KR20080012875A - 다기능의 재구성 가능한 분석 시스템 - Google Patents

Abstract

신규한 자기 측정 방법 및 시스템. 바람직한 실시예에 따르면, 활성화된 자기 입자들을 갖는 테스트 용액과 접촉되도록 설계된 색층분석 매체가 제공되어, 용액은 이를 가로질러 양방향으로 흐른다. 자석 또는 전자석에 의해 생성된 자기장은 매체에 선택적으로 인가되며, 이는 하전된 입자가 자석의 위치에 의해 특정된 매체상의 위치에서 실질적으로 결합되게 하여, 포획된 선 또는 영역을 형성한다. 일 바람직한 실시예에서, 자기장이 매체상의 영역에 인가되고, 여기에 테스트 용액이 접촉된다. 측정 시스템은 다정합(multi-configurable) 가능하며 특수한 면역 분리 절차 또는 어플리케이션과 접합화되도록 수정될 수 있다.

Description

다기능의 재구성 가능한 분석 시스템{MULTI-FUNCTIONAL AND CONFIGURABLE ASSAYS}

본원은 계류중인 2002년 2월 5일자 출원되고 발명의 명칭이 "SYSTEMS AND METHODS FOR PERFORMING MAGNETIC CHROMATOGRAPHY ASSAYS"인 미국출원 일련번호 10/068,040 의 일부계속출원이며, 상기 미국 출원은 2000년 9월 25일자 출원되고 현재는 2004년 3월 30일자로 미국특허 No.6,713,271로 등록된 미국특허출원 일련번호 09/668,966의 분할출원이며, 상기 분할 출원은 1999년 10월 15일자 출원되고 현재는 2000년 10월 24일자로 미국특허 No.6,136,549로 등록된 미국특허출원 일련번호 09/418,864의 일부계속출원이었다.

리간드-수용체 측정 또는 면역측정법(immunoassay)은 당해 기술분야에 주지되어 있다. 1971년의 이들의 도입 이래로, 주어진 유체 샘플내에 존재하는 것으로 의심되는 호르몬, 약제(drug), 항체, 및 다른 물질의 미세한 양을 검출하기 위하여 다양한 어플리케이션에서 이러한 측정이 이용되어 왔다. 이와 관련하여, 효소, 항체, 유전자 프로브, 및 다른 시약을 갖춘 연구자들은 매우 다양한 어플리케이션에서 관심있는 거의 모든 화합물에 대하여 화학적 검출 방법을 생성하는 것을 가능하게 해 왔다. 이러한 어플리케이션들 가운데에는 의약 및 식자재의 상업적 생산; 의학, 수의학, 및 농업 환경에서의 질병의 진단 및 처리; 및 환경에서의 독소의 검출 및 근절이 있다. 모든 이러한 어플리케이션에 대하여 공통되는 것은 화학적 검출이 적시에, 신뢰가능하게, 비용 효율적인 방식으로 수행되어야 하는 요건이다.

일반적으로, 생물학적 검정 방식은 범용 기구를 갖춘 연구실에서의 사용에 적합한 포맷으로 개발되고 상업화된다. 이들 포맷의 예는, 시험관, 큐벳(cuvette), 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate), 칼럼, 및 전기이동 겔에서 수행되는 DNA 하이브리드화와 면역측정법을 포함한다. 이러한 포맷은 일반적으로 힘든 조작 절차를 포함하며 서로 다른 농도인 관심있는 분석물을 함유하는 여러 캘리브란트(calibrant)를 이용한 빈번한 교정을 요한다. 결과적으로, 이러한 포맷과 연관된 조작의 복잡성 및 고비용은 이의 폭넓은 이용을 제한한다.

이러한 단점을 해결하기 위하여, 면역측정법의 개발자들 및 최종 사용자들은 시험관, 큐벳(cuvette), 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate), 칼럼, 및 전기이동 겔을 이용하는 종래의 생물학적 측정 포맷을, 테스트 스트립으로 알려진 박막 색층분석 장치로 점차적으로 대체하고 있다. 당해 기술분야에서 알려진 것처럼, 화합물의 면역화학적 검출을 위해 이용되는 테스트 스트립의 대부분은 소위 측면 흐름 테스트 스트립이라 불리고, 여기서 샘플과 시약은 테스트 스트립의 평면내에서 흐른다. 유리하게도, 테스트 스트립 포맷으로 구성된 측정은 종래 포맷과 비교하여, 빠른 결과를 생성할 수 있고, 동작시키기 더 간단하며, 보다 비용 효율적이다. 또한, 이러한 테스트 스트립 측정은 숙련되지 않은 노동자에 의해 이용될 수 있고 결과를 현장에(가령, 연구실 설비 외부에) 생성할 수 있다.

일반적으로, 이러한 측정은 수용체에 의한 분석물의 결합에 의존하여, 주어진 샘플에서의 이러한 분석물의 농도는 일반적으로 경쟁적이거나 비경쟁적인 것으로 특징지워진다. 비경쟁적인 측정은 일반적으로 측정에서 판단될 분석물의 농도에 대하여 실질적으로 초과하는 수용체를 이용한다. 이러한 비경쟁적인 면역측정의 전형은 샌드위치 측정을 포함하며, 이는 분석물의 존재를 두 수용체를 결합함으로써 검출한다. 이러한 배치에서, 일반적으로 항체인 제1 수용체는 고체상에 결합되어 분석물이 존재할 때 이러한 분석물은 여기에 고정된다. 공유 결합된 라벨을 갖는 제2 수용체는, 방사능, 형광체, 효소, 염료 또는 다른 탈부착가능한 부분(집합적으로 트레이서(tracer)라고 함)을 포함할 수 있고, 리간드가 존재하는 한은 결합된 리간드에 결과적으로 결합되는 측정에 도입되고, 그 후 이러한 리간드의 존재와 일치하는 신호를 생성한다. 만약 샘플이 관심있는 분자를 포함하지 않는다면, 라벨링된 수용체는 반응하지 않고 고정된 수용체를 통과하여 이송되며, 이는 결과적으로 막에서의 변화를 일으키지 않을 것이다. 이러한 비경쟁적인 면역 측정은 주로 단백질, 큰 호르몬 또는 분자의 검출에 유용하며, 이들은 인간 융모막 성선자극 호르몬(HCG)과 같이 다수의 결합 영역을 가지며 하나의 결합 영역을 가지는 작은 분자들과는 일반적으로 작용하지 않는다.

반대로, 경쟁적인 측정은 주어진 샘플에 존재하는 리간드와, 공유 결합된 트레이서/라벨을 갖는 리간드 유사물(ligand analog) 사이의 경쟁을 일반적으로 포함하여, 리간드 수용체에 의해 제공된 제한된 수의 결합 영역에 대한 검출을 가능하게 하며, 이는 일반적으로 고체상에 결합된 항체를 포함한다. 이러한 측정은 특히 약품 및 약품 대사산물(metabolite)과 같은 보다 작은 분자를 검출하는 데 적합하다. 이러한 문맥에서, 단백질에 공유결합되었던 약품 유사물이 이용되고 그 후 이는 막에 고정된다. 약품에 특수한 항체는 그 후 라벨링되고 다공성 패드에 고정된다. 주어진 분석물을 포함하는 것으로 의심되고 있는 샘플이 부가될 때, 이러한 샘플은 라벨링된 항체를 분해하며, 고정된 약품-단백질(drug-protein) 영역과 접촉하도록 이송시킨다. 만약 샘플내에 약품이 거의 없거나 없는 경우, 대량의 라벨링된 항체가 고정된 약품-단백질 영역에 결합되고, 결과적으로 이는 검출가능한 신호를 생성한다. 만약 샘플이 대량의 약품을 포함한다면, 적은 라벨링된 항체가 고정된 약품-단백질 영역에 고정되거나 고정되지 않고 따라서 이는 차례로 거의 신호를 주지 않거나 신호를 주지 않는다.

오늘날, 빠른 면역 측정은 일반적으로 접착제로 덮인 플라스틱 배킹으로 이루어지며, 이 위에는 수 개의 다공성 패드들과 한 조각의 단백질-결합 막이 부착된다. 막은 일반적으로 결합 상대편(즉, 수용체 또는 리간드 유사물)과 함께 맞물리는(impregnated) 섹션을 포함한다. 라벨링된 표적 분자 또는 라벨링된 항체 단백질-결합 막을 함유하는 제2 패드가 일반적으로 제공된다. 표적 리간드를 함유하는 것으로 의심되는 샘플이 면역 측정과 접촉할 때, 이러한 샘플은 라벨링된 요소 또는 트레이스를 분해하며, 단백질-결합 막의 모세관 작용은 이후에 분해된 트레이서를 갖는 샘플을 끌어당겨 맞물린 결합 파트너와 접촉한다. 이 반응이 발생할 때, 결합 막의 외관에서의 변화가 있고, 그 차이는 이러한 샘플에 존재하는 것으로 의심되는 리간드의 존재 또는 부존재의 정성적인 지시를 제공한다.

이러한 형태의 테스트 스트립의 전형적인 예는 테스트 막에 두 개의 평행 선(포획 선으로 알려짐)을 시각적으로 표시하는 것들이다. 포획 선들은 고정된 포획 시약 또는 수용체로 구성되며, 이들은 그 제조중에 테스트 막에 미리 적용된다. 이와 관련하여, 실제적인 모든 종래 기술 측정은, 경쟁적이던 비경쟁적이던 간에, 전술한 것처럼 막에 고정된 수용체를 일반적으로 사용한다. 일반적인 측면 흐름 테스트 스트립의 구조의 개략적인 표현은 다음과 같다:

시약 패드//테스트 막/포획 선/테스트 막/포획 선/테스트 막//흡수 패드.

여기서:

기호 /은 단일 색층분석 매체내의 상 경계를 표시하며;

기호 //는 두 개의 개별 매체들(색층분석 매체 및 다른 것)의 결합을 표시한다.

두 포획선중 하나는 테스트 스트립 성능이 손상되지 않았음을 나타내는 지시로써 기능한다. 이와 관련하여, 이러한 포획선은 측정의 품질보장 및 무결성을 제공함으로써 중요한 기능을 행하며, 이는 일반적으로 개별 테스트 스트립 성능이 크게 변할 수 있는 한 필수적이라고 생각된다. 이러한 포획선 중 두 번째 것은 샘플이 최소 농도(임계 농도)를 초과하는 분석물의 양을 포함할 때만 볼 수 있게 된다. 이러한 종래 기술 시스템 및 방법의 예는 1997년 8월 19일에 등록되고 발명의 명칭이 "IMMUNOASSAY SYSTEM USING FORCED CONVECTION CURRENTS"인 Oberhardt의 미국특허 No.5,658,723과, 1998년 1월 27일에 등록되고 발명의 명칭이 "TEST STRIP, ITS PRODUCTION AND USE"인 Kouvonen 등의 미국특허 No.5,712,170에 개시된 면역측정 시스템 및 테스트 스트립을 포함하며, 이들 특허 각각의 교시는 참조에 의해 본원에 명백히 포함된다.

불행히도, 이들의 비용 효율성 및 사용의 간편성에도 불구하고, 일반적인 테스트 스트립 포맷 측정은 종래의 포맷들보다 덜 정확하고, 덜 정밀하고, 분석물 존재에 대해 덜 민감하다. 이러한 단점의 결과로써, 테스트 스트립 포맷 측정의 적용은 반 정량적 (semi-quantitative) 측정 또는 정성적인 측정에 제한되어 왔다. 테스트 스트립 포맷 측정의 부정확성 및 부정밀에 기여하는 많은 현저한 요인들 가운데에는, 포획선의 제조 및 사용이 포함된다. 넓게 인식되어 있는 것처럼, 일관되게 균일한 포획선의 제조는 좁은 공차 내에서 동작해야만 하는 엄격한 사양을 가진 노력이 드는 물질 제어 및 제조 프로세스를 요한다. 게다가, 적절히 동작하기 위해서는, 대부분의 테스트 스트립 포맷들은 검출될 분석물이 테스트 스트립상의 정밀한 위치에 있는 정밀한 기하구조에서 균일하게 포획되어야 할 것을 요하며, 테스트 스트립 제조시에 존재하는 주변의 습기, 이러한 제조 프로세스에서 이용되는 막의 유형, 포획 시약-수용체 그 자체와 같은 인자들은 측정 부정확 및 오판독에 크게 기여한다. 면역색층분석 측정에서 단백질 포획 시약의 결합과 연관된 단점에 관한 상세한 논의는 다음 문헌에서 찾을 수 있고, 이들은 참조에 의해 본원에 명백히 포함된다: Jones, Kevin D., "Troubleshooting Protein Binding in Nitrocellulose Membranes", Part I, IVD Technology, Volume V, No. II, March-April 1999, pages 32-41 and Part II, IVD Technology, Volume V, No. III, May-June 1999, pages 26-35.

추가적인 중요한 단점 중 하나는 사실상 모든 테스트 스트립 포맷 에세이(assay)가, 이를 가로지르는 필요한 측방향 유동을 촉진하기 위하여, 연속적이고 대체로 선형적인 구성을 갖도록 형성된다는 점이다. 이러한 유체 샘플이 그 출발점으로부터 시약 패드, 시험 막, 그리고 종국적으로는 분석 대상의 존재를 탐지하기 위한 캡쳐 라인을 가로질러 반드시 이동해야 한다는 사실로 인해서, 분석 목표의 상당한 부분은 종종 캡쳐 라인을 형성하는 구속된 수용체(bound receptor)에 도달하는 것이 방해되거나 이로부터 분산되게 된다. 이로 인해서, 탐지되어야 할 분석 목표의 상당한 부분이 놓칠 수 있거나 종종 놓치게 되고, 이는 이러한 에세이에 의해 발생되는 양적 및 질적 결과에 악영향을 미칠 수 있다.

탐지하여야 할 분석 목표를 잃음으로써 또는 그 존재를 단지 간과함으로써 이루어지건 간에, 분석 목표 존재의 탐지에 대한 부주의한 실패에 대한 이러한 잠재성은 주어진 유체 샘플에 암세포가 존재하는 것을 탐지하고자 하는 경우에 특히 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 단일한 10 ml 튜브의 혈액에는 약 500억개의 세포가 있으며, 이러한 세포 개수 가운데 하나 정도의 암세포의 존재는 미소전이의 존재를 지시할 수 있다. 종래의 스트린 방식을 사용하면, 이와 같은 혈액 샘플은 샘플 내에 존재하는 백혈구를 고립시키도록 통상적으로 처리되는데, 이는 유체 샘플을 예를 들어 10 ml 로부터 1.0 내지 0.5 ml 로 바람직하게 감소시키고, 이는 결과적으로 세포 개수를 약 500억개로부터 약 1억 2천만개 정도로 감소시키게 된다. 그러나 이러한 절차는 통상적으로 암 세포의 손실을 초래하게 되며, 이로써 탐지되어야 할 암 세포를 부주의하게 제거시키기 된다.

