KR20050093794A - 온도 조절 없이 응고시간을 측정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

일회용 테스트 요소 (2) 및 이것을 평가하기 위한 기기 (1) 를 포함하는 응고 파라미터를 측정하기 위한 시스템 및 방법. 응고 시간은 각각의 응고 파라미터에 대한 표준온도와는 다른 비표준온도에서 측정되며, 상기 비표준온도는 기기의 온도 측정 장치 (7) 에 의해 측정되며, 기기 (1) 는 혈액검사를 받는 환자 개인과 독립적인 응고시간 대 온도의 수학적 관계를 정의하는 데이터가 담긴 비휘발성 메모리 (18) 를 가지며, 표준온도에 대한 응고 파라미터는, 상기 수학적 관계를 사용하여, 상기 비표준온도에서 측정된 응고시간으로부터 계산된다.

Description

온도 조절 없이 응고시간을 측정하기 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING COAGULATION TIME WITHOUT THERMOSTATIC CONTROL}

많은 의료 문제는 혈액의 응고와 관련이 있다. 특히, 항응고제를 투약받는 치료기간 동안, 환자의 응고 파라미터는 계속 변동한다. 이러한 변동은 심각한 문제들을 일으킬 수 있다. 만일, 예를 들어, 환자가 헤파린(Heparin) 또는 마르쿠마(Marcumar)와 같은 항응고제로 치료를 받을 경우, 합병증을 피하기 위해서는 환자의 응고 파라미터가 제한된 범위의 수치 내에서 유지되는 것이 중요하다. 오직 이런 방법으로만 출혈 합병증을 피하는 동시에 혈병(血餠)의 수를 효과적으로 줄일 수가 있다. 그러므로 모든 치료의 필요를 만족시키는 혈액 응고 파라미터를 계속 모니터링 하기 위한 신속하고 정확한 방법이 필요하다.

도 1 은 평가 기기에 삽입되는 테스트 요소를 가지는 응고 테스트 시스템의 단면도를 나타낸다.

도 2 는 본 발명에 따른 바람직한 시스템의 개략적인 구조의 다이어그램을 나타낸다.

도 3 은 도 2 에 도시된 요소 온도 센서의 확대도를 나타낸다.

도 4 는 본 발명에 따라 실시된 일련의 실험에 있어 PT³⁷/PT^T VS. T[℃]/37 의 그래프를 나타낸다.

도 5 는 종래의 INR 값의 측정과 본 발명을 비교하는 실험 결과 그래프를 나타낸다.

도 6 내지 도 10 은, 서로 다른 응고 파라미터 테스트를 가지고 실시된 도 4 와 같은 결과를 보여준다.

도면을 참조하여 본 발명을 추후 더 설명하겠다.

현재, 프로트롬빈 시간(PT), 활성화 부분 트롬보플라스틴 시간(APTT) 그리고 활성화 응고 시간(ACT)이라는 세 가지의 응고 파라미터가 특히 의학적 관심의 대상이다. PT는 응고에 대한 바이타민 K 대항제(응고반응단계에서의 Ⅱ,Ⅴ,Ⅶ, 그리고 Ⅹ 응고인자에 영향을 미침)의 효과를 모니터링 하는데 주로 사용한다. PT 테스트는 조직트롬보플라스틴(tissue thromboplastin)을 첨가하여서 외인성 경로의 활성화를 측정한다.

APPT는 헤파린 치료를 모니터하기 위해 일차적으로 사용된다. 이 테스트는 내인성 응고반응단계에 있어서 응고인자의 변화를 감지하는 것이다(ⅤⅢ,Ⅸ,ⅩΙ,ⅩⅡ 응고인자 및 다른 효소와 인자들). 이런 종류의 테스트를 위한 테스트 시약이 아직까지는 표준화되지 않았으므로, 제조사마다 시약의 헤파린 민감도의 차이가 상당하다.

환자에게 고용량의 헤파린을 투여하였기 때문에, APTT 테스트를 행할 수 없는 상황에서는, 헤파린화(heparinization)를 모니터하기 위해서 ACT를 결정한다.

전통적으로, 응고 파라미터들은 "습식 화학" 테스트에 의해 결정된다. 혈액 샘플의 일부 표본이 액상시약과 혼합되고 혈액이 응고하는 순간의 시간이 측정된다. 그 결과는 직접적으로(초 단위) 또는 각 정상값에 대한 비율(백분율)과 같은 유도량의 형태로 표시된다. PT에 대한 테스트 결과들을 표시하기 위한 정량으로는 % Quick 과 INR(International Normalized Ratio)도 있다.

