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KR102100186B1 - 조작된 형질 도입 입자를 이용하여 세포를 검출하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

조작된 형질 도입 입자를 이용하여 세포를 검출하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR102100186B1
KR102100186B1 KR1020197036918A KR20197036918A KR102100186B1 KR 102100186 B1 KR102100186 B1 KR 102100186B1 KR 1020197036918 A KR1020197036918 A KR 1020197036918A KR 20197036918 A KR20197036918 A KR 20197036918A KR 102100186 B1 KR102100186 B1 KR 102100186B1
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actuator
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디에고 아리엘 레이
셔나크 로이
레오나르도 엠. 떼이세이라
라이언 씨. 그리즈월드
대미안 에스. 매튜즈
케네스 지. 올슨
브루스 제이. 리차드슨
릭 브이. 스텔마허
빅터 에이치. 이
Original Assignee
지니위브 바이오사이언시스, 인코포레이티드
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Filing date
Publication date
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Abstract

조작된 형질 도입 입자를 이용하여 표적 세포(예컨대, 박테리아)를 검출 및/또는 식별하기 위한 시스템 및 방법이 본원에 기술된다. 일부 실시양태에서, 방법은 샘플 내에 형질 도입 입자의 양을 혼합하는 단계를 포함한다. 형질 도입 입자는 표적 세포와 연관된다. 형질 도입 입자는 비복제성이며, 표적 세포가 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 핵산 분자를 포함하도록 조작된다. 샘플 및 형질 도입 입자는 표적 세포가 샘플 내에 존재할 때 상기 일련의 리포터 분자를 발현하도록 유지된다. 리포터 분자의 양과 연관된 신호가 수신된다. 일부 실시양태에서, 상기 신호의 크기는, 미리 결정된 양을 초과할 때 형질 도입 입자의 양으로부터 독립적이다.

Description

조작된 형질 도입 입자를 이용하여 세포를 검출하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTION OF CELLS USING ENGINEERED TRANSDUCTION PARTICLES}
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 발명의 명칭을 "비복제성 형질 도입 입자 및 형질 도입 입자계 리포터 시스템(Non-Replicative Transduction Particles and Transduction Particle-Based Reporter Systems)"으로 하여 2013년 3월 13일 출원된 미국 가출원 번호 61/779,177의 우선권을 청구하여 2013년 3월 13일 출원된 발명의 명칭이 "조작된 형질 도입 입자를 이용하여 세포를 검출하기 위한 시스템 및 방법(Systems and Methods for Detection of Cells using Engineered Transduction Particles)"인 미국 특허출원 번호 13/802,461의 우선권을 청구하며, 이들 출원 각각은 그 전체가 참조로서 본원에 포함된다.
본원에 기술된 실시양태는 조작된 형질 도입 입자를 이용하여 세포를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본원에 기술된 실시양태는 리포터 시스템으로서 복제-결실 형질 도입 입자(replication-deficient transduction particle)를 이용하여 박테리아를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본원에 기술된 실시양태는, 박테리아의 검출이 워크어웨이 기능성(walkaway functionality)을 갖는 일체형의 폐쇄 시스템 내에서 수행될 수 있는 용기 및 기기에 관한 것이다.
박테리아, 특히 약물 내성 균주(drug resistant strain)의 검출은 박테리아 감염을 진단하고 박테리아 감염의 확산을 제한함에 있어서 중요한 단계이다. 예컨대, MRSA는 미국 인구의 상당 부분이 보균하고 있는 일반적인 스타필로코쿠스 아우레우스 박테리아(Staphylococcus aureus bacteria)의 약물 내성 버전이다. MRSA의 대부분의 감염은 병원에서 발생하며, 높은 사망율을 가질 수 있다(MRSA 감염으로 매년 미국에서 대략 19000명이 사망한다). 따라서, MRSA와 같은 감염을 유발하는 (박테리아 균주의 표현형 및/또는 유전형 및 다른 분자 표적을 포함하는) 박테리아 균주의 효율적이고, 정확하고 신속한 식별이 요구된다. 적절한 처치 및 제어 요법이 적시에 개시될 수 있도록 다양한 상이한 샘플들(예컨대, 인간 샘플, 환경 샘플, 식물 샘플, 수의학적 샘플, 식품 샘플 등)로부터 박테리아의 표현형 및/또는 유전형 및 다른 분자 표적을 식별하는 성능이 특히 중요하다.
박테리아를 식별하기 위한 공지된 하나의 방법은 박테리아 배양을 포함한다. 배양 방법은 매우 민감하지만, 결과를 산출하기 위해 종종 2일 내지 3일(또는 그 이상)을 소요하여, 신속한 진단 또는 효과적인 선별검사(screening) 목적에 적합하지 않다. 공지된 배양 방법은 검정(assay)을 수행하기 위해 고도로 숙련된 기술자가 필요한 시스템을 이용하여 수행되며, 따라서 다양한 다른 설정들에서 사용하기에 적합하지 않다. 공지된 배양 방법은 또한 오염되기 쉬워서, 박테리아의 거짓 양성 반응(positive) 및/또는 오식별을 초래할 수 있다. 또한, 공지된 배양 방법은 다양한 박테리아 종의 식별을 위해 특별하게 맞춤된 배양 프로토콜을 채용하여, 광범위한 박테리아 패널을 시험하는 것은 비용을 급격하게 상승시킬 수 있다.
직접 박테리아 면역검출(Direct bacterial immunodetection), 즉 항체 항원 반응은 박테리아를 검출하기 위한 다른 방법이다. 면역검출의 공지된 방법은 배양보다 빠르고 저렴하게 결과를 도출할 수 있지만, 관심 박테리아 균주에 대한 선택 항체의 가용성에 의해 종종 제한되며 가용 항체는 교차 반응성(cross-reactivity)에 영향받기 쉽다. 이러한 공지된 방법은 또한 배양보다 덜 민감하여, 박테리아 증폭의 요구가 종종 존재하며, 이는 박테리아 검정 시간을 연장시킬 수 있다.
박테리아 세포의 검출을 위한 다른 공지된 방법은 DNA 또는 RNA와 같은 핵산의 단리 및 분석을 포함한다. 샘플로부터 핵산을 단리하기 위한 공지된 방법은 종종 고가의 특별한 장비를 요구하는 몇몇 엄격한 샘플 제조 단계(sample preparation step)를 포함한다. 특히, 이러한 단계는 1) 프로테아제를 추가함으로써 박테리아를 포함하고 있는 샘플 또는 세포 내에서 단백질을 제거하는 단계와, 2) 내부에 포함된 핵산을 노출하도록 나머지 벌크 샘플을 파괴하는 단계(세포 용해로도 지칭됨)와, 3) 샘플로부터 핵산을 침전시키는 단계와, 4) 추가의 분석을 위한 핵산의 세척 및/또는 다른 제조 단계와, 5) 박테리아 종을 식별하기 위한 핵산 분석 단계를 포함한다. 샘플을 제조한 후에, 공지된 분석 방법은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR), 유전자 서열분석(gene sequencing), 유전자 지문감식(gene fingerprinting), 형광, 면역검정, 전기화학적 면역검정, 마이크로어레이, 임의의 다른 적절한 기술 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. PCR은 광범위하게 상업적으로 사용되고 있지만, 종종 고가의 시약 및 설비를 수반하는 다중 단계를 요구한다. PCR을 수반하는 많은 공지된 방법은 벤치 탑 시험(bench top testing)에 적합하지 않다(예컨대, 이러한 많은 공지된 방법은 상대적으로 숙련된 기술자를 요구한다). 또한, 공지된 PCR 방법은 열 순환(thermal cycling) 및/또는 상승된 온도를 채용하는데, 이는 분석의 비용, 시간 및/또는 복잡성을 증가시킬 수 있다. 마지막으로, DNA 서열을 검출하기 위한 PCR 방법은 샘플 세포를 용해시키기 때문에, 이러한 방법은 살아있는 세포와 죽은 세포를 구별할 수 없다.
세포 식별을 위한 일부 공지된 시스템 및 방법은 특정 박테리아를 식별 및/또는 검출하기 위해 박테리오파지의 사용을 포함한다. 일부 공지된 방법에서, 리포터 분자로 태깅된 파지는 특정한 박테리아 균주를 표적으로 하여 감염시키는데 사용될 수 있다. 감염 후에, 파지는 용해 사이클(lytic cycle)을 겪을 수 있으며(즉, 표적 박테리아를 죽이는 세포벽을 파괴할 수 있으며) 및/또는 용원 사이클(lysogenic cycle)(박테리아를 죽이지 않은 상태에서 박테리아와 함께 파지의 복제)을 겪을 수 있는데, 이후 증폭된 자손 파지(progeny phage)의 검출이 후속된다. 파지 검출에 의존하는 이러한 공지된 방법은 제한적이거나 복잡한 단계를 종종 포함한다. 예컨대, 식별을 위한 일부 공지된 파지 검출계 방법은 (박테리아가 용해될 수 있는 동안) 파지 복제에 의존하고, 이러한 프로세스를 촉진하기 위해 세포 배양을 통상적으로 요구한다. 일부 공지된 파지 검출계 방법은, 신중하게 측정되고 및/또는 pH 제어된 시약을 이용하여 샘플로부터의 특이적으로 결합된 파지의 제거 또는 "결합해제(unbinding)"를 요구한다. 또한, 일부 공지된 파지 검출계 방법은 추가된 파지 양의 신중한 측정에 의존하고 및/또는 시약을 추가/제거하기 위한 반응 챔버의 개방 또는 폐쇄를 포함하는데, 이는 시약의 조기 혼합(premature mixing) 및/또는 오염으로 이어져서, 잘못된 결과를 초래하고 사실상 검정을 복잡하게 만들 수 있다.
다른 파지계(phage-based) 방법은 리포터 유전자를 포함할 수 있는 뉴클레오티드를 표적 박테리아 내로 전달하도록 조작되는 박테리오파지를 채용하는데, 이로 인해 표적 박테리아는 리포터 분자를 발현하게 된다. 하지만, 일부 공지된 방법은 검정 도중 복제하는 파지를 포함하는데, 이는 리포터 분자가 생성되는 세포의 바람직하지 않은 용해를 초래할 수 있다. 다른 공지된 파지계 방법은 복제 기능이 검정 조정(assay condition) 도중 억제되는 박테리오파지를 채용한다. 하지만, 이러한 공지 방법은 복제 기능이 억제된 체로 남아 있게 되는 상태에서 엄격한 범위의 조건(예컨대, 온도 조건)으로 인해 구현하기 어렵다. 이러한 방법은 제어하기 쉽지 않아서, 용해 활성을 초래할 수 있다. 또 다른 방법은 용해 사이클 대신에 용원 사이클을 겪는 온순 파지(temperate phage)의 사용을 제안한다. 하지만, 이러한 방법은 또한 산발성 용해 활성에 민감하다. 고유 파지 라이프 사이클의 통합은 또한 프로파지로 용원화될 수 있는 표적 세포에 의한 중복 감염 면역으로 인해 리포터 파지 호스트의 제한으로 이어질 수 있다. 따라서, 이러한 유형의 공지된 방법이 학교 시설에서 수행되었지만, 이러한 유형의 방법은 임상 시설에서는 사용될 수 없다.
파지계 방법의 사용과 관련된 상술된 단점 외에도, 공지된 방법은 "워크 어웨이" 박테리오파지 식별 시스템을 가능하게 하기 위한 자동화 또는 설비를 채용하지 않는다. 예컨대, 많은 공지된 시스템은 예컨대, 플래시 발광 반응(flash luminescence reaction)과 같은 특정 리포터 분자에 의해 생성되는 신호의 폐쇄 시스템 취급 및/또는 측정을 수용하지 않는다. 따라서, 공지된 시스템 및 방법은 샘플의 익숙한 취급 및 숙련된 기술자를 요구하며, 이는 거짓 양성 반응 또는 음성 반응의 가능성을 증가시킬 수 있다.
따라서, 임상 샘플 내의 박테리아 종의 신속하고 비용 효율적이며 용이한 검출 및 식별을 위한 향상된 장치 및 방법에 대한 요구가 존재한다.
조작된 바이러스 벡터 및/또는 형질 도입 입자를 이용하여 표적 세포(예컨대, 박테리아)를 검출 및/또는 식별하기 위한 시스템 및 방법이 본원에 기술된다. 일부 실시양태에서, 방법은 샘플 내에서 형질 도입 입자의 양을 혼합하는 단계를 포함한다. 형질 도입 입자는 표적 세포와 연관된다. 형질 도입 입자는 비복제성이고 표적 세포가 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 핵산 분자를 포함하도록 조작된다. 샘플 및 형질 도입 입자는 표적 세포가 샘플 내에 존재할 때 상기 일련의 리포터 분자를 발현하도록 유지된다. 리포터 분자의 양과 연관된 신호가 수신된다. 일부 실시양태에서, 신호의 크기(magnitude)는 사전에 결정된 양을 초과할 때 형질 도입 입자의 양으로부터 독립적이다.
일부 실시양태에서, 용기는 하우징, 전달 부재 및 액추에이터를 포함한다. 반응 챔버에 제거 가능하게 커플링될 수 있는 하우징은 시약 체적을 형성한다. 전달 부재는 하우징에 커플링되고 하우징이 반응 챔버에 커플링될 때 시약 체적과 반응 챔버 사이의 경로를 형성한다. 전달 부재의 제1 단부 부분이 시약 체적 내에 배치되고, 전달 부재의 제2 단부 부분이 시약 체적의 외부에 배치된다. 액추에이터는 상기 경로를 통해 시약 체적으로부터의 유동 또는 시약을 생성하도록 하우징의 종방향 축을 따라 시약 체적 내에서 이동될 수 있는 시약 체적 내에 배치되는 플런저 부분을 갖는다. 전달 부재는 하우징의 종방향 축에 평행하지 않은 진출 방향으로 전달 부재의 제2 단부 부분을 빠져나가는 시약의 유동을 안내하도록 구성된다.
일부 실시양태에서는, 기기가 보유 조립체, 활성화 조립체 및 액추에이터를 포함한다. 보유 조립체는 제1 파지기, 제2 파지기 및 편의 부재를 포함한다. 제1 파지기 및 제2 파지기는 샘플 용기의 이동을 제한하기 위해 샘플 용기의 제1 부분과 접촉하도록 구성된다. 샘플 용기는 시약 체적과 반응 체적을 형성한다. 활성화 부재는 보유 조립체에 이동 가능하게 커플링되고 시약 체적으로부터 반응 체적으로 시약을 반송하기 위해 샘플 용기의 제2 부분에 맞물리도록 구성된다. 액추에이터는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 보유 조립체에 대해 활성화 부재를 이동시키도록 구성된다. 제1 위치에서, 활성화 부재의 표면이 제1 파지기와 제2 파지기를 개방된 구성으로 유지하기 위해 보유 조립체의 표면과 접촉한다. 제2 위치에서, 활성화 부재의 표면은 보유 조립체의 표면으로부터 이격되어, 편의 부재는 제1 파지기와 제2 파지기를 폐쇄된 구성으로 가압한다. 활성화 부재가 제2 위치를 향해 이동할 때, 활성화 부재의 플런저 부분이 시약 체적 내에서 이동하도록 구성된다.
도 1은 일 실시양태에 따른 박테리아 식별을 위한 시스템의 블록선도이다.
도 2 및 도 3은 제1 구성 및 제2 구성에서의 일 실시양태에 따른 카트리지의 개략도이다.
도 4는 일 실시양태에 따른, 샘플 내의 표적 세포를 검출하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 일 실시양태에 따른, 형질 도입 입자 및 내부에 포함된 조작된 핵산 분자의 개략도이다.
도 6은 일 실시양태에 따른, 표적 세포의 식별을 위한 방법의 개략도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시양태에 따른, 제1 시간(도 7a) 및 제2 시간(도 7b)에서 표적 세포와 상호작용하는 형질 도입 입자의 개략도를 도시한다.
도 8은 일 실시양태에 따른, 생존 표적 세포의 식별을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 일 실시양태에 따른, 조작된 핵산의 제형의 개략도이다.
도 10은 일 실시양태에 따른, 표적 세포의 유전자형 식별을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11은 일 실시양태에 따른, 표적 세포의 식별을 위한 유전자형 방법의 개략도를 도시한다.
도 12 내지 도 14는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 샘플 용기의 개략적 단면도이다.
도 15 내지 도 17은 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 측면도이다.
도 18은 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 사시도이다.
도 19는 도 18의 용기 조립체의 분해도를 도시한다.
도 20은 도 19의 용기 조립체에 포함된 하우징의 평면도를 도시한다.
도 21은 도 19의 용기 조립체에 포함된 하우징의 사시 저면도를 도시한다.
도 22는 일 실시양태에 따른 도 19의 용기 조립체 내에 포함된 시약 용기의 사시도를 도시한다.
도 23 내지 도 25는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 도 19의 용기의 일부분의 측단면도이다.
도 26은 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 사시도를 도시한다.
도 27은 도 26의 용기 조립체 내에 포함된 하우징의 사시 저면도를 도시한다.
도 28은 도 26의 용기 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 29는 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 측단면도이다.
도 30 내지 도 32는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 측단면도이다.
도 33은 일 실시양태에 따른, 용기 조립체의 분해 측단면도를 도시한다.
도 34 내지 도 36은 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 도 33의 용기 조립체의 측단면도이다.
도 37 및 도 38은 각각 제1 구성 및 제2 구성인 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 개략적 측단면도이다.
도 39 및 도 40은 각각 제1 구성 및 제2 구성인 일 실시양태에 따른 용기 조립체의 개략적 측단면도이다.
도 41은 일 실시양태에 따른, 용기 조립체의 개략적 측단면도이다.
도 42는 일 실시양태에 따른, 신호 검출 방법의 흐름도를 도시한다.
도 43 내지 도 45는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 기기의 일부의 개략적 측면도이다.
도 46 내지 도 48은 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 기기의 일부의 개략적 측면도이다.
도 49 및 도 50은 각각 제1 구성 및 제2 구성인 일 실시양태에 따른 기기의 검출 부분의 개략적 측면도이다.
도 51은 일 실시양태에 따른, 기기의 사시도를 도시한다.
도 52는 뚜껑이 개방된 도 51의 기기의 경사 평면도를 도시한다.
도 53은 도 51의 기기 내에 포함된 하우징의 경사 평면도를 도시한다.
도 54는 도 53에 도시된 하우징의 후면도를 도시한다.
도 55 내지 도 57은 명료함을 위해 하우징이 제거된 도 51의 기기의 내부 구성 요소 및 하위조립체의 일부의 사시도를 도시한다.
도 58은 도 51의 기기 내에 포함된 급전부의 사시도를 도시한다.
도 59는 도 51의 기기 내에 포함된 프로세서의 사시도를 도시한다.
도 60은 도 51의 기기 내에 포함된 통신 모듈의 사시도를 도시한다.
도 61은 제1 구성인 도 51의 기기의 사시도를 도시한다.
도 62는 도 51의 기기 내에 포함된 카트리지의 사시도를 도시한다.
도 63은 도 51의 기기 내에 포함된 카트리지 수용부의 사시도를 도시한다.
도 64는 커플링된 구성의 도 62의 카트리지와 도 63의 카트리지 수용부의 측면도이다.
도 65는 도 51의 기기 내에 포함되는 가열기 조랍체의 사시도를 도시한다.
도 66은 도 65의 가열기 조립체의 부분 분해도를 도시한다.
도 67은 도 65의 가열기 조립체의 후면도를 도시한다.
도 68은 일 실시양태에 따른, 도 51의 기기 내에 포함된 구동 조랍체의 사시도이다.
도 69는 도 68의 구동 조립체의 정면도를 도시한다.
도 70 및 도 71은 각각 제1 구성 및 제2 구성인 도 68의 구동 조립체를 도시한다.
도 72는 도 51의 기기 내에 포함된 구동 조립체를 제어하기 위한 전자 회로 시스템의 사시도를 도시한다.
도 73은 도 51의 기기 내에 포함된 일 실시양태에 따른 조종기 조립체의 사시도를 도시한다.
도 74는 도 73의 조종기 조립체의 분해도를 도시한다.
도 75는 제1 (또는 "개방 파지") 구성인 도 73의 조종기 조립체의 측면도를 도시한다.
도 76은 제2 (또는 "폐쇄 파지") 구성인 도 73의 조종기 조립체의 측면도를 도시한다.
도 77은 제2 (또는 "폐쇄 파지") 구성이며 용기를 운반하는 도 73의 조종기 조립체의 사시도를 도시한다.
도 78 및 도 79는 제1 (또는 "개방 파지") 구성이며 용기와 맞물린 도 73의 조종기 조립체의 측면도를 도시한다.
도 80은 개방 구성이며 "제1 플런지" 작동에서 용기와 맞물리는 도 78의 조종기 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 81은 제2 ("폐쇄 파지") 구성인 도 73의 조종기 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 82 및 도 83은 각각은 "제2 플런지" 작동에서 용기와 맞물리는 제3 ("폐쇄 구성") 구성인 도 73의 조종기 조립체의 측면도 및 사시도이다.
도 84는 도 82의 조종기 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 85는 도 51의 기기 내에 포함된, 일 실시양태에 따른 검출기 조립체의 사시도를 도시한다.
도 86은 도 85의 검출기 조립체의 일부분의 평면도를 도시한다.
도 87은 하우징이 제거된 도 85의 검출기 조립체의 사시도를 도시한다.
도 88은 하우징이 제거된 도 85의 검출기 조립체의 분해도를 도시한다.
도 89는 일 실시양태에 따른, 도 85의 검출기 조립체 내에 포함된 셔터의 사시도를 도시한다.
도 90은 도 89의 셔터의 측단면도를 도시한다.
도 91 내지 도 94는 각각 제1 구성, 제2 구성, 제3 구성 및 제4 구성인 도 85의 검출기 조립체의 측 단면도이다.
도 95는 일 실시양태에 따른, 도 85의 검출기 조립체를 제어하기 위한 도 51의 기기 내에 포함된 회로의 사시도를 도시한다.
도 96은 일 실시양태에 따른, 신호를 수신하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 97은 일 실시양태에 따른, 용기를 조종하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
조작된 바이러스 벡터 및/또는 형질 도입 입자를 이용하여 표적 세포(예컨대, 박테리아)를 검출 및/또는 식별하기 위한 시스템 및 방법이 본원에 기술된다. 일부 실시양태에서, 방법은 샘플 내에 형질 도입 입자의 양을 혼합하는 단계를 포함한다. 형질 도입 입자는 표적 세포와 연관된다. 즉, 형질 도입 입자는 표적 세포에 결합하고 표적 세포 내로 핵산 분자를 전달하도록 제형된다. 형질 도입 입자는 비복제성이며, 표적 세포가 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 핵산 분자를 포함하도록 조작된다. 샘플 및 형질 도입 입자는 표적 세포가 샘플 내에 존재할 때 상기 일련의 리포터 분자를 발현하도록 유지된다. 리포터 분자의 양과 연관된 신호가 수신된다. 일부 실시양태에서, 신호의 크기는 사전에 결정된 양을 초과할 때 형질 도입 입자의 양으로부터 독립적이다.
일부 실시양태에서, 표적 세포를 검출하기 위한 방법이 표적 세포와 연관된 일련의 형질 도입 입자를 샘플과 함께 혼합하는 단계를 포함한다. 형질 도입 입자는 표적 세포가 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 핵산 분자를 포함하도록 조작된다. 형질 도입 분자는 상기 일련의 형질 도입 입자가 유래되는 바이러스와 연관된 야생형 바이러스 기능(viral function)을 나타낼 수 있는 야생형 DNA가 결여되어 있다. 표적 세포가 샘플 내에 존재할 때 상기 일련의 리포터 분자가 단지 발현되도록 샘플 및 상기 일련의 형질 도입 입자가 유지된다. 이후, 리포터 분자의 양과 관련된 신호가 수신된다. 일부 실시양태에서, 신호의 크기는 사전에 결정된 양을 초과할 때 상기 일련의 형질 도입 입자의 양으로부터 독립적이다. 즉, 일부 실시양태에서, 신호의 강도는 상기 일련의 형질 도입 입자의 양으로부터 실질적으로 독립적이다.
일부 실시양태에서, 표적 세포를 검출하기 위한 방법은 표적 세포와 연관된 일련의 형질 도입 입자를 샘플 내에서 혼합하는 단게를 포함한다. 상기 일련의 형질 도입 입자는 용원형 복제가 불가능하도록 그리고 표적 세포가 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 핵산 분자를 포함하도록 조작된다. 샘플이 표적 세포를 포함할 때, 샘플 및 상기 일련의 형질 도입 입자는 상기 일련의 리포터 분자를 발현하도록 유지된다. 또한, 상기 방법은 상기 일련의 리포터 분자의 양과 연관된 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
일부 실시양태에서, 용기는 하우징, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 포함한다. 하우징은 (예컨대, 표적 세포를 포함하는 샘플을 수용할 수 있는) 반응 챔버에 제거 가능하게 커플링되도록 구성된다. 하우징은 제1 시약 체적 및 제2 시약 체적을 형성하고, 제1 시약 체적과 반응 챔버 사이에 제1 경로 그리고 제2 시약 체적과 반응 챔버 사이에 제2 경로를 형성하는 전달 부분을 포함한다. 제1 액추에이터는 제1 시약 체적 내에 배치되는 플런저 부분과, 제1 시약 체적 내에서 플런저 부분을 이동시키도록 조종되게 구성된 맞물림 부분을 갖는다. 제2 액추에이터는 제2 시약 체적 내에 배치되는 플런저 부분과, 제2 시약 체적 내에서 플런저 부분을 이동시키도록 조종되게 구성된 제2 액추에이터의 맞물림 부분을 갖는다. 제2 액추에이터의 맞물림 부분은 제1 액추에이터의 맞물림 부분을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
일부 실시양태에서, 용기는 하우징, 전달 부재 및 액추에이터를 포함한다. (예컨대, 표적 세포를 수용하는) 반응 챔버에 제거 가능하게 커플링될 수 있는 하우징은 시약 체적을 형성한다. 전달 부재는 하우징에 커플링되고, 하우징이 반응 챔버에 커플링될 때 시약 체적과 반응 챔버 사이에 경로를 형성한다. 전달 부재의 제1 단부 부분은 시약 체적 내에 배치되고, 전달 부재의 제2 단부 부분은 시약 체적의 외부에 배치된다. 액추에이터는 상기 경로를 통해 시약 체적으로부터 유동 또는 시약을 생성하도록 하우징의 종방향 축을 따라 시약 체적 내에서 이동될 수 있는 시약 체적 내에 배치되는 플런저 부분을 갖는다. 전달 부재는 하우징의 종방향 축에 평향하지 않은 진출 방향으로 전달 부재의 제2 단부 부분을 빠져나가는 시약의 유동을 안내하도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 용기는 하우징, 전달 부재 및 액추에이터를 포함한다. 하우징은 시약 체적을 형성하고 반응 챔버에 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 전달 부재는 하우징에 커플링되고 하우징이 반응 챔버에 커플링될 때 시약 체적과 반응 챔버 사이의 경로를 형성한다. 전달 부재의 제1 단부 부분은 시약 체적 내에 배치되고 상기 경로의 제1 부분을 형성한다. 전달 부재의 제2 단부 부분은 하우징 외부에 배치되고 상기 경로의 제2 부분을 형성한다. 상기 경로의 제2 부분의 중심선은 상기 경로의 제1 부분의 중심선으로부터 각을 형성하여 오프셋된다. 액추에이터는 시약 체적 내에 배치되는 플런저 부분을 가지며 상기 경로를 통해 시약 체적으로부터의 시약의 유동을 생성하기 위해 하우징의 종방향 축을 따라 시약 챔버 내에서 이동되도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 표적 세포를 검출하기 위한 방법이 검출기와 작동 가능하게 소통하는 일련의 리포터 분자 및 샘플을 수용하는 반응 챔버를 배치하는 단계를 포함한다. 시약이 반응 챔버의 표면을 따라 샘플 내로 유동하도록, 시약은 전달 부재를 통해 반응 챔버 내로 반송된다. 이러한 방식으로, 샘플과 시약의 통기(aeration) 및/또는 샘플 내의 기포의 생성이 최소화된다. 시약은 상기 일련의 리포터 분자의 양과 연관된 신호의 생성을 가능 및/또는 강화하기 위해 상기 일련의 리포터 분자와 반응하도록 제형된다. 신호는 검출기에 의해 수신된다.
일부 실시양태에서, 기기가 보유 부재, 활성화 부재 및 액추에이터를 포함한다. 보유 부재는 시약 체적과 반응 체적을 형성하는 샘플 용기의 제1 부분과 접촉하도록 구성되어, 샘플 용기의 이동을 제한한다. 활성화 부재는 보유 부재에 커플링되고, 시약 체적으로부터 반응 체적으로 시약을 반송하기 위해 샘플 용기의 제2 부분과 맞물리도록 구성된다. 액추에이터는 제1 위치, 제2 위치 및 제3 위치 사이에서 보유 부재에 대해 활성화 부재를 이동시키도록 구성된다. 제1 위치에서, 보유 부재는 샘플 용기의 제1 부분으로부터 이격되도록 구성된다. 제2 위치에서, 활성화 부재는 샘플 용기의 제2 부분으로부터 이격되도록 구성되고, 보유 부재는 샘플 용기의 제1 부분과 접촉하도록 구성된다. 제3 위치에서, 활성화 부재는 보유 부재가 샘플 용기의 제1 부분과 접촉하도록 시약을 반송하기 위해 샘플 용기의 제2 부분과 맞물리도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 기기는 보유 조립체, 활성화 조립체 및 액추에이터를 포함한다. 보유 조립체는 제1 파지기, 제2 파지기 및 편의 부재를 포함한다. 제1 파지기 및 제2 파지기는 샘플 용기의 제1 부분과 접촉하도록 구성되어, 샘플 용기의 이동을 제한한다. 샘플 용기는 반응 체적과 시약 체적을 형성한다. 활성화 부재는 보유 조립체에 이동 가능하게 커플링되고, 시약을 시약 체적으로부터 반응 체적으로 반송하기 위해 샘플 용기의 제2 부분과 맞물리도록 구성된다. 액추에이터는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 보유 조립체에 대해 활성화 부재를 이동시키도록 구성된다. 제1 위치에서, 활성화 부재의 표면은 개방된 구성으로 제1 파지기 및 제2 파지기를 유지하기 위해 보유 조립체의 표면과 접촉한다. 제2 위치에서, 편의 부재가 폐쇄된 구성으로 제1 파지기 및 제2 파지기를 가압하도록 활성화 부재의 표면은 보유 조립체의 표면으로부터 이격된다. 활성화 부재가 제2 위치를 향해 이동할 때, 활성화 부재의 플런저 부분이 시약 체적 내에서 이동하도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 기기는 하우징과, 제1 셔터 위치와 제2 셔터 위치 사이에서 상기 하우징 내에 이동 가능하게 배치되는 부분을 갖는 셔터를 포함한다. 하우징은 샘플 용기를 수용하도록 구성된 채널을 형성하고, 검출기와 소통하는 상기 채널을 배치하도록 구성된 검출 체적을 형성한다. 하우징은 제1 시일 표면 및 제2 시일 표면을 포함한다. 샘플 용기의 제1 부분 및 제1 시일 표면은 샘플 용기의 제2 부분(예컨대, 원위 단부 부분)이 검출 체적 내에 배치될 때 하우징의 외부의 체적으로부터 검출 체적을 격리시키도록 구성된다. 셔터의 시일 표면과 하우징의 제2 시일 표면은 셔터가 제1 셔터 위치 내에 있을 때 하우징의 채널로부터 검출 체적을 격리시키도록 구성된다. 하우징의 채널은 셔터가 제2 셔터 위치에 있을 때 검출 체적과 소통한다.
일부 실시양태에서, 기기는 하우징과, 제1 셔터 위치와 제2 셔터 위치 사이에서 상기 하우징 내에 이동 가능하게 배치된 부분을 갖는 셔터를 포함한다. 하우징은 샘플 용기를 수용하도록 구성된 채널을 형성하고, 검출기와 소통하는 채널을 배치하도록 구성된 검출 체적을 또한 형성한다. 셔터의 작동 부분이 샘플 용기의 원위 단부와 맞물리도록 구성되어, 상기 용기의 원위 단부 부분이 검출 체적을 향해 이동할 때, 셔터를 제1 셔터 위치로부터 제2 셔터 위치로 이동시킨다. 셔터의 시일 표면 및 하우징의 시일 표면은 셔터가 제1 셔터 위치에 있을 때 하우징의 채널로부터 검출 체적을 격리하도록 구성된다. 하우징의 채널은 셔터가 제2 셔터 위치에 있을 때 검출 체적과 소통한다.
일부 실시양태에서, 기기는 하우징과, 제1 셔터 위치와 제2 셔터 위치 사이에서 하우징 내에 배치된 셔터를 포함한다. 하우징은 샘플 용기를 수용하도록 구성된 채널을 형성하고, 검출기와 소통하는 채널을 배치하도록 구성된 검출 체적을 또한 형성한다. 셔터는 예컨대, LED와 같은 캘리브레이션 광원(calibration light source)을 수용하도록 구성된 캘리브레이션 포트를 형성한다. 셔터의 시일 표면 및 하우징의 대응 시일 표면은 셔터가 제1 셔터 위치에 있을 때 하우징의 채널로부터 검출 체적을 격리하도록 구성된다. 캘리브레이션 포트는 셔터가 제1 셔터 위치에 있을 때 검출 체적과 소통한다. 셔터가 제2 셔터 위치에 있을 때, 캘리브레이션 포트는 검출 체적과 격리되고 하우징의 채널은 검출 체적과 소통한다.
일부 실시양태에서, 신호를 수신하기 위한 방법은 제1 시간에 검출 체적 내에서의 광 방출의 크기와 관련된 제1 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 검출 체적은 제1 위치에 있는 이동 가능한 셔터에 의해 채널로부터 광학적으로 격리된다. 또한, 상기 방법은, 샘플 용기의 원위 단부 부분은 제1 위치로부터 제2 위치로 셔터를 이동시키고 샘플 용기의 원위 단부 부분은 검출 체적 내에 배치되도록, 채널 내에 적어도 부분적으로 배치되는 샘플 용기에 힘을 가하는 단계를 포함한다. 이러한 구성에서, 채널은 검출 체적과 광학적으로 소통한다. 상기 방법은, 샘플 용기의 원위 단부 부분이 검출 체적 내에 있을 때 제2 시간에 검출 체적 내의 광 방출의 크기에 연관된 제2 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다.
본원에서 용어 "유전자", "DNA" 및 "뉴클레오티드"는 표적 박테리아 또는 벡터의 유전자 서열의 전체 또는 일부를 의미한다.
본원에서, 용어 "플라스미드"란, 조절 요소와, 표적 유전자와 상동인 핵산 서열과, 세포내 분자가 표적 세포 내에 존재할 때 및/또는 생존 세포 내에서 리포터 분자의 발현을 유발하기 위한 다양한 리포터 구성체(reporter construct)를 포함하는 벡터 내에 포함된 조작된 유전자, 서열 및/또는 분자를 의미한다.
표적 세포(예컨대, 박테리아)를 검출 및 식별하기 위한 시스템, 장치 및 방법은 표적 세포를 식별 및 결합할 수 있으며 조작된 뉴클레오티드를 표적 세포 내로 전달할 수 있는 형질 도입 입자를 포함할 수 있다. 도 1의 블록선도에 도시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 시스템(100)은 유전학적으로 조작된 형질 도입 입자(110), 용기(120), 리포터(130) 및 검출 기기(140)를 포함한다. 본원에 상세하게 기술된 바와 같이, 시스템(100)은 형질 도입 입자(110)가 특정 표적을 포함하는 샘플(S)과 혼합될 때 리포터(130)를 생성할 수 있도록 용기(120) 및/또는 검출 기기(140)를 조종, 취급 및/또는 작동하도록 구성된다. 이러한 방식에서, 시스템(100) 및 상기 시스템과 연관된 방법은 "전환가능(switchable)" 검정으로 간주될 수 있는데, 이는 조건(예컨대, 표적 세포의 존재)이 리포터(130)가 생성되게 하는 상태일 때까지 리포터(130)의 양이 샘플 내에 존재하지 않는 것을 의미한다.
형질 도입 입자(110)는 형질 도입을 통해 비-바이러스성 DNA 및/또는 RNA를 표적 세포 내로 전달할 수 있는 임의의 적절한 입자일 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 박테리오파지로부터 유래될 수 있거나, 샘플(S) 내의 표적 박테리아 내로 핵산 분자를 도입할 수 있는 비-생물학적 유래 벡터일 수 있다. 형질 도입 입자(110)는 조작된 분자, 예컨대, 재조합 DNA, RNA, 뉴클레오티드, 플라스미드, 리보자임, 압타머, 및/또는 단백질을 갖도록 추가로 조작 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(110)는 형질 도입 입자가 유래되었던 바이러스 벡터(예컨대, 박테리오파지)로부터의 어떠한 DNA도 포함하지 않는다. 즉, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는, 바이러스 벡터가 유래되는 바이러스와 연관된 야생형 바이러스 기능을 나타낼 수 있는 야생형 DNA가 결여된 바이러스 벡터이다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 본원에 기술된 임의의 형질 도입 입자를 포함한다.
일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(110)는 용해 또는 용원 사이클을 통한 복제가 불가능하다. 형질 도입 입자로부터의 모든 형태의 복제를 제거함으로써, 표적 세포는 리포터 분자의 생성 도중 유지될 것이며(즉, 파괴되거나 죽거나 용해되지 않을 것이며), 그로 인해 함께 이용된 방법의 정확도 및 신뢰도가 향상된다. 이러한 방식으로, 본원에 기술된 검정은 거짓 음성 반응의 가능성을 감소 및/또는 제거하여, 상기 방법이 임상 시설에서 적용될 수 있게 한다. 특히, 바이러스 입자의 야생형 바이러스 기능이 용원 복제를 나타낼 수 있으며 용해 복제를 위한 성능을 요구하기 때문에, 복제 기능(예컨대, 용해 사이클)을 억제하려는 시도가 용해 사이클이 일부 집단 검정(some population of assays)을 초래하지 않을 것이라는 충분한 확신을 제공할 수 없다. 복제 성능이 제거된 형질 도입 입자를 사용하는 장점을 나타내기 위해, 10개의 MRSA 임상 단리체(ten MRSA clinical isolates) 상의 2개의 온순 S. 아우레우스 파지의 용해 활성이 플라크 검정을 통해 실험되었다. 표 1에 도시된 바와 같이, 파지 파이11(phi11)는 상기 10개의 임상 MRSA 단리체 각각에 용해 활성을 나타내었으며, 파지 파이80알파(phi80alpha)는 상기 10개의 임상 MRSA 단리체 중 6개에 용해 활성을 나타내었다. 도시된 바와 같이, 파지(예컨대, 시험된 온순 파지)의 자연 용원 사이클에 의존하는 검정이 산발적으로 용해 활성을 나타내는 것으로 예측될 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서 형질 도입 입자(110) 및 본원에 기술된 다른 형질 도입 입자는 비복제성 또는 복제 결실(즉, 복제 불가능)이 되도록 조작된다.
MRSA 단리체 PFFGE 유형 파이11 파이80알파
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3. USA800 x x
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형질 도입 입자(110)는 하나 이상의 표적 세포와 연관되고 및/또는 그에 특이적인 것을 특징으로 한다. 즉, 형질 도입 입자(110)는 표적 세포에 결합하고 핵산 분자를 표적 세로 내로 전달하도록 제형된다. 예컨대, 형질 도입 입자는 임의의 박테리아, 예컨대 에스케리키아, 미코박테리움, 스타필로코쿠스, 리스테리아, 클로스트리디움, 엔테로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 헬리코박터, 리케치아, 헤모필루스, 크세노랍두스, 아시네토박터, 보르데텔라, 슈도모나스, 아에로모나스, 악티노바실루스, 파스테우렐라, 비브리오, 레지오넬라, 바실루스, 칼로드릭스, 메타노코쿠스, 스테노트로포모나스, 클라미디아, 네이세리아, 살모넬라, 시겔라, 캄필로박터 및 예르시니아와 같은 임의의 박테리아에 결합하도록 선택, 조작 및/또는 생성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기술된 임의의 비복제성 형질 도입 입자뿐만 아니라 비복제성 형질 도입 입자(110)는 바이러스 및/또는 박테리오파지의 구조적 성분(structural component) 내로 핵산을 패키징함으로써 발달될(developed) 수 있는데, 이때 상기 패키징된 핵산은 복제가 용해 경로 또는 용원 경로를 통하는지에 상관없이 바이러스 및/또는 박테리오파지가 복제하는 것을 가능하게 하는 천연 바이러스 및/또는 박테리오파지 기능을 나타내는 것이 제거된다.
일 실시양태에서, 패키지형(pac-type) 프로파지의 패키지-사이트(pac-site)를 포함하는 작은 터미네이스 유전자(terminase gene)가 삭제된 후 플라스미드를 통해 보완되는 플라스미드 패키징 시스템이 발달될 수 있다. 용원화된 프로파지의 용해 사이클이 유도될 때, 박테리오파지 패키징 시스템은 천연 박테리오파지 DNA를 패키징하기보다는 플라스미드 DNA를 자손 박테리오파지 구조적 성분 내로 패키징한다. 따라서, 상기 패키징 시스템은 플라스미드 DNA를 갖는 비복제성 형질 도입 입자를 생성한다.
다른 실시양태에서, 외인성 핵산 서열이 박테리오파지에 의해 패키징되도록 유전자 섬(GI)-패키징 시스템이 활용될 수 있다. 이는 이러한 외인성 핵산 서열을 GI 내로 합체함으로써 달성될 수 있다. 천연 GI-패키징 시스템은 천연 복제 파지뿐만 아니라 비복제성 GI-수용 형질 도입 입자 모두를 초래하며, 따라서 이러한 프로세스로부터 천연 파지를 제거하기 위해 프로파지의 상기 작은 테미네이스 유전자가 제거된다. 상기 작은 테미네이스 유전자는 천연 파지의 패키지-사이트 서열(pac-site sequence)을 포함하며, 따라서 이러한 제거는 천연 파지 DNA의 패키징을 방지하는 효과를 갖는다. 동시에, 패키징되는 GI가 자체 패키지-사이트 및 적절한 작은 테미네이스 단백질을 발현하는 작은 테미네이스 유전자를 포함하는 경우, GI DNA 만이 이 시스템 내에서 패키징을 위해 적합할 것이다. 외인성 DNA를 이 시스템에 합체함으로써, GI DNA 및 외인성 DNA를 합체하는 비복제성 형질 도입 입자가 생성될 수 있다.
