KR20010032781A - 모세관 채널이 구비된 분석 테스트 요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액체 내의 분석물을 분석하기 위한 분석 테스트 요소에 관한 것이다. 테스트 요소는 불활성 캐리어, 검출 요소 및 모세관식 액체 이송이 가능한 채널을 구비한다. 상기 채널은 모세관식 액체 이송이 가능한 채널의 일 단부에 있는 검사 시료 주입구, 및 상기 채널의 타단부에 있는 통기구를 구비한다. 채널은 적어도 부분적으로 캐리어 및 검출 요소에 의해서 구성되며 적어도 검출 요소의 에지까지 연장하며, 상기 에지는 모세관식 이송 방향에서 통기구에 인접한다. 모세관식 액체 이송이 가능한 채널을 구성하는 영역에서 분석 테스트 요소의 에지에는 홈부가 형성되며, 검사 요소의 상기 에지가 일 측면상에서 적어도 부분적으로 불연속적이며, 홈부에 대향하는 영역이 개방되는 방식으로 상기 에지에 검사 시료 주입구가 형성된다. 또한, 본 발명은 액체 내부의 분석물을 분석하기 위한 상기 분석 테스트 요소의 이용 및 상기 분석 테스트 요소를 이용하여 액체 내부의 분석물을 분석하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 액체 내의 분석물을 측정하기 위한 분석 테스트 요소에 관한 것이며, 테스트 요소는 불활성 캐리어, 검출 요소 및 모세관식 액체 이송이 가능한 채널을 구비하며, 모세관식 액체 이송이 가능한 채널의 일 단부에는 시료 도입구를 그리고 타단부에는 통기구를 갖는다. 또한, 본 발명은 상기 분석 테스트 요소를 이용한 액체 시료 내부의 분석물의 측정 방법 및 액체 내부의 분석물을 측정하기 위한 상기 분석 테스트 요소의 사용에 관한 것이다.
소위 캐리어 결합 테스트는 신체의 유체, 특히 혈액의 성분을 정성적 또는 정량적으로 분석 측정하는데 종종 사용된다. 그러한 측정시 시료와 접촉하는 고형 캐리어의 대응층에 시약이 들어간다. 타겟 분석물이 존재하면, 액체 시료와 시약이 반응하여 검출 가능한 신호, 특히 색의 변화를 일으키고 그 변화는 시각적으로 또는 장비에 의해, 통상적으로는 반사 광도측정법에 의해서 평가된다.
테스트 요소 또는 테스트 캐리어는 종종 플라스틱 물질로 제조된 신장된 캐리어층과 그러한 캐리어층에 테스트 영역으로서 맞대어지는 검출층으로 본질적으로 이루어진 테스트 스트립의 형태이다. 그러나, 테스트 캐리어는 작은 정방형이나 직사각형의 형태로도 또한 알려진다.
시각적으로 또는 반사 광도 측정법에 의해서 평가되는 임상 진단용 테스트 요소는 시료 도입 영역과 검출 영역이 수직 축선에서 상하로 배치된다. 그러한 구조의 형태는 문제점이 있다. 시료가 놓여진 테스트 스트립이 측정을 위하여 예컨대, 반사 광도 측정기 내부에 삽입될 때, 잠재적으로 오염성인 시료 물질이 장비의 일부와 접촉하게 되어 그것들을 오염시킬 수도 있다. 또한, 용적 측정 투여는 당뇨병 환자에 의한 혈당의 자가제어와 같이 비전문가에 의해 테스트 스트립이 사용되는 경우 특히 어려워진다. 또한 종래의 테스트 요소는 신뢰성 있는 측정을 보장하기 위하여는 그것들의 구조로 인하여 비교적 큰 용량의 시료를 필요로 한다. 시료의 용량이 많아질수록 혈액을 조사받는 환자는 더욱 더 고통스럽다. 따라서, 일반적인 목적은 가능한 한 소량의 시료 물질을 필요로 하는 테스트 스트립을 제공하는 것이다.
EP-B 0 138 152 는 모세관 갭의 도움으로 거의 동시에 시료 액체를 시료 챔버에 흡인하고 측정하는데 적합한 일회용 큐벳 (cuvette) 을 다룬다. 특정 측정 반응용 시약이 모세관 공동의 내부에 제공될 수 있다. 공동은 반투성 막에 의해서 적어도 부분적으로 경계가 이루어진다. 시약은 예컨대 벽을 코팅하거나 공동에 있는 반투성 막에 시약을 집어넣어 첨부할 수 있다.
EP-A-0 287 883 은 용적 측정 투여를 위하여 검출층과 불활성 캐리어 사이의 모세관 계면을 활용하는 테스트 요소를 개시한다. 테스트 요소는 큰 시료 용적을 필요로 하는 모세관 스페이스를 충전시키기 위하여 검사될 시료 안에 침지되는데, 이러한 타입의 용적 측정 투여는 소변과 같이 다량 존재하는 시료 물질의 검사에 우선적으로 적합하다. 시료 도입부와 검출부 사이는 공간적으로 분리되지 않는다.
EP-B-0 034 049 는 시료가 중앙의 시료 도입구, 예컨대 커버에 있는 개구부에 인가되고 모세관력에 의해서 시료 도입부로부터 공간적으로 분리된 몇몇 검출 영역으로 이송되는 테스트 요소에 관한 것이다. EP-B-0 034 049 에 따른 테스트요소에서 시료 도입부의 중앙 위치는 상술한 바와 같은 장비 위생의 문제를 해결하지 못한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 없애기 위한 것이다. 특히 본 발명은 투여 용적을 자동화할 수 있으며 최소의 시료 용적을 이용하면서 시료 인가 지점과 검출 영역의 공간적 분리가 가능한 취급이 용이한 테스트 요소를 제공하는 것이다. 또한, 시료 인가 영역으로부터 시료 검출영역으로의 시료 이송은 시료를 분석하는데 필요한 시간을 제한하지 않을 정도로 신속히 행해져야 한다. 또한 테스트 요소의 단순한 구성은 테스트 요소가 비용 효율적이고 단순히 제조될 수 있게 한다.
