KR20010092723A - 소량 시험용 전극 스트립 - Google Patents

Abstract

활동 전극 및 상대전극을 가지는 지지체 및, 그 안에 시험할 소량의 액체가 분포될 수 있고 전극 사이에 접촉을 제공하는 재료의 층으로 이루어지며, 분석물-특이성 시약이 재료 위에 코팅되는 시험 스트립. 재료의 층은 편리하게 부분으로 절단되거나 또는 순차적으로 사용되는 테이프 형태로 제공될 수 있다.

Description

소량 시험용 전극 스트립{ELECTRODE STRIPS FOR TESTING SMALL VOLUMES}

당뇨는 가장 일반적인 내분비 상태 중 하나이다. 환자들은 자주 그들의 혈중 글루코스치를 모니터해야 한다. 이것은 보통 혈중 글루코스를 검출하는 소형 시험스트립을 사용하여 달성된다.

이들 시험 스트립의 사용자들이 일반적으로 경험하는 문제들은 시험 스트립 에 대해 혈액량이 불충분한 것과 시험 스트립에 대해 혈액의 배치가 나쁜 것이다. 많은 장비들이 모세관 작용으로 채워지는 샘플 챔버를 사용함으로써 이 문제를 처리한다. 샘플은 전극에 매우 근접하여 유지됨으로써 샘플 중의 특정 분석물의 측정을 용이하게 한다; EP-A-0170375 및 US-A-5141868 참조.

이와같은 공지의 장비는, 비-전도성 기질 위에 침전되고, 관심있는 분석물에 특이한 시약 시스템으로 코팅되며, 예를 들면, 2.5 ~ 3 ㎕의 샘플을 모세관 작용으로 공급하기에 충분히 작은 크기를 갖는 동공 내에 넣어 있는 전극으로 이루어진다. 이 장비가 소형화될 수 있는 범위는 제조 허용오차 및 그들의 화학에 의해 얻을 수 있는 신호-대-잡음 모두에 의해 제한된다.

US-5820551에는 작업전극 및 상대전극을 갖는 지지체, 활동 전극에 코팅된효소 및 매개체로 이루어진 시험 스트립이 기재되어 있다. 한방울의 전혈이 전극간에 전도성 궤도를 제공할 수 있고, 혈중 글루코스의 농도를 결정할 수 있다. 활동 전극은 중재막 또는 기타의 전혈 필터없이 전혈 샘플에 노출된다.

WO-A-98/55856(본 출원에 청구된 우선일 이후에 공고됨)에는 전도성 층에 코팅된 분석물-특이성 시약, 및 시약과 기준전극에 걸쳐 놓인 단일필라멘트 메쉬가 기재되어 있다. 메쉬의 한 모서리에 샘플 적용 영역이 제공된다.

본 발명은 소량의 전혈을 시험하기 위한 전극 스트립에 관한 것이다.

본 발명의 제 1면에 따르면, 시험 스트립은 활동전극 및 상대전극을 갖는 지지체, 그 안에 시험할 소량의 액체가 분포될 수 있고 전극 사이에 접촉을 제공하는 재료의 층으로 이루어지며, 산화환원 반응의 한 성분과 같은 분석물-특이성 시약, 예를 들면 효소, 보조인자 또는 매개체가 재료 위에 코팅되어 있다. 특히, 본 발명은 혈중 글루코스용 시험 스트립을 제공하며, 여기서 요구되는 샘플은 매우 소량이며, 새로운 방법으로 시약을 적용함으로써 효과적인 반응 속도를 달성할 수 있다.

시약이 코팅된 재료 그 자체는 테이프 형태일 수 있다. 본 발명의 제 2면에 따르면, 가요성 테이프는 그 안에 액체가 분포될 수 있고 그 위에 적어도 하나의 산화환원 반응 성분의 분리 영역이 코팅된 재료이다.

