KR101888213B1 - 진단 시스템에 사용하기 위한 면역분석 시험 스트립 - Google Patents
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Abstract
면역분석 시험 스트립은 액체 환자 샘플을 수용하기 위한 샘플 패드; 상기 샘플 패드에 유체 결합된 콘쥬게이트 패드, 상기 콘쥬게이트 패드는 실질적으로 균일한 적용의 콘쥬게이트 시약을 함유함; 상기 콘쥬게이트 패드에 유체 결합된 접촉 패드; 시험 스트립을 따라 액체 샘플을 수송할 수 있는 접촉 패드에 유체 결합된 다공성 또는 흡수성 부재, 상기 다공성 또는 흡수성 부재는 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용함; 및 상기 각 콘쥬게이트 패드, 접촉 패드 및 다공성 또는 흡수성 부재를 통하여 샘플 패드 상에 투입된 샘플 유체를 끌어내는 작용을 하는, 상기 다공성 또는 흡수성 부재에 유체 결합된 흡수 패드를 포함한다.
Description
본 출원의 발명은 케어 진단 시험 또는 분석 관점에서의 데이터를 비롯한 생화학적 및 환자 병력 데이터를 사용하고 또 정보를 처리하여 의료 상태 또는 위험을 표시하는, 환자에 대한 의료 진단 또는 위험 평가에 도움을 주는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 미국 특허 번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 진단 시스템 및 방법과 같은 진단 시스템 및 관련 방법에 사용하기 위한 개선된 면역분석(immunoassay) 시험 스트립(test strip)을 개시한다.
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 결정-지지 방법을 시스템에 혼입시키는 것을 포함하여 생화학적 및 기타 시험으로부터 얻은 데이터를 객관적으로 평가하고 또 그러한 데이터를 진단 및 위험 평가에 이용하는 시스템, 방법, 장치 및 기구를 비롯한 면역크로마토그래피 및 기타 분석 시험 결과를 해석하는 것과 관련된 오차를 감소시켜서 진단 및 위험 평가성능을 개선한다.
더욱 자세하게는, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 환자 샘플에서 표적 분석물의 양을 검출 및 측정하고, 생성한 데이터를 분석하며, 또 진단 또는 위험 평가를 제공하는 시스템 및 방법을 기재한다. 상기 시스템 및 방법은 판독기, 특히 반사율 판독기와 같은 컴퓨터-보조된 판독기와 조합된 분석 장치, 및 생물학적 샘플 내의 분석물의 존재 또는 농도를 정확하게 결정하기 위한 훈련된 신경망(neural network)과 경우에 따라 조합된 데이터 감축 및 곡선 맞춤 알고리즘을 적용하는 데이터 처리 소프트웨어를 포함한다. 상기 방법은 특별히 작성된 시험 스트립을 사용하여 환자 샘플 상에서 면역 분석을 실시하는 단계, 반사율 판독기를 이용하여 데이터를 판독하는 단계, 및 데이터 감축 알고리즘을 적용하는 데이터 처리 소프트웨어를 사용하여 상기 반사율 데이터를 처리하는 단계를 포함한다. 훈련된 신경망과 경우에 따라 조합된 곡선 맞춤 알고리즘을 포함하는 소프트웨어는 소정 샘플에서 분석물의 존재 또는 양을 결정하기 위해 사용된다. 상기 판독기로부터 얻어진 데이터는 의료 진단 시스템에 의해 더욱 처리되어 의료 상태의 위험 평가 또는 진단을 아웃풋(output)으로 제공한다.
예시적 양태에서, 상기 분석 장치는 상기 판독기에 의해 판독되도록 고안된 하우징 내에 들어있는 측방 유동(lateral flow) 시험 스트립이며 또 상기 분석은 샌드위치 면역분석(immunoassay)이다. 환자 샘플은 질병, 장애 또는 그의 위험을 나타내는 선택된 표적 분석물에 대한 항체와 접촉한다. 상기 항체는 물리적으로 검출가능한 레벨로 콘쥬게이트하는 것에 의해 라벨링되며, 또 표적 분석물을 함유하는 샘플과 접촉하면 복합체(complex)를 형성하며, 이때 상기 항체-분석물 복합체는 항원에 대한 제2 항체와 접촉하여, 고체 지지체 상에 고정화된다. 상기 제2 항체는 상기 항체-분석물 복합체를 포획하여 항체-분석물-항체 샌드위치 복합체를 형성하며, 또 고체 지지체 상에 고정화된 생성한 복합체는 라벨에 의해 검출된다. 상기 시험 스트립은 판독기에 삽입되어, 복합체 중의 라벨로부터의 신호가 측정된다. 또한, 상기 시험 스트립은 판독기에 의해 역시 판독되는 바 코드와 같은 확인 기호를 포함하고 또 분석 장치 및/또는 시험 실시와 관련된 데이터를 함유하는 하우징 내에 포함될 수 있다.
얻어진 신호는 훈련된 신경망과 경우에 따라 조합된 데이터 감축 및 곡선 맞춤 알고리즘을 적용하는 데이터 처리 소프트웨어를 사용하여 처리되어 정성적(qualitative) (즉, 양성 또는 음성) 결과를 내거나, 또는 질병 또는 장애의 위험 또는 존재를 나타내는 결과와 관련된 샘플 중의 분석물의 농도의 정량적 측정을 나타낸다. 이 결과는 경우에 따라 결정 지지 시스템에 입력될 수 있고, 또 처리되어 의료 상태의 향상된 위험 평가를 출력으로 제공한다. 전체 과정은 자동화되거나 및/또는 컴퓨터 제어될 수 있다.
검출될 분석물은 태아 피브로넥틴(fFN)일 수 있고 얻어진 결과는 자궁 외 임신, 조산, 전자간증, 급박한 출생, 말기 유도 및 태아 막 파열을 포함하는, 임신 또는 특정 임신 관련 질환, 또는 가임 또는 불임 관련-질환의 양성적 또는 음성적 표시이다. 따라서, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 측방 유동 시험 장치를 이용하는 급속 fFN 시험을 기재하며, 임신기간 전체에 걸쳐 fFN의 농도를 검출하고 정량하며 또 그와 관련된 질환에 대한 위험을 평가하고 검출하는 수단을 제공한다. 이들에 제공된 판독기 및 장치의 조합의 민감도로 인하여, fFN은 덜 민감한 시스템에 의해 검출되지 않을 때를 비롯하여 임신 전체에 걸쳐 모니터링될 수 있다.
케어 진단 및 위험 평가 시스템의 관점
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 특정 의료 위험을 진단하고 평가하기 위한 시스템을 기재한다. 이들 시스템은 환자들이 검사 및 시험되는 현장검사뿐만 아니라 상기 현장으로부터 떨어진 작업에 대해서도 사용하기 위하여 고안된다. 상기 시스템은 비제한적으로 생화학적 시험 데이터, 물리적 시험 데이터, 병력 데이터 및 기타 데이터를 비롯한 환자 데이터 형태로 입력을 수용하고, 또 의료 진단 또는 질병 위험 표시자에 관련된 데이터와 같은 정보를 처리하여 출력하도록 고안된다. 의료 기록 또는 병력과 같은 환자 데이터는 시스템 내에 함유될 수 있거나, 또는 의료 시험 또는 처치로부터 얻은 신호 또는 영상으로, 예를 들어, 면역분석 시험 데이터, 혈압 판독, 초음파, X-선 또는 MRI로서 입력될 수 있거나, 또는 임의의 다른 형태로 도입될 수 있다. 특정 시험 데이터는 디지털화되고, 처리되며 또 의료 진단 전문가 시스템에 입력될 수 있고, 다른 환자 정보와 통합될 수 있다. 상기 시스템으로부터의 출력은 질병 위험 지수 또는 의료 진단이다.
현장검사(point of care testing)는 상기 시스템을 적용하지 않는 검사 시험에 비하여 시험이 더 신속하게 실시되도록 신속한 시간 프레임 내에 실시될 수 있는 실시간 진단 시험을 지칭한다. 예를 들어, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 예시된 fFN 면역분석은 fFN ELISA 분석보다 현저히 적은 시간 내에, 예를 들어 30분 미만 내에 실시된다. 또한, 현장검사는 의사의 사무실, 침대, 통계(stat) 실험실, 응급실 또는 특히 신속하고 정확한 결과가 요청되는 기타 현장과 같은 현장에서 즉각적으로 실시될 수 있다. 일반적으로, "진단"은 질병, 장애 또는 기타 의료 질환의 존재, 부재, 심각성 또는 치료 경로가 평가되는 예측 과정을 지칭한다. 여기서 목적을 위하여, 진단은 치료로부터 생기는 결과를 결정하기 위한 예측 공정을 포함할 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 위험은 특정 결과의 확률이 평가되는 예측 공정을 지칭한다.
예시적 양태에서, 현장검사 진단 및 위험 평가 시스템은 환자 데이터를 판독하기 위한 반사율 또는 투과율 판독기, 특히 반사율 판독기와 같은 판독기, 판독기에서 판독되도록 고안된 시험 장치, 및 상기 데이터를 분석하기 위한 소프트웨어를 포함한다. 플라스틱 하우징 내의 시험 스트립 장치는 영숫자 문자 바코드 또는 기타 기계로 판독가능한 코드와 같은 기호를 경우에 따라 포함하는 판독기와 함께 사용하기 위해 고안되며, 또 소프트웨어는 시험 스트립으로부터 생성된 데이터의 분석을 위해 고안된다.
분석(assays)
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 비제한적으로 증폭 및 비-증폭 수법을 이용하는 것을 포함한 핵산 검출, 크레아틴, 헤모글로빈, 지질, 이온 분석, 혈액 화학과 같은 형광측정, 발광 검출을 비롯한 열량측정 또는 분광측정 검출을 기본으로 하는 임의의 분석을 비롯한 분석을 실시하기 위한 시스템을 기재한다. 경쟁적 및 비경쟁적 면역분석을 비롯한 면역분석은 환자 샘플 내에서 분석물의 존재 또는 양을 측정하는데 바람직하다. 면역분석은 항원과 제2 물질, 결합 파트너, 통상 항체 또는 태아 제한된 항원의 항원결정부위와 우선적으로 결합하는 항원 결합 부위를 갖는 다른 물질과의 우선 결합(preferential binding)을 이용하는 임의의 방법일 수 있다. 여기서 사용된 우선 결합은 선택적이고 일반적으로 특징적인 결합 파트너 사이의 결합을 지칭하며, 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 교차반응성 비특정 결합을 나타낸다. 이러한 면역분석 방법은 비제한적으로 샌드위치, 경쟁, 응집 또는 석출을 포함한다. 임의의 공지된 면역분석 과정, 특히 여기서 기재된 바와 같은 측방 유동 장치와 조합되어 사용하기 위해 변형될 수 있는 과정은 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호 및 다른 제시된 것에 제공된 시스템 및 방법에 사용될 수 있다.
시험 장치
분석 결과를 결정하기 위한 반사율 판독기와 같은 판독기와 사용하는데 화합할 수 있는 어떤 장치라도 본 명세서에서의 사용이 고려된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "시험 스트립"은 영상을 형성하거나 또는 그로부터 영상이 생성될 수 있는 방식으로 환자 시험 데이터 또는 다른 데이터가 생성되고, 기록되거나 또는 표시되는 임의 수단을 지칭한다. 이러한 스트립은 비제한적으로 측방 유동 장치와 같은 면역크로마토그래피 시험 스트립 및 X-선과 같은 X-선 필름 및 서열결정 겔로부터 생성된 필름, EKG 프린트아웃, MRI 결과 및 영상을 형성하거나 또는 그로부터 영상이 생성될 수 있는 기타 수단을 포함한다. 상기 스트립은 스캐닝 및 판독기에 의한 판독을 위해 변형될 수 있다. "스트립"으로도 지칭되는 시험 스트립은 임의 형상이거나 또는 직사각형, 삼차원, 원형 등을 비롯한 기하를 가질 수 있다. 판독기와 조합하여 사용하기에 적합할 수 있는 시험 스트립은 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재되어 있다.
전형적으로 이들 시험 장치는 예를 들어 타액, 혈액, 혈청, 뇌 척수액, 자궁경부질 샘플과 같은 생물학적 샘플과 사용하기 위한 것이다. 세균 또는 곤충과 같이 오염을 위해 시험된 식품 샘플과 같은 다른 생물학적 샘플도 또한 고려된다. 표적 분석물은 비제한적으로 핵산, 단백질, 인간 면역결핍 바이러스(HIV) 항원과 같은 펩티드, 살모넬라 및 대장균(E. coli), 효모 또는 기생충 감염과 같은 세균의 항원 표시제(antigen indicative), 아포리포단백질(a)과 지단백질(a), 환경 항원, 인간 만성 고나도트로핀(hCG), E-3-G, 인터루킨 및 다른 사이토카인 및 I1-6 및 인터페론과 같은 면역조절 단백질, 소핵 리보핵 입자(snRNP) 항원, fFN 및 임신 관련 질병의 IGF 결합 단백질-1과 같은 기타 표시제를 포함한다.
면역분석 시험 스트립
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 예시적 종래 기술의 면역분석 시험 스트립은 이하에 자세하게 기재된 도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같은 액체 유동 경로를 정의하는 막 시스템이다. 이러한 측방 유동 시험 면역분석 장치는 면역분석을 실시하기 위해 바람직하며, 막 시스템은 시험 스트립을 따라서 단일 유체 유동 경로를 형성한다. 상기 막 시스템은 면역반응을 위한 고체 지지체로서 작용하는 성분을 포함한다. 예를 들어, 다공성 또는 흡수성(bibulous) 또는 흡수성 물질은 이들이 부분적으로 중첩되게 스트립 위에 위치하거나, 또는 단일 물질이 사용되어 상기 스트립을 따라 액체가 작용하게 한다. 막 원료는 플라스틱 백킹(backing)과 같은 백킹에 지지될 수 있다. 예시적 종래 기술의 양태에서, 상기 시험 스트립은 플라스틱 백킹(plastic backing)에 지지된, 유리 섬유 패드, 니트로셀룰로오스 스트립 및 흡수성 셀룰로오스 종이 스트립을 포함한다.
