 특허 출원의 공개는 그 자체로서 참조에 의해 본 문서에 완전하게 통합되었습니다.
본 문서에 공개된 기기들에는 초음파 에너지를 시료 용액으로 전달하도록 구성된 소니케이터(sonicator, 초음파 분쇄기)가 포함되어 있습니다. 구현에서, 소니케이터, 예를 들어, 소니케이터 팁은 시료 용액과 직접 접촉할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터, 예를 들어, 소니케이터 팁은 격막 물질(barrier material)을 통해 시료 용액과 간접적으로 접촉할 수도 있습니다. 구현에서, 격막 물질은 유연한 물질(compliant material)이 될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터, 예를 들어, 소니케이터 팁은 시료와 직접 접촉하지 않을 수도 있으며, 대신에 용액이 들어 있는 용기의 벽 또는 다른 표면과 접촉하도록 구성될 수 있으며, 이렇게 하여 초음파 에너지가 용액에 전달됩니다.
소니케이터에는 소니케이터 혼이 있을 수 있으며, 소니케이터의 발진기(oscillator)에서 떨어져 있는 작은 영역에 초음파 에너지를 전달 및/또는 집중하도록 구성된, 연장된 부분이 있을 수 있습니다. 소니케이터(및 소니케이터 혼)에는 초음파 에너지를 전달 받을 용액이 들어 있는 용기와 접촉하거나 상호작용 하도록 구성된 팁이 있을 수 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 사용하는 동안 소니케이터를 작동 위치에 고정하도록 구성된, 소니케이터 마운트에 장착될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 초음파 에너지를 전달하지 않고 사용하지 않을 때 소니케이터를 분리된 위치에 배치하도록 구성된, 소니케이터 마운트에 장착될 수도 있습니다.
구현에서, 소니케이터 마운트를 사용하여 소니케이터를 이동할 수도 있으며, 소니케이터의 작동이 필요할 때, 소니케이터를 용기의 벽과 맞물리거나(접촉하거나) 맞물리지 않도록(접촉하지 않도록) 할 수 있습니다. 예를 들어, 소니케이터가 들어 있는 기기에는 소니케이터 마운트가 들어 있을 수도 있습니다. 이 소니케이터 마운트는 솔레노이드가 작동 중일 때 소니케이터 팁이 시료 용액이 들어 있는 용기와 접촉하고, 솔레노이드가 작동하지 않을 때 소니케이터 팁이 용기와 접촉하지 않도록 구성되어 있습니다. 구현에서, 솔레노이드가 작동하지 않을 때, 소니케이터 팁이 용기와 접촉되지 않도록 하는 데 용수철을 사용할 수도 있습니다.
구현에서, 시료 용액은 용기에 담을 수 있으며, 소니케이터의 한 부분을 용기의 외부 벽에 접촉시킬 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터를 접촉시키는 외부 벽은 용기의 측면 벽이 될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터를 접촉시키는 외부 벽은 용기의 바닥 벽이 될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터를 접촉시키는 외부 벽은 용기의 상단 벽이 될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터를 용기의 둘 이상의 벽에 접촉시킬 수 있습니다.
용기에는 시료 용액 같은 액체를 담도록 구성된 내부 챔버가 포함되어 있습니다(이런 내부 챔버에는 시약, 물 또는 기타 액체를 담을 수도 있음을 인지해야 합니다). 용기에는 시료 용액을 받아 들이도록 구성된 열린 부분이 일반적으로 포함되어 있습니다; 예를 들어, 용기는 열린 부분을 통해 (완전히 또는 부분적으로) 채울 수 있습니다. 용기에 내부 챔버로 연결된 열린 부분이 하나만 있을 경우, 해당 열린 부분이 용기의 상단부(top)가 됩니다. 구현에서, 용기는 환경에 대해 개방되어 있으며, 예를 들어, 상단부에 열린 통로가 있습니다. 구현에서, 용기는 뚜껑을 덮을 수 있도록 구성될 수 있으며, 뚜껑은 용기의 열린 부분을 차단하며, 예를 들어, 용기 상단부의 열린 통로를 닫습니다. 구현에서, 뚜껑은 분리된 요소일 수도 있습니다(예를 들어, 용기에서 완전히 분리할 수도 있습니다); 구현에서, 뚜껑은 용기 내부로 통하는 열린 부분 또는 통로를 차단할 수 있는 위치로 이동하거나 이런 위치에서 제거할 수 있는, 용기의 일부분일 수도 있습니다. 구현에서, 뚜껑은 용기의 일부분일 수도 있습니다. 예를 들어, 뚜껑은 힌지(hinge), 끈, 케이블 또는 기타 유연한 커넥터로 용기의 다른 부분에 연결할 수도 있습니다. 구현에서, 용기에 초음파 에너지를 가할 때, 용기는 닫힐 수 있으며 환경에 노출(open)되지 않을 수도 있습니다. 뚜껑이 용기의 열린 부분을 막는 위치에 있을 때, 뚜껑은 용기에 들어 있는 시료 용액이 쏟아지지 않도록 막을 수도 있습니다. 뚜껑이 용기의 열린 부분을 막는 위치에 있을 때, 용기 속에 들어 있는 시료 용액에 초음파 에너지를 전달할 때 발생할 수도 있는 튀어오름(splashing), 기포 형성, 에어로졸화, 또는 기타 작용으로 인해 시료 용액이 줄어 드는 것을 방지할 수 있습니다.
본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법의 구현에서, 시료 취급 시스템을 사용하여 시료 용액을 용기로 이동 및 전달하고, 시료 용액을 용기에 (완전히 또는 부분적으로) 채울 수도 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템에는 피펫이 있습니다. 피펫은 피펫 팁을 받아 들이도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 피펫에 피펫 팁을 장착하거나 피펫 팁을 이동 하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 피펫에는 피펫 팁을 받아 들이도록 구성된 노즐이 있습니다. 피펫은 시료 용액 같은 액체를 피펫에 부착된 피펫 팁으로 흡인하도록 구성될 수도 있습니다(예를 들어, 피펫의 노즐에 부착된 피펫 팁). 구현에서, 피펫은 시료 용액 같은 액체를 피펫에 부착된 피펫 팁으로부터 분배하도록 구성될 수도 있습니다(예를 들어, 피펫의 노즐에 부착된 피펫 팁). 피펫은 기기의 표면 또는 부품에 힘을 전달하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 피펫 노즐은 기기의 표면 또는 부품과 접촉할 수 있으며, 이렇게 하여 힘을 해당 표면 또는 부품에 전달할 수 있습니다. 구현에서, 피펫 노즐은 용기의 움푹한 접합 부분(mating recess)과 접촉할 수 있으며, 구현에서, 용기의 움푹한 접합 부분과 결합할 수도 있습니다. 구현에서, 둘 또는 그 이상의 피펫 노즐은 용기의 움푹한 접합 부분(mating recess)과 접촉할 수 있으며, 구현에서, 용기의 움푹한 접합 부분과 결합할 수도 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템의 피펫은 움직일 수 있으며, 최소한 두 방향으로 움직일 수 있는 것이 좋으며, 3차원으로 움직일 수 있는 것도 좋습니다(예를 들어, 한 방향, 두 방향, 또는 가로, 세로, 높이 방향으로 움직일 수 있음).
구현에서, 소니케이터가 들어 있는 기기, 또는 이런 기기를 사용하는 시스템 및 방법에는 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출하도록 구성된 검출기가 포함될 수도 있습니다. 검출기는, 예를 들어, 분광 광도계(spectrophotometer), 광전자 증배관(photomultiplier), 전하 결합 소자(charge-coupled device), 카메라 같은 것이 될 수도 있으며, 병원체 식별 물질의 유무를 알려주는 광신호를 검출하도록 구성된 기타 기기 및 시스템이 될 수도 있습니다. 구현에서, 검출기는 화학 발광, 발광, 형광, 흡수도, 투과율, 비탁도(turbidity), 색 변화, 또는 기타 빛의 변화, 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 알려 줄 수 있는 신호의 방출, 투과 또는 흡수 등을 포함하여, 신호를 검출하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 검출기에는 전기 화학 검출기, 온도 센서, pH 센서, 방사선 (복사) 센서, 이온 감응 전극(ion-sensitive electrode), 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출할 수 있는 기타 센서가 포함됩니다.
병원체 식별 물질을 검출하기 위한 방법에는 핵산(예를 들어, DNA 또는 RNA) 검출용 검정, 펩티드 및 단백질(당단백 포함) 검출용 검정, 기타 병원체 관련 분자 검출용 검정, 보체 결합 검정(complement fixation assays), 혈구 응집 검정(hemagglutination, 예를 들어 인플루엔자) 및 기타 검정이 포함됩니다. 핵산을 검출하기 위한 방법에는 중합효소연쇄반응(PCR: polymerase chain reaction) 방법이 포함됩니다(미국 특허 번호 4,683,202 참조). PCR 방법에는 정량적 중합효소연쇄반응(qPCR: quantitative polymerase chain reaction), 역전사효소 PCR (RT-PCR), "실시간" PCR, 1단계 PCR (one-step PCR), 2단계 PCR (two-step PCR) 및 해당 기술 분야에 알려진 기타 방법들이 포함됩니다. 핵산을 증폭하기 위한 방법을 포함하여, 핵산을 검출하기 위한 방법에는 PCR 방법들에서처럼 열 사이클(thermal cycling)이 포함될 수도 있습니다. 그러나, 표적 핵산의 증폭 또는 표적 핵산의 부분에 대한 증폭에는 핵산 증폭의 등온 방법(isothermal methods)이 포함될 수도 있습니다. 등온 핵산 증폭(isothermal nucleic acid amplification) 방법들에는, 예를 들어, 루프 매개 등온 증폭(LAMP: loop-mediated isothermal amplification) 및 기타 등온 방법이 포함됩니다(미국 특허 번호 6,410,278 참조). 본 문서에 공개된 기기, 시스템, 방법 및 용기에 대해 사용하는 데 적합한 대표적인 등온 핵산 증폭 방법은, 예를 들어, 미국 특허 출원 61/800,606 (2013년 3월 15일 접수)에 공개되어 있으며, 이 특허 출원의 전체 내용은 본 문서에 그 자체로 참조에 의해 완전히 통합되었습니다.
펩티드 및 단백질을 검출하기 위한 방법에는 ELISA(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assays) 검정 같은 효소 면역 검정이 포함되며, 항체 또는 항체의 조각을 이용한 기타 검정, 보체 기반 반응(complement-based reaction), 자외선 또는 기타 진동수의 빛 흡수 측정, 특정 수용체-리간드 상호작용을 이용하는 검정, 기술 분야에 알려져 있는 기타 검정이 포함됩니다. 병원체 관련 분자를 검출하기 위한 검정에는 박테리아성 당(bacterial sugars) 및 지질(lipids)에 대한 검정(예를 들어, 박테리아성 지질다당질(LPS)), 기술 분야에 알려져 있는 기타 검정이 포함됩니다. 이런 검정에 사용하는 검출기는 광학 검출기, pH 검출기, 전기 화학 검출기, 온도 센서, 이온 감응 전극(ion-sensitive electrode), 방사선 (복사) 검출기, 또는 기타 검출기가 될 수도 있습니다.
구현에서, 소니케이터가 들어 있는 기기, 또는 이런 기기를 사용하는 시스템 및 방법에는 컨트롤러가 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 컨트롤러에는 프로세서가 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 컨트롤러는 기기의 부품에 연결되어 있거나 기기 부품의 작동을 조절할 수도 있으며; 이런 부품들은 일반적으로 기기의 하우징 내부에 들어 있습니다. 구현에서, 컨트롤러는 소니케이터의 작동을 조절할 수 있습니다. 구현에서, 컨트롤러는 시료 취급 시스템의 작동을 조절할 수 있습니다. 구현에서, 컨트롤러는 검출기의 작동을 조절할 수 있습니다. 구현에서, 컨트롤러는 기기의 임의 부품 또는 유닛의 작동을 조절할 수도 있습니다. 기타 부품에는, 예를 들어, 카메라, 화학 검정 유닛, 핵산 검정 유닛, 가열 유닛, 통신 유닛, 단백질 화학 유닛, 또는 기타 부품 또는 유닛이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 컨트롤러는 프로토콜에 따라 기기의 하나 또는 그 이상의 부품의 작동을 조절할 수도 있습니다. 구현에서, 컨트롤러가 기기의 하나 또는 그 이상의 부품 또는 유닛을 조절하는 데 사용하는 프로토콜은 미리 프로그램 될 수 있으며, 기기에 상주할 수도 있습니다. 구현에서, 컨트롤러가 기기의 하나 또는 그 이상의 부품 또는 유닛을 조절하는 데 사용하는 프로토콜은 다른 기기에서, 사용자로부터, 검사실로부터, 네트워크로부터 또는 클라우드로부터 받을 수도 있습니다. 구현에서, 컨트롤러가 기기의 하나 또는 그 이상의 부품 또는 유닛을 조절하는 데 사용하는 프로토콜은 다른 기기로부터, 사용자로부터, 검사실로부터, 네트워크로부터 또는 클라우드로부터 받은 정보 또는 명령에 따라 업데이트할 수 있거나 또는 업데이트 가능합니다. 구현에서, 기기는 사용자 인터페이스를 통해 정보, 명령, 업데이트 또는 프로토콜을 받을 수도 있습니다. 구현에서, 기기는 통신 어셈블리를 통해 정보, 명령, 업데이트 또는 프로토콜을 받을 수도 있습니다.
구현에서, 소니케이터가 포함된 기기, 이런 기기를 포함하거나 사용하는 시스템 및 방법에는, 사용자에게 기기 작동에 대한 정보를 제공하거나, 기기에 의해 수행되는 검정의 진행 상황에 대한 정보를 제공하거나, 기기에 의해 수행된 검정의 결과에 대한 정보를 제공할 수 있는 디스플레이가 포함될 수 있습니다. 구현에서, 디스플레이에는 시각적 디스플레이가 포함될 수도 있으며, 인쇄 디스플레이가 포함될 수 있고, 오디오 신호가 포함될 수도 있고, 사용자에 의해 음성으로 이해 가능한 오디오 신호가 포함될 수도 있고, 이런 모든 디스플레이의 조합이 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 디스플레이에는 사용자 인터페이스가 포함될 수도 있습니다. 사용자 인터페이스가 포함된 디스플레이의 구현에서, 기기는 정보, 명령, 프로토콜 또는 기타 입력을 받을 수 있습니다.
구현에서, 소니케이터가 포함된 기기, 이런 기기가 포함되었거나 사용하는 시스템 및 방법에는, 한 명 또는 그 이상의 사용자, 다른 기기, 검사실, 네트워크, 클라우드, 기타 통신 대상과 통신할 수 있는, 통신 어셈블리가 포함될 수 있습니다. 구현에서, 통신 어셈블리는 기기 작동에 대한 정보, 기기에 의해 수행되는 검정의 진행 상황에 대한 정보, 기기에 의해 수행된 검정의 결과에 대한 정보를 통신 대상과 통신할 수도 있습니다. 구현에서, 통신 어셈블리는 기기가 다른 사용자, 다른 기기, 검사실, 네트워크, 클라우드, 또는 기타 통신 출처 같은 외부 출처(outside source)로부터 정보, 명령, 프로토콜 또는 기타 입력을 받을 수 있도록 구성될 수도 있습니다.
정의
현재 기기, 시스템 및 방법을 공개하고 설명하기 전에, 본 문서에 사용된 용어는 특정 구현을 설명하기 위한 용도이며 제한적인 것이 아님을 인지해야 합니다. 현재 공개 내용은 모범적인 실시예를 설명하기 위한 용도이며, 별도로 명시하지 않는 한, 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법은 본 문서에 설명된 특정 구현으로 제한하는 내용이 아님을 인지해야 합니다.
상세 설명(명세서)과 첨부된 청구항에 사용된 단수형 "한" 또는 "어떤" 또는 "특정한" ("a," "an") 및 "그" 또는 "해당"은 문맥상 별도로 명시하지 않은 경우, 복수에도 해당됩니다. 그러므로, 예를 들어, "어떤 소금 또는 어떤 염(a salt)"이라는 말은 단일 소금(또는 염) 또는 서로 다른 소금들(염)의 혼합물 등을 뜻합니다.
본 상세 설명과 후속 청구항(claims)에서, 여러 가지 용어에 대한 참조가 있으며, 다음과 같은 뜻을 갖는 다고 정의됩니다:
"rpm" (1 분 당 회전수), "min" (분, minute), "sec" (초, second) 등과 같은 축약어는 일반적으로 통용되는 의미입니다.
본 문서에 사용된 용어 "검정(assay)"과 이와 문법적으로 동등한 용어는 검사, 측정, 관찰 및 기타 실험 절차를 뜻하며, 피분석물의 검출, 피분석물의 식별, 시료에 들어 있는 피분석물의 양에 대한 측정에도 해당합니다. 검정은 시료의 물리적 특성을 검출, 식별 또는 측정하는 물리적 검정이 될 수도 있고; 시료의 화학적 특성을 검출, 식별 또는 측정하거나, 시료에 대해 화학적 반응을 수행하는 화학적 검정이 될 수도 있고; 광학적 수단, 전기적 또는 전자적 수단, 화학적 수단을 이용하는 검정을 포함할 수도 있습니다.