상술한 것들은 특허청구의 범위에서 특징된 바와 같은 본 발명의 주안점에 의해서 이루어진다.
본 발명의 주안점은 액체 내부의 분석물 측정용이며, 불활성 가스, 검출 요소 및 모세관식 액체 이송이 가능한 채널을 구비하는 분석 테스트 요소에 있으며, 모세관식 액체 이송이 가능한 채널의 일 단부에는 시료 도입구가 있고 다른 단부에는 배출구가 있으며, 모세관식 이송이 가능한 채널은 적어도 부분적으로 캐리어 및 검출 요소에 의해서 형성되고 시료 도입구로부터 배출구에 가장 인접된 적어도 검출 요소의 에지까지 모세관식 이송 방향으로 연장하는 특징이 있으며, 시료 도입구를 형성하는 테스트 요소 형성 에지에서 모세관식 액체 이송이 가능한 채널을 형성하는 일 표면에 노치가 형성되어서 시료 도입구를 형성하는 테스트 요소 에지의 일 측면이 적어도 부분적으로 불연속이 되며 노치의 대향면이 개방되는 특징이 있다.
모세관식 액체 이송이 가능한 채널이 모세관식 이송 방향에서 검출 요소까지 연장하므로, 시료에 의한 검출 요소의 불균일한 젖음이 방지된다. 특히 검출 요소와 접하고 있는 시료 액체의 층 두께는 모세관 활성 채널을 덮는 검출 요소의 전 영역에 걸쳐서 모세관 활성 채널의 높이에 의해서 재현성 있게 미리 결정된다. 이는 실질적으로 균일하게 공간적으로 분포된 검출 반응을 가능하게 한다. 따라서 측정의 정밀성 및 재현성이 증가된다.
채널이 본질적으로 직사각형 단면부를 갖는 바람직한 경우에, 예컨대 채널의 높이인 일 치수는 모세관 활동도의 물리적 한계에 의해서 설정되며, 모세관 채널의 체적은 길이 및 폭과 같은 2 개의 다른 치수를 적절히 선택하여 조정될 수 있다. 모세관의 높이는 예컨대 수용성 액체의 경우 약 10 내지 500 ㎛ 의 크기이며, 바람직하게는 약 20 내지 300 ㎛ 이며, 더욱 바람직하게는 50 내지 200 ㎛ 이며, 다른 경우에는 모세관 활동도가 관찰되지 않는다. 바라는 체적에 따라서 폭은 1 내지 10 mm, 바람직하게는 1 내지 3 mm 이며, 길이는 수 cm, 바람직하게는 0.5 내지 5 cm, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 cm 일 수 있다.
시료 도입구를 형성하는 테스트 요소의 에지에서 모세관 채널을 형성하는 표면에서의 노치는 시료 액체가 모세관 채널에 들어가는 것을 보장한다. 이는 연장부가 모세관의 내부 표면을 형성하는 표면중의 하나와, 시료 방울이 샘플 도입구 최근방의 노치에 의해서 단속적이 되는 테스트 요소의 에지에서 직접 접촉함으로써 이루어진다. 노치의 구조 및 치수의 적절한 선택은 정확한 투여 위치에 무관하여 액체 방울이 모세관 활성 영역과 매우 높은 가능성으로 접촉하는 것을 보장하며, 모세관의 내부에 용이하게 흡인되는 것을 보장한다. 예컨대 노출 표면의 크기는 액체 방울이 가해지는 1 이상의 지점이 모세관 활성 영역과 접촉하도록 선택되어야만 한다. 노치 치수의 일 예로서, 예컨대 그것의 폭은 액체 방울의 직경이 선택된 노치의 치수보다 다소 크게 선택되어야 한다. 1 mm 의 노치 폭이 3㎕ 의 방울에 적합함이 판명되었다. 모세관 채널로의 시료 방울의 흡인은, 친수성이며 적어도 모세관식 이송 채널의 방향에서 모세관 활성 영역과 직접 접하는 노치에 의한 노출 영역에 의해서 이루어진다.
이와 관련해서 친수성 표면은 물을 끌어당기는 표면이다. 혈액을 포함한 수성의 시료는 그러한 표면에서 잘 퍼진다. 그러한 표면은 그것의 위에 위치되는 물방울이 계면에서 예각의 가장자리 각도나 접촉각을 형성한다는 것이 다른 것들 중에서의 특징점이다. 대조적으로 둔각의 가장자리 각도는 소수성 즉, 물 반발성인 표면과 물방울 사이의 계면에서 형성된다.
검사 액체와 조사되는 표면과의 표면 장력의 결과인 가장자리 각도는 표면의 친수성의 척도가 된다. 예컨대, 물은 72 mN/m 의 표면 장력을 갖는다. 만일 관찰된 표면의 표면 장력이 그러한 값보다 훨씬 낮은 값인, 20 mN/m 이상인 경우, 젖음성이 나쁘고 가장자리 각도는 둔각이 된다. 그러한 표면을 소수성 표면이라 칭한다. 표면 장력이 대략적으로 물에서 발견되는 값인 경우 젖음성은 양호하며 가장자리 각도는 예각이 된다. 대조적으로 표면 장력이 물에서 발견된 것과 같거나 그 이상인 경우, 방울은 흘러서 모두 퍼지게 된다. 그때는 가장자리 각도를 더이상 측정할 수 없다. 물방울과 예각의 가장자리 각도를 형성하는 표면 또는 물방울의 전체 퍼짐이 관찰되는 표면은 친수성 표면이라 한다.
액체를 흡인하는 모세관의 능력은 액체와 채널 표면과의 젖음성에 달려있다. 이는 수성 시료의 경우에 모세관은 표면장력이 거의 72 mN/m 에 도달하거나 그 값을 초과하는 재료로 제조되어야 한다는 것을 의미한다.
