KR100445385B1 - 분석요소및이의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 샘플중의 특정 성분을 분석하기 위한 불용성 입자 및 붕산을 함유하는 시약을 포함하는 분석요소에 관한 것이다. 또한, 액체 시약에 불용성 입자 및 붕산을 첨가하는 것을 포함하는, 액체 샘플중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소의 제조를 위해 사용되는 액체 시약을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

분석요소 및 이의 제조방법
본 발명은 액체 시료, 구체적으로는 전혈내의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액체 시료중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소는 공지되어 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개공보 제 평2-150751호(공고공보 제 평7-21455호에 해당한다)에는 스루우-홀(through-hole)을 갖는 지지체; 광반사하는 불용성 입자를 함유하는 시약액이 도포되고 건조되어 시약층이 형성되는 다공성 필름(이 다공성 필름은 지지체 위에 고정되어 스루우-홀을 덮고 있다); 및 지지체위에 고정되어 시약층을 덮는 시료 보유층(sample holding layer)을 포함하는 분석요소가 개시되어 있다. 일본 특허 공개공보 제 평2-150751호에서는, 전혈을 요소에 적용하고 지지체 측면으로부터 관찰했을 때 적혈구를 시야에서 가리고 또한 빛을 차단시키는 광반사성 불용성 입자로서 산화티타늄이 사용된다.
이산화티타늄 입자는 흡수가 거의없이 광반사하는 백색 입자이고 모든 종류의 용매중에 거의 용해되지 않는다. 또한, 미세하게는 0.001㎛, 굵게는 1mm 또는 그 이상의 폭넓은 입자 크기 분포를 갖는다. 입자 크기가 더 작을수록 응집되기 쉽다. 이산화티타늄 입자는 이산화티타늄 입자의 불투명성을 이용하는 페인트, 연고, 화장품 및 이들과 유사한 것에 일반적으로 사용된다.
이산화티타늄 입자는 용매중에 불용성이고 또한 응집되기 쉽기 때문에, 쉽게 덩어리를 형성하여 액체중에 침전되어, 액체 전체에 걸쳐 균일한 농도 분포를 갖는 액체 시스템을 제공할 수 없다.
따라서, 액체 시료중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소의 제조에 있어, 이산화티타늄 분산액(시약액)은 응집 및 침전되어 기판(다공성 필름)에 균일하게 도포될 수 없다. 이러한 단점은 중합체 또는 증점제를 시약액에 첨가하여 시약액을 점성이 있게 만들거나 시약액을 교반시킴으로써 제거될 수 있다. 그러나, 이산화티타늄 입자가 침전되는 것을 예방할 정도로 충분한 점성을 시약액이 갖는 경우, 시약액의 유동성이 기판에 용이하게 도포시키기에 불충분하며 또한 분석요소의 분석 정확도를 낮춘다. 시약액이 교반된 후 공기 포착(entrapment)이 수반된다. 공기 기포는 일단 형성되면 건조 후에 조차도 코팅층에 남거나 건조후에 파열되어 크레이터(crater)를 남긴다.
이산화티타늄 입자는 코팅층이 건조되는 동안에도 계속 응집되어, 코팅층의표면을 불균일하게 만든다. 이산화티타늄을 함유하는 층이 광학적 반사층으로서 작용할 때, 이러한 표면의 불균일성은 불균일한 광반사를 야기하고, 시약층의 성능을 심각하게 감소시킨다. 따라서, 코팅 정확도를 손상시킬 수 있는 조작, 즉 교반과 필요이상으로 액체의 점성을 증가시키지 않고도 이산화티타늄 입자와 같은 불용성 입자를 액체중에 균일하게 분산시키는 기술 개발이 요구되어 왔다.
본 발명의 목적은 시약액중에 안정하게 분산되는 불용성 입자를 갖는 시약액의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 불용성 입자가 시약액중에 균일하게 분산되어 있고 두께가 균일하고 평평한 표면을 지니는 시약층을 포함하는 분석요소를 제공하는 데 있다.
도 1은 실시예 2에서 제조한 분석요소의 표면을 SEM(주사 전자 현미경)을 이용하여 배율 100(왼쪽측) 및 500(오른쪽측)하에서 살펴본 전자 현미경 사진이다.
도 2는 비교예 1에서 제조한 분석요소의 표면을 SEM(주사 전자 현미경)을 이용하여 배율 100(왼쪽측) 및 500(오른쪽측)하에서 살펴본 전자 현미경 사진.
집중적인 연구 결과, 본 발명의 발명자들은 액체중의 불용성 입자의 응집 또는 침전이 붕산의 존재하에서 억제되거나 지연될 수 있음을 밝혀냈다.
즉, 본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은, 불용성 입자 및 붕산을 함유하는 시약을 포함하는, 액체 시료중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은, 불용성 입자 및 붕산을 시약액에 첨가하는 것을 포함하여, 액체 시료중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소의 제조중에 사용되는 시약액을 제조하기 위한 방법에 의해 달성된다.