본 문서에 사용된 용어 "초음파(ultrasound)"는 인간 피험자가 검출할 수 없는 진동수를 뜻하며, 예를 들어, 1 초 당 20,000 사이클 이상의 진동수(20 킬로 헤르츠(kHz))입니다.
본 문서에 사용된 용어 "초음파(ultrasound) 에너지"는 인간 피험자가 검출할 수 없는 진동수의 에너지(예를 들어, 역학적 에너지)를 뜻하며, 예를 들어, 1 초 당 20,000 사이클 이상의 진동수(20 kHz)입니다. 소니케이터는 초음파 에너지를 생성하여 제공할 수 있습니다.
본 문서에 사용된 용어 "소니케이터(sonicator, 초음파 분쇄기)"는 초음파 에너지를 제공할 수 있는 기기이며, 예를 들어, 일반적으로 초음파 진동수의 진동 형태로, 역학적 에너지를 제공합니다. 소니케이터에는 고주파 진동을 제공하는 구동 요소가 포함되어 있으며, 많은 수의 소니케이터는 압전 물질(piezoelectric materials)을 사용하여 고주파 진동을 생성합니다. 압전 초음파 발생기(Piezoelectric ultrasound generators)는 이런 발생기를 작동하는 데 필요한 교류 구동(alternating current drive)을 제공하기 위해 일반적으로 고전압(예를 들어, 피크 전압이 약 200V ~ 400V, 예를 들어, 실효치 전압 50 VRMS ~ 약 300 VRMS을 갖는 시간 가변성 전기 입력으로 제공)이 필요합니다.
소니케이터에는 팁 부분이 있으며, 팁 부분에는 말단부(먼 쪽)에 팁이 있고 가까운 쪽에 부분이 있으며; 소니케이터에서 나오는 초음파 에너지는 일반적으로 팁 부분을 통해 표적 물질로 전달됩니다. 소니케이터에는 흔히 소니케이터 혼이 있으며, 소니케이터 혼은 흔히 스테인리스 강철로 제작되고, 예를 들어, 초음파 에너지가 팁 부분으로 향하도록 구성되어 있습니다; 소니케이터 혼이 있는 소니케이터에서, 소니케이터 혼의 팁에는 소니케이터 팁이 있으며, 소니케이터 혼의 팁 부분에는 소니케이터 팁 부분이 있습니다.
본 문서에서 사용된 용어 "혼(horn)"과 "소니케이터 혼(sonicator horn)"은 초음파 에너지를 집광(focus)하도록 구성된 소니케이터의 부분을 뜻하며, 초음파 에너지가 표적지에 도달 하도록 하는 경로를 제공합니다. 혼은 초음파 에너지를 효과적으로 전달하거나 전송하도록 설계 및 구성될 수 있으며, 예를 들어, 소니케이터의 구동 요소에서 선택된 특정 진동수에 맞추거나 동조할 수 있는, 특정 주파수에 동조(resonate)되도록 구성할 수 있습니다. 혼에는 팁 또는 팁 부분이 있을 수 있습니다; 혼 팁 또는 팁 부분은 최대한 접촉되도록 하여 용기, 용기의 벽, 용기에 들어 있는 액체에 에너지가 최대로 전달되도록 구성할 수 있습니다.
본 문서에서 사용된 용어 "채우기(fill)" 및 "채워진(filled)" 및 이런 것과 문법적으로 동등한 것들, 예를 들어, "용기는 시료 용액으로 채울 수 있습니다"에 들어 있는 것처럼, 이런 용어는 부분 채움 및 완전 채움을 포함하여, 임의 양의 전달을 뜻합니다. 본 문서에 사용된 이런 용어들의 의미에서, 용기를 완전히 채울 필요는 없으며, 더 작은 양의 채움도 가능합니다.
본 문서에 사용된 용어 "반투명(translucent)"은 빛(또는 기타 광학적 신호)가 통과할 수 있다는 뜻입니다; 그러므로, 반투명 물질은 빛 또는 기타 광학적 신호가 물질을 통과할 수 있도록 허용합니다.
본 문서에 사용된 용어 "투명(transparent)"은 빛이 거의 왜곡되지 않거나 왜곡되지 않고 통과할 수 있다는 뜻입니다; 그러므로, 투명한 물질은 빛 또는 기타 광학적 신호가 크게 왜곡되지 않은 상태로 물질을 통과할 수 있도록 허용하고, 왜곡이 거의 없거나 없는 상태로 물질을 통해 이미징(이미지 확보)을 허용합니다.
용기는 유리; 실리콘; 플라스틱; 세라믹; 폴리머; 또는 기타 재료 또는 이런 재료의 조합으로 제작할 수도 있습니다. 유리는, 예를 들어, 규산 나트륨(sodium silicate), 붕규산염(borosilicate), 규산 알루미늄(aluminosilicate), 석영 또는 기타 유리가 될 수 있으며, 또는 이런 물질을 포함할 수도 있습니다. 폴리머(중합체, polymer) 또는 폴리머 물질은, 예를 들어, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate), poly(4-methylbutene), 기타 아크릴, polydimethysiloxanes (PDMS), 폴리염화비닐(PVC, polyvinylchloride), poly(vinyl butyrate) polysulfone, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), poly(ethylene terephthalate), 불화탄소화합물(fluorocarbon polymer, 예, polytetrafluoroethylene (PTFE 또는 Teflon®)), 나일론, 코폴리머(co-polymer), 또는 이런 것들의 조합이 될 수도 있습니다. 세라믹은, 예를 들어, 탄화 규소(silicon carbide), 탄화 텅스텐(tungsten carbide), 산화 알루미늄(aluminum oxide) 및 기타 물질이거나 이런 물질을 포함할 수도 있습니다.
본 문서에 사용된 용어 "검출하다(detect)", "검출(detection)", "검출하는(detecting)" 및 이와 문법적으로 동등한 것은 병원체 식별 물질 같은 표적 피분석물의 유무를 결정하는 것을 뜻합니다. 검출할 때 시료 속에 표적 피분석물의 최소량은 필요하지 않으나, 직접적이든 간접적이든 피분석물의 유무를 관찰하는 데 필요한 정도의 양만 있으면 됩니다(실질적인 의미에서, 검출이 불가능한 하한(lower limit)은 있을 수 있습니다).
본 문서에 사용된 용어 "식별하다(identify)", "식별(identification)", "식별하는(identifying)" 및 이와 문법적으로 동등한 것은 시료에 들어 있는 표적 피분석물의 정체(identity)를 결정하는 것을 뜻합니다. 검출 이외에도 이런 식별은 검출된 피분석물의 구체적인 정체가 모호할 때 유용할 수도 있습니다; 예를 들어, 인플루엔자 바이러스가 검출되었을 때, 시료에서 발견된 인플루엔자의 특정 균주(strain) 또는 균주들을 식별하는 데 유용할 수도 있습니다. 그러므로, 식별은 검출보다 더 자세하고 구체적인 정보를 제공할 수도 있습니다.
본 문서에 사용된 용어 "측정하다(measure)", "측정(measurement)", "측정하는(measuring)" 및 이와 문법적으로 동등한 것은 시료에 들어 있는 표적 피분석물의 양을 결정하는 것을 뜻합니다. 그러므로, 측정을 통해 검출 또는 식별로 얻을 수 없는 정량적 정보를 확보할 수 있으며, 이런 정보는 검출 또는 식별로 얻은 정보 보다 더 정확할 수도 있습니다.
용어 "핵산(nucleic acid)"은 DNA(deoxyribonucleic acid) 고분자 또는 RNA(ribonucleic acid) 고분자를 구성하는 뉴클레오티드(nucleotide)를 뜻합니다. 핵산은 당(sugar)과 결합한 염기(base)를 이용하여 식별할 수 있습니다(예를 들어, 디옥시리보스(deoxyribose) 또는 리보스(ribose)); 핵산 서열을 유기체에서 확보하고, 해당 유기체를 식별하는 데 확보한 핵산 서열을 사용할 수 있습니다.
용어 "폴리펩티드(polypeptide)" 및 "단백질(protein)"은 같은 뜻(상호 교환 가능하며)이며, 아미노산으로 구성되었으며 펩티드 결합(peptide bond)된 분자를 뜻합니다. 개별 아미노산을 폴리펩티드 또는 단백질의 "잔기(residues)"라고 부릅니다. 폴리펩티드를 채취한 유기체를 식별하는 데 폴리펩티드의 고유한 아미노산 서열을 사용할 수 있습니다.
용어 "항체(antibody)"는 넓은 의미로 사용되며, 구체적으로 단일 단클론 항체(monoclonal antibodies, 작용 항체(agonist antibodies) 및 대항 항체(antagonist antibodies) 포함), 다항원 결정기 특이성(polyepitopic specificity)이 있는 항체 합성물, 항체 조각을 뜻할 수도 있습니다. 단클론 항체는 상당히 균일한 항체들의 집단에서 확보합니다. 즉, 집단을 구성하는 개별 항체들은 소량으로 존재할 수도 있지만 자연 발생 돌연변이를 제외하고 동일(identical)합니다. 예를 들어, 단클론 항체는 Kohler et al., Nature, 256:495 (1975)에서 처음 설명된 하이브리도마(hybridoma)에 의해 생성되거나 재조합 DNA(recombinant DNA) 방법으로 생성될 수도 있습니다(예를 들어, 미국 특허 번호 4,816,567 Cabilly 등).
본 문서에 사용된 "항체 조각(Antibody fragment)" 및 이것의 모든 문법적 변형들은 (1) 항원 결합 부위를 구성하는 무손상 항체의 일부분이거나 무손상 항체의 가변 부위(variable region)로, 여기에서 무손상 항체의 Fc 부위의 불변 중쇄 부위(constant heavy chain domains, 즉, 항체 동형(antibody isotype)에 따라 CH2, CH3 및 CH4)가 없는 부위이고, (2) 항원 결합 부위 또는 무손상 항체의 가변 부위가 포함된, (무손상 항체의 아미노산 서열에 의해 결정되는) 무손상 항체의 부분이 포함된 구성물입니다. 항체 조각의 예에는 Fab, Fab’, Fab'-SH, F(ab')2, Fd, Fc, Fv, 이중체(diabodies), 미국 특허 번호 7429652에 설명된 것처럼, "비단쇄 항원결합 단위(Non-single-chain antigen-binding unit)"가 포함됩니다.
본 문서에 사용된 용어 "병원체(pathogen)"는 피험자에게 전염병 같은 질병의 원인이 되는 병인(agent)을 뜻합니다. 병원체에는, 예를 들어, 그람 음성 세균(Gram-negative bacteria), 그람 양성 세균(Gram-positive bacteria), 기타 세균(bacteria), RNA 바이러스, DNA 바이러스, 프리온(prions), 효모(yeast), 곰팡이(fungi), 원충(protozoans), 연충(helminth), 선충(nematode), 피험자를 앓게 할 수 있는 기타 병원체, 병을 앓고 있지 않은 한 피험자로부터 전달되었을 때 병원체를 전달 받은 피험자에게 질병을 초래할 수도 있는 기타 병원체가 포함됩니다.
본 문서에서 사용된 "병원체 식별 물질"은 박테리아(세균), 프리온, 바이러스, 효모 세포, 곰팡이, 원충(protozoan, 또는 "원생동물"), 연충(helminth), 선충(nematode), 피험자로부터 수집한 생체 시료에서 찾을 수 있는 기타 바이러스성, 단세포 또는 다세포 유기체 같은, 병원체에서 파생된 단백질 및 핵산을 뜻합니다. 병원체 식별 물질에는 표적 핵산이 포함될 수도 있습니다. 병원체 식별 물질에는 표적 펩티드 또는 에피토프(epitope, 예를 들어, 펩티드의 일부분)가 포함될 수도 있습니다. 이런 유기체의 단백질 및 핵산 물질(DNA 또는 RNA에 관계없이)은 특정 종류의 유기체를 나타낼 수도 있으며, 이런 유기체의 유무를 검출하거나 식별하는 데 사용될 수 있습니다. 병원체 식별 물질을 정량적으로 측정하면, 생체 시료에 들어 있는 이런 유기체의 양을 측정할 수 있고, 이런 측정값들은 감염의 심각성을 결정하거나 질병의 진행을 추적하고 질병 치료의 과정과 성공을 추적하는 데 사용할 수 있습니다.
본 문서에 사용된 용어 "프로브(probe)"는 표적 화합물 또는 세포를 식별하는 데 유용한 물질을 뜻합니다; 프로브는, 예를 들어, 핵산 프로브, 단백질 프로브 또는 기타 프로브가 될 수 있습니다. 표적 화합물은 프리온, 바이러스, 박테리아, 효모, 곰팡이, 원충 또는 기타 병원체에 의해 생성되거나, 이런 것들에서 발견됩니다. 본 문서에 사용된 프로브에는 RNA 또는 DNA가 포함될 수 있으며, RNA 또는 DNA의 유사 물질이 될 수도 있고, 프로브는 표적 핵산을 인식하고 결합(예를 들어, 잡종 형성)할 수도 있습니다. 표적 핵산은, 예를 들어, 바이러스, 박테리아, 효모, 곰팡이, 원충, 연충, 선충 등의 핵산이나 또는 기타 핵산 서열(더 긴 핵산 서열의 일부분이 될 수도 있음)이 될 수도 있습니다. 본 문서에 사용된 프로브에는 항체 또는 항체 조각 같은 폴리펩티드 또는 단백질이 포함될 수도 있으며, 표적 화합물 또는 화합물의 일부분을 인식하고 결합할 수도 있습니다(예를 들어, 표적 항원을 나타내는 단백질의 에피토프).
본 문서에 사용된 "표지자(marker)", "표식(label)", "표식" 및 "표식 모이어티(label moiety)"는 항체와 직접 또는 간접적으로 결합하여 "표식된(labeled)" 항체를 생성하는, 검출 가능한 화합물 또는 합성물을 뜻합니다. 표식 또는 표지자는 적어도 신호를 관찰하는 시간 기간 동안 검출 가능한 신호를 제공합니다. 표식 또는 표지자는 그 자체로 검출 가능할 수도 있으며(예를 들어, 방사선동위원소 표식 또는 형광 표식) 또는, 효소 표식의 경우, 검출 가능한 기질 화합물 또는 합성물의 화학적 변화를 촉진(촉매)할 수도 있습니다.
표지자 또는 표식은 핵산 프로브, 항체 또는 항체 조각, 기타 프로브에 결합(공유 결합 또는 비공유 결합)될 수도 있습니다. 표식은 표적과 접촉했을 때 표적의 검출 가능성을 변경할 수도 있습니다(예를 들어, 표적이 검출 가능해 지거나, 검출 가능성이 증가 또는 감소될 수 있음). 표식은 프로브와 표적 사이에 접촉되었을 때 프로브에서 분리되어 표적의 검출 가능성을 변경할 수도 있습니다. 검출 가능성의 이런 변경은 시료에 들어 있는 피분석물을 검출, 식별 또는 측정하기 위한 검정에서 유용합니다.
표식은, 예를 들어, 염료, 에피토프(epitope), 형광 모이어티(fluorescent moiety), 발광 모이어티, 화학 발광 모이어티, 효소 표식, 자기 표식, 상자성 표식(paramagnetic label), 조영제(contrast agent), 나노입자, 방사선동위원소, 비오틴(biotin), 스트렙타비딘(streptavidin) 및 제거물질(quencher)이 될 수도 있습니다. 나노입자(nanoparticle)는 금 나노입자 같은 원소의 입자, 양자점(quantum dot, 반도체 물질의 입자) 같은 합금 또는 화합물의 입자, 크기가 약 1 nm ~ 100 nm 사이인 기타 입자가 될 수도 있습니다.
본 문서에서 사용된 용어 "시료(sample)" 및 "생체 시료(biological sample)"는 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질, 기타 체액, 배설물, 분비물 또는 피험자로부터 수득한 조직(tissue)을 뜻합니다. 이런 용어들은 전체 시료를 뜻하거나 시료의 일부분을 뜻할 수도 있습니다. 본 문서에 사용된 것처럼, 액체 시료에 대한 언급에는 시료 및 생체 시료에 대한 언급도 포함됩니다. 이런 시료에는 물질이 들어 있는 액체가 될 수도 있으며, 이런 물질은 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉으로 확보할 수도 있으며, 고체 또는 반고체 물질이 들어 있거나 가공되지 않은 액체(natural fluid)가 들어 있거나 없는 기타 시료가 포함될 수도 있습니다. 이런 액체와 시료에는 액체 시료 및 시료 용액이 포함됩니다.
본 문서에서 사용된 "시료 용액(sample solution)"은 액체 시료 자체를 뜻하거나, 희석액, 혼합물, 부분표본(aliquots) 또는 시료의 적어도 한 부분이 들어 있는 기타 용액을 뜻합니다.
