KR101233740B1 - 면역센서에 사용하기 위한 접착 조성물 - Google Patents

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Abstract

혈액과 같은 샘플 내의 항원과 같은 특정 성분의 존재 또는 농도를 측정하기 위한 방법과 이를 위한 장치에 사용하기 위한 접착 조성물이 제공된다. 접착 조성물의 예시적인 일 실시 형태에서, 조성물은 접착제, 물, 폴록사머 및 항응고제를 포함한다. 접착제는 친수성, 감압성, 열-활성화 특성 및/또는 수용성과 같은 특정 특성을 가질 수 있다. 접착제는 장치 내에서 샘플의 유동을 개선하는 것을 도울 수 있으므로 특히 유용하다. 예를 들어, 장치가 면역센서일 경우, 접착제는 면역센서의 챔버에서 혈액의 응고를 방지하는 것을 도울 수 있다. 이는 샘플의 농도를 보다 효율적이고 정확하게 측정하게 한다. 조성물을 제조하는 방법 및 이 조성물이 사용될 수 있는 장치가 제공되며, 그 사용 방법도 또한 제공된다.

Description

면역센서에 사용하기 위한 접착 조성물{Adhesive composition for use in an immunosensor}
본 발명은 혈액 접촉 장치, 예컨대 면역센서에 사용하기 위한 접착 조성물, 및 샘플과 관련된 성분, 예컨대 혈액 샘플 내의 항원의 농도를 측정하는 방법에 관한 것이다.
생리학적 유체, 예를 들어 혈액 또는 혈액 유래 생성물에서의 분석물(analyte) 검출은 오늘날의 사회에서 그 중요성이 커지고 있다. 분석물 검출 분석은 임상 실험실 시험, 가정 시험 등을 비롯한 다양한 응용에 그 용도가 있으며, 여기서 그러한 시험의 결과는 다양한 질환 상태의 진단 및 관리에 있어 현저한 역할을 한다. 관심 분석물에는 당뇨병 관리를 위한 포도당, 콜레스테롤 등이 포함된다. 분석물 검출의 이러한 증가하는 중요성에 부응하여, 임상 및 가정 용도의 다양한 분석물 검출 프로토콜 및 장치가 개발되었다.
혈액 샘플을 검출하고 분석하기 위해 사용되는 일 유형의 장치는 면역센서이다. 면역센서는 일반적으로 샘플을 수용하고 분석하도록 구성되는 복수의 전극 및 챔버를 포함한다. 면역센서의 상이한 챔버는 상이한 목적을 위해 작용한다. 예를 들어, 면역센서의 충전 챔버는 샘플을 수용하도록 구성될 수 있으며, 반응 챔버는 샘플을 면역 센서 내에 배치된 항체와 반응시키도록 구성될 수 있으며, 검출 챔버는 샘플 및 항체와의 반응 후 샘플 내의 단백질 또는 항원의 존재 또는 농도를 검출하도록 구성될 수 있다. 면역센서의 다양한 부재는, 예를 들어 기재, 플라스틱, 라미네이트 및 접착제의 조합을 이용하여 제작될 수 있다.
종래의 접착제를 이용하여 재료들, 예를 들어 기재 및 플라스틱을 함께 접합시킨다. 이는, 예를 들어 기재에 접착제를 코팅하고, 접착제를 라미네이팅하고, 이어서 라미네이팅된 접착제-기재 조합물을 플라스틱층과 접합시킴으로써 이루어질 수 있다. 종래의 접착제는 일반적으로 소수성이어서 습윤 환경에서 그 접합을 유지할 수 있다. 그러나, 이는 액체 유동이 접착제의 소수성 특성에 의해 저해될 수 있으므로 액체의 유동에 해롭다. 따라서, 흔히 혈액 샘플은 면역센서의 다양한 챔버들 사이를 이동하기가 어려울 수 있다. 특히, 샘플이 면역센서 내에서 응고하여 면역센서를 통한 샘플의 이동을 차단하는 경향이 있을 수 있다. 이는 샘플 분석시 바람직하지 못한 복잡함(complication), 오류(error) 및 지연(delay)으로 이어질 수 있다.
그러므로, 면역센서를 통한 혈액의 유동을 개선하고 면역센서로 행해지는 측정의 정확도 및 속도를 개선하는 것이 바람직할 것이다.
샘플 내의 소정의 물질의 존재 또는 농도를 측정하기 위한 장치 및 방법이 일반적으로 제공된다. 그러한 장치 및 방법에 사용하기 위한 접착 조성물이 또한 제공된다. 면역센서에 사용하기 위한 접착 조성물의 일 실시 형태에서, 조성물은 접착제, 물, 폴록사머 및 항응고제를 포함한다. 접착제 및 물을 배합시켜 혼합물을 형성한 후 폴록사머 및 항응고제를 포함시킬 수 있다. 접착제는 감압성, 열-활성화 특성 및 수용성인 것을 비롯한 다수의 상이한 관련 특성을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착제는 설포폴리에스테르이다. 항응고제는 헤파린, 시트레이트, 에틸렌다이아민테트라아세트산 및 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 폴록사머는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로부터 유도된 단위를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드는 블록 공중합체에서 단량체로서의 역할을 한다. 접착제에 대한 폴록사머의 농도는 대략적으로 약 0.05% 내지 약 0.5% 범위 내일 수 있다. 항응고제가 헤파린인 실시 형태에서, 접착제에 대한 헤파린의 농도는 대략적으로 약 0.1 내지 약 10 ㎎/ml 범위 내일 수 있다.
면역센서의 예시적인 일 실시 형태는 하부 전극, 상부 전극, 및 이들 전극 사이에 배치된 분리막(separator)을 포함할 수 있다. 면역센서는 반응 챔버, 검출 챔버 및 충전 챔버를 비롯한 복수의 챔버를 또한 포함할 수 있다. 반응 챔버와 검출 챔버는 각각 분리막 내에 형성될 수 있는 반면, 충전 챔버는 적어도 부분적으로는 분리막 내에 그리고 하부 전극과 상부 전극 중 하나에 형성될 수 있다. 충전 챔버는 검출 챔버로부터 일정 거리로 이격되어 반응 챔버의 적어도 일부와 겹칠 수 있다. 추가로, 통기구(vent)는 분리막, 하부 전극 및 상부 전극 각각에 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 통기구는 반응 챔버로부터 일정 거리로 이격되어 검출 챔버의 적어도 일부와 겹칠 수 있다. 친수성 접착 테이프는 하부 전극과 상부 전극 중 하나에 결합되고 통기구 위에 배치될 수 있는 반면, 밀봉 부재는 하부 전극과 상부 전극 중 나머지 하나에 결합되고 또한 통기구 위에 배치될 수 있다. 친수성 접착 테이프와 밀봉 부재는 전적으로 동일한 재료(들)를 포함하는 동일한 재료 중 하나 이상으로부터 제조될 수 있거나 또는 대안적으로 하나 이상의 상이한 재료로부터 제조될 수 있다. 친수성 접착 테이프는 충전 챔버의 벽을 형성할 수 있으며, 추가적으로 친수성 접착 테이프 내에는 항응고제가 혼입되어 있을 수 있다.