암세포를 검사하기 위하여, 이후 이와 같은 샘플은 조각으로 분할되고, 사이토스핀(cytospin)과 같은 잘 알려진 방법을 통해, 각각의 슬라이드에 대해 대략 밴만 셀의 비율로 다수의 현미경 슬라이드에 가해진다. 공지된 것처럼, 준비된 각각의 슬라이드는 암세포의 다른 부주의한 상실을 나타낸다. 각각의 슬라이드는 이후 현미경을 이용하여 세밀하게 스캔되어야 한다. 이러한 관점에서, 각각의 슬라이드는, 각각이 조사되는 1평방 밀리미터 영역으로 이루어진 4백개의 확대된 영역으로 통상적으로 분할된다. 결과적으로, 10ml 의 혈액 샘플 결과물 내에 존재하는 1억 2천만개의 백혈구의 밀집된 개수를 철저히 조사하기 위해서는 120 개의 슬라이드를 조사해야만 하며, 이는 60시간에 걸쳐 조사되어야하는 4만 8천개의 이미지를 생성하게 된다. 따라서, 종래의 에세이 기술이 탐지되어야 할 목표 세포를 분류하는데 효과적이기는 하나, 이와 같이 분류된 세포를 궁극적으로 분리시켜 탐지하는 방식은 본질적으로 신뢰성이 없으며 지루하고 시간이 많이 소비되는 작업이다.

따라서, 정확한 위치에서, 바람직하게는 유체 샘플이 배치되는 접촉 지점이나 출발 지점에서 분석물을 포획할 수 있는 대안적인 측방향 유동 장치가 요구된다. 마찬가지로, 미리 적용되는 캡쳐 라인을 사용하지 않고도 정확한 형태로 이러한 접촉지점이나 출발 지점에서 분석물을 포획할 수 있는 대안적 에세이가 요구되나. 또한, 종래 기술의 에세이 및 방법보다 재생산성(reproducibility)에 있어 더 큰 민감도(sensitivity)를 갖으며 마찬가지로 비싸지 않으며, 노종집약적이지 않으며, 비교적 제조가 용이하며, 다양한 응용 분야에 사용될 수 있는 에세이도 필요하다. 또한, 준비된 세포 시편을 현미경 슬라이드 위로 바로 포획할 수 있으며, 특 히 암세포의 분리 및 탐지와 관련하여, 이로부터 얻어질 요구되는 이미지의 개수 및 시간을 상당히 줄일 수 있는 에세이가 요구된다.

이상의 내용에 추가하여, 특정 응용을 실행하기 위한 에세이의 능력을 실질적으로 강화하기 위하여 다양한 구조로 구성될 수 있는 대안적인 에세이가 당업계에서 실질적으로 요구되고 있다. 이와 관련하여, 단백질 및 유전자를 분리하기 위한 것뿐만 아니라 살아있는 세포의 분리, 분류, 인테러게이션(interrogation), 및후속적인 증식의 팽창(expasion of propagation)을 수행하는 것에 사용하기 위한 분리 플랫폼으로서 사용되도록 작동하는 것이 에세이 시스템에 있어서 매우 유리하다. 이러한 다중-구성식 에세이는 작은 양의 화합물을 처리하고 샘플 용적을 보존하고, 이로써 희귀 물질(rare material)의 소비를 보존하도록 바람직하게 작동하며, 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate), 분리 칼럼(separation column), 및 현존하는 많은 이미지 분석 시스템과 용이하게 합체될 수 있는 기타의 보조 분리 구성 부품을, 이들이 적용될 수 있는 곳에서, 제거하도록 작동할 수 있다. 또한, 비교적 가격이 낮으며, 제조가 용이하고, 다중 부품 구조로서 사용될 수 있어서 에세이를 특정 유형의 분리 절차를 선택적으로 실행하도록 용이하게 구성되거나 형성될 수 있게 하는 시스템이 필요하다.

본원발명은 당업계의 상술한 단점을 경감시키고 해결한다. 이와 관련하여, 본원발며은 몇 가지 신규한 바이오에세이(bioassay) 방법론, 크로마토그래피 장치, 및 선택적인 다중모드 광도계(photometer)/분석기에 관련되는데, 이러한 것들은 함께 테스트 스트립 포멧의 것과 같은 동작의 간이성, 빠른 분석, 및 비용 효율성을 유지하면서도 종래 실험실 포맷의 것과 같은 정확성 및 정밀성을 가지고 바이오에세이를 실행할 수 있게 한다. 본원발명의 크로마토그래피 장치 및 신규한 바이오에세이 방법은 미리 적용된 캡쳐 라인과 함께 작동하는 테스트 스트립의 제조와 관련된 문제를 최소화시키며 탐지될 분석물이 유체 샘플 내에서 이러한 샘플에 존재하는 분석물을 효과적으로 분리하여 보존하는 것이 가능하게 한다. 더욱이, 본원발명의 다중 모드 광도계, 신규 테스트 스트립 장치, 및 고유의 화확 분석 방법은 다용도의, 비용 효율적이고 간단하면서도 정확한 시스템을 나타내는데, 이는 샘플에 존재하는 화학물질의 양을 측정하며, 이는 종래 기술의 바이오에세이 테스트 스트립을 통해서는 지금까지 가능하지 않았다.

본원발명의 제1 측면에 따르면, 반응 혼합물에 부유하는 활성화된 자기 입자를 크로마토그래피 매체(예를 들어 테스트 스트립이나 크로마토그래피 플레이트)에 접촉시키는 단계, 이후 여기에 자기장을 인가하는 단계로 이루어진 신규한 자기 크로마토그래피 방법이 제공된다. 활성화된 자기 입자가 매체의 평면 내에서 측방향으로 유동함에 따라 이들은 가해진 자기장을 받게 된다. 가해지 자기장은 자기 장막(magnetic barrier)을 형성하는 자기 입자를 끌어들이는데, 이러한 자기 장막은 반응 혼합물이 이를 가로질러 측면으로 계속적으로 유동하게 하면서도 자기 입자를 선택적으로 유지한다. 세포 포획 에세이를 실행하는데 특히 유용한 실시예에서, 자기 입자를 갖는 반응 혼합물은 접촉 지점에서 자기장이 가해진 크로마토그래피 매체의 매개 부분에 접촉하게 된다. 반응 혼합물은 따라서 매체를 가로질러 양방향으로 흐르게 되며, 그와 혼합된 관심있는 분석물을 가진 자기 입자들은 시작점 또는 샘플 도입의 점에서 포획되고, 따라서 반응 혼합물에 있는 분석물의 양을 보존하며, 이는 그렇지 않으면 반응 혼합물 흐름을 통해 유실될 것이다.

이와 같이, 측정 동안 발생할 수 있는 분석물 유실뿐만 아니라 종래기술 면역측정에서 이용되는 결합된 수용체에 의해 형성되는 종래의 포획 선을 감소된다. 이와 관련하여, 포획 선은 실제로 측정 동안 조립되며, 바람직하게는 최초에 조립된다. 유리하게는, 본원의 자기 색층분석 측정 방법은 테스트 스트립 등이 미리 적용된 포획선 없이 제조될 수 있게 해준다. 그러나, 본원 발명의 방법들은 특정 어플리케이션에 대해 요구될 수 있는 자기 색층분석을 이용하여 생물학적 검정 동안 형성되는 포획선과 미리 적용된 포획선 모두를 갖는 자기 색층분석 테스트 스트립을 예상할 수도 있다.

본원 발명의 신규한 방법은 다수의 분광광독p 분석을 검출하기 위하여 색층분석 테스트 스트립에 인가되는 하나 이상의 인가된 자기장 소스를 더 이용할 수 있다. 예를 들어, 공통의 막대자석 또는 자기 스트립이 하나 이상의 위치에서의 접착제와 함께 테스트 스트립 배킹에 부착될 수 있다. 대안으로, 자기 소스는 테스트 스트립 어셈블리의 외부에 있을 수 있고, 이에 의해 자기 소스는 테스트 스트립과 인접하여 선택적으로 위치되는 한편, 자기 입자들은 측면으로 그 내부에서 흘러간다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 인가된 자기장의 소스는 영구자석이나 전자석 중 하나를 포함할 수 있다.

본원 발명은 반응 혼합물이 테스트 스트립과 접촉되는 지점에서 포획선 또는 여역을 형성함으로써 반응 혼합물에서 검출되기를 바라는 분석물의 양을 보존하는 생물 검정법을 수행하기 위한 신규한 자기 색층분석 테스트 스트립을 더 포함한다. 바람직한 실시예에 따르면, 테스트 스트립은 제1 및 제2 단부와 그 사이에 개재된 중간 부분을 구비한 신장된 배킹을 포함한다. 중간 부분 상부에는 수직 흐름을 용이하게 하는 제1 수직 메시와, 측면 흐름을 용이하게 하는 제2 측면 메시가 존재하며, 후자는 제1 메시 하부에 배치된다. 측면 흐름 메시의 대향 측부에는 흡수 패드가 있고, 이는 사용시에 제1 및 제2 메시를 통해 지나가는 반응 혼합물이 양방향으로 흐르게 해준다. 이러한 스트립은 바람직하게는 수직 흐름 메시와 제2 측면 흐름 메시 아래에 위치된 적어도 하나의 자석을 더 포함한다.

사용시에, 반응 혼합물은 수직 흐름 메시로부터, 측면 흐름 메시로, 궁극적으로는 측면 흐름 메시의 대향 측부에 배치된 제1 및 제2 흡수 패드로 순차적으로 흐르게 된다. 바람직하게는, 이러한 반응 혼합물은 샘플 우물을 이용하여 스트립 상부에 배치도니다. 자석에 의해 제공되는 인가된 자기장은 합성된 관심있는 분석물을 갖는 자기 입자를 끌어당겨서, 이를 퇴적의 영역에 선택적으로 보유하는 한편 반응 혼합물의 나머지는 이를 통해 계속 지나가서 궁극적으로는 흡수 패드로 흐른다. 이러한 테스트 스트립들은 특히 암세포, 박테리아 등와 같은 세포의 검출 및 고립에 대해 잘 적합화되며, 이들은 그렇지 않으면 종래기술 방법을 통해 식별 및 격리하기 가 어렵다.

본 발명의 목적을 추가로 수행하고, 게놈, 마이크로게놈, 프로테오믹, 및 표적 식별(가령, 세포소기관 정렬, 단백질 분해, 또는 표적 유효화 가령 단백질 고립, 면역 측정, 분자 분석)에 사용하는 세포 고립을 포괄하는 다양한 어플리케이션에 이용될 신규한 자기 색층분석 방법을 가능하게 하기 위하여, 다정합 측정 시스템이 추가로 제공된다. 바람직한 실시예에 따르면, 이러한 다정합 측정 시스템은 하우징을 포함하며, 상기 하우징에는 내부를 정의하고 그 내부에 형성된 샘플 우물을 가지며, 여기에는 자기 입자를 포함한 반응 혼합물이 임의의 적용가능한 시약과 함께 퇴적된다. 선택적으로, 흡수 패드가 샘플 우물의 대향 측부에서 하우징 내부에 배치될 것이며, 이는 샘플 우물에 퇴적되는 반응 혼합물의 양방향 흐름을 강화한다. 반응 혼합물을 수용하기 위하여 하우징 아래에 영구적으로 또는 탈부착가능하게 고정되도록형성될 수 있는 베이스가 제공된다. 베이스는 표적 영역을 정의할 것이고, 표적 영역은 샘플 우물과 정렬되어 실질적으로 모든 반응 혼합물이 하나의 위치에 집중된다. 베이스에서 이격되거나 이에 부착된 자기 소스가 제공되며, 이는 표적 영역 및 샘플 우물과 정렬되며, 자기장을 인가하도록 작동하므로 표적 영역에서 반응 혼합물에 존재하는 자기 입자들을 끌어당겨 보유하는 한편 나머지 반응 혼합물이 표적 영역을 가로질러 측면으로 흐르도록 해준다. 결과적으로, 그와 혼합되는 표적 분석물(가령, 세포, 단백질, 유전자)을 갖는 반응 혼합물에 존재하는 자기 입자들은 따라서 도입점에서 포획되고 보유될 것이며, 이는 따라서 표적 분석물의 잠재적 이동을 최적으로 최소화한다. 이러한 측정의 정제에 있어서, 베이스 부재는 종래의 슬라이드를 포함할 것인데, 이는 일단 여기에 관심있는 분석물이 포획되기만 하면 종래의 슬라이드 준비에 따라서 관찰되고, 처리되고, 저장될 수 있다. 대안으로, 베이스는 세포배양의 성장을 개시하거나, 관심있는 분석물을 표적에 선택적으로 결합시킬 수용체를 현수하는 수단으로써 기능하는 것과 같이,다양한 어플리케이션에 사용하기 위하여 표적 영역에 퇴적된 겔 준비가 있거나 없는 메시를 가질 수 있다. 부가적으로, 이러한 겔 준비는 단백질을 선택적으로 분리하거나 원하는 생화학 반응을 용이하게 하는 데 기능하는 소화 효소와 같은 다른 형태의 시약 및 효소를 구비할 수 있다. 전술한 실시예에 따라서, 베이스는 메시의 하나이상의 층을더 구비할 수 있고, 따라서 반응 혼합물의 흐름의 방향을 용이하게 할 뿐만 아니라 표적 영역에서 포획될 관심있는 분석물의 능력을 강화한다.

다정합 가능한 능력으로 인해, 본원 발명의 측정은 임의의 다양한 격리, 정렬, 및 심문 어플리케이션 중 어디에도 이용되도록 작동한다. 이러한 어플리케이션의 예는 하나의 슬라이드 벤치, 벤치 상부 사용, 소형 배치 검사, 자동화된 배치 프로세싱 및 연속적인 높은 처리량의 차단(high throughput screening)을 포함한다. 이러한 다정합 가능한 측정은, 이의 융통성으로 인하여, 비록 이것이 막 결합되고, 부서지기 쉽거나, 특히 작거나 큰 크기일지라도, 가령 세포, 단백질 및 유전자와 같은 구조적으로 및 기능적으로 접촉하고 있는 표적 분석물을 포획하고 격리시키는 데 특히 유효하다. 유사하게, 다정합측정은 세포 공학 및 심문(interrogation), 세포 공학 및 확장 또는 전파, 세포 내성 및 심문 및 세포 정렬 및 직렬 심문 어플리케이션에 대하여 이용될 수 있다. 유리하게는, 이러한 모든 구조에 있어서, 본 발명의 측정 시스템은 폐쇄된 시스템으로 유지될 것이며, 이는 따라서 전통적인 방법의 처리 단계 중 많은 것을 제거할 뿐만 아니라, 처리될 샘플의 작업자 및/또는 오염으로 의 재료 노출의 가장 작은 리스크로 종의 쉽고 빠른 처리를 가능하게 한다.