표적 분석물 및/또는 검출가능한 라벨 시스템과 반응하는 항체는 고체 지지체 상에 고정된다. "고체 지지체"는 상기 항체가 결합된 물질을 지칭한다. 다양한 물질이 고체 지지체로서 사용될 수 있다. 지지체 물질은 관심 분자를 부착하기 위한 지지체로서 작용할 수 있는 임의 물질을 포함한다. 이들 물질은, 비제한적으로, 유기 또는 무기 중합체, 중성 및 합성 중합체를 포함하며, 비제한적으로 아가로오스, 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 기타 셀룰로오스 유도체, 덱스트란, 덱스트란-유도체 및 덱스트란 공중합체, 기타 다당류, 유리, 실리카겔, 젤라틴, 폴리비닐 피롤리돈, 레이욘, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 비닐 중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리스티렌 및 폴리스티렌 공중합체, 디비닐벤젠 등과 가교된 폴리스티렌, 아크릴 수지, 아크릴레이트 및 아크릴산, 아크릴아미드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴아미드 블렌드, 비닐과 아크릴아미드의 공중합체, 메타크릴레이트, 메타크릴레이트 유도체 및 공중합체, 다양한 작용기를 갖는 기타 중합체 및 공중합체, 라텍스, 부틸 고무 및 기타 합성 고무, 실리콘, 유리, 종이, 천연 스폰지, 불용성 단백질, 계면활성제, 적혈구 세포, 금속, 메탈로이드, 자성물질, 또는 기타 상업적으로 입수가능한 매질을 포함한다.
항체는 흡착, 이온 결합, 반데어발스 흡착, 정전기적 결합에 의해, 또는 공유 결합에 의해, 글루타르알데히드와 같은 커플링제를 사용하는 것에 의해 시험 스트립에 결합될 수 있다. 도 1A 및 도 1B에 도시된 종래 기술의 시험 스트립에서, 항체는 체적 세라믹 피스톤 펌프 분배기를 이용하여 콘쥬게이트 패드 및 니트로셀룰로오스 스트립에 적용되어 라벨링된 항체 콘쥬게이트를 비롯한 관심 분석물을 결합하는 항체를 유리 섬유 콘쥬게이트 패드 및 니트로셀룰로오스 스트립 상으로 스트리핑(stripped)한다. 상기 시험 스트립은 시험 스트립을 따른 이동성을 용이하게 하기 위하여 예를 들어 당에 의해 또는 비-특정 결합 부위를 블록킹하기 위하여 소의 알부민(BSA), 기타 동물 단백질, 수용성 폴리아미노산, 또는 카제인을 비롯한 수용성 비-면역 동물 단백질에 의해 처리될 수 있거나 또는 처리되지 않을 수 있다.
항-fFN 항체는 fFN과 선택적으로 결합하는 항체이다. 이러한 항체는 용이하게 분리될 수 있다. 태아 제한된 항원은 임신한 여성에만 독특하게 존재하거나, 또는 여성의 혈청, 혈장, 요, 타액, 땀, 눈물 및 기타 체액에서 비-임신 여성과 비교하여 실질적으로 증가된 양으로 존재하는 항원을 지칭한다. 태아성 피브로넥틴은 성인 피브로넥틴과는 구조적으로 상이한 태반, 양수 및 태아 결합 조직에서 발견되는 태아 제한된 항원(fetal restricted antigen)이다. 태아 피브로넥틴은 모성 혈장 및 혈청에서는 현저한 양으로 존재하지 않으며 또 항-피브로넥틴 항체, 또는 항-태아 제한된 항원 항체, 예컨대 항-태아 피브로넥틴 항체와 같은 일반적인 결합 항체에 의해 포획될 수 있다.
시험 스트립 하우징
시험 스트립은 경우에 따라 반사율 판독기에 삽입하기 위한 형상을 갖는 맞춤형 하우징 내에 함유될 수 있다. 상기 하우징은 플라스틱 또는 기타 분석 과정을 방해하지 않는 다른 불활성 물질로 제조될 수 있다. 시험 스트립 및 하우징 어셈블리를 비롯한 예시적 종래 기술의 분석 장치는 이하에 자세하게 기재되어 있는 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호, 도 2-5에 기재되어 있다.
상기 시험 스트립 하우징은 분석 장치, 환자 데이터 및/또는 시험 실시에 관한 데이터에 관련될 수 있는 바 코드와 같은 기호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로트 번호, 유효기간 날짜, 분석물 및 강도값과 같은 장치와 관련된 정보, 또는 날짜, 반사율 값 또는 기타 정보와 같은 시험 실시와 관련된 정보가 암호화되고 또 장치 상에 프린트된 바 코드와 데이터베이스에서 관련된다. 도 2A, 2B 및 도 3은 바 코드(216 및 316)를 경우에 따라 포함하는 분석 장치를 도시한다.
항체
관심 분석물과 결합하는, 폴리클로날 또는 모노클로날 항체를 비롯한 항체, 또는 Fab 단편과 같은 그의 단편이 본 명세서에 기재된 시험 스트립과 함께 사용하기 위해 고려된다. 모노클로날 및/또는 폴리클로날 항체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 마우스 모노클로날 항-태아 피브로넥틴 항체는 태아 피브로넥틴을 검출하기 위하여 라벨링된 항체-콘쥬게이트에서 사용될 수 있고, 또 폴리클로날 염소 항-마우스 항체는 태아 피브로넥틴을 결합하기 위해 사용되어 샌드위치 복합체를 형성할 수 있다. 태아 피브로넥틴에 복합체화되지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트에 결합하는 항체는 시험 스트립 상에 고정될 수 있고 또 검사 항체(control antibody)로서 사용된다. 예를 들어, 태아 피브로넥틴이 분석물이면, 폴리클로날 염소 항-마우스 IgG 항체가 사용될 수 있다.
관심 분석물과 결합하는 항체는 검출가능한 라벨과 콘쥬게이트된다. 특정 실시양태에서, 태아 피브로넥틴을 검출하려는 경우, 청색 색소를 함유하는 라텍스 입자에 콘쥬게이트된 마우스 모노클로날 항-fFN 항체(예컨대 미국 특허번호 5281522호 참조)가 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 인간 피브로넥틴에 대한 염소 폴리클로날 항체는 콜로이드성 금 라벨에 콘쥬게이트된다. 예시적 양태에서, 태아 피브로넥틴과 복합체화되지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트와 결합하는 항체는 검사 항체로서 사용된다. 예를 들어, 라벨링된 콘쥬게이트가 모노클로날 항-태아 피브로넥틴 항체를 포함하면, 폴리클로날 염소 항-마우스 IgG 항체가 사용된다. 상기 항체는 공중에게 이용가능한 방법을 이용하여 키워지고 정제될 수 있다.
항체와 라벨의 콘쥬게이션
검출가능한 라벨을 함유하는 항체 콘쥬게이트는 관심 분석물을 결합하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 항체 콘쥬게이트에 사용된 검출가능한 라벨은 반사율 판독기와 같은 판독기를 사용하여 고체 지지체 상에서 검출될 수 있고, 또 분석 중의 다른 화합물 및 물질로부터 검출하고자 하는 시약을 구별하기 위하여 사용될 수 있는 물리적 또는 화학적 라벨일 수 있다. 적합한 항체 라벨은 잘 공지되어 있다. 라벨은, 비제한적으로, 반응시 색을 생성하는 효소-기질 조합, 라텍스 입자, 콜로이드성 금속 또는 금속과 같은 착색 입자 또는 카본 졸 라벨, 형광 라벨, 및 라벨의 응집으로 인하여 검출되는 리포좀 또는 폴리머 색(polymer sacs)을 포함한다. 예시적 라벨은 착색된 라텍스 입자이다. 콜로이드성 금은 라벨링된 항체 콘쥬게이트에 사용될 수 있다.
라벨은 카복시기와 같은 작용기를 입자의 표면에 부착하는 것에 의해 항체의 공유 부착을 허용하는 것과 같이 결합 항체에 대해 유도화될 수 있다. 항체는 잘 공지된 커플링 방법을 이용하여 라벨에 콘쥬게이트될 수 있다. 글루타르알데히드 또는 카보디이미드와 같은 커플링제가 사용될 수 있다. 라벨은 화학적 또는 물리적 결합에 의해 항체에 결합되거나 커플링될 수 있다. 카보디이미드 커플링제, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDAC)를 사용하여 항체를 라텍스 입자에 결합할 수 있다.
분석물의 측정
임의의 분석, 특히 면역분석을 비롯한 비색 분석에서 검출될 수 있고, 또 질병과 관련될 수 있는 임의 분석물이 표적으로 고려된다. 적합한 분석물은 분석에서 항체, 또는 유사체와 같은 경쟁자와 같은 특정 결합 파트너와 함께 사용될 수 있는 것이다. 분석물은 비제한적으로 단백질, 햅텐, 면역글로불린, 효소, 호르몬(예를 들어, hCG, LH, E-3-G 에스트론-3-글루쿠로나이드 및 P-3-G (프로게스트론-3-글루쿠로나이드)), 폴리뉴클레오타이드, 스테로이드, 지단백질, 약물, 세균 또는 스트렙토코커스(Streptococcus), 네이세리아(Neisseria) 및 클라미디아(Chlamydia)와 같은 바이러스 항원, 림포카인, 사이토카인, 등을 포함한다. 다수의 적합한 분석물이 미국 특허번호 5686315호에 기재되어 있다. 자궁경부 샘플에서 태아 피브로넥틴을 측정하기 위한 실시예가 제공되어 있지만, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 시스템 및 방법 및 여기에 제시된 추가의 것은 태아 피브로넥틴의 검출 및 측정에만 한정되지 않으며, 임의의 생화학적 시험, 특히 시험 스트립이 개발될 수 있거나 또는 시험 스트립이 공지되어 있는 시험을 포함한다.
fFN 및 세포성 피브로넥틴을 측정하기 위한 시험 스트립
자궁 경부 샘플에서 태아 피브로넥틴 및 세포성 피브로넥틴 수준을 측정하는 방법은 공지되어 있고(예를 들어, 미국 특허번호 5096830호, 5185270호, 5223440호, 5236846호, 5281522호, 5468619호 및 5516702호 참조), 또 다양한 임신-관련 질병을 진단하기 위한 시험은 입수가능하다(예를 들어 미국 특허번호 5096830호 및 5079171호 참조). 이들 방법은 본 명세서에 기재된 면역분석 시험 스트립 및 장치와 조합되기 위해 변형될 수 있다.
태아 피브로넥틴 분석 과정
분석을 실시함에 있어서, 환자 샘플을 얻는다. 상기 샘플은 유체 및 미립자 고체를 포함할 수 있고, 또 따라서 상기 분석 시험 스트립에 적용되기 전에 여과될 수 있다. 상기 샘플은 섬유성 팁(tip)을 갖는 면봉, 애스피레이터(aspirator), 흡입 또는 세척 장치, 주사기 또는 요 또는 타액을 수집하기 위한 수동적 방법을 비롯한 체액 샘플을 제거하는 다른 공지된 방법을 이용하여 환자로부터 제거될 수 있다. 특히, 상기 샘플은 완충액에 추출될 수 있고, 경우에 따라 예를 들어 37℃로 가열되고, 또 여과될 수 있다. 태아 피브로넥틴을 샘플에서 검출하려 하면, 상기 샘플은 데이크론 또는 다른 섬유성 팁을 갖는 면봉을 사용하여 원개 질 후부(posterior fornix), 자궁경질부 또는 외부 경부(external cervical os) 근처로부터 얻는다.
시험 샘플의 부피는 생물학적 샘플을 수송하기 위한 공지된 수단, 예를 들어 표준 플라스틱 피펫을 이용하여 시험 스트립에 전달된다. 샘플 중의 임의 분석물은 라벨링된 항체에 결합되며 또 생성한 복합체는 시험 스트립을 따라 이동한다. 다르게는, 상기 샘플은 혼합물을 시험 스트립에 적용하기 전에, 라벨링된 콘쥬게이트와 예비 혼합될 수 있다. 라벨링된 항체-분석물 복합체가 시험 스트립의 검출 대역과 만나면, 고정화된 항체가 상기 복합체와 결합하여 샌드위치 복합체를 형성하므로, 착색된 스트립을 형성한다. 임의의 미결합 라텍스-콘쥬게이트된 항체는 계속 검사 대역(control zone)으로 이동하며, 콘쥬게이트를 결합할 수 있는 다른 제2 고정화된 항체 또는 다른 시약에 의해 포획되어 색소-함유 라텍스 비드의 응집으로 인하여 제2 착색 스트립을 형성한다. 이것은 분석 실시가 완료된 것을 나타낸다.
판독기
판독기는 시험 스트립과 같은 데이터를 검출 및/또는 정량하기 위한 기구를 지칭한다. 상기 데이터는 육안으로 볼 수 있지만, 가시적일 필요는 없다. 이러한 판독기는 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재되어 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 반사율 판독기는 형광을 비롯한 반사된 광을 이용하거나, 또는 임의 파장의 전자기 방사선을 이용하여 시험 스트립을 판독하도록 변형된 기구를 지칭한다. 반사율은 광검출기 또는 전하결합 다이오드(CCD)와 같은 다른 검출기를 사용하여 검출될 수 있다. 예시적 반사율 판독기는 시험-스트립을 수용하도록 변형된 카세트 슬럿, 발광 다이오드, 광섬유, 시험 스트립을 따라 센싱 헤드를 위치시키기 위한 수단을 비롯한 센싱 헤드, 광검출기 출력을 판독하고 또 발광 다이오드의 온오프 작동을 제어하기 위한 제어 회로, 미처리 및/또는 처리 데이터를 저장하기 위한 메모리 회로, 및 실리콘 광다이오드 검출기와 같은 광검출기를 포함한다. 색 변화는 색의 세기 및 색조에서의 변화를 지칭하거나 또는 색이 존재하지 않은 곳에서 색의 출현 또는 색의 사라짐을 의미할 수 있다.
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 예시된 실시양태에서, 샘플은 진단학적 면역분석 시험 스트립에 적용되고, 착색되거나 또는 어두운 밴드가 생성된다. 시험 스트립의 시험 대역(또는 검출 대역)에서 착색된 라벨에 의해 반영된 색의 세기는 시험되는 샘플에 존재하는 분석물의 관심 농도 범위에 대해 직접적으로 비례하거나 또는 다르게는 시험되는 샘플에 존재하는 분석물의 양과 상호관련된다. 생성된 색 세기는 본 발명의 실시양태에 따라 판독기 장치, 예를 들어 시험 스트립을 판독하도록 변형된 반사율 판독기를 이용하여 판독된다. 시험 스트립의 시험 영역(또는 검출 대역)에서 착색 라벨에 의해 반영된 색의 세기는 시험될 샘플에 존재하는 분석물의 양에 직접적으로 비례한다. 즉, 시험 영역에서 더 어둡게 착색된 선은 분석물의 양이 더 많은 것을 나타내는 반면에, 시험 영역에서 더 옅게 착색된 선은 소량의 분석물을 나타낸다. 착색된 선의 어두움 또는 밝음인 생성된 색 세기는 판독기 장치, 예를 들어 시험 스트립을 판독하도록 변형된 반사율 판독기를 이용하여 판독된다.