본 문서에 사용된 "시료 취급 시스템", "액체 취급 시스템" 및 이와 문법적으로 동등한 것은 액체를 확보, 이동 및 배달하도록 구성된 시스템을 뜻합니다. 본 문서에 공개된 구현에서, 이런 시스템에는 피펫, 노즐, 피펫 팁이 포함되고, 피펫, 노즐 또는 피펫 팁을 원하는 장소로 이동하도록 구성된 기계 부품이 포함되어 있습니다. 이런 원하는 장소는 일반적으로 기기의 하우징 내에 있습니다. 구현에서, 피펫 팁은 노즐에 장착할 수 있습니다; 구현에서, 피펫 팁은 노즐에서 분리 가능하도록 장착할 수 있으며, 노즐에 첫 번째 피펫 팁을 결합하여 장착하고 첫 번째 피펫 팁을 사용하고 첫 번째 피펫 팁을 폐기한 후에 두 번째 피펫 팁을 결합하여 장착할 수도 있습니다. 이런 시스템에는 액체를 피펫 팁으로 흡인하기 위한 수단이 포함되어 있습니다. 이런 시스템에는 피펫 팁으로 액체를 분배하기 위한 수단이 포함되어 있습니다. 이런 시스템의 구현에서, 피펫 및 노즐은 피펫 팁이 아닌 다른 요소를 결합하여 장착할 수도 있습니다; 본 문서에 공개된 구현에서, 피펫과 노즐은 용기의 접합 소켓과 결합하여 접합할 수도 있습니다(예를 들어, 그림 10 및 11). 구현에서, 용기의 접합 소켓과 결합된 피펫 및 노즐은 기기 내에서 용기를 원하는 위치로 이동하는 데 사용할 수 있습니다. 구현에서, 용기의 접합 소켓과 결합된 피펫 및 노즐은 용기에 힘을 가하는 데 사용할 수도 있습니다(예를 들어, 그림 11의 구성에서 이런 힘을 가하는 것이 유용할 수도 있음).
본 문서에 공개된 방법은 시료 처리용 기기 또는 시료 처리용 시스템에 즉시 통합되거나 사용할 수 있으며, 이런 기기 또는 시스템은 자동 검정 기기 또는 자동 검정 시스템이 될 수도 있습니다. 이런 검정 기기 및 검정 시스템에는, 예를 들어, 다음 특허에서 공개된 기기 및 시스템이 포함될 수도 있습니다: 미국 특허 8,088,593; 미국 특허 8,380,541; 미국 특허 출원 번호 13/769,798, 2013년 2월 18일 접수; 미국 특허 출원 번호 13/769,779, 2013년 2월 18일 접수; 미국 특허 출원 번호 13/244,947, 2011년 9월 26일 접수; PCT/US2012/57155, 2012년 9월 25일 접수; 미국 특허 출원 번호 13/244,946, 2011년 9월 26일 접수; 미국 특허 출원 13/244,949, 2011년 9월 26일 접수; 및 미국 특허 출원 번호, 2011년 9월 26일 접수, 특허와 특허 출원의 공개는 그 자체로 참조에 의해 본 문서에 완전히 통합되었습니다.
이런 기기 및 이런 시스템은 본 문서에 공개된 방법을 수행하는 데 유용할 수도 있습니다. 예를 들어, 기기는 시료를 받아 들이는 데 유용할 수도 있습니다. 기기는 시료 준비 및 시료 처리에 유용할 수도 있습니다. 기기는 시료에 대해 검정을 수행하는 데 유용할 수도 있습니다. 기기는 시료로부터 데이터를 확보하는 데 유용할 수도 있습니다. 기기는 시료에서 확보한 데이터를 전송하는 데 유용할 수도 있습니다. 기기는 시료 처리 또는 검정 후에 시료를 폐기하는 데 유용할 수도 있습니다.
기기는 시스템의 일부분일 수도 있으며, 시료 처리 기기의 부품일 수도 있습니다. 기기는 시료 처리 기기일 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료 수집이 용이하도록 구성되거나 임상 검사를 위해 시료를 준비하도록 구성되거나, 본 문서에 공개된 것처럼, 하나 또는 그 이상의 시약으로 화학 반응을 수행하거나 기타 화학적 또는 물리적 처리를 수행하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료로부터 데이터를 확보하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료에서 확보한 데이터를 전송하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료에서 확보한 데이터를 분석하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료에서 확보한 데이터를 분석하기 위해 다른 기기, 검사실, 검사실과 관련 있는 사람과 통신하도록 구성될 수도 있습니다.
시료 처리 기기는 피험자 속에 또는 피험자에게 배치하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 피험자로부터 직접 또는 간접적으로 시료를 받아 들이도록 구성될 수도 있습니다. 시료는, 예를 들어, 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료가 될 수도 있으며(예를 들어, 핑거스틱으로 확보한 시료, 정맥천자(venipuncture)로 확보한 시료, 동맥혈 생체 시료, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료), 소변 시료(urine sample), 생검 시료(biopsy sample), 조직 조각(tissue slice), 대변 시료 또는 기타 생체 시료가 될 수도 있으며; 물 시료; 흙 시료, 식품 시료, 공기 시료; 또는 기타 시료가 될 수도 있습니다. 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질 또는 기타 시료 같은 생체 시료에는, 예를 들어, 전혈, 혈장, 혈청이 포함될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 기기의 하우징을 통해 피험자로부터 시료를 받을 수도 있습니다. 시료 수집은 시료 수집 현장 또는 다른 어느 곳에서 발생할 수도 있습니다. 시료는 시료 수집 현장에 있는 기기에 제공될 수도 있습니다.
일부 구현에서, 시료 처리 기기는 카트리지를 수용하거나 고정하도록 구성될 수도 있습니다. 일부 구현에서, 시료 처리 기기에는 카트리지가 포함될 수도 있습니다. 카트리지는 시료 처리 기기에서 분리(제거)될 수도 있습니다. 일부 구현에서, 시료는 시료 처리 기기의 카트리지에 제공될 수도 있습니다. 그렇지 않은 경우, 시료는 시료 처리 기기의 다른 부분에 제공될 수도 있습니다. 카트리지 및/또는 기기에는 시료를 받아 들일 수 있는 시료 수집 유닛이 포함되어 있을 수도 있습니다.
카트리지에는 시료가 포함될 수 있으며, 시료를 처리하거나 검사하는 데 사용하는 시약이 포함될 수도 있고, 시료 처리 또는 검사에 필요한 일회용품 또는 기타 물질이 포함될 수도 있습니다. 시료 처리 기기에 카트리지를 넣거나 삽입한 후에 카트리지의 하나 또는 그 이상의 부품은 시료 처리 기기의 다른 부품과 액체 소통(fluid communication)할 수도 있습니다. 예를 들어, 시료가 카트리지에 수집된 경우, 시료는 시료 처리 기기의 다른 부분으로 이동될 수도 있습니다. 이와 비슷하게, 하나 또는 그 이상의 시약이 카트리지에 제공된 경우, 시약은 시료 처리 기기의 다른 부분으로 이동하거나, 시료 처리 기기의 다른 부품을 시약으로 가져올 수도 있습니다. 일부 구현에서, 카트리지의 시약 또는 부품이 카트리지의 온보드 상태로 남아 있을 수도 있습니다. 일부 구현에서, 튜브 관리 및 정비(예, 수동 또는 자동 정비)가 필요한 유체 처리 장치(fluidics)가 포함되지 않을 수도 있습니다.
시료 또는 시약은 시료 처리 기기 같은 기기로 이동될 수도 있습니다. 시료 또는 시약은 기기 내에서 이동될 수도 있습니다. 시료 또는 시약의 이런 이동은 카트리지에서 기기로 연결된 액체 도관(fluid pathway) 없이도 수행될 수도 있습니다. 시료 또는 시약의 이런 이동은 기기 내에 연결된 액체 도관(fluid pathway) 없이도 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 또는 시약의 이런 이동은 시료 취급 시스템에 의해 수행될 수도 있습니다(예, 피펫); 예를 들어, 시료, 시약 또는 이런 것의 부분표본(aliquot)은 피펫 팁 같은 입구가 열려 있는 이동 부품으로 흡인되고, 이런 이동 부품은 시료 취급 시스템의 작동과 연결되어 있으며, 시료 취급 시스템은 내부에 시료, 시약 또는 이런 것의 부분표본이 들어 있는 팁을 시료 처리 기기가 있는 위치로 또는 시료 처리 기기 내부로 이동할 수도 있습니다. 시료, 시약 또는 이런 것의 부분표본은 시료 처리 기기가 있는 위치에 또는 시료 처리 기기 내부에 보관될 수도 있습니다. 시료 취급 시스템을 비슷한 방법으로 사용하여 시료 및 시약, 다수의 시약을 혼합할 수도 있습니다. 카트리지의 하나 또는 그 이상의 부품이 시료 처리 기기의 다른 부분으로 자동으로 이동되거나 그 반대가 될 수도 있습니다.
시료 처리 기기 같은 기기에는 시료 취급 시스템(액체 취급 시스템이라고도 부름)이 들어 있을 수도 있습니다. 시료 취급 시스템은 시료 같은 액체를 이동, 희석, 추출, 부분표본으로 나누기(aliquotting), 혼합 및 기타 작업을 수행하거나 수행하는 데 도움될 수도 있습니다. 일부 구현에서, 시료 취급 시스템은 기기의 하우징 내부에 들어 있을 수도 있습니다. 시료 취급 시스템을 사용하여 액체를 수집, 배달, 처리 및/또는 이동, 건시약(dry reagent) 용해, 액체 혼합 및/또는 액체와 건시약(dry reagents) 혼합 등을 수행할 수 있으며, 액체가 아닌 성분, 시약 또는 물질을 수집, 배달, 처리 및/또는 이동할 수도 있습니다. 액체는 시료, 시약, 희석제, 세척액, 염료, 기기에서 사용할 수 있는 기타 액체가 될 수 있으며, 이런 액체에는 균일한 액체, 서로 다른 액체, 에멀젼(emulsions), 현탁액 및 기타 액체가 포함되나 이런 것들에만 국한되지는 않습니다. 제한 없이 피펫을 포함하여, 시료 취급 시스템은 기기 주위에서 (액체가 들어 있거나 들어 있지 않은) 용기를 이동하는 데 사용할 수도 있습니다. 시료 취급 시스템은 액체를 흡인하거나 분배할 수도 있습니다. 시료에는 액체 내의 부유물(floating)인 하나 또는 그 이상의 미립 조각(particulate) 또는 고체 물질이 포함될 수도 있습니다.
구현에서, 시료 취급 시스템에는 피펫, 피펫 팁, 주사기(syringe), 모세관 또는 기타 부품이 포함될 수도 있습니다. 시료 취급 시스템에는 내부 표면과 외부 표면 및 열린 끝이 있을 수 있습니다. 시료 취급 시스템에는 피펫이 있고, 피펫에는 피펫 몸체와 피펫 노즐이 있고 피펫 팁이 들어 있을 수도 있습니다. 피펫 팁은 피펫 노즐에서 분리 가능하거나 분리할 수 없을 수도 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템은 피펫 팁과 결합된 피펫을 사용할 수도 있으며, 피펫 팁은 일회용일 수도 있습니다. 팁은 피펫과 결합될 때 액체를 밀봉하는 (유밀)형태가 될 수도 있습니다. 피펫 팁은 한 번, 두 번 또는 여러 번 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템은 액체를 흡인, 분배, 혼합, 이동 또는 기타 방식으로 액체를 취급하기 위해, 피펫 팁이 있거나 없는, 피펫 또는 비슷한 기기를 사용할 수도 있습니다. 액체는 원할 때 시료 취급 시스템으로 분배할 수도 있습니다. 피펫 팁에 있는 구멍으로 액체를 분배하기 전에, 액체가 피펫 팁 내부에 들어 있을 수도 있습니다. 구현 또는 사용 예에서, 액체 전체를 분배할 수도 있습니다; 다른 구현 또는 사용 예에서, 팁에 들어 있는 액체의 일부분만 분배할 수도 있습니다. 피펫은 선택적으로 액체를 흡인할 수도 있습니다. 피펫은 선택한 양의 액체를 흡인할 수도 있습니다. 피펫은 팁 내에서 또는 용기 내에서 액체를 혼합하기 위해 휘젓기(교반) 작동을 수행할 수도 있습니다. 피펫은 액체가 아닌 물질 또는 시약을 혼합하고 포함시키기 위해 연속적인 흐름 루프를 형성하여 팁 또는 용기를 구체화 또는 구현합니다(incorporate). 피펫 팁은 또한 두(2) 부분으로 된 기질 반응(2-part substrate reactions)에서 다수의 액체를 동시에 또는 순차적으로 일정량씩 제공하여 혼합을 용이하게 할 수도 있습니다.
시료 취급 시스템에는 액체가 서로 격리되어 있거나 수압이 서로 독립적인 하나 또는 그 이상의 독립된 유닛들이 있을 수도 있습니다. 예를 들어, 시료 취급 시스템에는 하나, 둘, 또는 그 이상의 피펫 팁이 포함되어 있을 수도 있습니다. 피펫 팁은 액체를 수용하고 담을 수 있도록 구성되어 있을 수도 있습니다. 팁들은 액체가 서로 격리되어 있거나 수압이 서로 독립적일 수도 있습니다. 각 팁에 들어 있는 액체는 다른 팁에 들어 있는 액체 또는 기기 내의 다른 액체와 격리되어 있거나 수압이 서로 독립적일 수도 있습니다. 액체 격리 또는 수압 독립 유닛은 기기의 다른 부분 및/또는 다른 기기에 대해 상대적으로 이동 가능할 수도 있습니다. 액체 격리 또는 수입 독립 유닛은 개별적으로 이동 가능할 수도 있습니다. 시료 취급 시스템에는 하나 또는 그 이상의 바닥(base) 또는 지지대가 있을 수도 있습니다. 바닥 또는 지지대는 하나 또는 그 이상의 피펫 또는 피펫 유닛을 지지할 수도 있습니다. 바닥 또는 지지대는 시료 취급 시스템의 하나 또는 그 이상의 피펫들을 서로 연결할 수도 있습니다.
시료 처리 기기는 피험자로부터 수득한 시료에 대해 처리 단계 또는 작업을 수행하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리에는 시료 준비가 포함될 수 있으며, 시료 희석, 시료를 부분표본으로 분할, 추출, 시약과 접촉, 여과, 분리, 원심분리, 기타 준비, 처리 작업 또는 단계가 포함될 수 있습니다. 시료 처리 기기는 시료에 대해 하나 또는 그 이상의 시료 준비 작업 또는 단계를 수행하도록 구성될 수도 있습니다. 선택적으로, 시료는 화학 반응 및/또는 물리적 처리 단계를 위해 준비될 수도 있습니다. 시료 준비 작업 또는 단계에는 다음 중 하나 또는 그 이상이 포함될 수 있습니다: 원심분리, 분리, 여과, 희석, 농축, 정화, 침전, 배양, 피펫 작업, 이송, 크로마토그래피, 세포 용해, 세포측정(cytometry), 분쇄, 빻기, 활성화, 초음파 처리(ultrasonication), 마이크로 컬럼 처리(micro column processing), 자기 비드로 처리, 나노입자로 처리, 또는 기타 시료 준비 작업 또는 단계. 예를 들어, 시료 준비에는 혈액을 혈청으로 또는 미립 조각으로 분리하거나 시료를 다양한 성분으로 분리하는, 하나 또는 그 이상의 단계가 포함될 수 있습니다. 시료 준비에는 혈액, 소변, 가래, 코 면봉, 인후 면봉, 볼 면봉 등으로 확보한 물질, 기타 시료 또는 기타 생체 시료 같은 시료를 희석 및/또는 농축하기 위한 하나 또는 그 이상의 단계가 포함될 수도 있습니다. 시료 준비에는 시료에 항응고제 또는 기타 성분을 추가하는 것이 포함될 수도 있습니다. 또한, 시료 준비는 시료를 정화하는 것이 포함될 수 있습니다. 구현에서, 모든 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행됩니다. 구현에서, 모든 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 단일 기기의 하우징 내에서 수행됩니다. 구현에서, 대부분의 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행되며, 단일 기기의 하우징 내에서 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 많은 수의 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행되며, 단일 기기의 하우징 내에서 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 두 대 이상의 기기에 의해 수행될 수도 있습니다.