하부 전극은 액체 형태의 제1 시약과 그 위에 배치된 액체 형태의 제2 시약을 가질 수 있다. 제1 액체 시약은 완충액 중 효소에 접합된 항체를 포함할 수 있는 반면, 제2 액체 시약은 묽은 산 용액 중 페리시아나이드, 효소에 대한 기질, 및 전기화학적 매개자를 포함할 수 있다. 제1 액체 시약 및 제2 액체 시약은 하부 전극 상에서 스트라이핑되고(striped) 건조될 수 있다. 상부 전극은 그 위에 스트라이핑되고 건조된, 항원에 접합된 자기 비드를 가질 수 있다. 반응 챔버는 그 내부에 배치된 하부 전극의 제1 시약 및 상부 전극의 항원에 접합된 자기 비드를 갖고 검출 챔버는 그 내부에 배치된 하부 전극의 제2 시약을 갖도록 면역센서가 제작될 수 있다.
면역센서의 하부 전극의 제1 액체 시약의 효소는 글루코스 데하이드로게나아제-PQQ일 수 있으며, 이 효소가 위치될 수 있는 완충액은 시트라코네이트, 수크로스, 폴록사머 및 칼슘 이온을 포함할 수 있다. 면역센서의 하부 전극의 제2 액체 시약은 묽은 시트라콘산 용액 중 페리시아나이드, 글루코스 및 페나진 에토설페이트를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착 테이프의 항응고제는 헤파린일 수 있다. 친수성 접착제의 농도에 대한 헤파린의 농도는 대략적으로 약 0.1 내지 약 10 ㎎/ml 범위 내일 수 있다. 면역센서는 반응 챔버 아래에 배치된 계량기(meter)를 추가로 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 이 계량기는 자석을 포함할 수 있다. 이 계량기는 하부 전극과 상부 전극 사이에 전위를 인가하여 생성된 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 가열 소자는 계량기에 부 속될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 계량기는 통기구 위에 배치된 친수성 테이프와 밀봉 부재 중 적어도 하나를 천공하도록 구성된 천공 부재(piercing component)를 포함할 수 있다.
혈액 샘플을 측정하는 한 방법은 두 전극들 사이에 배치된 분리막에 형성된 반응 챔버와 검출 챔버를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 두 전극들 중 하나와 분리막에 적어도 부분적으로 형성되는 충전 챔버가 또한 제공될 수 있다. 충전 챔버는 검출 챔버로부터 일정 거리로 이격될 수 있고 반응 챔버의 적어도 일부와 겹칠 수 있다. 또한 추가적으로, 분리막 및 두 전극에 적어도 부분적으로 형성된 통기구가 제공될 수 있다. 통기구는 반응 챔버로부터 일정 거리로 이격될 수 있고 검출 챔버의 적어도 일부와 겹칠 수 있다. 본 방법은 반응 챔버 내에 제1 완충액 중 항체-효소 접합체 및 제2 완충액 중 항원에 결합된 자기 비드를 제공하는 단계; 및 검출 챔버 내에 묽은 산 중 페리시아나이드, 글루코스 및 매개자를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 친수성 접착 테이프에 의해 통기구의 제1 면 위에 제1 밀봉부(seal)가 제공될 수 있다. 테이프는 또한 충전 챔버의 벽을 형성할 수 있다. 밀봉 부재에 의해 통기구의 제2 면 위에 제2 밀봉부가 제공될 수 있다.
본 방법은 혈액 샘플의 적어도 일부가 충전 챔버로부터 반응 챔버로 이동하도록 혈액 샘플을 충전 챔버에 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 통기구는, 예를 들어 친수성 접착 테이프와 밀봉 부재 중 적어도 하나를 천공함으로써 소정 시간 후에 개방될 수 있다. 소정 시간 후에 통기구를 개방함으로써 자기 비드에 결합되지 않은 항체-효소 접합체를 함유한 혈액 샘플의 일부가 검출 챔버로 이동하게 할 수 있다. 검출 챔버 내에서의 글루코스의 산화가 촉매되어 페로시아나이드의 형성으로 이어질 수 있다. 본 방법은 또한 두 전극들 사이에 전위를 인가하고, 페로시아나이드로부터의 전류를 전기화학적으로 검출하고, 검출된 시그널에 기초하여 혈액 샘플 내의 항원의 농도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법의 일부 실시 형태에서, 두 전극은 가열될 수 있다. 일 실시 형태에서, 친수성 접착 테이프의 친수성 접착제는 헤파린을 포함할 수 있다. 친수성 접착제의 농도에 대한 헤파린의 농도는 대략적으로 약 1 ㎎/ml일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 친수성 접착제는 폴록사머를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면들과 관련하여 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 면역센서의 예시적인 일 실시 형태의 분해도이다.
도 2는 본 발명에 따른 면역센서를 이용한 C-반응성 단백질의 측정을 예시하는 차트이다.
이제, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 소정의 예시적인 실시예가 기술될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시된다. 당업자는, 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 도시된 장치들 및 방법들이 비제한적인 예시적 실시예들이고, 본 발명의 범주가 오직 특허청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해할 것이다. 예시적인 일 실시예와 관련하여 도시되거나 기술되는 특징부들은 다른 실시예들의 특징부들과 조합될 수 있다. 그러한 수정 및 변경은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명의 조성물, 장치 및 방법은 매우 다양한 샘플 내의 매우 다양한 분석물의 측정에 사용하기 적합하며, 전혈, 혈장, 혈청, 간질액(interstitial fluid), 또는 이들의 유도체 내의 분석물의 측정에 사용하기에 특히 적합하다. 본 발명의 조성물은 다양한 양과 농도로 많은 성분을 포함할 수 있다. 당업자는 본 명세서에서 논의된 성분, 양 및 농도가 본 발명에 사용하기 위한 단지 예시일 뿐이며 하나 이상의 조성물을 형성하기 위한 다양한 다른 배합이 본 발명의 사상 내에서 이루어질 수 있음을 알 것이다.
유사하게는, 조성물은 다양한 상이한 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 일반적으로 조성물이 면역센서에 사용되도록 논의되는 경우에, 이 조성물은 또한 많은 장치에서, 예를 들어 비제한적인 예로서, 전기화학 전지, 전기화학 센서, 헤모글로빈 센서, 산화방지제 센서, 및 바이오 센서에서 사용될 수 있다. 접착 조성물이 사용될 수 있는 장치의 유형들 중 일부의 비제한적인 예는 1997년 5월 7일에 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 방법(Electrochemical Method)"인 호지스(Hodges) 등의 미국 특허 제5,942,102호, 1999년 5월 18일에 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 전지(Electrochemical Cell)"인 호지스 등의 미국 특허 제6,174,420호, 1999년 9월 20일에 출원되고 발명의 명칭이 "센서 연결 수단(Sensor Connection Means)"인 챔버스(Chambers) 등의 미국 특허 제6,379,513호, 2000년 9월 11일에 출원되고 발명의 명칭이 "가열된 전기화학 전지(Heated Electrochemical Cell)"인 호지스 등의 미국 특허 제6,475,360호, 2000년 7월 14일에 출원되고 발명의 명칭이 "헤모글로빈 센서(Hemoglobin Sensor)"인 호지스 등의 미국 특허 제6,632,349호, 2000년 7월 14일에 출원되고 발명의 명칭이 "산화방지제 센서(Antioxidant Sensor)"인 호지스 등의 미국 특허 제6,638,415호, 2002년 12월 9일에 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 전지와 계량기 사이에 전기 접속을 형성하는 방법(Method of Forming an Electrical Connection Between an Electrochemical Cell and a Meter)"인 호지스 등의 미국 특허 제6,946,067호, 2003년 4월 3일에 출원되고 발명의 명칭이 "모세관 또는 위킹 충전 장치의 짧은 샘플링을 방지하는 방법(Method of Preventing Short Sampling of a Capillary or Wicking Fill Device)"인 호지스의 미국 특허 제7,043,821호 , 및 2002년 10월 1일에 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 전지"인 호지스 등의 미국 특허 제7,431,820호에 보다 상세히 논의되며, 이들 각각은 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.