판독기장치에 의해 얻은 반사율 측정은 샘플에 존재하는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 양과 상호 관련된다. 상기 판독기는 스트립을 따라 복수개의 판독치를 얻고, 또 샘플에 존재하는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 양을 나타내는 결과를 내도록 이용될 수 있는 데이터를 얻는다. 상기 시스템은 질병, 상태 또는 그의 위험의 존재와 관련된 데이터와 관련될 수 있다.
상술한 바와 같이, 시험 스트립의 판독 이외에, 상기 판독기는 시험 스트립 또는 하우징에 존재하는 바 코드와 같은 기호를 판독하도록 (경우에 따라) 변형될 수 있고 또 시험 스트립 장치 및/또는 시험 결과 및/또는 환자, 및/또는 시약에 관련된 정보 또는 다른 소망하는 정보를 암호화한다. 전형적으로 상기 관련 정보는 원격 컴퓨터 데이터 베이스에 저장되지만, 수동으로 저장될 수 있다. 또한, 상기 기호는 상기 장치가 사용될 때 프린트되고 또 정보가 암호화할 수 있다.
더욱 자세하게는, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 환자 샘플에서 표적 분석물의 양을 검출 및 측정하고, 생성한 데이터를 분석하며, 또 진단 또는 위험 평가를 제공하는 시스템 및 방법을 기재한다. 상기 시스템 및 방법은 판독기, 특히 반사율 판독기와 같은 컴퓨터-보조된 판독기와 조합된 분석 장치, 및 생물학적 샘플 내의 분석물의 존재 또는 농도를 정확하게 결정하기 위한 훈련된 신경망(neural network)과 경우에 따라 조합된 데이터 감축 및 곡선 맞춤 알고리즘을 적용하는 데이터 처리 소프트웨어를 포함한다. 상기 방법은 특별히 작성된 시험 스트립을 사용하여 환자 샘플 상에서 면역 분석을 실시하는 단계, 반사율 판독기를 이용하여 데이터를 판독하는 단계, 및 데이터 감축 알고리즘을 적용하는 데이터 처리 소프트웨어를 사용하여 상기 반사율 데이터를 처리하는 단계를 포함한다. 훈련된 신경망과 경우에 따라 조합된 곡선 맞춤 알고리즘을 포함하는 소프트웨어는 소정 샘플에서 분석물의 존재 또는 양을 결정하기 위해 사용된다. 상기 판독기로부터 얻어진 데이터는 의료 진단 시스템에 의해 더욱 처리되어 의료 상태의 위험 평가 또는 진단을 아웃풋(output)으로 제공한다.
예시적 양태에서, 상기 분석 장치는 상기 판독기에 의해 판독되도록 고안된 하우징 내에 들어있는 측방 유동(lateral flow) 시험 스트립이며 또 상기 분석은 샌드위치 면역분석(immunoassay)이다. 환자 샘플은 질병, 장애 또는 그의 위험을 나타내는 선택된 표적 분석물에 대한 항체와 접촉한다. 상기 항체는 물리적으로 검출가능한 레벨로 콘쥬게이트하는 것에 의해 라벨링되며, 또 표적 분석물을 함유하는 샘플과 접촉하면 복합체(complex)를 형성하며, 이때 상기 항체-분석물 복합체는 항원에 대한 제2 항체와 접촉하여, 고체 지지체 상에 고정화된다. 상기 제2 항체는 상기 항체-분석물 복합체를 포획하여 항체-분석물-항체 샌드위치 복합체를 형성하며, 또 고체 지지체 상에 고정화된 생성한 복합체는 라벨에 의해 검출된다. 상기 시험 스트립은 판독기에 삽입되어, 복합체 중의 라벨로부터의 신호가 측정된다. 또한, 상기 시험 스트립은 판독기에 의해 역시 판독되는 바 코드와 같은 확인 기호를 포함하고 또 분석 장치 및/또는 시험 실시와 관련된 데이터를 함유하는 하우징 내에 포함될 수 있다.
얻어진 신호는 훈련된 신경망과 경우에 따라 조합된 데이터 감축 및 곡선 맞춤 알고리즘을 적용하는 데이터 처리 소프트웨어를 사용하여 처리되어 정성적(qualitative) (즉, 양성 또는 음성) 결과를 내거나, 또는 질병 또는 장애의 위험 또는 존재를 나타내는 결과와 관련된 샘플 중의 분석물의 농도의 정량적 측정을 나타낸다. 이 결과는 경우에 따라 결정 지지 시스템에 입력될 수 있고, 또 처리되어 의료 상태의 향상된 위험 평가를 출력으로 제공한다. 전체 과정은 자동화되거나 및/또는 컴퓨터 제어될 수 있다.
검출될 분석물은 태아 피브로넥틴(fFN)일 수 있고 얻어진 결과는 자궁 외 임신, 조산, 전자간증, 급박한 출생, 말기 유도 및 태아 막 파열을 포함하는, 임신 또는 특정 임신 관련 질환, 또는 가임 또는 불임 관련-질환의 양성적 또는 음성적 표시이다. 따라서, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 측방 유동 시험 장치를 이용하는 급속 fFN 시험을 기재하며, 임신기간 전체에 걸쳐 fFN의 농도를 검출하고 정량하며 또 그와 관련된 질환에 대한 위험을 평가하고 검출하는 수단을 제공한다. 이들에 제공된 판독기 및 장치의 조합의 민감도로 인하여, fFN은 덜 민감한 시스템에 의해 검출되지 않을 때를 비롯하여 임신 전체에 걸쳐 모니터링될 수 있다.
케어 진단 및 위험 평가 시스템의 관점
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 특정 의료 위험을 진단하고 평가하기 위한 시스템을 기재한다. 이들 시스템은 환자들이 검사 및 시험되는 현장검사뿐만 아니라 상기 현장으로부터 떨어진 작업에 대해서도 사용하기 위하여 고안된다. 상기 시스템은 비제한적으로 생화학적 시험 데이터, 물리적 시험 데이터, 병력 데이터 및 기타 데이터를 비롯한 환자 데이터 형태로 입력을 수용하고, 또 의료 진단 또는 질병 위험 표시자에 관련된 데이터와 같은 정보를 처리하여 출력하도록 고안된다. 의료 기록 또는 병력과 같은 환자 데이터는 시스템 내에 함유될 수 있거나, 또는 의료 시험 또는 처치로부터 얻은 신호 또는 영상으로, 예를 들어, 면역분석 시험 데이터, 혈압 판독, 초음파, X-선 또는 MRI로서 입력될 수 있거나, 또는 임의의 다른 형태로 도입될 수 있다. 특정 시험 데이터는 디지털화되고, 처리되며 또 의료 진단 전문가 시스템에 입력될 수 있고, 다른 환자 정보와 통합될 수 있다. 상기 시스템으로부터의 출력은 질병 위험 지수 또는 의료 진단이다.
현장검사(point of care testing)는 상기 시스템을 적용하지 않는 검사 시험에 비하여 시험이 더 신속하게 실시되도록 신속한 시간 프레임 내에 실시될 수 있는 실시간 진단 시험을 지칭한다. 예를 들어, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 예시된 fFN 면역분석은 fFN ELISA 분석보다 현저히 적은 시간 내에, 예를 들어 30분 미만 내에 실시된다. 또한, 현장검사는 의사의 사무실, 침대, 통계(stat) 실험실, 응급실 또는 특히 신속하고 정확한 결과가 요청되는 기타 현장과 같은 현장에서 즉각적으로 실시될 수 있다. 일반적으로, "진단"은 질병, 장애 또는 기타 의료 질환의 존재, 부재, 심각성 또는 치료 경로가 평가되는 예측 과정을 지칭한다. 여기서 목적을 위하여, 진단은 치료로부터 생기는 결과를 결정하기 위한 예측 공정을 포함할 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 위험은 특정 결과의 확률이 평가되는 예측 공정을 지칭한다.
예시적 양태에서, 현장검사 진단 및 위험 평가 시스템은 환자 데이터를 판독하기 위한 반사율 또는 투과율 판독기, 특히 반사율 판독기와 같은 판독기, 판독기에서 판독되도록 고안된 시험 장치, 및 상기 데이터를 분석하기 위한 소프트웨어를 포함한다. 플라스틱 하우징 내의 시험 스트립 장치는 영숫자 문자 바코드 또는 기타 기계로 판독가능한 코드와 같은 기호를 경우에 따라 포함하는 판독기와 함께 사용하기 위해 고안되며, 또 소프트웨어는 시험 스트립으로부터 생성된 데이터의 분석을 위해 고안된다.
분석(assays)
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호는 비제한적으로 증폭 및 비-증폭 수법을 이용하는 것을 포함한 핵산 검출, 크레아틴, 헤모글로빈, 지질, 이온 분석, 혈액 화학과 같은 형광측정, 발광 검출을 비롯한 열량측정 또는 분광측정 검출을 기본으로 하는 임의의 분석을 비롯한 분석을 실시하기 위한 시스템을 기재한다. 경쟁적 및 비경쟁적 면역분석을 비롯한 면역분석은 환자 샘플 내에서 분석물의 존재 또는 양을 측정하는데 바람직하다. 면역분석은 항원과 제2 물질, 결합 파트너, 통상 항체 또는 태아 제한된 항원의 항원결정부위와 우선적으로 결합하는 항원 결합 부위를 갖는 다른 물질과의 우선 결합(preferential binding)을 이용하는 임의의 방법일 수 있다. 여기서 사용된 우선 결합은 선택적이고 일반적으로 특징적인 결합 파트너 사이의 결합을 지칭하며, 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 교차반응성 비특정 결합을 나타낸다. 이러한 면역분석 방법은 비제한적으로 샌드위치, 경쟁, 응집 또는 석출을 포함한다. 임의의 공지된 면역분석 과정, 특히 여기서 기재된 바와 같은 측방 유동 장치와 조합되어 사용하기 위해 변형될 수 있는 과정은 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호 및 다른 제시된 것에 제공된 시스템 및 방법에 사용될 수 있다.
시험 장치
분석 결과를 결정하기 위한 반사율 판독기와 같은 판독기와 사용하는데 화합할 수 있는 어떤 장치라도 본 명세서에서의 사용이 고려된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "시험 스트립"은 영상을 형성하거나 또는 그로부터 영상이 생성될 수 있는 방식으로 환자 시험 데이터 또는 다른 데이터가 생성되고, 기록되거나 또는 표시되는 임의 수단을 지칭한다. 이러한 스트립은 비제한적으로 측방 유동 장치와 같은 면역크로마토그래피 시험 스트립 및 X-선과 같은 X-선 필름 및 서열결정 겔로부터 생성된 필름, EKG 프린트아웃, MRI 결과 및 영상을 형성하거나 또는 그로부터 영상이 생성될 수 있는 기타 수단을 포함한다. 상기 스트립은 스캐닝 및 판독기에 의한 판독을 위해 변형될 수 있다. "스트립"으로도 지칭되는 시험 스트립은 임의 형상이거나 또는 직사각형, 삼차원, 원형 등을 비롯한 기하를 가질 수 있다. 판독기와 조합하여 사용하기에 적합할 수 있는 시험 스트립은 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재되어 있다.
전형적으로 이들 시험 장치는 예를 들어 타액, 혈액, 혈청, 뇌 척수액, 자궁경부질 샘플과 같은 생물학적 샘플과 사용하기 위한 것이다. 세균 또는 곤충과 같이 오염을 위해 시험된 식품 샘플과 같은 다른 생물학적 샘플도 또한 고려된다. 표적 분석물은 비제한적으로 핵산, 단백질, 인간 면역결핍 바이러스(HIV) 항원과 같은 펩티드, 살모넬라 및 대장균(E. coli), 효모 또는 기생충 감염과 같은 세균의 항원 표시제(antigen indicative), 아포리포단백질(a)과 지단백질(a), 환경 항원, 인간 만성 고나도트로핀(hCG), E-3-G, 인터루킨 및 다른 사이토카인 및 I1-6 및 인터페론과 같은 면역조절 단백질, 소핵 리보핵 입자(snRNP) 항원, fFN 및 임신 관련 질병의 IGF 결합 단백질-1과 같은 기타 표시제를 포함한다.
면역분석 시험 스트립
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 예시적 종래 기술의 면역분석 시험 스트립은 이하에 자세하게 기재된 도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같은 액체 유동 경로를 정의하는 막 시스템이다. 이러한 측방 유동 시험 면역분석 장치는 면역분석을 실시하기 위해 바람직하며, 막 시스템은 시험 스트립을 따라서 단일 유체 유동 경로를 형성한다. 상기 막 시스템은 면역반응을 위한 고체 지지체로서 작용하는 성분을 포함한다. 예를 들어, 다공성 또는 흡수성(bibulous) 또는 흡수성 물질은 이들이 부분적으로 중첩되게 스트립 위에 위치하거나, 또는 단일 물질이 사용되어 상기 스트립을 따라 액체가 작용하게 한다. 막 원료는 플라스틱 백킹(backing)과 같은 백킹에 지지될 수 있다. 예시적 종래 기술의 양태에서, 상기 시험 스트립은 플라스틱 백킹(plastic backing)에 지지된, 유리 섬유 패드, 니트로셀룰로오스 스트립 및 흡수성 셀룰로오스 종이 스트립을 포함한다.
표적 분석물 및/또는 검출가능한 라벨 시스템과 반응하는 항체는 고체 지지체 상에 고정된다. "고체 지지체"는 상기 항체가 결합된 물질을 지칭한다. 다양한 물질이 고체 지지체로서 사용될 수 있다. 지지체 물질은 관심 분자를 부착하기 위한 지지체로서 작용할 수 있는 임의 물질을 포함한다. 이들 물질은, 비제한적으로, 유기 또는 무기 중합체, 중성 및 합성 중합체를 포함하며, 비제한적으로 아가로오스, 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 기타 셀룰로오스 유도체, 덱스트란, 덱스트란-유도체 및 덱스트란 공중합체, 기타 다당류, 유리, 실리카겔, 젤라틴, 폴리비닐 피롤리돈, 레이욘, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 비닐 중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리스티렌 및 폴리스티렌 공중합체, 디비닐벤젠 등과 가교된 폴리스티렌, 아크릴 수지, 아크릴레이트 및 아크릴산, 아크릴아미드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴아미드 블렌드, 비닐과 아크릴아미드의 공중합체, 메타크릴레이트, 메타크릴레이트 유도체 및 공중합체, 다양한 작용기를 갖는 기타 중합체 및 공중합체, 라텍스, 부틸 고무 및 기타 합성 고무, 실리콘, 유리, 종이, 천연 스폰지, 불용성 단백질, 계면활성제, 적혈구 세포, 금속, 메탈로이드, 자성물질, 또는 기타 상업적으로 입수가능한 매질을 포함한다.