형질 도입 입자(110)는 (예컨대, 기기(140)를 통해) 삭제될 수 있는 리포터(130)를 발현하기 위해 유전자 및/또는 핵산 분자를 포함하도록 추가로 생성 및/또는 조작될 수 있다. 리포터(130)는 박테리아 루시페라제, 진핵 루시페라제, 형광 단백질(예컨대, GFP 등), 비색 검출에 적합한 효소(예컨대, 양고추냉이 퍼옥시다제), 면역검출에 적합한 단백질(예컨대, 단백질 A 등), 면역검출에 적합한 펩티드, 또는 펩티드 태그(예컨대, 3X FLAG 등) 및/또는 압타머로 기능하거나 효소적 활성을 나타내는 핵산 중 임의의 하나일 수 있다. 특히, 형질 도입 입자(110)는 자주적으로 리포터(130)를 생성하지 않고 및/또는 리포터(130)를 포함하지 않는다. 대신에, 형질 도입 입자(110)는 내부에 포함된 조작된 핵산 분자를 표적 세포, 예컨대 박테리아 내로 소통시키도록 구성되어, 조작된 핵산 분자는 리포터(130)를 생성하기 위해 박테리아 DNA의 천연 전사 및 번역 기능을 이용한다. 따라서, 리포터(130)는 "전환가능" 리포터로 간주될 수 있는데, 이는 조건(예컨대, 표적 세포의 존재)이 리포터(130)가 생성되게 하는 상태일 때까지 리포터(130)의 양이 샘플 내에 존재하지 않는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 본원에 기술된 방법은 비결합 리포터(130)의 세척(washing), 리포터의 초기량을 설명하기 위한 신호 감산(signal subtraction) 등을 포함하지 않는다. 따라서, 시스템(100) 및 상기 시스템과 연관된 방법은 동질 검정(homogeneous assay)의 발달을 가능하게 한다. 또한, 온도 사이클링(temperature cycling)이 요구되지 않으며, 짧은 시간동안 저온, 예컨대 섭씨 37도에서의 가열로 충분할 수 있다.
본원에 기술된 임의의 리포터 시스템 및 리포터(130)의 발현을 유발하도록 제형된 리포터 시스템은 프로모터의 제어 하에서 리포터 분자를 비복제성 형질 도입 입자(110)(또는 본원에 기술된 다른 형질 도입 입자 중 임의의 입자)에 합체함으로써 생존 박테리아 및/또는 표적 세포의 존재를 보고하도록 발달될 수 있다. 이 형질 도입 입자(110)가 형질 도입 입자(110)의 호스트 범위 내에서 세포 내로 리포터 시스템을 도입할 때, 프로모터는 리포터 분자의 발현을 유도할 수 있다.
일 실시양태에서, MSSA/MRSA 리포터 검정은 (예컨대, 시스템(1000)과 같은) 본원에 기술된 임의의 적절한 시스템 및 방법을 이용하여 발달 및/또는 수행될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 비복제성 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(110), 형질 도입 입자(160) 등)는 S. 아우레우스-특이적 박테리오파지로부터 발달되고, 구성적 프로모터의 제어하에 있는 박테리아 루시페라제 유전자(luxAB)가 합체된다. 이 형질 도입 입자가 리포터 시스템을 S. 아우레우스 내로 도입할 때, 구성적 프로모터는 생존 S. 아우레우스의 존재를 보고하기에 적합한 luxAB를 발현할 수 있다. 또한, 항생 세폭시틴(antibiotic cefoxitin) 또는 유사한 항생제가 형질 도입 입자를 S. 아우레우스에 혼합하기 전 또는 혼합과 동시에 추가되는 경우, 세포가 mecA 유전자를 포함 및 발현하지 않는다면, luxAB는 검정에서 발현되지 않을 것이며, 따라서 이는 세포가 MSSA라는(즉 세폭시틴에 의한 억제에 민감하다는) 것을 나타낸다. 하지만, 세포가 mecA 유전자를 포함 및 발현하는 경우, luxAB는 검정에서 발현될 것이며, 따라서 이는 세포가 MRSA라는(즉, 세폭시틴에 의한 억제에 저항성이라는) 것을 나타낸다.
생존 박테리아의 존재를 보고하기 위해 발달되는 것으로 기술되었지만, 다른 실시양태에서 리포터(130) 및 임의의 적용 가능한 리포터 시스템(예컨대, 리포터(630))은 표적 박테리아 내의 표적 유전자의 존재를 보고하도록 발달될 수 있다. 이 시스템에서, 프로모터-결여(promoter-less) 리포터 유전자는 표적 유전자 서열에 대해 상동인 핵산 서열의 하류에 배치되고 이러한 리포터 구성체는 비복제성 형질 도입 입자 내에 합체된다. 형질 도입 입자가 리포터 구성체를 표적 세포 내로 도입할 때, 리포터 유전자가 표적 세포 내에서 표적 유전자 프로모터에 작동식으로 링크되도록 표적 세포가 표적 유전자를 포함하고 상동 재조합 이벤트가 표적 세포 내의 표적 유전자좌 내에서 리포터 유전자를 통합할 때까지, 리포터 유전자는 발현되지 않을 것이다.
이러한 실시양태에서, MRSA 리포터 시스템이 S. 아우레우스-특이적 비복제 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(110), 형질 도입 입자(160) 등) 내로 프로모터-결여 박테리아 루시페라제 유전자(luxAB)의 상류의 mecA 유전자와 상동인 핵산 서열로 구성된 리포터 구성체를 합체함으로써 발달될 수 있다. 형질 도입 입자가 표적 S. 아우레우스 세포 내로 리포터 구성체를 도입할 때, 리포터 유전자가 표적 세포 내의 mecA 유전자 프로모터에 작동식으로 링크되도록 표적 세포가 표적 mecA 유전자를 포함하고 상동 재조합 이벤트가 표적 세포 내의 mecA 유전자좌 내에서 luxAB 유전자를 통합할 때까지 리포터 유전자는 발현되지 않을 것이다.
일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(110), 형질 도입 입자(110) 내에 포함된 핵산 분자 및/또는 이들과 연관된 리포터 시스템은 발명의 명칭을 "미생물 검출 방법 및 장치(Microorganism Detection Method and Apparatus)"로 하여 2008년 4월 18일 국제 특허 출원으로서 출원되었으며 그 전체가 참조로서 본원에 포함된 미국 특허 공개 번호 2010/0112549에 도시 및 기술된 재조합 박테리오파지의 임의의 부분을 포함할 수 있다.
샘플(S)은 표적 박테리아, 예컨대, 인간 코분비물 면봉(nasal swab), 혈액, 소변, 수의학적 샘플, 식품 샘플 및/또는 환경 샘플을 포함할 수 있는 임의의 샘플일 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플(S)은 어떠한 제조도 필요하지 않는, 예컨대 어떠한 분리 또는 세척 단계가 필요하지 않는 소스로부터 얻어지는 미가공 샘플일 수 있다. 따라서, 시스템(100) 및 그와 관련된 방법은 동질이다. 일부 실시양태에서, 샘플(S)은 표적 세포(예컨대, MRSA 검출을 위한 코분비물 면봉)의 낮은 부하(low load)를 포함할 수 있다. 이러한 샘플과 함께 이용될 때, 시스템(100) 및 그와 연관된 방법은 세포 복제를 촉진하기 위해 가열 및/또는 인큐베이션 기간을 포함할 수 있는데, 이는 리포터 분자(130)의 더 높은 생성을 초래하여, 최소 신호 역치보다 많은 신호를 발생시킨다.
다른 실시양태에서, 샘플(S)은 표적 세포(예컨대, 양성 박테리아 혈액 배양물)의 더 높은 부하를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 표적 세포를 식별하기에 충분한 양성 신호를 생성하는데 세포 복제가 필요하지 않다. 일부 이러한 실시양태에서, 샘플은 특정한 조건에서 유지될 수 있는데, 예컨대 사전에 결정된 기간, 예컨대 대략 4시간 미만 동안 대략 실온, 섭씨 25도 또는 섭씨 37도 이상인 온도에서 유지될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 샘플(S)이 유지되는 온도 및 기간은 생성된 리포터 분자(130)의 양이 세포 복제와 독립적으로 측정 가능한 신호를 발생시키기에 충분하도록 설정된다. 이러한 실시양태에서, 샘플은 더 긴 기간, 예컨대, 6시간, 8시간, 최대 18시간 또는 더 긴 시간동안 사전에 규정된 온도에서 유지될 수 있다.
일부 실시양태에서, 예컨대, 용기(120)는 표적 세포를 생존 상태에서 유지하기 위해 제1 시약, 예컨대 박테리아 영양소(bacterial nutrient) 또는 성장 배지(예컨대, 최소 필수 배지) 및/또는 적절한 완충제(buffer)(아미스(Amies), PBS, 트리스, 헤페스 등)을 포함할 수 있어서, 박테리아 세포 성장 등을 촉진할 수 있다. 일부 실시양태에서, 항생제, 예컨대 세폭시틴은 예컨대 생존 세포 검정이 의도되는 경우, 제1 시약 내에 포함될 수도 있다. 표적 세포를 포함하는 샘플(S)이 샘플 용기(120)에 추가될 수 있으며, 본원에 기술된 임의의 기기를 이용하고 본원에 기술된 임의의 방법에 따른 샘플 용기(120)에 대한 형질 도입 입자(110)의 추가가 후속된다. 표적 세포가 존재하는 경우, 형질 도입 입자(110)는 내부에 포함된 핵산 서열을 표적 세포 내로 전달하여, 형질 도입 입자(110) 내에 포함된 뉴클레오티드는 표적 세포, 예컨대 호스트 박테리아의 유전자와 합체된다. 일부 실시양태에서, 용기(120)는 용기(120)의 외부 영역으로부터 샘플(S)을 유체관련하여 격리하도록 구성된다. 이러한 실시양태에서, 형질 도입 입자(110)는 형질 도입 입자(110)가 내부에서 혼합되기 전에 샘플(S)로부터 유체 격리된 상태로 유지된다. 일부 실시양태에서, 이러한 유지는 신호를 생성하기에 충분한 복수의 리포터 분자(130)의 양이 표적 세포 복제와 독립적으로 생성되도록 소정 기간 동안 샘플(S)을 유지하는 것을 포함할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 혼합하는 단계는 상기 영역과 용기(120) 사이에서 격리를 유지하는 상태에서 샘플(S) 내로 형질 도입 입자(110)를 배치하는 단계를 포함한다.
일부 실시양태에서, 용기(120)는 신호를 생성하고, 신호의 생산을 촉매하고 및/또는 강화하기 위해 리포터 분자(130)와 반응하도록 제형된 임의의 추가 시약을 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 리포터 분자(130)는 루시페라제일 수 있으며, 용기(120)는 신호의 생성에 의해 검출될 수 있는 발광 반응(luminescence reaction)을 촉발, 초기화 및/또는 촉매하도록 제형화된 알데히드 시약을 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 6-탄소 알데히드(헥산알), 13-탄소 알데히드(트리데칸알) 및/또는 14-탄소 알데히드(테트라데칸알(tetradecanal))(이들 사이의 모든 가변 탄소 쇄 길이 알데히드를 포함함)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(120)는 샘플(S) 내로 배치되기 전에 샘플(S)로부터 유체 격리된 상태로 상기 추가적인 시약을 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 추가적인 시약을 샘플(S)로 전달하는 타이밍이 제어될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시스템(100)은 검출 가능한 신호를 유도하기 위해 임의의 적절한 방식 및/또는 임의의 적절한 시간에 상기 추가적인 시약을 추가하기 위한 기구를 포함할 수 있다. 예컨대, 본원에 더욱 상세하게 기술된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 시스템(100) 및/또는 용기(120)는 원하는 수준의 혼합을 촉진하기 위해 사전에 결정된 속도(또는 유량)로 샘플(S) 내로 추가적인 시약을 반송하기 위한 기구를 포함할 수 있다.
기기(140)는 리포터 분자(130) 및/또는 리포터 분자(130)에 의해 촉매된 반응을 검출하기 위한 임의의 적절한 기기일 수 있다. 예컨대, 기기(140)는 광학 수단(예컨대, 광전자증배관, 형광계, 분광계, 측방향 유동 검정에 관한 비색 검출, 결상계 검출, CCDs, 생물발광을 검출하기 위한 발광 검출기, 비색 또는 형광측정 마이크로어레이) 및/또는 전기 검출 수단(예컨대, 전기화학적 전류측정(electrochemical amperometric) 센서, 전위측정(potentiometric) 센서, 전도측정(conductometric) 센서, 임페드로메트릭(impedrometric) 센서 및/또는 임의의 다른 전기화학적 센서)을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 시스템(100) 및/또는 그와 연관된 방법은 표적 세포의 어떠한 증폭도 요구하지 않는 신속한 시험이 되도록 구성될 수 있다. 본원에 기술된 시스템(100) 및 방법을 이용함으로써, 상대적으로 작은 시간, 예컨대 1시간, 2시간, 3시간 또는 4시간, 최대 18시간이 검출될 수 있는 리포터 분자(130)의 충분한 양을 생성하기 위해 형질 도입 입자(110)로부터 핵산 서열을 포함하는 표적 세포에 대해 요구될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시스템(100)은 샘플(S)의 수집 및/또는 형질 도입 입자(110)의 추가 후에 폐쇄 시스템이도록 구성될 수 있다. 다르게는 일부 실시양태에서, 용기는 샘플(S)의 추가 후에 외부 환경으로부터 유체 격리된 상태로 유지된다. 예컨대, 이는 오염의 기회를 감소시킬 수 있다. 상술된 바와 같이, 시스템(100)은 미가공 샘플을 수용할 수 있기 때문에, 시스템(100) 및 그와 연관된 방법은 샘플(S)에서 벗어난 어떠한 세척 또는 유체 전달 단계를 요구하지 않는다. 따라서, 시스템(100)은 작동하기 쉬울 수 있고, 빠를 수 있고, 저렴할 수 있고, 용이하게 자동화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시스템(100)은 다양한 요법(regime), 예컨대 생존 세포 보고, 유전자 보고, 항생제에 대한 박테리아 저항성 및/또는 감수성 측정, 및/또는 박테리아 독소 검출 등에서 작동하도록 구성될 수 있는 플랫폼 시스템일 수 있다. 시스템(100)과 연관되고 및/또는 상보적인 구성 요소 및 방법의 추가적인 예가 추가로 기술된다.
도 2 및 도 3은 일 실시양태에 따른 시스템(1000)의 개략적 도면이다. 시스템(1000)은 임의의 적절한 실험 정보 시스템(LIS)(1900)에 소통 가능하게 커플링되도록 구성되고, 용기(1700)를 조종 및/또는 수용하도록 구성되는 기기(1100)를 포함한다. 시스템(1000)은 임의의 적절한 방법, 예컨대 본원에 기술된 임의의 방법에 따라 임상 환경에서 표적 세포를 식별하는데 사용될 수 있다.
용기(1700)는 기기(1100) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 기기에 의해 조종 및/또는 작동될 수 있는 임의의 적절한 용기일 수 있다. 용기(1700)는 샘플(S)이 화살표(AA)에 의해 도시된 바와 같이 배치될 수 있는 내부 체적을 형성한다. 일부 실시양태에서, 용기(1700)는 샘플(S)와 상호작용하기 위한 용기(1700)의 내부 체적 내에 배치되는 용액(1702)을 포함할 수 있다. 용액(1702)은 용기(1700)에 의해 형성된 내부 체적 내에 사전 배치되거나 샘플(S)이 용기(1700) 내로 반송된 후에 추가될 수 있다. 예컨대, 용액(1702)은 박테리아가 성장 및 증식할 수 있게 하는 박테리아 영양소 및/또는 성장 배지(예컨대, 비한정 배지, 한정 배지, 분별 배지 등), pH를 유지하는 완충제(예컨대, 아미스, PBS, 헤페스, 트리스, 탭소(TAPSO), 비신, MES, 몹스(MOPS), 트리신, PIPES, SSC, 숙신산 등) 및/또는 계면활성제(예컨대, 트윈 20, 트윈 80, 트리톤X, X-114, CHAPS, DOC, NP-40 CTAB, SDS 등)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용액(1702)은 또한 항생제(예컨대, 세폭시틴, 옥사실린, 세포테탄, 아목시실린, 페니실린, 에리트로마이신, 아지스로마이신, 세팔로스포린, 카르바페넴, 아미노글리코시드, 술폰아미드, 퀴놀론, 옥사졸리디논 등)을 포함할 수 있다. 항생제를 포함시킴으로써, 예컨대 본원에 도시 및 기술된 유형의 박테리아 세포 생존력 및/또는 민감도 검정에서, 모든 약물-민감성 박테리아(drug-susceptible bacteria)를 사멸시키거나 또는 그러한 박테리아로부터의 리포터 분자로부터의 신호의 발현 및/또는 발생을 방지할 수 있다.
일부 실시양태에서, 용액(1702)은 성장을 강화하고, 지연기(lag phase)를 단축하고, 특이적 표적 세포, 예컨대 박테리아를 지속시키고 및/또는 공격하도록 맞춰질 수 있다. 일부 실시양태에서, 용액(1702)의 특정 버전이 특이적 표적 세포 및/또는 샘플에 대해 채용될 수 있다. 예컨대, 용액(1702)의 제1 제조는 MRSA를 포함하는 코분비물 면봉 샘플에 대해 맞춰질 수 있으며, 용액(1702)의 제2 제조는 E. 콜라이를 포함하는 소변 샘플에 맞춰질 수 있으며, 용액(1702)의 제3 제조는 C. 디피실레를 포함하는 대변 샘플에 맞춰질 수 있으며, 또한 이와 유사한 사항 등이 있을 수 있다.
용기(1700)는 화살표(BB)(도 2)에 의해 도시된 바와 같이 조작된 바이러스 벡터 및/또는 형질 도입 입자를 포함하는 제1 시약(1710)을 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(1700)는 본원에 기술된 임의의 방법의 구현과 관련하여 임의의 다른 시약을 추가로 수용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(1710) 및/또는 임의의 다른 시약은 용기(1700) 내에서 미리 배치될(predisposed) 수 있어서, 예컨대 벡터(1710) 또는 임의의 다른 시약은 샘플(S)이 내부에 배치된 후에 용기(1700)에 개별적으로 추가될 필요가 없다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(1710)는 각각의 용액(예컨대, 용액(1702), 샘플(S) 및 형질 도입 입자(1710))이 선적, 초기 취급 등의 도중에 서로 격리된 체 유지될 수 있도록 용기(1700)의 캡 또는 분리 부분(도시 생략) 내에 배치될 수 있다. 용기(1700)는 적절한 시간에 용기(1700)의 내부 체적으로 각각의 용액을 반송하도록 추가로 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 캡은 원하는 시간에 기기(1100) 및/또는 사용자에 의해 파괴될 수 있는 취약 부분을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 취약 부분은 플런저를 이용하거나, 수동으로 눌러 부수거나 또는 임의의 다른 적절한 기구에 의해 파괴될 수 있다. 일부 실시양태에서, 예컨대 용기(1700)가 분리된 유체를 각각 포함하는 취약 부분들을 가질 수 있도록, 용기(1700)는 다중 부분 용기일 수 있다. 용기(1700)는, 유체가 용기(1700) 내에 미리 배치되고 특정 시간에 혼합되도록 강제될 수 있는 반면에, 용기(1700)는 어떠한 유체 전달 경로, 유체 전달 기구(예컨대, 전기이동식 전달, 동전기적 전달, 펌프 등), 밸브 및/또는 임의의 복잡한 유체 운반 체계를 포함하지 않도록 구성될 수 있다.
용기(1700)는 샘플(S) 내의 표적 세포, 예컨대 박테리아의 모니터링, 식별 및/또는 검출을 허용하는 방식으로 샘플(S)을 수용하는데 적합한 임의의 용기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(1700)의 적어도 일부는 예컨대, 내부에 수용된 내용물의 조망(viewing) 및/또는 광학적 모니터링을 허용하기 위해 실질적으로 투명할 수 있다. 용기(1700)는 임의의 적절한 크기 및 형상, 예컨대 원통형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 원뿔형 등일 수 있다. 용기(1700)는 임의의 적절한 재료, 예컨대, 유리, 플라스틱, 아크릴 등으로부터 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(1700)는 구입 가능한 용기, 예컨대 원심 분리 튜브, 에펜도르프®(eppendorf®) 튜브, 유리 약병, 평저 약병/튜브, 둥근 바닥 약병/튜브 또는 임의의 다른 적절한 용기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(1700)는 또한 추가적인 구성 요소, 예컨대 환자 샘플을 수집하기 위한 면봉(swab), 대기로부터 용기(1700)를 보호하고 및/또는 검정 시약을 수용하기 위한 캡, 식별을 위한 라벨, 바 코드, RFID 태그 등을 포함할 수 있다.
샘플(S) 및 본원에 기술된 임의의 다른 샘플은 표적 세포, 예컨대 박테리아를 잠재적으로 포함할 수 있는 임의의 적절한 샘플(S)일 수 있다. 예컨대, 샘플(S)은 인간 샘플(예컨대, 코분비물 면봉, 접막 흡착물, 타액 샘플, 혈액 샘플, 소변 샘플, 분변 샘플, 조직 생검, 골수 및/또는 뇌척수액), 수의학적 샘플, 식품 샘플, 식물 샘플 및/또는 환경 샘플일 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플(S)은 미가공이며 실질적으로 처리되지 않은 샘플일 수 있다. 이러한 실시양태에서, (용기(1700) 및/또는 기기(1100)을 포함하는) 시스템(1000)은, 시스템(1000)과 관련하여 기술된 관련 방법을 실행하기 위해 샘플에 대한 변형이 요구되지 않도록 구성된다. 하지만, 다른 실시양태에서, 샘플(S)은 사소한 처리, 예컨대 적합한 샘플을 생성하는데 요구되는 여과, 퇴적 또는 임의의 다른 프로세스를 겪을 수 있다. 이러한 처리는 기기(1100)의 임의의 적절한 기구에 의해 수행될 수 있다.
형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터(1710) 및 본원에 기술된 임의의 형질 도입 입자 및/또는 벡터는, 표적 세포를 특정적으로 식별하고 그에 결합할 수 있으며 본원에 기술된 기능들을 수행할 수 있는 임의의 적절한 형질 도입 입자일 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(1710)는 박테리오파지로부터 유래될 수 있다. 적절한 형질 도입 입자(1710)의 예는 예컨대, T2, T4, T7, T12, R17, M13, MS2, G4, p1, 엔테로박테리아 파지 P4, Phi X 174, N4, 슈도모나스 파지, 람다 파지로부터 생물학적으로 유래된 벡터, 및/또는 임의의 다른 벡터를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(1710)는 벡터(1710)가 유래되는 파지로부터 변형된 DNA를 포함한다. 일부 실시양태에서, 생물학적으로 유래된 형질 도입 입자(1710)는 그것이 유래되었던 파지와 연관된 어떠한 DNA도 포함하지 않는다. 즉, 형질 도입 입자(1710), 예컨대 벡터는 형질 도입 입자(1710)가 유래되는 바이러스와 연관된 야생형 바이러스 기능을 나타낼 수 있는 야생형 DNA가 결여된다. 일부 실시양태에서, 임의의 파지 DNA의 부족은 번식, 복제 또는 전파하는 형질 도입 입자(1710)의 능력을 제거한다. 즉, 박테리아를 감염시킨 후에, 형질 도입 입자(1710) 및/또는 표적 박테리아의 용해 사이클이나 용원 사이클 모두는 형질 도입 입자(1710)를 증식 또는 증폭하도록 유발할 수 없다. 유사하게 기술된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터(1710)는 비복제성이며, 즉 용해 또는 용원 복제를 겪을 수 없다.
일부 실시양태에서, 형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터(1710)는 조작된 분자, 예컨대 재조합 DNA, RNA, 핵산 서열, 뉴클레오티드, 플라스미드, 리보자임, 압타머 및/또는 단백질을 포함 및/또는 갖도록 제형, 선택 및/또는 조작될 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(1710)는 생존 표적 박테리아, 예컨대, 에스케리키아, 미코박테리움, 스타필로코쿠스, 리스테리아, 클로스트리디움, 엔테로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 헬리코박터, 리케치아, 헤모필루스, 크세노랍두스, 아시네토박터, 보르데텔라, 슈도모나스, 아에로모나스, 악티노바실루스, 파스테우렐라, 비브리오, 레지오넬라, 바실루스, 칼로드릭스, 메타노코쿠스, 스테노트로포모나스, 클라미디아, 네이세리아, 살모넬라, 시겔라, 캄필로박터 및 예르시니아의 존재를 특정적으로 식별 및 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(1710)는 박테리아, 예컨대 메티실린 내성 스타필로코쿠스 아우레우스(MRSA), E. 콜라이, 살모넬라, C. 디피실레, 반코마이신-내성 엔테로코쿠스(VRE) 또는 임의의 다른 박테리아의 유전자형 및/또는 표현형을 나타내는 특이적 유전자 표적 및 다른 분자 표적을 포함하는 박테리아 유전자형을 특정적으로 식별하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 플라스미드는 표적 박테리아의 DNA와 연관된 특정 유전자 서열에 대해 상동인 핵산 분자를 포함할 수 있다. 예컨대, 형질 도입 입자(1710)는 MRSA에서, 예컨대 (상술된 바와 같이) MRSA의 검출을 위한 검정에서 발견되는 mecA 유전자와 상동인 핵산 서열을 통합하는 플라스미드를 포함하도록 조작 및/또는 구성될 수 있다.
형질 도입 입자(1710)는 검출 가능 리포터 분자(1730)를 발현하기 위해 유전자 및/또는 핵산 분자를 포함하도록 추가로 구성될 수 있다. 리포터 분자(1730)는 박테리아 루시페라제, 진행 루시페라제, 형광 단백질, 비색 검출에 적합한 효소, 면역검출에 적합한 단백질, 면역검출에 적합한 펩티드, 또는 압타머로 기능하거나 효소적 활성을 나타내는 핵산 중 임의의 하나일 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약(또는 도 2 및 도 3에 도시되지 않은 기질)이 검출 가능한 신호를 생성하도록 리포터 분자(1730)를 강제하기 위해 용액(1702)에 추가될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 루시페라제가 검출될 수 있는 발광 반응을 촉매할 수 있도록 트리데칸알이 추가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 2개의 분리된 표적 세포를 향해 특정적인 2개 이상의 형질 도입 입자(1710)가 예컨대, 동시에 다중 박테리아를 검출하기 위해 동일한 시약 내에서 함께 사용될 수 있다.
기기(1100)는 검출기(1200)를 포함하고, 샘플(S), 용액(1702) 및/또는 형질 도입 입자(1710)를 반송, 혼합 및/또는 추가하기 위해 용기(1700)을 수용, 조종 및/또는 취급하고, 샘플(S) 내의 구성성분을 검출 및/또는 식별하도록 구성된다. 특히, 기기(1100)는 용기(1700)를 취급/조종하기 위한 임의의 적절한 시스템/기구(도 2 및 도 3에서 도시 생략)를 포함할 수 있다. 예컨대, 기기(1100)는 용기(1700)를 제거 가능하게 수용하기 위한 리셉터클, 랙, 바이스, 조오, 파지기 또는 임의의 다른 적절한 기구를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기기(1100)는 용기(1700)의 구성을 조종 및/또는 변경하기 위한 기구를 포함할 수 있다. 예컨대, 기기(1100)는 플런저, 반송 벨트, (예컨대, X/Y/Z 평면에서 용기(1700)를 이동 및 위치 설정하기 위한) 스테퍼 모터, 셰이커, 클램프, X/Y 이동 가능 테이블, 인코더, 용기(1700)를 위치 설정 또는 조종하기 위한 임의의 다른 설비 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 용기(1700)는, 검출기(1200)가 용기(1700)와 결부될 수 있으며 표적 세포(예컨대, 박테리아)의 존재를 나타내는 리포터 분자(1730)에 의해 생성된 신호를 검출할 수 있는 기기(1100)(예컨대, 도 3 참조) 내의 위치로 컨베이어 벨트를 통해 용기(1700)를 운반할 수 있는 기기(1100) 내에 포함된 리셉터클 내에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 기기(1100)는 파지기와, 신호가 검출기(1200)에 의해 검출되고 있을 때 파지가가 용기(1700)의 이동을 방지 및/또는 제한하도록 구성된 액추에이터 기구를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 기기(1100)는 검출기(1200)로부터 사전에 결정된 거리에 용기(1700)를 보유 및 유지함으로써 신호 노이즈를 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 기구로 인해, 예컨대 용기(1700)의 일부분으로부터 다른 부분으로 유체를 반송하기 위해, 액추에이터가 용기(1700)를 작동할 때 용기(1700)의 위치가 유지되는 것이 보장될 수 있다.
일부 실시양태에서, 용기(1700) 및/또는 기기(1100)는 용기(1700)를 광 밀폐광 시일 기구, 예컨대 셔터를 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 기기는 주위 광이 리포터(1730)에 의해 생성되는 신호와 결부되는 것을 제한 및/또는 방지할 수 있다. 이러한 시스템은 또한 신호 검출 도중 용기(1700)의 임의의 바람직하지 않은 움직임을 제한 및/또는 방지할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(1700) 및 기기(1100)는 용기(1700)의 적재, 기기(1100)에 의한 용기(1700)의 취급/조종, 및 검출기(1200)에 의한 신호 검출을 포함하는 전체 프로세스가 폐쇄 프로세스에서 발생하도록 구성된다. 즉, 기기(1100)에 의한 용기(1700) 내의 박테리아의 검출은 용기(1700)를 개방하지 않고 수행될 수 있으며, 기기 내의 유체 취급기(fluid handler) 또는 임의의 시약을 요구하지 않으며, 어떠한 샘플 조종을 요구하지 않는다.
단지 하나의 용기(1700)가 도 2 및 도 3에 도시되었지만, 다른 실시양태에서 기기(1100)는 일련의 용기(1700)를 수용하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 기기(1100)는, 사용자가 분석을 위한 다중 샘플(S)을 수용할 수 있는 다중 용기(1700)를 내부에 제거 가능하게 배치할 수 있는 용기 랙 또는 매거진을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(1700)는 회분 프로세스에서 기기(1100) 상에 적재될 수 있다. 다른 실시양태에서, 용기(1700)는 "플로우 스루(flow through)" 프로세스에서 기기(1100)로 전달될 수 있다. 예컨대, 용기(1700)는 복수의 용기(1700)를 기기(1100)의 판독기로 전달할 수 있는 컨베이어 벨트 상에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 기기(1100)는 "워크 어웨이" 분석을 위해 자동화 및 구성될 수 있다. 예컨대, 사용자는 기기(1100) 상에 분석을 위한 복수의 용기(1700)를 적재 및 워크 어웨이할 수 있다. 기기(1100)는 모든 용기(1700) 상에서 용기(1700) 조종 및 검출을 자동적으로 수행할 수 있다.
검출기(1200)는 리포터 분자(1730)에 의해 생성된 신호를 검출할 수 있는 임의의 적절한 검출기일 수 있다. 예컨대, 검출기(1200)는 예컨대, (예컨대, GFP 등과 같은 형광 리포터 분자를 검출하기 위한) 형광 검출기, (예컨대, 루시페라제와 같은 리포터 분자에 의해 생성되는 생물발광을 검출하기 위한) 발광 검출기, (예컨대, HRP와 같은 리포터 효소에 의해 생성되는 색상 침전제를 검출하기 위한) 색 검출기, 분광계, 및/또는 이미지 캡쳐 장치와 같은 광학적 검출기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기(1200)는 검출을 위한 기구와 연관된 광원을 더 포함할 수 있다. 주로 광 검출에 기초하는 것으로 기술되었지만, 일부 실시양태에서 검출기(1200)는 전기화학적 검출기일 수 있다. 예컨대, 검출기(1200)는, 리포터 분자(1730)에 의해 생성되는 전류, 전압, 또는 전기 전도도, 저항/임피던스 변화를 검출하도록 구성된, 전류측정 검출기, 전위측정 검출기, 전도측정 검출기 및/또는 임페드로메트릭 검출기를 포함할 수 있다. 전기화학적 검출을 채용하는 일부 실시양태에서, 검출기(1200)는 리포터 분자로부터 신호를 유도하는데 필요할 수 있는 샘플(S), 용액(1702), 형질 도입 입자(1710), 리포터 분자(1730) 및/또는 임의의 다른 기질을 포함하는 샘플 용액(1706)(도 3)과 물리적으로 접촉하도록 구성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 검출기(1200)는 다른 검출 방법, 예컨대, 표면 탄성파(surface acoustic wave), 표면 플라즈몬 공명, 라만 분광분석법, 자기 센서 및/또는 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 적절한 검출 방법을 이용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기(1200)는 단지 정질적 해답(qualitative answer), 예컨대 표적 세포의 존재에 대한 예/아니오 답을 제공할 수 있다. 하지만, 다른 실시양태에서 검출기(1200)는 표적 세포를 정량화할 수 있는데, 예컨대 본원에 기술된 임의의 방법에 따라 샘플(S) 내의 표적 박테리아의 cfu/ml를 결정할 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기(1200)는 예컨대, 용기(1700) 상의 라벨의 유연한 배치를 가능하게 하기 위해 단부 판독 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 단부 판독 시스템은 예컨대, 광학적 기기 및/또는 배경 신호 간섭을 최소화하기 위해, 검출기와 용기(1700)의 투명 단부의 직접 접촉을 포함한다. 일부 실시양태에서, 검출기(1200)는 입사 광원이 없다. 즉, 용기(1700) 내에 배치된 표적 세포에 의해 생성되는 리포터 분자(1730)로부터의 신호 검출을 위해 외부 광이 필요하지 않다.
일부 실시양태에서, 시스템(100, 1000) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 시스템은 박테리아와 같은 표적 세포를 식별 및/또는 검출하는데 이용될 수 있다. 특히, 일부 실시양태에서, 시스템(1000)은 표적 세포를 식별 및/또는 검출하기 위해 복제-결실 형질 도입 입자와 함께 사용될 수 있다. 복제-결실 형질 도입 입자를 채용함으로써, (예컨대, 용해 사이클로부터의 세포 파괴에 의해 유발되는) 거짓 음성 반응의 가능성이 최소화 및/또는 제거되어, 임상 시설에서 적합한 결과를 생성한다. 이러한 방법은 예컨대, 병원에서 스크리닝 도구로서 사용될 수 있다. 특히, 도 4는 일 실시양태에 따른 방법(150)의 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 방법(150)은 표적 세포와 연관된 형질 도입 입자를 포함하는 샘플 물질과 혼합하는 단계(152)를 포함한다. 즉, 형질 도입 입자는 표적 세포에 결합하고 핵산 분자를 표적 세로 내로 전달하도록 제형된다. 형질 도입 입자는 표적 세포가 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 핵산 분자를 포함하게 조작된다. 상기 일련의 형질 도입 입자는 비복제성이다. 즉, 형질 도입 입자는 용원 또는 용해 복제가 불가능하도록 제형 및/또는 조작될 수 있다. 이 방식으로, 표적 세포는 리포터 분자의 생성 도중 유지될 수 있다(즉, 파괴되거나 죽거나 용해되지 않는다). 따라서, 방법(150)은 표적 세포가 용해되어 리포터 분자의 생성을 방해 및/또는 감소시킬 때 일어날 수 있는 거짓 음성 반응의 가능성을 감소 및/또는 제거한다.
형질 도입 입자는 본원에 도시 및 기술된 유형의 임의의 적절한 형질 도입 입자일 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 바이러스 벡터가 유도되는 바이러스와 연관된 야생형 바이러스 기능을 나타낼 수 있는 야생형 DNA가 결여된 조작된 바이러스 벡터일 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 박테리오파지로부터 유래되도록 조작될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서 형질 도입 입자는 바이러스 및/또는 박테리오파지의 구조적 성분 내로 핵산을 패키징함으로써 발달될 수 있는데, 이때 상기 패키징된 핵산은 복제가 용해 경로 또는 용원 경로를 통하는지에 상관없이 바이러스 및/또는 박테리오파지가 복제하는 것을 가능하게 하는 천연 바이러스 및/또는 박테리오파지 기능을 나타내는 것이 제거된다.
일 실시양태에서, 패키지형 프로파지의 패키지-사이트를 포함하는 작은 터미네이스 유전자가 삭제된 후 플라스미드를 통해 보완되는 플라스미드 패키징 시스템이 발달될 수 있다. 용원화된 프로파지의 용해 사이클이 유도될 때, 박테리오파지 패키징 시스템은 천연 박테리오파지 DNA를 패키징하기보다는 플라스미드 DNA를 자손 박테리오파지 구조적 성분 내로 패키징한다. 따라서, 상기 패키징 시스템은 플라스미드 DNA를 갖는 비복제성 형질 도입 입자를 생성한다.
다른 실시양태에서, 외인성 핵산 서열이 박테리오파지에 의해 패키징되도록 유전자 섬(GI)-패키징 시스템이 활용될 수 있다. 이는 이러한 외인성 핵산 서열을 GI 내로 합체함으로써 달성될 수 있다. 천연 GI-패키징 시스템은 천연 복제 파지뿐만 아니라 비복제성 GI-수용 형질 도입 입자 모두를 초래하며, 따라서 이러한 프로세스로부터 천연 파지를 제거하기 위해 프로파지의 상기 작은 테미네이스 유전자가 제거된다. 상기 작은 테미네이스 유전자는 천연 파지의 패키지-사이트 서열을 포함하며, 따라서 이러한 제거는 천연 파지 DNA의 패키징을 방지하는 효과를 갖는다. 동시에, 패키징되는 GI가 자체 패키지-사이트 및 적절한 작은 테미네이스 단백질을 발현하는 작은 테미네이스 유전자를 포함하는 경우, GI DNA 만이 이 시스템 내에서 패키징을 위해 적합할 것이다. 외인성 DNA를 이 시스템에 합체함으로써, GI DNA 및 외인성 DNA를 합체하는 비복제성 형질 도입 입자가 생성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 생존 세포에 특정적으로 결합하고, 내부에 포함된 핵산 분자를 생존 세포 내로 전달하도록 선택, 조작 및/또는 제형될 수 있다. 예컨대, 형질 도입 입자는 임의의 박테리아, 예컨대 에스케리키아, 미코박테리움, 스타필로코쿠스, 리스테리아, 클로스트리디움, 엔테로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 헬리코박터, 리케치아, 헤모필루스, 크세노랍두스, 아시네토박터, 보르데텔라, 슈도모나스, 아에로모나스, 악티노바실루스, 파스테우렐라, 비브리오, 레지오넬라, 바실루스, 칼로드릭스, 메타노코쿠스, 스테노트로포모나스, 클라미디아, 네이세리아, 살모넬라, 시겔라, 캄필로박터 및 예르시니아에 결합하고 핵산 분자를 이러한 임의의 박테리아 내로 전달하도록 선택, 조작 및/또는 생성될 수 있다.
샘플 및 상기 일련의 형질 도입 입자는, 샘플이 표적 세포를 포함할 때 상기 일련의 리포터 분자가 생성되도록 유지된다(154). 즉, 샘플 및 상기 일련의 형질 도입 입자는 표적 세포가 샘플 내에 존재할 때 복수의 리포터 분자를 발현하돌고 유지된다. 이러한 방식으로, 리포터 분자의 생성 및 검출은 표적 세포가 샘플 내에 존재한다는 것을 나타낸다. 특히, 형질 도입 입자는 리포터 분자를 자동으로 생산하지 않으며 및/또는 리포터 분자를 포함하지 않는다. 대신에, 형질 도입 입자는 내부에 포함된 핵산 분자(즉, 조작된 플라스미드)를 표적 세포 내로 소통시키도록 구성 및/또는 제형된다. 표적 세포 내로 전달되었을 때, 리포터 분자는 표적 세포의 전사 및 번역 기능을 이용하여 그리고 핵산 분자 내에 포함된 프로모터에 작동식으로 링크된 리포터 유전자의 발현을 통해 생성된다. 따라서, 방법(150)은 "전환가능" 리포터를 채용하는데, 이는 조건(예컨대, 표적 세포의 존재)이 리포터 분자가 생성되게 하는 상태일 때까지 리포터 분자의 양이 샘플 내에 존재하지 않는 것을 의미한다. 명백하게, 방법(150)은 "전환가능" 리포터 분자를 채용하기 때문에, 샘플 내의 형질 도입 입자 및/또는 다른 구성성분의 세척(washing) 및/또는 제거가 불필요하다. 리포터 분자는 박테리아 루시페라제, 진핵 루시페라제, 형광 단백질, 비색 검출에 적합한 효소, 면역검출에 적합한 단백질, 면역검출에 적합한 펩티드, 또는 펩티드 태그 및/또는 압타머로 기능하거나 효소적 활성을 나타내는 핵산 중 임의의 하나일 수 있다.
일부 실시양태에서, 방법(150)은 생존 세포 리포터 검정으로서 이용될 수 있다. 방법(150)이 생존 세포 리포터 검정으로 사용될 때, 일부 실시양태에서 항생제(예컨대, 세폭시틴)가 (예컨대, 박테리아 내의) 모든 약물-민감성 표적 세포를 사멸 및/또는 제거하기 위해 샘플에 추가되고 및/또는 샘플과 혼합될 수 있어, 방법(150)이 샘플 내의 특정한 표적 세포 약물 내성 표현형(예컨대, 메티실린 내성 스타필로코쿠스 아우레우스(MRSA), 살모넬라반코마이신-내성 엔테로코쿠스(VRE))를 식별하는데 사용될 수 있게 한다.
예컨대, 일부 실시양태에서, MSSA/MRSA 리포터 검정은 방법(150)에 따라 발달될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 비복제성 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(110), 형질 도입 입자(160) 등)는 S. 아우레우스-특이적 박테리오파지로부터 발달되고, 구성적 프로모터의 제어하에 있는 박테리아 루시페라제 유전자(luxAB)가 합체된다. 이 형질 도입 입자가 샘플과 혼합되어(동작(152)) 리포터 시스템을 S. 아우레우스 내로 도입할 때, 구성적 프로모터는 동작(154, 158)을 참조하여 후술되는 바와 같이 생존 S. 아우레우스의 존재를 보고하기에 적합한 luxAB를 발현할 수 있다. 또한, 항생 세폭시틴이 형질 도입 입자를 S. 아우레우스에 혼합하기 전에 또는 혼합과 동시에 추가되는 경우, 세포가 mecA 유전자를 포함 및 발현하지 않는다면, luxAB는 검정에서 발현되지 않을 것이며, 따라서 이는 세포가 MSSA라는 것을 나타낸다. 하지만, 세포가 mecA 유전자를 포함 및 발현하는 경우, luxAB는 검정에서 발현될 것이며, 따라서 이는 세포가 MRSA라는 것을 나타낸다.