마찬가지로, 조성물이 특정 구성을 갖는 장치에 사용되도록 논의되는 경우에, 많은 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 사용될 수 있는 일부 구성은 서로 마주보는 2개의 전극을 갖는 센서, 동일 평면 상의 2개의 전극을 갖는 센서, 및 3개의 전극을 가지며 그 중 둘은 마주보며 그 중 둘은 동일 평면 상에 있는 센서를 포함한다. 이들 상이한 구성은 전술한 장치를 비롯한 많은 장치에서 발생할 수 있다.
또한 추가적으로, 조성물의 형성, 장치의 제작, 및 장치의 사용에 관련된 것과 같은, 본 명세서에서 논의된 방법은 또한 특정 단계 또는 이들 단계의 순서에 의해 제한되지 않는다. 당업자는 본 방법이 실시될 수 있는 다양한 순서를 알 것이며, 추가적으로 발명의 사상을 벗어나지 않고도 단계가 변경되거나 추가될 수 있음을 알 것이다.
면역센서에 사용하기 위한 조성물의 예시적인 일 실시 형태에서, 조성물은 접착제, 물, 폴록사머 및 항응고제를 포함한다. 접착제는 접착성이라는 것 외에도 이와 관련된 다양한 특성을 가질 수 있다. 이들 특성은 조성물에 사용되는 특정 접착제와 관련된 특성으로부터 야기될 수 있거나, 또는 대안적으로 그 특성을 생성하거나 또는 향상시키는 것을 돕기 위해 조성물에 다른 성분을 첨가함으로써 야기될 수 있다. 예를 들어, 접착제는 친수성이어서 이 접착제가 물 및 다른 액체와 충분히 상호 작용할 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 접착제는 충분히 습윤성으로 남아 있을 수 있고, 이는 조성물이 결합된 장치들을 통해 액체 샘플이 보다 쉽게 유동하게 할 수 있다. 친수성 특성을 갖는 접착제를 달성하는 한 가지 방법은 친수성의 혈액적합성 중합체(hemocompatible polymer)를 접착제 내로 블렌딩하는 것이다. 유동을 개선하는 접착제를 포함하는 장치가 혈액 샘플과 함께 사용될 경우, 그러한 접착제의 사용은 장치 내에서 발생하는 응고량을 줄일 수 있다. 유동의 개선은 또한 그러한 장치와 관련된 다양한 반응들의 시점을 가속화시킬 수 있다. 예를 들어, 면역센서 내에서, 샘플의 유동을 개선하는 접착제를 포함하는 조성물은 항원-항체 반응이 일어나는 데 걸리는 시간을 감소시킬 수 있다. 그 이유는 바이오 센서를 천천히 충전시키는 액체 샘플은 건조된 시약을 용해시키고 용해된 시약을 충전 경로를 따라 "미는"(push) 경향이 있을 수 있기 때문이다. 이어서, 시약이 고갈된 전극 영역들이 남겨져서 반응 속도를 감소시킬 수 있다.
조성물에 의해 결합된 장치들을 통한 유체의 유동은 또한 접착제가 수용성이 되게 함으로써 개선될 수 있다. 그러한 특성은 또한 접착제가 충분히 습윤성으로 남아 있는 것을 도우며, 추가적으로 이것이 유동을 개선하는 것을 돕기 때문에 개선된 유동으로부터 기인하는 전술한 다른 이득이 수용성 접착제로부터 또한 기인한다. 추가적으로, 수용성 접착제는 접착제가 면역센서와 같은 장치의 표면에 도포될 때 휘발성 유기 화합물 또는 독성 성분의 방출을 방지하는 것을 도울 수 있다.
접착제는 또한 감압성이 되도록 및/또는 열-활성화되도록 제조될 수 있다. 접착제가 감압성이 되도록 및/또는 열-활성화되도록 제조함으로써, 접착제가 결합되는 장치는 더 쉽게 가공될 수 있다. 예를 들어, 접착제, 및 따라서 접착제가 결합되는 장치의 부분은, 접착제가 열-활성화되도록 제조될 경우 장치 제조에 사용되는 절단 공구에 강하게 부착되지 않을 수 있다.
많은 상이한 접착제가 본 발명의 조성물과 함께 사용될 수 있지만, 예시적인 일 실시 형태에서 접착제는 설포폴리에스테르이다. 다른 폴리에스테르, 예를 들어, 이스트만(Eastman) AQ™ 중합체 라인으로부터의 폴리에스테르와 설포폴리에스테르가 또한 사용될 수 있다.
조성물과 회합된 물은 전형적인 형태를 가질 수 있으며 임의의 원하는 시점에 조성물의 다른 성분과 회합될 수 있다. 여과된 물, 순수한 물, 수돗물 및 처리된 물은 접착 조성물에서 사용될 수 있는 물 유형의 모든 예이다. 예시적인 실시 형태에서, 물에는 사실상 용해된 이온이 없어서 접착제가 더 쉽게 물과 상호 작용하도록 할 수 있다. 이는 이온이 접착제가 용해되지 않게 하는 것을 도울 수 있기 때문에 발생할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 접착제와 물은 함께 혼합되어 혼합물을 형성한다. 접착제가 친수성 및/또는 수용성인 것과 같은 특성을 포함할 경우, 생성된 혼합물은 폴록사머 및 항응고제와 같은 접착 조성물의 다른 성분과 쉽게 혼합될 수 있다.
상표명 플루로닉스(Pluronics)(등록상표)로 때때로 불리는 하나 이상의 폴록사머는 조성물이 친수성이 되게 하는 것을 돕기 위해 접착 조성물의 일부로서 포함될 수 있다. 하나 이상의 폴록사머는 블록 공중합체, 예를 들어 때때로 폴리(프로필렌 옥사이드)로 불리는 폴리옥시프로필렌 및 때때로 폴리(에틸렌 옥사이드)로 불리는 폴리옥시에틸렌 둘 모두로부터 유도될 수 있으며 이들을 포함할 수 있는 비이온성 삼블록 공중합체일 수 있다. 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드는 블록 공중합체에서 단량체로서 작용할 수 있다.
공중합체들의 블록들의 길이는 매우 다양한 상이한 폴록사머들을 생성하도록 조정될 수 있는데, 상기 블록들 각각은 폴록사머 각각의 특정 조성에 기초하여 상이한 특성을 갖는다. 폴록사머는 직접 접착제 내로 또는 전반적으로 조성물 내로 블렌딩될 수 있다. 많은 접착제가 소수성이므로, 폴록사머의 사용은 접착 조성물의 성능을 향상시킬 수 있다. 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드 중합체 블록은 다양한 화학적 구조를 가져 이용가능한 폴록사머가 다양한 범위의 바람직한 특징 및 바람직하지 못한 특징을 나타내도록 할 수 있다. 예를 들어, 일부 폴록사머는 높은 헤마토크리트(haematocrit) 혈액의 영향을 약화시키는 것을 도울 수 있기 때문에 면역센서를 혈액으로 충전하는 것을 돕는 작용이 더욱 우수하다. 바스프(BASF) 플루로닉(Pluronic)(등록상표) L 62 (PE 6200으로 또한 알려짐) 및 바스프 플루로닉(등록상표) F 87 프릴(Prill)은 조성물이 친수성으로 되게 하는 능력 때문에 면역센서가 혈액으로 충전되는 것을 도울 수 있는 폴록사머의 두 가지의 예일 뿐이다.