여러 해 전부터 소위 응고 파라미터의 "건식 화학" 테스트를 이용할 수 있게 되었다. 이들 테스트는 일회용 시약 이송용 요소(종종 "테스트 요소"라고 함)와 일반적으로 특정 제조업체로부터의 특정 종류의 테스트 요소 측정을 위해 채택되는 평가 기기를 포함하는 테스트 시스템에 의해 행해진다. 테스트 요소는 특정 테스트에 필요한 시약 시스템과 바람직하게는, 테스트 종류 및 로트 넘버 그리고 유효기간과 같은 테스트 평가를 위한 적절한 정보를 포함한다.

본 발명은 이러한 건식 화학 테스트에 관한 것이다. 각각의 테스트 요소는 제공된 혈액 액적 또는 혈장 샘플 (테스트에 따라, 특히 예비 항응고제와의 반응으로 전처리된다.)이 테스트 요소에 존재하며 혈액응고과정의 일련의 반응을 일으키기에 적합한 시약 시스템과 접촉하여 시약 시스템(일반적으로 복수의 시약을 포함함)을 용해하도록 설계된다. 샘플을 시약과 혼합한 후에, 결과로써 얻어지는 응고감지액이 테스트 요소의 응고감지부에 존재한다. 응고과정의 특정 반응단계가 일어날 때, 뚜렷한 특징을 보이며 변하는 응고감지액의 측정가능한 특성을 관찰함으로써 응고과정을 모니터링 한다. 시스템은 기기에 있는 측정 및 평가 전자기기에 의하여 이러한 변화를 감지하고 대응하는 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함한다. 측정 및 평가 전자기기는, 또한 상기 변화가 일어나는데 필요한 응고시간 측정을 위한 시간 측정 전자기기도 포함한다. 이 시간은 소망하는 응고 파라미터(적절한 단위의)로 환산된다. 이를 위해서 기기 및/또는 테스트 요소에 저장된 평가 데이터를 사용할 수 있다. 그리고 나서, 이 결과들은 기기의 디스플레이에 표시 및/또는 예컨대, 별도의 컴퓨터 시스템에 의해 더 평가된다.

이러한 시스템으로서는 본 출원인이 만들어 상표명 Coaguchek^® 으로 시판하는 것이있다. 더 상세한 사항들은 US 특허 5,789,664 와 WO 01/11356 을 포함하는 적절한 문헌에서 찾아 볼 수 있다. 샘플은 전혈 또는 혈장일 수 있다. 이하의 설명은 혈액을 예로 하였다. 그러나 이것을 본 발명의 일반적 실시가능성에 대한 제한으로 해석해서는 안 된다.

공지의 응고 테스트 시스템은 감지부의 구조뿐만 아니라 응고시간을 측정하는데 사용되는 응고감지액의 측정가능한 특성 및 샘플과 시약의 접촉이 이루어지는 방식에 있어서 특히 다르다.

- 어떤 테스트에 있어서는, 예컨대, 시약 시스템 내에 자성 입자들을 포함시켜서 감지될 수 있는 점성이 액체의 측정가능한 특성이 된다. 이러한 입자들의 운동성은 교번 자장에 의하여 감지된다. 이러한 시스템에서는 응고의 개시로 인한 점성 증가가 응고 시간의 끝을 나타내는 변화이다.

- 다르게는, 응고 과정의 특정 지점에서 그 농도가 변하는 화학적 성분이 응고 시간의 끝을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 특히, 두 형질의 응고 과정에 대한 최종 단백질분해효소인 효소 트롬빈은, 평가 기기로 측정할 수 있는 전기 또는 광학 신호를 발생시키는데 적합한 테스트 요소의 시약 시스템에 존재하는 시약을 포함해서 공지의 수단으로 모니터링 될 수 있다(예컨대, WO 01/63271 참조).

- 테스트 요소의 물리적 구성에 있어서는, 종래의 테스트 스트립과 유사한 플라스틱 손잡이에 고정된 투과성이 있는 하나의 다공성 멤브레인의 사용이 제안되었다(미국 특허 5,580,744). 이러한 테스트 요소에서, 샘플은 시약 시스템을 포함하고 있는 멤브레인에 직접 투입된다.

- 다른 구성에 있어서는, 테스트 요소에서 샘플을 투입하는 지점은 응고 감지부로부터 떨어져 있으며, 샘플 투입 지점으로부터 감지부까지 샘플액을 이송하는 것은 모세관 통로에 의해 이루어진다(미국 특허 5,789,664 참조).