다른 실시양태에서, 핵산 분자는 표적 세포가 특정 표적 유전자(예컨대, 약물 내성 유전자, 약물-민감성 유전자, 독소 또는 종 특이적 유전자(species specific gene))를 포함할 때에만 표적 세포가 상기 일련의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 방법(150)은 형질 도입 입자 및/또는 리포터 시스템과 함께 수행될 수 있으며, 이때 프로모터-결여 리포터 유전자가 표적 유전자 서열에 대해 상동인 핵산 서열의 하류에 배치되고 이러한 리포터 구성체는 비복제성 형질 도입 입자 내에 합체된다. 형질 도입 입자가 리포터 구성체를 표적 세포 내로 도입할 때, 리포터 유전자가 표적 세포 내에서 표적 유전자 프로모터에 작동식으로 링크되어 표적 유전자 프로모터에 의해 유도되는 리포터 유전체의 발현을 허용하도록 표적 세포가 표적 유전자를 포함하고 상동 재조합 이벤트가 표적 세포 내의 표적 유전자좌 내에서 리포터 유전자를 통합할 때까지, 리포터 유전자는 발현되지 않을 것이다.
이러한 실시양태에서, MRSA 리포터 시스템은 프로모터-결여 박테리아 루시페라제 유전자(luxAB)의 상류의 mecA에 상동인 핵산 서열로 구성된 리포터 구성체를 S. 아우레우스-특이적 비복제성 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(110), 형질 도입 입자(160) 등) 내에 합체함으로써 발달될 수 있다. 형질 도입 입자가 리포터 구성체를 표적 S. 아우레우스 세포 내로 도입할 때, 리포터 유전자가 표적 세포 내에서 mecA 유전자 프로모터에 작동식으로 링크되어, mecA 유전자 프로모터에 의해 유도되는 luxAB의 발현을 가능하게 하도록, 표적 세포가 표적 mecA 유전자를 포함하고 상동 재조합 이벤트가 표적 세포 내의 mecA 유전자좌 내에서 luxAB 유전자를 통합할 때까지, 리포터 유전자는 발현되지 않을 것이다.
내부에 혼합된 형질 도입 입자를 갖는 샘플은 샘플 내에서 표적 세포의 성장 및/또는 리포터 분자의 생성을 촉진하기 위해 임의의 적절한 시간 동안 임의의 적절한 온도로 유지될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 샘플 및 형질 도입 입자는 2시간 미만, 2시간, 3시간, 4시간, 6시간, 최대 18시간 또는 그 이상의 시간인 사전에 규정된 기간 동안 실온 이상의 온도, 섭씨 25도 또는 섭씨 37도에서 유지될 수 있다(상기 수치들 사이의 임의의 범위를 포함함). 이러한 방식으로, 사전에 규정된 기간 동안 사전에 규정된 온도로 샘플을 유지하는 것은 측정 가능한 신호를 생성하는데 충분한 상기 일련의 리포터 분자의 양을 발생시키기에 충분하다. 일부 실시양태에서, 이러한 유지는 단지 샘플 내에서 초기에 존재하는 표적 세포 내의 리포터 분자의 생성을 증진하기에 충분하기만 하면 된다. 즉, 일부 실시양태에서 샘플이 검출 작업 이전에 유지되어야 하는 조건(예컨대, 온도 및/또는 지속시간)은 반복 가능한 표적 세포 복제를 촉진하기에 충분할 필요는 없다.
일부 실시양태에서, 상기 방법은 샘플 내로 제2 물질을 배치하는 단계(156)를 선택적으로 포함한다. 제2 물질은 예컨대, 발광 신호, 형광 신호, 색계 신호(color-based signal), 화학적 신호 또는 전기화학적 신호와 같은 측정 가능한 신호를 촉매하고, 그러한 신호의 생성을 향상시키고 및/또는 그러한 신호를 생성하기 위해 상기 일련의 리포터 분자와 반응하도록 제형될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 핵산 분자는 생성된 리포터 분자가 루시페라제일 수 있도록 luxA/luxB 서열을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 제2 물질(또는 시약)은 알데히드 시약(예컨대, 트리데칸알)일 수 있다. 트리데칸알은 루시페라제로 하여금 측정될 수 있는 발광을 생성하게 한다. 일부 실시양태에서, 시약은 6-탄소 알데히드(헥산알), 13-탄소 알데히드(트리데칸알) 및/또는 14-탄소 알데히드(테트라데칸알)(이들 사이의 모든 가변 탄소 쇄 길이 알데히드를 포함함)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약 제형은 TSB 브로쓰, 시트레이트 완충제 등과 같은 유지 배지 및/또는 완충제와, 예컨대 트윈 20과 같은 계면활성제를 더 포함할 수 있으며, 예컨대 pH 3과 같은 사전에 결정된 pH로 조절될 수 있다.
표적 세포의 식별은 상기 일련의 리포터 분자의 양과 연관된 신호를 수신함으로써 수행된다(158). 상기 신호는 본원에 기술된 임의의 적절한 검출기(예컨대, 상술된 기기(1100)의 검출기(1200), 후술되는 기기(11000)의 검출기(11200) 등)를 이용하여 측정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 신호의 크기는 샘플과 혼합된 형질 도입 입자의 양과 독립적이다. 특히, 형질 도입 입자는 리포터 분자가 "태깅"되지 않기 때문에(즉, 형질 도입 입자는 리포터 분자를 포함하지 않기 때문에), 상기 신호의 강도는 형질 도입 리포터의 초기 양에 의존하는 것이 아니라, 오히려 표적 세포에 의한 리포터 분자의 생성에 의존한다. 따라서, 상기 신호는 (상기 양이 일부 최소 또는 하위 역치를 초과할 때) 형질 도입 입자의 양으로부터 독립적이다.
방법(150)의 단계 중 임의의 단계가 본원에 기술된 임의의 용기 및/또는 기기를 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 방법(150)은 용기(1700, 2700, 3700, 4700 등) 및 기기(1100, 11000 등)을 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 샘플은 용기 외부 영역으로부터 유체적으로 격리된 용기의 일부분 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 샘플은 시약 모듈(예컨대, 시약 모듈(3740 또는 4740))을 통해 밀봉 및/또는 폐쇄되는 반응 챔버(예컨대, 개별적으로 용기 조립체(3700, 4700)의 반응 챔버(3732 또는 4732)) 내에 배치 또는 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 예컨대, (예컨대, 시약 모듈(3740 또는 4740)과 같은) 용기 조립체의 내부 체적 내에서의 상기 혼합 이전에 샘플로부터 유체 격리된 상태로 유지될 수도 있다. 일부 실시양태에서, 상기 혼합은 용기와 외부 영역 사이의 유체 격리를 유지하면서 샘플 내로 형질 도입 입자를 배치하는 것을 포함한다. 이 방식으로, 상기 방법은 폐쇄 시스템 및/또는 동질 검정 내에서 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 배치 전, 예컨대 용기의 내부 체적 내에 저장되기 전에 샘플로부터 유체 격리 상태로 유지될 수도 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 또한 용기와 외부 영역 사이의 유체 격리를 유지하면서 샘플 내로 배치될 수 있다.
일부 실시양태에서, 시스템(1000) 및/또는 방법(150)(또는 본원에 기술된 임의의 다른 시스템 및 방법)은 박테리아의 약물 내성 균주를 식별 및/또는 검출하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 일 실시양태에 따른 방법이 특정 표적 박테리아와 연관된 형질 도입 입자 및/또는 바이러스 벡터를 이용하여 상기 식별 방법으로서 박테리아 생존력을 이용할 수 있다. 특히, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 검출 기능을 수행하기 위해 조작, 선택 및/또는 제형된 생물학적으로 유래된 바이러스 벡터일 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(160)는 본원의 임의의 기술 내용 및 방법에 따라 박테리오파지로부터 유래될 수 있다. 즉, 형질 도입 입자(160)는 박테리오파지로부터의 외피 및/또는 구조 단백질을 포함할 수 있다. 특히, 형질 도입 입자(160)는 (예컨대, 시스(sheath)(164), 꼬리 섬유(tail fiber)(166) 및/또는 베이스 판(168)을 통해) 표적 박테리아에 결합되는 능력을 보유하도록 조작된 파지의 캡시드(162)를 포함하도록 조작될 수 있다. 이러한 방식으로, 형질 도입 입자(160)는 선택적으로 원하는 표적 박테리아를 식별하고 원하는 표적 박테리아에 결합하여 핵산 분자(170)를 원하는 표적 박테리아에 전달할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 형질 도입 입자(160)는 표적 세포가 복수의 리포터 분자를 생성하도록 제형된 핵산 분자(170)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(160) 및/또는 핵산 분자(170)는 형질 도입 입자(160)가 유래되는 파지의 천연 DNA가 실질적으로 결여된다. 즉, 형질 도입 입자(160)로부터의 파지의 상기 DNA는 조작된 플라스미드 또는 핵산 분자(170)에 의해 대체된다. 즉, 형질 도입 입자(160)는 형질 도입 입자(160)가 유래되는 파지와 연관된 야생형 바이러스 기능, 예컨대 복제 기능을 나타낼 수 있는 야생형 DNA가 실질적으로 결여된다. 따라서, 이러한 실시양태에서, 형질 도입 입자(160)는 "복제-결실"이거나 또는 임의의 수단에 의해(예컨대, 용원 및/또는 용해 복제에 의해) 재생 또는 복제될 수 없다.
도 5에 도시된 바와 같이, 형질 도입 입자(160) 내의 조작된 핵산 분자(170)는 리포터 분자를 발현하기 위해 표적 박테리아에 대해 지시를 제공하는 리포터 서열(174)을 포함한다. 예컨대, 리포터 서열(174)은 자주적으로 형질 도입 입자(160)에 의해 발현될 수 없는 루시페라제를 발현하기 위해 프로모터 결여 서열(luxA/luxB)를 포함할 수 있다. 오히려, luxA/luxB 서열이 형질 도입 입자(160)에 의해 표적 박테리아 내로 삽입되고 표적 박테리아 DNA와 작동식으로 커플링된 후에, 표적 박테리아의 천연 전사 기구는 리포터 분자, 즉, 루시페라제를 발현하도록 사용된다. 다른 실시양태에서, 리포터 서열(174)은 luxA/luxB 서열과 함께 포함된 프로모터를 포함할 수도 있다. 이러한 실시양태에서, 프로모터 커플링 luxA/luxB 서열이 형질 도입 입자(160)에 의해 표적 박테리아 내로 삽입된 후, 프로모터 커플링 luxA/luxB 서열은 표적 박테리아 DNA와의 커플링 없이 루시페라제를 발현할 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자(160)는 생존 박테리아의 존재를 보고하도록 조작될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 형질 도입 입자(160)는 표적 박테리아를 식별 및/또는 인지하고, 상기 조작된 핵산(170)을 표적 박테리아에 부착하고 상기 조작된 핵산을 표적 박테리아 내로 소통시키도록 조작된다. 표적 박테리아 내로 반송될 때, 조작된 핵산(170)은 조작된 핵산 내에서 리포터 유전자(예컨대, 본원에서 전술된 리포터 서열(luxA/luxB))에 작동식으로 링크되는 프로모터의 합체로 인해, 리포터 분자를 생성할 수 있다. 이후, 조작된 핵산(170)은 표적 박테리아가 표적 박테리아의 천연 전사 및 번역 시스템을 이용하여 리포터 분자를 생성하게 한다. 이러한 생존 세포 리포터 실시양태에서, 추가의 특이성이 모든 다른 표현형을 제거함으로써 얻어질 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, MRSA는 항생제를 이용하여 샘플 내에서 모든 비약물 내성 표현형을 사멸시키거나 또는 그러한 표현형으로부터의 신호 발생을 억제함으로써 세포 생존력 검정에서 식별될 수 있다.
도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 형질 도입 입자(160)는 임의의 샘플(S) 내에서 표적 박테리아(180)를 검출하는데 사용될 수 있다. (개략적 도시(192)에 의해 표시된) 제1 작업에서, 형질 도입 입자(160)는 표적 박테리아(180)를 포함하는 샘플(S)과 접촉 및/또는 혼합된다. 형질 도입 입자(160)는 본원에 기술된 임의의 적절한 방법 또는 기구를 이용하여 샘플(S)과 혼합되고 및/또는 샘플 내로 도입될 수 있다. 형질 도입 입자(160)는 화살표(A)에 의해 도시된 바와 같이 표적 박테리아(180)의 세포벽을 특정적으로 식별하고 표적 박테리아의 세포벽에 결합하도록 선택, 제형 및/또는 조작된다. 작업(194)에서, 형질 도입 입자(160)는 내부에 포함된 상기 조작된 핵산(170)을 화살표(B)에 의해 도시된 바와 같이 표적 박테리아(180) 세포질 내로 소통시킨다. 일부 실시양태에서, 생존 세포 보고가 수행될 때, 조작된 핵산(170)은 작업(196)에서 도시된 바와 같이, 프로모터에 커플링되고 표적 세포(180) 내의 리포터 분자의 생성을 유발하도록 구성되는 리포터 서열(174)(예컨대, luxA/luxB)을 포함할 수 있다.
리포터 분자(130)의 존재는 표적 박테리아(180)가 샘플(S) 내에 존재한다는 것을 나타낸다. 따라서, 리포터 분자(130)는 "전환가능"하다(즉, 특정 조건 하에서만 존재한다). 또한, 일부 실시양태에서 형질 도입 입자(160)는 비복제성이기 때문에(즉, 용해 또는 용원 복제가 불가능하기 때문에), 표적 박테리아(180)는 검정 도중 생존 상태로 유지되거나 그렇지 않으면 억제되지 않는다. 따라서, 본원에 기술된 시스템 및 방법은 살아있는 박테리아를 검출하는데 사용될 수 있다. 또한, 도 6에는 도시되지 않았지만, 항생제(예컨대, 세폭시틴)가 예컨대, 형질 도입 입자(160) 추가 전에 샘플(S)에 추가될 수 있다. 항생제는 단지 항생제 저항 균주(예컨대, MRSA)만이 샘플(S) 내에서 생존 상태로 유지되도록 모든 비항생제 내성 박테리아(예컨대, MSSA)를 제거할 수 있거나 또는 억제할 수 있다. 이러한 방식으로, 단지 항생제 내성 박테리아, 예컨대, 표적 박테리아(180)만이 검출 가능한 신호를 생성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 리포터 분자(130)에 의해 생성된 신호는 (샘플과 혼합되는 형질 도입 입자(160)의 양이 일부 최소값 또는 사전에 결정된 양을 초과할 때) 샘플과 혼합되는 형질 도입 입자의 양과 독립적이다. 이는 도 7a 및 도 7b에 도시된다. 도 7a는 표적 박테리아(180)를 포함하고 일련의 형질 도입 입자(160)와 혼합된 샘플(S)의 개략도를 도시한다. 형질 도입 입자(160)의 일부분은 샘플(S) 내에서 표적 박테리아 세포(180)에 결합되어, 조작된 핵산(170)은 상술된 바와 같이 표적 박테리아 세포(180) 내로 반송된다. 이후, 조작된 핵산(170)은 (예컨대, 생존 세포 리포터 방법 또는 유전자 리포터 방법을 통해) 리포터 분자의 생산을 매개할 수 있다. 제1 기간(T1) 후에, 리포터 분자(130)의 제1 양이 표적 박테리아(180)에 의해 생성된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 기간보다 긴 제2 기간(T2) 후에, 리포터 분자(130)의 수는 제1 양보다 큰 제2 양으로 증가한다. 리포터 분자(130)가 형질 도입 입자(160)에 의해 및/또는 형질 도입 입자 내에서 태깅되지 않기 때문에, 리포터 분자의 양은 샘플(S)와 초기에 혼합된 형질 도입 입자(160)의 양과 실질적으로 독립적이다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 형질 도입 입자(160)는 비복제성이고, 제1 기간(T1)과 제2 기간(T2) 사이에 형질 도입 입자(160)의 양은 증가하지 않는다. 형질 도입 입자(160)가 용해 복제가 불가능하기 때문에, 표적 박테리아의 양이 감소하지 않는다.
도 8은 일 실시양태에 따른, 생물학적 샘플 내의 생존 박테리아를 식별하는 방법(200)의 흐름도이다. 방법(200)은 본원에 기술된 임의의 용기(예컨대, 용기(1700, 2700, 3700, 4700 등) 및 임의의 기기(예컨대, 기기(1100), (11000)) 및/또는 본원에 도시 및 기술된 임의의 구성 요소를 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 방법(200)은 예컨대, 형질 도입 입자(160)와 같은 본원에 기술된 임의의 형질 도입 입자 및/또는 바이러스 벡터를 이용하여 수행될 수 있다. 특히, 후술되는 방법(200)의 작동은 용기 외부에 샘플 및/또는 시약을 노출하지 않고 용기 내에서 수행될 수 있다. 설명을 목적으로, 방법(200)은 도 2 및 도 3을 참조하여 도시 및 상술된 용기(1700) 및 기기(1100)와 함께 수행되는 것으로 기술된다.
방법(200)은 표적 박테리아, 예컨대 환자 코분비물 면봉을 포함할 수 있는 수집된 샘플을 용기로 소통시키는 단계(202)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 이 작업은 선택적일 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 용기는 그 내부에 사전 배치된 샘플과 함께 사용자에 의해 수용될 수 있다. 용기는 예컨대 용기(1700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기와 같은 임의의 적절한 용기일 수 있다. 용기는 용기의 내부 영역에 배치되는 용액을 가질 수 있다. 용액은 예컨대, 표적 박테리아의 성장, 표적 박테리아 내에서의 리포터 분자의 생성, 박테리아 검출 등을 촉진시키기 위한 박테리아 영양 배지, 완충제, 계면활성제 또는 임의의 다른 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용액은 샘플이 용기 내로 반송된 후에 추가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용액은 폐쇄 시스템 환경에서 및/또는 요청시 샘플에 대해 소통될 수 있도록 샘플로부터 격리된 상태에서 용기 내에서, 예컨대 용기의 캡 또는 용기 내의 개별 구획부 내에 사전 배치될 수 있다.
이후, 용기는 예컨대, 캡, 시약 모듈 등으로 밀봉된다(204). 일부 실시양태에서, 시일은 구획부, 취약 부분, 시약, 액추에이터 및/또는 노즐을 포함할 수 있는 시약 모듈(예컨대, 후술되는 시약 모듈(3740, 4740) 참조)에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 항생제 또는 일련의 항생제가 용기 내에 배치되는 샘플에 선택적으로 추가된다(206). 항생제는 다른 비표적 박테리아 균주, 예컨대 비약물 내성 균주를 사멸하도록 선택 및/또는 제형될 수 있어서, 단지 약물 내성 균주만이 생존한다. 이 방식으로, 생성된 리포터 분자는 반드시 남아 있는 표적 박테리아 균주에 의해 생성된다. 일부 실시양태에서, 항생제/일련의 항생제는 용기 내(예컨대, 용액 내)에 사전 배치될 수 있다. 다른 실시양태에서, 항생제/일련의 항생제는 개별 구획부 내(예컨대, 용기 조립체의 몸체 또는 캡 내)에 배치될 수 있으며, 요구시 또는 사전에 결정된 시간에 샘플 용액 내로 소통될 수 있다.
형질 도입 입자를 포함하는 제1 시약 또는 물질은 샘플 내로 소통되고 및/또는 샘플과 혼합된다(208). 형질 도입 입자는 예컨대, 형질 도입 입자(160)와 같은 본원에 기술된 임의의 형질 도입 입자일 수 있다. 특히, 형질 도입 입자는 리포터 분자를 발현하기 위한 표적 박테리아에 대한 지시를 제공하는 리포터 서열을 포함하는 핵산 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 용액에 추가될 필요가 없으며, 오히려 용액 내에 사전 배치된다. 이러한 실시양태에서, 형질 도입 입자는 형질 도입 입자에 의해 표적 박테리아의 식별을 가능하게 하기 위해 샘플과 혼합된다. 예컨대, 일부 실시양태에서 형질 도입 입자는 용기의 캡의 개별 구획부 내에 배치되고, 요구시 또는 사전에 결정된 시간에 방출되고 및/또는 샘플과 혼합된다.
일부 실시양태에서, 용기 용액은 선택적으로 교반되어(210), 상호작용을 촉진하도록 형질 도입 입자와 용액을 효율적으로 혼합한다. 혼합 방법은 와류 형성(vortexing), 수동 흔들기, 휘젓기 등, (예컨대, 셰이커 테이블을 통한) 자동 교반, 또는 임의의 다른 적절한 교반 방법을 포함할 수 있다. 이후, 용기는 기기의 일부분 또는 기기 내에 배치되어(212), 사전에 결정된 온도 및/또는 사전에 규정된 시간 동안 유지된다(214). 이러한 조건은 예컨대, 대략 섭씨 37도 이하인 온도에서 2시간 미만, 대략 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 최대 18시간 또는 그 이상의 시간동안 샘플을 유지하는 것을 포함한다. 샘플이 유지되는 조건은 형질 도입 입자가 표적 박테리아에 결합될 수 있게 하고 표적 박테리아에 조작된 핵산을 소통시키도록 그리고 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)의 발현을 촉진하도록 규정된다. 생존 세포 리포터 실시양태에서, 조작된 핵산은 박테리아 내에 약물 내성을 제공하는 유전자가 존재하는지와 무관하게 모든 표적 박테리아에 도입될 수 있다. 또한, 예컨대 특정 표현형에 의해 부가되는 모든 다른 표현형을 제거함으로써, 예컨대 작업(206)을 참조하여 상술된 바와 같이 샘플에 항생제를 추가함으로써, 그리고 그로 인해 발현된 약물 내성 표현형 및/또는 약물 내성 유전자가 부족한 세포로부터의 신호의 발생을 제거하거나 또는 방지함으로써, 특이성이 얻어질 수 있다.
일부 실시양태에서, 시약은 이후에 샘플 내로 소통되어, 리포터 분자로부터의 신호의 생성을 강화하고, 촉매하고 및/또는 증진한다(216). 예컨대, 시약은 리포터 분자에 의해 광 신호의 생성을 촉매하도록 제형된 기질일 수 있다. 이러한 기질은 활성 성분, 예컨대 검출 가능 신호, 예컨대 발광을 생성하도록 리포터 분자와 상호작용할 수 있는 트리데칸알을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기질은 6-탄소 알데히드(헥산알), 13-탄소 알데히드(트리데칸알) 및/또는 14-탄소 알데히드(테트라데칸알)(이들 사이의 모든 가변 탄소 쇄 길이 알데히드를 포함함)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 트윈 20 또는 다른 계면활성제, 트리데칸알 또는 다른 알데히드,를 포함하도록 제형될 수 있으며, 특정 pH로 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 기질은 용기 내에, 예컨대 용기 캡 내의 격리된 구획부 내에 저장될 수 있으며, 사전에 결정된 시간 또는 요구 시에 샘플로 전달될 수 있다.
신호는 임의의 적절한 검출기를 이용하여 검출된다(218). 검출기는 예컨대, 이하에서 도시 및 기술되는 검출기(PMT)(11200) 또는 기기(1100) 내에 배치되는 검출기(1200)일 수 있다. 측정 가능한 신호가 검출되면, 표적 박테리아는 샘플 내에 존재한다(220). 신호가 검출되지 않으면, 샘플에는 표적 박테리아가 존재하지 않는다(222).
상기 도시 및 기술된 방법(200)이 (예컨대, 비표적 균주를 제거하기 위한 항생제를 선택적으로 포함함으로써) 생존 박테리아의 검출 및 식별을 위해 이용될 수 있지만, 다른 실시양태에서 방법은 유전형에 의해 박테리아를 선택적으로 식별 및/또는 인식할 수 있는 형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터를 포함할 수 있다. 즉, 형질 도입 입자는 후술되는 바와 같이 표적 박테리아 내의 유전자 서열을 인식 및/또는 식별한 후에만 리포터 분자를 조건부로 생성할 수 있다.
형질 도입 입자는 핵산 분자(170)와 같은 조작된 핵산 분자를 캡슐화하여 표적 박테리아 내로 전달하도록 조작될 수 있다. 일부 실시양태에서, 핵산 분자는 표적 유전자, 리포터 유전자 및 임의의 다른 적절한 조절 유전자와 상동인 핵산 서열을 포함하도록 조작 및/또는 제형된다. 인식 유전자(recognition gene)는 예컨대, 표적 박테리아 유전자의 일부분에 상동이며 박테리아 유전자의 상기 일부분에 대해 조사하고 그러한 상기 일부분을 인식하도록 구성될 수 있으며, 박테리아 유전자에 스스로를 작동식으로 커플링할 수 있으며, 예컨대 상동 재조합을 이용하여 표적 유전자좌 내의 리포터 유전자의 통합을 초래할 수 있다. 일부 실시양태에서, 리포터 유전자는 프로모터-결여 유전자일 수 있으며, 따라서 단지 표적 유전자좌 내로의 리포터 유전자의 삽입 후에 표적 유전자 프로모터에 작동식으로 링크되는 경우에 발현된다.
일부 실시양태에서, 조작된 핵산 분자는 특정 약물-내성 박테리아 유전형 내에 존재하고 및/또는 그러한 유전형에 특이적인 표적 유전자와 직면하여 조건부로 재조합하도록 제형 및/또는 구성될 수 있다. 예컨대, 도 9는 일 실시양태에 따른, 조작된 핵산 분자(570) 및/또는 MRSA에 특이적인 플라스미드의 제형화(formulation)의 개략적인 도면이다. 조작된 핵산 서열(500)은 플라스미드 조절 요소(576)(예컨대, 복제 기점 등), mecA 유전자 단편(572), luxA 유전자(574a), luxB 유전자(574b) 및 선택 가능한 마커(예컨대, 테트라시클린 내성 유전자 등)(도시 생략)을 포함한다. 플라스미드 조절 요소(576)는 본 기술 분야에 공지된 임의의 플라스미드 조절 요소일 수 있다. mecA 유전자 단편(572)은 mecA 유전자의 일 세그먼트와 상동이다. 박테리아 내부에 있을 때, mecA 유전자 단편(572)은 MRSA 유전자 상의 mecA 서열을 조사하고 및/또는 이를 검출할 수 있으며, mecA 유전자 프로모터를 luxAB 유전자에 작동식으로 링크하는 방식으로 상동 재조합을 통해 mecA 유전자좌 내로의 리포터 유전자의 통합을 매개할 수 있다. 일부 실시양태에서, 조작된 핵산(500)은 예컨대, E. 콜라이, 살모넬라, C. 디피실레, VRE 등과 같은 임의의 다른 박테리아 상의 임의의 유전자 서열에 특이적인 임의의 다른 인식 서열(recognition sequence), 예컨대 tcdB, vanA 등을 포함할 수 있다. luxA(574a) 및 luxB(574b) 유전자는 함께 리포터 유전자로 작용하는데, 이는 리포터 분자 루시페라제를 발현하도록 천연 박테리아 전사 및 번역 사이클에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시양태에서, 임의의 다른 리포터 유전자, 예컨대 효소(예컨대, 글루코스 옥시다제, 양고추냉이 퍼옥시다제) 또는 형광 단백질(예컨대, 녹색 형광 단백질 등)을 발현하기 위한 유전자가 이용될 수 있다.
도 10은 형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터, 예컨대 조작된 핵산 분자(예컨대, 핵산 분자(570))를 포함하는 형질 도입 입자(160)를 이용하는 박테리아의 유전형 식별을 위한 방법(300)의 흐름도이다. 방법(300)은 본원에 기술된 임의의 용기, 예컨대 용기(1700, 2700, 3700, 4700 등)와, 예컨대 기기(1100, 11000)와 같은 본원에 기술된 용기의 임의의 기기 및 구성 요소를 이용하여 수행될 수 있다.
방법(300)은 표적 박테리아 유전형을 포함할 수 있는 환자 코분비물 면봉과 같은 샘플에 형질 도입 입자를 추가하는 단계(302)를 포함한다. 샘플은 예컨대 용기(1700)과 같은 용기 내에 배치될 수 있으며, 예컨대, 박테리아 영양 배지, 완충제 및/또는 계면활성제와 같은 용액을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 용액 내에 포함될 수 있으며 샘플을 추가하기 전에 용기 내에 배치될 수 있다. 형질 도입 입자 및 용액은 형질 도입 입자가 샘플 내에 존재하는 표적 박테리아를 식별하고 그에 결합하게 하는 조간 하에서 유지된다(304). 이후, 형질 도입 입자는 표적 박테리아 내로 조작된 플라스미드 또는 조작된 핵산 분자를 삽입한다(306).
이후, 본원에 기술된 조작된 핵산 분자의 인식 유전자 부분, 예컨대, mecA 유전자 단편은 상동 서열에 대한 박테리아 DNA를 조사한다(308). 상동 서열이 존재하는 경우, 조작된 핵산 분자는 리포터 유전자 서열을 표적 유전자(310)의 내인성 프로모터 내로 삽입하고 리포터 유전자 서열을 표적 유전자의 내인성 프로모터와 작동식으로 커플링한다. 이러한 방식으로, 표적 박테리아는 천연 전사/번역 프로세스를 통해 리포터 분자, 예컨대 루시페라제를 발현한다(312).
이후, 샘플은 사전에 규정된 시간동안 및/또는 사전에 결정된 온도로 유지된다(314). 이러한 조건은 대략 섭씨 37도 이하의 온도로 예컨대, 2시간 미만, 대략 2시간, 4시간, 6시간, 8시간, 최대 18시간 또는 그 이상의 시간 동안 샘플을 유지하는 것을 포함한다. 샘플이 유지되는 조건은 형질 도입 입자가 표적 박테리아에 결합할 수 있게 하고 표적 박테리아에 조작된 핵산을 소통시킬 수 있도록 규정되고, 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)의 발현을 촉진하도록 규정된다.
일부 실시양태에서, 이후 시약은 샘플 내로 소통되어, 리포터 분자로부터의 신호의 생성을 강화하고 촉매하고 및/또는 촉진한다(316). 예컨대, 시약은 리포터 분자에 의한 광 신호의 생성을 촉발하도록 제형된 기질일 수 있다. 이러한 기질은 본원에 기술 및 도시된 유형의 임의의 적절한 기질일 수 있다. 신호가 임의의 적절한 기기에 의해 검출된다(318). 샘플이 임의의 다른 박테리아 유전형을 포함한 경우, 인식 유전자와 상동인 유전자 서열은 박테리아 DNA 내에 존재하지 않을 것이다. 따라서, 박테리아 DNA와 형질 도입 입자 DNA의 상동 재조합은 존재하지 않을 것이며, 리포터 분자는 생성되지 않을 것이다. 따라서, 샘플 용액에 기질을 추가하는 단계(316)는 샘플이 표적 박테리아 유전형을 포함하지 않는다는 것을 나타내는 어떠한 검출 가능 신호도 생성하지 않을 것이다.
도 11은 표적 박테리아의 유전형 식별 및 검출을 위한 방법(300)의 일부를 개략적으로 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 샘플(S) 내에 존재할 수 있는 표적 박테리아(680)의 특정 유전형을 검출하기 위해, 형질 도입 입자(660)가 샘플(S)에 추가되고 및/또는 샘플에 혼합되었다. (개략적 도면(692)에 도시된 바와 같이) 제1 작업에서, 형질 도입 입자(660)는 표적 박테리아(680)를 포함하는 샘플(S)과 접촉된다. 형질 도입 입자(660)는 화살표(C)에 도시된 바와 같이 표적 박테리아(680) 세포 벽을 특정적으로 식별하고 그에 결합될 수 있다. 이후, 형질 도입 입자(660)는 내부에 포함된 조작된 핵산 또는 플라스미드(670)를 화살표(D)에 의해 도시된 바와 같이 표적 박테리아(680) 세포질 내로 소통시킨다(작업(694) 참조).
조작된 핵산(670)은 본원에 기술된 임의의 조작된 핵산 분자, 예컨대 핵산 분자(570)일 수 있다. 특히, 조작된 핵산 분자(670)는 표적 박테리아(680)의 DNA(682) 내에 표적 유전자(684)를 인식하도록 조작 및/또는 제형된 인식 서열(672)을 포함한다. 또한, 조작된 핵산은 리포터 유전자 서열(674)(예컨대, 리포터 서열(luxA/luxB))을 포함한다. 표적 박테리아(680)가 표적 유전자(684)를 포함하는 경우, 조작된 핵산(670)은 표적 유전자(684)를 인식할 것이며, 리포터 유전자 서열(674)를 표적 유전자(682) 프로모터와 작동식으로 링크하는 방식으로 리포터 유전자 서열(674)을 표적 유전자좌에 삽입할 것이다(작업(696) 참조). 예컨대, 조작된 핵산(670)은 MRSA DNA 상의 mecA 서열에 특이적인 인식 서열(672)을 포함할 수 있다. 최종 작업(개략도(698))에서, 표적 박테리아(680)의 전사 및 번역 기구는 리포터 서열(674)을 인코딩하는 유전자를 판독하고 리포터 분자(630)를 생성한다. 표적 유전자(684)가 존재하지 않으면, 재조합이 발생하지 않으며, 리포터 분자(630)가 발현되지 않는다. 따라서, 리포터 분자(630)의 존재는 표적 유전자가 샘플(S) 내의 생존 박테리아(680) 내에 존재한다는 것을 나타낸다. 형질 도입 입자(660)가 비복제성이고 용해 또는 용원 복제가 불가능하기 때문에, 표적 박테리아(680)는 검정 도중 생존한 상태로 유지된다. 따라서, 본원에 기술된 시스템 및 방법은 살아 있는 박테리아 내에서 유전자를 검출하는데 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 시스템(1000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 방법은 샘플 내로의 용액(예컨대, 영양 배지, 완충제, 계면활성제), 형질 도입 입자, 생물학적 벡터, 예컨대 조작된 바이러스 벡터, 중합체, 리포좀 또는 바이러스-유사 입자로 구성된 비생물학적 벡터 및/또는 시약(예컨대, 기질, 항생제 등)의 소통을 촉진하도록 구성된 용기를 포함할 수 있고 및/또는 그러한 용기와 함께 수행될 수 있다. 예컨대, 도 12 내지 도 14는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 용기 조립체(1700)를 도시한다. 하나 이상의 용기 조립체(1700)가 본원에 기술된 표적 세포의 식별과 연관된 방법을 수행하기 위해 용기 조립체(1700)를 조종하고, 작동하고 및/또는 그러한 용기 조립체와 상호작용하도록 구성된 본원에 기술된 유형의 임의의 적절한 기기(예컨대, 후술되는 기기(11000)) 내에 배치될 수 있다. 용기 조립체(1700)는 검정 도중 취급 샘플의 양을 제한함으로써 샘프르이 효율적이고 정확한 진단 시험을 가능하게 한다. 또한, 용기 구성 요소(예컨대, 반응 챔버(1732) 및 시약 모듈(1740))의 모듈 배열은 상이한 유형의 표적 세포를 검출하는데 상호 교환 가능하게 이용될 수 있는 상이한 시약 및/또는 제형을 각각 포함하는 임의 수의 상이한 시약 모듈(1740)을 허용한다. 또한, 이 배열로 인해, 후술되는 바와 같이 형질 도입 입자 및 시약은 개별적으로 저정되고 요구 시 샘플에 대해 소통될 수 있다. 개별적인 저장은 예컨대, 시약 모듈(1740) 내에 포함된 시약이 반응 챔버(1732) 내에 포함되는 시약, 용액 및/또는 샘플과 상이한 저장 요구 조건(예컨대, 유동 기한, 동결 건조화 조건(lypophilization requirement), 저장 온도 제한 등)을 갖는 경우 유리할 수 있다.
도시된 바와 같이, 용기 조립체는 반응 챔버(1732) 및 시약 모듈(1740)을 포함한다. 반응 챔버(1732)는 통합된 조립체를 형성하기 위해 시약 모듈(1740)에 커플링될 수 있다. 반응 챔버(1732)는 예컨대, 경량이고 강성이며 불활성인 재료(예컨대, 플라스틱)와 같은 임의의 적절한 재료로부터 형성될 수 있다. 반응 챔버(1732)의 적어도 일부분은 (예컨대, 반응 챔버(1732) 내의 발광을 조망하기 위해) 반응 챔버(1732)의 내부 체적의 조망 및/또는 검출을 허용하도록 적어도 부분적으로 투명할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(1732)는 평평한 베이스 또는 둥근 바닥을 갖는 실린더와 같이 성형될 수 있다. 다른 실시양태에서, 반응 챔버(1732)는 임의의 다른 적절한 형상, 예컨대 정사각형, 직사각형, 타원형, 다각형 등을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(1732)는 12 mm의 직경 및 75 mm의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(1732)의 직경은 검출기(예컨대, 기기(11000) 내에 포함된 검출기(1200 또는 11212) 또는 임의의 다른 검출기)의 단면과 최적으로 정합하는 크기를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기 조립체(1700)는 반응 챔버(1732) 내에 사전 배치된, 본원에 도시 및 기술된 유형의 하나 이상의 용액 및/또는 시약(예컨대, 박테리아 영양 용액, 완충제, 계면활성제, 형질 도입 입자 및/또는 항생제)를 구비할 수 있다.
용기(1700)의 시약 모듈(1740)은 하우징(1741), 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)를 포함한다. 하우징(1741)은 임의의 적절한 기구에 의해 반응 챔버(1732)에 제거 가능하게 커플링되도록 구성된다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 하우징(1741)은 나사식 커플링, 억지 끼워맞춤, 스냅 끼워맞춤 등에 의해 반응 챔버(1732)에 제거 가능하게 커플링되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 하우징(1741) 및 반응 챔버(1732)는 실질적으로 유밀 시일을 형성한다.
하우징(1741)은 제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744)을 형성한다. 제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744)은 측벽(1746)에 의해 분리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 시약 체적(1742)은 표적 세포(예컨대, 박테리아)가 일련의 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)를 생성하게 하도록 제형된 조작된 핵산 분자(예컨대, 조작된 핵산(170))를 포함하는 생물학적 또는 비생물학적 벡터, 형질 도입 입자 및/또는 바이러스 벡터(예컨대, 형질 도입 입자(110, 160) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 형질 도입 입자)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자는 본원에 기술된 바와 같이 비복제성이도록(즉, 복제 불가능하도록) 제형된다. 일부 실시양태에서, 제2 시약 체적(1744)은 예컨대, 광학 신호와 같은 측정 가능한 신호의 생성을 촉매하고 강화하고 및/또는 그러한 신호를 생성하도록 리포터 분자와 상호작용하도록 제형된 시약을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 예컨대, 트리데칸알을 포함하는 조성물과 같은 본원에 도시 및 기술된 유형의 루시페라제 기질이다. 형질 도입 입자 및 시약이 제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744) 내에서 각각 직접 배치되는 것으로 도시되었지만, 다른 실시양태에서 형질 도입 입자 및/또는 시약은 실질적으로 제1 시약 체적(1742) 및/또는 제2 시약 체적(1744) 내부에 배치되는 형상 및 크기를 갖는 시약 용기(도시 생략) 내에 배치될 수 있다.
일부 실시양태에서, 하우징(1741) 및/또는 그 내부의 임의의 시약 용기(도시 생략)는 (예컨대, 제1 액추에이터(1750) 및/또는 제2 액추에이터(1760)에 의해) 작동 또는 압축될 때 파열하도록 구성된 취약 부분을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 시약 및 구성성분은 격리 상태로 저장되고 작동 시 방출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징(1741), 제1 액추에이터(1750), 제2 액추에이터(1760) 및/또는 이러한 시약 용기는 반복적인 전달을 용이하게 하는 구성, 예컨대 만곡된 에지, 평평한 저부, 벨로우식 벽(bellowed wall) 또는 임의의 다른 적절한 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예컨대 하우징(1741)은, 제1 액추에이터(1750)의 플런저 부분(1754)이 제1 시약 체적(1742) 내에서 이동될 때, 시약 용기의 일부분을 천공하도록 구성된, 제1 시약 체적(1742) 내에 배치되는 천공기(puncturer) 또는 일련의 천공기(도시 생략)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 천공기는 제2 시약 체적(1744) 내에 배치될 수도 있다.
제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744)은 임의의 적절한 형상, 배향 및/또는 크기를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744)은 동심일 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744)은 서로 평행하게 위치될 수 있다. 실질적으로 일정한 단면적을 갖는 것으로 도시되었지만, 일부 실시양태에서 하우징(1741) 및/또는 제1 시약 체적(1742) 및 제2 시약 체적(1744)의 단면 치수, 예컨대 직경 또는 면적은 내부에 수용된 시약의 체적을 증가/감소시키기 위해 변경될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징(1741)은 반응 챔버(1732) 내로 전달되는 시약의 원하는 양 및/또는 유량을 제공하도록 구성될 수 있다.
하우징(1741)은, 하우징(1741)이 반응 챔버(1732)에 커플링될 때, 제1 시약 체적(1742)과 반응 챔버(1732) 사이에 제1 유체 경로(1772a) 및 제2 시약 체적(1744)와 반응 챔버(1732) 사이에 제2 유체 경로(1772b)를 형성하는 전달 부분(1770)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 유체 경로(1772a) 및 제2 유체 경로(1772b)는 서로 분리된다. 제1 유체 경로(1772a) 및 제2 유치 경로(1772b)는, 반응 챔버(1732) 내로 각각 개방된 제1 유출구(1774a) 및 제2 유출구(1774b)를 각각 포함한다. 제1 유체 경로(1772a) 및 제2 유체 경로(1772b)는 각각 제1 시약 체적(1742) 및/또는 제2 시약 체적(1744) 내에 배치된 형질 도입 입자 및 시약이 반응 챔버(1732) 내로 소통되게 하는 경로를 제공한다.