접착 조성물은 또한 하나 이상의 항응고제를 포함할 수 있다. 항응고제를 포함시키면 조성물이 사용되는 장치에서 혈액과 같은 액체가 응고될 위험을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 추가적으로, 항응고제는 장치를 액체로 충전하고자 할 때 및/또는 액체가 장치 내의 다양한 챔버들 사이를 이동하고자 할 때 보다 일관된 충전 거동을 제공할 수 있다. 샘플 충전의 속도와 정도는 조성물에 항응고제를 포함시킴으로써 더 잘 조절될 수 있다. 항응고제는 접착제 내로 직접 블렌딩되거나 또는 전반적으로 조성물 내로 블렌딩될 수 있다. 항응고제는 샘플로 장치를 충전시킬 때 샘플 내로 항응고제가 스며나오게 하는 표면을 생성할 수 있다. 많은 유형의 항응고제가 사용될 수 있지만, 일부 예시적인 재료는 헤파린 (나트륨 헤파린 및 리튬 헤파린 포함), 시트레이트, 에틸렌다이아민테트라아세트산 (때로는 EDTA로 불림), 및 옥살레이트를 포함한다.
접착 조성물의 형성은 많은 방식으로 실시될 수 있다. 본 명세서에 논의된 방법은 다양한 성분들이 배합되어 접착 조성물의 한 형태(version)를 형성할 수 있는 방식의 단순한 예이다. 본 발명의 관점에서, 당업자는 접착제(들), 물, 폴록사머(들) 및 항응고제(들)를 포함할 수 있는 접착 조성물에 포함된 성분들의 양이 작용가능한 용액을 이루기 위하여 정교하게 균형을 이룰 수 있음을 알게 될 것이다. 예를 들어, 너무 많은 접착제를 함유한 조성물은 샘플이 면역센서를 적절하게 충전시키는 것을 막을 수 있다. 추가적으로, 너무 많은 폴록사머를 함유한 조성물은 샘플이 탈습(de-wet)되려고 하지 않도록 하여, 샘플이 면역센서의 챔버 사이를 유동하지 않게 할 수 있다. 이와 마찬가지로, 너무 적은 폴록사머를 함유한 조성물은 샘플이 전혀 습윤되지 않도록 하여 면역센서의 챔버 내에서 샘플이 바람직하지 못하게 응고되게 할 수 있다. 또한 추가적으로, 너무 많은 항응고제를 함유한 조성물은 샘플에 해로운 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 샘플이 혈액일 경우, 너무 많은 항응고제는 샘플의 적혈구에 해로운 영향을 줄 수 있다. 따라서, 접착 조성물을 형성하는 데 사용되는 성분들의 특정한 균형은 면역센서의 성능을 개선하는 데 중요할 수 있다.
접착 조성물을 형성하는 예시적인 일 실시 형태에서, 접착제와 물은 함께 배합 및 혼합되어 그의 혼합물을 형성한다. 예를 들어, 설폰화된 폴리(에틸렌)테레프탈레이트인 이스트만 AQ™ 2150 약 4.5 ㎏은 약 13.5 L의 순수한 물과 배합될 수 있다. 물에는 사실상 용해된 이온이 없어, 접착제의 용해가 향상될 수 있다. 이스트만 AQ™ 2150은 적은 개질제와 첨가제를 갖는 수분산성 설포폴리에스테르로부터 사실상 제조될 수 있다. 접착제-물 혼합물의 형성 후, 이 혼합물은 가열된 후 보관될 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 약 4일의 기간 동안 대략 60℃ (140℉)로 가열된 오븐에 놓여질 수 있다. 이는 매일 대략 5 내지 10분의 기간 동안 교반될 수 있다. 이어서, 이 혼합물은 대략 8℃ (46℉) 이하에서 보관될 수 있으며, 이는 미생물 성장을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
접착제를 물과 혼합하기 전에 또는 혼합물이 형성된 후, 하나 이상의 폴록사머가 혼합될 수 있다. 예를 들어, 바스프 플루로닉(등록상표) L 62는 폴록사머의 최종 농도가 대략적으로 약 0.05 내지 약 0.5% 범위 이내가 되도록 하는 방식으로 혼합될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 폴록사머는 조성물의 대략 0.1%를 나타낸다. 유사하게는, 접착제를 물과 혼합하기 전에 또는 혼합물이 형성된 후, 하나 이상의 항응고제가 혼합될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 항응고제(들)는 폴록사머(들)가 혼합된 후 혼합된다. 상기로부터의 접착 조성물 실시예에 이어서, 바스프 플루로닉(등록상표) L 62를 첨가한 후, 나트륨 헤파린을 조성물에 대한 헤파린의 최종 농도가 대략적으로 약 0.1 내지 약 10 ㎎/ml 범위 이내가 되도록 하는 방식으로 혼합할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 조성물의 농도에 대한 헤파린의 농도는 대략 1 ㎎/ml이다. 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 일 유형의 나트륨 헤파린은 시그마 알드리치(Sigma Aldrich) 돼지 점막 헤파린이며, 이는 대략 172 unit/㎎의 농도를 가질 수 있다. 종합하면, 접착제 (예를 들어, 4.5 ㎏의 이스트만 AQ™ 2150), 물 (예를 들어, 13.5 L의 순수한 물), 폴록사머 (예를 들어, 전체적으로 조성물에 대하여 대략 0.1% 농도의 바스프 플루로닉(등록상표) L 62), 및 항응고제 (예를 들어, 대략 172 unit/㎎이고 배합되어 전체적으로 대략 1 ㎎/ml의 농도를 형성하는 시그마 알드리치 돼지 점막 헤파린)의 배합은 예시적인 접착 조성물을 형성할 수 있다.
본 발명으로부터 생성되는 접착 조성물은 다양한 상이한 장치에 사용될 수 있다. 조성물들이 사용될 수 있는 장치의 유형은 조성물이 사용될 형태에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시 형태에서 조성물은, 예를 들어 조성물을 전극 상으로 직접 페인팅함으로써 장치에 직접 도포될 수 있는 반면, 다른 실시 형태에서 조성물을 먼저 시트 상에 페인팅하고 그 후 상기 조성물이 위에 배치된 상기 시트를, 상기 조성물이 사용될 장치와 결합시킨다. 예시적인 일 실시 형태에서, 접착 조성물은 때때로 마일라(Mylar)로 불릴 수 있는 이축 배향된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트 상에 코팅되어 접착 테이프를 형성할 수 있다. 조성물은 다양한 방식으로 그러한 시트에 도포될 수 있으며, 예를 들어 이 조성물은 K-바아(bar)를 이용하여 도포될 수 있다. 시트에 조성물을 도포하기 위한 다른 방법은 슬롯-헤드 코팅 및 커튼 코팅을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본 발명으로부터 생성되는 접착 조성물은 혈액의 다양한 양태를 측정하는 장치에 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 오히려, 접착 조성물은 접착 조성물이 유용할 수 있는 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본 발명으로부터 생성되는 접착 조성물은, 예를 들어 접착 조성물을 붕대 내로 포함시킴으로써 상처를 치료하는 데 사용할 수 있다. 이하에서 더 상세히 논의되는 접착 조성물의 성분은 접착 붕대에 사용하기 위해 원하는 효과를 생성하기 위해 균형을 이룰 수 있다. 접착 붕대에 접착 조성물을 사용한 결과는 접착 붕대에 의한 응고의 개선 및 상처로부터 접착 붕대를 제거할 때의 조직 손상 및/또는 통증의 감소를 포함할 수 있다. 표준 접착제 대신의 접착 조성물의 기타 용도가 또한 본 명세서의 개시 내용에 의해 고려된다.