수성의 시료를 신속히 흡인하는 모세관을 구성하기 위한 충분히 친수성인 재료는 예컨대, 유리, 금속 또는 세라믹이 있다. 그러나, 그들 재료는 유리나 세라믹의 경우 깨짐의 위험 또는 수많은 금속의 경우 시간에 따른 표면 특성의 변화와 같은 몇몇 심각한 단점을 갖기 때문에 검사 캐리어로서 사용하는데 적합하지 않다. 따라서 플라스틱 포일 또는 성형품이 테스트 요소를 제조하는데 통상적으로 사용된다. 일반적으로 사용된 플라스틱은 표면장력이 45 mN/m 를 초과한다. 상대적인 의미에서, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 또는 폴리아미드 (PA) 와 같은 가장 친수성인 플라스틱에서 조차도, 단지 천천히 흡인하는 모세관을 구성하는 것이 가능하다. 폴리스트린 (PS), 폴리프로필렌 (PP) 또는 폴리에틸렌 (PE) 과 같은 소수성 플라스틱으로 제조된 모세관은 수성의 시료를 흡인하지 않는다. 따라서, 모세관 활성 채널을 구비한 테스트 요소용 구조 재료로서 사용된 플라스틱에 친수 특성을 부여하는 것, 즉 그것들을 친수화시키는 것이 필요하다.
본 발명에 따른 분석 테스트 요소의 바람직한 실시예에서, 모세관의 액체 이송이 가능한 채널의 내부면을 형성하는 1 이상의 면, 바람직하게는 2 개의 면, 특히 바람직하게는 2 개의 대향면이 친수화된다. 적어도 노치와 대향하는 노출 표면이 친수화되는 것이 매우 바람직하다. 1 이상의 표면이 친수화된다면, 표면들은 동일하거나 다른 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 친수화는 모세관 활성 채널, 특히 캐리어를 형성하는 재료 자체가 예컨대 무극성 플라스틱으로 이루어져서 소수성이거나 매우 미소한 친수성인 경우에 특히 필요하다. 예컨대, 폴리스티렌 (PS), 폴리에틸렌 (PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 염화 폴리비닐 (PVC) 과 같은 무극성 플라스틱은 조사될 액체를 흡수하지 않기 때문에 캐리어 물질로서 이점이 있으며 그리하여 시료 용적이 검출층에 의해서 효율적으로 사용될 수 있다. 모세관 채널 표면의 친수화는 극성의, 바람직하게는 수성의 시료 액체가 모세관 채널에 쉽게 들어가고 검출 요소 또는 검출이 일어나는 검출 요소의 위치에 빠르게 이송될 수 있게 한다.
이상적으로는 모세관 채널 표면의 친수화는 그것의 제조시 친수성 재료를 사용하여 이루어지지만, 그 자체로서는 시료 액체를 흡인할 수 없거나 무시할 수 있는 정도만을 흡인한다. 친수화가 불가능한 경우, 소수성이거나 매우 미소한 친수성 표면은, 졸-겔 기술을 이용하여 미소복합체로 표면을 코팅하거나 습윤제를 함유하는 층을 도포함으로써 플라스틱 표면에 광반응성 친수성 폴리머를 공중합식으로 결함시킴으로써 시료 물질에는 불활성인 안정한 층에 의해서 친수화될 수 있다. 또한, 표면의 열적, 물리적 또는 화학적 열처리에 의해서 증가된 친수성을 달성하는것 또한 가능하다.
친수화는 산화 알루미늄 박층을 사용함으로써 특히 바람직하게 달성된다. 그러한 층은 예컨대, 작업 시편을 금속 알루미늄으로 진공 금속화한 후 그 금속을 산화시키거나, 검사 캐리어를 구성하는데 금속 포일 또는 금속 코팅 플라스틱을 사용하고 바라는 친수성을 얻기 위하여 역시 산화시킴으로써 테스트 요소의 바라는 구성요소에 직접가해진다. 이러한 경우, 금속층 두께는 1 내지 500 ㎚ 가 적절하다. 산화된 형상을 형성하기 위하여 금속층이 산화되는데 모든 경우에서 수증기의 존재하에서의 산화 또는 물안에서 끓이는 것이 전기화학적, 양극 산화에 추가하여 특히 적합한 방법으로 판명되었다. 그러한 방식으로 형성된 산화물층은 방법에 따라서 0.1 내지 500 ㎚ 이며, 바람직하게는 10 내지 100 ㎚ 이다. 산화물층뿐만 아니라 금속층의 큰 층 두께는 원칙적으로는 실제 실현될 수 있지만 추가의 이로운 효과를 나타내지는 않는다.
바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 분석 테스트 요소의 검출 요소는 시료의 타겟 분석물의 검출 반응에 필요한 모든 시약을 포함하며 선택적으로 보조 물질을 포함한다. 검출 요소는 또한 시약 또는 보조제의 일부만을 포함할 수도 있다. 그러한 시약 및 보조제는 분석 테스트 요소 또는 진단 검사 캐리어 기술분야의 당업자에게는 잘 알려져 있다. 효소 검출식 분석에서, 검출 요소는 예컨대 효소, 효소 기질, 표시기, 버퍼염 (buffer salt), 불활성 필러 (filler) 등을 포함한다. 검출 요소는 1 또는 수 층으로 이루어지고, 바람직하게는 시료와 접촉하지 않는 검출 요소의 측면에 불활성 캐리어를 선택적으로 포함한다. 특히 바람직한 경우에 검출반응은 관찰가능한 색변화를 이끌고, 여기서 색변화는 색의 변경, 색의 생성 또는 색의 소멸로서 이해해야 하며, 그것은 캐리어가 검출 반응의 시각적 또는 광학적 관찰을 할 수 있게 하는 적합한 조치에 의해서 보장되어야 한다. 이를 위하여 검출 요소의 캐리어 물질은 예컨대 폴리카보네이트 등의 투명한 플라스틱과 같이 그 자체가 투명하거나 검출 측부에 투명한 오목부를 가질 수 있다. 색변화를 이끄는 검출 반응에 추가하여, 전기화학적 센서와 같은 기술된 테스트 요소를 이용하여 실현될 수 있는 다른 검출 원리가 당업자에게 또한 알려져 있다.