항체는 흡착, 이온 결합, 반데어발스 흡착, 정전기적 결합에 의해, 또는 공유 결합에 의해, 글루타르알데히드와 같은 커플링제를 사용하는 것에 의해 시험 스트립에 결합될 수 있다. 도 1A 및 도 1B에 도시된 종래 기술의 시험 스트립에서, 항체는 체적 세라믹 피스톤 펌프 분배기를 이용하여 콘쥬게이트 패드 및 니트로셀룰로오스 스트립에 적용되어 라벨링된 항체 콘쥬게이트를 비롯한 관심 분석물을 결합하는 항체를 유리 섬유 콘쥬게이트 패드 및 니트로셀룰로오스 스트립 상으로 스트리핑(stripped)한다. 상기 시험 스트립은 시험 스트립을 따른 이동성을 용이하게 하기 위하여 예를 들어 당에 의해 또는 비-특정 결합 부위를 블록킹하기 위하여 소의 알부민(BSA), 기타 동물 단백질, 수용성 폴리아미노산, 또는 카제인을 비롯한 수용성 비-면역 동물 단백질에 의해 처리될 수 있거나 또는 처리되지 않을 수 있다.
항-fFN 항체는 fFN과 선택적으로 결합하는 항체이다. 이러한 항체는 용이하게 분리될 수 있다. 태아 제한된 항원은 임신한 여성에만 독특하게 존재하거나, 또는 여성의 혈청, 혈장, 요, 타액, 땀, 눈물 및 기타 체액에서 비-임신 여성과 비교하여 실질적으로 증가된 양으로 존재하는 항원을 지칭한다. 태아성 피브로넥틴은 성인 피브로넥틴과는 구조적으로 상이한 태반, 양수 및 태아 결합 조직에서 발견되는 태아 제한된 항원(fetal restricted antigen)이다. 태아 피브로넥틴은 모성 혈장 및 혈청에서는 현저한 양으로 존재하지 않으며 또 항-피브로넥틴 항체, 또는 항-태아 제한된 항원 항체, 예컨대 항-태아 피브로넥틴 항체와 같은 일반적인 결합 항체에 의해 포획될 수 있다.
시험 스트립 하우징
시험 스트립은 경우에 따라 반사율 판독기에 삽입하기 위한 형상을 갖는 맞춤형 하우징 내에 함유될 수 있다. 상기 하우징은 플라스틱 또는 기타 분석 과정을 방해하지 않는 다른 불활성 물질로 제조될 수 있다. 시험 스트립 및 하우징 어셈블리를 비롯한 예시적 종래 기술의 분석 장치는 이하에 자세하게 기재되어 있는 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호, 도 2-5에 기재되어 있다.
상기 시험 스트립 하우징은 분석 장치, 환자 데이터 및/또는 시험 실시에 관한 데이터에 관련될 수 있는 바 코드와 같은 기호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로트 번호, 유효기간 날짜, 분석물 및 강도값과 같은 장치와 관련된 정보, 또는 날짜, 반사율 값 또는 기타 정보와 같은 시험 실시와 관련된 정보가 암호화되고 또 장치 상에 프린트된 바 코드와 데이터베이스에서 관련된다. 도 2A, 2B 및 도 3은 바 코드(216 및 316)를 경우에 따라 포함하는 분석 장치를 도시한다.
항체
관심 분석물과 결합하는, 폴리클로날 또는 모노클로날 항체를 비롯한 항체, 또는 Fab 단편과 같은 그의 단편이 본 명세서에 기재된 시험 스트립과 함께 사용하기 위해 고려된다. 모노클로날 및/또는 폴리클로날 항체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 마우스 모노클로날 항-태아 피브로넥틴 항체는 태아 피브로넥틴을 검출하기 위하여 라벨링된 항체-콘쥬게이트에서 사용될 수 있고, 또 폴리클로날 염소 항-마우스 항체는 태아 피브로넥틴을 결합하기 위해 사용되어 샌드위치 복합체를 형성할 수 있다. 태아 피브로넥틴에 복합체화되지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트에 결합하는 항체는 시험 스트립 상에 고정될 수 있고 또 검사 항체(control antibody)로서 사용된다. 예를 들어, 태아 피브로넥틴이 분석물이면, 폴리클로날 염소 항-마우스 IgG 항체가 사용될 수 있다.
관심 분석물과 결합하는 항체는 검출가능한 라벨과 콘쥬게이트된다. 특정 실시양태에서, 태아 피브로넥틴을 검출하려는 경우, 청색 색소를 함유하는 라텍스 입자에 콘쥬게이트된 마우스 모노클로날 항-fFN 항체(예컨대 미국 특허번호 5281522호 참조)가 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 인간 피브로넥틴에 대한 염소 폴리클로날 항체는 콜로이드성 금 라벨에 콘쥬게이트된다. 예시적 양태에서, 태아 피브로넥틴과 복합체화되지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트와 결합하는 항체는 검사 항체로서 사용된다. 예를 들어, 라벨링된 콘쥬게이트가 모노클로날 항-태아 피브로넥틴 항체를 포함하면, 폴리클로날 염소 항-마우스 IgG 항체가 사용된다. 상기 항체는 공중에게 이용가능한 방법을 이용하여 키워지고 정제될 수 있다.
항체와 라벨의 콘쥬게이션
검출가능한 라벨을 함유하는 항체 콘쥬게이트는 관심 분석물을 결합하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 항체 콘쥬게이트에 사용된 검출가능한 라벨은 반사율 판독기와 같은 판독기를 사용하여 고체 지지체 상에서 검출될 수 있고, 또 분석 중의 다른 화합물 및 물질로부터 검출하고자 하는 시약을 구별하기 위하여 사용될 수 있는 물리적 또는 화학적 라벨일 수 있다. 적합한 항체 라벨은 잘 공지되어 있다. 라벨은, 비제한적으로, 반응시 색을 생성하는 효소-기질 조합, 라텍스 입자, 콜로이드성 금속 또는 금속과 같은 착색 입자 또는 카본 졸 라벨, 형광 라벨, 및 라벨의 응집으로 인하여 검출되는 리포좀 또는 폴리머 색(polymer sacs)을 포함한다. 예시적 라벨은 착색된 라텍스 입자이다. 콜로이드성 금은 라벨링된 항체 콘쥬게이트에 사용될 수 있다.
라벨은 카복시기와 같은 작용기를 입자의 표면에 부착하는 것에 의해 항체의 공유 부착을 허용하는 것과 같이 결합 항체에 대해 유도화될 수 있다. 항체는 잘 공지된 커플링 방법을 이용하여 라벨에 콘쥬게이트될 수 있다. 글루타르알데히드 또는 카보디이미드와 같은 커플링제가 사용될 수 있다. 라벨은 화학적 또는 물리적 결합에 의해 항체에 결합되거나 커플링될 수 있다. 카보디이미드 커플링제, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDAC)를 사용하여 항체를 라텍스 입자에 결합할 수 있다.
분석물의 측정
임의의 분석, 특히 면역분석을 비롯한 비색 분석에서 검출될 수 있고, 또 질병과 관련될 수 있는 임의 분석물이 표적으로 고려된다. 적합한 분석물은 분석에서 항체, 또는 유사체와 같은 경쟁자와 같은 특정 결합 파트너와 함께 사용될 수 있는 것이다. 분석물은 비제한적으로 단백질, 햅텐, 면역글로불린, 효소, 호르몬(예를 들어, hCG, LH, E-3-G 에스트론-3-글루쿠로나이드 및 P-3-G (프로게스트론-3-글루쿠로나이드)), 폴리뉴클레오타이드, 스테로이드, 지단백질, 약물, 세균 또는 스트렙토코커스(Streptococcus), 네이세리아(Neisseria) 및 클라미디아(Chlamydia)와 같은 바이러스 항원, 림포카인, 사이토카인, 등을 포함한다. 다수의 적합한 분석물이 미국 특허번호 5686315호에 기재되어 있다. 자궁경부 샘플에서 태아 피브로넥틴을 측정하기 위한 실시예가 제공되어 있지만, 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 시스템 및 방법 및 여기에 제시된 추가의 것은 태아 피브로넥틴의 검출 및 측정에만 한정되지 않으며, 임의의 생화학적 시험, 특히 시험 스트립이 개발될 수 있거나 또는 시험 스트립이 공지되어 있는 시험을 포함한다.
fFN 및 세포성 피브로넥틴을 측정하기 위한 시험 스트립
자궁 경부 샘플에서 태아 피브로넥틴 및 세포성 피브로넥틴 수준을 측정하는 방법은 공지되어 있고(예를 들어, 미국 특허번호 5096830호, 5185270호, 5223440호, 5236846호, 5281522호, 5468619호 및 5516702호 참조), 또 다양한 임신-관련 질병을 진단하기 위한 시험은 입수가능하다(예를 들어 미국 특허번호 5096830호 및 5079171호 참조). 이들 방법은 본 명세서에 기재된 면역분석 시험 스트립 및 장치와 조합되기 위해 변형될 수 있다.
태아 피브로넥틴 분석 과정
분석을 실시함에 있어서, 환자 샘플을 얻는다. 상기 샘플은 유체 및 미립자 고체를 포함할 수 있고, 또 따라서 상기 분석 시험 스트립에 적용되기 전에 여과될 수 있다. 상기 샘플은 섬유성 팁(tip)을 갖는 면봉, 애스피레이터(aspirator), 흡입 또는 세척 장치, 주사기 또는 요 또는 타액을 수집하기 위한 수동적 방법을 비롯한 체액 샘플을 제거하는 다른 공지된 방법을 이용하여 환자로부터 제거될 수 있다. 특히, 상기 샘플은 완충액에 추출될 수 있고, 경우에 따라 예를 들어 37℃로 가열되고, 또 여과될 수 있다. 태아 피브로넥틴을 샘플에서 검출하려 하면, 상기 샘플은 데이크론 또는 다른 섬유성 팁을 갖는 면봉을 사용하여 원개 질 후부(posterior fornix), 자궁경질부 또는 외부 경부(external cervical os) 근처로부터 얻는다.
시험 샘플의 부피는 생물학적 샘플을 수송하기 위한 공지된 수단, 예를 들어 표준 플라스틱 피펫을 이용하여 시험 스트립에 전달된다. 샘플 중의 임의 분석물은 라벨링된 항체에 결합되며 또 생성한 복합체는 시험 스트립을 따라 이동한다. 다르게는, 상기 샘플은 혼합물을 시험 스트립에 적용하기 전에, 라벨링된 콘쥬게이트와 예비 혼합될 수 있다. 라벨링된 항체-분석물 복합체가 시험 스트립의 검출 대역과 만나면, 고정화된 항체가 상기 복합체와 결합하여 샌드위치 복합체를 형성하므로, 착색된 스트립을 형성한다. 임의의 미결합 라텍스-콘쥬게이트된 항체는 계속 검사 대역(control zone)으로 이동하며, 콘쥬게이트를 결합할 수 있는 다른 제2 고정화된 항체 또는 다른 시약에 의해 포획되어 색소-함유 라텍스 비드의 응집으로 인하여 제2 착색 스트립을 형성한다. 이것은 분석 실시가 완료된 것을 나타낸다.
판독기
판독기는 시험 스트립과 같은 데이터를 검출 및/또는 정량하기 위한 기구를 지칭한다. 상기 데이터는 육안으로 볼 수 있지만, 가시적일 필요는 없다. 이러한 판독기는 미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재되어 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 반사율 판독기는 형광을 비롯한 반사된 광을 이용하거나, 또는 임의 파장의 전자기 방사선을 이용하여 시험 스트립을 판독하도록 변형된 기구를 지칭한다. 반사율은 광검출기 또는 전하결합 다이오드(CCD)와 같은 다른 검출기를 사용하여 검출될 수 있다. 예시적 반사율 판독기는 시험-스트립을 수용하도록 변형된 카세트 슬럿, 발광 다이오드, 광섬유, 시험 스트립을 따라 센싱 헤드를 위치시키기 위한 수단을 비롯한 센싱 헤드, 광검출기 출력을 판독하고 또 발광 다이오드의 온오프 작동을 제어하기 위한 제어 회로, 미처리 및/또는 처리 데이터를 저장하기 위한 메모리 회로, 및 실리콘 광다이오드 검출기와 같은 광검출기를 포함한다. 색 변화는 색의 세기 및 색조에서의 변화를 지칭하거나 또는 색이 존재하지 않은 곳에서 색의 출현 또는 색의 사라짐을 의미할 수 있다.
미국 특허번호 6267722호, 6394952호 및 6867051호에 기재된 예시된 실시양태에서, 샘플은 진단학적 면역분석 시험 스트립에 적용되고, 착색되거나 또는 어두운 밴드가 생성된다. 시험 스트립의 시험 대역(또는 검출 대역)에서 착색된 라벨에 의해 반영된 색의 세기는 시험되는 샘플에 존재하는 분석물의 관심 농도 범위에 대해 직접적으로 비례하거나 또는 다르게는 시험되는 샘플에 존재하는 분석물의 양과 상호관련된다. 생성된 색 세기는 본 발명의 실시양태에 따라 판독기 장치, 예를 들어 시험 스트립을 판독하도록 변형된 반사율 판독기를 이용하여 판독된다. 시험 스트립의 시험 영역(또는 검출 대역)에서 착색 라벨에 의해 반영된 색의 세기는 시험될 샘플에 존재하는 분석물의 양에 직접적으로 비례한다. 즉, 시험 영역에서 더 어둡게 착색된 선은 분석물의 양이 더 많은 것을 나타내는 반면에, 시험 영역에서 더 옅게 착색된 선은 소량의 분석물을 나타낸다. 착색된 선의 어두움 또는 밝음인 생성된 색 세기는 판독기 장치, 예를 들어 시험 스트립을 판독하도록 변형된 반사율 판독기를 이용하여 판독된다.