전달 부분(1770)은 제1 시약 체적(1742) 및/또는 제2 시약 체적(1744) 내에 배치된 형질 도입 입자 및 시약을 반응 챔버(1732) 내로 전달하기 위한 임의의 적절한 경로 및/또는 기구를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 전달 부분(1770)은 제1 시약 체적(1742) 및/또는 제2 시약 체적(1744)으로부터 반응 챔버(1732) 내로 유체를 소통시키기 위한 단일 유체 경로를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전달 부분(1770)은 혼합을 촉진하고 및/또는 통기, 오버스프레이(overspray) 및/또는 바람직하지 않은 난류를 최소화하는 방식으로 제1 시약 체적(1742) 및/또는 제2 시약 체적(1744)으로부터 반응 챔버(1732) 내로 시약을 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 유체 경로(1772a) 및/또는 제2 유체 경로(1772b)는 가변 단면적(또는 유동 면적(flow area))을 가질 수 있어서(예컨대, 경로는 노즐과 유사할 수 있어서), 관통하여 유동하는 물질의 제어된 유량을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 형질 도입 입자 및/또는 시약의 유량은 물질을 충분하게 혼합하고 및/또는 통기를 최소화하기 위해 1 ml/초, 2 ml/초, 3ml/초, 4 ml/초, 5 ml/초 또는 임의의 적절한 유량일 수 있다.
시약 모듈(1740)은 하우징(1741) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제1 액추에이터(1750)를 포함한다. 제1 액추에이터(1750)는 맞물림 부분(1752) 및 제1 시약 체적(1742) 내에 배치되는 플런저 부분(1754)를 포함한다. 제1 액추에이터(1750)의 맞물림 부분(1752)은 제1 시약 체적(1742) 내에서 플런저 부분(1754)를 이동시키도록 (예컨대, 기기(11000)와 같은 본원에 도시 및 기술된 임의의 기기에 의해) 조종되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 제1 액추에이터(1750)의 플런저 부분(1754) 및 하우징(1741)의 일부분은 하우징(1741) 외부의 체적으로부터 제1 시약 체적(1742)을 유체 격리하기 위한 시일을 형성 및/또는 포함한다. 일부 실시양태에서, 시일은 예컨대, 가스켓, o-링, 고무 시일 또는 임의의 적절한 시일일 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 액추에이터(1750)의 맞물림 부분(1752) 및 플런저 부분(1754)은 상이한 단면 치수(예컨대, 직경)을 가질 수 있다. 하지만, 다른 실시양태에서, 제1 액추에이터(1750)의 맞물림 부분(1752) 및 플런저 부분(1754)은 동일한 단면 치수(예컨대, 직경)을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 맞물림 부분(1752)은 플런저 부분(1754)으로부터 (예컨대, 비동축 방식으로) 오프셋될 수 있다.
시약 모듈(1740)은 하우징(1741) 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제2 액추에이터(1760)를 포함한다. 제2 액추에이터(1760)는 맞물림 부분(1762) 및 제2 시약 체적(1744) 내에 이동 가능하게 배치되는 플런저 부분(1764)을 포함한다. 제2 액추에이터(1760)의 맞물림 부분(1762)은 제2 시약 체적(1744) 내에서 제2 액추에이터(1760)의 플런저 부분(1764)을 이동시키기 위해 (예컨대, 기기(11000)와 같은 본원에 도시 및 기술된 임의의 기기에 의해) 조종되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 제2 액추에이터(1760)의 플런저 부분(1764) 및 하우징(1741)의 일부분은 하우징(1741)의 외부 체적으로부터 제2 시약 체적(1742)을 유체 격리하기 위한 시일을 형성 및/또는 포함한다. 일부 실시양태에서, 시일은 예컨대, 가스켓, o-링, 고무 시일, 또는 임의의 적절한 시일일 수 있으며, 제1 액추에이터(1750)의 시일과 실질적으로 유사할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 액추에이터(1760)의 맞물림 부분(1762) 및 플런저 부분(1764)은 상이한 단면 치수(예컨대, 직경)를 가질 수 있다. 하지만, 다른 양태에서, 제2 액추에이터(1760)의 맞물림 부분(1762) 및 플런저 부분(1764)은 동일한 단면적(예컨대, 직경)을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 맞물림 부분(1762)은 플런저 부분(1764)으로부터 (예컨대, 비동축 방식으로) 오프셋 될 수 있다.
도시된 바와 같이, 제2 액추에이터(1760)의 맞물림 부분(1762)은 제1 액추에이터(1750)의 맞물림 부분(1752)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 즉, 적어도 제1 액추에이터(1750)의 일부분 및 제2 액추에이터(1760)의 일부분은 하우징(1741) 내에서 동심으로 배치된다. 이러한 방식으로, 시약 모듈(1740)은 반응 챔버(1732)에 커플링될 수 있으며 및/또는 용기 조립체(1700)의 종방향 축을 중심으로 임의의 각도 배향에서 기기 내에 배치될 수 있다. 이러한 배열은 단일의 액추에이터 조립체가 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760) 모두를 조종할 수 있게 한다.
특히, 제2 액추에이터(1760)는, 제1 액추에이터(1750)가 플런저 부분(1754)을 이동시키도록 조종될 때 제1 액추에이터(1750)의 맞물림 부분(1752)이 이동할 수 있는 채널(1766)을 형성한다. 일부 실시양태에서, 제2 액추에이터(1760)의 맞물림 부분(1762)은 제1 액추에이터(1750)의 맞물림 부분(1752)이 실질적으로 배치되는 개방부를 형성할 수 있다. 제1 액추에이터(1750)가 플런저 부분(1754)의 종방향 축이 제2 액추에이터(1760)의 플런저 부분(1764)의 종방향 축과 동축인 것으로 도시되었지만, 다른 실시양태에서 플런저 부분(1754)의 종방향 축은 플런저 부분(1764)의 종방향 축으로부터 오프셋될 수 있고 및/또는 플런저 부분(1764)의 종방향 축과 동심이 아닐 수 있다. 일부 실시양태에서, 예컨대 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)는 서로 인접하지만 동심은 아니도록 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)는 서로 평행하게 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 맞물림 부분(1752) 및/또는 맞물림 부분(1762)은 예컨대, 의도하지 않은 작동을 방지하기 위해 하우징(1741) 내에 움푹 들어가게 형성될 수 있다.
제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)는 본원에 기술된 기능을 촉진하기 위한 임의의 적절한 방식으로 이동될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 제1 액추에이터(1750)의 플런저 부분(1754)은 제2 액추에이터(1760)의 플런저 부분(1764)의 이동과 독립적으로 이동될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)는 동일한 행정 길이를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)는 상이한 행정 길이를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 형질 도입 입자 또는 시약의 상이한 체적(및/또는 상이한 유량)이 반응 챔버(1732)으로 반송될 수 있다.
사용 시, 용기 조립체(1700)는 반응 챔버(1732)의 유체 격리를 유지하면서 본원에 기술된 방법 및/또는 검정을 수행하기 위해 조종되도록 구성된다. 즉, 용기 조립체(1700)의 반응 챔버(1732) 및 시약 모듈(1740)은, (즉, 반응 챔버(1732)로부터 시약 모듈(1740)을 커플링 해제하지 않은 상태에서) 표적 세포 식별이 수행될 수 있는 폐쇄 시스템을 총괄적으로 형성할 수 있다. 특히, 용기 조립체(1700)는, 제1 액추에이터(1750) 및 제2 액추에이터(1760)가 각각 그들의 개별적인 제1 위치에 있는 제1 구성(도 12)으로 사용자에게 전달될 수 있다. 도 12에서 시약 모듈(1740)이 반응 챔버(1732)에 커플링된 것으로 도시되었지만, 시약 모듈(1740)은 표적 세포(예컨대, 박테리아)를 포함하는 샘플이 반응 챔버(1732)에 의해 형성된 내부 체적 내에 배치될 수 있게 하기 위해 반응 챔버(1732)로부터 초기에 커플링 해제될 수 있다. 시약 모듈(1740)은 유밀-시일을 형성하도록 반응 챔버(1732)에 커플링될 수 있다.
용기 조립체(1700) 및/또는 시약 모듈(1740)를 제2 구성(도 13)으로 이동시키기 위해, 제1 액추에이터의 맞물림 부분(1752)은 채널(1766) 내에서 이동하도록 조종된다. 이러한 방식으로, 제1 액추에이터(1750)의 플런저 부분(1754)은 제1 시약 체적(1742) 내에서 이동하여, 화살표(EE)에 도시된 바와 같이 시약(예컨대, 형질 도입 입자)을 제1 시약 체적(1742)으로부터 제1 유체 경로(1742a) 및 제1 유출구(1744a)를 통해 반응 챔버(1732)로 반송 및/또는 배출한다. 일부 실시양태에서, 시약은 표적 세포가 본원에 기술된 임의의 방법에 따라 일련의 리포터 분자를 생성하도록 샘플 내에 포함된 표적 세포와 상호반응하는 형질 도입 입자를 포함한다. 용기 조립체(1700)(및 그 내부에 수용된 샘플)의 조종 및/또는 유지는 본원에 기술된 기기(1100 및/또는 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 다른 기기 또는 구성 요소에 의해 수행될 수 있다.
용기 조립체(1700) 및/또는 시약 모듈(1740)을 제3 구성(도 14)으로 이동시키기 위해, 제2 액추에이터(1760)의 맞물림 부분(1762)은 제1 액추에이터(1750) 주위에서 적어도 부분적으로 이동하도록 조종된다. 맞물림 부분(1762)의 이동은 제2 액추에이터(1760)의 플런저 부분(1764)을 제2 시약 체적(1744) 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시킨다. 플런저 부분(1764)의 변위는 화살표(FF)에 의해 도시된 바와 같이 시약(예컨대, 트리데칸알과 같은 기질)을 제2 시약 체적(1744) 내로부터 제2 유체 경로(1772b) 및 제2 유출구(1774b)를 통해 반응 챔버(1732) 내로 반송 및/또는 배출한다. 일부 실시양태에서, 시약은 예컨대, 발광 반응을 통해 신호를 생성하도록 리포터 분자를 강제하고 촉매하고 및/또는 강화하기 위해 생성된 리포터 분자와 상호작용할 수 있는 기질이다.
일부 실시양태에서, 용기 조립체는 샘플을 수집하고 및/또는 용기 조립체 내에 샘플을 배치하기 위한 기구를 포함할 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 샘플은, 이후에 용기의 반응 챔버 내에 배치되게 되는 면봉을 이용하여 수집될 수 있다. 도 15 내지 도 17은 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 용기 조립체(2700)를 도시한다. 용기 조립체(2700)는 반응 챔버(2732) 및 임시 캡(2739)을 포함한다. 용기 조립체(2700)의 반응 챔버(2732)는 예컨대, 본원에 기술된 시약 모듈(1740) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 시약 모듈과 같은 임의의 시약 모듈에 커플링 될 수 있다.
표적 세포를 포함하는 샘플(S)은 코분비물 면봉, 타액 면봉, 주변물 면봉(environmental swab) 등일 수 있는 면봉(2734) 내에 수집될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플(S)을 수집한 후에, 코분비물 면봉(2734)은 선(GG)(도 15)에 의해 도시된 바와 같이 면봉(2734)의 사전에 규정된 위치 및/또는 길이에서 절단된다. 반응 챔버(2732)는, 표적 세포를 유지하고 리포터 분자의 생성을 촉진하도록 제형된 용액(2702), 예컨대, 영양 배지, 완충제, 계면활성제 및/또는 임의의 다른 시약등을 포함할 수 있다. 면봉(2734)은 용액(2702)에 침지될 때까지 화살표(HH)에 의해 도시된 바와 같이 반응 챔버(2732) 내에 삽입된다.
이후, 임시 캡(2736)이 제2 구성(도 16)으로 용기 조립체(2700)를 배치하기 위해 반응 챔버(2732)에 커플링될 수 있다. 일부 실시양태에서, 임시 캡(2736)은 반응 챔버(2732)에 커플링될 때 실질적인 유밀 시일을 형성할 수 있다. 이러한 방식으로, 용기 조립체(2700)는 교반될 수 있어서(예컨대 와류 형성되거나 또는 흔들릴 수 있어), 표적 세포를 포함하는 샘플(S)의 충분한 부분이 면봉(2734)로부터 용액(2702) 내로 소통될 수 있게 한다. 일부 실시양태에서, 면봉(2734) 및 샘플 수집 프로토콜은, 50%, 60% 및 최대 70% 또는 상기 수치들 사이에 있는 임의의 양 또는 더 많은 양 정도의 수집된 표적 세포가 용액(2702) 내로 전달되도록 형성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 면봉(2734)은 시험을 위해 제거될 수 있다. 특정 상황에서 면봉의 제거는 샘플 측정과의 간섭을 제한할 수 있다. 따라서, 일부 실시양태에서 임시 캡(2736)은 면봉(2734)을 파지하기 위한 파지 기구, 예컨대 노치, 홈, 슬리브 또는 임의의 다른 구성을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 임시 캡(2736)이 화살표(II)(도 17)에 의해 제3 구성에서 도시된 바와 같이 반응 챔버(2732)로부터 제거될 때, 면봉(2734)은 또한 임시 캡과 함께 제거된다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(2732)는 반응 챔버(2732)의 외부 표면 상에 배치되는 하나 이상의 라벨(2738)을 포함할 수 있다. 라벨(2738)은 용기 조립체(2700)와 연관된 정보, 예컨대, 표적 세포, 일련 번호, 제품 번호, 유효 기간 및/또는 주의 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기(2700)는 또한 추적 기구(2739), 예컨대 라벨 상의 바코드 및/또는 RFID 태그를 포함할 수 있다.
도 18 내지 도 25는 반응 챔버(3732) 및 반응 챔버에 커플링될 수 있는 시약 모듈(3740)을 포함하는 일 실시양태에 다른 용기 조립체(3700)를 도시한다. 용기 조립체(3700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대 기기(11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소와 함께 사용될 수 있으며 그러한 구성 요소에 의해 조종될 수 있다. 용기 조립체(3700)는 상술된 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200, 300)을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
반응 챔버(3732)는 샘플 및/또는 다른 시약을 포함하도록 구성되고, 경량이고 강성이며 불활성인 재료로부터 형성될 수 있다. 반응 챔버(3732)의 적어도 일부분(예컨대, 원위 단부 부분)은 반응 챔버(3732)의 내부 체적의 조망, 광학적 접근 및/또는 검출을 허용하도록 적어도 부분적으로 투명할 수 있다. 둥근 바닥을 갖는 실린더와 같은 형상이도록 도시되었지만, 다른 실시양태에서 반응 챔버(3732)는 임의의 다른 적절한 형상, 예컨대 정사각형, 직사각형, 타원형, 다각형 등을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(3732)는 12 mm의 직경 및 75 mm의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기 조립체(3700)는 반응 챔버(3732) 내에 사전 배치되는 하나 이상의 용액/시약(예컨대, 박테리아 영양 배지, 완충제, 계면활성제, 형질 도입 입자 및/또는 항생제)를 구비할 수 있다.
시약 모듈(3740)은 하우징(3741), 제1 액추에이터(3750), 제2 액추에이터(3760), 전달 부분(3770), 제1 시약 용기(3780a), 제2 시약 용기(3780b)를 포함한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 하우징(3741)은 임의의 적절한 기구에 의해 반응 챔버(3732)에 제거 가능하게 커플링되도록 구성된다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 하우징(3741)은 나사식 커플링, 억지 끼워맞춤 등에 의해 반응 챔버(3732)에 커플링될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징(3741) 및 반응 챔버(3732)는 실질적인 유밀 시일을 형성한다.
도 20은 하우징(3741)의 평면도를 도시한다. 하우징(3740)은 측벽(3746)에 의해 분리될 수 있는 제1 시약 체적(3742) 및 제2 시약 체적(3744)을 형성한다. 하우징(3741)은 예컨대, 사출 성형 플라스틱과 같은 경량이며 강성인 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징(3741)은 대략 24 mm의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징(3741)의 직경은 제1 시약 체적(3742) 및 제2 시약 체적(3744)의 용량을 증가 또는 감소시키기 위해 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 시약 체적(3742) 및/또는 제2 시약 체적(3744)의 직경은 변경될 수 있다(즉, 서로 동일하지 않을 수 있다).
도 20의 하우징(3741)의 평면도 및 도 21에 도시된 하우징(3741)이 경사 저면도에 도시된 바와 같이, 하우징(3741)은, 하우징(3741)이 반응 챔버(3732)에 커플링될 때 제1 시약 체적(3742)과 반응 챔버(3732) 사이의 제1 유체 경로(3772a) 및 제2 시약 체적(3744)과 반응 챔버(3732) 사이의 제2 유체 경로(3772b)를 형성하는 전달 부분(3770)을 포함한다. 제1 유체 경로(3772a) 및 제2 유체 경로(3772b)는, 반응 챔버(3732)가 하우징(3741)에 커플링될 때 반응 챔버(3732) 내로 개방되는 제1 유출구(3774a) 및 제2 유출구(3774b)를 각각 포함한다. 제1 유체 경로(3772a)(및 유출구(3774a)) 및 제2 유체 경로(3772b)(및 유출구(3774b))는 제1 시약 체적(3742) 및 제2 시약 체적(3744) 내에 배치되는 시약이 반응 챔버(3732) 내로 소통되게 하는 경로를 제공한다. 제1 유체 경로(3772a) 및 제2 유체 경로(3772b)가 서로 분리된 것으로 도시되었지만, 다른 실시양태에서, 제1 유체 경로(3772a) 및 제2 유체 경로(3772b)는 공통 경계부를 포함할 수 있으며 및/또는 서로 유체 소통될 수 있다.
전달 부분(3770)은 제1 시약 체적(3742) 및/또는 제2 시약 체적(3744) 내에 배치된 형질 도입 입자 및 시약을 반응 챔버(3732) 내로 전달하기 위한 임의의 적절한 경로 및/또는 기구를 제공하도록 구성된다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 제1 유체 경로(3772a) 및 제2 유체 경로(3772b)는, 혼합을 촉진하고 및/또는 통기, 오버스프레이 및/또는 바람직하지 않은 난류를 최소화하는 방식으로 각각 제1 반응 체적(3742) 및 제2 반응 체적(3744)으로부터 반응 챔버(3732)로 시약을 전달하도록 구성될 수 있다. 제1 유체 경로(3772a) 및 제2 유체 경로(3772b)는 임의의 적절한 유량, 예컨대 1 ml/초, 2 ml/초, 3ml/초, 4 ml/초, 5 ml/초를 수용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전달 부분(3770)의 적어도 일부분은 하우징(3741)이 반응 챔버(3732)에 커플링될 때 반응 챔버(3732) 내에 배치될 수 있다.
도 19 및 도 23에 도시된 용기의 측단면에 도시된 바와 같이, 시약 모듈(3740)은 하우징(3741) 내에 배치되는 제1 액추에이터(3750)를 포함한다. 제1 액추에이터(3740)는 맞물림 부분(3752) 및 제1 시약 체적(3742) 내에 이동 가능하게 배치되는 플런저 부분(3754)를 포함한다. 작동될 때, 제1 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)은 제1 시약 체적(3742) 내에서 플런저 부분(3754)을 이동시킨다. 도시된 바와 같이, 제1 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)은 제1 시약 체적(3742)를 하우징(3741) 외부의 체적으로부터 유체 격리하기 위한 시일(3769a)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 시일(3769a)은 예컨대, 가스켓, o-링, 고무 시일 또는 임의의 적절한 시일일 수 있다.
시약 모듈(3740)은 제2 액추에이터(3760)를 포함한다. 제2 액추에이터(3760)는 맞물림 부분(3762) 및 제2 시약 체적(3744) 내에 이동 가능하게 배치되는 플런저 부분(3764)를 포함한다. 작동될 때, 제2 액추에이터(3760)의 맞물림 부분(3762)은 제2 시약 체적(3744) 내에서 제2 액추에이터(3760)의 플런저 부분(3764)을 이동시킨다. 제2 액추에이터(3760)의 플런저 부분(3764)은 제2 시약 체적(3744) 내에 수용된 임의의 시약을 유체 격리하고 및/또는 그러한 시약의 누설을 방지하기 위해 시일(3769b)을 포함한다.
제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)는 하우징(3741) 내에서 안착 구성 내에 배치될 수 있다. 즉, 제1 액추에이터(3750)가 제2 액추에이터(3760) 내에 안착되도록 제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)는 동심으로 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 시약 모듈(3740)은 반응 챔버(3732)에 커플링될 수 있고 및/또는 용기 조립체(3700)의 종방향 축을 중심으로 임의의 각도 배향으로 기기 내에 배치될 수 있다. 특히, 제2 액추에이터(3760)는, 제1 액추에이터(3750)가 플런저 부분(3754)을 이동시키도록 조종될 때 제1 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)이 이동할 수 있는 채널(3766)을 형성한다. 또한, 제2 액추에이터(3760)의 맞물림 부분(3762)은 (시약 모듈(3740)이 제1 구성 또는 제3 구성일 때) 제1 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)이 실질적으로 배치되는 개방부(3767)를 형성한다. 제1 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)의 종방향 축이 제2 액추에이터(3760)의 플런저 부분(3764)의 종방향 축으로부터 (즉, 비동축 방식으로) 오프셋된다. 제1 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)은 제2 액추에이터(3760)의 플런저 부분(3764)의 이동과 독립적으로 이동될 수 있다. 또한, 제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)는 예컨대, 제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)의 원하지 않는 작동을 방지하기 위해 하우징 내에 움푹 들어가게 형성될 수 있다.
제1 시약 체적(3742)은 제1 시약 용기(3780a)를 포함하고, 제2 시약 체적(3744)은 제2 시약 용기(3780b)를 포함한다. (명료함을 위해 제1 시약 용기(3780a)만을 도시하는) 도 22에 도시된 바와 같이, 제1 시약 용기(3780a)(및 제2 시약 용기(3780b))는, 함께 내부 체적(3786a)를 형성하는 측벽(3782a) 및 취약 부재(3784a)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 측벽(3782a) 역시 취약할 수 있다. 내부 체적(3786a)은 시약으로 완전히 또는 부분적으로 충진될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 제1 시약 용기(3780a)는, 표적 세포(예컨대, 박테리아)가 복수의 리포터 분자를 생성하게 하도록 제형된 조작된 핵산(예컨대, 조작된 핵산(170))을 포함하는 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(110, 160) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 형질 도입 입자)를 수용할 수 있다. 제2 시약 용기(3780b)는 신호의 생성을 강화하기 위해 리포터 분자와 반응하는 제형된 제2 시약을 포함할 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 시약은 예컨대, 발광 반응을 통해 측정 가능한 신호를 생성하도록 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)와 상호작용할 수 있는 기질, 예컨대 트리데칸알이다.
시약 용기는 실질적으로 제1 시약 체적(3742) 및 제2 시약 체적(3744) 내부에 배치되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 하우징(3741)은 각각 제1 시약 체적(3742) 및 제2 시약 체적(3744) 내에 배치되는 제1 천공기(puncturer)(3792a) 및 제2 천공기(3792b)를 포함한다. 상기 천공기는 플런저 부분(3754) 및 플런저 부분(3764)이 제1 시약 체적(3742) 및 제2 시약 체적(3744) 내에 각각 변위될 때 제1 시약 용기(3780a) 및 제2 시약 용기(3780b)의 각각의 취약 부분을 파열하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 시약 용기는 만곡된 에지(예컨대, 만곡된 에지(3789a) 참조) 및 실질적으로 평평한 저부 부분(예컨대, 저부 부분(3788a) 참조)을 포함할 수 있다. 평평한 저부 부분 및 만곡된 에지는 반복 가능한 전달을 보장하기 위해, 각각 제1 시약 용기(3780a) 및 제2 시약 용기(3780b) 상에 제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)에 의해 가해지는 압축력의 분산을 가능하게 할 수 있다.
시약 용기는, 검출 검정에 요구될 수 있는 내부에 포함된 물질, 예컨대 형질 도입 입자, 기질, 항생제, 완충제, 계면활성제 또는 임의의 다른 시약에 대해 실질적으로 불침투성이고 및/또는 그러한 시약으로부터 사실상 화학적으로 불활성인 재료로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 시약은 연장된 기간 동안 시약 용기 내에 저장될 수 있다. 예컨대, 시약 용기(3780a)의 측벽(3782a)은 가요성이며 불활성인 재료, 예컨대 블리스터 플라스틱, 알루미늄 호일, 알루미늄 라미네이트 또는 임의의 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 일부 실시양태에서, 최약 부재(3784a)는 취약 부재(3784a)의 바람직한 속성 및 완전성이 특정 온도에 걸쳐 유지되도록 특정한 온도 특성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서 냉각된 상태에서 시약 또는 기질을 수용하는 시약 용기(3780a)를 저장하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시양태에서, 취약 부재(3784a)는 중합체 필름, 예컨대 임의 형태의 폴리프로필렌으로 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 취약 부재(3784a)는 2축 배향 폴리프로필렌(bi-axially oriented polypropylene)(BOP)으로 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 취약 부재(3784a)는 알루미늄으로 구성될 수 있다.
용기 조립체(3700)의 시약 모듈(3740) 및 반응 챔버(3732)는 (즉, 반응 챔버(3732)로부터 시약 모듈(3740)을 커플링 해제하지 않고) 표적 세포 식별이 수행될 수 있는 폐쇄 시스템을 총괄적으로 형성한다. 용기 조립체(3700) 및/또는 시약 모듈(3740)은 제1 시약 챔버(3742) 및 제2 시약 챔버(3744)로부터 시약 및/또는 물질을 전달하기 위해 여러 개의 상이한 구성들 사이에서 이동될 수 있다. 특히, 도 23 내지 도 25는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 시약 모듈(3740)을 도시한다. 반응 챔버(3732)는 명료함을 위해 도시되지 않는다.
용기 조립체(3700)는 제1 액추에이터(3750)가 제1 위치에 있고 제2 액추에이터(3760)가 제1 위치에 있는 제1 구성(도 23)으로 사용자에게 전달될 수 있다. 제1 시약 체적(3742)은 시약(예컨대, 형질 도입 입자)를 포함하는 시약 용기(3780a)를 포함하고, 제2 시약 체적(3744)은 시약(예컨대, 리포터 분자와 반응하도록 제형된 트리데칸알)을 포함하는 제2 시약 용기(3780b)를 포함한다.
용기 조립체(3700)를 제2 구성(도 24)으로 이동시키기 위해, 제1 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)은 제1 위치로부터 제2 위치로 제1 시약 체적(3742) 내에서 제1 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)를 변위시키도록 조종된다. 즉, 맞물림 부분(3752)은 제2 액추에이터(3760)의 개방부(3767) 및/또는 채널(3766) 내에서 원위 방향으로 이동한다. 이러한 방식으로, 제1 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)은 제1 시약 용기(3780a)의 저부 부분(3788a) 상에 힘을 가한다. 이는 취약 부분(3784a)이 파열될 때까지 제1 시약 용기(3780a)의 취약 부분(3784a)을 천공기(3769a)에 대해 가압하여, 내부에 수용된 시약, 예컨대 형질 도입 입자를 제1 시약 체적(3742) 내로 방출한다. 또한, 제2 위치를 향한 제1 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)의 변위는 제1 시약 체적(3742) 및 시약 용기(3780a)의 내부 체적(3786a)을 감소시킨다. 이는 시약, 예컨대 형질 도입 입자를 제1 시약 체적(3742)으로부터 전달 부분(3770)의 제1 유체 경로(3772a) 및 제1 유출구(3774a)를 통해 반응 챔버(3732) 내로 소통시킨다. 도시된 바와 같이, 제1 액추에이터(3750)는 천공기가 제1 액추에이터(3750)가 손상시키는 것 및/또는 제1 액추에이터(3750)의 제2 위치를 향한 이동을 제한하는 것을 방지하기 위해 천공기(3792a)의 일부분을 수용하도록 구성된 리세스(3758)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약, 예컨대 형질 도입 입자는 샘플 내에 포함된 표적 세포와 상호작용할 수 있으며, 표적 세로로 하여금 본원에 기술된 리포터 분자를 생성하도록 강제할 수 있다.
용기 조립체(3700)를 제3 구성(도 25)으로 이동시키기 위해, 제2 액추에이터(3760)의 맞물림 부분(3762)은 제2 시약 체적(3744) 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 제2 액추에이터(3760)의 플런저 부분(3764)를 변위시키도록 조종된다. 제2 구성과 마찬가지로, 제2 액추에이터(3760)의 변위는 천공기(3792b)가 제2 시약 용기(3780b)의 취약 부분(3784b)을 파열시켜서 내부에 포함된 기질(예컨대, 트리데칸알)을 제2 유체 경로(3772b) 및 제2 유출구(3774b)를 통해 반응 챔버(3732) 내로 소통시키게 한다. 기질은 리포터 분자와 상호작용할 수 있으며, 예컨대, 발광 반응을 통해 신호를 생성하도록 리포터 분자를 강제하고 강화하고 및/또는 촉매할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 액추에이터(3760)는 천공기(3792b)의 일부분이 제2 액추에이터(3760)를 손상시키는 것 및/또는 제2 위치를 향한 제2 액추에이터(3760)의 이동을 제한하는 것을 방지하기 위해 천공기(3792b)의 일부분을 수용하도록 구성된 리세스(3768)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시약, 예컨대 형질 도입 입자는 상술된 바와 같이 샘플 내에 포함된 표적 세포와 상호작용할 수 있으며 표적 세포가 리포터 분자를 생성하게 강제할 수 있다.
제1 유체 경로(3772a) 및 제2 유체 경로(3772b)의 출구 부분이 실질적으로 선형이며 실질적으로 일정한 유동 면적을 갖는 것으로 도시되었지만, 다른 실시양태에서 전달 부분은 시약, 물질, 형질 도입 입자 등이 통과하여 전달될 수 있는 임의의 적절한 유동 경로를 형성할 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 전달 부분은 혼합을 촉진하고 통기, 오버스프레이 및/또는 바람직하지 않은 난류를 최소화하는 방식으로 반응 챔버 내로 하나 이상의 시약을 전달하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 일부 실시양태에서, 시약 모듈은 형질 도입 입자를 샘플과 효율적으로 혼합하는 방식으로 반응 챔버 내로 본원에 도시 및 기술된 유형의 형질 도입 입자를 포함하는 물질을 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 면봉(예컨대, 면봉(2734))이 반응 챔버 내에 보유되는 실시양태에서, 시약 모듈은 면봉으로부터 샘플 일부의 제거를 향상시키는, 형질 도입 입자를 전달하기 위한 전달 노즐 또는 다른 기구를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 전달 기구는 형질 도입 입자와 샘플의 혼합을 개선함으로써 검정의 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 기구는 예컨대, 고압 제트 노즐, 각이 형성된 노즐, 단일 시약 챔버로부터 반응 챔버로의 다중 유동 경로 등을 포함할 수 있다.
다른 실시양태에서, 시약 모듈은 광 신호의 측정을 향상시키는 방식으로 반응 챔버 내로의 광 신호의 생성을 향상시키거나 촉매하거나 또는 촉발하도록 제형된 시약(예컨대, 본원에 도시 및 기술된 유형의 기질)을 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 리포터 분자를 검출하는 방법은 리포터 분자가 발현된 샘플 내로 기질을 추가함으로써 촉발되는 발광 반응의 세기(또는 강도)를 검출하는 단계를 포함한다. 특히, 일부 실시양태에서, 발현된 리포터 분자 및 기질은 샘플에 대한 기질에 응답하여 플래시 반응을 생성하도록 총괄적으로 제형된다. 플래시 반응은, 기질의 추가 후에 뚜렷한 피크 세기가 매우 빨리(예컨대, 실질적으로 즉시, 수 초 및/또는 1분 미만 내에) 발생하는 발광 반응이다. 플래시 반응이 (예컨대, 소량의 검출에 대해 유리한) 매우 민감한 결과를 생성할 수 있지만, 이러한 순간적인 반응의 정확한 측정은 어려울 수 있다. 반대로, 적열 반응(glow reaction)은 최대 1시간 이상 동안 유지될 수 있는 안정적인 신호를 특징으로 하는 더 길게 지속되는 발광 반응이다. 플래시 반응보다 덜 민감하지만, 적열 반응은 신호가 검출되기 전에 추가의 샘플 작업(예컨대, 혼합, 운반 등)이 완료되기 위한 시간을 허용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 시약 모듈은 광 신호의 측정을 향상시키는 방식으로 반응 챔버 내로 기질을 전달하도록 구성될 수 있다. 특히, 일부 실시양태에서, 시약 모듈은 샘플의 통기, 기포의 생성, 과도한 튀김(splashing) 등(이 모두는 기질을 전달한 후 수 초 이내에 완료되는 광학 검출에 유해할 수 있음)을 최소화화면서도, 기질이 샘플과 충분하게 혼합될 수 있게 하는 방식으로 기질을 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서 시약 모듈은 반응 챔버의 종방향 축에 대해 각을 형성하는 유체 경로를 형성할 수 있으며, 그로 인해 시약 및/또는 기질은 반응 챔버의 측벽으로 전달된 후에 샘플 용액 내로 전달된다. 다른 실시양태에서, 시약 모듈은 반응 챔버의 종방향 축에 대해 실질적으로 평행하지만 시약 및/또는 기질이 반응 챔버의 측벽에 전달되도록 위치된 출구 개방부를 포함하는 유체 경로를 형성할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 시약 모듈은 만곡 형상, 궁형 형상 및/또는 나선형 형상을 갖는 유체 경로를 형성할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 시약 모듈은 혼합을 최대화하고 및/또는 통기를 최소화하기 위해, 홈, 리브, 슬롯 또는 임의의 다른 유동 조절 구성을 포함하는 유체 경로를 형성할 수 있다.
다른 예로서, 도 26 내지 도 28은 반응 챔버(4732) 및 시약 모듈(4740)을 포함하는 용기 조립체(4700)를 도시한다. 용기 조립체(4700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대 기기(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소에 의해 사용될 수 있고 및/또는 조종될 수 있다. 용기 조립체(4700)는 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(200 및/또는 300)을 수행하는데 이용될 수도 있다.
시약 모듈(4740)은 하우징(4741), 제1 액추에이터(4750), 제2 액추에이터(4760), 제1 전달 부재(4772a) 및 제2 전달 부재(4772b)를 포함한다. 도 28의 측단면도에 도시된 바와 같이, 하우징(4741)은 제1 시약 체적(4742) 및 제2 시약 체적(4744)을 형성한다. 하우징(4741)은 또한 전달 부분(4770)을 포함할 수 있다. 제1 시약 체적(4742)은 제1 시약(예컨대, 형질 도입 입자)을 수용하는 제1 시약 용기(4780a)를 포함할 수 있다. 제2 시약 체적(4744)은 제2 시약(예컨대, 기질)을 수용하는 제2 시약 용기(4780b)을 포함할 수 있다. 용기 조립체(4700)의 하우징(4741)는 전술된 용기 조립체(3700)의 하우징(3741)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 따라서 여기서는 추가로 상세하게 기술되지 않는다. 제1 시약 용기(4780a) 및 제2 시약 용기(4780b)는 또한 각각 용기 조립체(3700)의 제1 시약 용기(3780a) 및 제2 시약 용기(3780b)와 실질적으로 유사하며 따라서 여기서는 상세하게 기술되지 않는다.
제1 액추에이터(4750)는 맞물림 부분(4752) 및 플런저 부분(4754)을 포함한다. 제2 액추에이터(4760)는 맞물림 부분(4762) 및 플런저 부분(4764)을 포함한다. 제1 액추에이터(4750) 및 제2 액추에이터(4760)는 구조 및 기능면에서 전술된 용기 조립체(3700)의 제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)와 실질적으로 유사하며 따라서 여기서는 추가로 기술되지 않는다.
도 27의 시약 모듈(4740)의 저면도 및 도 28의 용기 조립체(4700)의 측단면에 도시된 바와 같이, 하우징(4741)의 전달 부분(4770)은 제1 시약 체적(4742)으로부터 반응 챔버(4732)로의 제1 유출구(4774a)를 통한 시약, 예컨대 형질 도입 입자의 유체 소통을 위한 도관을 제공하는 제1 전달 부재(4772a)를 포함한다. 하우징(4741)의 전달 부분(4770)은 제2 시약 체적(4742)으로부터 반응 챔버(4732)로의 제2 유출구(4774a)를 통한 시약, 예컨대 기질의 유체 소통을 위한 도관을 제공하는 제2 전달 부재(4772b)를 포함한다.
도 28에 도시된 바와 같이, 제1 전달 부재(4772a)는 제1 부분(4775a) 및 제2 부분(4776a)을 포함한다. 제1 부분(4775a)은 제1 시약 체적(4742) 내부에 적어도 부분적으로 배치된다. 제2 부분(4776a)은 반응 챔버(4732) 내부에 적어도 부분적으로 배치된다. 제1 부분(4775a)은 시약 모듈(4740) 및/또는 반응 챔버(4732)에 의해 형성되는 종방향 축에 실질적으로 평행한 종방향 축을 형성한다. 제2 부분(4776a)은 유출구(4774a)가 반응 챔버(4732)의 측벽을 지향하도록 제1 부분(4775a)의 중심선으로부터 각도 오프셋된다. 즉, 제2 부분(4776a)은 시약 모듈(4740) 및/또는 반응 챔버(4732)에 의해 형성되는 종방향 축에 평행하지 않다. 일부 실시양태에서, 상기 각은 상기 종방향 축과 제2 부분(4776a) 사이에서 약 15도 내지 45도일 수 있다(이들 사이의 모든 각도 포함). 이러한 실시양태에서, 제1 시약 체적(4742)으로부터 반응 챔버(4732)로 반송된 시약 및/또는 형질 도입 입자는 샘플의 표면 상에 직접적으로 충돌하지 않으며, 대신에 반응 챔버의 측벽 상에서 또는 그러한 측벽을 따라 추진되어, 제어된 속도로 샘플 용액 내로 유동할 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 제2 전달 부재(4772b)는 제1 부분(4775b) 및 제2 부분(4776b)을 포함한다. 제1 부분(4775b)은 제2 시약 체적(4744) 내부에 적어도 부분적으로 배치된다. 제2 부분(4776b)은 반응 챔버(4732) 내부에 적어도 부분적으로 배치된다. 제1 부분(4775b)은 시약 모듈(4740) 및/또는 반응 챔버(4732)에 의해 형성된 종방향 축에 실질적으로 평행한 종방향 축을 형성한다. 제2 부분(4776b)은 유출구(4774b)가 반응 챔버(4732)의 측벽을 지향하도록 제1 부분(4775b)의 중심선으로부터 각도 오프셋된다. 즉, 제2 부분(4776b)은 시약 모듈(4740) 및/또는 반응 챔버(4732)에 의해 형성된 종방향 축에 평행하지 않다. 일부 실시양태에서, 상기 각도는 상기 종방향 축과 제2 부분(4776b) 사이에서 약 15도 내지 45도일 수 있다(이들 사이의 모든 각도 포함). 이러한 실시양태에서, 제2 시약 체적(4744)으로부터 반응 챔버(4732) 내로 반송되는 시약 및/또는 기질은 샘플의 표면 상에 직접 충돌하지 않으며, 대신에 반응 챔버의 측벽 상에서 또는 그러한 측벽을 따라 추진되어 제어된 속도로 샘플 용액 내로 유동할 수 있다.
전달 부재(4772a, 4772b) 각각의 제1 부분(4775a, 4775b)은 그 단부 부분에서 천공기(4792a, 4792b)를 (각각) 포함한다. 이러한 방식으로, 천공기(4792a)는 제1 시약 체적(4742) 내로 돌출하고, 천공기(4792b)는 제2 시약 체적(4744) 내로 돌출한다. 특히, 유체 경로 전달 부재의 단부는 천공기로 기능하는 날카로운 에지를 생성하도록 테이퍼 지거나 모따기된다. 천공기(4792a) 및 천공기(4792b)는 시약, 형질 도입 입자 또는 내부에 수용된 다른 물질을 방출하기 위해 시약 용기의 취약 부분(4784a) 및 취약 부분(4784b)을 천공하는데 사용될 수 있다. 전달 부재(4772a) 및 전달 부재(4772b)가 하우징(4741)과 별개로 구성되는 것으로 도시되었지만, 일부 실시양태에서, 전달 부재는 전달 부분(4770)과 일체로 형성될 수 있는데, 예컨대 하나의 제조 단계에서 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 전달 부재(4772a) 및/또는 전달 부재(4772b)는 개별적으로 제조된 후에, 전달 부분(4770)의 공동(4778a) 및 공동(4778b) 내에 개별적으로 배치될 수 있다.
일부 실시양태에서, 용기의 시약 모듈은 샘플 용액 내로 시약을 직접 소통하도록 구성되고 용기 내에서 임의의 적절한 거리에 출구 지점을 갖는 유체 경로를 포함 또는 형성할 수 있다. 예컨대, 도 29는 일 실시양태에 따른 용기 조립체(5700)의 측단면도를 도시한다. 용기 조립체(5700)는 반응 챔버(5732) 및 시약 모듈(5740)을 포함한다. 시약 모듈은 제1 시약 체적(5742) 및 제2 시약 체적(5744)을 형성하는 하우징(5741)을 포함한다. 하우징(5741)은 제1 액추에이터(5750) 및 제2 액추에이터(5760)를 포함한다. 또한, 하우징(5741)은 전달 부분(5770)을 포함한다. 용기 조립체(5700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대 기기(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소에 의해 사용될 수 있으며 및/또는 조종될 수 있다. 용기 조립체(5700)는 또한 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(200 및/또는 300)을 수행하는데 이용될 수도 있다.
제1 시약 체적(5742)은 제1 시약(예컨대, 본원에 도시 및 기술된 유형의 형질 도입 입자)을 수용할 수 있는 제1 시약 용기(5780a)를 포함한다. 제2 시약 체적(5744)은 제2 시약(예컨대, 본원에 도시 및 기술된 유형의 기질)을 수용할 수 있는 제2 시약 용기(5780b)를 포함한다. 용기 조립체(5700)의 하우징(5741)은 용기 조립체(3700)의 하우징(3741)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 따라서 상세하게 추가 기술되지 않는다. 시약 용기(5780a, 5780b)는 용기 조립체(3700)의 시약 용기(3780, 3780b)와 실질적으로 유사하며, 따라서 여기서는 상세하게 기술되지 않는다. 제1 액추에이터(5750)는 맞물림 부분과 플런저 부분을 포함한다. 제2 액추에이터(5760)는 맞물림 부분과 플런저 부분을 포함한다. 제1 액추에이터(5750) 및 제2 액추에이터(5760)는 용기 조립체(3700)의 제1 액추에이터(3750) 및 제2 액추에이터(3760)와 실질적으로 유사하며, 따라서 여기서는 추가로 기술되지 않는다.