검출요소로는 내부에 포함된 성분을 이용하여 조사되는 액체를 흡인할 수 있는 물질을 사용할 필요가 있다. 그것들은 예컨대, 층 물질로서 사용할 수 있는 양모, 직물, 짜여진 직물 또는 다공성 플라스틱 물질 등의 흡착 물질이 있다. 적합한 물질은 측정될 검출물의 검출에 필요한 시약을 운반할 수 있는 것이어야 한다.
검출 요소로서 바람직한 물질은 막 (membrane) 과 같은 플라스틱 물질이나 종이이다. 폴리아미드, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리에테르술폰 또는 폴리술폰막이 다공성 막 물질로서 특히 바람직하다. 측정될 분석물의 검출용 시약은 통상적으로 함침에 의해서 상기 물질과 합체된다. 예컨대, EP-B-0 016 387 호에 기재된 바와 같은 오픈막 (open film) 이 검출 요소에 특히 바람직하게 적합하다. 이러한 고형물은 미세한 난용성의 유기 또는 무기 입자로서 막 형성 유기 플라스틱의 수용성 분산액에 첨가되고 검출 반응에 필요한 시약이 추가적으로 첨가된다. 적합한 막 형성제로는 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴 에스테르, 폴리메타크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리아미드, 폴리스티렌, 부타디엔과 스티렌의 혼합 폴리머나 말레산 에스테르와 비닐 아세테이트의 혼합 폴리머, 또는 다른 막 형성의 천연 및 합성 유기 폴리머 뿐만 아니라, 수용성 분산액 형태인 상기한 것들의 혼합물이 바람직하다. 분산액은 지지체상에서 퍼져서 건조후 방수성 막이되는 균일한 층을 형성한다. 건조막은 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 30 내지 200 ㎛ 의 두께를 갖는다. 막은 캐리어로서 지지체와 함께 사용될 수 있고 또는 검출 반응을 위한 다른 캐리어에 맞대어질 수도 있다. 검출 반응에 필요한 시약이 통상적으로 오픈막을 제조하는데 사용된 분산액에 첨가될지라도, 막 제조후 시약을 막에 함침시키는 것도 또한 이롭다. 또한 충전 물질에 시약을 미리 함침시키는 것도 가능하다. 당업자는 특정 분석물을 측정하는데 어느 시약이 사용될 수 있는지를 알고 있다. 이는 여기서 더 이상 상세하게 설명하지 않는다.
또한, 검출 요소에는 검출 반응으로부터 시료 성분의 간섭을 배제하여 혈구와 같은 특정 시료 성분에 필터로서 작용할 수 있는 구성요소가 첨가될 수 있다. 예컨대 혈액 시료를 분석할 때, 적혈구에 존재하는 적색의 혈액 안료 헤모글로빈은 시각적 또는 광학적 검출 방법과 간섭이 일어날 수 있다. 그러한 간섭 성분을 실재의 검출반응 이전에 시료, 예컨대 전혈로부터 분리하는 것이 유리하다. 그러한 것은 시료를 테스트 요소에 가하기 이전에 전혈을 원심분리하고 혈청 또는 혈장을 격리시킴으로서 수행될 수 있다. 테스트 요소 자체가 적절한 구조의 수단에 의해서 그러한 분리 단계를 수행하는 경우에 비전문가에게는 더 편리하고 단순하다. 당업자는 신뢰성 있는 적혈구 배제를 보장하는 검사 스트립 기술로부터의 수단을 알고 있다. 예컨대, EP-B-0 045 476 로부터 알 수 있는 바와 같이 반투성 막 또는 유리 섬유 플리스 (fleece) 을 사용하여 적혈구를 분리하는 것을 예로 들 수 있다.
본 발명에 따른 테스트 요소에서 투명한 포일상에 2 개의 막 층으로 이루어진 검출 요소를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 투명한 포일 상에 놓여있는 제 1 층은 위에 놓여있는 제 2 층보다 상당히 낮게 빛을 산란시킨다. 그러한 검출 요소는 예컨대 독일 특허 출원 제 P 196 29 656.0 호로부터 알 수 있다.
제 1 층이 예컨대 메틸-비닐-에테르-말레산 코폴리머와 같은 팽윤제를 함유하고 선택적으로 약하게 빛을 산란시키는 충전 물질을 함유하는 반면에, 제 2 층은 팽윤제 그리고 모든 경우에 강하게 빛을 산란시키는 1 이상의 안료를 함유하며 또한 선택적으로 비다공성 충전물질뿐만 아니라 적혈구가 투과할 수 없는 규조토와 같은 다공성 물질을 소량으로 함유한다.
약하게 빛을 산란시키는 충전 물질과 강하게 빛을 산란시키는 안료가 막층의 광학적 특성의 본질적인 원인이 되며, 제 1 층 및 제 2 층은 상이한 충전 물질과 안료를 갖는다. 제 1 막층은 충전 물질을 함유하지 않거나, 예컨대 이산화 규소, 규산염 및 알루미늄 규산염과 같이 물의 굴절률과 근접한 굴절률을 갖는 충전 물질을 함유한다. 특히 바람직한 충전 입자의 평균 입자 크기는 약 0.06 ㎛ 이다. 제 2 층은 빛을 매우 강하게 산란시킨다. 이상적으로 제 2 막층에 있는 안료의 굴절지수는 2.5 이상이다. 여기에서 이산화티탄이 바람직하게 사용된다. 약 0.2 내지 0.8 ㎛ 의 평균 입경을 갖는 입자가 특히 이롭다.