다양한 목적으로 분석요소의 시약층중에 사용되는 불용성 입자는 여과지 분말, 탄소분말 및 광반사성 불용성 입자를 포함한다. 광반사성 불용성 입자는 적혈구를 가리고 빛을 차단시키기 위해 바람직하게 사용된다.
광반사성 불용성 입자의 실례로는 이산화티타늄, 산화마그네슘, 및 황산바륨을 포함한다. 이산화티타늄은 백색성을 높이기 위해 특히 바람직하다.
루틸형(rutile) 구조 또는 아나타제(anatase) 구조와 같은 일반적 구조를 갖는 이산화티타늄, 또는 무정형 이산화티타늄이 사용된다. 루틸형 이산화티타늄이 백색성을 높이기 위해 바람직하다.
불용성 입자의 입자크기는 입자들이 교반에 의해 시약액중에 분산될 수 있는 한 특별히 제한받지 않는다. 본 발명에 있어, 입자로서 특히 효과적인 입자크기는 100㎛ 이하, 바람직하게는 0.001 내지 100㎛, 및 더욱 바람직하게는 0.01 내지 10㎛이다. 시약액 당 불용성 입자의 양은 바람직하게는 1 내지 70 중량%이고, 더욱 바람직하게는 3 내지 30 중량%이다.
붕산은 시약과 반응하지 않으며, 시약층의 시약의 민감성 및 안정성에 거의 영향을 미치지 않는 화학적으로 안정한 물질이다. 붕산의 물에 대한 용해도는 20℃에서 약 0.75몰/ℓ, 40℃에서 약 1.3몰/ℓ, 및 60℃에서 약 2.1몰/ℓ로 낮다. 다른 한편, 붕산은 에탄올과 같은 용매중에서는 25℃에서 약 1.9몰/ℓ 까지 쉽게 용해된다.
시약액에 첨가되는 붕산의 최종 농도는 0.01 내지 2몰/ℓ 이 바람직하고, 0.1 내지 0.5몰/ℓ 이 더욱 바람직하다.
액체 시료가 분석요소에 적용될 때 시약층의 붕산의 바람직한 최종 농도는 0.01 내지 2몰/ℓ 이고, 바람직하게는 0.1 내지 0.5몰/ℓ 이다.
붕산은 단독으로 또는 완충용액을 형성하는 사붕산나트륨(sodium tetraborate)과 조합하여, 또는 다른 완충용액과 조합하여 시약액에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 붕산은 인산염 완충액과 조합될 수 있거나, 붕산 완충용액은 TES 완충액과 조합될 수 있다.
분석요소는 형성된 시약액을 이용하여 종래의 방식으로 제조될 수 있다(예를 들면, 일본 특허 공고공보 제 소49-33800호 또는 제 평7-21455호에 기재된 방법). 예를 들어, 시약액은 코팅, 프린팅 또는 분무법에 의해 필름에 도포되어 건조된다.
본 발명의 분석요소는 전혈, 혈청, 혈장, 소변, 타액, 대뇌수 등을 분석하는데 사용될 수 있다. 분석요소에 의해 측정된 물질의 실례로는 글루코오스, 요산, 콜레스테롤, 요소 질소, 빌리루빈, 칼슘, 크레아티닌, 단백질, 알부민, 락테이트 탈수소효소(LDH), 트리글리세리드, 및 아밀라아제를 포함한다.
본 발명의 시약액은 열계량식 분석장치에 일반적으로 이용되는 분석 시약, 또는 결합제를 함유할 수 있다.
분석 시약의 실례로는 산화효소(예를 들면, 글루코오스 산화효소, 요산 분해효소, 콜레스테롤 산화효소, 글리세롤 산화효소, 빌리루빈(bilirubin) 산화효소, 락테이트 산화효소, 피루베이트 산화효소), 과산화효소, 4-아미노안티피린, 트린더(Trinder's) 시약(예를 들면, DAOS, TOOS, MAOS), 환원효소(예를 들면, 글루코오스 탈수소효소, 헥소키나아제(hexokinase), 글루코오스-6-인산염 탈수소효소),디아포라아제, 페나진 메토설페이트(phenazine methosulfate), 멜돌라(Meldola's) 블루, NAD, HADP, 테트라졸륨염(예를 들면, NTB, BTB, BPB), 및 pH 지시약(예를 들면, BCG, BTB, BPB)을 포함한다.
첨가제의 실례로는 트리톤(Triton) X-100, 트윈(Tween) 20, 브리즈(Brij) 35와 같은 양쪽성, 비이온성, 양이온성, 및 음이온성 계면활성제를 포함한다.
시약액에 사용되는 용매는 특별히 제한되지 않는다. 그 실례로는 물(예를 들면, 탈염수), 메탄올, 에탄올, 아세톤, 크실렌, 톨루엔, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드, 메틸렌클로라이드, 및 시클로헥산을 포함한다.
또한, 결합제가 시약액에 첨가될 수 있다. 그 실례로는 친수성 중합체(예를 들면, 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 메틸 셀룰로오스(MC), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP))와 소수성 중합체(예를 들면, 폴리비닐 부티랄(PVB))를 포함한다.