시료 처리 기기는 시료에 대해 하나 또는 그 이상의 검정을 수행하도록 구성되거나 시료에서 데이터를 확보하도록 구성될 수도 있습니다. 검정에는 하나 또는 그 이상의 물리적 또는 화학적 처리(treatments)가 포함될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 화학적 또는 물리적 반응이 포함될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 체액의 소량 시료에 대해 하나, 둘 또는 그 이상의 검정을 수행하도록 구성될 수도 있습니다. 본 문서의 다른 어느 곳에서 설명된 부피의 시료에 대해 하나 또는 그 이상의 화학 반응이 일어날 수도 있습니다. 예를 들어, 펨토리터(femtoliter) 미만의 필(pill)에서 하나 또는 그 이상의 화학 반응이 일어날 수도 있습니다. 한 예에서, 시료 수집 유닛은 한 방울 또는 그 미만의 혈액 또는 간질액에 해당하는 양의 체액을 받아 들이도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 시료의 양(부피)은 소량이 될 수도 있으며, 소량은 약 1000 μL 미만, 또는 약 500 μL 미만, 또는 약 250 μL 미만, 또는 약 150 μL 미만, 또는 약 100 μL 미만, 또는 약 75 μL 미만, 또는 약 50 μL 미만, 또는 약 40 μL 미만, 또는 약 20 μL 미만, 또는 약 10 μL 미만, 또는 기타 소량이 될 수도 있습니다. 구현에서, 모든 시료 검정 작업이나 단계는 단일 시료에 대해 수행합니다. 구현에서, 모든 시료 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행됩니다. 구현에서, 모든 시료 검정 작업 또는 단계는 단일 기기의 하우징 내에서 수행됩니다. 구현에서, 대부분의 시료 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행되며, 단일 기기의 하우징 내에서 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 많은 수의 시료 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행되며, 단일 기기의 하우징 내에서 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 두 대 이상의 기기에 의해 수행될 수도 있습니다.
시료 처리 기기는 단일 시료에 대해 다수의 검정을 수행하도록 구성될 수도 있습니다. 예를 들어, 시료 처리 기기는 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질을 검출, 식별, 또는 측정하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 처리 기기는 단일 시료에 대해 다수의 검정을 수행하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 처리 기기는 단일 생체 시료에 대해 다수의 검정을 수행하도록 구성될 수도 있으며, 여기에서 생체 시료는 소량의 시료입니다. 예를 들어, 소량 시료의 시료 양(부피)은 소량의 부피가 될 수도 있으며, 약 1000 μL 미만, 또는 약 500 μL 미만, 또는 약 250 μL 미만, 또는 약 150 μL 미만, 또는 약 100 μL 미만, 또는 약 75 μL 미만, 또는 약 50 μL 미만, 또는 약 40 μL 미만, 또는 약 20 μL 미만, 또는 약 10 μL 미만, 또는 기타 소량 부피가 될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 단일 시료에 대해 다중(multiplexed) 검정을 수행할 수도 있습니다. 다수의 검정은 동시에 수행될 수도 있으며; 순차적으로 수행될 수도 있고; 또는 일부 검정은 동시에 수행되고 다른 검정은 순차적으로 수행될 수도 있습니다. 하나 또는 그 이상의 통제 검정(control assays) 및/또는 캘리브레이터(calibrators, 검정/검사에 대해 캘리브레이터 통제가 있는 구성 포함)가 기기에 통합될 수도 있으며; 통제 검정 및 캘리브레이터에 대한 검정은 시료에 대한 검정과 동시에 수행될 수도 있고, 시료에 대한 검정 전에 또는 후에 수행될 수도 있으며, 이런 것들의 조합도 가능합니다. 구현에서, 모든 시료 검정 작업 또는 단계는 단일 기기에 의해 수행됩니다. 구현에서, 다수의 검정 작업 또는 단계 전체는 단일 기기의 하우징 내에서 수행됩니다. 구현에서, 다수의 검정의 시료 검정 작업 또는 단계 대부분은 단일 기기에 의해 수행되며, 단일 기기의 하우징 내에서 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 다수의 검정의 시료 검정 작업 또는 단계 상당수는 단일 기기에 의해 수행되며, 단일 기기의 하우징 내에서 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 처리, 준비, 검정 작업 또는 단계는 두 대 이상의 기기에 의해 수행될 수도 있습니다.
구현에서, 다수 검정 전체는 짧은 기간 내에 수행될 수도 있습니다. 구현에서, 이런 짧은 기간은 약 세(3) 시간 미만, 또는 약 두(2) 시간 미만, 또는 약 한(1) 시간 미만, 또는 약 40 분 미만, 또는 약 30 분 미만, 또는 약 25 분 미만, 또는 약 20 분 미만, 또는 약 15 분 미만, 또는 약 10 분 미만, 또는 약 5 분 미만, 또는 약 4 분 미만, 또는 약 3 분 미만, 또는 약 2 분 미만, 또는 약 1 분 미만, 또는 기타 짧은 시간이 될 수도 있습니다.
시료 처리 기기는 시료와 관련된 하나 또는 그 이상의 신호를 검출하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료의 하나 또는 그 이상의 특성을 식별하도록 구성될 수도 있습니다. 예를 들어, 시료 처리 기기는 시료에 들어 있는 하나의 피분석물 또는 다수의 피분석물의 유무 또는 농도를 검출하거나 또는 질병 상태의 유무를 검출하도록 구성될 수도 있습니다. 그렇지 않은 경우, 시료 처리 기기는 시료에 들어 있는 하나 또는 그 이상의 피분석물(질병 상태를 나타낼 수도 있음)의 유무 또는 농도, 또는 질병 상태를 유무를 검출하기 위해, 분석 가능한 신호 또는 신호들을 검출하도록 구성될 수도 있습니다. 신호는 기기 자체에서 분석되거나 다른 장소에서 분석될 수도 있습니다. 임상 검사의 수행에는 수집한 데이터에 대한 분석 또는 비교가 포함되거나 포함되지 않을 수도 있습니다.
시료를 사용하거나 사용하지 않고 화학 반응이나 기타 처리 단계를 수행할 수도 있습니다. 기기를 사용하여 준비하거나 수행할 수 있는 단계, 검사 또는 검정의 예에는 다음이 포함되나 이런 것들에만 국한되지는 않습니다: 면역 검정, 핵산 검정, 수용체 기반 검정(receptor-based assay), 세포계산 검정(cytometric assay), 색체 측정 검정(colorimetric assay), 효소 검정, 전기 이동 검정(electrophoretic assay), 전기 화학 검정(electrochemical assay), 분광 검정(spectroscopic assay), 크로마토그래피 검정(chromatographic assay), 현미경 검정, 지형 검정(topographic assay), 열량 측정 검정(calorimetric assay), 비탁 검정(turbidimetric assay), 응집 검정(agglutination assay), 방사선동위원소 검정(radioisotope assay), 점성도 검정(viscometric assay), 응고 검정(coagulation assay), 응고 시간 검정(clotting time assay), 단백질 합성 검정(protein synthesis assay), 조직학 검정(histological assay), 배양 검정(culture assay), 삼투성 검정(osmolarity assay) 및/또는 기타 종류의 검정, 원심분리, 분리, 여과, 희석, 농축, 정화, 침전, 분쇄, 배양, 피펫 작업, 운반, 세포 용해, 기타 시료 준비 작업 또는 단계, 또는 이런 것들의 조합. 기기를 사용하여 준비하거나 수행할 수 있는 단계, 검사 또는 검정에는 이미징(imaging), 현미경법, 세포계산법(cytometry), 이미지를 준비 또는 이용하는 기타 기법이 포함됩니다. 기기를 사용하여 준비하거나 수행할 수 있는 단계, 검사 또는 검정에는 조직학(histology), 형태학(morphology), 운동학(kinematics), 역학(dynamics) 등에 대한 평가, 및/또는 시료의 상태에 대한 평가가 포함될 수 있으며, 시료의 상태에 대한 평가에는 세포에 대한 이런 평가가 포함될 수도 있습니다.
기기는 짧은 시간 동안 모든 단계를 기기(예를 들어, 단일 기기에서 단계 또는 작업 수행)내에서 수행할 수도 있습니다. 기기는 짧은 시간 동안 단일 시료에 대해 모든 단계를 기기 내에서 수행할 수도 있습니다. 예를 들어, 피험자로부터 시료 수집에서부터 데이터 전송 및/또는 분석까지 약 3 시간 또는 미만, 2 시간 또는 미만, 1 시간 또는 미만, 50 분 또는 미만, 45 분 또는 미만, 40 분 또는 미만, 30 분 또는 미만, 20 분 또는 미만, 15 분 또는 미만, 10 분 또는 미만, 5 분 또는 미만, 4 분 또는 미만, 3 분 또는 미만, 2 분 또는 미만, 1 분 또는 미만 동안 수행할 수도 있습니다. 기기 내에서 시료를 받아 들이고 데이터를 전송할 때까지 및/또는 기기에서 이런 시료에 대해 분석할 때까지 걸리는 시간은 단계 및 검사의 종류와 개수, 시료에 대해 수행하는 검정의 종류에 따라 달라집니다. 예를 들어, 기기 내에서 시료를 받아 들이고 데이터를 전송할 때까지 및/또는 기기에서 이런 시료에 대해 분석할 때까지 걸리는 시간은 약 3 시간 또는 미만, 2 시간 또는 미만, 1 시간 또는 미만, 50 분 또는 미만, 45 분 또는 미만, 40 분 또는 미만, 30 분 또는 미만, 20 분 또는 미만, 15 분 또는 미만, 10 분 또는 미만, 5 분 또는 미만, 4 분 또는 미만, 3 분 또는 미만, 2 분 또는 미만, 1 분 또는 미만 동안 수행할 수도 있습니다.
기기는 시료를 처리 또는 분석한 후에, 생체 시료 같은 시료를 폐기하기 위해 시료를 준비하거나 또는 시료를 폐기하도록 구성할 수도 있습니다.
구현에서, 시료 처리 기기는 시료에서 확보한 데이터를 전송하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 시료 처리 기기는 네트워크 상에서 통신하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기에는 네트워크에 연결할 수 있는 통신 어셈블리가 포함될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 유선 또는 무선으로 네트워크에 연결할 수도 있습니다. 네트워크는 근거리 통신망(LAN) 또는 인터넷 같은 광역 통신망(WAN)이 될 수도 있습니다. 구현에서, 네트워크는 개인 지역 네트워크(personal area network)가 될 수도 있습니다. 구현에서, 네트워크는 가상 사설 통신망(VPN: virtual private network)이 될 수도 있습니다. 네트워크에는 클라우드가 포함될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 전선, 케이블, 광섬유, 마이크로웨이브, 적외선, 음파 또는 기타 연결 수단으로 네트워크에 연결할 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 중간 기기 없이 네트워크에 연결할 수도 있고, 시료 처리 기기를 네트워크에 연결하는 데 중간 기기(intermediary device)가 필요할 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 네트워크를 통해 다른 기기와 통신할 수도 있으며, 다른 기기는 다양한 네트워크 기기가 될 수 있으며 다음을 포함하나 이런 것들에만 국한되지는 않습니다: 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터 또는 랩톱 컴퓨터; Palm 기반 기기 또는 Windows CE 기기 같은 개인용 디지털 단말기(PDA); 휴대 전화, 스마트폰(예, iPhone, Android, Blackberry 등) 또는 위치 인식 휴대 전화(예, GPS); 네트워크 접속 로밍 기기 같은 로밍 기기; 무선 이메일 기기 또는 컴퓨터 네트워크와 무선으로 통신할 수 있는 기타 기기 같은 무선 기기; 또는 네트워크에서 통신할 수 있고 전자 거래를 처리할 수 있는 기타 종류의 네트워크 기기. 이런 통신에는 다른 기기에서 액세스할 수도 있는 클라우드 컴퓨팅 인프라 또는 다른 종류의 데이터 저장 장치 인프라에 데이터를 제공하는 것이 포함될 수도 있습니다.
시료 처리 기기는 시료에 대한 데이터를, 예를 들어, 보건 전문가, 보건 전문가의 장소, 검사실 또는 검사실의 협력업체(기관)에 제공할 수도 있습니다. 하나 또는 그 이상의 검사실, 보건 전문가 또는 피험자는 시료 처리 기기에서 제공된 데이터를 수신하거나 액세스할 수 있는 네트워크를 가지고 있을 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료에 대한 데이터를 데이터베이스에 제공하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 시료에 대한 데이터를 전자 의료 기록 시스템, 검사실 정보 시스템, 검사실 자동화 시스템, 다른 시스템 또는 소프트웨어에 제공하도록 구성될 수도 있습니다. 시료 처리 기기는 보고서 형식으로 데이터를 제공할 수도 있습니다.
검사실, 기기, 기타 독립체 또는 소프트웨어는 시료에 대한 데이터를 실시간으로 분석할 수도 있습니다. 소프트웨어 시스템은 화학적 분석 및/또는 병리학적 분석을 수행할 수도 있으며, 이런 분석들을 검사실, 임상 검사 담당자, 해당 전문가들 사이에 분산할 수도 있습니다. 분석에는 시료에 대한 정성적 및/또는 정량적 평가가 포함될 수도 있습니다. 데이터 분석에는 시료에 대한 차후 정성적 및/또는 정량적 평가가 포함될 수 있습니다. 선택적으로, 미가공 데이터, 선처리된 데이터 또는 분석된 데이터를 기반으로 보고서를 생성할 수도 있습니다. 이런 보고서는 시료에서 확보한 데이터, 시료를 제공한 피험자에 대한 신원과 기타 정보, 데이터에 대한 분석, 기타 기밀 정보의 기밀을 유지하는 방식으로 준비될 수도 있습니다. 보고서 및/또는 데이터는 보건 전문가에게 전송될 수도 있습니다. 시료 처리 기기로 확보한 데이터, 이런 데이터의 분석 또는 보고서는 데이터베이스, 전자 의료 기록 시스템, 검사실 정보 시스템, 검사실 자동화 시스템, 다른 시스템 또는 소프트웨어에 제공할 수도 있습니다.
본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법의 구현은 아래 예에서 설명되어 있습니다.
예
아래 예에는 소니케이터가 들어 있는 기기가 공개되어 있습니다. 이런 소니케이터는 생체 시료에 들어 있는 병원체를 파괴하는 데 효과적입니다.
예 1 병원체 파괴용 시스템(소니케이터 포함)
본 문서에 공개된 시스템의 구현에는 초음파 에너지를 시료 용액에 가하도록 구성된 소니케이터(sonicator, 초음파 분쇄기)가 들어 있는 기기들이 포함되어 있습니다. 병원체가 들어 있는 시료 용액에 초음파 에너지를 가하여 병원체를 파괴하고 병원체 식별 물질을 용액에 방출하여, 병원체를 검출하고 식별할 수도 있습니다. 구현에서, 초음파 에너지를 가하여 병원체를 파괴하고 병원체 식별 물질을 용액으로 방출한 후에 시료 용액에 들어 있는 병원체의 양을 정량화할 수 있습니다. 그림 1에는 소니케이터가 들어 있는 기기가 포함된 시스템의 구현이 표시되어 있으며, 이 구현의 요소들이 도식적으로 표시되어 있습니다.
구현에서, 본 문서에 공개된 것처럼, 시스템의 기기의 소니케이터의 팁 부분은 초음파 에너지를 시료 용액에 전달하는 것을 향상하도록 구성되어 있으며, 소니케이터와 시료 용액이 들어 있는 용기가 서로 잘 접촉하도록 구성되어 있습니다. 구현에서, 본 문서에 공개된 것처럼, 시스템의 기기의 소니케이터에는 소니케이터 혼(sonicator horn)이 있을 수 있습니다; 이런 소니케이터 혼에는 팁 부분이 있을 수 있으며, 이런 팁은 초음파 에너지를 시료 용액에 전달하는 것을 향상하도록 구성되어 있으며, 소니케이터와 시료 용액이 들어 있는 용기가 서로 잘 접촉하도록 구성되어 있습니다. 본 문서에 공개된 시스템의 구현에서, 시스템에는 시료를 담는 용기가 포함되어 있을 수 있으며, 용기를 고정하는 용기 홀더가 포함되어 있을 수도 있습니다. 시료 홀더는 초음파 분쇄(sonication)를 위해 용기를 올바른 위치에 놓도록 구성될 수도 있습니다; 시료 홀더는 초음파 분쇄 동안 용기를 고정하도록 구성될 수도 있습니다(구현에서, 초음파 분쇄 동안 용기를 고정하기 위해 힘을 가할 수도 있으며, 예를 들어, 용기가 원하지 않게 움직여 에너지가 손실되는 것을 줄이거나 초음파 분쇄 동안 에너지 전달을 향상하기 위함); 또는 초음파 분쇄 후에 추가 작동이 필요할 때까지 용기가 제자리에 유지되도록 구성될 수도 있습니다.
그림 1에는 본 문서에 공개된 것과 같은 대표적인 시스템의 여러 구성품이 표시되어 있습니다. 시스템 10에는 컨트롤러 12; 전원 공급장치 16; 소니케이터 18 (소니케이터 혼 20, 팁 부분 21이 있음); 시료 취급 시스템 14; 용기 22(뚜껑 24가 있을 수도 있음)를 고정하도록 구성된 용기 홀더 26; 검출기 30; 통신 어셈블리 32가 포함될 수도 있습니다. 통신 어셈블리 32는 외부 기기, 사용자, 검사실, 네트워크(예를 들어, LAN, WAN, 클라우드 등과 같은 컴퓨터 네트워크), 기타 통신 목적지와 통신할 수도 있습니다.