특히, 건식 화학 테스트의 도입으로 응고 파라미터를 얻기 위한 테스트가 비교적 간단해지긴 하였지만, 정확도를 희생하지 않으면서 구조를 더 간단히 하여 비용을 낮추는 일이 중요한 과제로 남게 되었다. 예를 들어, 어떤 사람이 심장판막교체수술을 받았을 경우에, 이 사람의 장기간의 건강은 응고상태가 소정의 범위 내에 신뢰할 만하게 유지되는가에 달려있다. 이러한 목적으로, 환자 스스로 혈액응고 상태를 모니터하기 위해 사용할 수 있는 저렴한 가격의 소형 배터리 작동식 기기가 선보여야 한다. 의료 전문가가 현장에서 즉시 행하는 "point of care (POC)" 테스트에도 유사한 요구조건이 적용된다.

그러므로 본 발명의 과제는, 요구되는 정확도를 유지하면서도 동시에, 응고 파라미터를 결정하기 위한 시스템의 구조를 단순화하는 것이다.

이러한 과제는, 샘플과 혼합되어 응고감지액을 형성하는 시약 시스템 및 응고중에 변하는 상기 응고감지액의 측정 가능 특성을 모니터링 하기 위해 상기 응고감지액을 포함하는 응고감지부를 포함하는 일회용 테스트 요소, 그리고 원하는 응고 파라미터를 얻기 위해 상기 변화가 일어나는데 필요한 응고시간을 측정하기 위한 시간 측정 전자기기를 포함하고 응고감지액의 측정가능 특성에 대응하는 신호를 감지하기 위한 측정 및 평가 전자기기, 그리고 삽입된 상기 일회용 테스트 요소를 고정하기 위한 홀더를 가진 기기를 포함하고 응고시간은 각 응고 파라미터에 대한 표준온도와는 다른 응고 감지액의 비표준온도에서 측정되고, 상기 비표준온도는 온도 측정 장치에 의해 측정되고, 기기는 혈액검사를 받는 환자 개인과 독립적인 응고시간 대 온도의 수학적 관계를 정의하는 데이터가 담긴 비휘발성 메모리를 가지며, 표준온도에 대한 응고 파라미터는, 상기 수학적 관계를 사용하여, 상기 비표준온도에서 측정된 응고시간으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 환자의 혈액 또는 혈장 샘플의 응고 파라미터를 결정하기 위한 시스템에 의해 달성된다.

공지의 응고 파라미터 결정 시스템은 일반적으로, 응고의 측정중에 규정된 표준온도(통상 37℃)를 유지하게끔 만들어진 일종의 온도조절장치를 포함한다. 이에는 전기 히터 및 전자식 온도 조절 시스템이 필요하다. 본 발명에 의하면 이러한 온도조절장치는 불필요할 뿐만 아니라, 응고의 측정도 편리한 온도(예컨대, 실온)에서 이루어질 수 있다. 그럼에도 표준온도에서 결정된 응고 파라미터들과 직접 비교가능한 정확한 응고 파라미터 값들을 결정할 수가 있다. 이것이 갖는 다수의 이점은 하기와 같다.:

- 배터리에 의해 작동되는 소형의 휴대용 응고시간 측정기기에 있어서, 가열 시스템은 가격이 높고 모든 다른 요소들을 결합한 경우보다 더 많은 배터리 에너지를 소비한다. 만일 가열 시스템이 필요하지 않고 또한 더 작은 배터리가 요구된다면, 이 기기의 부피, 중량 그리고 가격을 충분히 줄일 수가 있다.

- 바람직한 표준 온도의 정확한 조절을 이루기 위해서, 공지의 건식 화학 시스템의 테스트 요소는 흔히 샘플액을 샘플액이 투입되는 지점(기기의 외부)으로부터 온도 조절 장치가 있는 기기의 내부로 안내하기 위한 긴 모세관을 갖는다. 만일 이처럼 긴 모세관이 필요 없게 된다면, 샘플량을 줄일 수 있다.

- 테스트 전에 공지의 기기가 요구하는 웜업(warm up)시간이 없어지거나 줄어든다. 이것은 특히 가정에서의 모니터링 또는 POC 적용에 있어서, 시스템의 사용을 간단하게 한다.

- INR 보정을 하는 데는 표준 온도(37℃)를 조절하는데 곤란을 야기하는 수조작 기술이 통상적으로 사용된다. 만일 실온에서 이러한 기술을 행한다면 온도 편차에 의한 오차를 줄일 수가 있다.