면역센서는 본 발명의 접착 조성물이 사용될 수 있는 많은 유형의 장치 중 하나이다. 면역센서는 일반적으로 혈액과 같은 샘플을 수용하고 분석하도록 구성된다. 본 발명의 접착 조성물이 많은 형상을 갖는 면역센서에 사용될 수 있으나, 예시적인 일 실시 형태에서 면역센서는 분리막이 그 사이에 배치된 하부 전극과 상부 전극을 포함할 수 있다. 하부 전극과 상부 전극은 작동 전극 및 카운터 또는 카운터/기준 전극으로서 서로 교환가능하게 사용될 수 있다. 사실상, 면역센서에 인가되는 전압이 플립(flip) 및/또는 교번(alternate)될 수 있으므로, 하부 전극과 상부 전극의 각각은 상이한 단계에서 작동 전극과 카운터 또는 카운터/기준 전극으로서 작용할 수 있다. 설명을 용이하게 하기 위하여, 본 출원에서는 하부 전극이 작동 전극으로 간주되고 상부 전극이 카운터 또는 카운터/기준 전극으로 간주될 것이다.
복수의 챔버는 면역센서 내에서 하부 전극, 상부 전극 및 분리막 중 적어도 하나의 부분들에서 형성될 수 있다. 포함될 수 있는 챔버의 예는 충전 챔버 - 이에 의해 샘플이 면역센서 내로 도입될 수 있음 - 와, 반응 챔버 - 이에 의해 샘플이 하나 이상의 원하는 재료와 반응할 수 있음 - 와, 검출 챔버 - 이에 의해 샘플의 특정 성분의 농도가 측정될 수 있음 - 이다. 면역센서는 또한 원하는 대로 공기가 면역센서 내로 들어가고 나오도록 하는 통기구 구멍과, 통기구 구멍의 한 면을 선택적으로 밀봉하기 위한 접착 테이프와, 통기구 구멍의 제2 면을 선택적으로 밀봉하기 위한 추가의 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 접착 테이프는 또한 충전 챔버의 벽을 형성할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 면역센서(10)의 일 실시 형태에서, 면역센서(10)는 2가지 액체 시약(30, 32)이 그 위에 스트라이핑된 하부 전극(12)을 포함한다. 하부 전극(12)은 전극을 형성하는 데 이용되는 많은 기술을 이용하여 형성될 수 있지만, 일 실시 형태에서는 황산바륨으로 충전되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트가 금으로 스퍼터-코팅(sputter-coat)된다. 전극을 형성하는 다른 비제한적인 예는, 2000년 11월 10일에 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 전지"인 호지스 등의 미국 특허 제6,521,110호에 개시되어 있으며, 그 내용은 전체적으로 참고로 포함된다. 이와 마찬가지로, 액체 시약(30, 32)은 다수의 상이한 조성을 가질 수 있으나, 일 실시 형태에서 제1 액체 시약(30)은 플루로닉스(등록상표)(즉, 폴록사머), 시트라코네이트(즉, 항응고제) 및 칼슘 이온뿐만 아니라 수크로스를 함유한 완충액 중 효소에 접합된 항체, 예컨대 GDH-PQQ도 포함하는 반면 제2 액체 시약(32)은 묽은 시트라콘산 용액과 같은 산성 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스 및 제2 매개자, 예를 들어 페나진 에토설페이트의 혼합물을 포함한다. 제1 및 제2 액체 시약(30, 32)은 하부 전극(12) 상에서 건조될 수 있다. 다수의 기술을 이용하여 시약(30, 32)을 건조시킬 수 있으나, 일 실시 형태에서는 하부 전극(12) 상에 시약(30, 32)을 스트라이핑한 후 하나 이상의 적외선 건조기가 시약(30, 32)에 적용될 수 있다. 하나 이상의 공기 건조기가 또한 예컨대 적외선 건조기에 이어 사용될 수 있다. 본 명세서에서 제1 시약 및 제1 액체 시약 그리고 제2 시약 및 제2 액체 시약에 대한 언급은 서로 교환가능하게 사용되며 특정 실시 형태의 경우 주어진 시점에 시약이 액체 또는 건조 형태로 있다는 것을 반드시 나타내는 것은 아니다. 추가적으로, 제1 및 제2 액체 시약과 결합된 성분 중 일부는 서로 교환가능하게 및/또는 필요하다면 제1 및 제2 액체 시약 둘 모두에 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 항응고제는 제1 액체 시약(20)과 제2 액체 시약(32) 중 어느 하나 또는 둘 모두와 결합될 수 있다.
선(line)이 시약(30, 32) 사이의 스퍼터-코팅된 금에 형성될 수 있는데, 시약(30, 32) 중 하나의 가장자리가 이 선에 매우 가깝거나 또는 접촉하도록 형성된다. 이 선은 레이저 제거를 이용하거나 예리한 금속 날(edge)을 이용하여 적용될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 이 선은 시약(30, 32)이 전극 상에 스트라이핑되기 전에 적용될 수 있다. 이 선은 반응 챔버 아래에 있을 섹션(section)으로부터 검출 챔버 아래의 하부 전극(12)의 섹션을 전기적으로 절연시키도록 설계될 수 있다. 이는 전기화학 분석 동안 작동 전극의 일정 영역을 더 양호하게 한정할 수 있다.
면역센서(10)는 또한 상부에 표면-결합 항원을 함유한 하나 이상의 자기 비드(34)를 갖는 상부 전극(14)을 포함할 수 있다. 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 항원은 하부 전극(12) 상에 배치된 항체 및 반응 챔버(18) 내의 샘플과 반응하도록 구성될 수 있다. 당업자는 하부 전극(12)과 상부 전극(14)에 배치된 성분이 서로 교환가능할 수 있음을 알 것이다. 따라서, 하부 전극(12)은 하나 이상의 자기 비드(34)를 포함할 수 있으며, 상부 전극(14)은 그 위에 스트라이핑된 2가지 액체 시약(30, 32)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 예시된 실시 형태에서 전극(12)의 길이가 면역센서(10)의 전체 몸체의 길이를 형성하지만, 다른 실시 형태에서는 전극은 하부 전극 또는 상부 전극으로서의 역할을 하는 면역센서의 층의 단지 일부일 수 있거나 또는 다수의 전극이 면역센서의 하나의 층에 배치될 수 있다.
하부 전극과 상부 전극(12, 14) 사이에 배치된 분리막(16)은 다양한 형상과 크기를 가질 수 있으나, 이는 일반적으로 하부 전극과 상부 전극(12, 14)이 바람직하게는 결합되어 면역센서(10)를 형성하도록 구성된다. 예시적인 일 실시 형태에서 분리막(16)은 양 면에서 접착성이지만, 분리막(16)과 관련된 접착제는 하기에 더 상세히 개시되는 바와 같이 면역센서(10)와 함께 사용되는 접착 조성물과 별개의 것일 수 있다. 분리막(16)은 추가로 분리막(16)의 두 면의 각 면에 박리라이너를 포함할 수 있다. 분리막(16)은 적어도 2개의 공동을 형성하는 방식으로 절단될 수 있다. 제1 공동은 반응 챔버(18)로서의 역할을 하도록 형성될 수 있으며, 제2 공동은 검출 챔버(20)로서의 역할을 하도록 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 반응 챔버(18)는 전극(12, 14)에 맞춰 정렬되어 그 내부에서 항원-항체 반응이 가능하게 되는 한편 검출 챔버(20)는 전극(12, 14)에 맞춰 정렬되어 그 내부에서 페로시아나이드의 전기화학적 측정이 가능하게 되도록 분리막(16)이 키스-커팅(kiss-cut)될 수 있다.