판독기장치에 의해 얻은 반사율 측정은 샘플에 존재하는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 양과 상호 관련된다. 상기 판독기는 스트립을 따라 복수개의 판독치를 얻고, 또 샘플에 존재하는 분석물의 존재 및/또는 분석물의 양을 나타내는 결과를 내도록 이용될 수 있는 데이터를 얻는다. 상기 시스템은 질병, 상태 또는 그의 위험의 존재와 관련된 데이터와 관련될 수 있다.
상술한 바와 같이, 시험 스트립의 판독 이외에, 상기 판독기는 시험 스트립 또는 하우징에 존재하는 바 코드와 같은 기호를 판독하도록 (경우에 따라) 변형될 수 있고 또 시험 스트립 장치 및/또는 시험 결과 및/또는 환자, 및/또는 시약에 관련된 정보 또는 다른 소망하는 정보를 암호화한다. 전형적으로 상기 관련 정보는 원격 컴퓨터 데이터 베이스에 저장되지만, 수동으로 저장될 수 있다. 또한, 상기 기호는 상기 장치가 사용될 때 프린트되고 또 정보가 암호화할 수 있다.
발명의 요약
환자 샘플의 면역분석 시험의 결과는 색상 변화 또는 반사율 판독기를 사용하여 검출될 수 있는 시험 스트립의 다른 특성에 의해 검출될 수 있는 면역분석 시험 스트립이 제공된다. 일 실시양태에서, 상기 면역분석 시험 스트립은 액체 환자 샘플을 수용하기 위한 샘플 패드; 상기 샘플 패드에 유체 결합된 콘쥬게이트 패드를 포함하며, 상기 콘쥬게이트 패드는 콘쥬게이트 시약의 실질적으로 균일한 적용을 함유함; 상기 콘쥬게이트 패드에 유체 결합된 접촉 패드; 시험 스트립을 따라 액체 샘플을 수송할 수 있는 접촉 패드에 유체 결합된 니트로셀룰로오스로 제조된 다공성 또는 흡수성 부재(bibulous member)를 함유하며, 상기 다공성 또는 흡수성 부재는 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용하며, 또 콘쥬게이트 패드, 접촉 패드 및 다공성 또는 흡수성 부재를 통하여 샘플 패드 상에 도입된 샘플 유체를 끌어내는 작용을 하는 다공성 또는 흡수성 부재에 유체 결합된 흡수 패드(absorbent pad)를 포함한다.
다공성 또는 흡수성 부재는 검출 대역에서 샘플 유체 중의 관심 분석물에 결합하는 고정화된 포획 항체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다공성 또는 흡수성 부재는 확산적으로 결합된 항체를 가질 수 있다. 면역분석 시험의 결과는 정성적 및/또는 정량적일 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 면역분석 시험은 샘플 중에서 태아 피브로넥틴의 존재를 검출한다.
본 발명의 다른 및 추가의 실시양태는 첨부한 도면과 함께 하기 상세한 설명을 검토한다면 명백해질 것이다.
환자 샘플의 면역분석 시험의 결과는 색상 변화 또는 반사율 판독기를 사용하여 검출될 수 있는 시험 스트립의 다른 특성에 의해 검출될 수 있는 면역분석 시험 스트립이 제공된다. 일 실시양태에서, 상기 면역분석 시험 스트립은 액체 환자 샘플을 수용하기 위한 샘플 패드; 상기 샘플 패드에 유체 결합된 콘쥬게이트 패드를 포함하며, 상기 콘쥬게이트 패드는 콘쥬게이트 시약의 실질적으로 균일한 적용을 함유함; 상기 콘쥬게이트 패드에 유체 결합된 접촉 패드; 시험 스트립을 따라 액체 샘플을 수송할 수 있는 접촉 패드에 유체 결합된 니트로셀룰로오스로 제조된 다공성 또는 흡수성 부재(bibulous member)를 함유하며, 상기 다공성 또는 흡수성 부재는 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용하며, 또 콘쥬게이트 패드, 접촉 패드 및 다공성 또는 흡수성 부재를 통하여 샘플 패드 상에 도입된 샘플 유체를 끌어내는 작용을 하는 다공성 또는 흡수성 부재에 유체 결합된 흡수 패드(absorbent pad)를 포함한다.
다공성 또는 흡수성 부재는 검출 대역에서 샘플 유체 중의 관심 분석물에 결합하는 고정화된 포획 항체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다공성 또는 흡수성 부재는 확산적으로 결합된 항체를 가질 수 있다. 면역분석 시험의 결과는 정성적 및/또는 정량적일 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 면역분석 시험은 샘플 중에서 태아 피브로넥틴의 존재를 검출한다.
본 발명의 다른 및 추가의 실시양태는 첨부한 도면과 함께 하기 상세한 설명을 검토한다면 명백해질 것이다.
도면에 도시된 시스템 및 장치는 실측일 필요는 없으며, 예시된 실시양태의 다양한 특징을 설명하기 위해 강조를 할 수 있다.
도 1A는 종래 기술의 면역분석 시험 스트립의 상면도이고;
도 1B는 도 1A의 면역분석 시험 스트립의 측면도이며;
도 2A는 도 1A 및 도 1B의 분석 시험 스트립 및 하우징 어셈블리를 포함하고 또 하우징에 경우에 따라 부착될 수 있는 바 코드를 나타내는 종래 기술의 분석 장치의 사시도이고;
도 2B는 도 1A 및 도 1B의 분석 시험 스트립 및 하우징 어셈블리를 포함하고 또 하우징에 경우에 따라 부착될 수 있는 바 코드를 나타내는 종래 기술의 분석 장치의 다른 실시양태의 사시도이며;
도 3은 장치의 개별 부품을 도시하는 도 2B의 분석 장치의 사시도이고;
도 4는 도 1A 및 도 1B 의 분석 시험 스트립에 대한 예시적 종래 기술의 하우징 어셈블리의 상면도이며;
도 5는 도 4의 하우징 어셈블리의 어셈블리 측면도이고;
도 6A는 본 발명의 일 실시양태에 따라 작성된 개선된 면역학적 시험 스트립의 상면도이며;
도 6B는 도 6A의 면역분석 시험 스트립의 측면도이고;
도 7은 콘쥬게이트 스트리핑 공정이 막 시스템의 콘쥬게이트 패드를 가시적으로 포화시킨 후 찍은, 도 6A 및 6B에 도시된 바와 같은 시험 스트립으로부터 절단한 카드의 상부 표면의 사진이며; 또
도 8은 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드로부터 접촉 패드에 퇴적된 콘쥬게이트 물질을 비롯한 접촉 패드의 하부 부분을 드러내도록 콘쥬게이트 패드가 제거되면서 찍은, 도 6A 및 6B에 도시된 것과 유사한 시험 스트립의 상부 표면의 사진이다.
도 1A는 종래 기술의 면역분석 시험 스트립의 상면도이고;
도 1B는 도 1A의 면역분석 시험 스트립의 측면도이며;
도 2A는 도 1A 및 도 1B의 분석 시험 스트립 및 하우징 어셈블리를 포함하고 또 하우징에 경우에 따라 부착될 수 있는 바 코드를 나타내는 종래 기술의 분석 장치의 사시도이고;
도 2B는 도 1A 및 도 1B의 분석 시험 스트립 및 하우징 어셈블리를 포함하고 또 하우징에 경우에 따라 부착될 수 있는 바 코드를 나타내는 종래 기술의 분석 장치의 다른 실시양태의 사시도이며;
도 3은 장치의 개별 부품을 도시하는 도 2B의 분석 장치의 사시도이고;
도 4는 도 1A 및 도 1B 의 분석 시험 스트립에 대한 예시적 종래 기술의 하우징 어셈블리의 상면도이며;
도 5는 도 4의 하우징 어셈블리의 어셈블리 측면도이고;
도 6A는 본 발명의 일 실시양태에 따라 작성된 개선된 면역학적 시험 스트립의 상면도이며;
도 6B는 도 6A의 면역분석 시험 스트립의 측면도이고;
도 7은 콘쥬게이트 스트리핑 공정이 막 시스템의 콘쥬게이트 패드를 가시적으로 포화시킨 후 찍은, 도 6A 및 6B에 도시된 바와 같은 시험 스트립으로부터 절단한 카드의 상부 표면의 사진이며; 또
도 8은 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드로부터 접촉 패드에 퇴적된 콘쥬게이트 물질을 비롯한 접촉 패드의 하부 부분을 드러내도록 콘쥬게이트 패드가 제거되면서 찍은, 도 6A 및 6B에 도시된 것과 유사한 시험 스트립의 상부 표면의 사진이다.
상세한 설명
미국 특허번호 6867051호로부터 취해진 종래 기술의 도 1-5를 먼저 참고한다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 미국 특허번호 6867051호에 기재된 종래 기술의 시험 스트립(100)은 3개 부품: 다공성 또는 흡수성 부재(102); 콘쥬게이트 패드(108); 및 흡수 패드(110)를 포함하는 막 시스템을 포함한다. 상기 막 시스템은 기판 또는 백킹(backing)(112) 상에 배치되며, 콘쥬게이트 패드(108) 및 흡수 패드(110)는 그 사이에 개재된 다공성 또는 흡수성 부재(102)와 약간 중첩한다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 다공성 또는 흡수성 부재(102)와 중첩하므로 콘쥬게이트 패드(108) 상에 배치된 유체 샘플은 콘쥬게이트 패드(108)로부터 다공성 또는 흡수성 부재(102)로 통한다. 유사하게, 상기 흡수 패드(110)는 다공성 또는 흡수성 부재(102)과 중첩하므로 콘쥬게이트 패드(108)로부터 다공성 또는 흡수성 부재(102)에 도입된 유체 샘플은 흡수 패드(110)에 수송된다. 이렇게 하여, 각 콘쥬게이트 패드(108), 흡수 패드(110) 및 다공성 또는 흡수성 부재(102)는 서로 유체 소통되므로, 콘쥬게이트 패드(108) 상에 배치된 유체 샘플은 콘쥬게이트 패드(108)를 통하여 다공성 또는 흡수성 부재(102)로 퍼질 수 있고, 이어 다공성 또는 흡수성 부재(102)로부터 흡수 패드(110)로 퍼질 수 있다.
다공성 또는 흡수성 부재(102)는 시험 스트립을 따라 액체 샘플을 수송할 수 있고 또 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용한다. 표적 분석물 및/또는 라벨과 반응하는 항체는 고체 지지체 상에 고정된다. 가능한 고체 지지체는 종이 및 셀룰로오스 에스테르 및 에테르와 같은 셀룰로오스 유도체, 비닐 중합체 및 부분적으로 가수분해된 유도체와 같은 천연 및 합성 중합체 물질, 중축합물, 공중합체 및 무기 물질을 포함한다. 이러한 고체 지지체의 하나는 니트로셀룰로오스 막이다. 도면에서부터 알 수 있듯이, 다공성 또는 흡수성 부재(102)는 2개의 상이한 항체가 고정화되는 2개의 뚜렷한 대역인 검출 대역(detection zone, 104), 및 검사 대역(control zone, 106)을 함유한다. 상기 검출 대역은 관심 분석물을 결합하는 고정화된 포획 항체를 함유하는 반면에, 상기 검사 대역은 분석물에 결합하지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트를 결합하는 항원과 같은 고정화된 항체 또는 기타 성분을 함유한다. 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 샘플 적용 부품으로 작용하고 또 검출가능한 라벨에 콘쥬게이트된 분석물에 대한 항체에 의해 스트리핑(stripped)된다. 특히, 라벨링된 항체 콘쥬게이트는 콘쥬게이트 패드(108)에 확산적으로 결합되며, 또 액체 샘플의 적용시 이동성으로 되어 시험 스트립(100)을 따라 이동한다. 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 유리 섬유와 같은 다공성 물질로 제조된다. 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 샘플에 대한 프리필터(prefilter)로서 작용할 수 있다. 상기 흡수 패드(110)는 상기 장치를 통하여 연속적으로 액체를 취출하는 작용을 하고, 또 셀룰로오스 종이와 같은 물질 또는 다른 물질로 제조될 수 있다.
도 2A를 참조하면, 미국 특허번호 6867051호 중의 상기 면역분석 장치는 시험 스트립 (100) 및 하우징 어셈블리(200)를 포함하고, 상기 하우징(202)은 일반적으로 시험 스트립(100) (도 1A 및 1B)을 둘러싸고 또 시험 샘플이 적용되는 개구(opening)(204)뿐만 아니라 시험 샘플 중의 분석물의 양과 관련된 판독기에 의한 라벨의 측량을 허용하는 검출 및 검사 대역(206) 위의 구멍(aperature)을 포함한다. 상기 하우징(202)은 그의 상부 표면(208)에 하우징(202)을 그립하기 위해 사용된 두둑한 단부(fattened end)(210), 및 하우징(202) 내의 면역분석 시험 스트립의 콘쥬게이트 패드(108)에 샘플을 적용하기 위한 적용 윈도우(204)(또는 샘플 윈도우)를 포함한다. 상기 하우징(202)은 또한 면역분석 시험 결과가 표시되는 시험 윈도우(214)를 포함한다. 도시된 실시양태에 따르면, 시험 윈도우(214)(또는 샘플 윈도우(212)) 내에는 어떠한 윈도우 물질도 장착되지 않는다. 따라서, 시험 윈도우(214)를 통하여 하우징(202) 밖으로부터 면역분석 시험 스트립까지의 광학 경로는 투명 물질에 의해서도 어둡게 되지 않는다. 도 2A 및 도 2B에 도시한 바와 같이, 상기 하우징은 판독기 또는 별도의 판독 장치에 의해 판독될 수 있고 또 특정 장치 및/또는 시험 실시에 관련된 정보 또는 다른 정보를 확인하는 것과 관련된 바 코드(216, 316)와 같은 기호를 포함할 수 있다.
시험 장치의 다른 실시양태는 도 2B에 도시된다. 장치의 부품은 도 3에 도시되며 또 하우징의 상부 및 하부 부재(302, 320) 및 시험 스트립(100)을 포함한다. 샘플 적용 포트(304), 시험 윈도우(306), 및 경우에 따라 포함되는 바 코드(316)가 또한 도시되어 있다.
도 4는 도 2A의 면역분석 시험 스트립 하우징(202)의 상면도이며, 샘플 윈도우(212), 및 시험 윈도우(214), 및 확대된 그립부(gripping portion)(210)를 도시한다. 하우징(202) 내에서 면역분석 시험 어셈블리를 유지하기 위한 구조(402) 및 하우징(202)의 상부 및 하부 절반을 고정하기 위한 구조(404)도 또한 도시되어 있다.