본 발명이 기초로 하고 있는 실험 작업 동안 온도에 대한 응고시간 파라미터들의 변화는 특정 기기와 특정 시약 시스템에 대해서는 특정적이나 샘플에 대해서는 놀랍게도 독립적인 함수관계로 표현할 수 있음을 알게 되었다. 그러므로 동일한 함수관계 f(T) (예컨대, 일차함수 또는 다항식일 수 있음)는 그 누구의 혈액을 검사하더라도 온도 의존성을 표현한다.

PT를 예로 들면, 이는 수학적으로 하기와 같이 표현될 수 있다.

(1) PT³⁷=f(T)*PT^T

여기서

PT³⁷ : 표준 온도 37℃에 대한 PT 값

PT^T : (더 낮은) 비표준 온도에 대한 PT 값

일반적으로 치료 화학의 분야에서는, 만일 테스트가 온도 의존적이고 실제의 테스트 온도가 바람직한 표준 테스트 온도와 다르다면, 온도보정계산을 행하는 것이 보통이다. 예를 들어, 혈중 글루코오스 농도 측정 테스트는 온도 의존적이라서, 적절한 보정 계산에 의하여 온도 변화에 기인한 오차들을 제거하는 것이 알려져있다(예컨대, 미국 특허 5,405,511 및 5,972,715 참조).

그러나 응고의 감지는 근본적으로 글루코오스 같은 분석물(anylyte)의 농도 감지와는 다르다. 글루코오스 테스트의 온도 의존성은 테스트 되는 개개의 샘플과는 독립적인 인자들의 영향에 의한 것이다. 특히 테스트가 기초로 하는 효소반응은 온도에 의존한다. 응고 테스트는 본질적으로, 주지하는 바와 같이, 특정 환자의 혈액에서 10가지 이상의 인자 및 효소의 고도로 복잡한 반응을 포함하는 자연 응고 과정의 실험 모델이기 때문에 근본적으로 다르다. 혈액이 응고하는 거동이 개인마다 다르다는 사실은 대응하는 치료약(예컨대, 헤파린 또는 마르쿠마)의 복용량이 각 개인에 따라 조절되어야만 한다는 사실에서도 또한 분명하다.

그러므로 응고 테스트에서 측정된 양은 특정의 각 샘플, 즉, 혈액 테스트를 받는 개인과 그 사람의 응고 시스템 상태에 의존한다. 온도 의존성에 관하여 똑같은 가정이 필요하다. 그러므로 동일한 테스트 시스템(바람직하게는 동일한 제조 로트의 동종의 기기와 동일한 시약 시스템)으로 서로 다른 온도에서 한정된 수의 환자들의 혈액을 검사함으로써, 아주 상이한 혈액을 가진 추가 환자들에 대해서 비표준 온도에서 결정되는 PT^T 값으로부터 PT³⁷ 을 계산할 수 있는 범용 f(T)-곡선의 생성은 기대할 수 없다.

종래 기술에 있어서, PT 및 APTT 테스트는 37℃ 정도인 표준 범위를 벗어난 온도에서는 일반적으로 실시되지 않았다. 한가지 예외가

A. Uldall의 "프로트롬빈 시간 표준화와 온도의 문제", Clinica Chimica Acta, 1980, 39-44. 에 기술되어 있다.

이 간행물은 정확한 온도 조절을 할 수 있도록 수조(water bath) 속에 담근 유리관에서 실시되는 PT 테스트에 대해 언급한다. 저자는 37℃의 표준 온도로부터의 편차(예를 들어, 유리관이 충분히 깊숙이 담그어지지 않았을 경우와 응고 상태를 검사하기 위해서 유리관을 수조로부터 반복하여 끄집어내어야 하기 때문에)에 의해 야기되는 문제들을 언급한다. 이러한 문제들을 줄이기 위해서 일반적으로 받아들여지는 표준 온도를 37℃에서 30℃로 낮출 것이 고려된다.

미국 특허 5,031,619 는 출혈시간 테스트에 대해 언급하고 있다. 이러한 테스트에서는 환자의 피부를 소정 크기로 절개하여 절개부를 통한 출혈의 순간부터 응고가 일어나는 것으로 보이는 순간까지의 시간을 측정한다. 이러한 출혈시간의 측정은 혈소판의 수와 혈소판의 기능에 의존하는 혈소판의 지혈 적합성을 평가하기 위한 선별 검사(screening test)로 사용된다. 이것은 특정 질환(예컨대, 글란즈만혈소판무력증)들을 선별할 수 있는 정성적인 검사(기껏해야 준 정성적인 검사)이다. 상기 특허는 외부 출혈의 발생률은 대체로 대상자의 피부 온도에 반비례한다는 공지의 사실에 대해 언급하고 있으며, 대상자의 온도 변동을 보상하기 위하여 1도당 0.05의 고정 팩터를 사용할 것을 제안하고 있다.