일 실시 형태에서 분리막(16)은, 상부 전극(14)의 자기 비드(34)와 하부 전극(12)의 제1 시약(30)이 적어도 부분적으로 반응 챔버(18) 내에 배치되고 하부 전극(12)의 제2 시약(32)의 페리시아나이드-글루코스 배합이 적어도 부분적으로 검출 챔버(20) 내에 배치될 수 있게 하는 방식으로 하부 전극(12) 상에 위치될 수 있다. 제1 및 제2 액체 시약(30, 32)의 각각에 항응고제를 포함시켜 항응고제가 반응 챔버 및 검출 챔버(18, 20)의 각각과 결합되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 일부 실시 형태에서 상부 전극과 하부 전극(12, 14) 중 하나와 분리막(16)의 조합물은 함께 라미네이팅되어 바이-라미네이트(bi-laminate)를 형성할 수 있으며, 다른 실시 형태에서는 하부 전극(12), 상부 전극(14) 및 분리막(16)의 각각의 조합물이 함께 라미네이팅되어 트라이-라미네이트(tri-laminate)를 형성할 수 있다. 그러나, 필요하다면 추가 층을 포함하는 것도 본 발명의 사상 이내에 있게 된다.
충전 챔버(22)는 하부 전극과 상부 전극(12, 14) 중 하나와 분리막(16) 내에 구멍을 뚫음으로써 형성될 수 있다. 예시된 실시 형태에서, 충전 챔버는 하부 전극(12)과 분리막(16)에 구멍을 뚫어 하부 전극(12) 내의 구멍이 반응 챔버(18)와 겹치도록 함으로써 형성된다. 나타난 바와 같이, 충전 챔버(22)는 검출 챔버(20)로부터 일정 거리 떨어져 있을 수 있다. 그러한 구성은 샘플이 충전 챔버(22)를 통해 면역센서(10)로 들어가고 반응 챔버(18) 내로 유동하여, 검출 챔버(20)로 들어가지 않고, 예를 들어, 제1 전극(12) 상의 완충액 중 효소에 접합된 항체를 포함하는 제1 액체 시약(30) 및 상부 전극(14)에 스트라이핑된 자기 비드(34)와 반응하도록 한다. 일단 샘플이 반응하였으면, 샘플은 이어서 제2 액체 시약(32), 예를 들어 산성 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스 및 제2 매개자의 혼합물과의 상호 작용을 위하여 검출 챔버(20) 내로 유동할 수 있다.
통기구(24)는 2개의 전극(12, 14)의 각각 및 분리막(16)을 통해 구멍을 뚫어 통기구(24)가 면역센서(10) 전체를 통해 연장하게 함으로써 형성될 수 있다. 구멍은 많은 상이한 위치에 천공될 수 있으나, 예시적인 일 실시 형태에서는 이는 반응 챔버(18)로부터 이격되어 있는 검출 챔버(20)의 일정 영역과 겹칠 수 있다.
통기구(24)는 많은 상이한 밀봉 부재를 이용하여 많은 상이한 방식으로 밀봉될 수 있으나, 예시된 실시 형태에서는 하부 전극(12)에 위치된 통기구(24)의 제1 면은 본 발명의 접착 조성물을 포함하는 친수성 접착 테이프(40)를 이용하여 밀봉되며 상부 전극(14)에 위치한 통기구(24)의 제2 면은 스카치(Scotch)(등록상표) 테이프(42)와 같은 밀봉 부재를 이용하여 밀봉된다. 위에서 논의한 바와 같이, 접착 테이프(40)는 이축 배향된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트 상에 코팅됨에 의한 것을 포함하여 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 접착 테이프(40)와 스카치(등록상표) 테이프(42) 둘 모두의 접착 면은 둘 모두 면역센서(10)를 향할 수 있다. 도시된 바와 같이, 접착 테이프(40)는 통기구(24)를 위한 밀봉부를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 이는 샘플이 충전 챔버(22) 내에 함유될 수 있도록 충전 챔버를 위한 벽을 형성할 수 있다. 따라서, 접착 테이프(40)가 본 발명의 접착 조성물을 포함하는 실시 형태에서는, 접착 테이프(40)의 특성은 충전 챔버(22)와 관련될 수 있다. 그러므로, 충전 챔버(22)의 표면은 친수성 및/또는 수용성이어서, 샘플이 그 안에 배치될 때 잘 습윤된 상태로 남아 있게 할 수 있다. 접착 테이프(40)와 스카치(등록상표) 테이프 둘 모두는 면역센서(10)에 대해 선택적으로 결합 및 분리되어, 필요하다면 면역센서(10) 및 그 내부에 배치된 부재들의 통풍 및/또는 밀봉을 제공할 수 있다. 당업자는 스카치(등록상표) 테이프(42)가 밀봉 부재의 단지 일 예이며 친수성 접착 테이프(40)를 비롯하여 통기구(24)를 밀봉할 수 있는 많은 다른 유형의 부재들이 또한 이용될 수 있음을 알 것이다.
접착 조성물의 일부로서 헤파린과 같은 항응고제를 이용하는 이점은 도 2의 차트에 의해 설명된다. 접착 조성물의 일 실시 형태에 헤파린을 포함시키는 것은 임상적으로 관련된 헤마토크리트의 넓은 범위에 걸쳐 혈액에서 보다 쉽게 기능하는 면역센서의 능력을 개선하였다. 도시된 바와 같이, 33.5%와 47.5%의 헤마토크리트 둘 모두를 위한 C-반응성 단백질의 측정은 기준 혈장의 농도와 실제 감지된 농도가 데이터 세트에 걸쳐 상대적으로 일관됨을 보여준다. 완벽하게 이상적인 결과는 직선을 형성할 것이며, 이때 계량기에 의해 측정된 C-반응성 단백질의 농도는 각각의 데이터 지점에 있어서 C-반응성 단백질의 기준 농도와 동일하다. 실제 데이터 결과는 그러한 이론적 선에 근접하거나, 또는 데이터 지점은 그러한 선으로부터 이격되어 있을 경우 일반적으로 선의 양 쪽으로부터 등거리에 있으며, 이는 큰 샘플 크기에서 그 결과가 또한 이론적 선에 근사할 가능성이 있음을 나타낸다. 따라서, 본 발명은 일반적으로 정확한 면역센서로 이어지게 된다.
본 명세서는 본 명세서에서 논의된 접착 조성물이 사용될 수 있는 면역센서에 관한 다양한 상이한 실시 형태를 논의하지만, 면역센서의 다른 실시 형태도 또한 본 발명의 접착 조성물에 사용될 수 있다. 그러한 실시 형태의 비제한적인 예는 2002년 3월 21일에 출원되고 발명의 명칭이 "직접 면역센서 분석(Direct Immunosensor Assay)"인 호지스 등의 미국 특허 출원 공개 제2003/0180814호, 2004년 4월 22일에 출원되고 발명의 명칭이 "면역센서(Immunosensor)"인 호지스 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0203137호, 2005년 11월 21일에 출원되고 발명의 명칭이 "바이오센서 장치 및 사용 방법(Biosensor Apparatus and Methods of Use)"인 리라트(Rylatt) 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0134713호, 및 미국 특허 출원 공개 제2003/0180814호 및 제2004/0203137호의 각각에 대해 우선권을 주장하는 미국 특허 출원 제12/563,091호에 기재된 것을 포함하며, 이들 각각은 참고로 그 전체가 포함된다.