그림 1에 표시된 것처럼, 구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 시스템 10의 기기에는 용기 22 내부에 시료를 넣도록 구성된 시료 취급 시스템 14가 포함될 수도 있으며, 예를 들어, 시료의 적어도 일부분을 용기 22에 전달하고 적어도 (시료의) 일부분을 용기 22의 챔버(chamber)에 넣습니다. 시료 취급 시스템 14는 시약, 기타 작용제 또는 물질을 용기 22 내에 넣도록 구성될 수도 있으며, 예를 들어, 시약, 기타 작용제 또는 물질을 용기에 전달하고 이것을 용기의 챔버에 넣습니다.
그림 1에 표시된 것처럼, 구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 시스템 10의 기기에는 시료에서 병원체 식별 물질을 검출하기 위한 검출기 30이 포함될 수도 있습니다. 검출기 30은 시료에 들어 있는 병원체 식별 물질의 유무를 검출할 수 있는 임의의 검출기가 될 수도 있습니다. 이런 검출기는 표식 또는 쉽게 검출 가능한 기타 작용제를 사용할 수도 있으며, 이런 표식 또는 작용제는 특정 병원체 식별 물질과 결합하거나 반응하는 시약과 함께 사용할 수도 있습니다.
그림 1에 표시된 것처럼, 구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 시스템에는 시스템의 부품을 작동하는 컨트롤러 12가 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 시스템 10의 기기에는 기기의 부품을 작동하는 컨트롤러 12가 포함될 수도 있습니다. 컨트롤러 12에는 기기의 작동을 감독 및 통제하는 프로세서, 다른 부품, 기기 또는 요소가 포함되어 있을 수 있습니다. 컨트롤러에는 컨트롤러 12와 기기 또는 시스템의 다른 부품 및 요소 간에 통신을 제공하는 통신 부품, 기기 또는 요소가 추가로 포함될 수도 있습니다. 이런 내부 통신 연동장치들(linkages)은 그림 1에서 점선으로 표시되어 있습니다. 그림에 표시된 것처럼, 이런 내부 통신 연동장치들(linkages)에는 이런 연동장치들(linkages)을 쉽고 신속하게 연결하거나 해제할 수 있는 신속 분리 연결(quick release connection) 28이 포함될 수도 있습니다; 예를 들어, 이런 연동장치(예, 신속 분리 연결 28)는 소니케이터 18을 기기에 신속하게 삽입하거나 제거하는 데 유용할 수도 있으며, 기기 내에서 소니케이터 18을 다른 소니케이터 18과 신속하게 교체(swapping)하는 데 유용할 수도 있습니다. 구현에서, 이런 신속 분리 연결은 소니케이터 18을 "핫 스왑"하는 데 유용할 수도 있습니다(소니케이터 또는 다른 부품을 사용하는 동안 기기 또는 시스템의 나머지 부분을 종료하지 않은 상태에서 소니케이터를 연결하고 제거하고 또는 다른 소니케이터로 교체하는 작업). 구현에서, 이런 연동은 신속 분리 연결 28이 없는 직접 연결이 될 수도 있으며, 더디게 분리되는(less-readily disconnected) 다른 연동이 될 수도 있습니다. 현재 기기 및 시스템의 구현에서, 다른 통신 연동(장치)도 제공될 수 있음을 인지해야 합니다.
구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 시스템 10에는 통신 어셈블리 32가 포함될 수도 있으며, 이 통신 어셈블리에는 하나 또는 그 이상의 통신 링크가 들어 있을 수도 있습니다. 구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 시스템 10의 기기에는 통신 어셈블리 32가 포함될 수도 있으며, 이 통신 어셈블리에는 하나 또는 그 이상의 통신 링크가 들어 있을 수도 있습니다. 이런 통신 어셈블리에는 명령과 정보를 수신하고 정보와 데이터를 사용자, 다른 부품 또는 장비(요소 34로 표시됨, 이 요소는 사용자, 다른 기기, 검사실, 네트워크, 클라우드 또는 다른 통신 목적지를 나타낼 수도 있음)에 제공하기 위한 디스플레이가 포함될 수도 있습니다. 구현에서, 이런 통신 어셈블리 32에는 단방향(one-way) 통신 링크(예를 들어, 기기 또는 시스템에서 요소 34로 통신, 이 요소에는 사용자, 다른 기기, 검사실, 네트워크, 클라우드 또는 다른 통신 목적지가 포함될 수 있음; 또는 요소 34에서 기기 또는 시스템으로 통신, 이 요소에는 사용자, 다른 기기, 검사실, 네트워크, 클라우드 또는 다른 통신 출처(source)가 포함될 수 있음)가 포함될 수도 있으며, 구현에서, 이런 통신 어셈블리 32에는 양방향(또는 다중 방향) 통신 링크가 포함될 수도 있으며, 양방향 통신은, 요소 34로 표시된 것처럼, 기기 또는 시스템과 사용자, 다른 기기, 검사실, 네트워크, 클라우드 또는 기타 통신 목적지 간의 통신이 될 수도 있습니다. 통신 목적지 또는 출처(소스)와의 이런 통신 링크(연결)는 그림에서 점선 화살표로 표시되어 있습니다.
구현에서, 본 문서에 공개된 것과 같은 기기 또는 시스템 10에는 부품을 작동하기 위한 전원 공급장치 16이 포함될 수도 있습니다. 그림 1에서 전원 연결은 실선으로 표시되어 있습니다. 현재 기기 및 시스템의 구현에서, 다른 전원 연결도 제공될 수 있음을 인지해야 합니다. 소니케이터 18에 대한 전원 연결에는 신속 분리 연결(quick release connection) 28이 포함되어 있으며, 이것으로 쉽고 신속하게 연결하거나 연결을 끊을 수도 있습니다. 그러므로, 예를 들어, 신속 분리 연결 28은 소니케이터 18을 기기에 신속하게 삽입하거나 제거하는 데 유용할 수도 있으며, 기기 내에서 소니케이터 18을 신속하게 교체하는 데 유용할 수도 있습니다. 구현에서, 이런 신속 분리 연결 28은 소니케이터 18을 "핫 스왑"하는 데 유용할 수도 있습니다(사용하는 동안 기기 또는 시스템의 나머지 부분을 종료하지 않은 상태에서 소니케이터를 연결하고 제거하고 또는 다른 소니케이터로 교체하는 작업). 구현에서, 이런 전원 연결은 신속 분리가 없는 직접 연결이 될 수도 있으며, 더디게 분리되는(less-readily disconnected) 다른 연결이 될 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터 18에 연결된 전원은 소니케이터 작동의 진동수, 사이클링 또는 기타 면을 조절하는 통제 연결(또는 통제 연결들 중 하나) 역할을 할 수도 있습니다. 통제 연결은 소니케이터 18에 대한 연결을 끊은 동안 (및 후에) 사람에게 쇼크가 전달되지 않도록 하거나 잘못된 위치로 전원이 단락되는 것을 방지하기 위해, 소니케이터 18에 연결된 고전압 전원 공급장치 16을 끄는 역할을 할 수도 있습니다. 구현에서, 통제 연결에는 신속 분리 연결 28이 포함되어 있을 수도 있습니다.
본 문서에 공개된 것처럼, 초음파 에너지는 시료와 소니케이터 18 간에 직접 접촉을 통해 시료에 전달될 수도 있습니다(예를 들어, 소니케이터 팁 또는 팁 부분 21을 시료에 담금). 본 문서에 공개된 것처럼, 초음파 에너지는, 소니케이터 팁 부분 또는 팁 21을 소니케이터 팁 21과 시료 용액을 분리하는 물질에 접촉하여, 시료에 간접적으로 전달될 수도 있으며, 물질은 소니케이터 팁 부분 또는 팁 21과 시료 용액 모두와 접촉합니다. 간접 접촉이 포함된 구현에서, 소니케이터 18과 용액을 분리하는 물질에는 유연 격막(compliant barrier)이 포함될 수도 있습니다. 간접 접촉이 포함된 구현에서, 소니케이터 18과 용액을 분리하는 물질에는 시료가 들어 있는 용기의 벽이 포함될 수도 있습니다. 간접 접촉이 포함된 임의의 구현에서, 소니케이터 18과 용액을 분리하는 물질은 초음파 에너지를 소니케이터 팁 부분에서 시료 용액으로 전달하도록 구성될 수도 있습니다.
예 2 소니케이터와 용기
현재 기기, 시스템 및 방법에서 사용하는 데 알맞은 소니케이터의 예는 그림 2와 그림 3에 표시되어 있습니다. 그림 2에는 본 예에서 "팁" 44로 표시된 소니케이터 40의 말단부(distal portion, 예를 들어, 소니케이터 혼 42의 팁 44가 용기 46의 내부에 표시됨)가 용기 46에 들어 있는 시료 용액과 접촉하고 있는 구현이 표시되어 있습니다. 이런 구현에서, 팁 44는 시료 용액과 접촉합니다. 시료 용액과 직접 접촉하면, 소니케이터 40에서 시료 용액으로 에너지가 직접 전달됩니다. 그러나, 이렇게 직접 접촉하려면 팁 44가 시료 용액에 닿거나 속에 들어가야 하므로, 시료(및 차후의 시료)가 오염될 수도 있고, 이런 오염을 줄이려면 세정 단계(cleaning steps)가 필요하거나 및/또는 팁 44를 코팅해야 할 수도 있습니다.
그림 2에는 팁 44가 유연 격막(팁 44를 용기 46에 들어 있는 용액 방향으로 용기 46 속으로 누를 때, 이런 유연 격막은 어느 정도 팁 44의 윤곽 모양으로 됩니다)에 의해 시료 용액과 분리되어 있는 구현이 표시되어 있습니다. 이런 구현에서, 팁 44는 격막과 접촉하고, 격막은 용기 46에 들어 있는 시료 용액과 접촉합니다. 이런 구현에서, 팁 44는 시료 용액과 접촉하지 않으므로, 시료 용액과의 직접 접촉으로 인해 발생할 수도 있는 문제를 피할 수도 있습니다. 검사된 격막 물질에는 라텍스(latex), 니트릴(nitrile) 및 폴리우레탄 격막이 있습니다. 그러나, 유연 격막은 파손되거나 사용 중에 다공이 형성되거나 초음파 에너지를 흡수할 수도 있으므로, 팁 44에서 용액으로 초음파 에너지의 전달 효율이 감소될 수도 있습니다.
그림 3에는 대체 구현이 표시되어 있습니다. 이 구현에서, 소니케이터 50이 용기 56과 접촉하고 있습니다. 소니케이터 50에는 소니케이터 혼 52와 소니케이터 팁 54가 있고, 용기 56의 벽에는 편평한 면 58이 있습니다. 그림 3에는 소니케이터 50의 말단부가 시료 용액이 들어 있는 용기 56의 편평한 면 58과 접촉되어 있습니다; 소니케이터와 용기와 용기의 내용물 간에 에너지를 효율적으로 전달할 수 있도록, 편평한 면 58은 소니케이터 팁 54와 접합할 수 있도록 구성되어 있습니다. 이런 구현에서, 소니케이터 50의 어느 부분도 시료와 접촉하지 않고, 시료와 소니케이터 50이 오염되는 것을 방지할 수 있으므로, 다시 사용하기 전에 소니케이터 팁 54를 세정(clean)하거나 손질할 필요가 없습니다. 용기의 벽 58은 유연 격막 보다 더 딱딱하고 덜 유연하기 때문에, 초음파 에너지를 팁 54에서 용액으로 유연 격막보다 더 효율적으로 전달할 수도 있습니다; 예를 들어, 딱딱한 벽은 유연 격막 보다 에너지를 덜 흡수할 수도 있습니다.
그림 3에 표시된 구성이 포함되어 있는 구현에서, 소니케이터 50과 시료 용액이 간접적으로 접촉되어 있습니다. 이런 구성에서, 많은 양의 초음파 에너지는 용기 56의 벽을 통해 용기 속에 들어 있는 시료 용액으로 전달되고, 시료 용액 속에 들어 있는 세포(병원체 세포 포함)로 전달되어, 세포들은 이런 방식으로 파괴됩니다. 본 문서에 공개된 것처럼, 용기 56의 벽에 편평한 표면 58을 제공하고, 편평한 표면 58은 소니케이터 팁 54에 있는 편평한 표면과 접합되도록 하면, 소니케이터 50에서 시료 용액으로 초음파 에너지의 전달이 향상됩니다. 그림 3에 표시된 구성에서 소니케이터 팁 54와 용기 56의 벽이 밀착되기 때문에 초음파 에너지 전달이 향상됩니다. 용기 56(특히 용기 56의 편평한 면)과 소니케이터 팁 54 사이에 힘을 가하면 소니케이터 50에서 시료 용액으로 초음파 에너지를 효과적으로 전달하는 데 도움됩니다.
1 뉴튼(N) ~ 16 N 사이의 힘을 검사했습니다. 예를 들어, 소니케이터 혼의 팁과 폴리스티렌 튜브 사이 접촉에 1, 2, 3, 4, 6, 10 N의 힘을 가하여 실험했을 때, 테스트 병원체가 효과적으로 파괴되었습니다. 이런 실험에서, 대장균(E. coli, ATCC 884) 박테리아가 들어 있는 332 μL 용액이 폴리스티렌 튜브에 들어 있습니다. 폴리스티렌 튜브의 외부 벽에 1, 2, 3,4, 6, 10 N의 힘으로 소니케이터 프로브를 가하고, 초음파 에너지를 10 초 동안 가했습니다. 이런 파괴는 상용 소니케이터로 확보한 것과 비교할 정도가 되었습니다. 상용 소니케이터 속에는 초음파 발생기에 연결된 블록이 있고, 이 블록 속에는 웰들(wells)이 들어 있으며, 이 웰들(wells)에 바이얼(vials)이 보관되어 있습니다. 그러나, 접촉력(contact force)으로 얻은 결과는 가변적이었으며, 상용 소니케이터로 확보한 결과보다 못한 것으로 여겨집니다. 이런 실험과 다른 실험으로 얻은 결과로 판단하면, 약 2 N ~ 10 N, 약 2 N ~ 6 N, 약 3 N ~ 5 N, 또는 약 4 N의 접촉력(contact force)은 시료 용액이 들어 있는 용기의 벽에 접촉하여 병원체를 파괴하기 위해 초음파 에너지를 전달하는 데 효과적인 것으로 여겨집니다.
서로 다른 재질(물질)들은 서로 다른 초음파 에너지 전달 특성을 보여줍니다. 예를 들어, 용기 벽을 통해 초음파 에너지를 전달하는 데 선호되는 용기 재질에는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate) 및 폴리에틸렌(polyethylene)이 포함됩니다. 폴리스티렌은 폴리카보네이트와 폴리에틸렌 보다 더 우수한 재질로 판명되었습니다; 폴리카보네이트는 폴리에틸렌 보다 더 우수한 재질로 판명되었습니다.
병원체에 대한 초음파 파괴는 다양한 진동수의 초음파 에너지로 수행할 수 있습니다. 진동수가 높으면 소니케이터 혼의 길이가 짧아질 수 있습니다; 역으로, 낮은 진동수에서 초음파 에너지를 제공하도록 설계된 소니케이터에는 높은 진동수용으로 설계된 소니케이터 보다 더 긴 소니케이터 혼이 있습니다. 예를 들어, 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법에 사용하기 알맞은 초음파 진동수에는 약 20 kHz ~ 60 kHz 사이 범위, 약 20 kHz ~ 50 kHz 사이 범위, 약 20 kHz ~ 40 kHz 사이 범위가 포함됩니다. 본 문서에 공개된 기기, 시스템 및 방법의 구현에는 본 문서에 공개된 초음파 진동수 기기, 시스템 및 방법이 포함되며, 알맞은 초음파 진동수에는 약 20 kHz, 약 25 kHz, 약 28 kHz, 약 30 kHz, 약 35 kHz, 약 40 kHz, 약 45 kHz, 약 50 kHz, 약 55 kHz, 및 약 60 kHz가 포함됩니다.