상기 언급한 미국 특허 5,580,744 는 모두 일정한 표준 온도하에서 실시된 많은 실험들을 기술한다. 이론상의 대안으로서, 실온과 같은 편차 온도에서의 응고감지 반응의 실시 가능성이 언급되었다. 상기 특허는, 가능한 보정계산식은 제시하고 있지만, 어떻게 이것이 실제로 이루어져야만 하는지에 대한 설명은 없다. 응고과정이 개개인에 대해서 상이하다는 사실에 기인한 문제들에 관해서는 아무런 언급이 없다. 그 시스템이 한 개인에 의해 사용되기 위해 특별히 고안된 것이라는 사실에서 볼때 저자는 이 문제를 언급하지 않았던 것이 확실하다.

도 1 은 평가 기기 (1) 와 일회용 테스트 요소 (2) 를 포함하는 응고 테스트 시스템의 개략 단면도이다. 테스트 요소는 샘플투입개구 (3), 모세관 통로 (4) 그리고 반응 챔버 및 응고감지부 (6) 의 역할을 하는 공간 (5) 을 포함한다. 통로 (4) 는 매우 짧으며, 본 발명에 따른 시스템에서 응고 감지부 (6) 는 온도가 조절 될 필요가 없고 또한 테스트 요소 (2) 가 기기 (1) 의 홀더 (8) 에 삽입되었을 때, 기기 (1) 의 하우징 외부에서, 샘플투입개구 (3) 가까이 바람직하게 놓이기 때문에 통로 (4) 는 생략될 수도 있다.

종래 기술의 장치에서는 샘플의 용이한 투입을 위해서 샘플공급부는 기기의 외부에 있어야 했고, 일정한 온도 조절을 위해서 테스트 요소의 응고감지부는 기기의 하우징 내부에 있어야 했다. 샘플은 긴 모세관 통로를 따라 샘플공급개구에서 응고감지부로 이송되었다. 통로의 길이 때문만이 아니라 또한 적절한 액체 이송속도를 위해 요구되는 충분히 넓은 모세관 통로의 단면 때문에 다시 다량의 샘플이 요구되었다. 이와 대조적으로 본 발명에서는 매우 짧은 이송거리(바람직하게는 1㎝ 미만이거나 심지어는 0.5㎝ 미만) 및 극소량의 샘플(바람직하게는 5㎕ 미만이고 가장 바람직하게는 2㎕ 미만)이 허용된다.

공간 (5) 은 샘플공급부에 공급된 샘플과 시약 시스템(도시되지 않음)을 혼합함으로써 형성된 응고 감지액을 수용한다. 응고감지부 (6) 에서는 거기에 포함되어 있는 응고 감지액의 응고 관련 측정량의 변화를 감지함으로써 응고를 감지한다. 결과로서 얻은 신호는 배선 (9) 을 통해 기기의 작동을 제어하는 측정 및 평가 유닛 (13) 으로 전송된다. 응고 감지는 종래 기술에 소개된 임의의 방법, 특히 광학적 또는 전기화학적 수단(예컨대, 미국 특허 5,789,664 및 WO 01/11356 참조)에 의해서도 수행될 수 있다. 바람직한 실시형태의 상세 사항들을 하기에 설명한다.

본 발명의 시스템은 응고 감지부 (6) 의 온도를 측정하는데 적합한 온도 측정 장치 (7) 를 포함한다. 예를 들어, WO 01/33214에 설명되어있는 바와 같은 적외선 온도 감지를 이용할 수 있다. 그러나 바람직하게는 온도 측정 센서, 특히 써미스터가 요소 온도 센서 (14) 로서 테스트 요소 (2) 에 일체화되고 플러그인 콘택트로 기기의 전자장비와 연결된다. 부가적으로, 기기 온도 센서 (15) 를 구비하여 하기에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 사용할 수도 있다.

테스트 요소 (2) 는 요소 정보 판독기 (11) 에 의해 평가되는 정보영역 (10) 에서 테스트 종류 및 시약 로트와 관련된 정보를 지니고 있다. 감지된 정보 신호는 배선(도시되지 않음)을 통하여 측정 및 평가 유닛 (13) 으로 전달된다. 정보 영역 (10) 및 정보 판독기 (11) 는 개략적으로만 도시되어 있다. 바람직한 예로서, 바코드 및 적절한 바코드 감지기가 사용될 수 있다.