본 발명에 따르면, 하나 이상의 산화환원 반응의 성분, 예를 들면, 글루코스 옥시다제 또는 글루코스 디하이드로게나제와 같은 효소, 보조인자 또는 매개체를장비 위에 놓인 메쉬 또는 막에 적용할 수 있다. 오직 설명만을 목적으로, 본 발명을 효소-코팅된 메쉬에 관하여 기재할 것이다. 성분 또는 성분들 중 어느 것이 사용되던 간에, 샘플이 첨가될 때, 그들은 빠르게 용해하며 시험 스트립의 분리 전극 사이에 접촉을 제공할 수 있는 유효한 반응 매질을 형성한다. 이와 같은 방법에서, 반응은 빠르고 확산 장벽없이 진행될 것이다. 이 반응 구성은 특별히 샘플 부피가 작고, 샘플이 (전혈과 같이)점성이며 신속한 반응이 요구되는 경우에 나타난다.

본 발명의 전형적인 구현예에서, 센서 시험 스트립은 두개의 전극으로 이루어지며, 그 중 하나는 작업전극으로 작용하며, 나머지는 상대, 기준전극으로 작용한다. 샘플에 노출되는 작업전극의 말단은 그것에 가깝게 접촉하는 매개체를 갖는다. 시험 스트립은 효과적으로 반응 챔버를 제공하는데, 반응 챔버는 이와 같은 두개의 전극 및 전극을 덮는 추가의 시트로 정의되며, 시트는 산화환원 효소 및 그 효소에 대해 필요한 보조인자로 예비-코팅되어 있다. 반응 챔버는 또한 재료 및/또는 습윤제, 예를 들면 계면활성제, 또는 (오버라잉(overlying)시트 중 어느 하나에 놓일 수 있는)세포-용해 물질의 시트를 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 활성 효소는 작업 전극을 형성하는 전도체 위에 코팅되지 않고, 전도체 위에 분리층으로 제공되어 반응 챔버의 용액상을 차례로 효과적으로 형성한다. 측면 흐름과 결합될 때, 교반된 반응 챔버에서 충분한 혼합에 도달하는 조건이 생긴다.

본 발명의 실시예에서, 염화은/은 기준/상대전극이 탄소전극 옆에 위치한다. 전형적으로, 본 목적을 위해, 한 쌍의 인쇄된 탄소전극이 비-전도성 기질 위에 인쇄된 다음, 탄소전극 중 하나에 은/염화은이 인쇄되어 기준/상대 전극으로 작용한다. 비-전도성 잉크는 탄소 전극과 기질 위에 인쇄되어, 메터로 삽입하기 위한 접촉 패드로서의 각 전극의 일부, 및 샘플이 수용되는 센서 영역으로서의 접촉 패드로부터 떨어진 각 전극의 나머지 일부를 한정한다.

그 다음 효소 보조인자 NADH용 매개체가 제조되고 피펫을 사용하여 수용액으로부터 전극 위로 침전된다. 그 다음, NAD를 함유하는 추가 층이 작업전극 위에 침전된다.

단일 필라멘트 메쉬 재료를 계면활성제로 코팅한 다음, 피펫팅, 잉크-젯 코팅 또는 딥-코팅을 통해 글루코스 디하이드로게나제를 함유하는 용액으로 코팅하고, 반응 챔버를 형성하도록 두 전극에 걸쳐 놓는다. 이 반응 챔버는 모서리 충진 공동을 형성하도록 추가 프린팅에 의해, 또는 최상부층을 사용함에 의해 추가로 정의될 수 있다. 예를 들면, 메쉬 재료의 최상부에 제2 비전도성 잉크를 인쇄하고, 그 다음 샘플을 적용하기 위해 노출된 메쉬의 연장 부위를 남기는 방법으로 커버 테이프를 메쉬의 최상부에 적용한다.

본 발명의 장비는 샘플을 작은 부피(전형적으로 1 ㎕ 이하)로 메쉬 연장부분에 적용하는 것을 허용한다. 이 후 장비의 센서 영역이 샘플로 충만하게 되고, 샘플이 측정 전극과 근접하여 접촉하게 한다.