본 발명의 일부로서, 본 발명의 테스트 스트립상의 하나의 초점에서 전면 형광, 발광 및 반사를 측정할 수 있는 멀티모드 광도계로 이루어진 신규한 분석기가 추가로 제공된다. 바람직한 실시예에 따르면, 멀티모드 광도계는 베이스와 광학 캐노피로 구성되며, 이들은 적어도 하나의 테스트 스트립이 배치되는 광학 터널을 집합적으로 형성한다. 챔버는 자기 소스를 포함할 수 있거나 자기 소스에 매우 인접하게 배치되도록 설계될 수 있어서, 내부에서 측면으로 흐르는 활성화된 자기 입자를 갖는 테스트 스트립이 테스트 스트립상의 특정 영역 또는 영역들에서 실질적으로 결합될 수 있다. 이렇게 배치될 때, 광 또는 방사 소스가 광학터널 내부에 배치된 테스트 스트립에 집속될 수 있어서, 광 또는 방사는 자기 소스와 정렬되며 테스트 스트립으로부터의 반사되거나 방사된 광은 분석물 존재를 위해 분석된다. 상이한 파장의 광 및 방사는 는 종래의 분광광도계 분석에 따라 적절한 분석물의 존재를 결정하기 위해 이용될 수 있다. 특수한 분광광도계 어플리케이션에 대하여 필요로 될 때는 광학 필터들과 광검출기가 추가로 이용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술 테스트 스트립 측정보다 더 큰 감도와 재생가능성을 갖는 테스트 스트립 포맷을 이용하여 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 테스트 스트립 포맷을 이용하지만 수용체를 테스트 막에 결합시킴으로써 포획선을 형성할 필요성이 없는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 테스트 스트립 포맷에 배열될 수 있고 정량적 분석을 제공하는데 이용될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 반응 부재가 이러한 테스트 스트립과 접촉하는 접촉점에서 포획선을 형성할 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 측정의 수행의 개시시에 분석물을 식별 및 격리시킴으로써 반응 혼합물에 존재하는 분석물의 양을 보존할 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 분석물에 대한 정량적이고 정성적인 분석을 제공하도록 적응될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사용하기 쉽고, 간단한 구성이며 제조단가가 비싸지 않은 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표면 반사, 표면 형광, 및 표면 발광을 포함하나 이에 제한되지는 않는 분광광도계 분석을 제공하도록 이용될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표적 셀을 고립시키고 이를 검출하는 능력을 용이하게 하도록 구성될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 슬라이드 바로위에서 세포를 포획하여 그 현미경 검사를 용이하게하도록 적응될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개별적 샘플 분석, 배치 샘플 분석, 및 선형 어레이 분석을 수행하도록 구성될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다정합 가능하고 매우 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작거나 큰 수의 종의 효율적인 처리를 가능하게 할 수 있고, 하나의 슬라이드 벤치 상부 어플리케이션으로부터 연속적인 높은 쓰루풋 차단 환경으로 쉽게 조정가능한신규한 자기 색층분석 측정 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 특수한 항원의 표현으로 하위 집단을 빠르게 격리시키고 정렬하고, 세포 확장/전파를 용이하게 하는 데 추가로 선택적으로 이용될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세포 격리, 세포배양의 생성, 세포 저항 및 세포 정렬 및 직렬 심문에 관한 측정을 수행하도록 쉽게 구성할 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 마이크로타이터 플레이트, 격리 칼럼, 및 세포 이송 절차를 수행할 필요성에 대한 의존성을 제거되지 않는다면 실질적으로 감소시킬 수 있고 동시에 보다 큰 세포 포획을 얻고 세포 손실을 최소화하는 신규한 자기 색층분석 측정 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전통적인 측정 방법의 처리 단계의 대부분을 제거하고 처리될 샘플의 작업자 및/또는 오염으로의 박테리아 노출의 가장 작은 리스크로 종의 쉽고 빠른 처리를 가능하게 하는 신규한 자기 색층분석 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세포 검사, 리싱(lysing) 및/또는 단백질/세포소기관 격리 및 분리를 포함하나 이에 제한되지는 않는 측정후의 평가 및 조작을 수행하는 구조를 제공하는 신규한 자기 색층분석 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 측정이 재사용가능하거나 사용후 버릴 수 있도록 구성될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유닛 분량으로 미리 패키지된 종래의 시약을 적합화할 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 분석물의 정량적이고, 반정량적이고, 정성적인 면역측정과, DNA 하이브리드화 측정을 위해 이용될 수 있는 신규한 자기 색층분석 측정 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표면 반사, 표면 발광, 및 표면 형광을 포함하나 이에 제한되지 않는 분광광도계 분석을 수행하는 멀티모드 분광계로 구성된 광학 분석기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단순한 구성을 가지며, 이용하기 쉽고, 개별적인 샘플 분석, 배치 샘플 분석, 및 선형 어레이 분석을 수행하도록 구성될 수 있는 멀티모드 광도계로 이루어진 분석기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 자기 색층분석 측정과 함께 이용될 때, 이러한 측정의 방향과 이와 함께 이용되는 반응 혼합물의 측면 흐름과 무관하게, 테스트 스트립 측정상의 고정된 위치에서 주어진 분석물의 양을 정량화하기 위해 이용될 수 있는 멀티모드 분광계로 이루어진 분석기를 제공하는 것이다.

도 1A는 본 발명의 방법의 실시를 이용하는 측정 테스트 스트립의 개략도로서, 상기 테스트 스트립은 제1 바람직한 실시예에 따라 구성된다.

도 1B는 도 1A에 도시된 측정 테스트 스트립을 포함하는 요소들의 전개도이다.

도 1C는 도 1A에 도시된 측정의 측면도이다.

도 2A는 본 발명의 제2 바람직한 실시예에 따라 구성된 측정 테스트 스트립의 전개도이다.

도 3A는 본 발명의 방법의 실시에 이용되는, 바람직한 실시예에 따라 구성된 다중모드 광도계의 단면도이다.

도 3B는 도 3에 도시된 다중모드 광도계의 블록도의 단면도이다.

도 4A는 도 3에 도시된 다중모드 광도계의 개략도이다.

도 4B는 도 3에 도시된 다중모드 광도계의 평면도이다.

도 4C는 도 3에 도시된 다중모드 광도계를 포함하는 요소들의 전개단면도이다.

도 5A는 다수의 샘플들로부터 하나 이상의 분석ㅁ루의 존재와 양을 검출하는 데 사용하는 공통 배킹에 있는 평행한 행에 배열된 다수의 테스트 스트립들의 평면도이다.

도 5B는 다수의 테스트 막들과 유체 접촉을 갖는 하나의 공통 흡수 패드를 이용하는 다수의 테스트 스트립의 평면도이며, 후자는 일반적으로 선형의 방식으로 배열된다.

도 6A는 본 발명의 제3 바람직한 실시예에 따라 구성된 측정 테스트 스트립의 평면도이다.

도 6B는 도 6A에 도시된 테스트 스트립의 측면도이다.

도 7A는 본 발명의 제4 바람직한 실시예에 따라 구성된 측정 테스트 스트립의 평면도이다.

도 7B는 도 7A에 도시된 테스트 스트립의 측면도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 다정합 측정 시스템의 투시입면도이다.

도 9는 도8에 도시된 측정의 원리에 따라 구성된 측정의 전개도이다.

도 10은 존재하는 표적 분석물의 포획, 격리 및 추가적인 생화학 처리를 요이하게 하는 데 사용되는 도 9에 도시된 측정의 메시상에 침투된 겔 층의 전개도이다.

다음의 상세한 설명과 첨부한 도면은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 기 재할 목적으로 제공되며, 어떠한 식으로든 청구된 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 이와 관련하여, 본원에서는 종래 기술의 측정 시스템과 달리, 주어진 유체 샘플에서 분석물, 대조 표준(control), 교정기(calibrator), 또는 이들의 조합의 존재를 특수한 정밀도 및 재생가능성으로 정량적이고 정성적으로 검출할 수 있는 신규한 측정 시스템 및 방법, 특히 테스트 스트립 측정이 개시되어 있다. 또한, 본 발명의 신규한 측정 및 방법은 연구실 시설에서 원격 분석을 행할 필요가 없고 또한 숙련된 전문가에 의해 다루어질 필요가 없는 한 종래의 테스트 스트립과 연관된 모든 장점들을 제공한다. 또한, 다중 모드 광도계를 포함하고 본 발명의 측정 및 방법과 결합하여 분광광도계 분석을 행하는 데 유용한 신규한 분석기가 제공된다.

이제 도면, 먼저 도 1A-1C를 참조하면, 자기 색층분석(magnetic chromatography)에 사용하는 테스트 스트립의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 테스트 스트립은 일 단부에 시약 영역(2)을 가지고 타 단부에는 흡수 패드(3)를 갖는 테스트 막(1)으로 구성된다. 이러한 요소들은 플라스틱, 유리 또는 다른 적절하게 강성인 재료로 제조된 배킹(backing, 4)에 부착된다. 종래 기술 테스트 스트립과 유사하게, 테스트 스트립은 적층에 의해 제조하기 쉽다.

본 발명의 실시에 이용하기 위한 테스트 스트립의 또 다른 실시예는 도 2A 및 2B에 도시되어 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 일 단부에는 시약 패드(5)가 제공되고 각각의 타 단부에는 흡수 패드(3)가 제공된다. 이와 관련하여, 시약 패드(5)는 테스트 막(1)에 부분적으로 중첩하여 도시되어, 주어진 어플리케이션에 대 해 필요할 때, 보다 큰 포화도를 생성한다.

도 1A-1C 및 도 2A-2B에 도시된 테스트 스트립 실시예들 중 어느 하나에서, 당업자에게는 이것이 시약 패드(5)로부터 타 단부에 있는 흡수 패드(3)로 연장하는 측면의 이동 흐름 또는 이동 경로를 생성하도록 디자인되었음이 쉽게 이해되고 인식될 것이다. 종래 테스트 스트립 측정과 같이, 테스트 막(1)을 가로지르는 반응 혼합물의 측면 흐름은 주어진 표면 영역(즉, 테스트 막(1))에 대하여 화학 분석을 행하는 기초를 제공한다.

그러나, 종래 기술 테스트 스트립 측정과는 달리, 본 발명의 측정 및 방법은 테스트 막(1)의 일부를 따라 형성된 경계 리셉터에 의해 형성된 포획 베리어를 이용하지 않고, 이러한 포획 선들을 생성하도록 신규한 자기 접근법을 이용한다. 이와 관련하여, 본 발명을 통해 포획 선을 생성하는 신규한 방법 및 시스템으로 인해, 도 1 및 2에 도시된 테스트 스트립 구조가 본 발명의 실시에 쉽게 이용될 수 있지만, 그 본질적인 요소만이 테스트 스트립 또는 색층분석 판과 같은 색층분석 매체를 포함하며, 이 상부에서 테스트 샘플이 이를 가로질러 측면으로 흐른다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명을 실시하기 위하여, 종래의 테스트 스트립 등과 마찬가지로, 이동의 경로가 반드시 형성되어야만 하는 것은 아님이 이해될 것이다.

테스트 막

테스트 막(1)은 적절한 두께, 공극 크기, 측면 유속, 및 색상을 갖는 이용가능한 임의의 물질로부터 선택될 수 있다. 테스트 막은 분석물 및 테스트 시약과 낮은 친화력을 갖는 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 이는 분석물 및/또는 시약의 불특정 결합을 방지하기 위하여 테스트 막의 선처리를 최소화하거나 회피하기 위함이다. 폴리에스테르는 적절한 테스트 막 물질의 일 예이다.

시약 패드

(선택적인)시약 패드(5)는 측정을 완결하기 위해 필요한 시약의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 시약은 주어진 샘플에서 검출될 분석물의 서로 다른 영역들을 구체적으로 결합하는 포획 리간드(capture ligand)와 리포터 리간드(reporter ligand)를 포함할 수 있다. 포획 리간드는 자기 입자의 표면에 흡수되거나 공유 결합될 수 있다. 포획 리간드는 또한 항-IgG 항체, 스트렙트아비딘(streptavidin)/비오틴(biotin) 등과 같은 결합 파트너를 이용하여 간접적으로 결합될 수도 있다. 리포터 리간드는 형광 또는 발광을 생성하는 염료, 입자, 방사성동위원소, 또는 효소에 공유 결합된다. 시약 패드(5)는 또한 측정의 성능을 향상시키는 안정제, 버퍼, 계면활성제, 및 다른 작용제를 포함할 수 있다. 시약 패드(5)는 샘플과, 측정을 수행하는 데 사용되는 모든 이후의 액체 시약을 수용한다. 시약 패드(5)는 또한 적절한 두께, 공극 크기, 및 유속을 갖는 임의의 이용가능한 물질로부터 선택될 수도 있다. 시약 패드는 분석물 및 테스트 시약에 대한 낮은 친화도를 갖는 물질로부터 제조되는 것이 바람직하다. 다시, 이는 분석물 및/또는 시약의 불특정 결합을 방지하기 위하여 테스트 막의 선처리를 최소화하거나 회피하기 위함이다. 폴리에스테르 및 다공성 폴리에틸렌은 적절한 시약 패드(5)의 예이다. 시약 패드(5)는 전체 샘플 부피를 수용하도록 충분한 크기와 공극 볼륨을 가 져야 한다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 시약 패드(5)는 물리적으로 분리된 요소가 아닐 수 있다. 오히려, 그 대신 시약들은 테스트 막(1) 자체에 형성된 시약 영역(2)에 저장될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 시약 패드(5)는 시약들을 함유하지 않고 대신 액체 시약 수용 패드로써 사용된다. 당업자에게 이해될 수 있듯이, 이러한 시약 영역들을 시약 패드에 대한 대체물로써 테스트 막에 형성함으로써, 제조의 비용과 복잡성은 시약 패드 요소가 전부 제거될 수 있는 한 실질적으로 감소된다. 이와 관련하여, 테스트 막의 비결합 특성들은, 포획 선을 자기적으로 형성하는 능력과 결합되어, 아래에서 보다 충분히 논의되겠지만, 테스트 스트립을 디자인할 필요를 제거하며 이에 의해 유체 샘플은 반드시 한 방향으로 순차적으로 흘러야만 하므로 시약을 가진 주어진 유체 샘플은 다수의 결합된 항체에 의해 정의된 종래의 포획 영역과 완전하고 정밀하게 접촉하게 된다.