롬-키(ROM key) (16) 가 롬-키 홀더 (17)에 교환 가능하게 끼워지고 중앙 측정 및 평가 유닛 (13) 과 상호 데이터 교환을 위해 연결된다. 롬-키는 테스트의 평가에 필요한 데이터가 저장되어있는 메모리 (18) 를 포함한다. 이들 데이터는 테스트 요소의 제조 로트에 따른다. 바람직하게, 정보 영역 (10) 은 특정 테스트 요소 (2) 의 제조 로트에 대해 특정적인 식별 데이터를 포함한다. 기기에 삽입된 롬-키가 테스트 요소 (2) 의 제조 로트에 대응하는 것인지를 확인하기 위해 상기 정보는 정보 판독기 (11) 로 읽혀져 롬-키 (16) 에 저장된 식별 데이터와 비교된다.

롬-키 (16) 의 메모리 (18) 는 온도에 대한 응고시간의 수학적 관계( 비표준온도에서 측정된 응고시간으로부터 표준상태에 대한 소망하는 응고 파라미터를 계산하는데 사용된다.)를 설명하는 데이터를 포함한다. 또는, 이들 데이터는 기기 (1) 의 영구 메모리에 저장될 수도 있다.

중앙 측정 및 평가 유닛 (13) 은 ASIC 20 및 회로판 (21) 을 포함하는 종래의 전자회로로 구성된다. 이 유닛은 기기의 기능을 제어하고 필요한 계산을 수행하기 위한 프로그래머블 마이크로프로세서를 포함한다. 특히, 이 유닛은 응고 감지 장치 (6), 요소 정보 장치 (11), 비휘발성 메모리 (18) 그리고 온도 측정 장치 (7) 로부터 받은 신호 정보를 조합하여 원하는 응고 파라미터를 얻는다. 이 결과는 기기 (1) 의 디스플레이(도시되지 않음)로 전송된다. 기기의 작동을 위한 전력은 배터리 (22) 에 의해 공급된다.

도 1 에 도시된 시스템의 대부분은 기존부터 있는 것이기 때문에 더 이상의 상세한 설명은 불필요하다. 그러나 종래의 기술과는 다르게, 기기 (1) 는 히터와 전기 가열 제어기를 포함하는 온도 조절 시스템을 구비하지 않아도 된다. 오히려, 표준온도에 대한 응고파라미터를 계산하기 위해서 기기는 응고감지부에서 응고감지액의 온도를 측정하기 위한(직접 또는 간접적으로) 온도 측정 장치 (7) 및 메모리 (18) 에 저장된 수학적 관계를 사용한다.

본 발명의 실험 평가중에 각각의 샘플과 독립적이어서, 기기의 비휘발성 메모리에 저장될 수 있고 다수의 상이한 개인(환자)에 대하여 반복적으로 사용될 수 있는 수학적 관계를 이용하여 편차온도(일반적으로 낮음)에서 실시된 측정으로부터 원하는 표준 응고 파라미터(대략 37℃로 조절된 온도에서 얻어진다)를 정확히 계산하는 데에는 응고감지액을 포함하는 공간 부근의 온도를 측정하는 것으로 충분함이 밝혀졌다. 측정 및 평가 유닛 (13) 은 필요한 계산을 수행하도록 되어있다.

도 2 및 도 3 은 응고 테스트 시스템의 바람직한 실시형태의 중요한 구성상의 특징을, 테스트 요소 층의 바람직한 배열을 보여주는 부분 평면도 및 전자기기의 부분 블록 다이어그램으로 보여준다. 이 바람직한 실시형태는 특히 다음과 같은 두 가지 측면에서 특징이 있다.

- 도 2 의 상부에서 보는 바와 같이, 응고의 감지는 시약 및 전극의 배열에 의하여 수행된다.

- 응고감지부의 요구되는 정확한 온도 측정은, 테스트 요소와 일체로 되는 요소 온도 센서 (14) 와 기기에 놓이는(응고감지부 (6) 로부터 비교적 멀리떨어져서) 기기 온도 센서 (15) 를 조합하여 사용함으로써 이루어진다.

이들 두 가지 측면은 결합할 수 있다. 이 경우에, 테스트 요소는 도 2에서 보는 바와 같이, 층 (A) 및 층 (B) 같은 2개의 전기 리드(electric lead)층을 바람직하게 갖는다. 이러한 층들은 공지된 방법으로 비전도성(플라스틱) 캐리어 호일 위에 형성될 수 있으며 또한, 절연층으로 분리될 수 있다. 층의 리드 및 기기에 의해 제공되는 전극 배열 사이의 전기적 콘택트는, 대응하는 기기 콘택트 (27) (도 1) 와의 전기 접속을 제공하는 요소 콘택트 패드 (25) 및 (26) 에 의하여 각각 이루어진다. 샘플투입개구 (3) 로부터 응고감지부 (6) 로 샘플액을 전달하기 위해서 층 (A) 의 정상부에는 모세관 통로 (4) 가 구비된다. 이들 모든 구성요소는 공지의 방법으로 구현될 수 있으며 따라서 이들을 더 이상 설명할 필요는 없다.