도 5는 샘플 윈도우(212), 시험 윈도우(214), 및 하우징(202) 내에 배치된 면역분석 시험 스트립을 유지하기 위한 구조(402)를 도시하는 시험 스트립 하우징(202)의 측단면 어셈블리도이다. 볼 수 있는 바와 같이, 하우징(202)의 상부 절반(502)은 하우징(202)의 하부 절반(504)과 맞물린다. 상기 면역분석 시험 스트립은 하우징(202)의 상부 및 하부 절반(502, 504) 사이에 샌드위치되며 또 상부 절반(502)의 구조(402)에 의해 제자리에 고정된다. 상기 면역분석 시험 스트립은 상기 면역분석 시험 스트립 어셈블리가 하우징 내에 고정되고 또 상기 콘쥬게이트 패드가 샘플 윈도우(212)를 통하여 접촉가능하게 배치될 때, 시험 윈도우(214)를 통하여 보여 지도록 배치된다.
도 1 내지 도 5의 상기 기재되고 도시된 장치는 미국 특허번호 6867051호에 기재된 반사율 판독기와 사용하도록 특히 변형된다.
본 발명의 실시양태는 도 6-8에 도시되며, 또 진단 시스템과 관련 방법, 특히 미국 특허번호 6867051호에 기재된 바와 같은 진단 시스템과 방법에 사용하기 위한 개선된 면역분석 시험 스트립에 관한 것이다. 특히, 본 명세서에 기재된 개선된 면역분석 시험 스트립의 예시적 실시양태는 바람직하게는 하우징(200) 또는 판독기에 대한 변경을 필요로 하지 않으면서 도 1A 및 도 1B의 종래 기술의 시험 스트립(100)을 용이하게 대체하도록하는 크기와 구조를 갖는다. 그러나, 본 명세서에 기재된 개선된 면역분석 시험 스트립은 미국 특허번호 6867051호에 기재된 진단 시스템과 방법에 사용하는 것에만 한정되는 것은 아니다.
도 6A 및 6B를 참조하면, 개선된 면역분석 시험 스트립(600)의 예시적 실시양태는 5개의 주요 부품인 샘플 패드(608); 콘쥬게이트 패드(615); 접촉 패드(617); 니트로셀룰로오스(602)의 박막을 포함하는 다공성 또는 흡수성 부분; 및 흡수 패드(610)를 갖는 막 시스템을 포함한다. 시험 스트립(600)의 상기 막 시스템(608, 615, 617, 602, 610)은 적합한 기판 또는 백킹(612)에 장착되며, 상기 샘플 패드(108)는 콘쥬게이트 패드(615)와 중첩되고, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 접촉 패드(617)와 (약간) 중첩되고, 또 각 접촉 패드(617) 및 흡수 패드(610)는 각각 그 사이에 개재된 니트로셀룰로오스 막(602)과 중첩된다. 특히, 도 6B에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 샘플 패드(608)는 콘쥬게이트 패드(615)와 중첩되어 면역분석 시험 스트립(600)을 포함하는 하우징(도시되지 않음) 내의 예컨대 개방 샘플 윈도우를 통하여 샘플 패드(608) 상에 위치하는 유체 샘플은 샘플 패드(608)로부터 용이하게 콘쥬게이트 패드(615)로 소통된다. 유사하게, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 접촉 패드(617)와 약간 중첩되며, 또 상기 각 접촉 패드(617) 및 흡수 패드(610)는 니트로셀룰로오스 막(602)과 중첩하여서, 샘플 패드(608) 상에 배치된 유체 샘플은 상기 샘플 패드(608)로부터 상기 콘쥬게이트 패드(615)까지, 상기 콘쥬게이트 패드(615)로부터 상기 접촉 패드(617)까지, 접촉 패드(617)로부터 니트로셀룰로오스 막(602)까지, 또 니트로셀룰로오스 막(602)으로부터 흡수 패드(610)로 용이하게 전파될 것이다.
이런 방식으로, 각 샘플 패드(608), 콘쥬게이트 패드(615), 접촉 패드(617), 니트로셀룰로오스 막(602) 및 흡수 패드(610)는 서로에 대해 모두 유체 소통한다. 이하에 더욱 자세하게 설명한 바와 같이, 각 막 시스템 부품(602, 608, 610, 615 및 617)을 형성하기 위해 사용된 물질과 인접 부품 사이에서 중첩하는 치수 및 양은 샘플 패드(608)상에 도입되어 흡수 패드(610)로까지의 샘플 유체의 유동 속도에 큰 영향을 줄 것이다.
미국 특허 6867051호의 종래 기술의 시험 스트립(100)의 다공성 또는 흡수성 부재(102)처럼, 본 발명의 시험 스트립(600)의 니트로셀룰로오스 막(602)은 액체 샘플을 수송할 수 있고, 또 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용한다. 표적 분석물 및/또는 라벨과 반응하는 항체는 고체 지지체 상에 고정화된다. 가능한 고체 지지체는 종이 및 셀룰로오스 에스테르와 에테르와 같은 셀룰로오스 유도체, 비닐 중합체 및 부분적으로 가수분해된 유도체와 같은 천연 및 합성 중합체 물질, 중축합물, 공중합체 및 무기 물질을 포함한다. 도 6A 및 6B에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 니트로셀룰로오스 막(602)은 분명한 검출 대역(604), 및 분명한 검사 대역(606)을 함유하며, 이들에서 2개의 상이한 항체가 고정화된다. 상기 검출 대역(604)은 관심 분석물을 결합하는 고정화된 포획 항체를 함유하는 반면에, 상기 검사 대역(606)은 고정화된 항체 또는 분석물에 결합하지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트를 결합하는 항원과 같은 다른 성분을 함유한다.
개선된 면역분석 시험 스트립을 더 잘 이해하기 위하여, 개별 부품 및 예시적 제조 방법이 다음과 같이 기재된다.
샘플 패드
시험 스트립(600)의 샘플 패드(608)는 어떠한 콘쥬게이트에 의해서도 스트리핑되지 않고 또 샘플 유체 유동 통로로만 작용하는 것을 제외하고는 도 1A 및 1B의 종래 기술의 시험 스트립(100)으로부터 본질적으로 변경되지 않았다.
콘쥬게이트 패드
시험 스트립(600)의 콘쥬게이트 패드(615)는 종래 기술의 시험 스트립(100)에서 상응하는 부품이 없다. 도시된 실시양태에서, 상기 콘쥬게이트 패드는 포렉스 테크놀로지스에 의해 공급되는 나일론과 같은 전처리된 친수성 물질이다. 제조 방법 동안, 각 니트로셀룰로오스 막(602) 및 (다공성) 접촉 패드(617)가 기판(612)에 도포되거나 (니트로셀룰로오스 막(602)의 경우) 또는 기판(612)에 접착(접촉 패드(617)의 경우)된 후, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 한쪽 에지(edge)가 매우 약간 접촉 패드(617)와 중첩하고(도 6B에 도시된 바와 같이), 다른 에지는 샘플 패드(608)가 이후에 부착되는 기판(612) 상의 접착성 물질 위를 덮는 일시적 박리 라이너로부터 매우 약간 분리되도록 기판(612)에 부착된다. 이후, 각 샘플 패드(608) 및 흡수 패드(610)가 기판(612)에 부착되기 전에 (다수의, 예컨대 수십 개의 시험 스트립을 제조하기 위하여 연장된 카드 크기 형태로 유지하는) 잘 공지된 방법에 따라 스트리핑되며, 검출 대역(604) 및 검사 대역(606)을 형성하는 각 항체 및/또는 다른 부품은 니트로셀룰로오스 막(602)에 도포되며, 또 상기 콘쥬게이트 시약 물질은 콘쥬게이트 패드(615)에 동시에 도포된다(퇴적된다).
특히, 상기 콘쥬게이트 시약은 전체 패드가 "가시적으로 포화된"(부가적 부피를 기술적으로 유지할 수 있는 한편, 상기 시약이 콘쥬게이트 패드에 걸쳐 균일하고 완전하게 분포되어 있음을 의미) 것으로 보이는 정도로 콘쥬게이트 패드에 도포된다. 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 한쪽 에지는 접촉 패드(617)와 약간 중첩하고 또 나머지 에지는 샘플 패드(608)가 이후에 부착되는 기판(612) 상의 접착성 물질 위를 덮는 박리 라이너로부터 분리되기 때문에 스트리핑 공정 동안 과잉의 콘쥬게이트 물질의 "백 엔드" 윅킹(back end wicking)을 방지하며, 대신 과잉의 콘쥬게이트 물질이 접촉 패드(617)에 의해 흡수된다. 그러나, 도 8에 도시된 바와 같이 (스트리핑 공정 후 콘쥬게이트 패드가 제거됨), 상기 접촉 패드(617)는 충분히 조밀해서 과잉의 콘쥬게이트가 니트로셀룰로오스 막(602)에 윅킹되지 않는다. 이러한 배열은 종래 기술의 시험 스트립(100)에 비하여 시험 스트립(600)으로부터 시험 스트립(600)으로의 다양성에서 현저한 감소를 제공하는 것으로 믿어지는데, 콘쥬게이트 패드(615)의 일부를 덮은(실질적으로 정방형) 각 콘쥬게이트는 유사한 양의 콘쥬게이트를 유지한다. 또한, 상기 콘쥬게이트는 시험 스트립(600)으로부터 시험 스트립(600)까지 아주 일관성 있게 콘쥬게이트 패드(615)를 제거한다.
특히, 가시적으로 포화된 전처리된 포렉스 물질을 콘쥬게이트 패드로 사용하는 것은 공정 중의 콘쥬게이트된 비드와의 샘플 혼합을 초래하며, 콘쥬게이트-샘플 혼합물은 콘쥬게이트 패드(615)를 제거하고 또 적용한지 수초 내에 접촉 패드(617)로 이동한다. 이런 방식으로, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 시험 스트립(600)으로 하여금 스트립을 갖는 액체 면역분석 시스템과 유사하게 수직(예컨대 시험관 내에서)으로 실시하게 하며, 스트립에 부가하기 전에 공지량의 콘쥬게이트를 부가하여 샘플과 혼합한다. 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 일단 시험 스트립(600)이 카드로부터 절단되면 이들의 길이-폭 치수에서 바람직하게는 정방형이다. 일 실시양태에서, 최종 시험 스트립(600)의 콘쥬게이트 패드(615)는 이들의 길이-폭 치수에서 약 0.320" x 0.320"이다.
접촉 패드
콘쥬게이트 패드(615)와 같이, 시험 스트립(600)의 접촉 패드(617)는 종래 기술의 시험 스트립(100)에서 상응하는 부품이 없다. 상술한 바와 같이, 부가적 접촉 패드(617)를 시험 스트립(600)의 유체 통로에 삽입하는 것은 검출 대역(604) 및 검사 대역(606)을 형성하는 각 항체 및/또는 다른 부품이 니트로셀룰로오스 막(602)에 적용되는 것과 동시에 콘쥬게이트 패드(615)에 컨쥬게이트 시약을 도포하는 스트리핑 공정의 이용을 허용하는데, 이는 접촉 패드(617)가 콘쥬게이트 패드(615)로부터 니트로셀룰로오스 물질(602)에 과잉의 콘쥬게이트 물질이 윅킹(wicking)되지 않게 한다. 부가적으로, 접촉 패드(617)는 공정 중(in-process) 콘쥬게이트/샘플 혼합물을 게이트(gate)하는 작용을 하며, 또 수분 동안 측량해서 니트로셀룰로오스 막(602)으로 보낸다. 이러한 콘쥬게이트/샘플 혼합물의 공정 중 측량은 더 많은 결합 및 반응 단축을 허용하며, 이것은 더욱 바람직한 반응 시간 및 감도를 허용한다.
흡수 패드(Absorbent pad)
시험 스트립(600)의 흡수 패드(610)는 도 1A 및 도 1B의 종래 기술의 시험 스트립(100)으로부터 본질적으로 변하지 않으며, 유체 통로를 통하여, 특히 니트로셀룰로오스 막(602)을 통하여 샘플 유체가 유동하게 하는 작용을 한다.
예시적 제조 공정
일 실시양태에 따르면, 고상의 적층은 약 0.010" ±0.0005" 두께, 2.7" 폭 및 17.73" 길이인 비닐 백킹 카드(즉, 기판(612)) 상에서 10mm, 18.25mm, 23mm 및 56mm에서 미리 표시가 된(pre-scored) 박리 라이너를 이용하여 실시된다. 10mm 박리 라이너는 라이너(샘플 패드(608)의 위치를 덮는)와 콘쥬게이트 패드(615) 사이의 갭을 허용한다. 이러한 갭은 막(615)의 백-앤드(back-end) 상에서 누출을 초래함 없이 콘쥬게이트 시약을 스트리핑하는데 중요하다.
적층 순서는 다음과 같다:
1. 니트로셀룰로오스 막 - 33mm 폭을 갖는 사르토리우스로부터 구입한 Unisart (PN: 1UN95E). 니트로셀룰로오스는 240-270 ㎛m (lOO㎛ 폴리에스테르 백킹 필름 포함)의 두께 및 90-135 s/4cm (제조자 Certificate of Analysis 기초)의 롤에 걸친 윅킹 속도.
2. 접촉 패드 - 홧트만(Whatman), 등급: S14, 폭: 5.8 ± 0.1 mm, 길이 약 450mm.
3. 콘쥬게이트 패드 - Porex[X-41210 (배급자 #), X-4588 (제조자 #)] 얇은 친수성 막, 0.025" ± 0.004" 두께, 75-1lO㎛의 포어 크기. 상기 패드는 10" X 17.75" 시트에 수용되며 또 회전 커터를 사용하여 0.0320" 스트립으로 절단하거나 또는 Interstate Specialty Products에 의해 17.75" x 0.32" 스트립으로 예비 절단될 수 있다. 포렉스 물질은 물질의 기억 용량으로 인하여 롤에서 수용되지 않고 또 어두운 환경에 저장되는 것이 중요하다.
적층 공정의 상술한 제1 단계 이후, 상기 고상에서 이하 시약 적용은 스트리핑 장치를 이용하여 실시된다:
4. 시약 도포 - A137-MS 콘쥬게이트 시약은 약 고형분 %에서 스트리핑되며, 콘쥬게이트를 적정하는 것에 의해 결정된다. 포렉스 콘쥬게이트 막에서 로트 대 로트 변이 및 콘쥬게이트 패드 및 접촉 패드 사이의 중첩 다양성은 필요한 콘쥬게이트 시약 부피 및 바늘(needle) 위치에 영향을 주어 적절한 포화 수준을 보증한다.