흡수 패드

(선택적인)흡수 패드(3)는 테스트 절차 동안 사용되는 모든 액체 부피를 함유하기에 충분한 흡수 능력을 가져야 한다. 면섬유 및 흡수 종이는 적절한 흡수 패드(3)의 예들이다. 그러나, 위에서 논의된 것처럼, 본 발명의 실시에 이용되는 색층분석 매체가 테스트 막 또는 색층분석 판으로만 구성되며 종래 기술 측정 스트립에서 일반적으로 요구되는 것처럼 주어진 테스트 샘플에 대한 이동의 흐름 또는 경로의 방향을 생성하거나 발생시키기 위하여 흡수 패드의 이용을 필수적으로 요하지 않는 한, 흡수 패드는 선택적이다.

배킹

자기 색층분석 테스트 스트립 배킹(4)은 플라스틱, 유리 또는 다른 적절하게 강성인 물질로 제조될 수 있다. 배킹 길이는, 배킹이 여러 기능을 수행하도록 요구될 수 있기 때문에, 테스트 막과 패드들을 지지하기 위해 요구되는 길이를 초과할 수 있다. 예를 들어, 이러한 연장된 배킹 길이는 손잡이를 제공할 수 있거나, 이하에서 보다 충분히 논의될 것처럼, 개별 테스트 스트립과 멀티모드 광도계의 교정을 보조할 수 있는 바코드, 형광 마크, 및 채색된 마크와 같은 정보를 디스플레이할 수 있다.

다수의 샘플들을 한 번의 분석으로 분석하기 위해서, 이러한 기능을 수행하는 몇몇 신규한 측정 스트립들이 본원에서 추가로 개시된다. 도 5A를 참조하면, 공통 배킹(4) 위에 평행한 행에 배열된 다수의 테스트 스트립들의 평면도가 도시되어 있다. 배킹(4)은 상부면과 하부면을 가지며 시트 또는 롤 형태일 수 있고 바람직하게는 적절한 색상, 두께, 강도의 불투명한 플라스틱 시트 물질로부터 제조된다. 각각의 개별 테스트 막(1)은 인접하는 테스트 막(1)들 사이에 유체 접촉을 피하도록 충분히 이격되어 있다. 흡수 패드(3)는 테스트 막(1)의 일 단부에서 유체 접촉하도록 위치되는 것이 바람직하다. 도 5B는 주어진 행에서 모든 테스트 막들과 유체 접촉을 갖는 하나의 공통 흡수 패드(3)를 이용하여 제조된 테스트 스트립의 평면도를 도시한다. 테스트 막(1)과 흡수 패드(3)의 배치는 이와 같아서, 테스트 스트립들의 다수의 평행한 행들은 유리하게는 배킹(4)의 시트 또는 연속적인 웹상에 제조된다. 테스트 스트립들의 각각의 행은 적절한 이격을 갖고 위치되므로, 서로 다른 행에 대한 개별 테스트 스트립들은 서로 유체 접촉하지 않는다.

특정 분석물, 대조 표준, 교정기 또는 이들의 조합의 존재를 식별하기 위하여, 본 발명의 이러한 신규한 방법들은 본 발명의 테스트 스트립들의 테스트 막 부분 위의 특정 영역에 자기장을 채용한다. 임의의 형태의 자기 소스, 가령 영구자석 또는 전자석에 의해 발생될 수 있는 이러한 자기장은 선택적으로 위치되어, 테스트 막의 일부에 적용될 때, 테스트 막을 가로질러 측면으로 흐르고 있는 주어진 샘플 내부에 존재하는 자기 입자들은 자기장이 인가되는 특정 부위에 실질적으로 결합된다. 이와 관련하여, 인가된 자기장은 자기 입자들을 선택적으로 보유하는 자기 베리어를 형성하여 자기 입자들을 끌어당기고, 적절한 라벨과 함께 상부에서 합성된 관심 있는 분석물이 이에 결합되는 한편, 반응 혼합물의 나머지는 이러한 배리어 또는 영역을 가로질러 측면으로 계속해서 흐르게 해준다. 도 5A 및 5B에 도시된 이들 스트립들과 관련하여, 원하는 포획 영역들의 선들을 생성하기 위하여, 자기 배리어는 배킹(4)의 저면과 매우 가깝게 적층되거나 배치된 막대 자석(들)(20)을 이용하여 형성된다. 막대 자석(들) 또는 자기화된 레일(들)(20)은, 각각의 행에 그리고 상기 테스트 막(들)(1)의 유체 수용 및 흡수 단부들 사이에서 테스트 막(들)(1)에 직교하여 위치된다. 시약 영역(2)은 각각의 테스트 막의 유체 수용 단부에 위치된다.

테스트 스트립 주변 또는 상부에 자기장을 선택적으로 인가함으로써, 자기 입자들이 테스트 막을 가로질러 위치된 부위들의 특정 부위에서 자기장에 의해 실질적으로 고정되는 한, 포획선이 그 상부에 자기력에 의해 결집된다. 자기력에 의 해 결합되지 않은 나머지 반응 혼합물 성분들은 따라서 테스트 막 내부에서, 전형적으로 흡수 패드를 향한 이동의 경로에서 측면으로 계속해서 흐른다. 유리하게도, 이러한 방법은 하나 이상의 분석물, 대조 표준, 교정기 또는 이들의 조합이 하나의 테스트 스트립상에서 정량적으로 측정될 수 있게 해준다. 따라서, 측정들, 가령 생물학적 측정들의 수행을 위한 유용한 방법을 제공하는 것은 본 발명의 목적이다.

도 1A-1C 및 도2A-2B에 도시된 테스트 스트립들이 시약 패드와 흡수 패드 사이에 배치된 테스트 막의 하나의 섹션만을 도시하고 있지만, 당업자에게는 하나 이상의 분석물, 대조 표준, 교정기, 또는 이들의 조합이 하나의 테스트 스트립을 이용하여 테스트 용액 내에서 측정되어야 할 때, 캐스케이드형 시약 영역들 또는 패드들이 최초의 인가된 자기장으로부터 하류에 배치될 수 있음이 인식될 것이다. 자기 색층분석과 함께 이용될 수 있는 유량 테스트 스트립 조립체의 몇몇 개략적인 예들이 다음에 주어진다:

단일 측정

시약 영역1/테스트 막//흡수 패드

시약 패드1/테스트 막//흡수 패드

다중 측정

시약 영역1/테스트 막/시약 영역2/테스트 막//흡수 패드

시약 패드1/테스트 막/시약 패드2/테스트 막//흡수 패드

반대 다중 측정

시약 영역1/테스트 막//흡수 패드//테스트 막//시약 영역2

시약 패드1/테스트 막//흡수 패드//테스트 막//시약 패드2

여기서:

기호 /은 단일 색층분석 매체내의 상 경계를 표시하며;

기호 //는 두 개의 개별 매체들(색층분석 매체 및 다른 것)의 결합을 표시한다.

결과적으로 주어진 다수의 측정 예들에 의해 테스트 용액이 두 그룹의 자기 입자들과 만난다. 테스트 용액의 흐름은 테스트 스트립의 일 단부에 있는 시약 영역 또는 패드(1)로부터 테스트 스트립의 대향 단부에 있는 흡수 패드로의 한쪽면 만으로 이동하고 있다. 자기 배리어들은 각각의 테스트 막에 위치된다. 최초의 자기 배리어는 시약 영역 또는 패드(2) 이전에 테스트 막을 가로질러 위치되지만, 제2 자기 배리어는 흡수 패드 이전에 테스트 막을 가로질러 위치된다. 시약 영역 또는 패드(2)로부터의 시약들은 테스트 용액에 있는 부가적인 분석물들을 분석하기 위해 이용될 수 있거나 교정 또는 품질 제어를 수행하기 위해 사용될 수 있다.

주어진 반대 다중 측정 예는 개별 테스트 용액들로부터의 동일한 분석물의 측정을 가능하게 할 것이다. 이는 교정기가 테스트 샘플과 동시에 측정되어야 할 때 유리하다. 테스트 용액의 흐름은 각각의 시약 패드 또는 영역으로부터 하나의 공통된 흡수 패드로 향한다. 자기 배리어들은 각각의 테스트 막을 가로질러 위치된다. 또한 자기 색층분석은 로제트(rosette), 병렬 어레이, 등을 포함하는 다른 다중 측정 테스트 스트립 구조들과 함께사용될 수 있음이 본 발명에 의해 예상될 것이다.

자기장을 테스트 스트립에 적용함으로써 형성된 포획 선의 폭(즉, 표면적)을 조작하기 위하여, 이러한 포획 선의 폭은 테스트 막에 적용되는 자기력의 정도 및/또는 자석의 수에 따라 선택적으로 제어될 수 있음이 예상치 않게 발견되었다. 이와 관련하여, 포획 영역이 형성되기를 원하는 테스트 막 아래에 다수의 자석들을 서로에 대해 적층함으로써, 이에 부가된 자석들의 증가된 수는 포획 선의 폭의 증가를 대응하여 발생시킴이 발견되었다. 당업자에게 이해될 수 있듯이, 보다 큰 정도의 자기력을 이용함으로써, 이에 의해 생성된 대응하는 포획 선은 보다 큰 표면적을 가질 것이며, 결과적으로 이 표면적은 단위 면적당 집중도를 결정하는 데 이용될 수 있다. 이러한 선을 따라서, 보다 넓거나 보다 좁은 포획 선을 생성하도록 자기장을 조작하는 것은 극도로 유용함을 입증한다고 생각된다. 예를 들어, 포획 선의 폭 또는 표면적을 조작함으로써, 현미경을 이용하는 개별 입자들의 검사를 용이하게 하는 수단이 제공될 수 있다. 유사하게, 포획 영역의 이러한 선택적인 조작은, 표적 세포를 세포들의 모집단으로부터 격리시킨 후 주어진 어플리케이션에 필요할 수 있는 현미경 검사를 수행하는 데 이용될 수 있다.

바람직하게는 본 발명의 실시에 이용되는 이러한 자석들의 크기와 관련하여, 폭이 0.003 인치 내지 3.0 인치이고, 길이가 0.010 인치 내지 100 인치인 막대 자석들 및/또는 자기화된 레일들이 이용될 수 있다고 현재 믿어진다. 이와 관련하여, 이러한 자석들, 및 특히 자화된 레일들은 원하는 포획선을 형성하는 데 필요한 자기장의 임의의 정도를 생성하도록 크기와 구조를 가질 수 있고 당업자에 의해 주 어진 어플리케이션에 대해 쉽게 결정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 6A 및 6B를 참조하면, 본 발명의 측정을 수행하는 테스트 스트립의 제3 실시예가 도시되어 있다. 그러나 전술한 실시예들과 다르게, 이러한 테스트 스트립은 자기 입자들을 함유하는 반응 혼합물이 스트립에 도입되는 접촉점에서 포획선을 형성하도록 특수하게 설계되고 구성된다. 이와 관련하여, 그리고 전술한 실시예들과는 대조적으로, 도 6A 및 6B에 도시된 실시예에 따른 테스트 스트립은 반응 혼합물이 흡수 패드로부터 연장하는 한쪽 방향 경로를 따라, 테스트 막을 가로질러, 궁극적으로는 포획선이 최종적으로 생성되는 자기장 상부로 흐르는 것을 요하지 않는다.

당업자에 의해 인식될 것처럼, 반응 혼합물이 테스트 스트립과 접촉하는 최초의 접촉점에서 포획점을 형성함으로써, 측정을 통해 검출되기를 희망하는 분석물의 양이 유리하게 보존되며, 이는 종래기술의 장치 및 방법과는 달리, 결합 수용체들(bound receptors)의 포획 영역으로부터 확산할 수 있거나 그렇지 않으면 불특정 결합으로 인해 이러한 포획 영역에 도달하는 것이 억제될 수 있다. 당해 기술분야에서 잘 인식되어 있는 것처럼, 종래의 측정의 이용을 통해 검출되기를 바라는 분석물의 현저한 부분은 연속적 측면 흐름으로 인해 검출되지 않고 지나갈 수 있으며, 상기 측면 흐름은 이러한 반응 혼합물이 필요한 포획 선을 형성하는 결합 수용체들과 접촉하는 지점으로 반응 혼합물이 측정에 도입될 때부터 발생해야만 하는 것이다.

최초로 도 6A를 참조하면, 이러한 실시예는 제1 및 제2 대향 단부들과 중간 부분을 갖는 신장된 배킹(4)을 포함한다. 전술한 것처럼, 이러한 배킹은 유리, 플라스틱, 또는 다른 적절하게 강성인 물질로 제조될 수 있다. 배킹의 대향 단부들에 형성되는 것은 제1 및 제2 흡수 패드(3', 3")이며, 이들은 이후에 보다 충분히 논의되겠지만, 반응 혼합물이 테스트 스트립에 도입되는 접촉 지점으로부터 반응 혼합물이 궁극적으로는 양방향으로 흐르도록 했다. 배킹(4) 아래에 부착된 것은 신장된 자석(30)이며, 이는 추가의 분석에 사용하기 위한 포획 선을 생성하는 데 이용된다. 대안으로서, 신장된 자석(30)은 현미경 적용을 용이하게 하는 것과 같은 여러 장점을 제공하기 위하여 배킹(4) 아래에 가깝게 위치될 수 있다.

제1 및 제2 흡수 패드(3', 3") 사이에 있는 배킹(4)의 중간 부분 상부와 자석(30) 위의 중앙에는, 제1 수직 흐름 메시(32)와 제2 측면 흐름 메시(34)가 제공되는 것이 바람직하다. 도시된 것처럼, 수직 흐름 메시는 측면 흐름 메시(34)의 상단에 형성되고, 측면 흐름 메시(34)는 그 대향 측부에서 제1 및 제2 흡수 패드(3', 3")와 접촉한다. 측면 흐름 메시(34)의 일부는 도시된 것처럼 제1 및 제2 흡수 패드(3', 3") 아래에 부분적으로 위치되는 것이 바람직하다. 반응 혼합물을 도입하기 위하여, 샘플 우물(36)이 추가로 제공되는 것이 바람직하며, 상기 우물은 제1 수직 메시(32) 상부에 반응 혼합물을 직접 도입하여, 그 후 측면 흐름 메시(34)로 궁극적으로는 양측 흐름을 통하여 흡수 패드(3', 3")로 연속하여 흐르도록 특수하게 설계 및 구성된다.