불활성 캐리어 및 검출요소에 추가하여 바람직하게는 검출 요소 등에 인접하고 캐리어에 대향하는 채널의 측면상에 있는 커버에 의해서 모세관식 이송이 가능한 채널이 추가적으로 형성되는 것이 바람직하다. 재료와 코팅과 같은 커버의 특성은 캐리어의 그것과 유사하거나 동일하다. 그것의 부위는, 바람직하게는 시료 도입구와 대면하는 모세관식 이송 경로 측에서 검출 요소를 대체한다. 효소와 같은 값비싼 시약을 통상적으로 함유하고 종종 매우 복잡한 구조가 커버에 적합한 재료보다 제조하는데 더 비싸기 때문에 , 이러한 조치는 재료 및 제조 비용을 상당히 절감한다. 이는 5 mm 이상의 경로로서 이해되는 긴 모세관식 이송 경로에 특히 적용된다. 또한 그러한 조치는 테스트 요소에 있는 시료 도입구로부터 테스트 요소의 검출 요소에 있는 검출 위치로의 시료 이송을 촉진시킬 수 있으며, 여기서 검출반응은 예컨대 장비에서의 광학적 검출인 경우에 검출 요소에서 공간적으로 정확히 한정된 영역에서 검출되며, 예컨대 장비 위생상의 이유로 인하여 시료 도입 영역과 검출영역이 분리되도록 의도된 경우 시료 도입 영역으로부터 검출 영역으로의 모세관 채널에서의 시료 이송이 매우 빨라서 시료 분석 시간을 제한시키기 않는다. 또한 그러한 구조는 사용자가 더욱 편리하게 조작할 수 있게 한다.
커버와 검출 요소는 예컨대 모세관 단면부의 바라지 않는 변화에 의해서 액체 이송이 모세관의 접촉지점에서 방해받지 않도록 최종 테스트 요소에서 서로에 대하여 접하도록 조립되어야 하고 그러한 방해는 또한 모세관의 연속 경계면의 방해를 포함한다. 검출 요소와 커버의 치수는 상기 목적을 위해서 서로 부합되어야 한다. 두 구성 요소를 서로 적절히 밀접하게 조립할 수 없다면 모세관 접촉은 다음의 밀봉에 의해서 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 검사 캐리어의 특히 바람직한 실시예에서, 가요성의 불활성 포일은 커버의 전체 길이에 걸쳐서 연장하는 모세관식 액체 이송이 가능한 채널과 면하는 커버의 측면상에 탑재되고, 모세관 채널의 전체 폭을 덮고, 검출 요소와 커버 사이의 접촉 지점에서 액체의 모세관식 이송이 중단되지 않게 하기 위하여 커버와 검출 요소의 대향 표면 사이에서 적어도 부분적으로 밀봉된다. 재료 그리고 선택적으로 포일의 친수화 코팅은 캐리어와 커버용에서 상술한 것과 대응한다. 매우 바람직한 변형예에서 검출 요소와 커버는 가능한 한 서로 근접하여 탑재된다.
본 발명에 따른 테스트 요소의 바람직한 실시예는 모세관 측면에 있는 캐리어와 검출 요소 사이에 중간층을 추가적으로 포함할 수 있고 선택적으로는 상술한 구성요소와 같이 대향 측면에 있는 커버는 모세관 활성 채널의 형성시 포함된다. 모세관식 이송 방향에서의 중간층의 길이는 적어도 채널의 길이와 대응하는 것이 특히 바람직하다. 중간층은 모세관식 이송이 가능한 채널의 폭과 선택적으로는 높이를 확정하도록 편의상 설계된다. 중간층은 예컨대, 천공홀과 같은 홈부를 갖는 것이 바람직하며, 그것은 모세관 활성 채널의 폭과 높이의 치수에 대응한다. 홈부의 길이는 통기구를 만들기 위하여 모세관 활성 채널의 길이보다 다소 큰 것이 바람직하다. 원칙적으로 중간층은 캐리어 및/또는 커버를 구성하는 것과 동일한 물질로, 그리고 선택적으로는 동일한 코팅으로 제조될 수 있다. 그러나, 중간층이 캐리어와 검출 요소를 그리고 선택적으로는 커버를 결합시키는 기능을 하기 때문에 양면 접착 테이프 또는 스트립으로 제조하는 것이 특히 바람직하다. 그러한 결합은 예컨대, 용접, 예컨대 폴리에틸렌을 이용한 열 밀봉, 저온-응고 접착제나 고온-용융 접착제를 이용한 접착, 또는 클립에 의한 다른 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 테스트 요소는 전술한 이점에 추가하여 다른 장점을 또한 갖는다. 투여 시료 용적과 관련한 신호 검출 위치와 시료 도입 위치의 공간적 분리는 시료 물질을 위생적으로 취급할 수 있게 한다. 특히, 예를 들어, 반사 광도측정법을 이용한 광학 검출의 경우에, 시료는 예를 들어 장비로부터 돌출한 테스트 요소에 인가될 수 있고 그리하여 분석 검출에 필요한 시료의 양이 모세관 채널 내부로 흡인되며 추가의 조치없이 장비의 내부에 위치된 테스트 요소에 자동적으로 이송되기 때문에 장비의 오염이 크게 배제된다.
또한, 특히 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 테스트 요소는 종래의 테스트 요소보다 시료 물질을 상당히 소량 필요로 한다. 종래의 테스트 요소가 종종 12 ㎕ 이상의 시료 액체를 필요로 하는 반면에, 본 발명에 따른 테스트 요소에 필요한 최소의 시료 용적은 10 ㎕ 이하, 특히 바람직하게는 4 ㎕ 까지 상당히 감소된다. 이는 검출 영역아래에 있는 시료 물질의 한정된 층 두께에 의해서 뿐만 아니라 시료 플로우가 검출 위치에 정확히 향하게 함으로써 달성된다. 특히, 시료가 혈액인 경우, 수검인의 시료 수집을 간단히 하고 무엇보다도 고통을 절감시키는 것과 관련된다.