모서리가 충진된 장비가 WO-A-98/55856에 기재되어 있다. 이 장비는 본 발명에 따라 간단히 적용될 수 있다. 특히, WO-A-98/55856의 도 1을 참조할 수 있다; 상기 발명의 성분은 지지체(1), 전극(2/3), 메쉬재료(6) 및 테이프(7)이며; 추가로, 메쉬 재료에 시약이 제공된다. 이와 같은 장비는 그 모서리에 샘플을 적용함으로써 작업할 수 있다. 이것은 특히 샘플을 추출하기 어려울 때 유용하다. 하나 이상의 보조인자, 매개체 또는 메쉬 또는 세포막 시트 위에 코팅된 효소를 포함하는 다른 배열이 당업자들에게 명백할 것이다. 조합의 선택은 여러가지 화합물의 반응 속도에 따른다.

장비의 다른 구현예에서, 효소 또는 매개체가 시트 위에 코팅되고, 보조인자 및 기타 매개체 또는 효소가 작업전극 위에 직접 코팅되며, 시트는 활동 전극이 샘플에 전혈이 완전히 없다는 것을 확인할 정도로 전혈을 여과할 수 있다. 이와 같은 경우, 결과의 헤마토크릿트(haematocrit) 의존성은 실제적으로 감소한다. 이와 같이, 선택된 막의 세포 여과작용은 막에서의 반응 활성 원소들(효소, 매개체 및 보조인자) 몇몇 또는 모두를 갖는 빠른 반응 속도와 연합하여 매우 효과적인 장비를 생산할 수 있다.

요약하여, 본 발명에 따르면, 장비는 미세한 메쉬 재료 또는 막 위에 분석물의 정량화에 요구되는 하나 이상의 시약이 단일 또는 복수층으로 침전됨으로 구성되며; 침전된 면적은 매우 작은 부피의 샘플로 적시기에 충분히 작은 크기이다. 메쉬 또는 막은 비색 및 전기화학 장비 모두에서 사용할 수 있다.

본 발명의 특징은 시약이 폴리에스테르 또는 나일론과 같은 직조 재료 또는 기타 다공성 세포막 위의 표적 영역에 정확히 적용된다는 것이다. 사용시, 이것은 샘플의 존재시 시약의 신속한 용해를 제공한다. 시약(들)은 여러가지 방법으로 적용되어 정확한 위치에서 공지 부피를 침전시키며 잘 정의된 발자국을 남길 수 있다. 이 방법에는 피스톤 펌프, 주사기 펌프 또는 주문-잉크젯 프린터와 같은 분배장치의 사용이 포함된다.

또 다른 구현예에서, 하나 이상의 시약을 함유하는 가요성 테이프를, 그 위에 일련의 전극이 인쇄된 또 다른 가용성 테이프에 적층시킬 수 있다. 개개의 센서를 절단하는 대신, (한 줄 또는 일련의 센서로 이루어진)적층판을 적당한 분배기로부터 분배되도록 순차적으로 사용할 수 있다. 이 목적을 위해, 적층판으로서든 아니든, 본 발명의 테이프는 롤(roll)로 제공될 수 있고, 건조제를 또한 함유할 수 있는 밀봉된 카세트에서 저장된다. 사용시, 카세트는 자동 분배기에 넣어지고 그곳에서 테이프는 분리 센서를 순차적으로 나타내기 위해 인덱스화 메카니즘에 의해 자동적으로 풀려 나온다. 그러므로, 이 장치의 작동은 카메라에서 필름의 작동과 유사하다. 본 구현예에서, 테이프는 전혈 샘플에서 헤마토크리트와 헤모글로빈의 효과를 감소시키기 위해, 또한 사포닌과 같은 적혈구-용해 시약을 포함할 수 있다. 테이프는 추가로, 테이프가 카세트로부터 분배될 때 자동으로 벗겨지는 박리성 필름(예를 들면, 알루미늄)으로 덮임으로써 수분으로부터 보호될 수 있다. 샘플을 센서에 적용시켰을 때, 샘플 중의 흥미있는 분석물의 양이 전기화학적으로 측정될 것이다. 이와 같은 측정은 공지 방법으로 실시될 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명을 설명한다.