예를 들어, 분석요소는 다공성 필름에 시약액을 도포시키고 시약액이 도포된 다공성 필름으로 지지체를 덮음으로써 제조될 수 있다. 지지체의 실례로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 및 폴리카보네이트 필름을 포함한다. 다공성 필름의 실례로는 폴리프로필렌 필름(예를 들면, Hoechst AG 사의 상품명 CelgardTM), 폴리에틸렌 필름(예를 들면, 아사히 케미컬 인더스트리 코포레이션사의 상품명 HiporeTM), 및 폴리카보네이트 필름(예를 들면, 와트만사의 상품명 CycloporeTM)을 포함한다.
앞서 기재한 것과 같이, 시약액중의 이산화티타늄과 같은 불용성 입자의 응집과 침전은 붕산을 혼입시킴으로써 억제될 수 있다. 따라서, 붕산을 함유하는 불용성 입자 함유 시약액은 액체를 기판에 도포하기에 충분한 시간동안 안정한 분산상태를 유지한다. 건조시, 도포된 시약액층은 더욱 균일한 시약층으로 되어 만족스러운 분석요소를 제공하게 된다.
이하, 본 발명은 실시예를 참조로 더욱 상세히 설명될 것이지만, 이는 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
직경 2.4cm, 높이 15m의 투명한 유리병속에 이산화티타늄 입자(루틸형; 와코 푸레 케미칼 인더스트리사에서 제조함) 0.75g를 넣고, 하기 표 1에 도시된 액체 15㎖를 첨가하고 잘 혼합하였다. 혼합물을 그대로 유지하여, 병의 바닥으로부터 10mm 및 6mm 깊이까지 이산화티타늄이 침전되는데 걸리는 시간을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
실시예 2
시약액의 제조:
하기 성분들을 혼합하고 완전히 교반시켜서 시약액을 제조하였다:
분석요소의 제조:
시약액을 25㎛ 두께의 다공성 필름(Hoechst AG사의 상품명 CelgardTM)에 100㎛의 습식 두께로 도포시키고, 40℃에서 1시간동안 건조시켰다. 코팅된 필름을 7mm x 7mm의 정사각형으로 자르고, 이것을 직경 4mm의 스루우-홀을 지닌 250㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 지지체 필름에 붙여 스루우-홀을 덮음으로써 분석요소를 제조하였다.
도 1은 배율 100(왼쪽측) 및 500(오른쪽측)하에서 살펴본 코팅된 필름의 전자 현미경 사진이다.
비교예 1
분석요소를 하기의 제형을 갖는 시약액을 사용하는 것을 제외하고 실시예 2에서와 같은 방법으로 제조하였다:
도 2는 배율 100(왼쪽측) 및 500(오른쪽측)하에서 살펴본 코팅된 필름의 전자 현미경 사진이다.
도 1 및 도 2를 비교함으로써, 붕산을 함유하는 시약층이 입자가 미세하고 표면이 균일한 반면, 붕산이 없는 시약층의 입자는 거칠고 불균일한 표면을 가짐을알 수 있다.
혈액중의 글루코오스의 정량적 측정:
여러 가지 글루코오스 수치를 갖는 전혈(20㎕)을 실시예 2 및 비교예 1에서 제조한 각각의 분석요소위에 적가하였다. 적가하고 1분 후에, 요소의 배면(다공성 필름측)의 반사율을 640nm에서 시차 비색계(니뽄 덴쇼큐 코기요 가부시끼가이샤가 제작한 Σ -90)를 사용하여 지지체 필름의 스루우-홀을 통해 측정하였다(각각 20회).
반사율로부터 검정 곡선을 그리고, 측정한 수치를 각각의 검정 곡선을 기준으로 한 글루코오스 수치로 환산하였다. 그 결과는 하기의 표 2에 도시되어 있다.
표 2에 있어, 재현성은 20회 측정한 수치의 표준 편차를 평균 수치로 나누어서 얻은 변동 계수(C. V.)로 나타낸다.
[표 2]
표 2로부터 명백해진 것처럼, 본 발명에 따른 분석요소는 코팅 두께의 균일성 및 표면의 평평함 때문에, 재현성이 높은 만족스러운 분석 결과를 제공한다. 한편, 비교예 1의 분석요소는 재현성이 불량하다.
본 발명이 특정 실시예를 참조로 상세히 설명되었지만, 당업자에게는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형들이 예측가능한 것임은 명백하다.
본 발명은 시약액 중에 안정하게 분산되는 불용성 입자를 갖는 시약액의 제조 방법을 제공하여, 이산화티타늄 입자와 같은 불용성 입자를 균일하게 분산시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 광반사성 불용성 입자 및 붕산을 시약액에 첨가하는 것을 포함하여, 액체 시료중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소의 시약층에 사용되는 시약액을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 불용성 입자가 이산화티타늄 입자, 산화마그네슘 입자 및 황산바륨 입자임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 불용성 입자가 이산화티타늄 입자임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 불용성 입자가 0.001 내지 100㎛의 입자크기임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 붕산이 0.01 내지 2몰/ℓ 의 최종 농도로 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 및 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 수득되는 시약액을 시약층에 포함하는, 액체 시료중의 특정 성분을 분석하기 위한 분석요소.
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