바람직한 실시예에 따라서, 수직 흐름 메시(32)는 폴리에스테르, 나일론, 유리섬유, 또는 임의의 다른 유사한 물질로 형성되며, 테스트 용액에 존재할 수 있는 큰 부스러기를 필터링하기 위하여 이를 통한 하향 흐름을 용이하게 하도록 배향된다. 측면 흐름 메시(34)도 금속 스크린, 금속화된 폴리에스테르와 같은 자기 특성을 갖는 물질로부터 형성될 수 있다. 샘플 우물(36)은 반응 혼합물 내에 존재하는 자기 입자들과 반응하지 않도록, 플라스틱, 및 특히 폴리염화비닐과 같은 비자성 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

위에서 논의된 제1 메시(32) 및 제2 메시(34)의 조합과 같은 메시들의 배열을 제공하는 것에 대한 대안으로서, 배킹(4), 보다 구체적으로는 그 중간 부분이 이를 가로질러 흐르는 샘플의 흐름을 돌리도록 구성되고 배향된 텍스처링(texturing)된 표면을 갖도록 형성될 수 있음이 고려된다. 이와 관련하여, 배킹(4)의 중간 부분을 가로질러 테스트 용액의 측면 흐름을 발생시킬 수 있는 임의의 텍스처링된 표면이 본 발명의 실시에, 특히 측면 흐름 메시(34)의 대체물로, 이용될 수 있음이 고려된다.

도 6B를 참조하면, 측정이 도 6A에 도시된 실시예를 이용하여 수행될 수 있는 시퀀스가 도시되어 있다. 처음에, 반응 혼합물이 샘플 우물(36) 내부에 증착된다. 문자 A로 표시된, 아래쪽 중력과 모세관 작용으로 인해, 반응 혼합물은 문자 B로 도시된 측면 흐름을 경유하여, 순차적으로 수직 흐름 메시(32), 측면 흐름 메시(34) 및 궁극적으로는 흡수 패드(3', 3")로 관통하여 지나가게 된다. 그러나, 혼합되어 있는 관심 있는 분석물을 갖는 자기 입자들은 배킹(4) 아래에 놓여진 자석(30)에 의해 형성된 자기 영역 내부에 실질적으로 결합되게 될 것이다. 이처럼, 대부분의 종래 스트립 측정을 통해 발생하는 것처럼 반응 혼합물이 최초로 도입되 는 장소로부터 이동된 어떤 지점에서가 아니라, 자기 입자들은 측정의 시작점에서 포획된다. 대안으로, 배킹(4)에 직접 형성되거나 이에 부착된 텍스처링된 표면의 이용이 생각될 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트 용액의 측면 흐름을 발생시킬 수 있는 임의의 텍스처링된 표면들이 측면 흐름 메시(34)에 대한 대체물로 이용될 수 있다.

유리하게도, 검출되기를 원하는 분석물은 보존되며, 확산하거나 포획선 외부에서 결합되도록 허용되지 않는다. 이처럼, 이러한 실시예는 이전에는 이용가능하지 않았던 강화된 감도를 제공한다. 이러한 선들을 따라서, 도 6A 및 6B에 도시된 실시예는 특수한 유형의 세포들, 가령 암세포들, 및 다른 큰 분자 및 생물학적 구조를 격리시키는 데 사용하면 특히 유리하다고 생각된다. 이와 관련하여, 주어진 샘플에서의 이들의 제한된 양(예를 들어, 10 ml 혈액 샘플에서 발견될 수 있는, 백억개의 세포에서의 하나의 암세포)과 더불어, 이러한 구조들의 크기로 인해, 이 구조들은 과거에는 격리시키고 검출하기 어려웠다. 이와 관련하여, 이들의 크기로 인해, 이 구조들은 이들의 존재를 검출하기 위해 제공되는 포획 영역 또는 표적 영역들에 도달하는 것이 물리적으로 방해된다. 이러한 어플리케이션에서, 측면 흐름 메시(34)에 대하여 이용되는 나일론 메시는, 이것이 포획 영역(즉, 자석(30)에 의해 발생되는 자기장)으로부터 멀어지는 반응 혼합물의 측면 흐름 속도를 실질적으로 증가시킴과, 이에 따라 표적이 아닌 세포의 세척을 증가시킴이 입증되는 한 특히 유리함이 발견되었다. 결과적으로, 표적 세포들은 보다 큰 농도로 보유될 수 있고, 따라서 종래 기술보다 더욱 쉽게 검출될 수 있다.

세포 세척을 증가시키도록(즉, 반응 혼합물로부터 표적 세포의 분리 및 격리를 용이하게 하도록) 도 6A 및 도 6B에 도시된 테스트 스트립 실시예의 능력을 더 증가시키기 위하여, 도 7A 및 도 7B에 도시된 대안의 양면 흐름 테스트 스트립이 제공된다. 우선 도 7A를 참조하면, 도 6A 및 도 6B에 도시된 테스트 스트립과 동일 요소들이 도시되어 있다. 구체적으로, 배킹(4)의 대향 단부들에 형성된 제1 및 제2 흡수 패드(3', 3")를 구비한 배킹(4)이 제공된다. 원하는 포획선을 생성하는 데 필요한 자기장을 발생시키기 위하여 배킹(4) 아래에 배치된 자석(30)이 제공된다. 반응 혼합물을 테스트 스트립에 도입하는 샘플 우물(36)과, 이어서 수직 흐름 메시(32) 및 측면 흐름 메시(34)가 추가로 제공된다.

그러나 후자와 관련하여, 이러한 측면 흐름 메시(34)는 수직 흐름 메시(32)에 대해 일반적으로 대각선 방향을 갖도록 설계된다. 당업자에게 이해될 수 있는 것처럼, 수직 흐름 메시(32)에 대해 측면 흐름 메시(34)의 대각선 배향을 제공함으로써, 이를 통해 흐르는 반응 혼합물은 대향된 흡수 패드(3', 3")로 흐름에 있어 증가된 속도를 갖게 된다. 이와 관련하여, 반응 혼합물은 도 6A 및 도 6B에 도시된 실시예에 따라 수직 방향으로 흘러야만 하는 것을 피하며, 이에 따라 도 6A 및 도 6B에 도시된 실시예를 통해 반응 혼합물이 겪게 될 저항의 정도를 겪지 않는다. 전에 논의된 것처럼, 대각선으로 배향된 측면 흐름 메시(34)를 이용하는 것에 대한 대안으로써, 중간 부분은 특정된 경로와 이를 통해 흐르는 샘플의 흐름 속도를 정의하도록 기능하는 텍스처링된 표면을 가질 수 있다.

도 8-10을 참조하고, 먼저 도 8을 참조하면, 본질적으로 여러 가지로 설정가 능하며(multi-configurable) 따라서 지금까지 이용가능하지 않았던 매우 넓은 어플리케이션에 이용되도록 할 수 있는 측정 시스템(100)이 도시되어 있다. 이와 관련하여, 측정 시스템(100)은, 전술한 원리 및 구조에 의존함으로써, 유체 표본의 보다 큰 포획 및 격리 및 보존을 제공하는 전술한 목적을 성취할 분만 아니라, 작거나 큰 수의 표본의 효율적인 처리를 가능하게 하는 간단하고 신속하고, 신뢰할 수 있는 시스템을 제공하도록 선택적으로 변형될 수 있다. 유사하게, 이러한 측정 시스템(100)은 이후에 보다 충분히 논의되겠지만, 세포 격리, 정렬 및 질문에 관련된 측정을 수행하는 데 특히 유효하다.

도시된 것처럼, 시스템(100)은 내부 챔버(104)를 규정하는 하우징을 포함한다. 하우징(102)은, 플라스틱 및/또는 금속과 같은 임의의 적절한 강성 물질로 형성되고 잠재적으로 감광성인 단백질, 세포 및 다른 세포 원소들의 광 열화를 최소화하는 검정색을 갖는 것이 바람직하며, 베이스(110) 상부에 구성되며 장착될 것이다. 이하에서 보다 충분히 논의되겠지만, 하우징(102)은 통상 기계적 수단 및/또는 접착 수단 중 어느 하나에 의해 베이스(110)에 영구적으로 고정되거나 베이스로부터 탈부착 가능하게 형성되도록 구성될 수 있다.

하우징(102)의 중앙에는 샘플 우물(106)이 형성되고, 이는 도시된 것처럼 일반적으로 개구(108)를 형성하도록 테이퍼링되는 프러스토-코니컬(frusto-conical) 구조를 가진다. 당업자에 의해 이해될 것처럼, 샘플 우물(106)은 전술된 것처럼 궁극적으로 포획되거나 격리될 관심 있는 분석물을 포함하는 의심되는 반응 혼합물을 증착하는 수단을 제공한다. 이러한 목적을 위하여, 개구(108)가 형성된 샘플 우물(106)은 메시(112)의 층에 의해 선택적으로 형성될 수 있는 표적 영역 위에 반응 혼합물을 증착할 것이며, 메시(112)의 층은 베이스(110) 위에 안착할 것이 요구되며, 선택적으로, 하우징(102)과 베이스(110) 사이에 샌드위치된다. 반응 혼합물의 양측 흐름을 용이하게 하기 위하여, 하우징(102)의 내부(104)는 흡수 부재들을 위한 공간들을 형성할 것이며, 흡수 부재들은 샘플 우물(106)의 대향 측부에 배치되는 도시된 거즈(wick) 또는 패드(114, 116)와 같은 물질일 수 있다. 전술한 것처럼, 패드(114, 116)는, 측면 흐름을 통해, 관심 있는 분해물과 혼합되었을 자기 입자들을 포함하지 않는 반응 혼합물의 일부를 끌어당기도록 동작될 것이다. 후자와 관련하여, 이는 자석(118)에 의해 발생된 자기장과의 접촉에 의해 표적 영역상의 증착의 지점에 보유될 것이다. 전술된 것처럼, 자기장은 당해 기술 분야에서 알려진 다양한 수단들에 의해 발생될 수 있고 베이스(110)의 일부로써 일체화되거나, 베이스(110)에 탈부착 가능하게 고정되거나, 이로부터 완전히 떼어내지거나 중 어느 하나 일 수 있다. 이에 따라서, 관심 있는 분석물이 그 상부에 포획되는 표적 영역은 종래의 커버 슬립(cover slips)에 따른 감시 영역의 4㎠과 비교하여 대략 0.6㎠라고 생각된다.

이제 도 9를 참조하면, 이하에 논의될 이유로 인해 강화된 측정 기능을 수행하도록 선택적으로 구성될 수 있는 도 7의 측정 시스템(100)에 따라 구성된 측정의 전개도가 도시되어 있다. 도시된 것처럼, 이의 가장 기초적인 요소들에 있어서, 측정은 샘플 우물(106)과 여기에 형성된 개구(108)를 구비한 하우징(102)을 포함할 것이다. 흡수 패드(114, 116)는, 샘플 우물(106)의 대향 측부들에 배치되며 하우 징의 내부 안에 갇히게 되며, 관심 있는 분석물과 혼합된 자기 입자들을 함유하지 않는 반응 혼합물의 일부를 끌어당기도록 제공된다. 추가로 도시될 것처럼, 메시(112)가 제공되며, 그 위에는 흡수 패드(114, 116)가 안착될 것이므로 반응 혼합물은 이를 가로질러 양측으로 흘러갈 것이다. 메시(112)의 중앙에는 포획 영역(120)이 배치되며, 이는 개구(108) 바로 아래에 있도록 배치되어, 측정 장치를 관통해 전개되는 샘플이 분리된 격리 영역에서 보유되고 포획될 것이다. 포획 영역(120)은, 이하에서 충분히 논의될 것처럼, 다양한 형태를 취할 수 있고 제2 메시 층을 포함하거나, 도 10과 관련하여 보다 충분히 논의될 것처럼, 다양한 화학 기능을 형성하도록 구성될 수 있는 강화된 포획 메커니즘을 제공할 수 있는 신규한 수용 겔을 포함할 수 있다.

베이스(110)가 추가로 제공되며, 이는 다른 측정 요소들에 대한 구조적 지지체로 기능할 뿐만 아니라, 측정에 관한 추가의 프로세싱을 수행하는 데 유용할 수 있다. 이에 따라서, 베이스(110)는 종래의 표준 현미경 슬라이드의 형태를 취할 수 있다고 생각된다. 게다가, 베이스(110)가 세포를 포획하는 구조체로써 이용되는 어플리케이션에서, 베이스(110)는 세포 배양(cell culture)의 형성물(formation)을 개시하기 위해 이용될 수 있다. 당업자에게 이해될 것처럼, 원 스텝 측정 프로세스를 통한 세포배양의 식별, 격리 및 최종 성장은 이전에는 이용가능하지 않았으며, 샘플에 존재할 수 있는 극히 소량의 세포들을 검출 및 격리시킬 수 있다는 점뿐만 아니라, 이후에 세포배양을 생성하기 위하여 이러한 세포들을 직접 성장시키는 점에 있어서도 본 발명의 것만큼 효율적이며 효과적이지 않았다.

도 8 및 도 9와 관련하여 논의된 측정 시스템(100)의 요소들의 전술한 설명이 주어졌으며, 이제 주어진 측정 절차를 수행하기 위한 강화된 기능을 갖는 특정 유형의 측정을 수행하도록 다양한 요소들이 선택적으로 선택되고 상호연결될 수 있는 방법에 대해 논의된다.

도시된 실시예에서, 측정 시스템(100)은 연속적인 높은 처리량의 차단(screening) 환경에 대한 하나의 슬라이드 벤치 상부 어플리케이션(slide bench top application)으로부터 동작가능하며 쉽게 조정가능하다. 구체적으로, 측정은 하나의 슬라이드 벤치 상부 어플리케이션, 소형 배치 검사, 자동화된 배치 프로세싱 및 연속적인 높은 처리량의 차단(high throughput screening; HTS)에 대하여 이용될 수 있다. 이러한 어플리케이션에서, 베이스(110)는 표준 현미경 슬라이드의 형태를 취할 수 있고, 이는 길슨 및 테칸(Gilson and Tecan) 시스템과 같은 현존 유체 처리 시스템에 쉽게 적응된다. 이와 관련하여, 이러한 시스템은 대형 배치 프로세싱과 통로 자동화를 가능하게 하며, 부피가 큰 로봇 이송 시스템 및 다른 고가의 주요 설비에 대한 필요성을 제거한다.

세포 격리, 정렬 및 질문(interrogation)을 포함하는 절차에 대하여, 측정 시스템(100)은 특정 어플리케이션에 적합하도록 선택적으로 수정될 수 있다. 세포 공학 및 질문을 포함하는 어플리케이션에 대하여, 도 8 및 도 9에 도시된 기초적인 측정 시스템은 하우징(102), 흡수 패드(114, 116), 메시(112) 및 베이스(110)로 이루어진 모두가 탈부착가능하지 않은 부분들로 형성되는 것이 바람직하며, 베이스(110)는 현미경 슬라이드의 형태를 취하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에서, 측정은 4-8ml의 샘플을 처리할 수 있고, 추가로 면역 형광 분석을 위한 시약의 직렬 부가를 가능하게 하는 것이 바람직하다. 얼룩의 분석은 통상 40X로 도립 현미경을 이용하여 수동 또는 디지털 방식 중 어느 하나로 수행될 수 있다.