실시예

전도성 잉크 재료를 스크린 인쇄 공정으로 비-전도성 폴리에스테르 시트 재료 위에 프린트 한다. 전도성 잉크 재료는 흑연과 탄소 입자의 혼합물 및 유기 용매 중의 폴리머 결합제로 이루어진다. 전도성 잉크를 침전시킨 후, 강제 통풍 오븐에서 용매를 제거한다. 접촉 패드와 센서 면적을 정하기 위해 은/염화은 기준/상대전극을 비-전도성 잉크층을 갖는 인쇄된 탄소전극 각 쌍 중 하나 위에 인쇄한다.

멜돌라 블루(Meldola Blue), 나일 블루(Nile Blue) 또는 기타 적당한 염료와 같은 매개체 및 효소 보조인자 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD)를 탄소전극에 침전시킨다. 선택적으로, NAD를 수성 잉크로부터 분리하여 매개체 위에 적용한다.

효소 글루코스 디하이드로게나제를 단일필라멘트 폴리에스테르 메쉬 테이프 에 일정한 점으로 침전한다. 이것은 다음과 같이 얻어진다.

(a) 접촉모드에서는, 메쉬에 매우 근접한 분배기 팁에서 형성된 방울이 메쉬 표면에 접촉하여 떨어짐으로써 메쉬로 이동한다.

(b) 비-접촉 모드에서는, 잉크-젯 프린트 헤드 또는 메쉬 위의 기타 입구에서 형성된 방울이 메쉬를 통과하지 않는 조건하의 거리에서 메쉬로 떨어진다.

건조 후, 스팟은 부분적으로는 메쉬 직조 특성에 의해 한정되고, 부분적으로는 적용조건에 의해 한정되는 면적을 덮도록 퍼진다. 전형적으로 500 nL 방울로 덮히는 면적은 1.3 x 1.2 mm 이다. 메쉬 테이프는 실온에서 건조된다.

그 후, 효소-변형된 메쉬 테이프는 장치의 변형된 시트에 적층되고 비-전도성 프린트에 의해 추가로 보호된다. 장비의 시트를 개별 장비로 디스크 절단한다. 선택적인 장비 포맷에서, 적층된 시트는 감기고 카세트 테이프 유니트에 포함되어, 카메라 필름 감기 시스템과 유사한 감기 메카니즘에 의해 사용할 수 있게 된다.

Claims (11)

1. 활동 전극 및 상대전극을 갖는 지지체 및, 그 안에 시험할 소량의 액체가 분포될 수 있고 전극 사이에 접촉을 제공하는 재료의 층으로 이루어지며, 재료 위에 분석물-특이성 시약이 코팅된 시험 스트립.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시약이, 적어도 하나의 산화환원 반응 성분, 예를 들면 하나 이상의 효소, 매개체 및/또는 효소 보조인자인 시험 스트립.
3. 제 2항에 있어서, 적어도 하나의 성분이 효소를 포함하는 시험 스트립.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 효소가 글루코스 옥시다제 또는 글루코스 디하이드로게나제인 시험 스트립.
5. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 재료가 단일 필라멘트 메쉬 또는 막인 시험 스트립.
6. 그 안에 액체가 분포될 수 있고, 산화환원의 적어도 하나의 성분의 분리된 영역이 그 위에 코팅된 재료로 된 가요성 테이프.
7. 제 6항에 있어서, 재료가 단일 필라멘트 메쉬 또는 막인 가요성 테이프.
8. 제 6항 또는 제 7항에 따른 감겨진 테이프를 함유하는 용기.
9. 제 8항에 있어서, 자동 분배 수단이 또한 포함되는 용기.
10. 액체와 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항의 시험 스트립과의 접촉 및 흐름의 검출로 이루어진, 분석물의 존재를 시험하기 위해 액체를 시험하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 액체가 혈액이고 분석물이 글루코스인 방법.