소니케이터에는 다수의 요소가 포함되거나 결합될 수도 있습니다. 그림 4에는 변환기(transducer) 62, 모터 64, 드로바(drawbar) 66, 혼 68 및 콜릿(collet) 70이 있는 소니케이터 60의 구현이 표시되어 있습니다. 구현에서, 모터 64는 소니케이터 60의 팁에서 콜릿 70에 연결된 드로바 66을 이동(예를 들어, 회전)하는 데 효과적입니다. 그림 4에 표시된 것처럼, 이런 소니케이터 60에는 속이 빈(hollow) 소니케이터 혼 68이 있을 수도 있으며; 표시된 구현에서, 속이 빈 소니케이터 혼 68에는 드로바(drawbar) 66이 들어 있고, 드로바가 통과할 수 있도록 되어 있으며, 드로바는 소니케이터의 말단부에 있는 콜릿 70과 변환기 62 사이에 기능적 연결을 제공합니다(이렇게 하여 소니케이터 본체와도 기능적으로 연결됨). 그림에서 표시된 것과 같은 드로바 66은 콜릿 70에 연결되어 있으며, 모터 64를 사용하여 콜릿 70 내에 들어 있는 용기 둘레의 콜릿 70을 꽉 쥘 수 있으며, 이렇게 하여, 콜릿 70과 용기가 밀착되도록 합니다; 이런 밀착으로 소니케이터 60의 변환기(transducer) 62와 용기 사이에 초음파 에너지가 (콜릿 70을 통해) 전달되록 합니다. 그림에 표시된 것처럼, 이런 혼 68과 드로바 66이 있는 소니케이터 60은 근단부(proximal end, 모터 64에 인접하고 변환기 62에 가까운 부분으로 표시됨)에서 말단부(콜릿 70에 인접한 부분)로 초음파 에너지를 전달하도록 구성될 수도 있습니다. 그림에 표시된 것과 같은 콜릿 70은 초음파 에너지를 용기에 들어 있는 시료에 전달하기 위해 용기와 접합하고 용기를 고정하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서, 팁에 이런 부품이 있는 소니케이터 60은 시료 용액에 초음파 에너지를 전달하도록 구성될 수 있으며, 구현에서, 초음파 에너지를 용기 벽을 통해 시료 용액에 전달하도록 구성될 수도 있습니다.
그림 5에 표시된 대표적인 소니케이터 어셈블리 100처럼, 소니케이터 102는 본 문서에 공개된 기기의 구현에서 사용하기 위해 이동 가능한 마운트 106에 장착할 수도 있습니다. 그림 5에 표시된 소니케이터 마운트 106은 솔레노이드 120과 작동이 연동되어 있고, 솔레노이드 120이 활성화(작동)되면, 소니케이터 마운트 106과 여기에 부착된 소니케이터 102가 솔레노이드 120 쪽으로 끌려갑니다(소니케이터 102를 기준으로 먼 방향으로). 이런 작동으로 소니케이터 혼 104는 동일한(먼) 방향으로 이동하여, 소니케이터 혼 104의 팁을 용기 홀더 112의 소니케이터 혼 포트 114 속으로 더 깊게 밀어 넣습니다. 용기가 용기 홀더 112 내에 들어 있을 때, 솔레노이드 120을 작동하면 소니케이터 혼 104의 팁을 용기의 측면 벽과 접촉되도록 누릅니다. 구현에서, 솔레노이드 120이 작동하면 소니케이터 혼 104의 팁과 용기 벽 사이 접촉 영역에 힘이 생성됩니다. 이런 힘은, 예를 들어, 약 2 N ~ 약 10 N 사이, 약 2 N ~ 약 6 N 사이, 또는 약 3 N ~ 약 5 N 사이가 되는 것이 좋으며, 또는 구현에서, 약 4 N의 힘이 될 수도 있습니다.
표시된 것처럼, 용기 홀더 112에는 용기 홀더 벽 118에 추가적인 구멍(aperture) 116이 있을 수 있으며, 이 구멍을 통해 용기의 다른 부분에 접근하고, 용기 홀더 112에 간섭을 주지 않으면서도 광학적 접근이 가능합니다. 표시된 것처럼, 용기 홀더 112에는 구멍(apertures)이 없는 벽들 118이 있을 수 있습니다; 이런 벽들을 알맞은 재질로 제작하고; 벽의 적절한 편평도, 방향 또는 두께를 제공하고; 벽 표면을 올바르게 준비 또는 제작하거나 또는 기타 수단으로 광학적 접근이 용이하도록 구성할 수 있습니다. 그림 5에 표시된 것처럼, 구현에서, 소니케이터 102에 연결된 전원 110은 소니케이터 작동의 진동수, 사이클링 또는 기타 면을 조절하는 통제 연결(또는 통제 연결들 중 하나) 역할을 할 수도 있습니다. 소니케이터 102에 대한 통제/전원 연결 110에는 신속 분리 연결 108(그림 5에 표시된 것처럼)이 포함될 수도 있으며, 이런 연결을 쉽고 신속하게 연결하거나 연결을 끊을 수 있도록 합니다; 예를 들어, 이런 신속 분리 연결(quick release connection) 108은 소니케이터 102에 추가하거나 제거하거나 또는 교체하는 데 유용합니다. 구현에서, 이런 신속 분리 연결은 소니케이터 102의 "핫 스왑(hot swapping)"에도 유용할 수 있습니다. 구현에서, 이런 통제/전원 연결 110은 신속 분리가 없는 직접 연결이 될 수도 있으며, 더디게 분리되는(less-readily disconnected) 다른 연결이 될 수도 있습니다.
그림 6에는 소니케이터 혼 104와 팁이 시료 용액이 들어 있는 용기의 벽과 기능적으로 접촉하도록 이동하기 위해, 소니케이터 어셈블리 110, 솔레노이드 120과 기능적으로 연동된 이동 가능한 소니케이터 102의 설계와 작동이 추가로 표시되어 있습니다. 그림 6A와 6B에는 소니케이터 102에 장착되어, 기능적으로 연동된 솔레노이드 120의 측면도가 표시되어 있습니다. 솔레노이드 120은 소니케이터 혼 104를 가로 방향으로 이동하도록 구성되어 있습니다. 그림 6A에서 솔레노이드는 활성화되어 있지 않습니다(작동 중이 아닙니다). 그림 6A에는 솔레노이드 120이 장착되어 있는 소니케이터 102의 측면도가 표시되어 있습니다. 솔레노이드 120는 소니케이터 혼 104를 가로 방향(예를 들어, 그림에 표시된 것처럼 왼쪽 방향 또는 오른쪽 방향)으로 이동하도록 구성되어 있습니다. 타원 속에는 관심 영역이 들어 있고, 여기에서 소니케이터 혼 104의 팁은 용기가 용기 홀더 속에 들어 있을 때 용기의 벽으로 이동하여 접촉합니다. 표시된 것처럼, 소니케이터 102를 용기 홀더 112 방향으로 끌어 당기는 솔레노이드 힘이 해제되었을 때 용기 홀더 112에서 소니케이터 102를 멀어지게 만드는 용수철 126이 제공되었습니다. 소니케이터 102가 그림에서 오른쪽으로 이동할 때, 용기 홀더 112 속에 들어 있는 용기로 접근하도록 소니케이터 혼 104의 위치가 변합니다. 그림 6A에 표시된 것처럼 정지 상태(솔레노이드 126이 꺼진 상태)에 있을 때, 소니케이터 혼 104는 용기 홀더 112에 들어 있는 용기와 접촉하지 않고, 용수철 126은 늘어난 형태로 있습니다.
그림 6B에서 처럼 솔레노이드 120이 활성화되었을 때, 소니케이터 혼 104는 용기 홀더 112에 들어 있는 용기의 외부 벽과 접촉하고, 용수철 126은 압축된 형태로 있습니다. 이런 구성으로 된 소니케이터 102의 작동에서 소니케이터 혼 104는 용기 홀더 112 내에 고정된 용기의 벽과 접촉하므로 초음파 에너지를 용기에 들어 있는 시료 용액에 효과적으로 제공할 수 있습니다. 소니케이터 혼 104와 용기 벽 사이를 단단하게 밀착하면 초음파 에너지의 전달이 향상됩니다; 위에서 설명한 것처럼, 초음파 에너지의 전달은 약 2 N ~ 10 N 사이, 약 2 N ~ 6 N 사이, 약 3 N ~ 5 N 사이, 또는 약 4 N의 힘을 (용기의 벽 쪽으로) 가로 방향으로 제공할 때 향상됩니다. 충분한 시간 동안 충분한 초음파 에너지를 제공하면, 시료 용액에 들어 있는 세포를 효과적으로 파괴할 수 있습니다; 특히, 시료 용액에 들어 있는 병원체 세포가 파괴되어, 검출, 식별 및 측정에 알맞은 병원체 식별 물질을 효과적으로 방출하게 됩니다.
그림 7에는 소니케이터 혼 104의 팁과 용기 벽 사이 접촉이 더 자세하게 표시되어 있습니다. 또한, 소니케이터 마운트 106, 용수철 126, 결합 장치 112가 있는 바닥 125, 소니케이터 102를 소니케이터 마운트 106에 고정하기 위한 클램프 128도 표시되어 있습니다. 용기 130은 용기 홀더 112에 고정되어 있습니다; 이 예에서, 용기 130에는 용기 뚜껑 132가 있습니다. 구현에서, 용기 130은 용기 뚜껑 132를 배치하기 전에 시료 용액으로 채워져 있습니다. 구현에서, 용기 130은 용기 뚜껑 132를 통해 시료 용액을 채울 수 있으며, 용기 뚜껑 132에 있는 도관(conduit)을 통해 채울 수도 있습니다. 이런 도관은 일시적일 수도 있습니다(예를 들어, 뚜껑 132를 속이 빈 바늘로 뚫어 만들 수도 있고, 바늘이 들어간 경로는 뚜껑 132에서 바늘을 제거한 후에 다시 밀봉할 수도 있습니다). 이런 도관은 영구적일 수도 있습니다. 예를 들어, 용기 뚜껑 132의 영구적인 특징물인 채널 또는 튜브가 될 수도 있습니다. 구현에서, 이런 도관 자체에 뚜껑이 있을 수도 있습니다. 구현에서, 용기 130은 시료 취급 시스템으로 채울 수도 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템으로 용기 130을 채운 후에 용기 130에 뚜껑 132를 배치할 수도 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템으로 뚜껑 132를 제거할 수도 있습니다; 예를 들어, 구현에서, 용기 130에 시료 용액을 채우기 전에 시료 취급 시스템을 사용하여 뚜껑 132를 제거할 수도 있습니다.
그림 7에 표시된 뚜껑 132는 초음파 처리(sonication) 동안 시료 액체의 손실을 방지하는 데 효과적이고 시료 내용물이 용기 밖으로 퍼지는 것을 방지할 수 있습니다(쏟기, 에어로졸화 또는 기타 방법). 그림에서, 용기 홀더 112에 고정된 용기 130이 표시되어 있고, 소니케이터 혼 104가 용기 130의 측면 벽과 접촉해 있는 것이 표시되어 있습니다. 이런 구성은 시료 용액 속의 병원체 세포 같은, 시료 용액 속의 세포를 파괴하는 데 효과적입니다.
그림 8에는 본 문서에 공개된 것과 같은 소니케이터 204와 기타 특징물이 있는 기기 200(기기 하우징 202 속에 들어 있음)이 도식적으로 표시되어 있습니다. 그림에 표시된 기기에는 소니케이터 혼 208이 있는 소니케이터 204가 있고, 이것은 용기 212의 벽과 접촉할 수 있습니다(예를 들어, 그림 6A, 6B 및 7에 표시된 것처럼 이동 가능한 소니케이터 마운트 206을 이동하여). 용기 212에는 시료 용액을 담을 수 있으며, 용기는 용기 홀더 210으로 고정되도록 구성되어 있습니다. 그림 8에 표시된 용기 212에는 용기 뚜껑 214가 있습니다. 시료 취급 시스템 216을 제공하여, 생체 시료, 생체 시료의 일부, 해당할 경우, 시약을 용기 212로 이동할 수 있습니다. 본 문서에 설명한 것처럼, 시료 취급 시스템 216은 기기 200의 하우징 내에 있는 용기 212, 용기 뚜껑 214 또는 기타 항목을 조작하거나 이동하도록 구성될 수도 있습니다. 기기 200에는 그림에 표시된 것처럼 기기 하우징 202 내부에 검출기 218이 있을 수 있으며, 이런 검출기 218에는 시료 용액을 초음파 처리하여 방출된 병원체 식별 물질을 검출하도록 구성될 수 있습니다. 기기 200에는 검정을 수행하고 피분석물을 검출하고, 생체 시료에서 확보한 데이터를 수집하고 통신하고 및 기타 작업을 수행하는 기타 부품 220이 포함될 수도 있습니다. 이런 기타 부품 220에는, 예를 들어, 검정을 수행하거나 시약을 혼합하는 부품, 카메라, 광원, 렌즈, 필터, 온도 조절 기기 등이 포함될 수 있으며; 온도 센서, 광 센서, 화학 또는 전자 센서가 포함될 수도 있고; 그림에 표시된 것처럼 기기 하우징 내부에 이런 부품과 연관된 기계 부품이 포함될 수도 있습니다.
소니케이터 204는 시료에 초음파 에너지를 전달하는 데 사용될 수도 있습니다. 구현에서, 용기의 벽에 접촉하고 초음파 에너지를 벽에 가하여 초음파 에너지가 용기 212에 들어 있는 시료에 전달되도록 하여, 소니케이터 204는 초음파 에너지를 용기 212에 들어 있는 시료에 전달하는 데 사용할 수 있습니다. 소니케이터 204와 용기 벽 사이의 접촉은 일반적으로 소니케이터 혼 208, 예를 들어, 소니케이터 혼 208의 팁과 용기 벽 사이에 접촉됩니다; 용기 벽의 일부분은 소니케이터 혼 208의 팁과 효율적으로 접촉하는 데 알맞도록 구성될 수 있습니다. 소니케이터 204에 의해 제공되는 에너지 양은 사용한 초음파 에너지의 초음파 진동수에 따라 달라집니다. 소니케이터 204에 의해 제공되는 에너지 양은 초음파 에너지로 생성된 변위 진폭에 따라 달라집니다. 소니케이터 204에 의해 제공되는 에너지 양은 초음파 에너지의 적용(사용) 기간에 따라 달라집니다. 제공된 에너지의 양은 소니케이터 204에서 용기 212로 가한 접촉력(contact force applied)에 따라 달라집니다. 소니케이터 204에 의해 제공되는 에너지 양은 소니케이터 204와 용기 212의 접촉 영역(area of contact)에 따라 달라집니다. 소니케이터 204에 의해 제공된 에너지 양은 초음파 에너지를 가한 듀티 사이클(duty cycle, 예를 들어, 특정 시간 동안 초음파 에너지가 연속적으로 가해지지 않으나 첫 번째 주기(period) 동안 가해지고, 나머지 주기 동안 초음파 에너지가 중지된 후에, 두 번째 주기 동안 초음파 에너지가 가해집니다. 이런 주기들의 조합을 "듀티 사이클(duty cycle)"이라고 부릅니다; 듀티 사이클은 초음파 에너지를 가하는 다수의 주기들을 제공하기 위해 반복될 수도 있으며, 각 주기는 휴식 주기(rest period)에 의해 분리됩니다)에 따라 달라집니다. 소니케이터 204에 의해 제공되는 에너지의 양은 가해진 시간 가변 초음파 에너지의 파형(모양)에 따라 달라집니다(예를 들어, 초음파 에너지는 변환기에 의해 생성되며, 변환기는 사각 파(square wave), 톱니 파(sawtooth wave), 사인 파(sine wave), 또는 기타 파형의 신호에 의해 구동될 수도 있습니다. 소니케이터 204와 접촉해 있는 용기의 액체에 소니케이터 204에 의해 가해지는 에너지의 양은 용기 벽의 재질, 다자인, 용기의 벽 또는 벽들의 두께에 따라 달라집니다.
구현에서, 소니케이터는 시료에 들어 있는 병원체 세포 같은 세포를 파괴하는 데 사용할 수도 있습니다. 구현에서, 소니케이터는 용액 혼합; 용액 또는 용액 혼합물의 에멀전화(emulsification); 물질의 재현탁, 예를 들어, 시료를 원심분리한 후에 시료 재현탁(resuspension); 액체 에어로졸화(aerosolization); 용액 가열; 용액에 들어 있는 시료 분산; 물질 분해; 액체의 가스 제거; 및 기타 용도에 사용할 수 있습니다. 소니케이터의 특정 용도에 필요한 전력 요구조건은 소니케이터의 다른 용도의 전원 요구조건과 다를 수도 있습니다. 예를 들어, 용액에 들어 있는 세포를 파괴하는 데 필요한 전력은 용액을 혼합하는 데 필요한 전력보다 더 클 수도 있습니다. 용액에 전력을 가하는 기간은 소니케이터의 사용에 따라 달라질 수 있습니다; 예를 들어, 용액을 가열하는 데 사용하는 초음파 전력의 사용 시간은 용액의 처음 온도 및 원하는 최종 온도에 따라 달라질 수도 있습니다. 초음파 변환기에 보내는 컨트롤 신호의 모양은 용액에 가하는 힘(power)에 영향을 주고, 일부 모양은 소니케이터의 사용에 따라 다른 모양 보다 더 효과적입니다.