하우징(5741)의 전달 부분(5770)은 제1 시약 체적(5742)으로부터 반응 챔버(5732)까지의 제1 유출구(5774a)를 통한 제1 시약, 예컨대 형질 도입 입자의 유체 소통을 위한 도관을 제공하는 제1 유체 경로(5772a)를 형성한다. 하우징(5741)의 전달 부분(5770)은 또한 제2 시약 체적(5744)으로부터 반응 챔버(5732)까지의 제2 유출구(5774b)를 통한 제2 시약, 예컨대 기질의 유체 소통을 위한 도관을 제공하는 제2 유체 경로(5772b)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 유체 경로(5772a, 5772b)는 반응 챔버(5732)에 의해 형성된 종방향 축에 평행한 종방향 축을 형성한다. 이 배열로 인해, 시약은 각각 제1 시약 체적(5742) 및 제2 시약 체적(5744)으로부터 유출구(5774a) 및 유출구(577b)를 통해 그리고 반응 챔버(5732) 내에 배치된 샘플 용액 내로 바로 유동할 수 있다. 일부 실시양태에서, 각각의 유출구(5774a, 5774b)에서의 유체 경로(5772a) 및/또는 유체 경로(5772b)의 직경은 각각의 유체 경로(5772a) 및/또는 유체 경로(5772b)와 제1 시약 체적(5742) 및 제2 시약 체적(5744)과의 경계면에서의 직경보다 작을 수 있다. 이러한 방식으로, 유체 경로(5772a, 5772b)는 형질 도입 입자, 시약 등의 유동을 가속하기 위해 실질적으로 노즐과 같이 기능한다. 일부 실시양태에서, 단면은 예컨대, 신속하고 완전한 혼합을 보장하고 통기를 최소화하기 위해, 시약이 유출구(5774a) 및/또는 유출구(5774b)로부터 사전에 규정된 유량, 예컨대 1 ml/초, 2 ml/초, 3ml/초, 4 ml/초, 5 ml/초 또는 임의의 다른 적절한 유량으로 배출되도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체 경로(5772a) 및/또는 유체 경로(5772b)는 유출구(5774a) 및/또는 유출구(5774b)가 반응 챔버(5732) 내에서 샘플의 표면 아래에 배치되도록 구성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 하우징(5741)은 각각 제1 시약 체적(5742) 및 제2 시약 체적(5744)의 베이스에 위치된 일련의 천공기(5792a, 5792b)를 포함할 수 있다. 상기 일련의 청공기는 예컨대, 내부에 수용된 시약의 효율적인 배출을 보장하기 위해, 여러 위치에서 시약 용기(5780a, 5780b)의 취약 부분(5784a, 5784b)을 파열시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 용기의 시약 모듈은 단일 시약 체적 및 단일 액추에이터를 포함할 수 있다. 도 30 내지 도 32는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 일 실시양태에 따른 용기 조립체(6700)의 측단면도를 도시한다. 용기 조립체(6700)는 시약 모듈(6740)에 가역적으로 커플링될 수 있는 반응 챔버(6732)를 포함한다. 시약 모듈(6740)은 제1 시약 용기(6780a) 및 제2 시약 용기(6780b)를 포함하는 시약 체적(6742)을 형성하는 하우징(6741)을 포함한다. 또한, 하우징은 시약 체적(6742) 내에 배치된 액추에이터(6750) 및 전달 부분(6770)을 포함한다. 용기 조립체(6700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대, 기기(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소에 의해 사용 및/또는 조종될 수 있다. 용기 조립체(6700)는 또한 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대, 방법(200 및/또는 300)을 수행하는데 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 액추에이터(6750)는 맞물림 부분(6752) 및 플런저 부분(6754)을 포함할 수 있다. 액추에이터(6750)의 맞물림 부분(6752)은 시약 체적(6742) 내에서 플런저 부분(6754)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 액추에이터(6750)의 플런저 부분(6754)는 하우징(6741)의 외부 체적으로부터 시약 체적(6742)을 유체 격리하기 위한 유밀 시일(6769)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 시일(6769)은 예컨대, 가스켓, o-링, 고무 시일 또는 임의의 적절한 시일일 수 있다.
일부 실시양태에서, 시약 용기(6780a, 6780b)는 시약 체적(6742) 내에 배치될 수 있어서, 제1 시약 용기(6780a)는 하우징(6741)의 전달 부분(6770)에 인접하게 위치된다. 특히, 제1 시약 용기(6780a)는 전달 부분(6770) 및 제2 시약 용기(6780b) 사이에 배치된다. 제1 시약 용기는 제1 시약, 예컨대 형질 도입 입자를 수용할 수 있다. 제2 시약 용기(6780b)는 제1 시약 용기(6780a)의 상부에 배치될 수 있어서, 제2 시약 용기(6780b)의 취약 부분(6784b)은 제1 시약 용기(6780a)의 저부 부분(6788a)과 접촉하고, 제2 시약 용기(6780b)의 저부 부분(6788b)은 액추에이터(6750)의 플런저 부분(6754)와 접촉한다. 제2 시약 용기(6780b)는 제2 시약, 예컨대 트리데칸알과 같은 기질을 수용할 수 있다. 시약 체적(6742)은 또한 시약 체적(6742) 내에 배치된 일련의 천공기(6792)를 포함할 수 있는데, 상기 천공기는 시약 용기(6780a)의 취약 부분(6784a) 및 시약 용기(6780b)의 취약 부분(6784b)을 천공하도록 구성된다.
전달 부분(6770)은 반응 챔버(6732)에 의해 형성된 종방향 축에 평행한 종방향 축을 형성할 수 있는 유체 경로(6772)를 형성한다. 일부 실시양태에서, 유출구(6774)에서의 유체 경로(6772)의 직경은 시약 체적(6742)의 경계면에서의 유체 경로(6772)의 직경보다 작을 수 있어서, 유체 경로(6772)는 실질적으로 노즐과 유사하고 및/또는 노즐로 기능한다. 일부 실시양태에서, 유체 경로는 예컨대, 신속하고 완전한 혼합을 보장하고 통기를 최소화하기 위해, 시약이 유출구(6774))로부터 사전에 규정된 유량, 예컨대 1 ml/초, 2 ml/초, 3ml/초, 4 ml/초, 5 ml/초 또는 임의의 다른 적절한 유량으로 배출되도록 구성될 수 있다.
작동 시, 임의의 적절한 기기가 액추에이터(6750)의 맞물림 부분(6752)을 조종할 수 있어서, 플런저 부분(6754)은 시약 체적(6742) 내에서 제1 구성(도 30)에 도시된 제1 위치로부터 제2 구성(도 31)에 도시된 제2 위치로 변위된다. 플런저 부분(6754)은 제2 시약 용기(6780b)의 저부 부분(6788b) 상에 힘을 가하여, 제2 시약 용기(6780b)를 제1 위치로부터 제2 위치로 변위시킨다. 제2 시약 용기(6780b)는 취약 부분(6784b)을 통해 제1 시약 용기(6780a)의 저부 부분(6788a)에 대해 플런저 부분(6754)에 의해 가해진 압력을 소통시킨다. 상기 힘으로 인해, 제1 시약 용기(6780a)의 취약 부분(6784a)이 상기 일련의 천공기(6792)를 압박하여, 취약 부분(6784a)은 파열되고, 내부에 수용된 시약이 유체 경로(6772)의 유출구(6774)를 통해 반응 챔버(6732)로 소통된다.
제3 구성(도 31)에서, 액추에이터의 맞물림 부분(6752)은 플런저 부분(6754)이 시약 체적(6742) 내에서 제2 위치로부터 제3 위치로 변위되도록 추가로 조종된다. 또한, 제3 위치로의 플런저 부분(6754)의 변위는 제2 시약 용기(6780b)를 제2 위치로부터 제3 위치로 변위시킨다. 이 구성에서, 제1 시약 용기(6780a)는 내부에 수용되는 내용물이 비워지고 천공기(6792)가 제1 시약 용기(6780a)의 저부 부분(6788a)을 관통하여, 제2 시약 용기(6780b)의 취약 부분(6784b)을 파열하도록 좌굴된 상태가 된다. 그 결과, 제2 시약 용기(6780b)는 유체 경로(6772)와 유체 소통하도록 배치되어, 내부의 시약, 예컨대 기질을 유출구(6774)를 통해 반응 챔버(6732) 내로 소통시킨다.
일부 실시양태에서, 용기는 상이한 작동 스테이지(stages of actuation)에서 제1 시약(예컨대, 생물학적 또는 비생물학적 벡터, 형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터) 및 제2 시약(예컨대, 기질)을 전달하기 위한 스테이지식 작동(staged actuation)을 갖는 단일 액추에이터를 포함할 수 있다. 도 33은 반응 챔버(7732) 및 시약 모듈(7740)을 포함하는 용기 조립체(7700)의 분해도를 도시한다. 도 34 내지 도 36은 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 용기 조립체(7700)를 도시한다. 반응 챔버(7732)는 시약 모듈(7740)에 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 용기 조립체(7700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대, 기기(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소와 함께 사용될 수 있으며 및/또는 그에 의해 조종될 수 있다. 용기 조립체(7700)는 또한 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(200, 300)을 수행하는데 사용될 수 있다.
반응 챔버(7732)는 경량이고 강성이며 불활성인 재료, 예컨대 플라스틱으로 형성될 수 있다. 반응 챔버(7732)의 적어도 일부분은 예컨대, 내부에서 발생하는 발광 반응을 검출하기 위해, 예컨대 반응 챔버(7732)의 내부 체적의 검출 및/또는 조망을 허용하도록 부분적으로 투명할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(7732)는 둥근 바닥 또는 평평한 베이스를 갖는 실린더와 같은 형상을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(7732)는 임의의 다른 적절한 형상, 예컨대 정사각형, 직사각형, 타원형, 다각형 등을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(7732)는 12 mm의 직경 및 75 mm의 높이를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기 조립체(7700)는 반응 챔버(7732) 내에 사전에 배치되는 하나 이상이 용액/시약(예컨대, 박테리아 영양 용액, 완충제, 계면활성제, 형질 도입 입자 및/또는 항생제)를 포함할 수 있다. 반응 챔버(7732)는 시약 모듈(7740)과의 제거 가능 커플링을 위해 나사부(7745)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 반응 챔버(7732)는 스탭 끼워맞춤, 마찰 끼워맞춤 또는 임의의 다른 적절한 기구를 통해 시약 모듈(7740) 에 제거 가능하게 커플링될 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, 시약 모듈(7740)은 하우징(7741)을 포함할 수 있다. 하우징(7741)은 경량의 강성 재료, 예컨대, 사출 형성된 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 하우징(7741)은 제1 압축 지지부(7748a) 및 제2 압축 지지부(7748b)를 포함한다. 추가로 후술되는 바와 같이, 압축 지지부(7748a, 7748b)는 각각 제1 시약 용기(7780a)와 제2 시약 용기(7780b)를 고정적으로 또는 제거 가능하게 장착하도록 그리고 압축 도중 제1 시약 용기(7780a)와 제2 시약 용기(7780b)에 강성 지지부를 제공하도록 구성된다. 압축 지지부(7748a, 7748b)는 시약 용기(7780a, 7780b)를 상기 지지부에 장착하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 그러한 장착 구성은 예컨대, 노치, 홈, 멈춤쇠(detent), 만입부(indent), 슬롯 및/또는 접착 표면을 포함할 수 있다. 각각의 시약 용기(7780a, 7780b)가 장착되는 압축 지지부(7748a, 7748b) 각각의 표면이 하우징(7741) 및/또는 반응 챔버(7732)에 의해 형성되는 종방향 축에 대해 각을 형성한다. 각이 형성된 표면은 예컨대, 시약 용기(7780a, 7780b)로부터 반응 챔버(7732)로의 시약 및/또는 기질의 부드러운(예컨대, 균일하고 및/또는 제어된) 유동을 사장 용적(dead volume)을 적게하여 허용하는데 유리할 수 있다.
시약 모듈(7740)은 하우징(7741)에 의해 형성되는 내부 체적 내에서 활주하도록 구성된 액추에이터(7750)를 포함한다. 액추에이터(7750)는 액추에이터(7750)의 측벽 및 하우징(7741)의 측벽이 유밀 시일을 형성하도록 구성된다. 따라서, 사용 시, 액추에이터(7750)는 실질적으로 유빌 시일을 유지하면서 하우징(7741) 내에서 변위될 수 있다. 도 34에 도시된 바와 같이, 하우징(7741) 및 액추에이터(7750)는 측벽(7746)(도 34 내지 도 36)에 의해 적어도 부분적으로 그리고 압축 지지부(7748a, 7748b)의 측벽에 의해 적어도 부분적으로 분리되는 제1 시약 체적(7742) 및 제2 시약 체적(7744)을 형성하도록 구성될 수 있다. 액추에이터는 기기, 예컨대 기기(1100) 또는 본원에 도시 및 기술된 임의의 다른 기기에 의해 조종되도록 구성된 맞물림 부분(7752)을 포함한다.
액추에이터(7750)는 예컨대, 각이 형성된 클립과 유사하게 성형될 수 있는 제1 압축 부재(7754)를 포함한다. 제1 압축 부재(7754)는 강성 재료, 예컨대 알루미늄, 스틸, 스테인리스 스틸 또는 플라스틱으로부터 형성될 수 있는 별개의 구성 요소일 수 있다. 제1 압축 부재(7754)는 맞물림 부분(7755), 및 하우징(7741)에 의해 형성되는 종방향 축으로부터 멀어지게 소정 각도로 경사진 압축 부분(7756)을 갖는다. 특히, 상기 각도는 제1 압축 지지부(7748a)의 각도가 형성된 표면에 의해 형성되는 각도와 실질적으로 유사하다. 추가로 후술되는 바와 같이, 제1 압축 부재(7754)는 또한 액추에이터(7750)의 측벽(7746)과 접촉하고 측벽(7746)과 제1 압축 지지부(7748a) 사이의 공간(7747)에서 활주하도록 구성되는 활주 부분(7757)을 포함한다. 제1 압축 부재(7754)의 맞물림 부분(7755)은 맞물림 부분(7755)에 커플링되는 맞물림 스프링(7758)을 포함할 수 있다. 맞물림 스프링(7758)은 압축 스프링, 예컨대 나선형 스프링, 코일 스프링, 벨빌(Belleville) 스프링 또는 테이퍼진 스프링일 수 있으며, 맞물림 부분(7755) 상의 장착을 위한 와셔(도시 생략)를 포함할 수 있다. 제1 압축 부재(7754)의 원위에 있는 맞물림 스프링(7758)의 일단부는 예컨대, 핀, 주축 등 상에 장착된 액추에이터(7750)에 커플링될 수 있으며, 액추에이터(7750)와의 맞물림이 제1 압축 부재(7754) 및 맞물림 스프링(7758)을 맞물리게 하도록 추가로 구성될 수 있다.
또한, 액추에이터(7750)는 예컨대, 동일한 사출 성형 프로세스에서 형성된 액추에이터(7750)의 일체형 부품일 수 있는 제2 압축 부재(7760)를 포함할 수 있다. 제2 압축 부재(7760)는 하우징(7741)에 의해 형성된 종방향 축으로부터 멀어지게 각을 형성하는 경사 평면과 유사하게 성형될 수 있다. 상기 각도는 제2 압축 지지부(7748b)의 경사 표면에 의해 형성된 각도와 실질적으로 유사할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 압축 부재(7754) 및/또는 제2 압축 부재(7760)는 본원에 기술된 바와 같이, 시약 용기(7780a, 7780b)의 취약 부분을 천공하기 위한 하나 또는 일련의 천공기, 예컨대 가시부, 미늘부, 핀 또는 임의의 다른 적절한 천공 부재를 포함할 수 있다.
또한, 하우징(7741)은 제1 시약 체적(7742)으로부터의 시약, 예컨대 생물학적 또는 비생물학적 벡터, 형질 도입 입자 및/또는 조작된 바이러스 벡터 및 제2 시약 체적(7744)로부터의 시약, 예컨대 기질을 반응 챔버(7732)로 소통시키기 위한 제1 유체 유출구(7774a) 및 제2 유체 유출구(7774b)를 포함할 수 있다. 유체 유출구(7774a, 7774b)는 압축 지지부(7748a, 7748b)와 하우징(7741)의 측벽 사이의 개방부 및/또는 공간일 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징(7741)은 본원에 기술된 바와 같이, 예컨대 신속한 혼합을 촉진하고 및/또는 통기를 최소화하기 위한 유체 경로, 예컨대 노즐, 각이 형성된 노즐, 튜브 및/또는 임의의 다른 적절한 유체 도관을 포함한다.
제1 시약 용기(7780a) 및 제2 시약 용기(7780b)는 전술된 바와 같이 각각 제1 압축 지지부(7748a) 및 제2 압축 지지부(7748b) 상에 배치될 수 있다. 시약 용기(7780a, 7780b)는 내부 체적을 총괄적으로 형성하는 측벽(7782a, 7782b) 및 취약 부재(7784a, 7784b)를 각각 포함할 수 있다. 시약 용기의 내부 체적은 시약으로 완전하게 또는 부분적으로 충진될 수 있는데, 예컨대 제1 시약 용기(7780a)는 표적 세포(예컨대, 박테리아)가 복수의 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)를 생성하게 하도록 제형된 조작된 핵산(예컨대, 조작된 핵산(170))을 포함할 수 있는 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(160) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 형질 도입 입자)를 수용할 수 있다. 제2 시약 용기(7780b)는 예컨대, 발광 반응을 통해 측정 가능한 신호의 생성을 촉발하고 촉매하고, 생성 및/또는 강화하기 위해 리포터 분자, 예컨대 루시페라제와 상호작용할 수 있는 기질, 예컨대 트리데칸알을 수용할 수 있다.
시약 용기(7780a/b)는 검출 검정을 위해 요구될 수 있는 내부에 수용된 물질, 예컨대 형질 도입 입자, 기질, 항생제, 완충제, 계면활성제 또는 임의의 다른 시약에 실질적으로 불침투성이고 및/또는 실질적으로 그러한 물질로부터 화학적으로 불활성인 재료로부터 구성될 수 있다. 이 방식으로, 시약은 확장된 기간 동안 시약 용기(7780a/b) 내에 저장될 수 있다. 예컨대, 시약 용기(7780a/b) 및 측벽(7782a/b)은 가용성인 불활성 재료, 예컨대, 블리스터 플라스틱, 알루미늄 호일 또는 임의의 다른 적절한 재료로부터 형성될 수 있다. 또한 일부 실시양태에서, 취약 부재(7784a/b)는 취약 부재(7784a/b)의 원하는 속성 및 완전성이 특정 온도에 걸쳐 유지되도록 특정 온도 특성을 갖는 재료로부터 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 냉각된 상태에서 시약 또는 기질을 수용하는 시약 용기(7780a/b)를 저장하는 것이 바람직할 수 있거나, 또는 취약 부재(7784a/b)를 열적으로 적층(thermally laminating)함으로써 시약 용기(7780a/b)를 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 취약 부재(7784a/b)는 냉각 상태 및/또는 열 적층 상태가 의도된 용도에 대한 취약 부재(7784a/b)의 원하는 속성 및 완전성을 실질적으로 열화하지 않도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 취약 부재(7784a/b)는 임의 형태의 폴리프로필렌과 같은 중합체 플림으로부터 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 취약 부재(7784a/b)는 2축 배향 폴리프로필렌(BOP)으로부터 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 취약 부재(7784a/b)는 알루미늄으로부터 구성될 수 있다. 시약 용기의 취약 부분(7784a/b)은 추가로 후술되는 바와 같이 예컨대, 액추에이터(7750)의 압축 부재(7754/7760)에 의해 압축될 때 파열하고 내부에 수용된 시약을 방출하도록 구성될 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 용기 조립체(7700)는, 시약 모듈(7740)이 반응 챔버(7732)에 커플링되고 액추에이터(7750)가 제1 위치에 있는 제1 구성에서 초기에 유지될 수 있다. 제1 압축 부재(7754)는, 맞물림 부분(7756)이 제1 시약 용기(7780a)의 취약 부분(7784a)과 접촉하지만 어떠한 압축력도 가하지 않으며 맞물림 스프링(7758)이 완전히 압축되지 않은 상태인 제1 위치에 있다. 제2 압축 부재(7760)도 제1 위치에 있는데, 여기서 제2 압축 부재는 제2 시약 용기(7780b)의 취약 부분(7784b)과 접촉하지 않는다.
제2 구성(도 35)에서, 제1 액추에이터(7750)의 맞물림 부분(7752)은 액추에이터(7750)를 하우징(7741) 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 변위시키도록 조종된다. 액추에이터(7750)의 변위는 맞물림 스프링(7758)이 제1 압축 부재(7754)를 압축하고 그에 힘을 가하도록 강제한다. 상기 힘은 도 35에 도시된 바와 같이 제1 압축 부재(7754)를 제1 위치로부터 제2 위치로 변위시키는데, 이때 제1 압축 부재(7754)의 활주 부분(7757)은 측벽(7746)과 함께 제1 및 제2 압축 지지부(7748a, 7748b) 사이의 개방부(7747) 내로 활주한다. 제1 압축 부재(7754)의 맞물림 부분(7756)은 제1 시약 용기(7780a)의 취약 부분(7784a) 상에 압축력을 가하여, 취약 부분(7784a)이 파열되어 제1 시약 체적(7742) 내로 그 내용물(예컨대, 형질 도입 입자)을 방출한다. 이후, 시약은 제1 유출구(7774a)를 통해 반응 챔버(7732) 내의 용액, 예컨대 표적 세포를 포함하는 환자 샘플 내로 유동한다. 제2 압축 부재(7760)는 또한 제1 위치로부터 제2 위치로 변위되는데, 제2 위치에서 제2 압축 부재는 제2 시약 용기(7780b)의 취약 부분(7784b)에 인접하게 위치되어 상기 취약 부분을 파열하지 않고 취약 부분(7784b)과 접촉한다.
제3 구성(도 36)에서, 액추에이터(7750)의 맞물림 부분(7752)은 제2 위치로부터 제3 위치로 하우징(7741) 내에서 변위되도록 조종된다. 액추에이터(7750)의 상기 변위는 맞물림 스프링(7758)을 더욱 가압하여 압축되어 제1 압축 부재(7754) 상에 힘을 가하게 한다. 이 위치에서, 제1 압축 부재(7754)의 추가 변위는 제1 압축 지지부(7748a)에 의해 방지되고, 맞물림 스프링(7758)은 실질적으로 압축된다. 제2 압축 부재(7760)는 또한 제2 위치로부터, 제2 압축 부재(7760)가 제2 시약 용기(7780b)의 취약 부분(7784b) 상에 압축력을 가하는 제3 위치로 변위된다. 이는 취약 부분(7784b)을 파열시켜서 그 내용물, 예컨대 기질을 제2 시약 체적(7744) 내로 방출시킨다. 이후, 시약은 제2 유출구(7774b)를 통해 반응 챔버(7732) 내의 용액, 예컨대, 표적 세포에 의해 생성된 리포터 분자 및 표적 세포를 포함하는 샘플 내로 유동한다.
상술된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 전달 부분은 혼합을 촉진하고 통기, 오버스프레이 및/또는 바람직하지 못한 난류를 최소화하는 방식으로 반응 챔버 내로 하나 이상의 시약을 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 용기의 시약 모듈은 반응 챔버 및/또는 시약 모듈의 종방향 축에 대해 경사지고 및/또는 각도 오프셋된 전달 부분을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 혼합, 검출 등을 개선하는 방식으로 시약(예컨대, 형질 도입 입자, 기질 등)의 유동을 안내할 수 있다. 특히, 도 37 및 도 38은 각각 제1 구성 및 제2 구성인, 일 실시양태에 다른 용기 조립체(8700)의 측단면 개략도를 도시한다. 용기 조립체(8700)는 본원에 기술된 기기, 예컨대 기기(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소와 함께 사용되고 및/또는 그에 의해 조종될 수 있다. 용기 조립체(8700)는 또한 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200, 300)을 수행하는데 이용될 수 있다.
용기 조립체(8700)는 시약 모듈(8740)에 가역적으로 커플링될 수 있는 반응 챔버(8732)를 포함한다. 반응 챔버(8732)는 내부에 배치된 샘플(S), 예컨대, 환자 샘플, 표적 세포, 형질 도입 입자 및/또는 리포터 분자를 포함하는 샘플 용액을 가질 수 있다. 사용 시, 용기 조립체(8700)는 반응 챔버(8732)가 검출기(1200)와 소통(예컨대, 광학 소통)하도록 검출기(1200)에 작동식으로 커플링될 수 있다. 여기에 기술된 실시양태는 검출기(1200)에 광학적으로 커플링되는 것으로 도시되었지만, 본원에 기술된 임의의 다른 검출기가 사용될 수도 있다.
시약 모듈(8740)은 하우징(8741), 전달 부재(8770) 및 액추에이터(8750)를 포함한다. 하우징(8741)은 내부에 배치된 시약을 수용할 수 있는 시약 체적(8742)을 형성한다. 시약은 임의의 적절한 시약, 예컨대 본원에 기술된 임의의 기질일 수 있다.
액추에이터(8750)는 시약 체적(8742) 내에 배치되는 시약과 유체 소통하도록 구성된 플런저 부분(8754)을 포함한다. 액추에이터(8750)는 시약을 시약 체적(8742)으로부터 반응 챔버(8732)로 전달 부재(8770)를 통해(예컨대, 유체 경로(8772)를 통해) 반송하도록 구성될 수 있다. 전달 부재(8770)는 실질적으로 시약 체적(8742) 내부에 그리고 플런저 부근에 배치되는 제1 부분(8774)을 포함한다. 또한, 반응 챔버(8732)가 시약 모듈(8740)에 커플링될 때 전달 부재(8770)는 실질적으로 반응 챔버(8732) 내부에 배치되는 제2 부분(8776)을 포함한다.
전달 부재(8770)는 반응 챔버(8732) 및/또는 시약 모듈(8740)의 종방향 축에 대해 각도 오프셋된다. 특히, 도 37에 도시된 바와 같이, 전달 부재(8770)의 축을 형성하는 유체 경로의 중심선은 종방향 축으로부터 멀어지도록 각도(θ)로 배향된다. 일부 실시양태에서, 각도(θ)는 약 30도일 수 있다. 일부 실시양태에서, 각도(θ)는 약 15 내지 45도 사이일 수 있다.
작동 시, 액추에이터(8750)는 도 38에서 화살표(AA)에 의해 도시된 바와 같이 액추에이터(8750) 상에 힘을 가함으로써, 예컨대 기기(1100)의 조종 기구를 이용함으로써 조종될 수 있다. 이는 플런저 부분(8754)을 시약 체적(8742) 내에서 제1 구성(도 37)에서 도시된 제1 위치로부터 제2 구성(도 38)에서 도시된 제2 위치로 변위되게 한다. 플런저 부분(8754)은 시약 체적(8742) 내에 수용된 시약(예컨대, 기질)을 유체 경로(8772)를 통해 반송 및/또는 배출한다. 즉, 플런저 부분(8754)은 유체 경로(8772)를 통과하는 시약 체적으로부터의 시약의 유동을 생성하도록 종방향 축을 따라 시약 체적 내에서 이동한다.
도 38에 도시된 바와 같이, 전달 부분(8770)의 경사진 배향으로 인해, 배출된 시약이 화살표(BB)(도 38)에 의해 도시된 바와 같이 경사진 경로를 따르게 되며, 그로 인해, 시약 스트림이 반응 챔버(8732)의 측벽과 충돌하게 된다. 이후, 시약 스트림은 화살표(CC)(도 38)에 도시된 바와 같이 반응 챔버(8732)의 측벽을 따라 아래로 유동하고 낮은 유동 속도로 샘플(S)과 혼합하여, 샘플 내에서 통기 및/또는 기포의 생성을 최소화 및/또는 제거한다. 통기를 최소화함으로써, 샘플(S)과 시약의 혼합을 가능하게 하고 검출기(1200)에 의해 검출되는 신호의 양을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 용기 조립체(8700)는, 리포터 분자가 발현된 샘플에 대한 기질의 추가에 응답하여 플래시 반응을 생성하도록 총괄적으로 제형된 시약(예컨대, 기질) 및 리포터 시스템과 함께 사용될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 전달 부재(8770)의 배열은 샘플의 통기, 기포의 생성, 과도한 튀김 등(이 모두는 기질을 전달한 후 짧은 기간(예컨대, 수 초 내)에 완료되는 광학 검출에 유해할 수 있음)을 최소화하면서도, 기질이 샘플과의 충분하게 혼합할 수 있게 한다.
시약 모듈(8740)이 반응 챔버(8732)의 측벽의 일부를 따르는 시약의 유동을 안내하는 단일 전달 부재를 포함하는 것으로 도시 및 기술되었지만, 다른 실시양태에서 시약 모듈(8740)은 여러 개의 상이한 전달 부재들, 및/또는 통기, 기포 생성 등을 최소화하면서 내부에서 신속한 시약 전달을 촉진하도록 여러 출구 지점을 갖는 전달 부재를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기의 시약 모듈은 시약 모듈 내에 배치되는 시약의 환형 유동을 생성하도록 구성된 전달 부재를 포함할 수 있어서, 시약은 반응 챔버의 측벽 주위를 실질적으로 원주 방향으로 유동한다. 예컨대, 도 39 및 도 40은 제1 구성 및 제2 구성인, 일 실시양태에 따른 용기 조립체(9700)의 측단면도를 도시한다. 용기 조립체(9700)는 시약 모듈(9740)에 가역적으로 커플링될 수 있는 반응 챔버(9732)를 포함한다. 용기 조립체(9700)는 반응 챔버(9732)가 검출기(1200)와 광학 소통하도록 검출기(1200)에 커플링된다. 용기 조립체(9700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소에 의해 이용될 수 있고 및/또는 조종될 수 있다. 용기 조립체(9700)는 또한 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200 및/또는 300)을 수행하는데 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기 조립체(9700)는 플래시 발광 반응에 의해 생성된 신호를 검출하는데 이용될 수 있다. 여기에 기술된 실시양태는 검출기(1200)에 광학적으로 커플링된 것으로 도시되었지만, 본원에 기술된 임의의 다른 검출기가 사용될 수도 있다.
반응 챔버(9732)는 내부에 배치된 샘플(S), 예컨대 환자 샘플, 표적 세포, 형질 도입 입자 및/또는 리포터 분자를 포함하는 샘플 용액을 가질 수 있다. 반응 챔버(9732)는 본원에 기술된 임의의 반응 챔버와 유사할 수 있기 때문에 상세하게 기술되지 않는다.
시약 모듈(9740)은 내부에 배치된 시약, 예컨대 기질을 가질 수 있는 시약 체적(9742)을 형성하는 하우징(9741)을 포함한다. 또한, 하우징(9741)은 시약 체적(9742) 내에 배치되는 액추에이터(9750)를 포함한다. 시약 모듈(9740)은 취약 부분(9784) 및 전달 부재(9770)를 포함한다.
액추에이터(9750)는 시약 체적(9742) 내에 배치되는 시약과 유체 소통하는 플런저 부분(9754)을 포함한다. 플런저 부분(9754)은 시약 체적(9742)으로부터 반응 챔버(9732)로 취약 부분(9784)을 통해 시약을 반송하기 위해 하우징(9741) 내에서 이동하도록 구성된다.
전달 부재(9770)는 천공 부분(9772) 및 둥근 및/또는 만곡된 측벽(9774)을 형성하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 측벽(9774)은 테이퍼질 수 있고 윤곽이 형성될 수 있고 및/또는 그라데이션(gradation)을 포함할 수 있다. 전달 부분(9770)이 실질적으로 반응 챔버(9732) 내에 위치되는 것으로 도시되었지만, 다른 실시양태에서 전달 부재(9770)의 상당 부분은 시약 모듈(9740) 내에 배치될 수 있으며 및/또는 시약 모듈에 커플링될 수 있다. 전달 부재(9770)는 반응 챔버(9732) 또는 시약 모듈(9740)의 일체형 부품일 수 있다.
도시된 바와 같이, 시약 모듈(9740)이 제1 구성(도 39)일 때, 천공 부분(9772)은 취약 부분(9784)과 접촉하지만 취약 부재(9784) 상에 어떠한 천공력도 가하지 않는다. 따라서, 시약 체적(9742) 내의 시약은 반응 챔버(9732)로부터 유체 격리된 상태로 유지된다. 시약 모듈(9740)이 제2 구성(도 40)으로 이동될 때, 힘이 화살표(DD)에 의해 지시된 방향으로 액추에이터(9750) 상에 가해진다. 이는 플런저 부분(9754)이 제1 위치로부터 제2 위치로 변위되게 한다. 플런저 부분(9754)의 변위는 (시약을 통해) 취약 부재(9784) 상에 힘을 가한다. 이는 취약 부재가 전달 부분의 천공 부분(9772)을 누르고 천공하게 하여(도 40), 취약 부분(9784)을 천공한다. 전달 부재(9770)의 윤곽 및/또는 형상은 화살표(EE)에 의해 도시된 바와 같이 반응 챔버(9732)의 전체 측벽(9774) 주위에 시약의 환형 유동을 생성한다. 이후, 시약 스트림이 반응 챔버(9732)의 측벽을 따라 아래로 유동할 수 있어서, 통기, 기포의 생성 등을 최소화 및/또는 제거할 수 있다.
일부 실시양태에서, 용기의 시약 모듈은 만곡된 전달 부분 또는 전달 부재를 포함한다. 도 41은 일 실시양태에 다른 용기 조립체(10700)의 측단면을 도시한다. 용기 조립체(10700)는 시약 모듈(10740)에 가역적으로 커플링될 수 있는 반응 챔버(10732)를 포함한다. 시약 모듈(10740)은 내부에 배치되닌 시약, 예컨대 기질을 가질 수 있는 시약 체적(10742)을 형성하는 하우징(10741)을 포함한다. 또한, 하우징은 시약 체적(10742) 내에 배치되는 액추에이터(10750)를 포함한다. 용기 조립체(10700)는 전달 부재(10770)를 포함한다. 용기 조립체(10700)는 본원에 기술된 임의의 기기, 예컨대 기기(1100, 11000) 및/또는 본원에 기술된 임의의 구성 요소에 의해 사용될 수 있고 및/또는 조종될 수 있다. 용기 조립체(10700)는 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200 및/또는 300)을 수행하는데 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용기 조립체(10700)는 플래시 발광 반응에 의해 생성된 신호를 검출하는데 사용될 수 있다.
액추에이터(10750)는 시약 체적(10742) 내에 배치된 시약, 예컨대 기질과 유체 소통하는 플런저 부분을 포함한다. 플런저 부분(10754)은 시약 체적(10742)으로부터 반응 챔버(10732)로 전달 부분(10770)을 통해 시약을 반송하기 위해 시약 체적(10742) 내에서 변위되도록 구성된다.
전달 부재(10770)는 만곡된 유체 경로(10772)를 형성하도록 성형된다. 만곡된 유체 경로(10772)는 시약이 상기 유체 경로로부터 소용돌이 운동으로 분배되도록 구성된다. 상기 소용돌이 운동은 예컨대 시약 유동 내에 난류를 생성할 수 있으며, 이는 반응 챔버(10732) 내에 수용되는 샘플과 시약의 혼합을 강화할 수 있다. 일부 실시양태에서, 만곡된 유체 경로(10772)는 시약이 반응 챔버의 측벽과 충돌하게 할 수 있다. 이후, 시약은 용기의 측벽을 따라 유동하여, 더 낮은 속도로 샘플에 도달하여 예컨대 통기를 최소화한다.
용기 조립체(4700) 또는 본원에 기술된 임의의 용기 조립체는 기질(예컨대, 트리데칸알)과 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)의 상호작용에 의해 생성 및/또는 강화된 신호를 검출하기 위해 임의의 적절한 유형의 검출기에 작동식으로 커플링될 수 있다. 상술된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 검출 방법은 플래시 발광 반응에 의해 생성된 신호의 검출을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 예컨대, 신호가 검출되는 정확도를 향상시키는 방식으로 시약(예컨대, 기질)의 유동을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 이러한 방법은 예컨대, 바람직하지 않은 난류, 통기, 기포 생성 등을 최소화하는 방식으로 시약(예컨대, 기질)의 유동을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대,도 42는 용기 조립체 및 검출기를 이용하여 표적 세포를 검출하기 위한 방법(400)을 도시한다. 방법(400)은 본원에 기술된 임의의 용기 조립체와 함께 이용될 수 있다. 검출기는 검출기(1200), 검출기 조립체(11200) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 검출기일 수 있다. 용기 조립체의 반응 챔버는 내부에 배치된 샘플을 포함할 수 있다. 샘플은 예컨대, 환자 샘플 표적 세포(예컨대, MRSA를 잠재적으로 포함하는 코분비물 면봉), 형질 도입 입자와 같은 생물학적 또는 비생물학적 벡터(예컨대, 본원에 기술된 임의의 형질 도입 입자) 및 본원에 기술된 임의의 리포터 시스템에 따라 생성되는 일련의 리포터 분자를 포함하는 샘플 용액일 수 있다.
상기 방법은 용기의 반응 챔버를 검출기에 작동식으로 커플링하는 단계를 포함한다(402). 이후, 시약이 전달 부재를 이용하여 반응 챔버 내로 소통된다(404). 일부 실시양태에서, 시약은 임의의 적절한 기질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 6-탄소 알데히드(헥산알), 13-탄소 알데히드(트리데칸알) 및/또는 14-탄소 알데히드(테트라데칸알)(이들 사이의 모든 가변 탄소 쇄 길이 알데히드를 포함함)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 트윈 20 또는 임의의 다른 계면활성제, 트리데칸알 또는 다른 알데히드를 포함하도록 제형될 수 있으며, 특정 pH로 조절될 수 있다. 시약은 용기의 시약 모듈, 예컨대 용기 조립체(4700)의 시약 모듈(4740) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 시약 모듈 내에 배치될 수 있다.
전달 부재는 예컨대, 시약이 반송될 수 있는 유동 경로를 형성하는 전달 부분(3770), 전달 부재(4770) 또는 임의의 다른 구조 및/또는 기구일 수 있다. 시약은 반응 챔버의 표면을 따라 그리고 샘플 내로 유동하는 방식으로 반송된다(406). 이러한 방식으로, 본원에 기술된 바와 같이, 샘플 내로의 시약의 전달은 신호가 판독되는 정확도를 향상시키는 방식으로 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 반송 단계는 샘플의 표면에 수직하지 않은 방향으로 시약을 반송하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 적어도 초당 1 밀리리터의 유량으로 반송된다. 일부 실시양태에서, 상기 반송 단계는 시약 체적 내에서 일 방향으로 플런저를 이동시키는 단계와, 시약 체적 내에 배치된 전달 부재의 제1 단부 부분을 이동시키는 단계와, 반응 챔버 내에 배치된 전달 부재의 제2 단부 부분을 이동시키는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 전달 부분(4770)과 같은, 전달 부재의 이동은 상기 방향에 평행하지 않은 진출 방향으로 부재를 반송한다.
샘플에 도달하면, 시약은 일련의 리포터 분자와 반응하여 신호를 생성한다(408). 리포터 분자의 생성은 본원에 기술된 임의의 시스템, 조성물 및 방법에 따를 수 있다. 신호는 검출기에 의해 수신된다(410). 신호는 예컨대, 생존 세포를 결정하고 및/또는 샘플 내에 있는 표적 세포 내에 존재하는 유전자를 보고하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 신호의 수신은 시약의 반송 후, 60초 미만 동안 수행된다.
본원에 기술된 임의의 용기 조립체는 본원에 기술된 임의의 방법에 따라 용기 조립체 내에 수용된 샘플에 식별 및/또는 검출 프로세스를 수행하도록 임의의 적절한 기기에 의해 조종, 취급 및/또는 작동될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 본원에 기술된 임의의 용기 조립체는 본원에 도시 및 기술된 유형의 생물학적 벡터 또는 형질 도입 입자와 같은 비생물학적 벡터 방법 및/또는 리포터 시스템을 이용하여 샘플 내에 있는 표적 세포의 생존 세포 보고 및/또는 유전자 보고를 수행하도록 기기에 의해 조종 및/또는 작동될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(예컨대, 용기 또는 일련의 용기, 형질 도입 입자, 시약 및 다른 조성물 및 기기)이 예컨대, MRSA, C. 디피실레, 반코마이신 내성 엔테로코쿠스 등의 신속하고 및/또는 자동화된 검출과 같은 많은 상이한 검정에 대해 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 기기는 본원에 도시 및 기술된 유형의 용기 및 일련의 용기 내에 수용된 샘플 내의 반응을 용이하게 하고 생성하고 지지하고 및/또는 촉진하도록 구성될 수도 있다. 이러한 반응은 예컨대, 샘플과 형질 도입 입자(본원에 기술된 임의의 형질 도입 입자)의 반응 및/또는 혼합, 기질(예컨대, 트리데칸알)과 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)의 반응 및/또는 혼합을 포함할 수 있다. 이러한 반응은 본원에 기술된 방법에 따라 예컨대, 본원에 기술된 기기 내에 포함된 구성 요소에 의해 검출될 수 있는 발광 반응을 통해 신호를 생성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 시스템은, 다양한 하위조립체를 포함하고 용기를 조종하고 용기의 작동 기구를 작동하고 용기를 유지하고 및/또는 용기 내에서 생성되는 신호를 검출하도록 구성되는 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 43 내지 도 45는 각각 제1 구성, 제2 구성 및 제3 구성인 기기(1100)의 일부분을 도시한다. 기기(1100)는 용기, 예컨대 용기(11700)을 수용하도록 구성되며, 상기 용기는 내부에 배치되는 샘플을 포함할 수 있으며, 또한 용기(11700)를 조종하고 예컨대 발광 반응을 통해 내부에서 생성되는 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 용기(11732)는 시약 체적(11742) 및 반응 체적(11732)을 형성한다. 기기(1100)는 검출기(1212), 보유 부재(1610), 활성화 부재(1636) 및 액추에이터(1652)를 포함 및/또는 지지하는 내부 체적을 형성하는 하우징(1110)을 포함한다. 용기(11700)를 수용하는 것으로 도시되었지만, 기기(1100)는 본원에 도시된 임의의 용기 조립체를 수용하도록 구성될 수 있으며 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200, 300 또는 400)을 수행하는데 이용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 보유 부재(1610)는 기기(1100) 내에 배치되는 샘플 용기(11700)의 제1 부분(11733)과 접촉하도록 구성되어 용기(11700)의 이동을 제한한다. 즉, 보유 부재(1610)는 기기(1100)의 부분(예컨대, 검출기(1212))에 대한 샘플 용기(11700)의 측방향 이동 및/또는 회전을 제한하기 위해 샘플 용기(11700)와 접촉하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 보유 부재(1610)는 샘플 용기(11700)의 주기적 이동(예컨대, 진동)을 제한하도록 구성될 수 있다.