도 7은 콘쥬게이트 스트리핑 공정이 막 시스템의 콘쥬게이트 패드를 가시적으로 포화시킨 후에 찍은, 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같은 시험 스트립으로부터의 카드 상면의 사진이다. 특히, 도 7은 콘쥬게이트를 도포한 후 양쪽 단부에서 콘쥬게이트에 의해 완전히 덮힌 후의 콘쥬게이트 패드(615)를 도시한다.
도 8은 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드로부터 접촉 패드에 퇴적된 콘쥬게이트 물질을 포함하는, 접촉 패드의 하부 부분을 노출하도록 콘쥬게이트 패드가 제거되면서 찍은, 도 6A 및 도 6B에 도시된 것과 유사한 시험 스트립의 상면 사진이다. 특히, 도 8은 (이전에 가시적으로 포화된) 콘쥬게이트 패드(615)를 갖는 스트리핑된 Rapid fFN 10Q 스트립의 일례를 도시한다. 각 콘쥬게이트 패드(615)가 접촉 패드(617)와 중첩되는 접촉 패드(617)의 면적은 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드(615)로부터 접촉 패드(617)로 "제어가능하게" 누출된 제한된 양의 콘쥬게이트 물질을 갖는다. 이것은 이상적 스트리핑된 10Q 스트립의 대표이다. 대조적으로, "백색" 면적 또는 일부 콘쥬게이트가 소실된 면적을 갖는 접촉 패드는 덜 바람직하며 또 더 높은 다양성에 기여할 수 있다. 포렉스(Porex)의 완전한 커버 및 접촉 패드상으로의 제어된 누출은 허용가능한 스트리핑에 필요하다.
니트로셀룰로오스 막(602) 및 콘쥬게이트 패드(615) 상으로 시약을 도포한 후, 카드는 바람직하게는 제어되는 온도에서 방치되어 철야로 건조된다. 건조된 후, 카드는 바람직하게는 평탄하게 저장되고, 냉장고에서 건조된다.
스트리핑 후, 고상의 적층은 계속되며, 또 샘플 패드(608) 및 흡수 패드(610)의 배치를 포함한다.
5. 샘플 패드 -홧트만, 등급: S14, 폭: 0.515"±0.005"
6. 흡수 패드- 홧트만 Inc., 폭: 0.65", 684-753㎛ 두께 및 13.9-16.2 s/300 ml/sq" 기공성, 등급: C7218
상기 카드는 최종 적층 후(적층 단계 또는 절단 단계에서) 바람직하게는 권취된다.
미국 특허번호 6867051호로부터 취해진 종래 기술의 도 1-5를 먼저 참고한다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 미국 특허번호 6867051호에 기재된 종래 기술의 시험 스트립(100)은 3개 부품: 다공성 또는 흡수성 부재(102); 콘쥬게이트 패드(108); 및 흡수 패드(110)를 포함하는 막 시스템을 포함한다. 상기 막 시스템은 기판 또는 백킹(backing)(112) 상에 배치되며, 콘쥬게이트 패드(108) 및 흡수 패드(110)는 그 사이에 개재된 다공성 또는 흡수성 부재(102)와 약간 중첩한다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 다공성 또는 흡수성 부재(102)와 중첩하므로 콘쥬게이트 패드(108) 상에 배치된 유체 샘플은 콘쥬게이트 패드(108)로부터 다공성 또는 흡수성 부재(102)로 통한다. 유사하게, 상기 흡수 패드(110)는 다공성 또는 흡수성 부재(102)과 중첩하므로 콘쥬게이트 패드(108)로부터 다공성 또는 흡수성 부재(102)에 도입된 유체 샘플은 흡수 패드(110)에 수송된다. 이렇게 하여, 각 콘쥬게이트 패드(108), 흡수 패드(110) 및 다공성 또는 흡수성 부재(102)는 서로 유체 소통되므로, 콘쥬게이트 패드(108) 상에 배치된 유체 샘플은 콘쥬게이트 패드(108)를 통하여 다공성 또는 흡수성 부재(102)로 퍼질 수 있고, 이어 다공성 또는 흡수성 부재(102)로부터 흡수 패드(110)로 퍼질 수 있다.
다공성 또는 흡수성 부재(102)는 시험 스트립을 따라 액체 샘플을 수송할 수 있고 또 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용한다. 표적 분석물 및/또는 라벨과 반응하는 항체는 고체 지지체 상에 고정된다. 가능한 고체 지지체는 종이 및 셀룰로오스 에스테르 및 에테르와 같은 셀룰로오스 유도체, 비닐 중합체 및 부분적으로 가수분해된 유도체와 같은 천연 및 합성 중합체 물질, 중축합물, 공중합체 및 무기 물질을 포함한다. 이러한 고체 지지체의 하나는 니트로셀룰로오스 막이다. 도면에서부터 알 수 있듯이, 다공성 또는 흡수성 부재(102)는 2개의 상이한 항체가 고정화되는 2개의 뚜렷한 대역인 검출 대역(detection zone, 104), 및 검사 대역(control zone, 106)을 함유한다. 상기 검출 대역은 관심 분석물을 결합하는 고정화된 포획 항체를 함유하는 반면에, 상기 검사 대역은 분석물에 결합하지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트를 결합하는 항원과 같은 고정화된 항체 또는 기타 성분을 함유한다. 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 샘플 적용 부품으로 작용하고 또 검출가능한 라벨에 콘쥬게이트된 분석물에 대한 항체에 의해 스트리핑(stripped)된다. 특히, 라벨링된 항체 콘쥬게이트는 콘쥬게이트 패드(108)에 확산적으로 결합되며, 또 액체 샘플의 적용시 이동성으로 되어 시험 스트립(100)을 따라 이동한다. 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 유리 섬유와 같은 다공성 물질로 제조된다. 상기 콘쥬게이트 패드(108)는 샘플에 대한 프리필터(prefilter)로서 작용할 수 있다. 상기 흡수 패드(110)는 상기 장치를 통하여 연속적으로 액체를 취출하는 작용을 하고, 또 셀룰로오스 종이와 같은 물질 또는 다른 물질로 제조될 수 있다.
도 2A를 참조하면, 미국 특허번호 6867051호 중의 상기 면역분석 장치는 시험 스트립 (100) 및 하우징 어셈블리(200)를 포함하고, 상기 하우징(202)은 일반적으로 시험 스트립(100) (도 1A 및 1B)을 둘러싸고 또 시험 샘플이 적용되는 개구(opening)(204)뿐만 아니라 시험 샘플 중의 분석물의 양과 관련된 판독기에 의한 라벨의 측량을 허용하는 검출 및 검사 대역(206) 위의 구멍(aperature)을 포함한다. 상기 하우징(202)은 그의 상부 표면(208)에 하우징(202)을 그립하기 위해 사용된 두둑한 단부(fattened end)(210), 및 하우징(202) 내의 면역분석 시험 스트립의 콘쥬게이트 패드(108)에 샘플을 적용하기 위한 적용 윈도우(204)(또는 샘플 윈도우)를 포함한다. 상기 하우징(202)은 또한 면역분석 시험 결과가 표시되는 시험 윈도우(214)를 포함한다. 도시된 실시양태에 따르면, 시험 윈도우(214)(또는 샘플 윈도우(212)) 내에는 어떠한 윈도우 물질도 장착되지 않는다. 따라서, 시험 윈도우(214)를 통하여 하우징(202) 밖으로부터 면역분석 시험 스트립까지의 광학 경로는 투명 물질에 의해서도 어둡게 되지 않는다. 도 2A 및 도 2B에 도시한 바와 같이, 상기 하우징은 판독기 또는 별도의 판독 장치에 의해 판독될 수 있고 또 특정 장치 및/또는 시험 실시에 관련된 정보 또는 다른 정보를 확인하는 것과 관련된 바 코드(216, 316)와 같은 기호를 포함할 수 있다.
시험 장치의 다른 실시양태는 도 2B에 도시된다. 장치의 부품은 도 3에 도시되며 또 하우징의 상부 및 하부 부재(302, 320) 및 시험 스트립(100)을 포함한다. 샘플 적용 포트(304), 시험 윈도우(306), 및 경우에 따라 포함되는 바 코드(316)가 또한 도시되어 있다.
도 4는 도 2A의 면역분석 시험 스트립 하우징(202)의 상면도이며, 샘플 윈도우(212), 및 시험 윈도우(214), 및 확대된 그립부(gripping portion)(210)를 도시한다. 하우징(202) 내에서 면역분석 시험 어셈블리를 유지하기 위한 구조(402) 및 하우징(202)의 상부 및 하부 절반을 고정하기 위한 구조(404)도 또한 도시되어 있다.
도 5는 샘플 윈도우(212), 시험 윈도우(214), 및 하우징(202) 내에 배치된 면역분석 시험 스트립을 유지하기 위한 구조(402)를 도시하는 시험 스트립 하우징(202)의 측단면 어셈블리도이다. 볼 수 있는 바와 같이, 하우징(202)의 상부 절반(502)은 하우징(202)의 하부 절반(504)과 맞물린다. 상기 면역분석 시험 스트립은 하우징(202)의 상부 및 하부 절반(502, 504) 사이에 샌드위치되며 또 상부 절반(502)의 구조(402)에 의해 제자리에 고정된다. 상기 면역분석 시험 스트립은 상기 면역분석 시험 스트립 어셈블리가 하우징 내에 고정되고 또 상기 콘쥬게이트 패드가 샘플 윈도우(212)를 통하여 접촉가능하게 배치될 때, 시험 윈도우(214)를 통하여 보여 지도록 배치된다.
도 1 내지 도 5의 상기 기재되고 도시된 장치는 미국 특허번호 6867051호에 기재된 반사율 판독기와 사용하도록 특히 변형된다.
본 발명의 실시양태는 도 6-8에 도시되며, 또 진단 시스템과 관련 방법, 특히 미국 특허번호 6867051호에 기재된 바와 같은 진단 시스템과 방법에 사용하기 위한 개선된 면역분석 시험 스트립에 관한 것이다. 특히, 본 명세서에 기재된 개선된 면역분석 시험 스트립의 예시적 실시양태는 바람직하게는 하우징(200) 또는 판독기에 대한 변경을 필요로 하지 않으면서 도 1A 및 도 1B의 종래 기술의 시험 스트립(100)을 용이하게 대체하도록하는 크기와 구조를 갖는다. 그러나, 본 명세서에 기재된 개선된 면역분석 시험 스트립은 미국 특허번호 6867051호에 기재된 진단 시스템과 방법에 사용하는 것에만 한정되는 것은 아니다.
도 6A 및 6B를 참조하면, 개선된 면역분석 시험 스트립(600)의 예시적 실시양태는 5개의 주요 부품인 샘플 패드(608); 콘쥬게이트 패드(615); 접촉 패드(617); 니트로셀룰로오스(602)의 박막을 포함하는 다공성 또는 흡수성 부분; 및 흡수 패드(610)를 갖는 막 시스템을 포함한다. 시험 스트립(600)의 상기 막 시스템(608, 615, 617, 602, 610)은 적합한 기판 또는 백킹(612)에 장착되며, 상기 샘플 패드(108)는 콘쥬게이트 패드(615)와 중첩되고, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 접촉 패드(617)와 (약간) 중첩되고, 또 각 접촉 패드(617) 및 흡수 패드(610)는 각각 그 사이에 개재된 니트로셀룰로오스 막(602)과 중첩된다. 특히, 도 6B에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 샘플 패드(608)는 콘쥬게이트 패드(615)와 중첩되어 면역분석 시험 스트립(600)을 포함하는 하우징(도시되지 않음) 내의 예컨대 개방 샘플 윈도우를 통하여 샘플 패드(608) 상에 위치하는 유체 샘플은 샘플 패드(608)로부터 용이하게 콘쥬게이트 패드(615)로 소통된다. 유사하게, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 접촉 패드(617)와 약간 중첩되며, 또 상기 각 접촉 패드(617) 및 흡수 패드(610)는 니트로셀룰로오스 막(602)과 중첩하여서, 샘플 패드(608) 상에 배치된 유체 샘플은 상기 샘플 패드(608)로부터 상기 콘쥬게이트 패드(615)까지, 상기 콘쥬게이트 패드(615)로부터 상기 접촉 패드(617)까지, 접촉 패드(617)로부터 니트로셀룰로오스 막(602)까지, 또 니트로셀룰로오스 막(602)으로부터 흡수 패드(610)로 용이하게 전파될 것이다.
이런 방식으로, 각 샘플 패드(608), 콘쥬게이트 패드(615), 접촉 패드(617), 니트로셀룰로오스 막(602) 및 흡수 패드(610)는 서로에 대해 모두 유체 소통한다. 이하에 더욱 자세하게 설명한 바와 같이, 각 막 시스템 부품(602, 608, 610, 615 및 617)을 형성하기 위해 사용된 물질과 인접 부품 사이에서 중첩하는 치수 및 양은 샘플 패드(608)상에 도입되어 흡수 패드(610)로까지의 샘플 유체의 유동 속도에 큰 영향을 줄 것이다.
미국 특허 6867051호의 종래 기술의 시험 스트립(100)의 다공성 또는 흡수성 부재(102)처럼, 본 발명의 시험 스트립(600)의 니트로셀룰로오스 막(602)은 액체 샘플을 수송할 수 있고, 또 면역반응이 생길 때 고체 지지체로서 작용한다. 표적 분석물 및/또는 라벨과 반응하는 항체는 고체 지지체 상에 고정화된다. 가능한 고체 지지체는 종이 및 셀룰로오스 에스테르와 에테르와 같은 셀룰로오스 유도체, 비닐 중합체 및 부분적으로 가수분해된 유도체와 같은 천연 및 합성 중합체 물질, 중축합물, 공중합체 및 무기 물질을 포함한다. 도 6A 및 6B에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 니트로셀룰로오스 막(602)은 분명한 검출 대역(604), 및 분명한 검사 대역(606)을 함유하며, 이들에서 2개의 상이한 항체가 고정화된다. 상기 검출 대역(604)은 관심 분석물을 결합하는 고정화된 포획 항체를 함유하는 반면에, 상기 검사 대역(606)은 고정화된 항체 또는 분석물에 결합하지 않은 라벨링된 항체 콘쥬게이트를 결합하는 항원과 같은 다른 성분을 함유한다.
개선된 면역분석 시험 스트립을 더 잘 이해하기 위하여, 개별 부품 및 예시적 제조 방법이 다음과 같이 기재된다.