도 2 의 전극 배열 A 는 제1 상대(counter) 전극 (30), 액적 감지 전극 (31), 작업 전극 (32), 작업 전극 (32) 을 둘러싸는 두 개의 핑거 (34) 를 가지는 제2 상대 전극 (33) 그리고, 스터럽(stirrup) 형상의 충전 감지 전극 (35) 을 포함하는 5개의 전극을 포함한다. 레이저 제거 기술을 이용하여 약 50㎛ 두께의 금층(gold layer)으로부터 전극 배열을 만들어 낼 수 있다.

상대 전극 (30) 은 샘플투입개구 (3) 가까이에 위치하고 예컨대, Ag/AgCl을 함유하는 기준 시약층 (37) 으로 덮인다. 작업 전극 (32) 과 제2 상대 전극 (2) 은, 응고 과정의 반응을 시작하는데 필요한 시약 시스템을 포함하는 응고 감지 시약 (38) 으로 덮인다. 시약층 (38) 은 또한 적절한 측정가능 특성의 감지에 필요한 시약, 특히, 효소에 의하여 응고를 감지하는 경우에는 개개 효소의 기질(substrate)을 포함한다(예컨대, 효소 트롬빈의 기질 일렉트로지메(electrozyme) TH).

도 2 에 도시되는 시스템으로 수행되는 테스트 계획안은 하기의 단계를 포함한다.:

- 테스트 요소를 삽입하면 기기는 자동으로 켜지고 통상의 작동 점검이 수행된다.

- 샘플 액적이 모세관 통로 (4) 의 샘플투입개구 (3) 에 투입되면, 샘플액은 제1 상대 전극 (30) 과 액적 감지 전극 (31)을 연결한다. 이 연결은 적절한 교류전압을 이들 전극에 가하고 양 전극이 샘플액과 접촉되었을 때의 급격한 임피던스 강하를 감지함으로써 알 수 있다.

- 혈액 샘플이 모세관 통로 (4) 내로 더 들어갔을 때(모세관 작용에 의하여), 적절한 교류 전압을 작업 전극 (32) 과 제2 상대 전극 (34) 에 가하여 혈액 샘플이 이들 전극에 도달한 것을 다시 알 수 있다. 작업 전극 (32) 이 젖는 때가 또한 응고 시간 측정의 적합한 시작점이 되는 때이다. 왜냐하면, 이는 시약층 (38) 의 용해 및 따라서 응고 반응 과정의 시작과 일치하기 때문이다.

- 모세관 통로 (4) 의 충만은 충전 감지 전극 (34) 과 제2 상대 전극 (33) 사이에 흐르는 전류에 의하여 알 수 있다.

- 응고 감지액의 측정가능 특성으로서 효소 활성도가 전기화학적 수단에 의하여 감지된다. 이러한 목적으로 모세관 (4) 이 충만한 후에는 적절한 일정의 직류 전압이 제1 상대 전극 (30) 을 기준으로 하여 작업 전극 (32) 에 가해진다. 이후, 적절한 간격으로(예컨대, 0.1초) 전류를 측정한다. 응고 과정의 끝에서, 효소 트롬빈이 생성되면, 이 효소 트롬빈은 시약층 (38) 에 함유된 기재로부터 전기화학적 활성기를 분할함으로써, 효소 생성의 특징인 전류 증가를 가져온다. 이 변화는, 공지의 방법으로, 원하는 응고 파라미터를 얻기 위해 사용되는 응고 시간의 끝을 규정한다.

도 2에 도시되는 층 (B) 는 요소 온도 센서 (14) 로서 적절한 전기 리드(electric leads)의 한 예이다. 이 층의 온도 민감 영역 (40) 은, 도 3 에 보다 상세히 도시되는 바와 같이, 매우 얇고 좁은 전기 써미스터-컨덕터가 일반적으로 구불구불하게 뻗어있는 영역으로 규정된다. 컨덕터 (41) 는 저항 대 온도의 의존성이 큰 통상의 써미스터 재료로 만들어질 수가 있다. 그러나 또한 충분히 얇은 두께의 금층(100㎛ 미만)을 포함해서 테스트 요소 제조용으로 보다 일반적인 재료가 적절한 것으로 밝혀졌다.