활성화 부재(1636)는 액추에이터(1652)에 커플링되고 또한 보유 부재(1610)에 이동 가능하게 커플링된다. 활성화 부재(1636)는 시약 체적(11742)으로부터 반응 체적(11732) 내로 시약, 예컨대 기질(예컨대 트리데칸알)을 반송하기 위해 용기(11700)의 제2 부분(11752)과 맞물리도록 구성된다. 액추에이터(1652)는 제1 위치(도 43), 제2 위치(도 44) 및 제3 위치(도 45) 사이에서 활성화 부재(1636)를 이동시키도록 구성된다. 즉, 액추에이터(1652)는 보유 부재(1610) 및/또는 기기(1100)에 대해 활성화 부재(1636)를 이동시키도록 구성된다.
활성화 부재(1636)가 제1 위치에 있을 때, 보유 부재(1610)는 용기(11700)의 제1 부분(11733)으로부터 이격되고 활성화 부재(1636)는 용기(11700)의 제2 부분(11752)으로부터 이격된다. 이러한 방식으로, 용기(11700)는 검출기(1212)에 대해 이동될 수 있다(예컨대, 용기 등의 위치 설정). 활성화 부재(1636)가 제2 위치(도 44)에 있을 때, 보유 부재(1610)는 용기(11700)의 제1 부분(11733)과 접촉하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 기기(1100), 예컨대 검출기 부분에 대한 샘플 용기(11700)의 이동이 제한된다. 또한, 활성화 부재(1636)는 제2 구성에서 용기(11700)의 제2 부분(11752)으로부터 이격되어 유지된다. 도 45에 도시된 바와 같이, 조립체가 제2 구성으로 이동될 때, 보유 부재(1610)의 맞물림 표면(1620)은 활성화 부재(1636) 내에 포함된 대응 표면(1644)과 접촉한다. 표면(1644)은 보유 부재(1610)의 맞물림 표면(1612)이 용기(11700)의 제1 부분(11733)과 접촉하도록 강제하도록 성형 및/또는 구성된다.
특히, 도 44에 도시된 바와 같이, 조립체가 제2 구성으로 이동될 때, 액추에이터(1652)는 용기(11700)의 종방향 축(AL)에 의해 형성되는 제1 방향(화살표(AA)에 의해 도시됨)으로 활성화 부재(1636)를 이동시킨다. 보유 부재(1610)의 맞물림 표면(1620) 및 활성화 부재(1636)의 대응 표면(1644)의 맞물림은 보유 부재(1610)가 도 44에서 화살표(BB)에 의해 도시된 바와 같이 제2 방향으로 이동하게 한다. 즉, 활성화 부재(1636)는 보유 부재(1610)와 맞물려서, 종방향 축(AL)에 수직한 방향으로 그리고 용기(11700)를 향해 보유 부재(1610)를 이동시킨다.
도 44에 도시된 바와 같이, 제2 구성에서(활성화 부재(1636)가 제2 위치에 있을 때), 용기(11700)가 거리(d)만큼 검출기(1212)로부터 이격되도록, 용기(11700)는 하우징(1110) 내에 및/또는 하우징(1110)의 일부분과 접촉하도록 배치된다. 거리(d)는 검출 도중 유지되는 신호 경로 길이(예컨대, 광학 경로 길이)를 형성한다. 또한, 보유 부재(1610)는, 용기(11700)의 측방향 이동, 측방 흔들림(sideways wobble) 또는 수직 동작이 제한 및/또는 제거되도록(예컨대, 화살표(CC) 참조), 하우징(1110)의 일부분과 접촉하도록 용기(11700)를 유지한다. 일관되고 반복 가능한 신호 경로 길이를 유지함으로써, 용기(11700)의 반응 체적 내에서 생성되는 신호의 반복 가능하고 고품질의 측정을 초래할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기기(1100)는 플래시 발광 반응에 의해 생성된 신호를 검출하기 위해 본원에 기술된 임의의 방법과 함께 이용될 수 있다.
활성화 부재(1636)가 제3 위치(제3 구성에 대응함)에 있을 때, 활성화 부재(1636)는 도 45에서 화살표(DD)에 의해 도시된 바와 같이 시약 체적(11742)으로부터 반응 체적(11732)으로 시약을 반송하기 위해 용기(11700)의 제2 부분(11752)과 맞물린다. 일부 실시양태에서, 활성화 부재(1636)가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때, 활성화 부재(1636)는 용기(11700)와 맞물리고 용기(11700)의 시약 체적(11742) 내에서 이동하도록 구성된 플런저 부분을 포함할 수 있다. 특히, 제3 구성(도 45)으로 이동될 때, 액추에이터(1652)는 화살표(AA)에 의해 도시된 방향을 따라 활성화 부재(1636)를 추가로 이동시켜서, 활성화 부재(1636)의 플런저 부분이 용기(11700)의 맞물림 부분(11752)과 접촉한 후 시약 체적(11743) 내로 이동한다. 활성화 부재(1636)가 (즉, 시약 체적(11742) 내에서) 제2 위치로부터 제3 위치로 이동함에 따라, 그것이 내부에 수용된 시약, 예컨대 트리데칸알과 같은 기질을 반응 체적(11732) 내로 반송한다. 시약은 샘플(S) 내로 유동하여 검출기(1212)에 의해 검출될 수 있는 신호를 생성하도록 샘플(S)과 상호반응한다. 예컨대, 시약은 샘플 용액 내에 존재하는 리포터 분자 루시페라제와 상호작용하는 트리데칸알일 수 있다. 이러한 상호작용은 예컨대, 광 검출기(photodetector)일 수 있는 검출기(1212)에 의해 검출되는 발광을 생성한다.
조립체가 제2 구성으로부터 제3 구성으로 이동될 때, 보유 부재(1610)는 제3 구성에서 용기(11700)의 제1 부분(11733)과 접촉 유지된다. 이러한 방식으로, 예컨대 기질일 수 있는 시약은 용기가 검출기(1212)에 대해 고정된 위치에 있을 때 샘플에 추가될 수 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 배열은 신호의 반복 가능한 측정을 용이하게 한다.
일부 실시양태에서, 기기(1100)는 예컨대, 제2 시약, 예컨대 형질 도입 입자를 제2 시약 체적으로부터 반응 체적으로 반송하기 위해 샘플 용기(11700)의 제3 부분과 맞물리도록 구성될 수 있는 제2 활성화 부재(도시 생략)를 또한 포함할 수 있다. 제2 활성화 부재는 제1 활성화 부재(1636)에 이동 가능하게 커플링될 수 있으며, 활성화 부재(1636)가 제1 위치에 있을 때(즉, 조립체가 제1 구성일 때), 용기(11700)의 제3 부분과 접촉하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 실시양태에서, 조립체가 제1 구성에 있을 때, 제2 활성화 부재는 (예컨대, 제2 액추에이터에 의해) 제2 시약을 반송하도록 이동될 수 있다.
일부 실시양태에서, 제2 활성화 부재의 적어도 일부분은 제1 활성화 부재(1636) 내에서 이동 가능학 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 보유 부재(1610)는 또한 활성화 부재(1636)가 제1 위치로부터 제2 위치로 변위될 때 회전하도록 구성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 기기(2100)의 일부분이 본원에 도시 및 기술된 유형의 용기를 조종 및/또는 작동하기 위해 일련의 파지기를 포함할 수 있는 보유 조립체를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 46 내지 도 48을 이제 참조하면, 기기(2100)는 검출기(2212), 보유 조립체(2610), 기기(2100), 활성화 부재(2636) 및 액추에이터(2652)를 포함한다. 기기(2100)는 도 43 내지 도 45를 참조하여 본원에 기술되는 용기 조립체(11700)를 포함한다. 하지만, 기기(2100)는 본원에 기술된 임의의 다른 용기를 수용 및/또는 조종하는데 사용될 수도 있으며, 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200, 300 또는 400)을 수행하는데 이용될 수 있다.
도 43 내지 도 45에 도시된 바와 같이, 보유 조립체(2610)는 용기(11700)의 이동을 제한하기 위해 용기(11700)의 제1 부분(11733)과 접촉하도록 각각 구성된 제1 파지기(2612a) 및 제2 파지기(2612b)를 포함한다. 이러한 방식으로, 다른 기능들 중에서 보유 조립체는 도 43 내지 도 45를 참조하여 전술된 바와 같은 반복 가능한 검출을 용이하게 할 수 있다. 각 파지기는, 파지기를 폐쇄 구성이 되게 하기 위해 대응하는 파지기(2612a, 2612b) 상에 힘을 가하도록 구성된 편위 부재(2622), 예컨대 스프링에 커플링된다.
활성화 부재(2636)는 보유 조립체(2610)에 이동 가능하게 커플링될 수 있으며, 액추에이터(2652)에 작동식으로 커플링된다. 액추에이터(2652)는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 용기(11700) 및/또는 보유 조립체(2610)에 대해 활성화 부재(2636)를 이동시키도록 구성된다. 활성화 부재는, 활성화 부재(2636)가 제1 위치에 있을 때, 제1 파지기(2612a) 및 제2 파지기(2612b)를 개방 구성에서 유지하기 위해 보유 조립체(2610)의 표면과 접촉하도록 구성된 제1 표면(2642)을 포함한다. 예컨대, 도 46은 활성화 부재(2636)가 제1 위치에 있고 활성화 부재(2636)의 표면(2642)이 보유 조립체(2610)와 접촉하여, 파지기(2612a, 2612b)가 개방 구성에서 유지되게 하는 제1 구성에서의 기기(2100)를 도시한다.
제2 위치에서, 활성화 부재(2636)의 제2 표면(2644)은 편위 부재(2622)가 제1 파지기(2612a) 및 제2 파지기(2612b)를 폐쇄 위치가 되게 하도록 보유 조립체(2610)의 표면과 접촉하도록 구성된다. 특히, 제2 구성(도 47)으로 이동할 때, 액추에이터(2652)는 화살표(FF)에 의해 도시된 방향으로 용기(11700)의 종방향 축(BL)을 따라 활성화 부재(2636)를 그 제1 위치로부터 그 제2 위치로 이동시킨다. 활성화 부재(2636)의 이러한 동작은 보유 조립체(2610)가 활성화 부재(2636)의 제2 표면(2644)과 접촉하게 한다. 이 위치에서, 편위 부재(2622)는 파지기(2612a, 2612b)가 화살표(EE)에 의해 도시된 바와 같이 제2 방향으로 이동하도록 강제하여, 파지기(2612a, 2612b)는 용기(11700)의 제1 부분(11733)과 접촉한다. 일부 실시양태에서, 제1 위치로부터 제2 위치로의 활성화 부재(2636)의 이동은 또한 파지기들을 용기(11700)을 향해 회전하게 할 수 있다.
활성화 부재(2636)는 용기(11700)의 제2 부분(11752)과 맞물리고 시약, 예컨대 트리데칸알과 같은 기질을 시약 체적(11742)으로부터 반응 챔버(11732)으로 반송하도록 구성된다. 특히, 제3 구성을 향해 이동할 때, 도 48에 도시된 바와 같이, 액추에이터(2652)는 액추에이터 부재(2636)의 플런저 부분(2638)이 용기(11700)의 제2 부분(11752)과 접촉하여 용기(11700)의 시약 체적(11742) 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때까지, 화살표(FF)에 의해 도시된 방향으로 활성화 부재(2636)를 계속 이동시킬 수 있다. 플런저 부분(2638)은 따라서 반응 체적(11732) 내로 시약 체적 내에 배치된 시약, 예컨대 트리데칸알과 같은 기질을 소통시킬 수 있다. 기질은 검출기(2212)에 의해 검출될 수 있는 신호, 예컨대 발광을 생성하도록 반응 체적(11732) 내에 배치되는 샘플(S) 내에 포함된 리포터 분자, 예컨대 루시페라제와 반응할 수 있다.
도시된 바와 같이, 파지기(2612a, 2612b)는 제3 구성에서 용기(11700)와 접촉을 유지하거나, 또는 용기와 맞물리거나 파지하거나 클램핑하거나 또는 고정한다. 이는 화살표(GG)에 의해 도시된 바와 같은 용기(11700)의 축방향 이동, 측방 흔들림 또는 수직 동작을 방지하고 상술된 바와 같이 검출기(2212)로부터 일관된 신호 경로 길이(d)를 유지한다. 도시된 바와 같이, 용기 조립체(11700)의 보유 및 작동(예컨대, 플런징(plunging))은, 단일 액추에이터를 이용하여, 그리고 샘플 용기(11700)가 검출 작업을 위해 바람직한 위치에 위치될 때까지 시약이 샘플 용기(11700) 내로 반송되지 못하도록 협력식으로 구성된 보유 조립체(2610) 및 활성화 부재(2636)와 함께 달성된다.
일부 실시양태에서, 기기는 예컨대 배경 광을 최소화하고 신호 검출의 캘리브레이션을 용이하게 하도록 구성된 셔터 및 샘플 용기를 수용하기 위한 하우징을 포함할 수 있는 검출기 조립체를 포함할 수 있다. 예컨대 도 49 및 도 50에 도시된 바와 같이, 기기는 검출기 조립체(3200)를 포함할 수 있다. 검출기 조립체(3200)는 하우징(3202), 검출기(3212) 및 셔터(3230)를 포함한다. 검출기 조립체(3200)는 내부에서 생성된 신호를 분석하기 위해 용기(12700)를 수용하도록 구성된다. 이러한 신호는 본원에 기술된 임의의 방법에 의해 생성될 수 있는데, 이는 예컨대 리포터 분자 및 기질의 상호작용으로부터 초래될 수 있다. 일부 실시양태에서, 신호는 플래시 발광 반응에 의해 생성될 수 있다. 검출기 조립체(3200)는 임의의 다른 용기, 예컨대 용기(1700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기를 수용하도록 구성될 수 있으며, 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(150, 200, 300 또는 400)을 수행하는데 이용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 하우징(3202)은 채널(3209) 및 검출 체적(3234)을 형성한다. 채널(3209)은 용기(12700) 또는 임의의 다른 용기를 수용하도록 구성된다. 검출 체적(3234)은 검출기(3212)와 소통하도록 채널(3209)을 배치하도록 구성된다. 하우징(3202)은 제1 시일 표면(3206) 및 제2 시일 표면(3207)을 더 포함한다. 사용 시, 용기(12700)의 제1 부분(12733) 및 제1 시일 표면(12733)은 용기(12700)의 제2 부분(12732)이 검출 체적(3234) 내에 배치될 때(예컨대, 도 50 참조), 하우징(3202) 외부의 체적으로부터 검출 체적(3234)을 격리한다. 이러한 방식으로, 용기(12700)의 제1 부분(12733) 및 제1 시일 표면(12733)은 용기(12700)가 내부에 수용된 샘플의 검출을 위해 채널(3209) 내에 위치될 때 검출 체적(3234) 내에 배경 노이즈(예컨대, 주변 광(ambient light))의 양을 제거 및/또는 제한할 수 있다.
셔터(3230)는 하우징(3209) 내에 배치된다. 셔터(3230)는 제1 셔터 위치(도 49)와 제2 셔터 위치(도 50) 사이에서 이동 가능하다. 셔터가 제1 셔터 위치(즉, 조립체의 제1 구성)에 있을 때, 셔터(3230)가 제1 위치가 되어, 하우징(3202)의 제2 시일 표면(3207) 및 셔터의 시일 표면(3231)은 접촉하여 채널(3209)로부터 검출 체적(3234)를 격리시킨다. 일부 실시양태에서, 제1 시일 표면(3206)은 가스켓일 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 구성일 때, 배경 신호, 예컨대 광이 검출 체적(3232) 내로 진입할 수 없다. 따라서, 제1 구성일 때, 검출기(3212)는 캘리브레이션되고 및/또는 배경 신호는 신호 데이터의 처리 시 이후의 사용을 위해 검출될 수 있다.
도 50에 도시된 바와 같이, 셔터(3230)는 하우징(3202)의 채널(3209)이 검출 체적(3234)과 소통하도록 제2 셔터 위치로 이동될 수 있다. 셔터가 제2 셔터 위치에 있을 때, 하우징(3202)의 채널(3209)은 검출 체적(3234)과 소통한다. 특히, 일부 실시양태에서, 셔터(3230)는, 용기(12700)가 채널(3209) 내에서 이동될 때 셔터(3230)가 제1 위치로부터 제2 위치(도 50)로 이동될 수 있도록 용기(12700)의 제2 부분(12735)에 의해 맞물리도록 구성된 활성화 표면을 포함한다. 이러한 방식으로, 용기(12700)의 제2 부분(12735)이 검출 체적(3234)와 소통하도록 배치될 때, 셔터(3230)는 이동된다. 즉, 일부 실시양태에서, 용기(12700)의 제2 단부 부분(12735)이 검출 체적(3234) 외부의 채널(3209) 내에 위치될 때 셔터(3230)는 제1 셔터 위치에 위치될 수 있으며, 용기(12700)의 제2 단부 부분(12735)이 검출 체적(3234) 내에 배치될 때 셔터(3230)는 제2 셔터 위치 내에 위치될 수 있다.
도 49에 도시된 바와 같이, 용기(12700)의 제2 단부 부분(12735)이 셔터(3230)와 접촉하여 화살표(GG)에 의해 도시된 바와 같이 셔터(3230)를 제1 셔터 위치로부터 제2 셔터 위치로 강제하도록, 용기(12700)는 제1 위치로부터 채널(3209) 내로 하방으로(또는 원위 방향으로) 이동될 수 있다. 일부 실시양태에서, 셔터(3230)는, 용기(12700)의 제2 부분(12735)이 셔터(3230)를 제2 셔터 위치를 향해 이동시키기 위해 채널(3209) 내에서 검출 체적(3234)을 향해 이동할 때 용기(12700)의 제2 부분(12735)과 맞물리도록 구성된 램프를 포함한다.
일부 실시양태에서, 셔터(3230)는 채널(3209)의 종방향 축에서 오프셋되는 방향으로 하우징(3202) 내에서 병진하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기 조립체(2200)는 또한 셔터(3230)를 제1 셔터 위치를 향해 강제하도록 구성된 편위 부재를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 셔터(3230)는 캘리브레이션 포트(도시 생략)를 형성할 수 있다. 셔터(3230)가 제1 위치에 있을 때, 캘리브레이션 포트는 예컨대, 검출기(3212)를 캘리브레이션하기 위해 검출 체적(3234)과 소통하는 캘리브레이션 광원을 배치하도록 정렬 및/또는 구성될 수 있다. 셔터(3230)가 제2 위치에 있을 때, 캘리브레이션 포트는 검출 체적(3234)으로부터 격리될 수 있어서, 검출 체적으로부터 어떠한 신호도 누설되지 않게 하고 및/또는 주변 광이 검출 체적에 진입하는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시양태에서, 검출기 조립체, 예컨대 검출기 조립체(3200) 또는 본원에 기술된 임의의 다름 검출기 조립체가 샘플 용기를 수용하도록 구성된 채널을 형성하는 하우징을 포함한다. 또한, 하우징은 검출기와 소통하게 채널을 배치하도록 구성된 검출 체적 및 시일 표면을 형성할 수 있다. 검출기 조립체는 셔터, 예컨대 셔터(3230) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 셔터를 더 포함할 수 있는데, 상기 셔터는 제1 셔터 위치와 제2 셔터 위치 사이에 하우징 내에서 이동 가능하게 배치된 부분을 갖는다. 셔터는 용기의 원위 단부 부분이 검출 체적을 향해 이동될 때 제1 셔터 위치로부터 제2 셔터 위치로 셔터를 이동시키기 위해 샘플 용기의 원위 단부 부분과 맞물리도록 구성된 작동 부분 및 시일 표면을 포함할 수 있다. 셔터의 시일 표면 및 하우징의 시일 표면은 셔터가 제1 셔터 위치에 있을 때 하우징의 채널로부터 검출 체적을 격리하도록 구성될 수 있는 반면에, 하우징의 채널은 셔터가 제2 셔터 위치에 있을 때 검출 체적과 소통될 수 있다.
일부 실시양태에서, 검출기 조립체, 예컨대 검출기 조립체(3200) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 검출기 조립체는 샘플 용기를 수용하도록 구성된 채널을 형성하는 하우징을 포함할 수 있다. 또한, 하우징은 검출기와 소통하게 채널을 배치하도록 구성된 검출 체적을 형성하고, 시일 표면을 더 포함한다. 또한, 검출기 조립체는 셔터, 예컨대 셔터(3230) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 셔터를 포함할 수 있는데, 셔터는 캘리브레이션 광원을 수용하도록 구성된 캘리브레이션 포트를 형성한다. 셔터는, 셔터의 시일 표면과 하우징의 시일 표면이 셔터가 제1 셔터 위치에 있을 대 하우징의 채널로부터 검출 체적을 격리하도록 구성되게, 제1 셔터 위치와 제2 셔터 위치 사이에 하우징 내에서 이동 가능하게 배치될 수 있다. 또한, 제1 셔터 위치에서, 캘리브레이션 포트는 검출 체적과 소통될 수 있다. 셔터는 셔터가 제2 셔터 위치에 있고 캘리브레이션 포트가 검출 체적으로부터 격리될 수 있을 때 하우징의 채널이 검출 체적과 소통될 수 있도록 구성될 수 있다.
이제 도 51 내지 도 95를 참조하면, 기기(11000)는 하우징(11100), 히터 조립기(11400), 구동 조립체(11500), 조종기 조립체(11600) 및 검출기 조립체(11200)를 포함할 수 있다. 하우징(11100)은 본원에 기술된 바와 같이 기기(11000)의 구성 요소 및/또는 조립체의 각각을 수납, 수용 및/또는 그러한 구성 요소 및/또는 조립체의 각각을 위한 장착부를 제공하도록 구성된다. 히터 조립체(11400)는 본원에 기술된 바와 같이 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)를 수용하고 내부에 수용된 샘플을 가열하도록 구성된다. 즉, 히터 조립체(11400)는 표적 세포를 포함하는 샘플을 사전에 결정된 온도에서 원하는 기간 동안(예컨대, 본원에 기술된 바와 같이 실온 이상, 섭씨 25도 또는 섭씨 37도에서 대략 2시간 또는 4시간 동안) 유지하도록 구성된다. 구동 조립체(11500)는 하우징(11100) 내의 3차원 공간에서 조종기 조립체(11600)(및 그에 커플링된 용기 조립체(3700))를 구동, 전달 및/또는 이동하도록 구성된다. 즉, 구동 조립체(11500)는 하우징(11100) 내에서 X, Y 및/또는 Z 방향으로 조종기 조립체(11600)를 이동시킬 수 있다. 조종기 조립체(11600)는 하우징(11100) 내에서 용기(예컨대, 용기 조립체(3700))를 조종, 쥐기(grip) 및/또는 작동하도록 구성된다. 예컨대, 조종기 조립체(11600)는 하우징(11100) 내의 제1 위치로부터 제2 위치로 용기를 전달하기 위해 용기 조립체(3700)에 해제 가능하게 커플링되고 용기 조립체와 맞물리고 용기 조립체를 유지하고 용기 조립체를 로킹 및/또는 고정하도록 구성된다. 즉, 조종기 조립체(11600) 및 조종기 조립체(11600)는 용기 조립체(3700)의 일부분으로부터 다른 부분으로 시약 및/또는 용액을 전달하기 위해, 제1 하위조립체와 다른 하위조립체 사이에서 용기 조립체(3700)를 전달하고 및/또는 용기 조립체(3700)의 작동 기구를 작동하도록 총괄적으로 구성된다. 검출기 조립체(11200)는 용기 조립체(3700)의 적어도 일부분 내로부터 신호, 예컨대 발광을 검출하도록 구성된다. 검출된 신호는 용기의 반응 챔버 내에서 발생하는 화학적 반응, 예컨대 기질(예컨대, 트리데칸알)과 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)의 상호작용에 의해 생성될 수 있다. 이러한 조립체들 각각은 상세하게 추가로 후술되며, 기기(11000)에 의해 수행될 수 있는 다양한 방법의 설명이 후속된다. 기기(11000)가 용기 조립체(3700)를 조종 및/또는 작동하는 것으로 도시 및 기술되었지만, 기기(11000)는 본원에 기술된 임의의 용기 조립체를 수용, 조종 및/또는 작동할 수 있다.
도 51 내지 도 54에 도시된 바와 같이, 하우징(11100)은 기기(11000)의 하위조립체를 수납, 수용 및/또는 장착하기 위한 내부 체적을 형성한다. 하우징(11100)은 임의의 적절한 강성이고 경량인 견고한 재료로부터 형성될 수 있다. 예시적 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 기타 플라스틱, 아크릴, 알루미늄과 같은 시트 금속, 임의의 다른 적절한 재료 또는 이들의 조합을 포함한다. 하우징은 비교적 부드럽고 날카로운 에지가 없을 수 있다. 하우징은 측벽(11102), 뚜껑(11104) 및 전방 패널(11106)을 포함한다. 뚜껑(11104)은 측벽(11102) 상에 피봇식으로 장착되고, 예컨대 하우징(11100) 내에 배치된 하위조립체의 접근을 허용하기 위해 하우징(11100)이 폐쇄된 제1 위치로부터 하우징(11100)이 개방된 제2 위치로 그 피봇 장착부 주위를 회전고리 선회할 수 있다. 전방 패널(11106)은 제1 개방부(11108) 및 제2 개방부(11110)를 형성한다. 제1 개방부(11108) 및 제2 개방부(11110)는 본원에 기술된 바와 같이 일련의 카트리지(11300)(예컨대, 1, 2, 3, 4 또는 그 이상; 도 52 참조)를 제거 가능하게 수용하도록 구성된다. 각 카트리지(11300)는 일련의 용기 조립체, 예컨대 용기 조립체(3700)를 수용 및/또는 유지할 수 있다. 제1 개방부(11108)는 적재 구역이 되도록 구성되는데, 즉 내부에 배치된 일련의 용기 조립체(3700)를 갖는 일련의 카트리지(11300)를 제거 가능하게 수용하도록 구성된다. 상기 일련의 용기는 본원에 도시 및 기술된 임의의 방법에 따른 분석을 위한 샘플을 포함할 수 있다. 특히, 용기는 표적 세포(예컨대, MRSA)의 존재에 대해 선별검사하기 위한 샘플을 포함할 수 있다. 제2 개방부(11110)는 비적재 구역이 되도록 구성되는데, 즉 내부에 배치된 용기를 갖는 일련의 카트리지(11300)를 제거 가능하게 수용하도록 구성되며, 상기 용기는 기기에 의해 분석된, 예컨대 본원에 기술된 방법, 예컨대 방법(400) 및 기기(11000)의 임의의 하위조립체를 이용하여 박테리아의 존재에 대해 분석된 샘플을 수납한다.
하우징(11100)은 하우징(11100)의 이면에 위치된 인터페이스(11112)를 포함한다. 인터페이스(11112)는 예컨대, 기기(11000)에 전력을 소통시킬 수 있는 전기 플러그(11122)를 포함한다. 또한, 인터페이스(11112)는 예컨대, 근거리 통신망(LAN), 광역 네트워크(WAN) 및/또는 인터넷을 통해 로컬 컴퓨터, 원격 컴퓨터 및/또는 연구실 정보 시스템(1900)과 같은 외부 장치와의 통신을 가능하게 하기 위해 통신 인터페이스(11124)를 포함한다. 통신 인터페이스(11124)는 하드웨어 인터페이스, 예컨대 DSL 및/또는 RJ45일 수 있다. 또한, 하우징(11110)은 공기, 예컨대 기기(11000)의 하위조립체의 작동에 의해 발생된 열로 인해 가열된 공기를 소기할 수 있도록 구성된 후방벽 상의 통기부(11114)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 통기부(11114)는 예컨대, 기기의 신속한 냉각을 가능하게 하기 위해, 증가된 속도로 기기(11000)로부터의 배출 공기의 유동을 생성하는 팬을 포함할 수 있다. 또한, 하우징(11100)은 표면 상에 기기(11000)의 완충식 착좌를 제공하도록 구성된 저부 표면 상의 일련의 범퍼(bumper)(예컨대, 4, 5 또는 6)를 포함한다. 상기 범퍼는 진동 흡수제 및 고마찰 재료, 예컨대 고무로 이루어질 수 있으며, 예컨대 구동 조립체(11500)의 동작에 의해 유발된 기기(11000)의 임의의 진동을 흡수하고 및/또는 기기가 배치되었을 때 기기(11000)가 표면상에서 활주하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
도 55 내지 도 57은 내부 구성 요소 및 하위조립체를 더욱 명확하게 도시하기 위해, 하우징(11100)이 제거된 상태로 다양한 각도에서 조망된 기기(11000)의 사시도를 도시한다. 기기(11000)는 기기(11000)의 구성 요소 및 하위조립체를 커플링하기 위한 장착부를 제공하도록 구성된 베이스판(11118)을 포함한다. 이제 도 58도 참조하면, 기기는 베이스판(11118) 상에 장착된 급전부(11120)를 포함한다. 급전부(11120)는 본 기술 분야에 일반적인 것으로서 임의의 상업적으로 구입 가능한 급전부일 수 있다. 급전부(11120)는 예컨대, 60 Hz에서 110V 또는 50 Hz에서 220V로 전기 플러그(11122)로부터 전력을 수용하여 기기의 하위조립체에 의해 이용될 수 있는 전력으로 변환하도록, 예컨대 전압을 강하시키고, 전압을 승압시키고 전류를 제어하는 등을 수행하도록 구성된다.
이제 도 59도 참조하면, 기기(11000)는, 예컨대 집 타이(zip tie)를 통해 프레임(11127)에 커플링되고 프레임(11127)을 통해 베이스판(11118) 상에 배치되는 프로세서(11126)를 포함한다. 프로세서(11126)는 기기(11000) 내에 포함된 다양한 하위조립체의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 프로세서(11126)는 컴퓨터, 프로그램 가능 논리 칩(PLC), 마이크로프로세서, ASIC 칩, ARM 칩 및/또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 프로세서(11126)는 기기(11000)의 하위조립체, 예컨대 히터 조립체(11400), 구동 조립체(11500), 조종기 조립체(11600), 검출기 조립체(11200) 및/또는 기기(11000) 내에 포함된 임의의 다른 구성 요소를 작동하기 위한 명령어를 포함할 수 있는 알고리즘 또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 프로세서(11126)는 또한 프로그램 가능할 수 있는데, 예컨대 기기(11000)의 작동 파라미터와 같은, 사용자로부터의 명령을 수령하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 프로세서(11126)는 예컨대 상태 및/또는 임의의 다른 정보(예컨대, 분석된 용기, 양성 샘플(positive sample), 음성 샘플(negative sample)) 또는 명령을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수도 있다.
이제 도 60도 참조하면, 기기(11000)는 예컨대 집 타이를 통해 장착부(11129)에 커플링되고 베이스판(11118) 상에 배치된 통신 모듈(11128)을 포할 수도 있다. 통신 모듈(11128)은 프로세서(11126)로부터 외부 장치, 예컨대 연구실 정보 시스템(LIS), 원격 컴퓨터, 스마트폰 앱 및/또는 원격 서버로 정보를 통신하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 통싱 모듈(11128)은 본원에 기술된 방법의 수행을 용이하게 하기 위해 명령을 수신하도록 구성될 수도 있다. 통신 모듈(11128)은 표준 통신 프로토콜, 예컨대, USB, 화이어웨어(firewire), 지그비(ZigBee), 블루투스®(Bluetooth®), 저출력 블루투스®(low powered Bluetooth®) 및/또는 임의의 다른 통신 설비를 채용하고 및/또는 이와 호환될 수 있다.
도 61 내지 도 63에 도시된 바와 같이, 기기(11000)는 베이스판(11118) 상에 장착된 일련의 카트리지 수용부(11350)를 포함한다. 카트리지 수용부(11350)의 각각은 카트리지(11300)를 제거 가능하게 수용하도록 구성된다. 도 55 내지 도 57은, 상기 일련의 카트리지(11300)가 상기 카트리지 수용부(11350)에 커플링되고 실질적으로 기기(11000)의 하우징(11100) 내부에 배치되는 제1 구성일 때의 상기 일련의 카트리지(11300)를 도시한다. 도 61은, 상기 일련의 카트리지(11300)가 대응 카트리지 수용부(11350)로부터 커플링 해제되어 실질적으로 기기(11000)의 하우징(11100) 외부에 배치되는 제2 구성일 때의 상기 일련의 카트리지(11300)를 도시한다. 상기 일련의 카트리지(11300)는 도시된 바와 같이 "적재" 및 "하적" 카트리지(11300) 모두를 포함할 수 있지만, 카트리지(11300)는 실질적으로 서로 유사하여 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 기기는 용기 조립체의 적재(예컨대, 입력) 및 용기 조립체의 하적(예컨대, 출력)을 위해 상이한 카트리지를 포함할 수 있다. 각각의 카트리지(11300)는 근위 단부(11302) 및 원위 단부(11301)를 포함한다. 원위 단부(11301)는 카트리지 수용부(11350)와 맞물리고 상기 수용부와 가역적으로 커플링하도록 구성된다. 근위 단부(11302)는 본원에 기술된 바와 같이, 사용자가 카트리지(11300)를 조종할 수 있도록, 예컨대 카트리지(11300)를 적재 또는 하적할 수 있도록 구성된다.
도 62는 카트리지(11300)의 사시도를 도시한다. 카트리지(11300)는 경량의 강성 재료, 예컨대 플라스틱으로부터 형성될 수 있으며 부드럽고 상대적으로 날카로운 에지가 없는 표면을 가질 수 있다. 카트리지(11300)는 용기의 적어도 일부분, 예컨대, 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기의 반응 챔버(3732)를 제거 가능하게 수용하도록 구성된 일련의 리셉터클(11304)을 형성한다. 도시된 바와 같이, 카트리지(11300)는 12개의 리셉터클(11304)을 포함한다. 하지만, 다른 실시양태에서, 카트리지(11300)는 1개, 2개, 4개, 6개, 8개, 10개, 14개, 16개 또는 더 많은 수의 리셉터클(11304)을 포함할 수 있다. 상기 일련의 리셉터클(11304)의 각각은 용기의 반응 챔버, 예컨대 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기의 반응 챔버(3732)를 수용하도록 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 카트리지(11300) 및 리셉터클(11304)는 용기의 측방향 이동을 제한할 수 있다. 또한, 상기 일련의 리셉터클 중 리셉터클(11304)은 시약 모듈, 예컨대 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기의 시약 모듈(3740)이 실질적으로 리셉터클(11304) 외부에 배치되게 하는 깊이를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 용기 조립체의 적어도 일부가 조종기 조립체(11600)에 의해 조종되도록 노출 및/또는 접근될 수 있다.
상기 일련의 리셉터클(11304)의 각각은 또한 리셉터클(11306)의 측벽의 적어도 일부분을 따라 슬롯(11306)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 슬롯(11306)은 예컨대, 리셉터클(11304)로부터 용기의 제거를 용이하게 하기 위해, 사용자가 리셉터클(11304) 내에 배치되는 용기의 반응 챔버, 예컨대 반응 챔버(3732)의 측벽에 접근할 수 있도록 구성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 슬롯(11306)은 리셉터클(11304) 내에서 용기 조립체의 광학적 모니터링 및/또는 (예컨대, 라벨을 통한) 식별을 허용하도록 구성될 수 있다.
카트리지(11300)의 근위 단부(11302)는 예컨대, 기기(11000)로부터 카트리지(11300)의 적재/하적을 용이하게 하기 위해 사용자에 의해 맞물리도록 구성되는 아암(11308)을 포함한다. 아암(11308)은 예컨대, 카트리지(11300)를 조종하는 사용자의 물리적 스트레스를 최소화하기 위해 인체 공학적인 형상을 가질 수 있다.
카트리지(11300)는 카트리지의 전체 길이를 따라 근위 단부(11302)로부터 원위 단부(11301)로 이어지는 리세스(11310)를 포함한다. 리세스는 본원에 기술된 바와 같이 카트리지 수용부(11350)의 안내 레일(11352)에 의해 활주 가능하게 수용되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 또한, 카트리지(11300)의 원위 단부(11301)는 탭(11312)을 포함한다. 탭(11312)은 본원에 기술된 바와 같이 근위 단부(11312)로부터 돌출하고 카트리지 수용부(11350)의 센서(11362)와 결부하도록 구성된다.
도 63은 기기(11000) 내에 포함된 카트리지 수용부(11350)의 사시도를 도시한다. 카트리지 수용부(11350)는 예컨대, 스크루, 볼트, 리벳 등을 통해 베이스판(11118) 상에 견고하게 장착될 수 있다. 카트리지 수용부는 경량이며 강성인 내마모성 재료, 예컨대 알루미늄과 같은 금속으로부터 형성될 수 있다. 카트리지 수용부(11350)는 카트리지(11300)의 리세스(11310) 내로 활주하도록 구성된 안내 레일(11352)을 포함하여, 카트리지(11300)는 카트리지 수용부(11350)에 의해 활주 가능하게 수용 및/또는 커플링될 수 있다. 카트리지 수용부(11350)는 안내 레일(11352) 내의 개방부 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있는 래치(11354)를 포함한다. 래치(11354)는 카트리지 수용부(11350)에 카트리지(11300)를 로킹, 유지 및/또는 고정하기 위해 카트리지(11300)의 리세스(11310) 내에 포함된 노치(11314)(도 64)와 맞물리도록 구성된 제1 부분(11355)을 포함한다. 래치(11354)는 카트리지 수용부(11350) 내에 포함된 액추에이터(11360)의 샤프트(11361) 상에 장착되는 제2 부분(11356)을 포함한다. 또한, 스프링(11358)이 샤프트(11361) 상에 장착된다. 스프링(11358)은 본원에 기술되는 바와 같이 래치(11354)에 커플링되고 래치(11354)로 하여금 카트리지(11300)를 로킹 및/또는 맞물리게 하도록 작동될 수 있다. 예컨대, 스프링(11358)은 예컨대, 나선형 인장 스프링과 같은 인장 스프링일 수 있다. 카트리지 수용부(11350)는 센서(11362)를 포함한다. 센서(11362)는 동작 센서, 위치 센서, 광학 센서, 압전 센서 또는 임의의 다른 적절한 센서와 같은 임의의 적절한 센서일 수 있다. 상술된 바와 같이, 센서(11362)는 예컨대, 카트리지(11300)가 완전히 제2 구성이 되고 카트리지 수용부(11350)에 완전히 커플링되는 것을 보장하기 위해, 카트리지(11300)의 위치를 결정 및/또는 확인하도록 카트리지(11300)의 탭(11312)과 결부하게 구성된다.
도 64는, 카트리지(11300)가 카트리지 수용부(11350)와 완전히 커플링되는 제2 구성일 때의 카트리지(11300)의 측단면을 도시한다. 제2 구성에서, 카트리지 수용부(11350)의 안내 레일(11352)은 실질적으로 리세스(11310) 내로 배치되고, 래치(11354)의 제1 부분(11355)은 카트리지(11300)의 리세스(11310) 내에 포함된 노치(11314) 내로 삽입된다. 래치(11354)는 핀(11364) 상에 피봇식으로 장착되어, 래치(11354)는 제1 위치로부터 제2 위치로 핀(11364) 주위에서 피봇할 수 있다. 제1 위치에서, 래치(11354)의 제1 부분(11355)의 적어도 일부분은 노치(11314) 내부에 위치된다. 제2 위치에서, 제1 부분(11355)은 노치(11355) 외부에 위치된다. 스프링(11358)은 래치(11354)의 제2 부분(11356)에 커플링되고 래치(11354)가 제1 위치에 있게 하도록 작동될 수 있다.
사용기, 카트리지(11300)는, 카트리지(11300)의 근위 단부(11301)가 래치(11354)의 제1 부분(11355)과 접촉할 때까지 안내 레일(11352)을 따라 활주함으로써 기기(11000) 내로 적재될 수 있다. 래치(11354)의 제1 부분(11355)은 테이퍼진 표면을 가져서, 카트리지(11300)의 근위 부분(11301)의 에지(예컨대, 모따기되거나 또는 테이퍼진 에지)가 래치(11354)의 제1 부분(11355)의 상기 테이퍼진 표면을 따라 활주하며, 이는 래치(11354)를 제1 위치로부터 제2 위치로 피봇하게 한다. 카트리지(11300)가 제2 구성을 향해 안내 레일(11352)을 따라 추가로 이동함에 따라, 래치(11354)의 제1 부분(11355)은 노치(11314)와 직면한다. 이제 스프링(11358)이 래치(11354)로 하여금 핀(11364) 주위를 피봇하게 하고 제1 위치로 복귀 이동하게 하는데, 이로 인해 래치(11354)의 제1 부분(11355)은 노치(11314) 내부에 위치되고 카트리지(11300)는 제2 구성에서 로킹된다.
제2 구성에서, 탭(11312)은 상술된 바와 같이 센서(11362)와 맞물린다. 일부 실시양태에서, 센서(11362)는 카트리지(11300)가 카트리지 수용부(11350)에 완전히 커플링된 것을 나타내는 신호를 생성한다. 센서(11362)는 예컨대, 청각 경보(예컨대, 비프음), 시각 경보(예컨대, 표시기 광) 및/또는 촉각 경고를 이용하여 카트리지(11300)의 위치를 확인하는 정보를 프로세서(11126) 및/또는 사용자에게 통신할 수 있다. 액추에이터(11360)는 기기로부터의 제거를 위해 래치(11354)로 하여금 카트리지(11300)를 해제하도록 제1 위치에서 제2 위치가 되게 강제하도록 구성된다. 예컨대, 사용자는 액추에이터(11360)를 작동할 수 있으며 및/또는 액추에이터(11360)는 소정의 기간 후에 작동하도록 구성될 수 있으며, 그로 인해 샤프트(11361)가 카트리지(11300)의 근위 단부(11302)를 향해 연장된다. 이로 인해, 래치(11354)는 제1 위치로부터 제2 위치로 핀(11364) 주위를 피벗하게 되어, 카트리지(11300)는 더이상 래치(11354)에 의해 고정되지 않으며 카트리지 수용부(11350)로부터 활주 가능하게 제거될 수 있다.