일 실시 형태에서 면역센서(10)는 전극(12, 14)에 전위를 인가하여 이 전위의 인가로부터 기인하는 전류를 측정하도록 구성되는 계량기 내에 위치되게 구성될 수 있다. 계량기는 많은 상이한 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계량기는 면역센서(10)의 소정 부재를 한 챔버 내에 유지시키는 한편 다른 부재는 다른 챔버로 유동하도록 구성되는 자석을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서 계량기의 자석은 면역센서(10)를 계량기 내에 위치시킬 때 자석이 반응 챔버(18) 아래에 배치되도록 위치된다. 이는 자석이 임의의 자기 비드(34), 그리고 보다 구체적으로는 자기 비드(34)에 결합된 임의의 항체-효소 접합체가 검출 챔버(20) 내로 유동하지 않도록 하는 것을 도울 수 있다. 계량기의 다른 선택적인 특징은 가열 소자이다. 가열 소자는 반응 속도를 가속시키는 것을 도울 수 있으며 점도를 감소시켜 원하는 방식으로 샘플이 면역센서(10)를 통해 유동하는 것을 도울 수 있다. 하기에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 천공 기기가 또한 계량기에 부속될 수 있다.
사용시, 면역센서(10)는 샘플의 항원의 농도를 측정할 수 있다. 면역센서(10)는 계량기에 연결될 수 있다. 측정될 항원을 함유한 샘플은 이 샘플을 면역센서(10)의 충전 챔버(22) 내에 둠으로써 면역센서(10) 내로 로딩될 수 있다. 샘플은 다양한 기술을 이용하여 놓여질 수 있으나, 예시적인 일 실시 형태에서는 손가락끝으로부터의 혈액 한 방울을 모세관 작용에 의해 충전 챔버(22) 내로 흡인할 수 있다. 샘플은 면역센서(10)의 구성 때문에 충전 챔버(22)로부터 반응 챔버(18) 내로 유동할 수 있다. 반응 챔버(18) 내에는 수크로스, 폴록사머 및 칼슘 이온을 함유한 완충액 중 효소에 접합된 항체를 포함할 수 있는 제1 시약(30) 및 표면-결합 항원을 함유할 수 있는 자기 비드(34)가 있을 수 있다. 제1 시약(30) 및 자기 비드(34) 둘 모두는 샘플의 반응에서 일정 역할을 하도록 구성될 수 있다. 자기 비드(34)와 샘플의 항원은 제1 시약(30)의 접합체가 자기 비드(34)의 표면상의 항원에 결합하는 것을 방지하는 방식으로 제1 시약(30)의 항체의 결합 부위를 차단할 수 있다. 소정량의 시간, 예를 들어 2분 내지 5분이 경과한 후, 하부 전극(12)의 통기구(24) 위에 배치된 접착 테이프(40)를 뚫을 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서 면역센서(10)가 결합되는 계량기는 통기구(24)를 뚫기 위한 천공 기기를 포함한다. 천공 기기의 예는 바늘 또는 기타 날카로운 공구를 포함한다.
샘플이 센서(10)에 첨가된 후 그러나 통기구(24)를 천공하기 전의 경과 시간은 센서(10)가 사용되는 특정 응용 및 센서(10)를 형성하는 특정 요소에 따라 변할 수 있다. 샘플이 반응 챔버(18) 내로 도입된 후, 시약(30, 32)을 용해시키는 데 시간이 걸린다. 다양한 인자가 시약(30, 32)을 용해시키는 데 걸리는 시간에 영향을 줄 수 있으며, 이에는 비제한적인 예로서 화학적 구성(make-up), 점도, 및 센서(10)가 사용되는 샘플의 양 뿐만 아니라 센서(10) 내의 환경 및 센서 주변의 환경의 온도가 포함된다. 예를 들어, 높은 해마토크리트를 갖는 혈액은 낮은 적혈구 함량을 갖는 혈액보다 시약(30, 32)을 용해시키는 데 오래 걸릴 수 있다. 이와 마찬가지로, 더 차가운 온도에서 시약(30, 32)을 용해시키는 데 더 오래 걸릴 수 있다.
접합체가 자기 비드(34)에 결합하는 데 걸리는 시간도 또한 센서(10)가 사용되는 특정 응용 및 센서(10)를 형성하는 특정 요소에 따라 변하는 인자일 수 있다. 비제한적인 예로서, 접합체가 자기 비드(34)에 결합하는 데 걸리는 시간은 샘플의 점도, 분석물과 접합체의 항체 부분 사이의 친화도, 및 인큐베이션 온도에 좌우될 수 있다. 전형적으로 접합체와 자기 비드(34) 사이의 결합의 적어도 일부는 모든 시약(30, 32)이 용해되기 전에 발생할 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, 통기구(24)가 천공되기 전에 경과될 수 있는 최소 시간은 반응이 대략 37℃에서 실시될 경우 대략 2분일 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 통기구(24)가 천공되기 전에 경과될 수 있는 최소 시간은 반응이 대략 20℃에서 실시될 경우 대략 5분일 수 있다. 충분한 시간의 경과가 허용되지 않는다면, 정확도는 항원과 항체 사이에 불충분한 반응이 있게 됨으로써 영향을 받을 수 있다. 대조적으로, 너무 많은 시간의 경과가 허용되면, 센서(10)에서 사용되는 작은 부피의 결과로서의 샘플의 가능한 증발로 인하여 정확도가 영향받을 수 있다. 추가적으로, 너무 많은 시간이 경과될 수 있게 하는 것은 일반적으로 실용적 관점에서 바람직하지 않으며, 즉, 가급적 신속하게 반응을 수행하는 것이 일반적으로 바람직하다.
계량기의 자석은 자기 비드(34) 및 이 비드에 결합된 임의의 항체-효소 접합체가 통기구(24)를 통해 배출되거나 또는 검출 챔버(20) 내로 유동함으로써 반응 챔버(18)를 떠나지 않도록 하는 것을 도울 수 있다. 접합체의 나머지 부분은 검출 챔버(20)에 들어갈 수 있다. 검출 챔버(20)에는 하부 전극(12) 상의 제2 시약(32)이 있을 수 있으며, 이는 산성 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스 및 제2 매개자의 혼합물을 포함할 수 있다. 반응 챔버(18)로부터 검출 챔버(20)로 유동하는 접합체는 제2 시약(32)의 글루코스의 산화를 촉매할 수 있다. 글루코스의 산화는 페로시아나이드의 형성으로 이어질 수 있다. 페로시아나이드의 존재 및 양은 검출 챔버(20) 내에서 전기화학적으로 검출될 수 있으며, 이는 다시 샘플 내의 항원의 농도를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 결과는 많은 방식으로 메커니즘(mechanism)을 보여주기 위해 전송될 수 있다.