본 문서에 공개된 기기에는 둘 이상의 소니케이터가 포함될 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 시스템에는 둘 이상의 소니케이터가 포함될 수도 있습니다. 그림 9에 표시된 구현에서, 다수의 소니케이터를 구동하기 위해 단일 전원 공급장치가 전력을 제공합니다. 여기에서, 전력 공급장치는 멀티플렉서를 통해 소니케이터에 연결되어 있습니다. 그림 9에 표시된 예에서, 단일 24 V, 직류 2 A (DC) 전원 공급장치 203은 약 200 V ~ 400 V (AC, 40 KHz; 예를 들어, 약 50 VRMS ~ 약 300 VRMS) 사이의 출력을 단일 6채널 프로브 전력 멀티플렉서 304를 통해 제공할 수 있으며, 이것으로 6 개의 멀티플렉스된 출력 선을 6 개의 소니케이터에 배전합니다. 구현에서, 이런 구성은 다수의 기기가 들어 있는 시스템에서 6 개의 기기에 제공할 수 있습니다(예를 들어, 그림 9에 표시된 각 기기 308과 310은 "베이(bay)"라고 부를 수도 있습니다). 구현에서, 출력 선은 분리 가능 플러그 306으로 표시되어 있으며 분리 가능 선이 될 수도 있습니다. 분리 가능 선은 필요하거나 원할 때 베이(bay)에서 분리할 수 있도록(disengage) 구성되며, 필요하거나 원할 때 전원 공급장치 302에 다시 연결할 수도 있습니다(그림에 표시된 연결 306은 "핫 플러그(hot plugs)"라고 부를 수도 있습니다). 멀티플렉서 304는 소니케이터 펄스 기간(pulse duration) 또는 진폭, 또는 둘 모두를 조절하도록 구성될 수도 있으며, 시료에 대한 초음파 에너지의 전달 시간을 조절할 수 있습니다. 멀티플렉서 304의 작동은 셋 패턴(set pattern) 또는 진동수에 따라 선택할 수 있으며, 예를 들어, 그림 1에 표시된 컨트롤러에 의해 통제될 수도 있고 기타 수단으로 통제될 수도 있습니다. 본 문서에 공개된 기기와 시스템의 구현에서, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상의 소니케이터를 이런 방식으로 구성할 수 있으며, 이런 방식으로 통제될 수도 있습니다.
구현에서, 단일 소니케이터는 다수의 용기와 접촉할 수도 있습니다. 단일 소니케이터가 다수의 용기와 접촉하는 구현에서, 용기는 용기들의 어레이(array)에 배치될 수도 있습니다. 용기 어레이는 선형 어레이가 될 수도 있으며, 소니케이터는 어레이를 따라 이동하며 용기와 순차적으로 접촉합니다. 용기 어레이는 원형 또는 반원형 어레이가 될 수도 있으며, 소니케이터는 축을 중심으로 회전하여 소니케이터 팁의 위치를 지정하여 이런 원형 또는 반원형 방식으로 배치된 용기와 접촉하게 됩니다. 용기 어레이는 선형 어레이와 곡선 어레이의 조합으로 구성될 수 있으며, 불규칙한 모양이 될 수도 있고, 용기는 소니케이터 팁과 접촉하기 알맞은 모양의 어레이에 배치될 수도 있습니다.
구현에서, 다수의 소니케이터는 다수의 용기와 접촉할 수도 있습니다. 예를 들어, 첫 번째 소니케이터는 첫 번째 용기와 접촉하고, 두 번째 소니케이터는 두 번째 용기와 접촉하고, 이런 식으로 계속 접촉합니다. 다수의 소니케이터가 다수의 용기와 접촉하는 구현에서, 용기는 용기들의 어레이(array)에 배치될 수도 있습니다. 다수의 소니케이터가 다수의 용기와 접촉하는 구현에서, 소니케이터들은 소니케이터들의 어레이(array)에 배치될 수도 있습니다. 소니케이터 어레이, 용기 어레이, 두 어레이 모두는 선형 어레이가 되거나 곡선 모양 어레이가 될 수 있으며, 이런 어레이의 조합이 될 수도 있고, 불규칙한 어레이가 될 수도 있으며, 소니케이터 팁과 용기 사이에 접촉하는 데 알맞은 임의 모양의 어레이가 될 수도 있습니다.
초음파 분쇄(sonication)를 위해 시료 용액을 담는 데 적합한 용기의 구현은 그림 10에 여러 가지 관점으로 표시되어 있습니다. 그림 10A에는 접합 소켓 504, 외부 방향으로 향하고 있는 편평한 벽 표면 510, 편평한 바닥 506, 상단부에 열린 부분 508(용기 채우기용)이 있는 용기 502의 측면도가 표시되어 있습니다. 그림 10B에는 편평한 벽 표면 510이 오른쪽으로 향하고 있는 측면도가 표시되어 있고, 그림 10C에는 기울어진 각도에서 본 용기 502가 표시되어 있습니다. 그림 10D에는 용기 502의 단면도가 표시되어 있습니다. 이 구현에서, 용기 502에는 편평한 측면 벽 510과 편평한 바닥 506이 있으며; 편평한 측면 벽 510과 편평한 바닥 506 모두는 소니케이터의 팁 부분과 효과적으로 접촉하도록 구성되어 있으며, 소니케이터 혼의 팁이 소니케이터에서 용기에 들어 있는 시료 용액으로 초음파 에너지를 전달하도록 구성되어 있습니다. 용기 상단의 넓은 부분에는 표면과 접합 소켓 504가 포함되어 있습니다. 접합 소켓 504에는 이동 및/또는 힘 제공 구성부품(예를 들어, 시료 취급 시스템의 노즐)과 결합되도록 구성된 오목한 부분이 있으며, 이렇게 하여 a) 용기 502 이동을 용이하게 하고 b) 아래 방향의 힘을 제공하기 위한 표면을 제공하여, 용기의 편평한 바닥 표면 506에 배치된 소니케이터 혼의 상방향 힘(upward force)에 맞서도록 합니다. 이 그림에서 접합 소켓 504의 열린 부분이 보입니다. 용기의 내부 챔버(chamber) 512에 있는 내부 리지(ridge) 514도 보입니다. 구현에서, 접합 소켓 504는 용기를 이동하거나 힘을 용기에 가하거나 또는 둘 모두를 하도록 구성된 기계 부품과 결합하도록 구성될 수도 있습니다. 구현에서 이런 기계 부품은 시료 취급 시스템이 될 수도 있고 시료 취급 시스템을 구성할 수도 있습니다. 구현에서, 이런 기계 부품에는 피펫, 노즐 또는 기타 기계 부품이 포함될 수도 있습니다.
그림 11에는 초음파 처리를 위한 시료 용액을 담는 데 알맞은 용기들의 추가적인 구현 예가 표시되어 있습니다. 그림 11에 표시된, 뚜껑 604가 있는 용기 602의 구현에는 둥근 바닥 606이 있으며, 이 바닥은 혼합, 재현탁 및 용기의 벽에 소니케이터를 부착하는 기타 응용에 더욱 적합한 것으로 여겨집니다. 그림 11A, 11C 및 11D에는 둥근 바닥 606이 있는 관모양 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11B에는 둥근 바닥 606의 원뿔 모양(conical) 용기 602의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11C에는 둥근 바닥 606의 연장된 관 모양(elongated tubular) 용기 602의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11D에는 둥근 바닥 606의 넓은 관 모양(wide tubular) 용기 602의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11에 표시된 용기 602에 뚜껑 604가 표시되어 있습니다; 용기 602에는 뚜껑 604가 없을 수도 있음을 인지해야 합니다. 구현에서, 뚜껑 604는 제거할 수도 있습니다. 구현에서, 뚜껑 604는 제거할 수 없을 수도 있고, 뚜껑 604를 제거하지 않고 용기 602를 채우기 위해 (구멍을) 뚫을 수도 있습니다. 구현에서, 뚜껑 604는 제거할 수 없을 수도 있고 (시료를) 채우거나 분배하기 위해 통로가 있을 수도 있습니다.
그림 12에는 초음파 처리를 위한 시료 용액을 담는 데 알맞은 용기들의 추가적인 구현 예가 표시되어 있습니다. 그림 12A에는 둥근 바닥 606과 가늘어지는(예를 들어, 부분적으로 원뿔 모양의 뚜껑) 뚜껑이 있는 관 모양의 용기 602의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 12A에 표시된 뚜껑 604는 부분적으로 원뿔 모양으로 되어 있기 때문에 아래로 누를 때 용기 602의 입구부분(lip) 610과 밀봉될 수도 있습니다. 그림 12A에 표시된 뚜껑 604는 용기 602의 내부로 돌출될 수도 있으며, 구현에서, 용기 602 속으로 조금만 돌출되고, 또는 구현에서, 용기 602 속으로 돌출되지 않을 수도 있습니다. 그림 12B에는 소니케이터 팁과 결합되도록 구성된 편평한 측면 표면 608이 있는 둥근 바닥 606의 원뿔 모양 용기 602의 구현이 표시되어 있습니다. 그림 11B와 그림 12B의 구현의 예에서 표시된 것처럼, 원뿔 모양 용기 602에는 소니케이터와 접촉하도록 구성된 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 편평한 표면 608이 있을 수도 있습니다. 구현에서, 원뿔 모양 용기 602에는 편평한 표면 608이 없으나 소니케이터 팁을 이런 면이 없는 원뿔 모양 용기의 외부 벽에 대해 그림 11B와 그림 12B에 표시된 것처럼 밀어 넣을 수 있습니다. 그림 12C에는 소니케이터 팁과 결합되도록 구성된 돌출된 편평한 표면 608이 있는 둥근 바닥 606의 연장된 관 모양(elongated tubular) 용기 602의 구현이 표시되어 있습니다. 구현에서, 둥근 바닥 606이 있는 연장된 관 모양 용기 602에는 소니케이터 팁과 결합하도록 구성된 둘, 셋, 또는 그 이상의 돌출된 편평한 표면 608이 있을 수 있음을 인지해야 합니다. 그림 12D에는 뚜껑 결합체(cap linkage) 612를 통해 용기에 뚜껑 604가 연결되어 있으며, 둥근 바닥 606이 있는 넓은 관 모양(wide tubular) 용기의 구현이 표시되어 있습니다. 이런 뚜껑 604는 분리 가능하지만 용기 602의 나머지 부분에 연결된 상태로 남아 있을 수 있습니다. 뚜껑 결합체 612에는 힌지(hinge), 탭, 끈, 구멍 뚫린 탭, 뚜껑 604를 용기 602의 몸체에 연결하고 뚜껑 604를 이동하여 용기 604를 열거나 닫는 데 효과적인 요소가 포함되어 있을 수도 있습니다.
그림 13에 표시된 것처럼, 편평한 바닥 824가 있는 용기 816은 소니케이터 802의 팁 822와, 그림에 표시된 것처럼 접촉할 수 있습니다. 이런 접촉은 초음파 에너지를 용기 816의 벽(즉, 편평한 바닥 824)에 전달하여, 용기 816에 들어 있는 시료 용액에 초음파 에너지를 전달하는 데 효과적이고, 시료 용액에 들어 있는 세포를 파괴할 수 있습니다. 구현에서, 소니케이터 팁 822는 용기 816이 용기 홀더 내에 고정되어 있는 동안 그림 13에 표시된 것처럼 아래 벽 824 같은 용기 816의 벽과 접촉할 수도 있습니다. 구현에서, 용기 홀더에 들어 있는 용기 816은 구속 또는 보존력을 제공하는 다른 부품과 접촉하지 않을 수도 있습니다. 예를 들어, 구현에서, 소니케이터 팁 822는 용기 816이 용기 홀더 내에 고정되어 있는 동안 그림 13에 표시된 것처럼 노즐이 접합 소켓 818과 접촉하지 않은 상태로 아래 벽 824 같은 용기 816의 벽과 접촉할 수도 있습니다.
구현에서, 용기 816과 소니케이터 혼 806의 팁 822가 가까워지도록 하는 힘(그림에서 아래 방향 화살표 820으로 표시됨)을 가하면 용기 816과 소니케이터 802 간의 기능적 접촉에 도움되거나 향상되고, 기능적 접촉을 향상시키면 소니케이터 802에서 시료 용액과 시료 용액에 들어 있는 세포로 에너지 전달이 향상됩니다. 소니케이터 팁 822와 용기 바닥 824 간에 접촉을 야기하는 힘은 용수철 812, 예를 들어, 그림에 표시된 것과 같은 용수철 812에 의해 제공될 수도 있습니다. 용수철 812는 소니케이터 하우징 804 내부에 있거나 접촉하고 있으며, 소니케이터 802와도 접촉하고 있습니다; 소니케이터 하우징에는 소니케이터를 제자리에 또는 기기 내부에 고정하는 브라켓 814가 있습니다. 구현에서, 시료 취급 시스템의 노즐 한 개, 또는 시료 취급 시스템의 노즐 두 개는 접합 소켓 818 한 개 또는 두 개 모두와 결합할 수도 있으며, 용기 816과 소니케이터 팁 822 사이의 접촉을 향상하기 위해 용기 816의 바닥 824와 소니케이터 팁 822가 접촉되도록 하는 아래 방향 힘을 가할 수도 있습니다. 시료 취급 시스템의 하나 또는 두 개의 노즐이 접합 소켓 818 한 개 또는 두 개 모두와 결합하고, 용기 816의 바닥 824와 소니케이터 팁 822가 결합되도록 아래 방향으로 힘을 가하는, 추가적인 구현에서, 그림 13에 표시된 용수철 812와 함께 힘 820을 가하면, 접촉을 향상할 수 있거나 가하는 힘의 양을 조절하거나 가하는 힘의 효과를 조절하는 데 도움됩니다. 그림 13에 표시된 용수철 812의 작용과 기능은 소니케이터 802와 용기 816이 서로 접촉하도록 합니다. 이런 작용은 그림 6A, 6B 및 7에 표시된 용수철 812의, 소니케이터와 용기가 서로 떨어지게 만드는, 작용과는 반대입니다.
그러므로, 구현에서, 소니케이터 팁 822와 용기 816의 벽(예를 들어, 바닥 벽 824)이 서로 접촉되도록 만드는 힘 820은 하나 또는 그 이상의 솔레노이드, 용수철, 시료 취급 시스템 또는 기타 수단에 의해 제공될 수 있습니다.
그림 13에 표시된 것처럼, 구현에서, 소니케이터 802에 연결된 전원/통제 연결 808은 소니케이터 802 작동의 진동수, 사이클링 또는 기타 면을 조절하는 전원 연결 또는 통제 연결(또는 통제 연결들 중 하나) 역할을 할 수도 있습니다. 그림 13에 표시된 것처럼, 소니케이터 802에 대한 통제/전원 연결 808에는 신속 분리 연결(quick release connection) 810이 포함될 수도 있습니다. 다른 구현에서, 이런 통제/전원 연결 808은 신속 분리가 없는 직접 연결이 될 수도 있으며, 더디게 분리되는(less-readily disconnected) 다른 연결이 될 수도 있습니다.
초음파 분쇄(sonication)는 세포막을 파괴하는 데 효과적입니다. 초음파 분쇄는 시료에 대한 검정, 병원체의 유무 검출, 용액에 들어 있는 병원체 식별 및 용액에 들어 있는 병원체의 양 측정에 효과적 이도록, 병원체 식별 물질을 시료 용액 속으로 방출하기 위해 사용할 수 있습니다. 본 문서에 공개된 소니케이터가 있는 기기를 사용하여 검사한 병원체에는 대장균(E. coli) 884, 포도구균폐렴(S. pneumonia) 3508 및 아데노바이러스(Adenovirus) 1이 있습니다. 핵산은 세포 또는 바이러스 막 속에 있기 때문에, 표적 병원체를 검출하는 것은 초음파 분쇄(sonication)로 이런 막을 파괴했으며 병원체 식별 핵산이 검정에서 이용 가능했다는 것(검출되었다는 것)을 알려줍니다. 그림 14에 표시된 것처럼, 병원균은 초음파 분쇄(sonication)한 후에 정량적 중합효소연쇄반응(qPCR: quantitative polymerase chain reaction)을 사용하여 검출되었습니다. qPCR 검정은 표적 병원체를 나타내는 표적 핵산을 검출합니다; 반복 사이클을 이용하면 표적의 사본(있을 경우) 개수를 배로 증가합니다; 이 과정을 증폭이라고 부릅니다. 기술 분야에 알려져 있는 다른 PCR(중합효소연쇄반응), 기술 분야에 알려져 있는 다른 핵산 검정, ELISA 검정, 다른 항체 기반 검정, 혈구 응집 검정(hemagglutinin assays, 예를 들어, 인플루엔자), 및 기타 검정을 포함하여, 다른 검출 방법도 사용할 수 있습니다. 그림 14의 가로 축은 사이클(cycles) 횟수를 나타내고 세로 축(상대 광 단위)은 표적 병원체를 나타내는, 표적 핵산 서열의 사본 개수입니다. 그림의 하단 가까이에 있는 가로 선은("검출 한계"로 표시됨) 병원체 핵산의 검출 하한을 나타냅니다. 자취선(trace)이 임계값을 통과하는 사이클 수는 "사이클 임계값(cycle threshold)" 또는 "Ct" 수입니다; 결과가 임계값을 넘어설 때(통과할 때) 표적이 검출되었다고 여겨집니다. 컨트롤 자취선들(control traces, 그림에서 맨 오른쪽에 있는 두 개의 자취선, "컨트롤"로 표식됨)이 표시되어 있습니다. 여기에서, 초음파 발생기에 연결된 블록의 웰(wells)에 폴리프로필렌(polypropylene) 용기가 장착되어 있고, 폴리프로필렌 용기에는 병원체가 들어 있는 용액이 들어 있으며, 이 용액을 초음파 분쇄(sonication) 했습니다. 다른 자취선들("a", "b", "c"로 표식된 자취선들)은 병원체가 포함된 용액이 들어 있는 용기의 벽에 소니케이터 팁을 접촉시킨 실험으로 확보했습니다. 그림에 표시된 것처럼, 표적 병원체의 핵산은 약 25 사이클 후에 검출 가능했습니다. 그러므로, 본 문서에 공개된 초음파 분쇄(sonication)는 시료에 들어 있는 병원체를 검출, 식별 및 측정하기 위해 병원체를 파괴하는 데 효과적일 수도 있습니다.