도 55 내지 도 57에 도시된 바와 같이, 기기(11000)는 일련의 용기, 예컨대 용기 조립체(3700) 및/또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기를 수용하도록 구성된 히터 조립체(11400)를 포함한다. 히터 조립체(11400)는 본원에 기술된 임의의 방법에 따라 내부에 있는 용기 조립체 가열하고 및/또는 그러한 용기 조립체의 온도를 유지하도록 구성된다. 이제 도 65 내지 도 67을 다시 참조하면, 히터 조립체(11400)는 일련의 가열 블록(11420)을 수납하도록 구성된 하우징(11410)을 포함한다. 하우징(11410)은 강성의 단열 재료, 예컨대, 두꺼운 스테인리스 스틸, 다른 금속, 중합체로 형성된다. 하우징(11410)은 예컨대, 미카와 같은 단열 재료의 라이닝 또는 임의의 다른 단열 수단을 포함할 수 있다. 하우징(11410)은 일련의 공동(11412)을 형성하며, 각각의 공동은 긴밀한 공차(close tolerance)로 가열 블록(11420)을 수용하는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
가열 블록(11420)은 열전도성이고 강성이며 내마모성인 재료, 예컨대 애노드화처리된 알루미늄(anodized aluminum)으로부터 형성될 수 있다. 가열 블록(11420)은 일련의 리셉터클(11422)을 형성하는데, 각각의 리셉터클은 용기의 적어도 일부분, 예컨대 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기의 반응 챔버(3732)를 수용하는 크기 및 형상을 갖는다. 예컨대, 용기는 본원에 기술된 바와 같이 구동 조립체(11500)에 의해 구동 및/또는 위치 설정되는 조종기 조립체(11600)에 의해 일련의 가열 블록(11420) 중 임의의 가열 블록의 일련의 리셉터클(11422) 중 임의의 리셉터클 상에 배치될 수 있다.
각각의 가열 블록(11420)은 가열 블록(11420)의 저부 표면 상에 배치되는 가열 요소(11424)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가열 요소(11424)는 마이크로 히터, 예컨대, 세라믹 판 히터일 수 있다. 일부 실시양태에서, 사열 요소(11424)는 전기 에너지(즉, 저항 가열)를 이용하여 가열 블록(11420)을 가열하기 위해 가열 블록(11420)에 전류를 통과시키는 전기 배선일 수 있다. 각각의 가열 블록(11420)은 또한 가열 블록(11420)의 몸체 내에 배치되는 온도 센서(11426), 예컨대 열전쌍을 포함할 수 있다. 온도 센서(11426)는 직접 또는 기기(11000)의 처리 유닛(도시 생략)을 통해 가열 요소(11420)와 전기적으로 소통된다. 이러한 방식으로, 가열 요소(11424)는 예컨대, 센서의 온도가 사전에 규정된 온도 수준을 초과할 때 가열 블록(11420)에 대한 가열을 제한하도록 비활성화 및/또는 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 블록(11424) 및 내부에 배치된 샘플의 온도는 본원에 기술된 방법에 따라 제어될 수 있다.
도 55 내지 도 57에 도시된 바와 같이, 기기(11000)는 예컨대 본원에 기술된 바와 같이 조종기 조립체(11600)에 의해 용기 또는 용기에 커플링된 조립체를 운반하도록 구성된 구동 조립체(11500)를 포함한다. 예컨대, 조종기 조립체(11600)는 용기에 커플링될 수 있으며, 구동 조립체(11500)는 하우징(11100) 내의 제1 위치로부터 제2 위치로, 예컨대 적재 카트리지(11300)로부터 가열기 조립체(11400)로, 가열기 조립체(11400)로부터 검출기(11200)로, 검출기(11200)로부터 하적 카트리지(11300)로 및/또는 이들 사이의 임의의 다른 위치로 용기를 운반할 수 있도록 구성될 수 있다.
이제 도 68 내지 도 71도 참조하면, 구동 조립체(11500)는 지지부(11502), 예컨대 구동 조립체(11500)의 구성 요소가 장착되는 프레임 또는 섀시를 포함한다. 지지부(11502)는 베이스판(11118) 상에 견고하게 장착되고 구동 조립체(11500)의 동작에 의해 유발되는 임의의 진동을 흡수하도록 구성될 수 있다. 지지부는 화살표(XX)에 의해 도시된 바와 같이 기기(11000)의 X 축에 대해 X 축을 따라 배향된 제1 섹션(11503a) 및 화살표(YY)에 의해 도시된 바와 같이 기기(11000)에 대해 Y 축을 따라 배향된 제2 섹션(11503b)을 포함한다. 제2 섹션(11503b)은 제2 안내 블록(11520)을 통해 제1 섹션(11503a)에 이동 가능하게 배치 및/또는 커플링된다. 구동 조립체(11500)는 제1 섹션(11503a) 상에 배치되는 제1 액추에이터(11504a), 제2 섹션(11503b) 상에 배치되는 제2 액추에이터(11504b) 및 프레임(11512) 상에 장착되는 제3 액추에이터(11504c)를 포함한다. 제1 액추에이터(11504a) 및 제2 액추에이터(11504b)는 본원에 기술된 바와 같이, 각각 X 및 Y 방향으로 프레임(11512) 및 장착부(11514) 상에 배치되는 임의의 하위조립체, 예컨대 조종기 조립체(11600)를 구동하도록 구성된다. 제3 액추에이터(11504c)는 화살표(ZZ)에 의해 도시된 바와 같이 기기(11000)에 대해 Z 방향으로 장착부(11514) 및 장착부 상에 장착된 임의의 하위조립체, 예컨대 조종기 조립체(11600)를 구동하도록 구성된다. 액추에이터들은 실질적으로 서로 유사할 수 있으며, 매 스텝마다 고정된 거리, 예컨대 액추에이터(11504a, 11504b 및/또는 11504c)의 각 부분으로 프레임(11512) 및/또는 장착부(11514)를 구동하도록 구성된 예컨대, 스테퍼 모터를 포함할 수 있다.
제1 액추에이터(11504a) 및 제2 액추에이터(11504b)는 액추에이터(11504a, 11504b) 각각에 장착된 제1 디스크(11506)를 포함한다. 제2 디스크(11508)(도 70)는 지지부(11502)의 제1 섹션(11503a) 및 제2 섹션(11503b) 각각에 배치된다. 벨트(11510)가 제1 디스크(11506) 및 제2 디스크(11508) 주위에서 팽팽한 방식으로(taut manner) 루프를 형성하여, 액추에이터(11504a/b)에 의해 유발되는 디스크(11506)의 회전이 벨트(11510)를 제2 디스크(11508)에 걸친 그 길이를 따라 구동(또는 회전)되게 한다. 벨트(11510)는 예컨대, 고무 벨트, 플라스틱 벨트 또는 중합체 벨트일 수 있으며, 예컨대 벨트의 마찰 및/또는 미끄러짐 없는 병진 이동을 제공하기 위해 디스크(11506, 11508)와 접촉하는 표면 상에 홈을 포함할 수 있다. 제1 액추에이터(11504a)에 커플링된 벨트(11510)는 제1 안내 레일(11518) 상에 장착되는 제1 안내 블록(11516)에 작동식으로 커플링된다. 벨트(11510)는, 제1 액추에이터(11504a)에 의해 유발되는 벨트(11510)의 병진 이동이 제1 안내 블록(11516) 및 그에 장착된 지지부(11502)의 제2 섹션(11503b)을 X 방향으로 안내 레일(11518)을 따라 활주 가능하게 병진 이동시키도록 구성된다. 유사하게, 제2 액추에이터(11504b) 역시 프레임(11512) 상에 배치된 제2 디스크(11508)에 커플링되는 디스크(11506) 상에 배치된 벨트(11510)를 포함한다. 프레임(11512)은 제2 안내 블록(11520)에 커플링된다. 제2 안내 블록(11520)은 제2 안내 레일(11522) 상에 장착된다. 제2 액추에이터(11504b)에 의한 벨트(11510)의 구동은 프레임(11512) 및 제2 안내 블록(11520)을 제2 안내 레일(11522)을 따라 활주 가능하게 구동한다. 이러한 방식으로, X 축을 따르는 제1 액추에이터(11504a)의 작동에 의해 유발되는 지지부(11502)의 제2 섹션(11503)의 병진 이동과 액추에이터(11504b)에 의해 유발되는 Y 축을 따르는 프레임(11512)의 병진 이동의 조합이 기기(11000) 내에서 X-Y 평면 내의 임의의 위치로 프레임을 구동할 수 있다.
프레임(11512)은 제1 섹션(11503a)에 배치 및 커플링되는 제1 체인 안내부(11526a) 내에 활주 가능하게 배치되는 제1 체인(11524a)에 커플링된다. 또한, 제2 체인(11524b)은 프레임(11512)에 커플링되고 제2 섹션(11503b)에 배치 및 커플링되는 제2 체인 안내부(11526b) 내에 활주 가능하게 배치된다. 체인(11524a/b)은 프레임(11512)의 X-Y 변위에 대응하는 긴밀한 공차로 체인 안내부(11526a/b)를 따라 활주하도록 구성되어, 체인은 예컨대 프레임(11512)의 정확한 변위를 보장하기 위해 프레임(11512)의 모든 측방향 동작을 방지한다.
본원에 기술된 바와 같이, 제3 액추에이터(11504c)는 프레임(11512) 상에 배치되고, 상기 액추에이터(11504c)에 커플링되는 제1 디스크(11528a)을 포함한다. 벨트(11530)가 제1 디스크(11528)에 커플링되어, 벨트(11530)는 제1 디스크(11528a) 및 제2 디스크(11528b)에 걸쳐 루프를 형성한다. 제2 디스크(11528b)은 프레임(11512) 내에 포함된 리드 스크루(11532)에 커플링된다. 벨트(11530)는 벨트(11510)와 실질적으로 유사할 수 있다. 리드 스크루(11532)는 리드 스크루(11532)의 나사부에 장착되는 너트(11534)를 갖는다. 너트는 장착부(11514)에 커플링된다. 제3 액추에이터(11504c)는 제1 디스크(11528a)를 회전시키도록 구성되고, 이는 벨트(11530)를 병진 이동시켜서 제2 디스크(11528b)를 회전시키는 된다. 제2 디스크(11528b)의 회전은 리드 스크루(11532)를 회전시키고, 이는 너트(11534)가 Z 방향으로 제1 위치(도 70)로부터 제2 위치(도 71)로 리드 스크루(11532)의 길이를 따라 변위하게 한다. 또한, 너트(11534)의 변위는 너트(11534)에 커플링된 장착부(11514) 및 장착부 상에 장착된 임의의 하위조립체, 예컨대 조종기 조립체(11600)를 Z 방향으로 제1 위치로부터 제2 위치로 이동하게 한다. 또한, 장착부(11514)는 제3 안내 레일(11538) 상에 활주 가능하게 장착된 제3 안내 블록(11536)에 커플링되어, Z 방향으로의 장착부(11514)의 변위는 예컨대, 리드 스크루(11512)에 의해 형성된 종방향 축 주위에서 장착부(11514)의 모든 반경방향 동작을 방지하도록, 제3 안내 블록(11536) 및 제3 안내 레일(11538)에 의해 안내된다.
구동 조립체(11500)는 제1 섹션(11503a), 제2 섹션(11503b) 및 프레임(11512) 각각에 장착된 센서(11540)를 포함한다. 센서(11540)는 예컨대, 광학 센서, 동작 센서, 압전 센서 또는 임의의 적절한 센서와 같은 위치 센서일 수 있다. 센서(11540)는 예컨대, 구동 조립체를 손상시킬 수 있으며 및/또는 증가된 마모를 유발할 수 있는 과도한 이동(overtravel)을 방지하기 위해 프레임(11512) 및 제2 섹션(11503b)의 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 도 57 및 도 72에 도시된 바와 같이, 기기(11000)는 또한 액추에이터(11504a/b/c)를 제어하기 위한 회로(11500)를 포한한다. 회로(11500)는 액추에이터(11504a/b/c)의 제어를 위해 이용되는 임의의 상업적으로 구입 가능한 회로, 예컨대 스테퍼 모터 제어기 회로일 수 있다.
도 55 내지 도 57에 도시된 바와 같이, 기기는 구동 조립체(11500) 내에 포함된 장착부(11514) 상에 배치되는 조종기 조립체(11600)를 포함한다. 조종기 조립체(11600)는 용기, 예컨대 본원에 기술된 용기 조립체(3700)를 파지, 유지, 클램핑, 접촉, 맞물림 및/또는 고정하도록 구성된다. 예컨대, 조종기 조립체(11600)는 해제 가능하게 용기와 맞물리고 및/또는 용기를 쥐도록 및/또는 예컨대 용기 조립체(3700)와 같은 용기 내에 포함된 하나 이상의 액추에이터와 맞물리게 구성될 수 있다.
이제 도 73 내지 도 84를 참조하면, 조종기 조립체(11600)는 분절 하위조립체(articulation subassembly)(11610), 플런저 하위조립체(11630) 및 액추에이터 하위조립체(11650)를 포함한다. 분절 조립체(11610)는 예컨대 용기 조립체(3700)와 같은 용기를 해제 가능하게 접촉, 파지 또는 고정하도록 구성된다. 예컨대, 분절 조립체(11610)는 예컨대 적재 카트리지(11300)와 같은 제1 위치에 배치된 용기를 고정 또는 파지하도록 구성될 수 있다. 분절 조립체(11601)는 구동 조립체(11500)에의해 기기(11000) 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 운반되는 도중에 용기를 연속적으로 고정할 수 있다. 이러한 위치 변경은 적재 카트리지(11300)로부터 히터 조립체(11400)로, 히터 조립체(11400)로부터 검출기 조립체(11200)로 및/또는 검출기 조립체(11200)로부터 하적 카트리지(11300)로 용기 조립체를 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 플런저 하위조립체(11630)는 본원에 기술된 바와 같이, 액추에이터 및/또는 액추에이터들로 하여금 시약(예컨대, 본원에 도시 및 기술된 유형의 형질 도입 입자와 같은 생물학적 또는 비생물학적 벡터) 및/또는 기질(예컨대, 트리데칸알)을 용기의 시약 체적으로부터 반응 챔버로 소통시키게 하기 위해 용기 내의 하나 이상의 액추에이터, 예컨대 용기 조립체(3700) 내에 포함된 액추에이터(3750 및/또는 3760)를 접촉, 맞물림 또는 조종하도록 구성된다. 액추에이터 조립체(11650)는 본원에 기술된 바와 같이, 예컨대 플런저 조립체(11630)의 외부 플런저(11636) 및/또는 내부 플런저(11632)를 조종하기 위해, 플런저 조립체(11630)와 맞물리거나 또는 플런저 조립체를 조종하도록 구성된다. 또한, 액추에이터 조립체(11650)는 본원에 기술된 바와 같이, 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)를 고정 또는 해제하도록 예컨대 분절 하위조립체(11610)를 조종하거나 또는 강제하기 위해 분절 하위조립체(11610)와 맞물리거나 분절 하위조립체를 조종하도록 구성될 수 있다. 즉, 액추에이터 조립체(11650)는 단일 액추에이터에 의해 조종기 조립체(11600)가 용기를 쥐고 및/또는 고정하고 또한 용기를 작동하게 한다.
도 74 및 도 75에 도시된 바와 같이, 분절 하위조립체(11600)는 일 세트의 파지기 베이스(11614) 상에 커플링되거나 장착되는 일 세트의 파지기(11612)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 2개의 파지기(11612)가 하나의 파지기 베이스(11614)에 커플링된다. 일부 실시양태에서, 각 파지기 베이스(11614)는 2개보다 많은 파지기(11612), 예컨대 3개 또는 4개의 파지기를 포함할 수 있다. 파지기(11612)는 강하고 강성인 재료, 예컨대 스테인리스 스틸과 같은 금속으로부터 형성될 수 있는 긴 핀형 부재이도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 파지기(11612)는 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)를 접촉, 파지 또는 고정하기 위해 높은 마찰력을 가질 수 있는 표면을 포함할 수 있다. 예컨대, 파지기(11612)의 표면은 홈, 연마부, 고무 코팅, 부드러운 플라스틱 및/또는 고무 첨가 탄소(rubberized carbon)를 포함할 수 있다. 각 파지기 베이스(11614)는 홈(또는 채널)(11615)을 형성하는데, 이 홈은 플런저 하위조립체(11630) 내에 포함된 외부 플런저(11636)의 플런저 부분(11637)이 홈(11615)을 형성하는 측벽과 접촉하지 않은 상태에서 홈(11615)들 사이의 영역 내에서 이동할 수 있게 하도록 구성된다.
각 파지기 베이스(11614)는 임의의 적절한 기구에 의해 측부판(11616)에 커플링된다. 측부판(11616)은 본원에 기술된 바와 같이, 액추에이터 조립체(11650) 내에 포함된 액추에이터 장착부(11654)에 피벗식으로 커플링된다. 측부판은 분절 하위조립체(11610)가 제1 구성에서 제2 구성이 되게 하기 위해, 플런저 조립체(11630)에 대해 그 장착부 주위에서 피벗 또는 분절 연결되도록 구성된다. 제1(또는 폐쇄) 구성에서, 파지기(11612)의 세트는 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)를 선택적으로 맞물리거나, 쥐거나, 파지하거나 또는 고정하는 폐쇄 위치에 위치된다. 제2(또는 개방) 구성에서, 파지기(11612)의 세트는 용기를 예컨대, 맞물림 해제 또는 방출하기 위해 서로 원위에 위치된다. 일 세트의 안내 휠(11620)이 예컨대 핀, 볼트, 스크루 등에 장착된 측부판(11616)의 세트의 각각의 측벽에 배치된다. 특정 조건하에서, 안내 휠(11620)의 세트는 본원에 기술된 바와 같이 플런저 조립체(11630) 내에 포함된 안내 부재(11640)의 세트의 측벽의 일부와 접촉하거나 근접하지만 접촉하지 않도록 구성된다. 안내 부재(11640)는 본원에 기술된 바와 같이 측부판(11616) 그리고 그에 따라 분절 조립체(11610)가 제1 구성에서 제2 구성이 되게 하도록 구성된다.
측부판(11616)은 일 세트의 압축판(11618)에 커플링된다. 압축판(11618)은 핀을 통해 액추에이터 장착부(11654)에 장착되는 일 세트의 스프링(11622)과 가압 접촉된다. 압축판(11618) 세트는 측부판(11616) 세트의 피벗 동작에 의해 각도 변위되도록 구성되어, 압축판(11618) 세트는 분절 조립체(11610)가 제2 구성에 있을 때 스프링(11622) 세트와 맞물린다(예컨대 스프링(11622)을 압축한다). 따라서, 압축판(11618)은 예컨대 용기, 예컨대 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기를 파지 또는 고정하기 위해 분절 조립체(11610)가 제2 구성에서 제1 구성이 되게 하도록 구성된다. 스프링(11622)은 예컨대, 용기의 파손을 방지하기 위해 용기 상에 파지기(11612)에 의해 가해지는 힘의 양을 제어하도록 구성된다. 측부판(11616) 세트 중 적어도 하나는 위치 센서(11662a), 예컨대 광학 센서, 동작 센서, 압전 센서 또는 임의의 다른 적절한 센서와 맞물리도록 구성될 수 있다. 센서(11662a)는 액추에이터 장착부(11654)의 표면에 장착된 센서 장착부(11664)에 커플링된다. 센서(11662a)는 제어 시스템 및/또는 사용자에게 분절 조립체(11610), 예컨대 제1 구성(즉, 용기를 고정하거나 맞물리거나 파지하는 구성)일 때 또는 제2 구성(즉 용기를 맞물림 해제하거나 해제하는 구성)일 때의 분절 조립체의 위치에 대해 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 센서(11662a)는 분절 조립체(11610)의 귀환 위치를 식별하도록 구성되는 유도 센서(homing sensor)일 수 있다.
플런저 하위조립체(11630)는 내부 플런저(11632) 및 외부 플런저(11636)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 내부 플런저(11632)는 또한 액추에이터(11652)의 리드 스크루이다. 따라서, 내부 플런저(11632)는 플런저 조립체(11630)의 종방향 축 주위를 회전할 수 있다. 내부 플런저(11632)는 본원에 기술된 바와 같이, 용기의 제1 액추에이터, 예컨대 용기 조립체(3700)의 액추에이터(3750)와 맞물리거나 이를 조종하도록 구성될 수 있다. 내부 플런저(11632)의 외부 표면은 나사가 형성되어, 칼라(11634) 내에 나사 결합식으로 배치될 수 있다. 칼라(11634)는 내부 플런저(11632)의 회전 도중 내부 플런저(11632)의 나사부를 따라 이동하도록 구성된다. 칼라(11634)는 외부 플런저(11636)의 맞물림 부분(11637)에 추가로 커플링되어, 내부 플런저(11632)의 회전은 외부 플런저(11636)의 종방향 변위를 초래한다. 이로 인해, 외부 플런저(11636)의 속도의 제어가 가능하게 되며, 이는 예컨대 본원에 기술된 바와 같이 용기의 반응 챔버 내로의 기질의 전달을 제어하는데 이용될 수 있다. 외부 플런저(11636)는 본원에 기술된 바와 같이 용기 내의 제2 액추에이터, 예컨대 용기 조립체(3700)의 액추에이터(3760)를 맞물림하거나 또는 이를 조종하도록 구성될 수 있는 맞물림 부분(11638)을 포함한다. 외부 플런저(11636)는 또한 외부 플런저(11636)의 종방향 축을 따라 관통하여 형성된 채널(11639)을 포함한다. 내부 플런저(11632)의 적어도 일부분은 채널(11639) 내에 배치될 수 있다.
일 세트의 안내 부재(11640)가 외부 플런저(11636)의 측벽 상에 배치된다. 안내 부재(11640) 세트의 각각은 제1 폭을 갖는 제1 섹션(11642), 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 갖는 제2 섹션(11644), 및 안내 부재(11640)의 종방향 축에 대해 각을 형성하고 제1 섹션(11642)을 제2 섹션(11644)에 연결하는 제3 섹션(11643)을 포함한다. 칼라(11634), 외부 플런저(11636) 및 안내 부재(11640)와 같은 플런저 조립체(11630)의 적어도 일부분은 내부 플런저(11632)에 의해 형성된 종방향 축을 따라 이동하도록 구성된다. 또한, 플런저 조립체(11630)는 본원에 기술된 바와 같이, 분절 조립체(11610)에 의해 맞물리거나 고정되거나 또는 파지되는 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)와 맞물리고 및/또는 이를 조종하도록 구성될 수 있다. 또한, 플런저 조립체(11630)는 본원에 기술된 바와 같이, 예컨대 분절 조립체(11610)를 분절 조립체(11610)가 용기와 맞물리거나 용기를 파지 또는 고정하는 제1 구성에서 분절 조립체가 용기와 맞물림 해제되거나 용기를 해제하는 제2 구성이 되도록 하기 위해 분절 조립체(11610)를 조종하도록 구성된다. 또한, 클립(11646)이 안내 부재(11640) 중 하나에 배치된다(도 75). 클립(11646)은 플런저 조립체(11630)의 위치를 확인 및/또는 결정하기 위해 센서(11662b)와 선택적으로 맞물리도록 구성된다. 센서(11662b)는 액추에이터 장착부(11654)에 배치되는 임의의 적절한 센서, 예컨대 위치 센서, 동작 센서, 광학 센서, 압전 센서 또는 임의의 다른 적절한 센서일 수 있다. 센서(11662b)는 예컨대 플런저 조립체(11630)의 과도한 이동을 방지하기 위해 플런저 조립체(11630)의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다.
액추에이터 하위조립체(11650)는 액추에이터 장착부(11654)에 배치되는 액추에이터(11652), 예컨대 스테퍼 모터를 포함한다. 액추에이터 장착부(11652)는 대응하는 리세스(11656a, 11656b)를 형성한다. 리세스(11656a)는 액추에이터(11652)의 적어도 일부분을 위한 장착 시트를 제공한다. 홈(11656b)은 개방부를 형성하는데, 이 개방부를 통해 내부 플런저(11632), 칼라(11634) 및 외부 플런저(11636)와 같은 플런저 조립체(11630)의 적어도 일부분이 이동할 수 있다. 액추에이터 장착부(11654)는 액추에이터 장착부(11654)의 저부 표면 상에 배치되는 일 세트의 정렬 핀(11658)을 더 포함한다. 정렬 핀(11658)은 플런저 조립체(11630)에 의해 형성되는 종방향 축에 실질적으로 평행하다. 각 정렬 핀(11658)의 적어도 일부분은 외부 플런저(11636)의 맞물림 부분(11637) 및 칼라(11634) 내에 포함된 대응 채널(11659) 내에 배치된다. 이러한 방식으로, 예컨대 내부 플런저(11632)의 회전에 의해 유발되는, 플런저 하위조립체(11630)에 의해 형성되는 종방향 축을 따르는 플런저 하위조립체(11630)의 변위는 예컨대, 플런저 조립체(11630)의 모든 회전 또는 측방 동작을 방지하기 위해 정렬 핀(11658)에 의해 안내된다.
본원에 기술된 바와 같이, 조종기 조립체(11600)는 용기를 해제 가능하게 접촉하거나, 용기와 맞물리거나 또는 용기를 고정하도록 구성된다. 도 75는 용기 조립체(3700)의 하우징(3741)이 조종기 조립체(11600)에 의해 접촉되지 않거나 파지되지 않거나 또는 고정되지 않은 제1 구성일 때의 조종기 조립체(11600)의 측면도를 도시한다. 도 75는 조종기 조립체(11600)가 용기 조립체(3700)을 고정 또는 파지하는 제2 구성일 때의 조종기 조립체(11600)의 측면도를 도시한다. 조종기 조립체(11600)는 파지기(11612)가 단지 상부 부분, 즉 시약 모듈(3740)로부터 용기 조립체(3700)를 고정하도록 구성된다. 이는 검출기(11200) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 검출기에 의해 용기 조립체(3700)의 바닥 판독(bottom read)을 가능하게 할 수 있다.
도 75에 도시된 바와 같이, 제1 구성일 때, 액추에이터(11652)는 액추에이터(11652)를 향한 방향으로 내부 플런저(11632)의 길이를 따라 내부 플런저(11632)에 커플링된 칼라((11634)를 이동시키도록 내부 플런저(11632)를 회전시켰다. 이러한 방식으로, 제1 구성일 때, 액추에이터(11652), 칼라(11634)의 적어도 일부 및/또는 칼라(11634)에 커플링된 외부 플런저(11636)는 액추에이터 장착부(11654)의 리세스(11656b)에 의해 형성된 개방부 내에 위치된다. 또한, 액추에이터 조립체(11650)에 대한 (즉, 상방 위치에서의) 플런저 조립체(11630)의 위치는 안내 부재(11640)가 분절 조립체(11610)와 맞물리게 되는 위치이다. 도 75에 도시된 제1 구성에 도시된 바와 같이, 액추에이터(11652)를 향한 안내 부재(11640)의 변위는 안내 휠(11620)를 제2 섹션(11644)와 접촉하도록 배치한다. 이 구성에서, 측부판(11616) 세트는 플런저 조립체(11630)의 종방향 축에 대해 그 장착부 주위를 피벗하거나 분절 연결하여, 파지기 베이스(11614) 및 파지기(11612) 세트가 플런저 조립체(11630)의 종방향 축에 대해 각을 형성한다. 대응 파지기(11612)의 일 단부는 이격된 제1 거리에 위치하는데, 상기 제1 거리는 용기 조립체(3700)의 하우징(3741)의 직경보다 크다.
제1(또는 "개방 파지") 구성에서, 조종기 조립체(11600)는 용기 조립체(3700)을 맞물림 해제 또는 방출하도록 구성되고 및/또는 용기 조립체(3700)를 수용할 준비를 한다. 예컨대, 일부 실시양태에서, 용기 조립체(3700)는 카트리지(11300) 내에 배치될 수 있다. 조종기 조립체(11600)는 용기 조립체(3700)가 배치되는 위치로 구동 조립체(11500)에 의해 구동될 수 있으며, 이후 제1 구성이 되도록 강제된다. 이후, 조종기 조립체(11600)는, 파지기(11612)가 하?이(3741)에 인접하고 내부 플런저(11632)의 저부 부분이 용기 조립체(3700)의 하우징(3741) 내에 배치되는 (도 75 및 도 76에는 도시되지 않은) 내부 플런저(6750)의 맞물림 부분(6752)에 매우 근접하게 하지만 접촉하지는 않도록 위치될 때까지, 용기 조립체(3700)를 향해 조종기 조립체(11600)에 의해 형성된 종방향 축을 따라 변위될 수 있다.
도 76에 도시된 바와 같이, 분절 조립체(11610)는 용기 조립체(3700)와 맞물리거나 용기 조립체를 파지하거나 쥐거나 또는 고정하기 위해 제2 구성으로 이동될 수 있다. 예컨대, 분절 조립체를 제2 구성으로 이동시키기 위해, 내부 플런저(11632)는 액추에이터(11652)에 의해 회전된다. 이로 인해, 칼라(11634)는 액추에이터(11652)로부터 멀어지는 방향으로(예컨대, 도 76에 도시된 하방으로) 내부 플런저(11632)의 길이를 따라 이동하게 강제된다. 칼라(11634)의 변위에 의해서도, 외부 플러저(11636) 및 외부 플런저에 커플링된 안내 부재(11640) 세트는 액추에이터(11650)로부터 멀어지도록 플런저 조립체(11630)에 의해 형성된 종방향 축을 따라 이동하게 된다. 이는 안내 휠(11620)이 더 협소하고 경사진 섹션(11643) 상으로 안내 부재(11640)의 제2 섹션(11644)의 측벽을 따라 활주하게 한다. 이러한 구성에서, 압축판(11618)의 세트와 가압 접촉하는 스프링(11622) 세트는 압축판 세트 그리고 그에 따라 측부판(11616) 세트를 플런저 조립체(11630)에 의해 형성된 종방향 축에 대해 피봇하게 강제한다. 또한, 이는 파지기 베이스(11614) 및 파지기 베이스에 커플링된 파지기(11612) 세트가 용기 조립체(3700)의 하우징(3741)를 향해 변위하게 하여, 제2 구성에서 파지기(11612) 세트는 용기 조립체(3700)를 접촉하거나, 맞물리거나 또는 고정한다. 조종기 조립체(11600)는 기기(11000)의 하우징(11100) 내에서 제1 위치로부터 구동 조립체(11500)를 통해 도 77에 도시된 바와 같이 제2 위치로 용기 조립체(3700)를 운반하기 위해 제2 구성에서 유지될 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 조종기 조립체는 또한 용기 조립체(3700), 예컨대 용기 조립체(3700)의 하우징(3741) 내에 배치되는 액추에이터(3750, 3760)와 맞물리고 및/또는 그를 조종하기 위해 이용될 수도 있다. 도 78 및 도 79는 제1 구성("개방 파지"로도 지칭됨)에서의 조종기 조립체(11600)의 측면도를 도시하고, 도 80은 도 78에 도시된 조종기 조립체(11600)의 측단면을 도시한다. 이 구성에서, 플런저 조립체(11630), 분절 조립체(11610) 및 액추에이터 조립체(11650)는 도 75를 참조하여 상술된 바와 같이 동일한 상대 위치에 위치된다. 하지만, 용기 조립체(3700)에 대한 조종기 조립체(11600)의 위치 설정은 다르다. 특히, 내부 플런저(11612)는 후술되는 바와 같이 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)과 맞물린다.
이 구성("내부 플런지(inner plunge)" 구성)에서, 용기 조립체(3700)는 예컨대, 본원에 기술된 바와 같이 히터 조립체(11400) 내에 포함된 가열 블록(11420)의 리세스(11412) 내에 배치될 수 있어서, 용기 조립체(3700)는 조종기 조립체(11600)의 종방향 축에 대해 측방향으로 변위될 수 없다. 분절 조립체(11610)가 제1 구성("개방 파지" 및 "내부 플런지")일 때, 외부 플런저(11636) 및 칼라(11634)의 적어도 일부분은 리세스(11656b)에 의해 형성된 개방부 내에 위치되어, 내부 플런저(11632)의 저부 부분이 외부 플런저(11636)의 채널(11639)의 저부로부터 돌출된다. 또한, 상술된 바와 같이, 안내 휠(11620) 세트는 안내 부재(11640) 세트의 표면(11644)과 접촉하고 있으며 압축판(11618) 세트는 정위치에서 파지기를 유지하기 위해 스프링(11622) 세트를 압축하고 있다.
도 78 내지 도 80에 도시된 바와 같이 "내부 플런지" 작동을 실행하기 위해, 구동 조립체(11500)는 화살표(ZZ)에 의해 도시된 바와 같이 플런저 조립체(11630)의 종방향 축에 의해 형성된 하향 방향으로 조종기 조립체(11600)를 변위시키도록 작동된다. 조종기 조립체(11600)의 하방 동작으로 인해, 내부 플런저(11632)는 하방으로 이동되고, 그로 인해 내부 플런저(11632)의 저부 부분은 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)과 접촉하여, 하우징(3741)에 의해 형성된 내부 체적(3742) 내에서 액추에이터(3750)의 플런저 부분(3754)을 압박한다. 플런저 부분(3754)은 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 수 있어서, 상술된 바와 같이 플런저 부분(3754)은 용기 조립체(3700) 내로 내부 체적(3742) 내에 배치된 시약을 소통시킨다. 시약은 본원에 기술된 임의의 시약 또는 물질, 예컨대 본원에 기술된 유형의 생물학적 또는 비생물학적 벡터 또는 형질 도입 입자일 수 있다. 조종기 조립체(11600)에 의한 제1 액추에이터(3750)의 작동 후에, 용기 조립체(3700)는 사전에 결정된 온도에서 사전에 규정된 기간동안 히터 조립체(11400) 내에 배치되어 유지될 수 있다. 상술된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 용기 조립체를 유지하는 것은 샘플 내의 표적 세포가, 예컨대 루시페라제 또는 본원에 기술된 임의의 다른 리포터 분자와 같은 리포터 분자의 충분한 양을 발현할 수 있게 한다.
도 81은 제2 구성("파지기 폐쇄"로도 지칭됨)에서의 조종기 조립체(11600)의 측단면을 도시한다. 제2 구성에서, 조종기 조립체(11600)는 도 76 및 도 77을 참조하여 기술된 바와 같이 용기 조립체(3700)와 접촉하거나 그에 맞물리거나 파지되거나 또는 고정된다. 파지기 폐쇄 구성에서, 내부 플런저(11632)는, 내부 플런저(11632)의 저부 부분이 본원에 기술된 바와 같이 용기 조립체(3700)의 하우징(3741) 내에 배치되는 제1 액추에이터(3750)의 맞물림 부분(3752)와 근접하지만 그와 접촉하지는 않도록, 실질적으로 외부 플런저(11636) 내에 배치된다. 또한, 안내 휠(11620) 세트는 안내 부재(11640) 세트의 제3 섹션(11643)과 접촉하고 있다. 파지기 폐쇄 구성은 용기 조립체(3700)를 예컨대, 히터 조립체(11400)로부터 검출기 조립체(11200)로 운반하는데 이용될 수 있다. 분절 조립체(116500)는 또한 과도한 이동을 방지하도록 구성된다. 예컨대, 폐쇄 파지 구성에서, 안내 휠 세트는 안내 부재(11640) 세트의 제2 표면(11644)과 접촉하면, 이는 외부 플런저(11636)가 과도하게 이동되었다는 것을 나타낸다. 이러한 상황에서, 측부판(11616) 세트 중 하나 상에 장착된 핀(도시 생략)이 과도 이동 신호, 예컨대 경보를 프로세서(11126) 또는 사용자에게 송출할 수 있는 위치 센서(11662a)를 시동한다.
이제 도 82 내지 도 84를 참조하면, 도 82 및 도 83은 조종기 조립체(11600)의 측면도를 도시하고, 도 84는 제3 구성("기질 플런지"로도 지칭됨)에서의 도 82에 도시된 도면의 측단면도를 도시한다. 기질 플런저 구성에서, 외부 플런저는 후술되는 바와 같이 액추에이터(3760)의 맞물림 부분(3762)와 맞물린다. 이 구성에서, 용기 조립체(3700)는 예컨대, 본원에 기술된 바와 같이 검출기 조립체(11200) 내에 배치될 수 있어서, 용기 조립체(3700)는 조종기 조립체(11600)의 종방향 축에 대해 측방향으로 변위될 수 없다. 예컨대, 이 구성에서, 용기 조립체(3700)의 반응 챔버(3732)는 추가로 후술되는 바와 같이, 검출기 조립체(11200) 내에 포함되는 셔터(11230)의 슬롯(11234) 내에 배치될 수 있다. 또한, 제3 구성으로 이동될 때, 분절 조립체(11610)는 맞물림, 클램프, 파지 또는 다른 고정 구성에서 유지될 수 있다. 이러한 방식으로, 용기 조립체(3700)는 기질 플런지 도중 분절 조립체(11610)에 의해 고정되어 유지될 수 있다. 본원에 기술되는 바와 같이, 이는 예컨대, 외부 플런지의 모든 힘이 용기 조립체(3700)의 제2 액추에이터(3760)으로만 전달되고 및/또는 모든 주변 노이즈(예컨대, 광)가 검출기 조립체(11200)에 진입하는 것을 방지하기 위해 검출기 조립체(11200) 내에 포함된 가스켓(11206)과 동일 평면에서 용기 조립체(3700)를 유지하는 것을 보장할 수 있다.
제2 구성에서 제3("기질 플런지") 구성으로 이동하기 위해, 내부 플런지(11632)는 개방 파지 구성과 반대 방향으로, 예컨대 도 82에서 화살표(RR)에 의해 도시된 바와 같이 회전하며, 그로 인해 칼라(11634)는 액추에이터(11652)로부터 멀어지는 방향으로 내부 플런저(11632)에 의해 형성된 종방향 축을 따라 변위된다. 또한, 플런저의 변위는 외부 플런저(11636)와 외부 플런저에 부착된 안내 부재(11640) 세트를 동일 방향으로 변위시킨다. 내부 플런저(11632)의 회전에 의해 초래된 외부 플런저(11636)의 변위가 지속되어, 외부 플런저(11636)의 저부 부분은 제2 액추에이터(3760)의 맞물림 부분(3762)과 맞물려서, 액추에이터(3760)의 플런저 부분(3764)이 용기 조립체(3700)의 하우징(3741)에 의해 형성된 내부 체적(3744) 내에서 변위하게 된다. 플런저 부분(3764)은 제1 위치로부터 제2 위치로 이동될 수 있어서, 플런저 부분(3764)은 내부 체적(3742) 내에 배치딘 시약을 전달 부분(3770)을 통해 용기 조립체(3700) 내에 포함된 반응 챔버(3732) 내로 소통시킨다. 예컨대, 시약은 반응 챔버(3732) 내에 존재하는 리포터 분자, 예컨대 루시페라제 또는 본원에 기술된 임의의 다른 리포터 분자와 반응하도록 제형될 수 있는 기질, 예컨대 트리데칸알 또는 본원에 기술된 임의의 다른 시질일 수 있다. 리포터 분자와 기질의 반응은 추가로 후술되는 바와 같이, 검출기 조립체(11200)에 의해 검출될 수 있는 신호, 예컨대 발광 또는 본원에 기술된 임의의 다른 신호를 생성할 수 있다. 내부 플런저(11632)의 회전 동작에 의해 초래된 외부 플런저(11636)의 종방향 변위는 예컨대, 외부 플런저(11636)의 변위에 대한 더욱 양호한 제어를 가능하게 할 수 있어서, 용기 조립체(3700)의 내부 체적(3744)로부터 반응 챔버(3732)로의 기질의 소통에 대한 더욱 양호한 제어를 가능하게 할 수 있다.
단일의 액추에이터(11652)가 i) 기질 플런지를 유발하기 위해 내부 플런저(11632)를 작동시킴으로써 외부 플런지(11636)를 조종하는 것, ii) 분절 조립체(11610)를 개방 파지 구성으로부터 파지기 폐쇄 구성으로 강제하기 위해 외부 플런저(11636)에 커플링된 안내 부재(11640)를 조종하는 것과 같은 일련의 기능을 수행하기 위해 조종기 조립체(11600)에 의해 채용된다는 것을 알 수 있다. 제2 액추에이터, 예컨대 본원에 기술된 구동 하위조립체(11500) 내에 포함된 액추에이터(11504c)는 Z 방향으로 조종기 조립체(11600)를 변위시키는데 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약 플런지 기능성은 액추에이터(11652) 내에 포함될 수 있는데, 예컨대 액추에이터(11652)는 내부 플런저(11632)를 선형으로 변위시킬 수도 있다.