본 발명의 다른 주안점은 액체의 분석 측정을 위해 본 발명에 따른 분석 테스트 요소를 이용하는데 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 분석 테스트 요소를 이용하여 액체 시료, 특히, 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 침, 땀과 같은 신체의 유체를 분석 측정하는 방법에 관한 것이다. 그러한 방법에서 액체 시료는 먼저 노치에 의해서 절단된 시료 도입구의 에지에서 테스트 요소와 접촉한다. 시료 액체는 모세관력에 의해서 모세관식 액체 이송이 가능한 채널 내부로 이송된다. 그러한 공정에서 시료는 채널과 대향하는 검출 요소의 표면을 젖게 한 후 검출 요소 내부로 침투한다. 선택적으로는 특정 분석물의 검출 반응이 검출 요소에 함유된 시약과 시료 사이에서 일어나며 그것은 적절한 수단에 의해서 바람직하게는 반사 광도 측정법에 의해서 시각적으로 또는 광학적으로 관찰할 수 있고 그리하여 분석물의 존재 및 그것의 함량에 대한 결론을 도출할 수 있다.
이하 본 발명을 도 1 내지 도 6 및 다음의 실시예를 이용하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 테스트 요소의 바람직한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 테스트 요소의 개략적인 상면도를 도 1a 에 도시하였고, 도1b 내지 1f 는 A-A′, B-B′, C-C′,D-D′및 E-E′을 따른 단면도를 각각 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 테스트 요소의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 테스트 요소의 개략 상면도를 도 2a 에 도시하였고, 도 2b 내지 도 2f 는 각각 A-A′, B-B′, C-C′,D-D′및 E-E′을 따른 단면도를 각각 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 검사 캐리어의 바람직한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 테스트 요소의 개략 상면도를 도 3a 에 도시하였고, 도 3b 내지 도 3f 는 각각 A-A′, B-B′, C-C′,D-D′및 E-E′을 따른 단면도를 각각 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 검사 캐리어의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 검사 캐리어의 개략 상면도를 도 4a 에 도시하였고, 도 4b 내지 도 4d 는 각각 C-C′,D-D′및 E-E′을 따른 단면도를 각각 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 테스트 요소의 바람직한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 테스트 요소의 개략 상면도를 도 5a 에 도시하였고, 도 5b 내지 도 5f 는 각각 A-A′(5b), B-B′(5c), C-C′(5d), D-D′(5e) 및 E-E′(5f) 을 따른 단면도를 각각 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 검사 캐리어의 시료 도입 영역의 상세부의 확대 사시도이다.
도면에서의 부호
1 : 캐리어
2 : 검출 요소
3 : 모세관 채널
4 : 시료 도입구
5 : 시료 도입용 노치
7 : 커버
8 : 갭 커버 포일
9 : 중간층
10 : 지지 포일
본 발명에 따른 테스트 요소의 특히 바람직한 실시예의 다양한 도면 (도 1a 내지 1f) 을 도 1 에 개략적으로 도시하였다. 도시된 도면은 본 발명에 따른 테스트 요소의 입체적 느낌을 주도록 의도되었다. 테스트 요소는 검출 요소 (2) 에 의해서 덮여지는 영역이 검출 요소와 함께 모세관 채널 (3) 을 형성하도록 구성된 캐리어 (1) 를 포함한다. 예컨대 함몰부가 캐리어 내부로 스탬핑되거나 밀링된다. 도시된 실시예에서, 노치 (5) 는 테스트 요소의 시료 도입구 (4) 에서 캐리어 (1) 에 형성되어 시료가 인가되는 경우 액체 방울이 모세관 활성 영역 (3) 과 직접 접촉할 수 있게 한다. 통기구 (6) 는 시료 도입구 (4) 반대측에 있는 모세관 체널의 측면 상에 위치되고 모세관 채널에 시료 액체가 충전될 때 공기가 빠져나갈 수 있게 한다.
모세관 영역 (3) 은 시료 도입구 (4) 로부터 검출 요소 (2) 의 반대 단부까지 연장하며 그리하여 검출 요소 (2) 에 걸친 균일한 시료 분포를 보장한다. 시료 도입구 (4) 와 통기구 (6) 는 모세관식 이송 방향에서 모세관 활성 영역 (3) 을 한정한다.
도시된 테스트 요소를 이용하는 경우, 테스트 요소의 시료 도입구 (4) 는 예컨대 손가락 끝에 있는 혈액 방울과 접촉된다. 그러한 방법에서, 혈액 방울은 선택적으로 친수화되는 노출면에 접촉하고 동시에 캐리어 (1) 에 있는 노치 (5) 를 통하여 모세관 채널 (3) 과 접촉된다. 모세관 채널은 시료가 시료 도입구 (4) 로부터 통기구 (6) 까지 충전될때까지 시료에 의해서 충전된다. 검사 캐리어가 환자의 손가락으로부터 제거된 후 모세관 채널 (3) 에 있는 시료만이 검사 요소 (2) 에 이용가능하다.
도 1 에 도시된 테스트 요소의 다른예로서 추가의 특히 바람직한 실시예가 도 2 에 도시된다. 부분도면인 도 2a 내지 2f 는 본 발명에 따른 테스트 요소의 공간적 인상을 주도록 의도된다. 도시된 테스트 요소는 불활성 캐리어 (1), 검사 요소 (2) 및 커버 (7) 에 의해서 형성된 모세관식 액체 이송이 가능한 채널 (3) 을 포함한다. 커버 (7) 와 검출 요소 (2) 는, 모세관 채널 (3) 이 시료 도입구 (4) 로부터 통기구 (6) 까지 차단되지 않고 연장하는 방식으로 나란히 탑재된다. 도시된 테스트 요소는 시료 액체가 모세관 채널에 침투할 수 있게 하는 노치 (5) 를 또한 포함한다.