상기한 내용은, 본 문서에 설명된 것처럼, 선호하는 구현에 대한 완전한 설명이지만, 다양한 대체 방법, 변형 및 동등한 것들을 사용하는 것도 가능합니다. 그러므로, 현재 발명의 범위는 상기 설명을 참조하여 결정하면 안되고, 대신에 첨부된 청구항과 이와 동등한 전체 범위를 참조하여 결정해야 합니다. 모든 기능(또는 장치)은, 선호 여부에 관계 없이, 다른 모든 기능(또는 장치)과, 선호 여부와 관계 없이, 결합할 수 있습니다. 첨부된 청구항(claims)은, "뜻 합니다 또는 의미합니다(means for)"라는 문구를 사용하여 주어진 청구항에서 이런 제한사항을 명시적으로 기재하지 않은 경우, 기능식 청구항(Means-Plus-Function) 제한사항을 포함하는 것으로 해석하면 안 됩니다. 상세 설명(명세서)과 첨부된 주장에 사용된 단수형은 문맥상 별도로 명시하지 않은 경우, 복수에도 해당됩니다. 또한, 본 문서에 사용되었으며 청구항(claims) 전체에서 사용된 "내에서, 속에서, ~의(in)"라는 의미는, 문맥상 별도로 명시하지 않는 한, "~위에, ~상에, ~에 대해(on)"라는 뜻으로도 사용됩니다. 마지막으로, 본 문서의 설명에서 또는 청구항 전체에서, "및, 그리고(and)"와 "또는(or)"의 의미는 모두 접속사(또는 연결형, conjunctive) 및 비접속사(또는 비연결형, disjunctive)으로 사용되었으며, 문맥상 별도로 명시하지 않은 경우, 상호 교환 가능합니다. 그러므로, 용어 "및(and)" 또는 "또는(or)"이 사용된 문맥에서, 이런 접속사의 사용은 문맥에서 별도로 명시하지 않는 한 "및/또는(and/or)"을 배제하지 않습니다.
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Claims (67)

  1. 소니케이터(sonicator, 초음파 분쇄기), 시료 취급 시스템, 용기 벽을 갖는 용기를 고정하도록 구성된 용기 홀더 및 검출기를 포함하는, 병원체 식별 물질의 존재에 대해 시료를 검정하도록 구성된 기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소니케이터가, 소니케이터 작동시 용기 벽과 접촉하도록 구성되어 상기 소니케이터로부터의 초음파 에너지가 상기 용기 벽으로 전달되도록 하는 소니케이터 팁을 포함하는 것인 기기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소니케이터가 팁을 포함하는 소니케이터 혼(horn)을 포함하고, 상기 팁은 소니케이터 작동시 용기 벽과 접촉하도록 구성되어 상기 소니케이터로부터의 초음파 에너지가 상기 용기 벽으로 전달되도록 하는 것인 기기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기가 광학적 검출기를 포함하는 것인 기기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자, 기기, 검사실, 네트워크 또는 클라우드와 통신하도록 구성된 통신 어셈블리를 추가로 포함하는 기기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 소니케이터 팁이 용기 벽과 접촉해 있는 동안 용기에 힘을 가하도록 구성된 기기.
  7. 소니케이터, 시료 취급 수단, 용기 벽을 갖는 용기를 고정하도록 구성된 용기 고정 수단 및 검출기 수단을 포함하는, 병원체 식별 물질의 존재에 대해 시료를 검정하도록 구성된 기기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 소니케이터가, 소니케이터 작동시 용기 벽과 접촉하도록 구성되어 상기 소니케이터로부터의 초음파 에너지가 상기 용기 벽으로 전달되도록 하는 것인 기기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 검출기 수단이 광학적 검출 수단을 포함하는 것인 기기.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 병원체 식별 물질의 존재에 대한 검정이, 시료 중의 병원체 식별 물질의 검출, 시료 중의 병원체 식별 물질의 식별, 및 시료 중의 병원체 식별 물질의 양의 측정 중에서 선택된 검정을 포함하는 것인 기기.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 병원체 식별 물질의 존재에 대한 검정이, 시료 중의 병원체 식별 물질의 검출, 시료 중의 병원체 식별 물질의 식별, 및 시료 중의 병원체 식별 물질의 양의 측정 중에서 선택된 검정을 포함하는 것인 기기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체 시료가 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉(cheek swab)으로 확보한 물질, 및 피험자로부터 수득한 또 다른 체액, 배설물, 분비물 및 조직 중에서 선택된 시료를 포함하는 것인 기기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 기기를 포함하는 시스템.
  14. 생체 시료를 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 기기 또는 제13항의 시스템과 접촉시키는 단계, 및
    상기 시료 중의 병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 검출이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
  16. 생체 시료를 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 기기 또는 제13항의 시스템과 접촉시키는 단계, 및
    상기 시료 중의 병원체 식별 물질을 식별하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질을 식별하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 식별이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
  18. 생체 시료를 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 기기 또는 제13항의 시스템과 접촉시키는 단계, 및
    상기 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 측정이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체 시료가 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 및 피험자로부터 수득한 또 다른 체액, 배설물, 분비물 및 조직 중에서 선택된 시료를 포함하는 것인 방법.
  21. 시료 취급 시스템, 검출기, 용기 벽을 갖는 용기를 고정하도록 구성된 용기 홀더, 및 소니케이터를 포함하는, 시료 중의 세포를 파괴하도록 구성된 자동 검정 기기이며, 여기서 상기 용기 벽은 외부 면을 포함하고, 상기 용기는 시료를 보유하도록 구성되며, 상기 소니케이터는 상기 용기 벽의 상기 외부 면과 접촉하도록 구성되어 상기 용기 내의 시료 중의 세포를 파괴하도록 하는 것인 자동 검정 기기.
  22. 제21항에 있어서, 시료가 용기 홀더에 의해 고정된 용기 내에 보유되는 경우에 시료에 대한 검정을 수행하도록 구성되며, 상기 검정이 시료 중의 병원체 식별 물질에 대한 검정을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  23. 제21항에 있어서, 상기 소니케이터가, 소니케이터 작동시 상기 용기 벽의 상기 외부 면과 접촉하도록 구성되어 상기 소니케이터로부터의 초음파 에너지가 상기 용기 벽으로 전달되도록 하는 소니케이터 팁을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  24. 제21항에 있어서, 상기 검출기가 광학적 검출기를 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  25. 제21항에 있어서, 사용자, 기기, 검사실, 네트워크 또는 클라우드와 통신하도록 구성된 통신 어셈블리를 추가로 포함하는 자동 검정 기기.
  26. 제23항에 있어서, 소니케이터 팁이 용기 벽과 접촉해 있는 동안 용기에 힘을 가하도록 구성된 자동 검정 기기.
  27. 제22항에 있어서, 병원체 식별 물질에 대한 검정이, 시료 중의 병원체 식별 물질을 검출하기 위한 검정, 시료 중의 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 검정, 및 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 검정 중에서 선택된 검정을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  28. 제22항에 있어서, 병원체 식별 물질에 대한 검정이 등온 검정을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  29. 제21항에 있어서, 상기 생체 시료가 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 및 피험자로부터 수득한 또 다른 체액, 배설물, 분비물 및 조직 중에서 선택된 시료를 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  30. 제22항에 있어서, 상기 생체 시료가 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 및 피험자로부터 수득한 또 다른 체액, 배설물, 분비물 및 조직 중에서 선택된 시료를 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  31. 생체 시료를 제22항의 자동 검정 기기와 접촉시키는 단계, 및
    상기 시료 중의 병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 접촉 단계가
    상기 생체 시료의 적어도 일부분을, 내부 부분, 및 외부 면을 갖는 용기 벽을 갖는 용기로 이동시켜서 상기 생체 시료의 상기 일부분이 상기 용기의 상기 내부 부분에 배치되도록 하는 단계,
    상기 용기 벽의 상기 외부 면을 소니케이터와 접촉시키는 단계, 및
    상기 용기 벽에 초음파 에너지를 가하여 상기 생체 시료 중의 표적 병원체로부터 병원체 식별 물질이 방출되도록 하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 검출이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
  34. 제31항에 있어서, 병원체 식별 물질의 존재를 검출하기 위한 등온 검정의 수행을 포함하는 방법.
  35. 생체 시료를 제22항의 자동 검정 기기와 접촉시키는 단계, 및
    상기 시료 중의 병원체 식별 물질을 식별하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질을 식별하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 접촉 단계가
    상기 생체 시료의 적어도 일부분을, 내부 부분, 및 외부 면을 갖는 용기 벽을 갖는 용기로 이동시켜서 상기 생체 시료의 상기 일부분이 상기 용기의 상기 내부 부분에 배치되도록 하는 단계,
    상기 용기 벽의 상기 외부 면을 소니케이터와 접촉시키는 단계, 및
    상기 용기 벽에 초음파 에너지를 가하여 상기 생체 시료 중의 표적 병원체로부터 병원체 식별 물질이 방출되도록 하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  37. 제35항에 있어서, 상기 식별이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
  38. 제35항에 있어서, 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 등온 검정의 수행을 포함하는 방법.
  39. 생체 시료의 적어도 일부분을, 내부 부분, 및 외부 면을 갖는 용기 벽을 갖는 용기로 이동시켜서 상기 생체 시료의 상기 일부분이 상기 용기의 상기 내부 부분에 배치되도록 하는 단계,
    상기 용기의 상기 외부 면을 소니케이터와 접촉시키는 단계, 및
    용기의 상기 벽에 초음파 에너지를 가하여 상기 생체 시료 중의 표적 병원체가 파괴되도록 하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체를 파괴하는 방법.
  40. 생체 시료의 적어도 일부분을, 접합 소켓(mating socket), 내부 부분 및 외부 벽을 갖는 용기로 이동시켜서 상기 생체 시료의 상기 일부분이 상기 용기의 상기 내부 부분에 배치되도록 하는 단계,
    상기 접합 소켓을 시료 취급 시스템과 접촉시켜서 상기 용기가 상기 시료 취급 시스템과 결합되도록 하는 단계,
    상기 시료 취급 시스템에 의해 상기 용기를 소니케이터에 인접한 장소로 이동시키는 단계,
    상기 생체 시료를 함유하는 상기 용기의 외부 벽을 상기 소니케이터와 접촉시키는 단계,
    상기 용기 벽에 초음파 에너지를 가하여 상기 생체 시료 중의 표적 병원체로부터 병원체 식별 물질이 방출되도록 하는 단계, 및
    병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 방법.
  41. 제40항에 있어서, 병원체 식별 물질의 존재를 검출하는 것이 등온 검정의 수행을 포함하는 것인 방법.
  42. 제40항에 있어서, 상기 검출이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
    [청구항 42]
    제40항에 있어서, 상기 생체 시료가 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 및 피험자로부터 수득한 또 다른 체액, 배설물, 분비물 및 조직 중에서 선택된 시료를 포함하는 것인 방법.
  43. 생체 시료를 제22항의 자동 검정 기기와 접촉시키는 단계, 및
    상기 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 방법.
  44. 제44항에 있어서, 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 것이 등온 검정의 수행을 포함하는 것인 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 접촉 단계가
    상기 생체 시료의 적어도 일부분을, 내부 부분, 및 외부 면을 갖는 용기 벽을 갖는 용기로 이동시켜서 상기 생체 시료의 상기 일부분이 상기 용기의 상기 내부 부분에 배치되도록 하는 단계,
    상기 용기 벽의 상기 외부 면을 소니케이터와 접촉시키는 단계, 및
    상기 용기 벽에 초음파 에너지를 가하여 상기 생체 시료 중의 표적 병원체로부터 병원체 식별 물질이 방출되도록 하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  46. 제44항에 있어서, 상기 측정이 광학적 검출을 포함하는 것인 방법.
  47. 제44항에 있어서, 상기 생체 시료가 혈액, 소변, 가래, 눈물, 코 면봉으로 확보한 물질, 인후 면봉으로 확보한 물질, 볼 면봉으로 확보한 물질, 및 피험자로부터 수득한 또 다른 체액, 배설물, 분비물 및 조직 중에서 선택된 시료를 포함하는 것인 방법.
  48. 생체 시료의 적어도 일부분을, 접합 소켓, 내부 부분 및 외부 벽을 갖는 용기로 이동시켜서 상기 생체 시료의 상기 일부분이 상기 용기의 상기 내부 부분에 배치되도록 하는 단계,
    상기 접합 소켓을 시료 취급 시스템과 접촉시켜서 상기 용기가 상기 시료 취급 시스템과 결합되도록 하는 단계,
    상기 시료 취급 시스템에 의해 상기 용기를 소니케이터에 인접한 장소로 이동시키는 단계,
    상기 생체 시료를 함유하는 상기 용기의 외부 벽을 상기 소니케이터와 접촉시키는 단계,
    상기 용기 벽에 초음파 에너지를 가하여 상기 생체 시료 중의 표적 병원체로부터 병원체 식별 물질이 방출되도록 하는 단계, 및
    병원체 식별 물질의 양을 측정하는 단계
    를 포함하는, 생체 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하는 방법.
  49. 시료 취급 수단, 외부 면을 갖는 용기 벽을 갖는 용기를 고정하도록 구성된 용기 고정 수단, 검출기 수단, 및 소니케이터를 포함하고, 여기서 상기 소니케이터는 소니케이터 작동시 상기 용기 벽의 상기 외부 면과 접촉하도록 구성되어 상기 소니케이터로부터의 초음파 에너지가 상기 용기 벽으로 전달되도록 하는 것인, 병원체 식별 물질에 대해 시료를 검정하도록 구성된 자동 검정 기기.
  50. 제50항에 있어서, 상기 검출기 수단이 광학적 검출 수단을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  51. 제50항에 있어서, 병원체 식별 물질에 대한 검정이, 시료 중의 병원체 식별 물질을 검출하기 위한 검정, 시료 중의 병원체 식별 물질을 식별하기 위한 검정, 및 시료 중의 병원체 식별 물질의 양을 측정하기 위한 검정 중에서 선택된 검정을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  52. 제52항에 있어서, 병원체 식별 물질에 대한 검정이 등온 검정을 포함하는 것인 자동 검정 기기.
  53. 제21항의 자동 검정 기기, 제22항의 자동 검정 기기, 또는 제50항의 자동 검정 기기를 포함하는 시스템.
  54. 제21항의 자동 검정 기기, 제22항의 자동 검정 기기, 또는 제50항의 자동 검정 기기, 및
    용기
    를 포함하고, 여기서 상기 자동 검정 기기는 소니케이터 팁을 갖는 소니케이터를 포함하고, 상기 용기는 외부 면을 갖는 용기 벽을 포함하고, 상기 외부 면은 소니케이터 접촉 부분을 포함하고, 상기 소니케이터 접촉 부분은 상기 소니케이터 팁의 편평한 부분에 상보적인 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  55. 제55항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역이 용기 측면 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  56. 제55항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역이 용기 바닥 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  57. 제55항에 있어서, 상기 용기가 다수의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  58. 제58항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 측면 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  59. 제58항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 바닥 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  60. 제58항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 측면 벽의 편평한 영역을 포함하고, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 바닥 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  61. 시료를 보유하기 위한 내부 부분, 측면 벽, 바닥 벽 및 시료 취급 시스템과 접합하도록 구성된 접합 소켓을 포함하는 용기이며, 여기서 상기 용기 벽 중 적어도 하나가 소니케이터의 작동 동안에 소니케이터 팁과 접촉하도록 구성된 편평한 영역을 포함하여 상기 용기와 접촉하는 소니케이터로부터의 초음파 에너지가 상기 내부 부분에 보유된 시료에 전달되도록 하는 것인 용기.
  62. 제57항에 있어서, 상기 편평한 영역이 용기 측면 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 용기.
  63. 제57항에 있어서, 상기 편평한 영역이 용기 바닥 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 용기.
  64. 제57항에 있어서, 다수의 편평한 영역을 포함하는 용기.
  65. 제60항에 있어서, 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 측면 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 용기.
  66. 제60항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 바닥 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
  67. 제60항에 있어서, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 측면 벽의 편평한 영역을 포함하고, 상기 용기의 상기 편평한 영역들 중 적어도 하나가 용기 바닥 벽의 편평한 영역을 포함하는 것인 시스템.
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