도 55 내지 도 57에 도시된 바와 같이, 기기는 검출기 조립체(11200)를 포함한다. 검출기 조립체(11200)는 본원에 기술된 임의의의 방법에 따라 신호, 예컨대 화학 반응, 예컨대 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)와 기질(예컨대, 트리데칸알)의 상호작용에 의해 생성된 발광을 검출하도록 구성된다. 검출기 조립체(11200)는 용기 조립체(3700)를 수용하고 내부에서 생성된 신호를 검출하돌고 구성된다. 검출기 조립체(11200)는 리포터 분자, 예컨대 루시페라제에 의해 생성된 신호를 검출할 수 있는 임의의 적절한 검출기를 포함할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 검출기는 광학 검출기이다. 일부 실시양태에서, 검출기는 (예컨대, GFP 등과 같은 형광 리포터 분자를 검출하기 위한) 형광 검출기, (예컨대, 루시페라제와 같은 리포터 분자에 의해 생성되는 생물발광을 검출하기 위한) 발광 검출기, (예컨대, HRP와 같은 리포터 효소에 의해 생성되는 색상 침전제를 검출하기 위한) 색 검출기, 분광계, 및/또는 이미지 캡쳐 장치와 같은 광학적 검출기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기는 광원을 더 포함할 수 있다. 주로 광 검출에 기초하는 것으로 기술되었지만, 일부 실시양태에서 검출기는 전기화학적 검출기일 수 있다. 예컨대, 검출기는, 리포터, 예컨대 루시페라제에 의해 생성되는 전류, 전압, 또는 전기 전도도, 저항/임피던스 변화를 검출하도록 구성된, 전류측정 검출기, 전위측정 검출기, 전도측정 검출기 및/또는 임페드로메트릭 검출기를 포함할 수 있다. 전기화학적 검출을 채용하는 일부 실시양태에서, 검출기는 샘플을 포함할 수 있는 샘플 용액과 물리적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기(11200)는 다른 검출 방법, 예컨대 표면 탄성파, 표면 플라즈몬 공명, 라만 분광분석법, 자기 센서 및/또는 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 적절한 검출 방법을 이용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 검출기 조립체(11200)는 단지 정질적 해답, 예컨대 표적 세포의 존재에 대한 예/아니오 답을 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서 검출기(11200)는 표적 세포를 정량화할 수 있는데, 예컨대 본원에 기술된 임의의 방법, 예컨대 방법(400)에 따라 샘플 내의 표적 박테리아의 cfu/ml를 결정할 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기 조립체(11200)는 예컨대, 용기, 예컨대 용기 조립체(3700) 상의 라벨의 유연한 배치를 가능하게 하기 위해 단부 판독 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 단부 판독 시스템은 예컨대, 광학적 기기 및/또는 배경 신호 간섭을 최소화하기 위해, 검출기(11200)와 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)의 투명 단부의 직접 접촉 및/또는 근접 배치를 포함한다. 일부 실시양태에서, 검출기 조립체(11200)는 입사 광원이 없다. 즉, 용기, 예컨대 용기 조립체(3700) 내에 배치된 표적 세포, 예컨대 박테리아에 의해 생성되는 리포터 분자, 예컨대 루시페라제로부터의 신호 검출을 위해 외부 광이 필요하지 않다.
이제 또한 도 85 내지 도 94를 참조하면, 검출기 조립체(11200)는 하우징(11202) 내에 배치되는 셔터(11230) 및 검출기(11212)를 포함한다. 검출기 조립체(11200)는 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)를 제거가능하게 수용하고 내부에서 생성되는 신호, 예컨대, 리포터 분자(예컨대, 루시페라제)와 기질(예컨대, 트리데칸알)의 화학적 상호작용으로부터 초래되는 발광 신호를 검출하도록 구성된다.
하우징(11202)은 강하고 강성이며 실질적으로 불투명한 재료, 예컨대 금속으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징은 검출기 조립체 내에 배치되는 용기, 예컨대 용기 조립체(3700) 내에서 생성되는 발광 반응으로 인한 내부 반사 및/또는 굴절을 최소화하기 위해 어두운 색상, 예컨대 검정색으로 채색될 수 있다. 또한, 하우징(11202)은 예컨대, 배경 노이즈 및/또는 신호 품질을 감소시키기 위해 외부 광이 검출기 조립체(11200)에 진입하는 것을 방지하도록 구성된다. 하우징(11202)은 홈(11203)을 포함한다. 리셉터클(11204)은 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)를 제거 가능하게 수용하는 크기 및 형상을 갖는 개방부(11207)를 형성하는 홈(11203) 내에 배치된다. 리셉터클(11204)은 예컨대, 하우징(11212)의 홈(11203)에 대한 스크루, 볼트, 리벳, 글루, 열간 용접 또는 스냅 끼워맞춤을 통해 하우징(11202)에 고정식으로 또는 제거 가능하게 커플링될 수 있다. 도 86에 도시된 바와 같이, 리셉터클(11204)은 리셉터클(11204) 내에 고정식으로 배치된 가스켓(11206)을 포함한다. 가스켓(11206)은 강성이며 파손 및/또는 마모 내성 재료, 예컨대 고밀도 네오프렌으로부터 형성될 수 있다. 가스켓(11206)은 용기 조립체(3700)가 리셉터클(11204) 내에 배치될 때, 가스켓(11206) 및 시약 모듈(3740)의 일부분이 임의의 외부 광이 하우징(11202) 내부로 진입하는 것을 방지하도록 광밀 시일을 형성하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 리셉터클(11204)의 높이는 예컨대 다양한 길이의 용기를 수용하기 위해 변경될 수 있다. 이는, 예컨대 제조 프로세스에서의 변수 및/또는 사용자 선호로 인한 용기 길이의 어떠한 변화도 검출기(11212)로부터의 용기의 저부 단부, 예컨대 용기 베이스의 거리를 변경하지 않아서, 예컨대 신호 품질 및/또는 반복성을 강화하는 것을 보장한다. 하우징(11202)은 용기의 적어도 일부분, 예컨대 용기 조립체(3700)의 반응 챔버(3732)를 수용하도록 구성된 채널(11209)을 추가로 형성한다. 또한, 하우징(11202)은 셔터(11230)를 수납하도록 구성된 내부 체적(11210)을 포함하여, 셔터(11230)는 내부 체적(11210) 내에서 제1 위치로부터 제2 위치로 자유롭게 조종 및/또는 변위된다. 하우징(11202)은 하우징(11202)의 측벽에 배치된 회로(11208)를 더 포함한다. 회로는 후술되는 바와 같이 광원(11246)의 작동을 제어하도록 구성된다.
도 87은 하우징(11202)이 제거된 상태의 검출기 조립체(11200)의 내부 구성 요소를 도시하며, 도 88은 검출기 조립체(11200)의 구성 요소의 분해도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 검출기 조립체(11200)는 베이스판(11211)을 포함하고, 상기 베이스판은 기기(11000)의 베이스판(11118) 상에 검출기 조립체(11200)를 장착하도록 구성된다. 베이스판(11211)은 또한 하우징(11202) 및 검출기 조립체(11200)의 구성 요소를 장착하기 위한 베이스를 제공하도록 구성된다.
검출기 조립체(11200)는 검출기 봉입부(11214) 내에 배치되는 검출기(11212)를 포함한다. 검출기(11212)는 광학 검출기, 예컨대 광전자증배관(PMT), 발광측정기(luminometer), 분광계, 형광 검출기 및/또는 임의의 다른 적절한 광학 검출기일 수 있다. 검출기(11212)는 본원에 기술된 바와 같이 예컨대 용기, 예컨대 용기 조립체(3700) 내에서의 화학 반응에 의해 생성된 광학 신호, 예컨대 발광을 검출하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 검출기(11212)는 리포터, 예컨대 루시페라제에 의해 생성된 전류, 전압 또는 전도도, 저항 및/또는 임피던스 변화를 검출하도록 구성된 전류측정 검출기, 전위측정 검출기, 전도측정 검출기 및/또는 엠페드로메트릭 검출기를 포함할 수 있다. 검출기 봉입부(11214)의 저부 표면은 베이스판(11211) 상에 배치되는 장착부(11216)에 커플링된다. 장착부(11216)는 검출기 봉입부(11214)에 완충식 지지부를 제공하기 위해, 강성이지만 부드러운 재료, 예컨대 고무 또는 발포 패드로 이루어질 수 있다. 검출기 봉입부(11214)의 상부 표면은 분리기(11218)에 커플링되는데, 예컨대 분리기(11218)에 대해 나사 결합, 볼트 결합 및/또는 리벳 결합된다. 분리기(11218)는 강하고 강성이며 마찰이 적은 재료, 예컨대 연마되 금속판(예컨대, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등)으로 이루어질 수 있다. 분리기(11218)는 본원에 기술된 바와 같이 예컨대, 셔터(11230)의 변위로 인한 검출기 봉입부(11214)의 마모를 방지하기 위해, 검출기 봉입부(11214)와 셔터(11230) 사이에 분리 층을 제공하도록 구성된다. 분리기(11218)는 개구(11219)를 포함하며, 상기 개구는 분리기(11218)가 검출기(11212)와 커플링될 때, 개구(11219)가 검출기(11212) 바로 위에 위치되어 검출기(11212)에 방해받지 않는 광학적 접근을 제공하도록 구성된다. 개구(11219)는 또한 윈도우(11220), 예컨대 내부에 배치된 원형 유리 또는 투명 플라스틱편을 포함한다. 윈도우(11220)는 검출기(11212)를 예컨대 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)의 일 단부에 의한 의도하지 않은 접촉에 기이한 물리적 손상 및/또는 먼지 입자로부터 검출기(11212)를 보호하도록 구성된다. 시트(11222)는 또한 개구(11219) 내에 배치되는데, 이 개구는 개구(11219) 내에 윈도우(11220)를 안착시키도록 구성된다. 시트(11222)는 또한 예컨대, 주변 광으로부터 검출기(11212)를 광학 밀봉하기 위해, 검출기 봉입부(11214)의 상부 표면과 접촉하고 검출기(11212)를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시일(11214)은 고무, 플라스틱 및/또는 중합체로부터 형성될 수 있으며 o-링일 수 있다. 시일(11224), 예컨대 고무 시일은 분리기(11224) 상에 배치될 수도 있다. 시일(11224)은 예컨대, 배경 노이즈를 감소시키고 신호 품질 및/또는 반복성을 증가시키기 위해, 하우징(11202)의 내부 체적(11210), 예컨대 셔터(11230)를 수납하는 내부 체적(11210)을 주변 광으로부터 광 밀봉하도록 구성될 수 있다.
또한, 검출기 조립체(11200)는 분리기(11218) 상에 활주 가능하게 배치되는 셔터(11230)를 포함하는데, 상기 셔터는 셔터(11230)가 폐쇄되고 검출기(11212)가 용기, 예컨대 검출기 조립체(11200) 내에 배치된 용기 조립체(3700)과 광학적으로 커플링 되지 않은 제1 셔터 위치로부터, 셔터(11230)가 개방되고 검출기(11212)가 용기에 광학적으로 커플링되는 제2 셔터 위치로 이동하도록 구성된다. 도 89 내지 도 90에 도시된 바와 같이, 셔터(11230)는 슬롯(11234) 및 표면(11236)을 포함하는 리세스(11232)를 포함한다. 슬롯(11234)은 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)의 일 단부 부분을 수용하는 크기 및 형상을 갖는다. 표면(11236)은 윤곽이 형성되는데, 예컨대 용기의 저부 단부의 윤곽에 부합하도록 만곡된다. 표면(11236)은 셔터(11230)의 상부 표면(11236)으로부터 슬롯(11234)의 상부 에지에 이르는 각도로 경사진다. 일부 실시양태에서, 표면(11236)은 셔터(11230)의 상부 수평면으로부터 30도, 40도, 45도, 50도 또는 60도의 각도로 경사질 수 있다. 표면(11230)은 본원에 기술된 바와 같이, 셔터(11230)를 제1 위치로부터 제2 위치로 조종하기 위해, 용기, 예컨대 용기 조립체(3700)의 저부 단부에 의해 맞물리도록 구성된다. 셔터(11230)는 내부에 배치된 스프링(11240)을 갖는 슬리브(11238)를 포함한다. 스프링(11240)의 제2 단부가 핀(11242) 상에 장착되는 하우징(11202)(도 85) 내의 노치(11241) 내에 배치된다. 스프링(11240)은 본원에 기술된 바와 같이 제2 셔터 위치로부터 제1 셔터 위치로 셔터(11230)를 강제하고, 및/또는 용기, 예컨대 슬롯(11234) 내에 배치된 용기 조립체(3700)를 고정, 유지하고 및/또는 용기 조립체의 측방향 이동을 방지하도록 구성된다.
셔터(11230)는 전자기 방사선, 예컨대 광원(11246)에 의해 발산되는 발광을 위한 광 경로를 형성하도록 구성된 채널(11244)을 더 포함한다. 채널(11244)은 셔터가 제1 위치에 있을 때에만 채널(11244)이 검출기(11212)에 광원(11246)을 광학적으로 커플링하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 광원(11246)은 발광 다이오드(LED) 또는 레이저를 포함할 수 있으며, 광 안내부, 예컨대 광섬유 케이블을 더 포함할 수 있다. 광원(11246)은 기준 발광 신호, 예컨대 검출기(11212)를 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 신호를 방출하도록 구성될 수 있다.
본원에 기술된 바와 같이, 셔터(11230)는 내부 체적(11210) 내에서 셔터(11230)가 폐쇄된 제1 위치로부터 셔터(11230)가 개방된 제2 위치로 변위되도록 구성된다. 도 91 내지 도 94는 제1 구성, 제2 구성, 제3 구성 및 제4 구성인 검출기 조립체(11200)의 측단면을 도시한다. 제1 구성(도 72)에서, 용기는 검출기 조립체(11200) 내에 배치되지 않는다. 스프링(11240)은 제1 셔터 위치 내로 셔터(11230)를 조종 및 유지하기 위해 화살표(AA)에 의해 도시된 방향으로 셔터의 수평축(HA)을 따라 셔터(11230)에 힘을 가하고, 그 결과, 셔터(11230)의 슬롯(11234)는 개구(11219) 및 검출기(11212)와 정렬하지 않으며, 주변광이 검출기(11212)에 입사하지 않는다. 채널(11244)은 광원(11246)이 검출기(11212)에 광학적으로 커플링되도록 검출기(11212)와 정렬된다. 그 결과, 제1 구성에서 광원(11246)은 예컨대, 검출기(11212)를 캘리브레이션하도록 검출기(11212)에 기준 신호를 송출하는데 이용될 수 있다.
제2 구성(도 92)에서, 전술된 바와 같이 용기 조립체(3700)는 제1 위치에서 검출기 조립체(11200) 내에 배치된다. 용기 조립체(3700)는 전술된 바와 같이 반응 챔버(3732) 및 시약 모듈(3740)을 포함한다. 용기 조립체(3700)는 예컨대, 조종기 조립체(11600)에 의해 검출기 조립체(11200) 내에 배치될 수 있다. 용기 조립체(3700)의 반응 챔버(3732)는 시약 모듈(3740)의 적어도 일부분이 리셉터클(11204) 내에 배치된 상태에서 실질적으로 채널(11209) 내에 배치된다. 반응 챔버(3732)의 일 단부 부분(3733)은 표면(11236)과 접촉한다. 하방 힘이 예컨대, 본원에 기술된 조종기 조립체(11600)에 의해 화살표(F)에 의해 도시된 검출기 조립체(11200)의 수직축(VA)을 따라 용기 조립체(3700)에 가해지는데, 이는 용기 조립체(3700) 내에 포함된 반응 챔버(3732)의 단부 부분(3733)에 의해 셔터(11230)의 표면(11236)으로 소통된다. 표면(11236)이 셔터(11230)의 수평축에 대해 예컨대, 45도 경사지기 때문에, 용기 조립체(3700)의 단부 부분(3733)은 도시된 바와 같이 표면(11236) 상에 각도 힘(Fxy)을 가한다. 상기 힘(Fxy)은 도 92에 도시된 바와 같이 수평 성분(Fx) 및 수직 성분(Fy)을 갖는다. 수평 성분(Fx)은 셔터(11230) 조립체가 화살표(FX)에 의해 지시된 방향으로 수평축(HA)을 따라 수평으로 변위하게 하여, 셔터(11230)의 슬롯(11234)은 제3 구성(도 93)에 도시된 바와 같이 검출기(11212)를 향해 변위된다. 스프링(11240)은 반응 챔버(3732) 상에 반응 힘(reactive force)을 가하도록 구성될 수 있지만, 이 힘은 반응 챔버(3732)가 셔터(11230)를 조종하는 것을 방해하기에 충분히 크지 않다. 하우징(11202)의 채널(11209)은 예컨대, 스프링(11240)에 가해지는 반응 힘에 의한 용기 조립체(3700)의 임의의 측방향 이동을 방지하기 위해, 반응 챔버(3732)의 직경보다 단지 약간 크거나 긴밀한 공차 내에 있을 수 있다.
용기 조립체(3700) 상의 하방 힘(F)은, 제4 구성에서 도 94에 도시된 바와 같이 셔터(11230)가 제2 위치로 변위되어 슬롯(11234)이 검출기(11232)와 정렬되고 반응 챔버(3732)의 단부 부분(3733)이 슬롯(11234) 내에 배치될 때까지 유지될 수 있다. 반응 챔버(3732)의 단부 부분(3733)이 예컨대 윈도우의 스크래칭 및/또는 마모를 방지하기 위해 윈도우(11220)에 근접할 수 있지만 접촉하지 않는다. 이 구성에서, 스프링(11240)는 셔터(11230)에 힘을 가하여, 셔터(11230)가 제1 셔터 위치가 되게 한다. 이 힘은, 셔터(11230)가 제1 셔터 위치 내로 활주하는 것을 방지하는 셔터(11230) 내에 포함된 슬롯(11234)의 측벽을 통해 반응 챔버(3732)의 단부 부분(3733)의 측벽으로 소통된다. 일부 실시양태에서, 슬롯(11234)은, 예컨대 신호 품질, 민감도, 반복성을 증가시키고 및/또는 배경 노이즈를 감소시키기 위해, 반응 챔버(3732) 내에서 생성되는 임의의 신호, 예컨대 리포터 분자, 예컨대 루시페라제와 기질, 예컨대 트리데칸알의 상호작용에 의해 생성되는 발광을 제한하도록 구성된 검출 체적을 형성할 수 있다. 또한, 용기 조립체(3700) 내에 포함된 시약 모듈(3740)의 저부 표면(3735)은 가스켓(11206) 상에 안착되어 그와 동일 평면을 이루며, 그로 인해 검출기 조립체(11200)의 하우징(11202)에 어떠한 주변 광도 진입할 수 없다. 일부 실시양태에서, 조종기 조립체(11600)는 예컨대, 가스켓(11206)과 용기 조립체(3700) 내에 포함된 시약 모듈(3740)의 저부 표면(3735) 사이의 강력한 접촉을 유지하기 위해, 제4 구성에서 용기 조립체(3700)에 하방 힘(F)을 유지할 수 있다.
도 95는 일 실시양태에 따른 검출기 조립체(11200)를 제어하는데 이용될 수 있는 검출 회로(11270)를 도시한다. 회로(11270)는 베이스판(11118) 상에 장착된 기기(11200)의 하우징(11202) 내에 배치된다. 일부 실시양태에서, 회로(11270)는 본 기술 분야에 공지되어 있는, 광자 검출기(photon detector) 및/또는 광전자 신호(opto-electronic signal)를 처리하기 위한 임의의 다른 회로를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 시약, 예컨대 기질은 제4 구성에서 반응 챔버(3732) 내로 소통될 수 있으며, 그 결과 화학 반응이 검출기(11212)에 의해 검출될 수 있는 신호를 반응 챔버(3732) 내에서 생성한다. 예컨대, 조종기 조립체(11600) 내에 포함된 제2 플런저(11636)는 기질, 예컨대 트리데칸알 또는 본원에 기술된 임의의 다른 기질을 반응 챔버(3732) 내로 소통시키기 위해 용기 조립체(3700)의 시약 모듈(3740) 내에 포함된 액추에이터(3760)와 맞물릴 수 있다. 기질은 용기 내에 배치된 샘플 용액 내에 존재하는 리포터 분자, 예컨대 리포터 분자 루시페라제 또는 본원에 기술된 임의의 다른 리포터 분자와 상호작용할 수 있는데, 이러한 리포터 분자는 예컨대, 형질 도입 입자(예컨대, 형질 도입 입자(160) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 형질 도입 입자)와 같은 생물학적 또는 비생물학적 벡터와 표적 세포, 예컨대 MRSA와 같은 박테리아의 상호작용에 의해 생성된다. 기질과 리포터 분자의 상호작용은 신호, 예컨대 검출기(11212)에 의해 검출되는 발광을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기질과 리포터 분자 사이의 반응은 일시적일 수 있는데, 예컨대 리포터 분자를 포함하는 샘플 용액 내로의 기질의 소통 직후에 신호가 생성되는 플래시 반응일 수 있다. 신호의 검출은 반응 챔버(3732) 내에 배치된 샘플이 표적 세포를 포함한다는 것을 나타낸다.
본원에 기술된 바와 같이, 검출기(11212) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 검출기는 신호 측정을 하기 전에 캘리브레이션될 수 있다. 도 96은 기기, 예컨대 기기(11000) 내에 포함된 검출기(11212)와 같은 검출기로 캘리브레이션 및 측정하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 상기 방법은 검출 체적이 제1 셔터 위치에 배치된 이동 가능한 셔터, 예컨대 셔터(11230)에 의해 채널로부터 광학적으로 격리되도록 제1 시간에서 검출 체적 내에 광 방출의 크기와 연관된 제1 신호를 수신하는 단계(702)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 광 방출, 예컨대 캘리브레이션 신호는 셔터가 제1 위치에 있을 때 셔터에 의해 형성되는 광 채널을 통해 검출 체적 내로 전송된다. 셔터를 제2 위치 내로 이동시키기 위해 샘플 용기에 힘이 인가된다(704). 용기에 대한 이러한 힘의 인가가 용기의 원위 단부 부분으로 하여금 셔터를 제1 셔터 위치로부터 제2 셔터 위치로 이동시킬 수 있게 하기 위해, 용기는 초기에 채널 내에 적어도 부분적으로 배치된 상태일 수 있다. 이로 인해, 용기의 원위 단부 부분은 검출 체적 내로 이동될 수 있으며(706), 이로 인해 채널은 이제 검출 체적과 광학 소통하게 된다. 이 위치에서, 검출 체적 내의 광 방출과 연관된 제2 신호가 수신될 수 있다(708). 일부 실시양태에서, 제2 신호를 수신하기 전에, 시약, 예컨대 기질이 용기의 원위 단부 부분 내로 반송될 수 있다. 기질, 예컨대 트리데칸알은 예컨대, 광 방출을 생성하도록 샘플 내에 존재하는 리포터 분자와 반응하도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 검출기(11212) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 검출기는 내부 캘리브레이션 제어부, 예컨대 소프트웨어 알로리즘을 포함할 수 있어서, 외부 캘리브레이션 광원이 요구되지 않는다.
본원에 기술된 바와 같이, 기기(11000) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 기기는 예컨대, 용기를 운반하고, 용기의 반응 체적 내로 시약을 소통시키고 및/또는 신호, 예컨대 용기 내에서 생성된 발광을 검출하도록, 용기(예컨대, 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기)를 조종하는데 사용될 수 있다. 도 97은 기기 내에서 용기를 조종하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 표적 세포, 예컨대 박테리아를 포함하는 샘플이 내부에 배치될 수 있는 용기가 기기(802)의 적재 구역, 예컨대 적재 카트리지(11300)에 적재될 수 있다. 용기는 기기 내에 포함된 히터로 운반되는데(804), 예컨대 조종기 조립체(11600)에 의해 구동 조립체(11500)를 통해 히터 조립체(11400)로 운반된다. 형질 도입 입자와 같은 생물학적 또는 비생물학적 벡터가 예컨대, 조종기 조립체(11600)의 내부 플런저(11632)의 조종에 의해 용기의 반응 체적 내로 소통될 수 있다(806). 용기는 사전에 결정된 시간 동안 사전에 결정된 온도로 유지되는데(808), 예컨대, 히터 조립체(11400)에 의해 4시간 동안 섭씨 37도로 유지된다. 형질 도입 입자는 샘플 내에 포함된 표적 세포와 상호반응하여, 표적 세포는 일련의 리포터 분자를 생성한다(810). 일부 실시양태에서, 히터 조립체(11400)는 사전에 결정된 시간동안 일련의 온도에서 용기(예컨대, 용기 조립체(3700) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 용기)를 유지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 용기 및 용기 내에 배치되는 샘플은 제1 시간, 예컨대 4시간 동안 섭씨 37도에서 유지될 수 있다. 이후, 용기의 온도는 제1 온도보다 낮은 제2 온도(예컨대, 섭씨 30도)로 낮아질 수 있는데, 이는 예컨대 제2 온도에서 가열 블록(11422)으로 전달됨으로써 이루어질 수 있다. 예컨대, 용기는 검출전까지 제2 온도에서 유지될 수 있다. 이후, 용기는 기기, 예컨대 검출기 조립체(11200) 내에 포함딘 검출기로 운반된다(812). 예컨대, 조종기 조립체(11600)는 구동 조립체(11500)를 통해 용기를 운반하는데 이용될 수 있다. 이후, 기질은 예컨대 조종기 조립체(11600)의 외부 플런저(11636)의 조종을 통해 용기 내로 소통된다(814). 기질은 신호를 생성하도록 리포터 분자와 상호작용하며(816), 이러한 신호는 검출기를 이용하여 검출된다(818). 이후, 분석된 용기는 기기의 하적 구역, 예컨대 하적 카트리지(11300)로 운반되어(820), 용기로부터 제거될 수 있다(822).
일부 실시양태에서, 기기, 예컨대 기기(11000) 또는 본원에 기술된 임의의 다른 기기는 연구실 정보 시스템(LIS), 예컨대 도 2 및 도 3에 도시된 LIS(1900)과 소통될 수 있다.
다양한 실시양태가 상술되었지만, 이러한 실시양태들은 제한적인 것이 아니며 단지 예로서 제공되었다는 것이 이해되어야 한다. 상술된 방법 및/또는 개념이 특정 이벤트 및/또는 특정 순서로 발생하는 흐름 패턴을 나타내는 경우, 특정한 이벤트 및/또는 흐름 패턴의 순서는 변경될 수 있다. 추가적으로, 특정 이벤트는 연속적으로 수행될 수 있을 뿐만 아니라 가능한 경우 병렬 프로세스로서 동시에 수행될 수도 있다. 실시양태들이 구체적으로 도시 및 기술되었지만, 형태 및 세부 사항에 있어서 다양한 변화가 이루어질 수 있다.
일부 실시양태에서, 임의의 시약 모듈(예컨대, 1740)에 의해 형성되는 유체 경로는 밸브 또는 임의의 다른 유동 제어 기구를 포함할 수 있다. 그러한 기구는 플랩 밸브, 멤블인 밸브, 덕빌 밸브, 엄브렐라 밸브, 격막 또는 시약이 일방향으로 유동시킬 수 있는 임의의 다른 적절한 밸브 기구를 포함한다. 일부 실시양태에서, 이러한 밸브는 감압성일 수 있어서, 예컨대 시약의 원하지 않는 소통을 방지하기 위해 사전에 규정된 압력 역치를 초과한 경우에만 유체 소통을 허용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본원에 기술된 임의의 시스템 및 방법은, 표적 세포 내에서 표적 유전자의 발현을 제어하는 유도성 프로모터에 작동식으로 링크되는 리포터 유전자, 본원에 도시 및 기술된 유형의 비복제성 형질 도입 입자에 합체함으로써 발달될 수 있는 표적 세포 내의 유도 분자(inducer molecule)의 존재를 보고하는 리포터 시스템을 포함한다. 리포터 벡터가 표적 유전자 프로모터의 유도자(inducer)를 발현하는 표적 세포 내로 도입될 때, 리포터 유전자의 발현은 리포터 벡터 내의 표적 유전자 프로모터의 유도를 통해 가능하다.
일 실시양태에서, VanR 리포터 시스템은 반코마이신 내성 엔테로코쿠스(Vancomycin Resistant Enterococci)(VRE)를 검출할 목적으로 발달될 수 있다. E. 파에시움 내에 존재할 수 있는 Tn1546 트랜스포손은 vanR 유도자 유전자(inducer gene) 및 vanA 표적 유전자를 포함할 수 있다. VRE 리포터 시스템은 vanA 유전자를 포함하는 vanHAX 오페론(operon)의 발현을 제어하는 프로모터(PH)에 작동식으로 링크된 리포터 유전자를 합체하는 E. 파에시움-표적 비복제성 형질 도입 입자를 발달시킴으로써 발달될 수 있다. 형질 도입 입자가 PH-제어 리포터 유전자를 E. 파에시움 세포 내로 전달할 때, 리포터 유전자는 vanR의 생산에 의한 PH 프로모터의 유도를 통해 발현될 것이다.
다른 실시양태에서, TcdD, C. 디피실레의 독소 A 및 B 유전자(각각 tcdA 및 tcdB)의 프로모터의 유도자를 검출하기 위한 리포터 시스템이 비복제성 형질 도입 입자 표적화 C. 디피실레를 발달시킴으로써 발달될 수 있는데, 이는 tcdA 유전자 프로모터에 작동식으로 링크되는 리포터 유전자를 합체시킨다. C. 디피실레 내의 PaLoc 트랜스포손은 tcdD 유전자 및 tcdA 표적 유전자를 포함할 수 있다. 천연 세포내에서, tcdD 유전자가 발현되고 TcdD 단백질을 생성할 때, TcdD는 PaLoc 트랜스포손 내의 PtcdA를 유도할 수 있어서, tcdA 유전자의 발현을 유발할 수 있고 따라서 독소 A 단백질을 생성할 수 있다. tcdA 유전자 프로모터(PtcdA)에 작동식으로 링크된 리포터 유전자를 표적 세포 내로 도입함으로써, 이후에 TcdD도 리포터 유전자를 제어하는 PtcdA를 유도할 수 있으며, 따라서 리포터 분자의 발현을 유발할 수 있다.
리포터 시스템이 기질을 케이징(caging)함으로써 그리고 신호 발생을 위한 기질을 요구하는 리포터를 채용하는 비복제성 형질 도입 입자계 생존 세포 리포터를 발달시킴으로써 표적 새포내 효소(target intracellular enzyme)의 존재를 보고하도록 발달될 수 있으며, 그 결과, 기질이 상기 표적 효소와의 상호작용을 통해 언케이징(un-caged)될 때까지 리포터를 통해 신호를 촉발할 수 없다. 리포터가 표적 세포 내에서 발현되고 케이징된 기질이 적용되도록, 표적 세포가 형질 도입 입자에 노출된다. 표적 세포가 표적 효소를 포함하는 경우, 표적 효소와 케이징된 기질 사이의 상호작용은 기질을 언케이징시켜서 언케이징된 기질이 발현된 리포터 분자로부터 신호를 촉발할 수 있게 한다.
일 실시양태에서, 발현되는 리포터 분자는 레닐라 루시페라제일 수 있으며, 케이징된 기질은 표적 세포와 내인성인 β-락타마제 효소가 케이징된 루시페린으로부터 케이징 화합물(caging compound)을 절단하고 언케이징된 루시페린을 방출할 수 있도록 케이징되는 레닐라 루시페린일 수 있다. 이러한 성분들을 β-락타마제 효소를 포함할 수 있는 세포를 표적으로 하는 비복제성 형질 도입 입자에 합체함으로써, 표적-세포-특이적(target-cell-specific) β-락타마제 효소 리포터 시스템이 발달될 수 있다.
세포내 분자 리포터 시스템이, 세포내 표적 분자와 상호작용할 때까지 신호를 방출하지 않는 스위치가능 리포터 분자에 비복제성 형질 도입 입자를 합체함으로써 발달될 수 있다.
일 실시양태에서, 비복제성 형질 도입 입자는 세포내 표적 분자에 결합할 때 입체형태 변화를 겪도록 설계된 스위치가능 압타머를 발현하는 유전자를 합체하도록 설계될 수 있다. 입체형태 변화는 압타머로 하여금 압타머에 의해 결합될 때 강화된 형광을 나타내는 형광단(fluorophore)과 이후에 결합할 수 있게 한다.
표적 전사체가 세포 내에 존재하는 경우 리포터 분자의 발현을 유발함으로써 생존 세포 내의 표적 전사체를 검출하기 위한 안티센스 RNA계 리포터 시스템이 발달될 수 있다. 일반적인 실시양태에서, 비복제성 형질 도입 입자는 표적 전사체(표적)의 영역에 상보적인 안티센스 메시지를 코딩하는 DNA 서열 및 리포터 유전자(리포터)에 융합된 표적 전사체(표적*)의 돌연변이된 형태를 코딩하는 서열을 합체하여 사용된다. 표적 전사체의 돌연변이는, 천연 표적 전사체에 대한 결합의 친화도보다 낮은 친화도로 안티센스 전사체가 돌연변이된 표적 전사체와 결합하도록 이루어진다. 안티센스 서열은 프로모터 서열(P)에 의해 제어되고, 리포터 유전자에 링크된 돌연변이된 표적 서열은 동일한 프로모터 서열(P)에 의해 제어된다. 리포터 시스템이 내인성 표적 전사체를 포함하지 않는 세포 내로 도입될 때, 발현된 안티센스 전사체는 리포터 유전자의 번역을 억제하고 안티센스 전사체 및 리포터 전사체는 이 프로세스에서 소모된다. 하지만, 벡터가 내인성 표적 전사체를 포함하지 않는 세포 내로 삽입되면, 발현된 안티센스 전사체는 바람직하게는 천연 표적 전사체에 결합되고, 안티센스 전사체 및 표적 전사체가 이 프로세스에서 소모되어, 번역되는 리포터 유전자를 이탈하여, 검출될 수 있는 리포터 단백질을 생성하다. 이러한 방식으로, 이 벡터는 표적 전사체를 포함하는 표적 세포 내로 도입될 때 검출 가능한 신호의 발현을 유발한다.
일부 실시양태에서, 비복제성 형질 도입 입자 표적화 S. 아우레우스 세포는 mecA 전사체의 존재를 보고하도록 설계되어 MRSA 검출 시스템을 초래한다. 형질 도입 입자는 mecA 전사체(mecA)의 영역에 상보적인 안티센스 메시지를 코딩하는 DNA 서열, 및 박테리아 루시페라제 유전자(luxA 및 luxB)(luxAB)에 융합된 mecA 전사체(mecA*)의 돌연변이된 형태를 코딩하는 서열을 전달한다. mecA* 전사체의 돌연변이는, 안티센스 전사체가 천연 mecA 전사체에 대한 결합의 친화도보다 낮은 친화도로 그 전사체에 결합하도록 이루어진다. mecA*-luxAB 융합 및 안티센스 mecA 유전자 단편은 구성적으로 발현된 프로모터에 각각 작동식으로 링크된다. 리포터 구성체가 형질 도입 입자에 의해 MRSA 세포 내로 도입될 때, 세포가 내인성 mecA 전사체를 생성하지 않는다면, mecA 유전자의 안티센스 서열 단편은 단지 luxAB 유전자에 융합된 mecA 유전자의 변형된 단편의 전사체의 mecA 서열에만 결합될 수 있다. 따라서, 이러한 결합 이벤트는 luxAB 유전자의 번역을 방지하여, 이 세포 내에서 루시페라제의 생성을 방지한다. 반면에, 세포가 내인성 mecA 전사체를 포함하고 있다면, mecA 유전자의 안티센스 서열 단편의 전사체는 luxAB 유전자에 융합된 mecA 유전자의 변형된 단편의 전사체보다는 내인성 mecA 전사체에 우선적으로 결합할 것이며, 따라서, luxAB의 번역에 이용될 수 있는 이 전사체를 이탈하여 루시페라제를 생성한다. 이러한 방식으로, mecA 전사체 리포터 벡터는 세포 내의 내인성 mecA 전사체의 존재를 보고할 수 있다.
다양한 실시양태가 특정한 구성 및/또는 구성 요소의 조합을 갖는 것으로 기술되었지만, 상술된 임의의 실시양태로부터의 임의의 구성 및/또는 구성 요소의 조합을 갖는 다른 실시양태도 가능하다.

Claims (9)

  1. - 샘플 및/또는 다른 시약을 포함하도록 구성된 반응 챔버 (3732); 및
    - 하기를 포함하는 시약 모듈 (3740)
    - 반응 챔버에 제거가능하게 커플링되도록 구성된 하우징 (3741)으로서, 하우징은 내부에 배치된 제1 천공기 (3792a)를 포함하는 제1 시약 체적 (3742) 및 내부에 배치된 제2 천공기 (3792b)를 포함하는 제2 시약 체적 (3744)을 형성하고, 제1 시약 체적 (3742) 및 반응 챔버 (3732) 사이에 제1 유체 경로 (3772a)를 형성하고 제2 시약 체적 (3744) 및 반응 챔버 (3732) 사이에 제2 유체 경로 (3772b)를 형성하는 전달 부분 (3770)을 포함하며, 여기서 제1 유체 경로는 제1 유출구 (3774a)를 포함하고 제2 유체 경로는 제2 유출구 (3774b)를 포함하며 이는 하우징이 반응 챔버에 커플링될 때 반응 챔버로 개방되는 것인, 하우징;
    - 제1 시약을 포함하는 내부 체적 (3786a)을 형성하는 측벽 (3782a) 및 취약 부재 (3784a)를 포함하는 제1 시약 체적 (3742) 내에 포함된 제1 시약 용기 (3780a) 및 제2 시약을 포함하는 내부 체적 (3786b)을 형성하는 측벽 (3782b) 및 취약 부재 (3784b)를 포함하는 제2 시약 체적 (3744) 내에 포함된 제2 시약 용기 (3780b);
    - 맞물림 부분 (3752) 및 플런저 부분 (3754)을 포함하는, 하우징 (3741) 내에 배치된 제1 액추에이터 (3750)로서, 플런저 부분은 제1 시약 체적 (3742) 내에서 이동가능하게 배치되고, 여기서 작동될 때 제1 액추에이터 (3750)의 맞물림 부분 (3752)은 플런저 부분 (3754)을 제1 시약 체적 (3742) 내에서 이동시키며, 상기 제1 액추에이터 (3750)의 상기 플런저 부분 (3754)은 제1 시약 체적 (3742)을 하우징 (3741) 외부의 체적으로부터 유체 격리하기 위한 시일 (3769a)을 포함하는 것인, 제1 액추에이터; 및 맞물림 부분 (3762) 및 플런저 부분 (3764)을 포함하는, 하우징 (3741) 내에 배치된 제2 액추에이터 (3760)로서, 플런저 부분은 제2 시약 체적 (3744) 내에서 이동가능하게 배치되고, 여기서 작동될 때 제2 액추에이터 (3760)의 맞물림 부분 (3762)은 플런저 부분 (3764)을 제2 시약 체적 (3744) 내에서 이동시키며, 상기 제2 액추에이터 (3760)의 상기 플런저 부분 (3764)은 제2 시약 체적 (3744)을 하우징 (3741) 외부의 체적으로부터 유체 격리하기 위한 시일 (3769b)을 포함하는 것인, 제2 액추에이터;
    을 포함하는 용기 조립체 (3700)로서,
    제1 및 제2 천공기는 플런저 부분 (3754) 및 플런저 부분 (3764)이 제1 시약 체적 (3742) 및 제2 시약 체적 (3744) 내에서 변위될 때 제1 시약 용기 (3780a) 및 제2 시약 용기 (3780b)의 각각의 취약 부분을 파열하도록 구성되는 것인, 용기 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 반응 챔버 (3732)의 적어도 일부분이 반응 챔버 (3732)의 내부 체적의 조망, 광학적 접근 및/또는 검출을 허용하도록 적어도 부분적으로 투명한 것인 용기 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 제1 유체 경로 (3772a) 및 제2 유체 경로 (3772b)가 공통 경계부를 포함하고/거나 서로 유체 소통되는 것인 용기 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 제1 유체 경로 (3772a) 및 유출구 (3774a) 및 제2 유체 경로 (3772b) 및 유출구 (3774b)가 제1 시약 체적 (3742) 및 제2 시약 체적 (3744) 내에 배치된 시약이 반응 챔버 (3732) 내로 소통되게 하는 경로를 제공하는 것인 용기 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 측벽 (3782a)이 또한 취약한 것인 용기 조립체.
  6. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 용기 조립체 (3700);
    - 하우징 (11100) 내에:
    - 용기 조립체 (3700) 내에 포함된 하나 이상의 액추에이터 (3750; 3760)와 해제가능하게 맞물리고 작동하기 위해 구성된 조종기 조립체 (11600); 및
    - 하우징 (11202) 내에 배치된 검출기 (11212)를 포함하는 검출기 조립체 (11200)로서, 상기 하우징 (11202)은 용기 조립체 (3700)를 제거가능하게 수용하는 크기 및 형상을 갖는 개방부 (11207)를 형성하는 홈 (11203) 및 그 내부에 배치된 리셉터클 (11204)을 포함하고, 상기 리셉터클 (11204)은 그 내부에 고정식으로 배치된 가스켓 (11206)을 포함하는 것인, 검출기 조립체
    를 포함하는 기기 (11000)
    를 포함하는, 용기 조립체 (3700)를 조종 및/또는 작동하기 위한 시스템으로서,
    용기 조립체 (3700)는 조종기 조립체 (11600)에 의해 검출기 조립체 (11200) 내에 배치되고, 가스켓 (11206)은 용기 조립체 (3700)가 리셉터클 (11204) 내에 배치될 때, 가스켓 (11206) 및 시약 모듈 (3740)의 저부 표면 (3735)이 광밀 시일을 형성하도록 구성되어 제1 원위 힘이 조종기 조립체 (11600)에 의해 하우징 (3741) 상에 가해질 때 임의의 외부 광이 검출기 조립체 (11200)의 하우징 (11202) 내로 진입하는 것을 방지하는 것인, 시스템.
  7. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 용기 조립체 (3700)를 제공하는 단계로서, 시약 모듈 (3740)은 반응 챔버 (3732)와 제거가능하게 커플링되고, 반응 챔버 (3732)는 샘플 및 저부 표면 (3735)을 갖는 시약 모듈 (3740)을 포함하는 것인, 단계;
    - 용기 조립체 (3700)를 조종기 조립체 (11600)에 의해 기기 (11000)의 검출기 조립체 (11200) 내로 배치하는 단계로서, 상기 검출기 조립체 (11200)는 하우징 (11202) 내에 배치된 검출기 (11212)를 포함하고, 상기 하우징 (11202)은 용기 조립체 (3700)를 제거가능하게 수용하는 크기 및 형상을 갖는 개방부 (11207)를 형성하는 홈 (11203) 및 그 내부에 배치된 리셉터클 (11204)을 포함하고, 상기 리셉터클 (11204)은 그 내부에 고정식으로 배치된 가스켓 (11206)을 포함하는 것인, 단계; 및
    - 기기 (11000) 내에서 조종기 조립체 (11600)를 작동하여 용기 조립체 (3700) 내에 포함된 하나 이상의 액추에이터 (3750; 3760)를 작동하고 조종기 조립체 (11600)에 의해 시약 조립체 (3700) 상에 하방 힘을 생성하여 시약 모듈 (3740)의 저부 표면 (3735)을 가스켓 (11206)의 대응 표면과 접촉하도록 배치시켜 임의의 외부 광이 검출기 조립체 (11200)의 하우징 (11202) 내로 진입하는 것을 방지하기 위한 광밀 시일을 형성하는 단계
    를 포함하는 용기 조립체 (3700)를 조종 및/또는 작동하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 검출기 (11212)에 의해 반응 챔버 (3732)에서 생성된 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 신호를 수신하는 동안 기기가 힘을 유지하도록 구성되는 것인 방법.
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