도 3 은 갭 커버 포일 (8) 의 사용에 의해서 검출 요소 (2) 와 커버 (7) 사이의 접촉 지점에서 모세관 활성 영역 (3) 이 손상되는 것을 어떻게 방지하는가를 여러 도면 (도 3a 내지 3f) 에 기초하여 개략적으로 도시한다. 또한, 갭 커버 포일 (8) 에는 모세관 채널 (3) 과 대면하는 측면상에서 친수화 표면이 제공되어 시료 도입구 (4) 로부터 통기구 (6) 까지의 액체 방울의 모세관식 이송을 촉진시킨다. 캐리어 (1) 의 노치 (5) 영역에서의 그러한 친수화는 시료 물질이 모세관 채널 내부로 침투하는 것을 촉진하기 때문에 특히 이롭다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 본 발명에 따른 검사 캐리어의 특히 바람직한 실시에와 대조적으로, 도 4 에 도시된 테스트 요소에 있는 모세관 채널의 구조는 캐리어 (1) 의 형상에 의해서 결정되지 않고 중간층 (9) 에 의해서 우선적으로 결정되고, 그것 또한 본 발명의 주안점의 특히 바람직한 실시예이다. 도 4a 내지 4d 역시 검사 캐리어 구조의 3 차원 느낌을 제공하도록 의도되었다. 중간층 (9) 은 양면 접착 테이프로 이루어지며, 모세관 채널의 구조를 결정할 뿐만 아니라, 모세관 활성 영역 (3) 을 형성하는데 포함된 다른 구성요소, 즉, 캐리어 (1), 커버 (7) 및 검출 요소 (2) 를 결합하는 역할을 한다. 도시된 테스트 요소의 커버 (7) 와 검출 요소 (2) 는 끝과 끝을 이어서 밀접하게 탑재되고 시료 도입구 (4) 에서의 노치 (5) 로 부터 통기구 (6) 까지 차단됨이 없이 연장한다.
도 5a 내지 5f 에서의 여러 도면에 도시된 테스트 요소는 본 발명의 주안점의 특히 바람직한 실시예이다. 그것은 도 1 내지 4 에 도시된 테스트 요소의 모든 구성 요소 및 다른 이점을 겸비한다.
중간층 (9) 은 양면 접착 테이프의 형상으로 캐리어 (1) 에 탑재된다. 모세관채널 (3) 의 영역에서 충간층 (9) 은 채널 (3) 의 길이와 폭을 결정하는 홈부를 구비한다. 그것의 높이는 중간층 (9) 의 두께에 의해서 주어진다. 캐리어 (1) 와 대향하는 모세관 채널 (3) 의 측부에는, 커버 (7) 가 검출 요소 (3) 와 인접하여 위치된다. 갭 커버 포일 (8) 은 모세관 연속성을 보장하기 위하여 제공된다. 그것은 시료 도입구 (4) 로 부터 모세관 채널의 반대 단부를 표시하는 통기구 (6) 까지의 시료의 신속한 이송을 보장하기 위하여 친수화된다. 친수화의 추가 이점은 시료 액체의 방울이 모세관 활성 영역 (3) 에 의해서 몇몇 경계 측면에서 둘러싸인 노치 (5) 의 영역에 있는 친수성 표면에 직접 가해질 수 있는 이점이 있다. 이는 액체 방울이 테스트 요소 내부로 빠르게 침투하게 한다.
도 5g 는 중간층 (9) 이 접착 테이프의 노출 영역을 덮기 위하여 보호 포일 (10) 에 의해서 덮여지는 방식을 도시한다. 그러나, 그러한 경우에 통기구 (6) 는 덮여져서는 안된다.
마지막으로, 본 발명에 따른 테스트 요소의 특히 바람직한 실시예의 시료 도입 영역의 상세한 확대 사시도가 도 6 에 도시된다. 캐리어 (1) 에 있는 노치 (5) 는 시료 도입구 (4) 로부터 모세관 활성 영역 (3) 으로의 시료 액체의 침투를 촉진하며, 본 실시예에서 상기 모세관 활성 영역 (3) 은 캐리어 (1), 중간층 (9) 및 커버 (7) 에 의해서 형성된다. 도시된 형상에 추가하여, 노치는 발명에 따른 목적을 수행하는 다른 바람직한 형상을 또한 가질 수 있다.
실시예 1
본 발명에 따른 분석 테스트 요소의 제조
수증기에 의해서 완전히 산화된 30 ㎚ 두께의 알루미늄층으로 코팅된 350 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Melinex , ICI, 프랑크푸르트 암 마인, 독일) 포일에 100 ㎛ 의 두께를 갖는 양면 접착 테이프를 접착시킨다. 포일은 길이가 25 mm 이고 폭이 5 mm 이다. 1 mm 의 폭 및 2 mm 의 길이를 갖는 홈부가 중앙의 노치형상 홈이 짧은 측면중의 하나에 형성된다. 접착 테이프는 모세관 채널의 치수를 한정하는 15 mm 이상의 길이와 2 mm 의 폭을 갖는 천공홀을 갖는다. 천공홀의 길이는 시료 액체를 충전하는 동안에 채널의 통기를 보장하기 위하여 커버에 의해서 결정되는 모세관 활성 채널의 바라는 길이보다 다소 크게 선택된다. 길이가 3 mm 이고 폭이 5mm 인 검출막이 천공홀의 단부로부터 1 mm 의 거리에서 통기를 제공하는 접착 테이프의 측면에 접착된다. 막은 독일 특허 출원 P 196 29 656.0 에 공지된 바와 같은 검출막으로서 사용한다. 검출막은 글루코오스의 검출용으로 특수한 것이다. 12 mm 의 길이와 5 mm 의 폭을 갖는 커버층은 노치형 홈부와 검출막 사이에서 여전히 개방된 접착 테이프의 영역에 접착되어서 커버층과 접착막이 서로 맞대어진다. 커버층은 150 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 포일로 이루어지고, 그것의 일 측면에는 접착제가 제공되고, 모세관 채널과 대향하는 측면상에 30 ㎚ 두께의 산화 알루미늄층이 코팅된 6 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 포일 (Hostaphan, Hoechst, 프랑크푸르트 암 마인, 독일) 이 접착제에 부착된다. 그 경우에 얇은 포일은 검출막을 대향하는 측면상의 두꺼운 포일을 지나 500 ㎛ 연장한다. 커버층이 접착 테이프 상에 탑재되는 경우에 주의를 기울여야 하며 얇은 포일의 돌출 단부는 검출 요소와 커버층의 두꺼운 포일 사이에 놓여진다. 여전히 노출된 접착 포일의 영역을 덮기 위하여, 175 ㎛ 두께의 Melinex포일로 덮여지지만, 기능 영역은 덮지 않는다.