샘플 패드
시험 스트립(600)의 샘플 패드(608)는 어떠한 콘쥬게이트에 의해서도 스트리핑되지 않고 또 샘플 유체 유동 통로로만 작용하는 것을 제외하고는 도 1A 및 1B의 종래 기술의 시험 스트립(100)으로부터 본질적으로 변경되지 않았다.
콘쥬게이트 패드
시험 스트립(600)의 콘쥬게이트 패드(615)는 종래 기술의 시험 스트립(100)에서 상응하는 부품이 없다. 도시된 실시양태에서, 상기 콘쥬게이트 패드는 포렉스 테크놀로지스에 의해 공급되는 나일론과 같은 전처리된 친수성 물질이다. 제조 방법 동안, 각 니트로셀룰로오스 막(602) 및 (다공성) 접촉 패드(617)가 기판(612)에 도포되거나 (니트로셀룰로오스 막(602)의 경우) 또는 기판(612)에 접착(접촉 패드(617)의 경우)된 후, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 한쪽 에지(edge)가 매우 약간 접촉 패드(617)와 중첩하고(도 6B에 도시된 바와 같이), 다른 에지는 샘플 패드(608)가 이후에 부착되는 기판(612) 상의 접착성 물질 위를 덮는 일시적 박리 라이너로부터 매우 약간 분리되도록 기판(612)에 부착된다. 이후, 각 샘플 패드(608) 및 흡수 패드(610)가 기판(612)에 부착되기 전에 (다수의, 예컨대 수십 개의 시험 스트립을 제조하기 위하여 연장된 카드 크기 형태로 유지하는) 잘 공지된 방법에 따라 스트리핑되며, 검출 대역(604) 및 검사 대역(606)을 형성하는 각 항체 및/또는 다른 부품은 니트로셀룰로오스 막(602)에 도포되며, 또 상기 콘쥬게이트 시약 물질은 콘쥬게이트 패드(615)에 동시에 도포된다(퇴적된다).
특히, 상기 콘쥬게이트 시약은 전체 패드가 "가시적으로 포화된"(부가적 부피를 기술적으로 유지할 수 있는 한편, 상기 시약이 콘쥬게이트 패드에 걸쳐 균일하고 완전하게 분포되어 있음을 의미) 것으로 보이는 정도로 콘쥬게이트 패드에 도포된다. 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 한쪽 에지는 접촉 패드(617)와 약간 중첩하고 또 나머지 에지는 샘플 패드(608)가 이후에 부착되는 기판(612) 상의 접착성 물질 위를 덮는 박리 라이너로부터 분리되기 때문에 스트리핑 공정 동안 과잉의 콘쥬게이트 물질의 "백 엔드" 윅킹(back end wicking)을 방지하며, 대신 과잉의 콘쥬게이트 물질이 접촉 패드(617)에 의해 흡수된다. 그러나, 도 8에 도시된 바와 같이 (스트리핑 공정 후 콘쥬게이트 패드가 제거됨), 상기 접촉 패드(617)는 충분히 조밀해서 과잉의 콘쥬게이트가 니트로셀룰로오스 막(602)에 윅킹되지 않는다. 이러한 배열은 종래 기술의 시험 스트립(100)에 비하여 시험 스트립(600)으로부터 시험 스트립(600)으로의 다양성에서 현저한 감소를 제공하는 것으로 믿어지는데, 콘쥬게이트 패드(615)의 일부를 덮은(실질적으로 정방형) 각 콘쥬게이트는 유사한 양의 콘쥬게이트를 유지한다. 또한, 상기 콘쥬게이트는 시험 스트립(600)으로부터 시험 스트립(600)까지 아주 일관성 있게 콘쥬게이트 패드(615)를 제거한다.
특히, 가시적으로 포화된 전처리된 포렉스 물질을 콘쥬게이트 패드로 사용하는 것은 공정 중의 콘쥬게이트된 비드와의 샘플 혼합을 초래하며, 콘쥬게이트-샘플 혼합물은 콘쥬게이트 패드(615)를 제거하고 또 적용한지 수초 내에 접촉 패드(617)로 이동한다. 이런 방식으로, 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 시험 스트립(600)으로 하여금 스트립을 갖는 액체 면역분석 시스템과 유사하게 수직(예컨대 시험관 내에서)으로 실시하게 하며, 스트립에 부가하기 전에 공지량의 콘쥬게이트를 부가하여 샘플과 혼합한다. 상기 콘쥬게이트 패드(615)는 일단 시험 스트립(600)이 카드로부터 절단되면 이들의 길이-폭 치수에서 바람직하게는 정방형이다. 일 실시양태에서, 최종 시험 스트립(600)의 콘쥬게이트 패드(615)는 이들의 길이-폭 치수에서 약 0.320" x 0.320"이다.
접촉 패드
콘쥬게이트 패드(615)와 같이, 시험 스트립(600)의 접촉 패드(617)는 종래 기술의 시험 스트립(100)에서 상응하는 부품이 없다. 상술한 바와 같이, 부가적 접촉 패드(617)를 시험 스트립(600)의 유체 통로에 삽입하는 것은 검출 대역(604) 및 검사 대역(606)을 형성하는 각 항체 및/또는 다른 부품이 니트로셀룰로오스 막(602)에 적용되는 것과 동시에 콘쥬게이트 패드(615)에 컨쥬게이트 시약을 도포하는 스트리핑 공정의 이용을 허용하는데, 이는 접촉 패드(617)가 콘쥬게이트 패드(615)로부터 니트로셀룰로오스 물질(602)에 과잉의 콘쥬게이트 물질이 윅킹(wicking)되지 않게 한다. 부가적으로, 접촉 패드(617)는 공정 중(in-process) 콘쥬게이트/샘플 혼합물을 게이트(gate)하는 작용을 하며, 또 수분 동안 측량해서 니트로셀룰로오스 막(602)으로 보낸다. 이러한 콘쥬게이트/샘플 혼합물의 공정 중 측량은 더 많은 결합 및 반응 단축을 허용하며, 이것은 더욱 바람직한 반응 시간 및 감도를 허용한다.
흡수 패드(Absorbent pad)
시험 스트립(600)의 흡수 패드(610)는 도 1A 및 도 1B의 종래 기술의 시험 스트립(100)으로부터 본질적으로 변하지 않으며, 유체 통로를 통하여, 특히 니트로셀룰로오스 막(602)을 통하여 샘플 유체가 유동하게 하는 작용을 한다.
예시적 제조 공정
일 실시양태에 따르면, 고상의 적층은 약 0.010" ±0.0005" 두께, 2.7" 폭 및 17.73" 길이인 비닐 백킹 카드(즉, 기판(612)) 상에서 10mm, 18.25mm, 23mm 및 56mm에서 미리 표시가 된(pre-scored) 박리 라이너를 이용하여 실시된다. 10mm 박리 라이너는 라이너(샘플 패드(608)의 위치를 덮는)와 콘쥬게이트 패드(615) 사이의 갭을 허용한다. 이러한 갭은 막(615)의 백-앤드(back-end) 상에서 누출을 초래함 없이 콘쥬게이트 시약을 스트리핑하는데 중요하다.
적층 순서는 다음과 같다:
1. 니트로셀룰로오스 막 - 33mm 폭을 갖는 사르토리우스로부터 구입한 Unisart (PN: 1UN95E). 니트로셀룰로오스는 240-270 ㎛m (lOO㎛ 폴리에스테르 백킹 필름 포함)의 두께 및 90-135 s/4cm (제조자 Certificate of Analysis 기초)의 롤에 걸친 윅킹 속도.
2. 접촉 패드 - 홧트만(Whatman), 등급: S14, 폭: 5.8 ± 0.1 mm, 길이 약 450mm.
3. 콘쥬게이트 패드 - Porex[X-41210 (배급자 #), X-4588 (제조자 #)] 얇은 친수성 막, 0.025" ± 0.004" 두께, 75-1lO㎛의 포어 크기. 상기 패드는 10" X 17.75" 시트에 수용되며 또 회전 커터를 사용하여 0.0320" 스트립으로 절단하거나 또는 Interstate Specialty Products에 의해 17.75" x 0.32" 스트립으로 예비 절단될 수 있다. 포렉스 물질은 물질의 기억 용량으로 인하여 롤에서 수용되지 않고 또 어두운 환경에 저장되는 것이 중요하다.
적층 공정의 상술한 제1 단계 이후, 상기 고상에서 이하 시약 적용은 스트리핑 장치를 이용하여 실시된다:
4. 시약 도포 - A137-MS 콘쥬게이트 시약은 약 고형분 %에서 스트리핑되며, 콘쥬게이트를 적정하는 것에 의해 결정된다. 포렉스 콘쥬게이트 막에서 로트 대 로트 변이 및 콘쥬게이트 패드 및 접촉 패드 사이의 중첩 다양성은 필요한 콘쥬게이트 시약 부피 및 바늘(needle) 위치에 영향을 주어 적절한 포화 수준을 보증한다.
도 7은 콘쥬게이트 스트리핑 공정이 막 시스템의 콘쥬게이트 패드를 가시적으로 포화시킨 후에 찍은, 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같은 시험 스트립으로부터의 카드 상면의 사진이다. 특히, 도 7은 콘쥬게이트를 도포한 후 양쪽 단부에서 콘쥬게이트에 의해 완전히 덮힌 후의 콘쥬게이트 패드(615)를 도시한다.
도 8은 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드로부터 접촉 패드에 퇴적된 콘쥬게이트 물질을 포함하는, 접촉 패드의 하부 부분을 노출하도록 콘쥬게이트 패드가 제거되면서 찍은, 도 6A 및 도 6B에 도시된 것과 유사한 시험 스트립의 상면 사진이다. 특히, 도 8은 (이전에 가시적으로 포화된) 콘쥬게이트 패드(615)를 갖는 스트리핑된 Rapid fFN 10Q 스트립의 일례를 도시한다. 각 콘쥬게이트 패드(615)가 접촉 패드(617)와 중첩되는 접촉 패드(617)의 면적은 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드(615)로부터 접촉 패드(617)로 "제어가능하게" 누출된 제한된 양의 콘쥬게이트 물질을 갖는다. 이것은 이상적 스트리핑된 10Q 스트립의 대표이다. 대조적으로, "백색" 면적 또는 일부 콘쥬게이트가 소실된 면적을 갖는 접촉 패드는 덜 바람직하며 또 더 높은 다양성에 기여할 수 있다. 포렉스(Porex)의 완전한 커버 및 접촉 패드상으로의 제어된 누출은 허용가능한 스트리핑에 필요하다.
니트로셀룰로오스 막(602) 및 콘쥬게이트 패드(615) 상으로 시약을 도포한 후, 카드는 바람직하게는 제어되는 온도에서 방치되어 철야로 건조된다. 건조된 후, 카드는 바람직하게는 평탄하게 저장되고, 냉장고에서 건조된다.
스트리핑 후, 고상의 적층은 계속되며, 또 샘플 패드(608) 및 흡수 패드(610)의 배치를 포함한다.
5. 샘플 패드 -홧트만, 등급: S14, 폭: 0.515"±0.005"
6. 흡수 패드- 홧트만 Inc., 폭: 0.65", 684-753㎛ 두께 및 13.9-16.2 s/300 ml/sq" 기공성, 등급: C7218
상기 카드는 최종 적층 후(적층 단계 또는 절단 단계에서) 바람직하게는 권취된다.
Claims (8)
- 반사율 판독기를 사용하는 시험 스트립의 색상 또는 면역분석 결과의 다른 특성상의 변화에 의해 환자 샘플의 면역분석 시험의 결과가 검출될 수 있는 면역분석 시험 스트립(immunoassay test strip)의 제조 방법으로서,
면역반응이 발생하는 고체 지지체로서 작용하고 액체 샘플을 기판으로 수송할 수 있는, 다공성 또는 흡수성 부재를 적용하는 단계;
접촉 패드의 하나의 에지를 중첩시켜 다공성 또는 흡수성 부재와 유동적으로 결합되도록, 상기 다공성 또는 흡수성 부재의 제1 단부에 인접한 상기 기판에 접촉 패드를 부착하는 단계;
콘쥬게이트 패드의 하나의 에지를 중첩시켜 상기 접촉 패드와 유동적으로 결합하도록, 상기 접촉 패드에 인접한 상기 기판에 콘쥬게이트 패드를 부착하는 단계;
콘쥬게이트 패드가 콘쥬게이트 시약의 균일한 도포를 포함하도록, 스트리핑 공정 동안 콘쥬게이트 패드에 콘쥬게이트 시약을 도포하는 단계;
샘플 패드의 하나의 에지를 중첩시켜 상기 콘쥬게이트 패드와 유동적으로 결합되도록, 콘쥬게이트 패드에 근접한 기판에, 액체 환자 샘플을 수용하는 물질을 포함하는 샘플 패드를 부착하는 단계;
흡수 패드의 하나의 에지를 중첩시켜 다공성 또는 흡수성 부재와 유동적으로 결합되도록, 제1 단부 맞은편의 다공성 또는 흡수성 부재의 제2 단부에 근접한 기판에 흡수 패드를 부착하는 단계를 포함하고,
상기 흡수 패드는 콘쥬게이트 패드, 접촉 패드, 및 다공성 또는 흡수성 부재 각각을 통해 샘플 패드상에 투입된 샘플 유체를 끌어내는 작용을 하고,
스트리핑 공정 동안 접촉 패드의 존재는 콘쥬게이트 패드로부터 다공성 또는 흡수성 물질로의 과도한 액체 콘쥬게이트 시약의 흡수(wicking)를 방지하고
후속 면역분석 시험 동안 환자 샘플 액체와 콘쥬게이트 시약의 조합이 접촉 패드를 통해 콘쥬게이트 패드로부터 다공성 또는 흡수성 물질 안으로의 흐름을 허용하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 콘쥬게이트 패드는 전처리한 친수성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 스트리핑 공정 동안 도포된 콘쥬게이트 시약은 샘플 패드를 부착하기 전에 건조되는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 다공성 또는 흡수성 부재는 니트로셀룰로오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
샘플 유체의 관심 분석물의 고정된 결합 파트너를 다공성 또는 흡수성 부재에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 5항에 있어서,
상기 고정화된 결합 파트너는 관심 분석물에 결합된 포획 항체를 포함하는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 콘쥬게이트 패드는, 접촉 패드가 상기 콘쥬게이트 패드와 상기 다공성 또는 흡수성 부재 사이에서 수직이 되도록, 상기 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 샘플 패드는, 상기 콘쥬게이트 패드가 샘플 패드와 접촉 패드 사이에서 수직이 되도록, 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 면역분석 시험 스트립 제조 방법.
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