세포 공학 및 확장 어플리케이션에 대하여, 측정은 하우징(102)과 흡수 패드(114, 116)가 선택적으로 이동가능하여 메시(112)를 적소에 남겨두도록 수정될 수 있다. 이러한 구조는 간단한 배양 방법과 표적 세포의 후정화(post-purification)(가령, 트랜스펙션, 약제 내성 등)를 가능하게 한다. 이러한 구조는 또한 면역 형광, FISH 등과 같은 배양후 분석을 위한 플랫폼을 제공한다. 배양 얼룩의 분석은 통상 40X로 도립 현미경을 이용하여 수동 또는 디지털 방식 중 어느 하나로 수행될 수 있다.

세포 내성 및 질문을 포함하는 어플리케이션에 대하여, 측정 시스템(100)은, 하우징과, 흡수 패드(114, 116)와 메시(112)가 베이스(110)로부터 이동가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 어플리케이션에서, 표적 영역(비도시)은 베이스(110) 바로 위에 형성될 것이며, 이 위에는 정화된 제품이 나체로 남겨질 것이다. 이러한 측정은 약제 내성 검사를 위해, 마트리겔(Matrigel)과 같은 변경된 매체에 세포를 배치하는 데 이상적일 것이다. 게다가, 이러한 구조는 FISH 검사를 위한 전형을 추가로 제공할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 이러한 구조에 따른 측정은 바람직하게는 도립된 장비 또는 종래 장비, 수동 또는 디지털 장비(10X-100X)를 이용하여 플렉시블한 현미경 평가를 지원할 수 있다.

세포 정렬 및 순차 질문을 포함하는 어플리케이션에 대하여, 측정은 하우 징(102)이 이동가능하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 베이스(110)는 여기에 부착되어 유지되는 흡수 패드(114, 116)와 함께 남겨진다. 메시(112)는 베이스(110) 상부의 지대에 남겨지거나, 이로부터 선택적으로 제거되도록 변형되고 구성된다. 이러한 구조는 FISH,면역형광, 및 세포 기반 PCR과 같은 측정을 위한 시약의 직렬 부가를 가능하게 한다.

도 10에 도시된 또 다른 정제(refinement)에 있어서, 표적 영역은 포획, 격리, 및 포획 영역에 포획되는 표적 분석물의 가능한 추가적인 생화학 처리를 용이하게 하도록 동작가능한 겔(120)에 의해 형성될 수 있다고 생각된다. 이러한 겔은, 전기 이동 등에서 이용되는 폴리아크릴아미드 겔과 같은, 당업자에게 주지된 생물학적 적합성의 임의의 다양한 겔들을 포함할 수 있으며, 세포, 세포 내부의 구조, 단백질, 유전자, 등을 포획하고 격리시키는 매체로 기능할 수 있다. 이러한 겔(120)은 도시된 것처럼 메시 배킹(112)상에 형성되거나, 베이스(110) 바로 위에 형성될 수 있다. 다른 기판(비도시)이 또한 표적 영역에 또는 이 주변에 겔(120)을 지지하기 위해 이용될 수도 있다. 세포, 세포간 구조 등을 포획하고 격리시키는 겔(120)의 능력을 강화시키기 위하여, 이러한 겔은 관심 있는 표적 분석물에 대해 특수한 수용체(122)를 구비할 수 있다고 생각된다. 이에 관하여, 이러한 수용체(122)를 부양시키거나(suspending), 대안으로, 수용체(122)를 고체상(solid phase)에 결합시킴으로써, 표적 분석물의 강화된 포획 및 격리를 제공하기 위한 본원 발명의 측정의 능력을 촉진할 수 있다.

수용체(122)에 부가하여 또는 이와 별개로, 도 10에서 120으로 도시된 겔은 124로 도시된 다른 화학적 조절제(modifier), 시약 또는 효소를 구비할 수 있고, 이들은 관심 있는 분석물의 추가적인 생화학 처리를 제공하도록 동작가능하다. 하나의 고려되는 어플리케이션은, 단백질을 선택적으로 분리시키거나, 추가적인 격리 및 식별을 위한 표적 세포간 요소들을 소화시키기 위한 소화 효소의 이용을 포함한다. 이러한 목적을 위해, 원하는 시약, 수용체, 효소 등을 구비하는 이러한 겔 합성물의 형성 및 구성은 당업자에게 쉽게 알려질 수 있고 당업자에 의해 제조될 수 있다고 생각된다. 추가로 고려되는 어플리케이션에서, 겔(120)은, 관심 있는 표적 셀이 확장되거나 전파될 수 있고 따라서 세포 배양의 구조를 생성할 수 있도록, 세포를 위한 성장 매체로 기능할 수 있다. 이러한 목적을 성취하기 위하여, 다양한 영양소와 당업자에게 주지된 다른 성장 매체가 겔(120)의 일부로써 통합될 수 있음이 고려된다.

유리하게는, 본원 발명의 측정은 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate)보다 더 큰 유연성을 제공하며, 세포의 하위집단(subpopulation) 분석적 측정을 위해 효율적으로 이용될 수 있는 동시에 이상(異常) DNA, mRNA 전사 표현, 및 단백질 번역 표현(동시의 FISH/IF)의 존재를 결정할 수 있다. 본원 발명의 측정은 유사하게 하나의 일체로 완비된(self-contained) 유닛을 이용하여 세포, 단백질 또는 유전자를 격리시키거나 정렬하기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 분리 칼럼(separation column)에 대한 필요성을 제거한다. 게다가, 샘플, 시약 및 세포 세척 용액의 우물(106)을 통한 직접 부가에 의해 세포 전달 단계를 제거하고, 측정 절차를 실제로 촉진하고, 세포 포획을 강화하고, 세포 손실을 낮추고, 오차의 변화를 최소화한다. 이에 따라서, 본 발명의 측정은 하우징(102)과 베이스(110) 사이의 상호 연결이 하나 이상의 개구(개구는 추가적인 측정후 평가 및 조작이 수행될 수 있는 채널을 형성한다)를 형성하도록 특수하게 구성될 수 있다고 생각된다. 예를 들어, 베이스(102 및 110) 사이의 상호연결이 이러한 구조들이 서로에 대해 영구적으로 고정되거나 탈착가능하던간에, 이러한 요소들(102, 110)은 하나 이상의 채널을 형성하도록 상호 협동될 수 있고, 상기 채널을 통해 세포 검사가 수행되거나 그렇지 않으면 시약이 이를 통해 도입되어 용해(lysing)/소화를 용이하게 하고/하거나 다른 시약이 표적 단백질, 세포소기관(organelle) 등의 분리 및 격리를 용이하게 한다고 생각된다.

당업자에 의해 이해될 것처럼, 본원 발명의 측정은, 다기능 구조로 인해, 여러 어플리케이션, 특히 의약품 발견에서의 사용과 관련하여 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 본원 발명의 측정은 효능 및 잠재적인 독성에 대한 세포상의 화합물의 효과를 결정하는 데 특히 효과가 있을 수 있다. 주지된 것처럼, 순수 세포 모집단의 표현 프로파일을 차별화하기 위해 이용되는 현재의 기술은 , 진보된 분리 기술 및 신규한 유전자 표현 방법들은 복잡하고, 고가이며, 노동 집약적이며, 용이하게 조정가능하지 않다. 본원 발명의 측정은 종래 기술의 이러한 단점을 극복할 뿐만 아니라, 훨씬 더 넓은 확장 어플리케이션을 실제로 갖는다. 이에 따라서, 본원 발명의 측정은 표적 식별 및 표적 규명(target validation) 절차 모두를 형성하는 데 특히 유효하다. 전자와 관련하여, 이는 세포 격리, 세포 소기관 또는 정렬, 및 단백질 분획(fractionation)과 같은 절차를 포함하며, 특정 단백질 격리, 면역 측정, 및 분자 분석을 포함하는 후자는, 기능상 및 구조상 접촉되지 않고 유지되는 세포, 단백질 또는 유전자의 포획 및 격리를 여러 번 요구한다. 그러나, 때로는, 이러한 표적들은 종종 파괴되기 쉽고, 막 결합되거나, 특히 작거나 큰 크기를 갖는다. 이러한 곤란한 특성 또는 특징에도 불구하고, 본원 발명의 측정은 종래 기술의 것보다 뛰어난 방식으로 이러한 표적들의 분리 및 격리를 용이하게 하도록 잘 적응된다.

본원 발명은, 테스트 스트립상의 하나의 초점에서 전면 형광(형광측정(fluorimetry) 모드), 발광(발광측정(luminometry)모드), 반사(밀도측정(densitometry)모드)를 측정할 수 있는 멀티 모드 광도계 모듈이 내장된 신규한 분석기를 추가로 포함한다. 하나의 초점에서의 다수의 광학 방법의 이용은, 개별 포획 선의 품질 및 구조에 관한 정보뿐만 아니라, 포획 선에 존재하는 분석물, 대조 표준(control), 교정기(calibrator)의 양에 관한 정보도 제공한다. 따라서, 본원 발명의 목적은 두개 이상의 광학 방법을 이용하여 중요한 테스트 스트립 위치를 질문함으로써, 테스트 스트립과 연관된 정확도 및 정밀도 문제를 최소화하는 것이다.

도 3A에 도시된 것처럼, 멀티모드 광도계는 광 터널(9)을 형성하도록 상호 공조하는 광 캐노피(9a)와 베이스(9b)로 구성된다. 광 터널(9)은 광원과 광검출기를, 자기 소스와 테스트 막, 색층분석 플레이트 등과 정렬시켜서, 광 경로를 형성한다. 이와 관련하여, 베이스(9b)는 전술한 다양한 테스트 스트립을 수용하기 위 한 내부에 형성된 채널을 포함한다. 베이스(9b)는 바람직하게는 내부에 고정되거나, 채널에 대해 고정된 자기 소스를 포함하여, 광 터널(9) 내부의 특정된 위치에서 원하는 포획 선을 생성한다. 예를 들어, 마그넷과 같은 자기 소스는 광 터널(9)의 베이스 아래에 배치되어 테스트 스트립은 그 상부에 위치된 채널에 안착된다.

광 캐노피(9a)는 광 소스가 투과되는 천장과, 최종 반사된 광이 방사되는 경사진 측벽들을 구비하도록 형성된다. 당업자에게 이해될 것처럼, 멀티모드 광도계, 및 보다 구체적으로는 이에 의해 형성된 광 터널이, 이에 제한되지는 않으나 PVC, ABS 또는 양극화된 알루미늄을 포함하는 임의의 다양한 불투명 물질들로 사출성형되거나, 머시닝되거나, 몰딩될 수 있다. 이처럼, 본원 발명의 광 터널(9)은 저가의 물질들로부터 저가로 제조될 수 있다.

도 3B를 참조하면, 테스트 스트립을 본원 발명의 멀티모드 광도계로 분석하는 데 이용되는 요소들이 개략적으로 도시되어 있다. 처음에, 여기 통로(6)는 광원(7)으로부터 광 터널(9)의 베이스(9b)에 있는 초점(8)까지 형성된다. 쉽게 이해될 수 있는 것처럼, 주어진 테스트 막 또는 색층분석 플레이트상에 포획 선을 형성하기 위해 베이스(9b)로 통합된 자기 소스는 여기 통로(6)와 정밀하게 정렬되어 통로(6)는 이러한 자기 소스에 의해 생성된 포획선에 조준될 것이다. 이해될 것처럼, 발광 다이오드(LEDs), 레이저 다이오드, 수은 증기 램프, 및 크세논 램프는 사용될 수 있는 많은 적절한 광원들 중 하나이다. 필요하다면, 광학 필터(10)가 캐노피 벽(9a)의 어느 한쪽에 배치될 수 있으나, 이는 광원과 테스트 스트립 사이의 여기 통로(6)내에 있다. 테스트 스트립(11)은 광 터널(9)로 삽입되고, 이러한 스트립은 베이스에 있는 위치에 유지되며 초점(8)에서 여기 통로(6)와 교차한다.

방사 통로(12)는 초점으로부터 하나 이상의 광검출기(13)까지 형성된다. 개구들은, 각각의 광검출기(13)를 초점(8)과 광학적으로 정렬시키는 각도들에서, 캐노피 벽(9a)에 있는 방사상 기하구조를 이용하여 위치된다. 광 파이프들, 광 섬유들, 및 기타 광 도파로들이 광검출기(13)까지 방사 광을 전송하기 위해 사용될 수 있다. 여기 광(6)은 초점(8)에서 테스트 스트립(11)상에 존재하는 형광물질(fluorophore)을 여기시키며, 초점은 그 후 보다 긴 파장의 광(12)을 방사한다. 만약 발광(luminescence)이 사용된다면, 여기 광(6)은 발광 측정 동안 요구되지 않고 생략될 수 있다. 방사 필터들(14)은, 형광 또는 발광으로부터 방사된 광의 방사 파장(12)을 구체적으로 선택하고 여기 광(6)의 자취를 제거하기 위해 사용된다. 당업자에게 이해될 것처럼, 이러한 방사 필터(14)는, 광검출기(13)와 테스트 스트립(11) 사이의 방사 경로(12)에 있다면, 캐노피 벽(9a)의 어느 한 측부에 배치될 수 있다.

반사 경로(15)는 또한 초점(8)으로부터 하나 이상의 광검출기(16)까지 형성된다. 이러한 반사 경로(15)는 여기 광(6) 및 방사 광(12) 모두를 운반한다. 필요하다면, 테스트 스트립으로부터 반사된 광의 여기 파장(6)을 구체적으로 선택하고 방사 광(12)의 자취를 없애기 위해 여기 필터들(10)이 사용될 수 있다. 이러한 여기 필터(10)는, 광검출기(16)와 테스트 스트립(11) 사이의 반사 경로(15)에 있다면, 캐노피 벽(9a)의 어느 한 측부에 배치될 수 있다.

필터들(10 및 14)은 간섭 필터로서 당해 기술분야에 공지된 형태일 수 있고, 이는 간섭 필터가 대역을 벗어난 전송을 저지하는 방식 때문이다. 이와 관련하여, 간섭 필터들은 그 특성 대역 통과의 외부에서는 극히 낮은 전송을 나타내며, 따라서, 원하는 여기 및 방사 파장을 선택하는 데 있어 매우 효율적이다.