이러한 방식으로 얻어진 테스트 요소는 15mm 길이, 2 mm 폭 및 0.1 mm 높이의 모세관 채널을 갖는다. 채널은 3㎕ 의 시료 액체를 흡인할 수 있다. 검출막의 3 mm ×2 mm 영역이 시료에 의해 젖는다.
실시예 2
실시예 1 의 테스트 요소를 이용한 글루코오스 농도 측정
시료 액체의 방울이 실시예 1 의 테스트 요소의 시료 도입 사이트에 위치된다. 테스트 요소의 모세관은 2 초내에 시료로 자동적으로 채워진다. 글루코오스가 시료에 존재하면, 몇초후 검출막에서 색의 전개를 볼 수 있다. 반응 종점은 약 30 내지 35 초 후에 도달한다. 얻어진 색은 시료의 글루코오스 농도와 상호 관련되며 시각적 또는 반사 광도 측정법에 의해서 평가된다.
Claims (14)
- 불활성 캐리어, 검출 요소 및 모세관식 액체 이송이 가능한 채널을 포함하며, 상기 모세관식 액체 이송이 가능한 채널의 일 단부에 시료 도입구를 구비하며 타단부에 통기구를 구비하며 액체 내부의 분석물을 측정하는 분석 테스트 요소로서, 상기 모세관식 액체 이송이 가능한 채널은 상기 캐리어와 상기 검출 요소에 의해서 적어도 부분적으로 형성되며 상기 시료 도입구로부터 상기 통기구에 가장 인접한 상기 검출요소의 적어도 일 에지까지 모세관식 이송 방향으로 연장하며, 모세관식 액체 이송이 가능한 상기 채널을 형성하는 표면중의 일 표면에는 상기 시료 도입구를 형성하는 테스트 요소의 에지에 노치가 형성되어 상기 시료 도입구를 형성하는 테스트 요소 에지의 일 측면은 적어도 부분적으로 불연속적이며 상기 노치의 대향 표면은 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 1 항에 있어서, 모세관식 액체 이송이 가능한 상기 채널의 내부 표면을 형성하는 표면중의 적어도 일 표면은 친수화되는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 2 항에 있어서, 상기 노치와 대향하는 노출 표면은 친수화되는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 친수화는 친수화 물질의 사용에 의해서 이루어지거나, 덜 친수성인 물질에 친수층을 코팅함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 4 항에 있어서, 상기 친수화를 위해서 산화 알루미늄층을 사용하는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 요소는 시료에 있는 타겟 분석물의 검출 반응에 필요한 모든 시약뿐만 아니라 선택적으로 보조 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 요소는 미립자 시료 성분의 필터로서 작용하는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관식 액체 이송이 가능한 채널은 상기 캐리어, 불활성 커버 및 상기 검출 요소에 의해서 적어도 부분적으로 형성되며 상기 커버와 상기 검출 요소는 상기 캐리어와 대향하는 채널의 측면상에 위치되고, 상기 커버와 검출 요소는 상기 커버가 상기 시료 도입구와 면하는 측부에 배치되는 방식으로 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 8 항에 있어서, 상기 검출 요소와 상기 커버는 그것들의 접촉지점에서 상기 모세관식 액체 이송이 방해되지 않도록 서로 접하는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 9 항에 있어서, 커버의 전체 길이에 걸쳐서 연장하는 모세관식 액체 이송가능한 채널과 면하며 상기 모세관 채널의 전체 폭을 덮는 상기 커버의 측면상에 가요성 불활성 포일이 탑재되고, 상기 커버와 상기 검출 요소의 대향면들 사이에서 적어도 부분적으로 밀폐되어서, 상기 모세관식 액체 이송이 상기 검출 요소와 커버 사이에서 중단되지 않는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어와 검출 요소 사이에 그리고 선택적으로 모세관식 액체 이송이 가능한 채널의 형성에 역시 참여하는 커버의 사이에 중간층이 존재하는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 제 11 항에 있어서, 상기 중간층은 상기 캐리어와 검출 요소 그리고 선택적으로 상기 커버를 결합하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 분석 테스트 요소.
- 액체 내의 분석물 측정을 위한 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 따른 분석 테스트 요소의 이용.
- 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 따른 분석 테스트 요소를 이용하여 액체 시료 내의 분석물을 측정하는 방법으로서, 액체 시료가 노치에 의해서 절단된 시료 주입구의 에지에서 테스트 요소와 접촉되고 모세관력에 의해서 모세관식 액체 이송이 가능한 채널에 이송되며, 상기 시료는 채널과 면하는 검출요소의 표면을 젖게 하고 그것을 침투하며, 선택적으로 특정 분석물의 검출 반응이 검출 요소에 포함된 시약에 의해서 일어나고, 상기 검출 반응은 적절한 수단에 의해서, 바람직하게는 반사 광도측정법에 의해서 시각적으로 또는 광학적으로 관찰될 수 있고, 그리하여 분석될 분석물의 존재 또는 선택적으로는 그것의 양에 대하여 결론지을 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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