당업자는 면역센서(10)의 다양한 부재가 구체적인 재료를 참고하여 논의되었지만 유사한 결과를 이룰 수 있는 다양한 다른 재료도 또한 사용될 수 있음을 알게 될 것이다. 비제한적인 예로서, PET 시트가 금으로 스퍼터-코팅되는 것으로 설명되지만, 다른 실시 형태에서 PET 시트는 팔라듐, 백금, 이리듐, 은, 및 이들의 혼합물과 같은 다른 금속, 또는 유사한 결과를 이루는 특성을 가진 다른 재료로 스퍼터-코팅될 수 있다. 추가적으로, 당업자는 전술한 실시 형태들에 기초하여 본 발명의 추가 특징들 및 이점들을 이해하게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 지시된 바를 제외하고는, 이제까지 구체적으로 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참고 문헌은 명시적으로 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims (24)

  1. 면역센서에 사용하기 위한 접착 조성물로서,
    접착제;
    물;
    폴록사머; 및
    항응고제를 포함하는, 접착 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 항응고제는 헤파린, 시트레이트, 에틸렌다이아민테트라아세트산 및 옥살레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 접착 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴록사머는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드로부터 유도된 단위를 포함하는, 접착 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드는 블록 공중합체에서 단량체로서의 역할을 하는, 접착 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 감압성인, 접착 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 열-활성화되는, 접착 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 수용성인, 접착 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 설포폴리에스테르인, 접착 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 접착제에 대한 상기 폴록사머의 농도는 0.05% 내지 0.5% 범위 내인, 접착 조성물.
  10. 제2항에 있어서, 상기 접착제에 대한 상기 헤파린의 농도는 0.1 ㎎/ml 내지 10 ㎎/ml 범위 내인, 접착 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 접착제 및 상기 물은 상기 폴록사머 및 상기 항응고제를 포함시키기 전에 배합되어 혼합물을 형성하는, 접착 조성물.
  12. 하부 전극으로서, 완충액 중 효소에 접합된 항체를 포함하는 제1 액체 시약과, 산성 완충액 중 페리시아나이드, 상기 효소에 대한 기질 및 전기화학적 매개자(electrochemical mediator)를 포함하는 제2 액체 시약을 갖고, 상기 제1 및 제2 액체 시약이 상기 하부 전극 상에 스트라이핑된(striped) 후 건조된 하부 전극;
    상부 전극으로서, 항원에 접합된 자기 비드(magnetic bead)가 상기 상부 전극 위에 스트라이핑되고 건조된 상부 전극;
    상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치된 분리막;
    상기 분리막에 형성된 반응 챔버로서, 상기 제1 시약 및 상기 항원에 접합된 상기 자기 비드가 내부에 배치된 반응 챔버;
    상기 분리막에 형성된 검출 챔버로서, 상기 제2 시약이 내부에 배치된 검출 챔버;
    상기 하부 전극과 상기 상부 전극 중 하나 및 상기 분리막에 적어도 부분적으로 형성된 충전 챔버로서, 상기 검출 챔버로부터 일정 거리로 이격되고, 상기 반응 챔버의 적어도 일부와 겹치는 충전 챔버;
    상기 분리막, 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극 각각에 적어도 부분적으로 형성된 통기구(vent)로서, 상기 반응 챔버로부터 일정 거리로 이격되고, 상기 검출 챔버의 적어도 일부와 겹치는 통기구;
    항응고제가 혼입된 친수성 접착 테이프로서, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 중 하나에 결합되고(coupled), 상기 통기구 위에 배치되고, 상기 충전 챔버의 벽을 형성하고 상기 통기구를 밀봉하도록 구성되는 친수성 접착 테이프; 및
    밀봉 부재로서, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 중 다른 하나에 결합되고, 상기 통기구 위에 배치되고, 상기 통기구를 밀봉하도록 구성되는 밀봉 부재를 포함하는, 면역센서.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 액체 시약은 글루코스 데하이드로게나아제-PQQ에 접합된 항체를 포함하며, 상기 제1 액체 시약의 완충액은 시트라코네이트, 수크로스, 폴록사머 및 칼슘 이온을 포함하는, 면역센서.
  14. 제12항에 있어서, 상기 항응고제는 헤파린을 포함하는, 면역센서.
  15. 제14항에 있어서, 상기 친수성 접착제의 농도에 대한 상기 헤파린의 농도는 0.1 ㎎/ml 내지 10 ㎎/ml 범위 내인, 면역센서.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제2 액체 시약은 시트라콘산 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스 및 페나진 에토설페이트를 포함하는, 면역센서.
  17. 제12항에 있어서, 상기 반응 챔버 아래에 배치된 자석을 포함하는 계량기(meter)로서, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 전위를 인가하고 생성되는 전류를 측정하도록 구성되는 계량기를 추가로 포함하는, 면역센서.
  18. 제17항에 있어서, 상기 계량기에 부속되는 가열 소자를 추가로 포함하는, 면역센서.
  19. 제17항에 있어서, 상기 통기구 위에 배치된 상기 친수성 테이프와 상기 밀봉 부재 중 적어도 하나를 천공하도록 구성된 천공 부재를 추가로 포함하는, 면역센서.
  20. 혈액 샘플을 측정하는 방법으로서,
    2개의 전극들 사이에 배치된 분리막에 형성된 반응 챔버 및 검출 챔버와;
    상기 2개의 전극들 중 하나 및 상기 분리막에 적어도 부분적으로 형성된 충전 챔버로서, 상기 검출 챔버로부터 일정 거리로 이격되고, 상기 반응 챔버의 적어도 일부와 겹치는 충전 챔버와;
    상기 분리막 및 상기 2개의 전극에 적어도 부분적으로 형성된 통기구로서, 상기 반응 챔버로부터 일정 거리로 이격되고, 상기 검출 챔버의 적어도 일부와 겹치는 통기구를 제공하는 단계;
    상기 반응 챔버 내에 제1 완충액 중 항체-효소 접합체 및 제2 완충액 중 항원에 결합된 자기 비드를 제공하고;
    상기 검출 챔버 내에 산성 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스 및 매개자를 제공하며;
    상기 충전 챔버의 벽을 또한 형성하는 친수성 접착 테이프에 의해 상기 통기구의 제1 면 위에 제1 밀봉부를 제공하고;
    밀봉 부재에 의해 상기 통기구의 제2 면 위에 제2 밀봉부를 제공하는 단계;
    상기 충전 챔버에 혈액 샘플을 제공하여 상기 혈액 샘플의 적어도 일부가 상기 충전 챔버로부터 상기 반응 챔버로 이동하도록 하는 단계;
    상기 친수성 접착 테이프와 상기 밀봉 부재 중 적어도 하나를 천공함으로써 소정의 시간 후 상기 통기구를 개방시켜, 상기 자기 비드에 결합하지 않은 항체-효소 접합체를 함유한 혈액 샘플의 일부가 상기 검출 챔버로 이동하도록 하는 단계;
    상기 검출 챔버에서 글루코스의 산화를 촉매하여 페로시아나이드의 형성을 야기하는 단계;
    상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계;
    상기 페로시아나이드로부터의 전류를 전기화학적으로 검출하는 단계; 및
    검출된 시그널에 기초하여 상기 혈액 샘플 내의 상기 항원의 농도를 계산하는 단계를 포함하는, 혈액 샘플을 측정하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 2개의 전극을 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 혈액 샘플을 측정하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 친수성 접착제는 헤파린을 추가로 포함하는, 혈액 샘플을 측정하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 친수성 접착제의 농도에 대하여 상기 헤파린의 농도는 1 ㎎/ml인, 혈액 샘플을 측정하는 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 친수성 접착제는 폴록사머를 추가로 포함하는, 혈액 샘플을 측정하는 방법.
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