당업자에 의해 추가로 이해될 것처럼, 광 터널은 다수의 초점들을 가질 수 있고, 여기서 광도계 측정이 동시에 이루어질 수 있으며, 이는 유리하게도 테스트 스트립상의 다수의 초점들이 샘플 분석 및/또는 조정을 위해 사용될 수 있게 해준다. 이러한 어플리케이션에서, 광 요소들, 가령 LED, 광다이오드, 및 간섭 필터는 광 터널을 따라 각각의 초점에서 클러스터링될 수 있다.

도 4A 및 도 4B에 추정하여 도시된 것처럼, 여기에는 다중 스펙트럼 분석을 위해 이용될 수 있는 두 개의 광 클러스터를 갖춘 광 터널의 서로 다른 도면이 도시된다. 광원(7)(LED 7a 및 7b가 도시됨)은 여기 필터(10)(필터들 10a 및 10b가 도시됨) 상부에 위치되며, 여기 필터는 차례로 각각의 여기 개구(비도시)를 덮는다. 도4C의 단면도에 도시된 것처럼, 필터들(10, 14)을 구비한 네 개의 광다이오드들 중 두 개(13a, 16a)는 캐노피(9a)에 장착된다. 막대 자석(20a)은, 도 4C에 도시된 것처럼, 각각의 초점(8) 아래의 광 터널의 베이스에 위치되어, 적절한 분광광도계 분석이 각각의 위치에서 이루어질 수 있다.

전술한 논의로부터 명백하다고 믿어지지만, 이하에서는 다양한 예들이 제공되며, 이에 의해 본원 발명의 신규한 자기 측정 및 방법이 다양한 어플리케이션에서 이용될 수 있다. 당업자에 의해 이해될 것처럼, 다음의 예들에서의 논의를 위 하여, 용어 "테스트 용액"은 테스트 샘플, 테스트 교정기, 또는 테스트 대조 표준 물질을 의미할 수 있다.

예 1:

테스트 스트립은 도1에 주어진 설명에 따라 제조된다. 배킹(4)은 배킹(4)에 대한 바코드, 형광 마킹, 및 다른 인디케이터의 적용을 가능하게 하기 위하여 흡수 패드(3) 단부 아래에 길이방향으로 연장한다. 시약 영역(2)은 스트렙트아비딘(streptavidin) 접합된 자기 입자, 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 건식 형태의 다른 시약을 함유한다.

테스트 스트립(11)은, 흡수 패드(3) 단부를 시작으로, 광 터널(9)로 삽입된다. 테스트 스트립상의 인디케이터들은 분석기에 의해 교정 정보로써 해석된다. 예를 들어, 분석기는 동일한 바코드가 양 초점들(8a 및 8b)에서 판독되었는지를 검증하고 광검출기(13 및 16)에 대한 반사 및 형광 값을 저장한다. 교정 정보 및 측정된 값들은 분석기에 의해 사용되어 개별 포획 선의 품질 및 구조뿐만 아니라 포획 라인에 존재하는 분석물, 대조 표준, 또는 교정기의 양을 검증하고, 각각의 광 모듈의 성능을 검증한다.

개별 콘테이너에서, 운용자는 측정된 부피의 샘플을 측정된 부피의 테스트 시약에 부가하고 이들을 반응 혼합물을 형성하도록 혼합한다. 테스트 시약들은 비오틴 접합된 안티베타 HCG와, 형광중심체 접합된 안티알파 HCG를 포함하며, 이들은 샘플에 존재하는 HCG 분자들을 협력하여 결합한다.

측정된 부피의 이러한 반응 혼합물은 테스트 스트립 시약 영역(2)에 부가되 어, 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 시약 영역(2)에서 이전에 건조된 다른 시약뿐만 아니라, 현탁액에 자기 입자들을 포함하는 새로운 반응 혼합물을 형성한다.

자기 입자들은 HCG 및 안티알파 HCG 접합을 갖는 협동적인 복소수(샌드위치 측정)를 형성했던 형태를 포함하는 복소화된 형태의 모든 것에 비오틴 접합을 결합한다. 따라서, 형광 중심체(microsphere)는 반응 혼합물에 존재하는 분석물의 양에 비례하여 간접적으로 자기 입자들에 결합된다.

반응 혼합물에 떠 있는 자기 입자들이 테스트 스트립(11)의 평면 내에서 측면으로 흐를 때, 이들은 광 터널(9)의 베이스(9b)에 부착된 막대자석을 이용하여 인가된 자기장과 마주친다. 인가된 자기장은 자기 입자들을 끌어당겨 초점(8)에서 자기 입자들을 선택적으로 보유하는 자기 배리어를 형성하는 한편 반응 혼합물이 이 배리어를 가로질러 측면으로 계속해서 흘러 흡수 패드(3)로 향하게 한다.

반응 혼합물의 부가 후에 측정된 부피의 세척 용액이 부가될 수도 있다. 이는 불특정 결합으로 인해 테스트 막(1)과 자기 입자들에 의해 보유되는 형광 중심체의 양을 감소시킬 것이다.

분석기는 초점(8a 및 8b)에서 반사를 측정하는 광검출기(16a 및 16b)를 모니터링하고 비교한다. 초점(8a)에서의 반사된 광 밀도는 자기 입자들이 자석(20)에 의해 보유됨에 따라 감소된다. 초점(8b)에서의 반사된 광 밀도는 개별 테스트 스트립들 사이의 차이와 샘플 매트릭스 효과를 교정하기 위해 사용되는 배경(블랭크) 측정이다. 이에 의해 분석기는 자기 입자들이 초점(8a)에서 적절히 포획되었는지 여부를 결정하고, 용혈되거나 빌리루빈과 같은 발색단(chromophore)의 상승된 양을 함유하는 샘플들을 차단할 수 있다. 만약 반사된 광 밀도가 미리정의된 경과 시간 동안 초점(8a 및 8b)에서 스펙(specification)내에 있지 않다면, 테스트는 무효로 판단되고 결과가 기록되지 않는다.

광검출기(16a 및 16b)와 번갈아가며, 분석기는 또한 형광을 측정하는 광검출기(13a 및 13b)를 모니터링하고 비교한다. 초점(8b)에서의 방사된 광 강도는 불특정 결합, 개별 테스트 스트립들 사이의 차이, 및 샘플 매트릭스 효과를 교정하기 위해 사용되는 배경(블랭크) 측정이다. 분석기는 8b에서의 블랭크 방사 측정과 8a에서의 테스트 방사 측정을 비교하고 HCG 농도를 계산한다.

예 2:

예 2는 다음의 차이점을 제외하고는 예 1과 동일하다:

시약 영역(2)은 다음을 포함하는 단위량의 건식 형태로 미리 패키지된 모든 테스트 시약을 함유한다: 스트렙트아비딘 접합된 자기 입자들, 비오틴 접합된 안티베타 HCG와, 형광 중심체 접합된 안티알파 HCG를 포함하며, 이들은 샘플에 존재하는 HCG 분자들을 협력하여 결합한다. 시약 영역(2)은 또한 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 건식 형태의 다른 시약을 함유한다.

운용자는 측정된 부피의 테스트 시약을 시약 영역(2)에 직접 부가한다.

예 3:

예 3은 다음의 차이점을 제외하고는 예 2와 동일하다:

안티알파 HCG는 형광 중심체 대신에 알카라인 포스파타아제(phospatase)를 이용하여 접합된다.

측정된 부피의 세척 용액의 부가 이후에 측정된 부피의 형광 기판이 시약 영역(2)에 부가된다.

예 4:

예 4는 다음의 차이점을 제외하고는 전술한 모든 예들과 동일하다:

예 4는 전술한 예들의 각각에 있어서 시약 영역(2)을 시약 패드(5)로 대체한다.

예 5:

테스트 스트립은 도1에 주어진 규정에 따라 제조된다. 배킹(4)은, 배킹(4)에 대한 바코드, 형광 마킹, 및 다른 인디케이터의 적용을 가능하게 하기 위하여 흡수 패드(3) 단부 아래에 길이방향으로 연장한다. 시약 영역(2)은 스트렙트아비딘(streptavidin) 접합된 자기 입자, 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 건식 형태의 다른 시약을 함유한다.

개별 콘테이너에서, 운용자는 측정된 부피의 (세포, 세포 용해질, 전체 RNA를 포함하는) 테스트 용액을 측정된 부피의 테스트 시약에 부가하고 이들을 반응 혼합물을 형성하도록 혼합한다. 테스트 시약들은 비오티닐레이트(biotinylate)된 올리고(dT) 프로브와 클라미디아(chlamydia)에 특수한 5' 형광 염료 라벨링된 DNA 교배 프로브를 포함한다.

측정된 부피의 이러한 반응 혼합물은 테스트 스트립 시약 영역(2)에 부가된다. 반응 혼합물이 시약 영역(2)와 접촉할 때, 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 시약 영역(2)에서 이전에 건조된 다른 시약뿐만 아니라, 현탁액에 자기 입자들을 함 유하는 새로운 반응 혼합물을 형성한다. 테스트 시약들은 비오티닐레이트(biotinylate)된 올리고(dT) 프로브를 테스트 용액내에 존재하는 모든 mRNA의 3' 폴리(A) 영역으로 상세하게 하이브리드화한다. 결과적으로, 모든 mRNA는 비오틴/스트렙트아비딘 결합을 통해 자기 입자들에 결합된다. 라벨링된 하이브리드화 프로브는 반대로 표적 mRNA만을 결합한다. 자기 입자들은 클라미디아 mRNA와 협동 복소수(하이브리드)를 형성했던 형태를 포함하는 복소화된 형태의 모든 것에 비오티닐레이트된 올리고(dT) 프로브를 결합한다. 따라서, 형광 염료는 반응 혼합물에 존재하는 클라미디아 mRNA의 양분석물의 양에 비례하여 간접적으로 자기 입자들에 결합된다.

반응 혼합물에 떠 있는 자기 입자들이 테스트 스트립(11)의 평면 내에서 측면으로 흐를 때, 이들은 광 터널(9)의 베이스(9b)에 부착된 막대자석을 이용하여 인가된 자기장과 마주친다. 인가된 자기장은 자기 입자들을 끌어당겨 초점(8)에서 자기 입자들을 선택적으로 보유하는 자기 배리어를 형성하는 한편 반응 혼합물이 이 배리어를 가로질러 측면으로 계속해서 흘러 흡수 패드(3)로 향하게 한다.

반응 혼합물의 부가 후에, 측정된 부피의 세척 용액이 부가될 수도 있다. 이는 불특정 결합으로 인해 테스트 막(1)과 자기 입자들에 의해 보유되는 형광 중심체의 양을 감소시킬 것이다.

분석기는 초점(8a 및 8b)에서 반사를 측정하는 광검출기(16a 및 16b)를 모니터링하고 비교한다. 초점(8a)에서의 반사된 광 밀도는 자기 입자들이 자석(20)에 의해 보유됨에 따라 감소된다. 초점(8b)에서의 반사된 광 밀도는 개별 테스트 스 트립들 사이의 차이와 샘플 매트릭스 효과를 교정하기 위해 사용되는 배경(블랭크) 측정이다. 이에 의해 분석기는 자기 입자들이 초점(8a)에서 적절히 포획되었는지 여부를 결정하고, 용혈되거나 빌리루빈과 같은 발색단(chromophore)의 상승된 양을 함유하는 샘플들을 차단할 수 있다. 만약 반사된 광 밀도가 미리정의된 경과 시간 동안 초점(8a 및 8b)에서 스펙(specification)내에 있지 않다면, 테스트는 무효로 판단되고 결과가 기록되지 않는다. 광검출기(16a 및 16b)와 번갈아가며, 분석기는 또한 형광을 측정하는 광검출기(13a 및 13b)를 모니터링하고 비교한다. 초점(8b)에서의 방사된 광 강도는 불특정 결합, 개별 테스트 스트립들 사이의 차이, 및 샘플 매트릭스 효과를 교정하기 위해 사용되는 배경(블랭크) 측정이다. 분석기는 8b에서의 블랭크 방사 측정과 8a에서의 테스트 방사 측정을 비교하고 클라미디아 농도를 계산하거나 클라미디아가 테스트 용액내에 존재하는 지 여부를 단순히 결정한다.

예 6:

다른 검출 방법들이 자기 색층분석과 함께 사용될 수 있다. 이 예에서, x-선 필름이 사용되어 트랜스펙션(transfection)된 세포의 개체군에서 표적 DNA의 존재를 검출한다. 각각의 테스트 용액내에 존재하는 CDNA의 PCR 증폭은 P32 라벨링된 뉴클레오타이드를 이용하여 수행된다. 증폭된 DNA는 5' 비오틴 DNA 하이브리드화를 이용하여 하이브리드화되어 반응 혼합물을 형성하고, 이 반응 혼합물은 스트렙트아비딘 접합된 자기 입자들을 함유하는 테스트 스트립 시약 영역(2)에 부가되는 반응 혼합물을 형성한다.

도 5B에 도시된 다양한 테스트 스트립을 이용하여, 세척 용액이 반응 혼합물의 부가 이후에 시약 영역(2)에 부가된다.

한 장의 x-선 필름이 상기 테스트 스트립의 상부에 배치되고 적절한 길이의 시간 동안 노광된다.

가시 대역이 현상된 x-선 필름상에 보여지며, 이의 위치는 표적 DNA에 대해 양성(positive)으로 테스트되었던 샘플에 대응한다.

예 7:

예 7은 다음의 차이점을 제외하고는 예 6과 동일하다:

상기 PCR 증폭은 5' 형광 염료 라벨링된 프리머(primer)를 이용하여 성취된다.

상기 테스트 스트립 어레이는 형광 스캐너 내에 위치된다.

상기 형광 스캐너는 형광 대역을 검출하며, 이 대역의 위치는 표적 DNA에 대해 양성으로 테스트한 샘플과 대응한다.

예 8:

예 8은 다음의 차이점을 제외하고는 예 6과 동일하다:

상기 배킹(4)은 현미경 슬라이드이다.

상기 자석(20)은 이 자석(20)이 테스트 막(1)과 접촉하지 않도록 상기 테스트 막(1) 상부에 위치된다.

형광 현미경이 사용되어 자기 입자에 결합된 개별 형광 중심체를 카운트한다.

예 9:

테스트 스트립은 도 1에 주어진 설명에 따라 제조된다.

배킹(4)은 배킹(4)에 대한 바코드, 형광 마킹, 및 다른 인디케이터의 적용을 가능하게 하기 위하여 흡수 패드(3) 단부 아래에 길이방향으로 연장한다. 시약 영역(2)은 스트렙트아비딘(streptavidin) 접합된 0.86 마이크론 자기 입자, 항 마우스 IgG 접합된 150nm 자기 입자, 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 건식 형태의 다른 시약을 함유한다.

테스트 스트립(11)은, 흡수 패드(3) 단부를 시작으로, 광 터널(9)로 삽입된다. 테스트 스트립상의 인디케이터들은 분석기에 의해 교정 정보로써 해석된다. 예를 들어, 분석기는 동일한 바코드가 양 초점들(8a 및 8b)에서 판독되었는지를 검증하고 광검출기(13 및 16)에 대한 반사 및 형광 값을 저장한다. 교정 정보 및 측정된 값들은 분석기에 의해 사용되어 개별 포획 선의 품질 및 구조뿐만 아니라 포획 라인에 존재하는 분석물, 대조 표준, 또는 교정기의 양을 검증하고, 각각의 광 모듈의 성능을 검증한다.

개별 콘테이너에서, 운용자는 측정된 부피의 샘플을 측정된 부피의 테스트 시약에 부가하고 이들을 반응 혼합물을 형성하도록 혼합한다. 테스트 시약들은 비오틴 접합된 고트(goat) 안티베타 FSH와, 형광중심체 접합된 고트 안티알파 FSH를 포함하며, 이들은 샘플에 존재하는 FSH 분자들을 협력하여 결합한다.

측정된 부피의 이러한 반응 혼합물은 테스트 스트립 시약 영역(2)에 부가된다. 반응 혼합물이 시약 영역(2)과 접촉할 때, 버퍼, 안정제, 계면활성제, 및 시 약 영역(2)에서 이전에 건조된 다른 시약뿐만 아니라, 현탁액에 0.86 마이크론 및 150nm자기 입자들을 함유하는 새로운 반응 혼합물을 형성한다. 0.86 마이크론 자기 입자들은 FSH 및 안티알파 FSH 접합을 갖는 협동적인 복소수(샌드위치 측정)를 형성했던 형태를 포함하는 복소화된 형태의 모든 것에 비오틴 접합을 결합한다. 따라서, 형광 중심체는 반응 혼합물에 존재하는 분석물의 양에 비례하여 간접적으로 자기 입자들에 결합된다. 150nm 자기 입자들은 LH 및 안티알파 LH 접합을 갖는 협동적인 복소수(샌드위치 측정)를 형성했던 형태를 포함하는 복소화된 형태의 모든 것에 마우스 안티베타 LH 접합을 결합한다. 따라서, 형광 중심체는 반응 혼합물에 존재하는 분석물의 양에 비례하여 간접적으로 자기 입자들에 결합된다.

반응 혼합물에 떠 있는 자기 입자들이 테스트 스트립(11)의 평면 내에서 측면으로 흐를 때, 이들은 광 터널(9)의 베이스(9b)에 부착된 막대자석(20a)을 이용하여 인가된 자기장과 마주친다. 인가된 자기장은 초점(8)에서 0.86 마이크론 자기 입자들을 선택적으로 보유하는 자기 배리어를 제공하는 충분한 강도를 갖는 한편 현탁액 내에 있는 150nm 자기 입자들을 포함하는 반응 혼합물이 이 배리어를 가로질러 측면으로 계속해서 흘러 흡수 패드(3)로 향하게 한다.

반응 혼합물에 떠 있는 자기 150nm 자기 입자들이 테스트 스트립(11)의 평면 내에서 측면으로 흐를 때, 이들은 광 터널(9)의 베이스(9b)에 부착된 막대자석(20b)(비도시)을 이용하여 인가된 제2 자기장과 마주친다. 제2 인가된 자기장은 제1 인가된 자기장보다 현저하게 강하다. 제2 인가된 자기장은 초점(8b)에서 150 nm 자기 입자들을 선택적으로 보유하는 자기 배리어를 제공하는 한편 반응 혼합물 이 이 제2 자기 배리어를 가로질러 측면으로 계속해서 흘러 흡수 패드(3)로 향하게 한다.

반응 혼합물의 부가 후에 측정된 부피의 세척 용액이 부가될 수도 있다. 이는 불특정 결합으로 인해 테스트 막(1)과 자기 입자들에 의해 보유되는 형광 중심체의 양을 감소시킬 것이다.

분석기는 초점(8a 및 8b)에서 반사를 측정하는 광검출기(16a 및 16b)를 모니터링하고 비교한다. 초점(8a)에서의 반사된 광 밀도는 자기 입자들이 제1 자석(20a) 및 제2 자석(비도시)에 의해 보유됨에 따라 감소된다. 초점(8a 및 8b)에서의 반사된 광 밀도는 자기 입자들이 초점(8a 및 8b)에서 적절히 포획되었는지 여부를 결정하도록 사용되는 측정이다. 만약 반사된 광 밀도가 미리정의된 경과 시간 동안 초점(8a 및 8b)에서 스펙(specification)내에 있지 않다면, 테스트는 무효로 판단되고 결과가 기록되지 않는다.

광검출기(16a 및 16b)와 번갈아가며, 분석기는 또한 형광을 측정하는 광검출기(13a 및 13b)를 모니터링하고 비교한다. 초점(8a 및 8b)에서의 방사된 광 강도는 FSH 및 LH 농도를 계산하기 위해 사용된다. 분석기는 이들 매개변수들을 이용하여 이러한 방사된 광 강도를 알려진 농도의 FSH 및 LH를 포함하는 테스트 용액의 강도와 비교하고, FSH 및 LH 농도를 계산한다. 다양한 부가, 제거, 수정 및 변경이 본원 발명의 의도하는 사상과 범위를 일탈하지 않고 전술한 실시예들에 이루어질 수 있음이 추가로 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 내부에 형성된 자기적으로 발생된 포획 선들에 부가하여, 부가적인 포획 선이 테스트 막 상에 형성된 결합된 수용체의 이용을 통합하는 종래의 테스트 스트립 측정에 따라 형성될 수 있음이 명백히 인식되어야 한다.

예 10:

테스트 스트립은 도 7a 및 7b에 주어진 설명에 따라 제조된다. 배킹(4)은 현미경 슬라이드로부터 형성된다. 측면 흐름 메시(34)(색층분석 매체 또는 고정 상)는 짜여진(woven) 나일론 섬유로부터 제조된 105 마이크론 공극 크기 메시로 이루어진다. 각각의 메시(32, 34)의 에지들은 임의의 적절한 접착 테이프를 이용하여 현미경 슬라이드에 부착된다. 이는 접착제 없는 영역을 생성하며 측면 흐름 메시(34)가 현미경 슬라이드 배킹(4)과 직접적인 접촉을 이루게 해준다. 우물(36)은 테스트 용액의 측면 흐름(B)과 간섭하지 않는 임의의 적절한 접착제 또는 임의의 다른 기계적 수단을 이용하여 각각의 메시(32, 34)와 중심이 같도록 장착된다. 흡수 패드들(3', 3")은 액체 시약, 테스트 용액, 세척 용액 등의 결합된 부피보다 큰 총 흡수 용량을 갖는 대략적으로 동일한 크기이다. 도 7a 및 7b에 도시된 것처럼, 두 흡수 패드들(3', 3")은 측면 흐름 메시(34)와 유체 접촉한다.

개별 콘테이너에서, 운용자는 측정된 부피의 테스트 용액(가령, 암 세포를 함유하는 것으로 의심되는 말초혈액 또는 골수)을 측정된 부피의 테스트 시약에 부가하고 이들을 반응 혼합물(이동상(mobile phase))을 형성하도록 혼합한다. 필요한 경우, 테스트 시약을 혼합하기 전에 테스트 용액으로부터 적혈구를 제거하기 위하여 일반적인 실험실 절차들이 사용될 수 있다. 테스트 시약들은 적어도 하나의 인간 안세포 유형에 특수한 항체를 이용하여 접합된 자기 입자들을 ??마할 수 있 다. 이러한 항체들은 표적화된 암세포 유형(들)에 결합하여 이들을 자기화한다. 동일한 암세포 유형(들)에 특수한 측정된 부피의 형광 염료 라벨링된 항체가 동일한 반응 혼합물에 부가된다. 이러한 항체들은 암세포 유형(들)상의 나머지 이용가능한 영역에 결합하여 이들을 형광체로 만들 수 있다. 따라서, 반응 혼합물은 자성 및 형광체를 공여했던 암세포 유형(들)을 함유한다.

테스트 스트립은 전략적으로 막대 자석(30) 상부에 배치되어 우물(36)의 저면에 있는 개구는 막대 자석(30) 상부에 위치된다. 본 발명의 일 실시예에서, 우물(36)의 하부에 저면에 있는 개구는 막대 자석(30)에 의해 완전히 둘러싸인다. 반응 혼합물은 우물(36)에 증착된다. 중력은 이후에 반응 혼합물이 수직 메시(34)와 접촉할 때까지 방향 A를 따라 우물(36)을 통해 내려가게 한다. 수직 메시(32)와 접촉할 때, 반응 혼합물은 모세관 작용과 중력의 조합에 의해 수직 메시(32)내부의 공극들을 통과하도록 힘이 가해진다. 반응 혼합물은 그 후 측면 흐름 메시(34)와 접촉하며, 이 메시는 상기 반응 혼합물이 흡수 패드(3', 3")에 의해 흡수될 때까지 모세관 작용에 의해 양측 방향(B', B")으로 액체 반응 혼합물을 전달한다.

반응 혼합물 내에 있는 자기 입자들과 자기적으로 라벨링된 세포들이 우물(36)로부터 측면 흐름 메시(34)로 흐를 때, 이들은 막대 자석(30)를 경유하여 인가되는 자기장과 만난다. 인가된 자기장은 자기 입자들과 자기적으로 라벨링된 암세포들을 좁은 포획 영역 내에 선택적으로 보유하는 자기 배리어를 형성한다. 반응 혼합물 중 비자성의 나머지는 이 배리어를 가로질러 측면으로(B) 계속해서 흘러 흡수 패드(3', 3")로 향하게 한다.

반응 혼합물의 부가 후에 일정 부피의 세척 용액이 우물(36)에 증착되는 한편 테스트 스트립은 막대 자석(30) 상부의 위치에 남아 있을 수 있다. 자기적으로 라벨링된 표적 세포들과 자기 입자들은 계속해서 자기 배리어에 의해 유지되는 한편 비표적 세포들과 결합되지 않은 형광 항체들은 포획 선으로부터 세척된다.

상기 방법을 이용함으로써, 1억개의 세포들이 하나의 현미경 슬라이드에 인가될 수 있다. 이러한 방법은 48,000으로부터 40미만까지의 생성되고 검사되어야 하는 이미지의 수를 감소시킨다. 당업자는, 어떠한 세포도 종래 기술 세포 검사 기술의 중대한 결점으로 알려진 이송 단계 동안의 손실이 없도록 슬라이드 바로 위에 세포를 포획하는 이점을 즉시 인식할 것이다.

예 11:

예 11은 다음의 차이점을 제외하고는 예 11과 동일하다:

테스트 스트립은 도 7에서 주어진 설명에 따라 제조된다. 배킹(4)은 폴리카보네이트 또는 아크릴과 같은 광학적으로 투명한 플라스틱을 이용하여 제조된 현미경 슬라이드로부터 형성된다. 색층분석 매체 또는 고정 상(34)은 제조 공정(예, 주입 성형, 핫 스탬핑(hot stamping), 또는 주조) 동안 현미경 슬라이드의 상부 표면 바로 위에 형성된 텍스처로 이루어진다. 텍스처는 모세관 힘에 의해 테스트 용액과 시약의 측면 흐름을 얻기에 적절한 임의의 형태를 취할 수 있다.

다양한 부가, 제거, 수정 및 변경이 본원 발명의 의도하는 사상과 범위를 일탈하지 않고 전술한 실시예들에 이루어질 수 있음이 이해되고 인식되어야 한다. 이와 관련하여, 본원 발명의 다양한 바람직한 실시예들이 특정 예, 특히 자기적으로 생성된 포획 선 및 기술을 이용하여 설명되었지만, 본원 발명은 여기에 어떤 방식으로든 제한되는 것으로 간주되지 않아야 함을 이해하여야 한다. 따라서, 모든, 부가, 제거, 수정 및 변경은 다음의 청구범위의 범위내에 포함되도록 하는 것이 본원인의 의도이다.

Claims (12)

1. 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한(multi-conformable) 측정 시스템으로서, 상기 측정 시스템은:

   (a) 베이스;

   (b) 상기 베이스 상부에 위치가능한 하우징 - 상기 하우징은 부유되어 있는 자기 입자들을 갖는 반응 혼합물을 수용하는 샘플 우물(sample well)이 형성되어 있음 -;

   (c) 상기 자기 입자들을 함유하지 않는 상기 샘플 우물내에 퇴적된 상기 반응 혼합물의 부분을 흡수하도록 상기 하우징 내부에 그리고 상기 샘플 우물에 인접하여 위치가능한 하나 이상의 흡수 부재를 포함하는,

   자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 상부 플랫폼 면을 형성하는 대체로 블록 모양인 구조를 포함하고, 상기 샘플 우물은 상기 상부 플랫폼 면의 대체적인 중앙부에 형성되며, 상기 하우징은 상기 샘플 우물의 대향 측부에 제1 및 제2 공동을 더 형성하고; 상기 시스템은 제1 및 제2 흡수 패드를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 흡수 패드는 상기 샘플 우물의 대향 측부의 상기 공동들 중 전용 공동으로 수용되는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 하우징은 플라스틱과 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 강성의 검은 물질로 제조되는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 베이스는 현미경 슬라이드를 포함하는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 베이스 상부에 형성된 메시의 층을 더 포함하며, 상기 메시의 층은 상기 샘플 우물을 통해 퇴적될 상기 반응 혼합물을 수용하는 표적 영역을 형성하는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 샘플 우물에 형성된 상기 개구와 정렬되고 상기 베이스 상부에 형성되는 겔의 층을 더 포함하고, 상기 겔의 층은 상기 샘플 우물을 통해 퇴적되는 상기 반응 혼합물을 수용하고 이와 접촉하도록 작용하는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 겔은 상기 반응 혼합물의 상기 자기 입자들 중 하나 이상과 결합하도록 작용하는 하나 이상의 수용체를 포함하는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 겔은 상기 반응 혼합물에 존재하는 단백질과 반응하도록 작용하는 하나 이상의 소화 효소를 포함하는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
9. 제5항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 샘플 우물과 정렬가능한 상기 메시에 형성된 겔의 층을 더 포함하여, 상기 반응 혼합물이 상기 샘플 우물을 통하여 퇴적되고 상기 겔과 접촉되는, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
10. 제5항에 있어서, 상기 하우징은 상기 흡수 패드들, 메시 및 상기 베이스로부터 탈부착가능한, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
11. 제5항에 있어서, 상기 하우징과 상기 흡수 패드들은 상기 메시 및 상기 베이스로부터 이동가능한, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 메시는 상기 베이스로부터 이동가능한, 자기 색층분석 방법을 수행하는 데 사용하는 다정합 가능한 측정 시스템.

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