써미스터-컨덕터 (41) 의 저항은 4개의 단자 배열에 의해 측정되는데, 두 단자 (42),(43) 는 일정 전류를 써미스터-컨덕터 (41) 에 공급하는데 사용되고, 분리된 두 단자 (44),(45) 는 무전류 방식으로 저항을 측정하는데 사용된다.

시스템의 작동중에, 요소 온도 센서 (14) 에 의해 발생된 온도 신호와 기기 온도 센서 (15) 에 의해 발생된 신호를 함께 사용하여 (더 낮은) 비표준온도에서 실시된 측정으로부터 표준온도에 대한 응고 파라미터를 계산하는데 사용될, 신뢰할 만큼 높은 정확도의 온도 값을 결정하게 된다.

- 요소 온도 센서 (14) 는 응고감지부 (6) 아주 가까이에서의 온도 변화에 관한 정보를 제공하는데만 사용된다. 그러므로 이 센서와 온도 측정 전자기기 (46) (측정 및 평가 전자기기 (13) 의 일부임)는 온도를 절대량으로 측정 가능할 필요는 없다.

- 기기 온도 센서 (15) 는 표준 온도에 대한 온도 정보를 제공하는데 사용된다. 이 온도 정보는 표준 온도로부터의 측정차는, 모든 기기의 온도 환산에 응고 시간 대 온도의 동일한 수학적 관계의 사용에 필요한 조건인 모든 기기들에 대해 (높은 정확도로) 동일하다는 것을 감안하면 절대량이어야 한다.

실제 사용에 있어서는, 테스트 요소 (2) 를 기기 (1) 내에 삽입한 후, 요소 온도의 변화 대 시간(즉, 요소 온도 변화의 속도)에 관한 정보를 얻기 위해서 요소 온도 센서 (14) 의 온도를 모니터링 한다. 이 변화 속도가 허용치 아래로 떨어졌을 때에만(즉, 요소 (2) 의 온도가 충분히 일정할 때에만) 응고 파라미터를 측정하기 위해 샘플 액적을 테스트 요소에 투입해도 좋다는 신호가 주어진다. 이러한 조건이 충족된다면, 기기 온도 센서 (15) 의 온도 값은 환산을 위한 "참" 온도로서 사용된다.

바람직하게는, 요소 온도 센서 (14) 의 온도 변화뿐만 아니라 또한 기기 온도 센서 (15) 의 온도변화도 모니터링 된다. 만일, 두 온도 센서의 변화 속도가 매우 일정한 온도 환경임을 표시하는 적정 한계(두 센서에 대해 서로 다를 수도 있음) 이하일 경우에만 응고 결정이 이루어진다면 더 양호한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실험 평가중에 응고 테스트의 극히 까다로운 요구조건도 만족시키는 온도 측정이 이들 수단에 의하여 가능하다는 것을 알아냈다. 동시에 테스트 요소 온도 센서는 절대온도 값을 제공할 필요가 없기 때문에 비교적 저렴하게 일회용 테스트 요소와 일체로 결합될 수 있다. 기기 온도 센서 (15) 는 기기의 내부에 위치할 필요는 없다. 오히려 기기 외부에, 주위 온도가 측정되는 위치에 기기 온도 센서 (15) 를 두는 것이 더 유리할 수 있다.

도 4 는 하기와 같이 얻어진 실험 결과를 나타낸다.

- 서로 다른 27명의 환자들과 4개의 표준액("normals")으로부터 샘플을 취하여 각각 다수의 부분 표본으로 구분하였다.

- 각각의 샘플로부터 16℃와 32℃ 사이의 4개의 비표준온도에서 PT^T-값을 4회 측정하였다(4개의 부분 표본을 사용하여). 이들 측정은 온도조절 시스템을 무력화한 변경을 가한, 본 출원인에 의해 제조된 Coaguchek^® 장비를 가지고 수행되었다. 이 장비를 온도 챔버(temperature chamber)내에 놓아 온도의 변화를 주었다.

- 정확도를 향상시키고 데이터 베이스를 증가시키기 위하여 이들 각각의 측정은 서로 다른 4개의 장비를 가지고 실시되었다.

- 동시에 각 샘플에 대하여 온도조절기를 갖춘 기존의 Coaguchek^® 시스템을 사용하여 PT³⁷ 를 결정하였다.

상기 결과로부터 PT비 (Y=PT³⁷/PT^T )가 계산되었다. 각 측정 온도 T (℃) 를 37로 나누어 계산된 온도비 X 에 대하여 이들 PT비가 도 2 에 나타나 있다.

도 4 는 모든 데이터들이 회귀분석에 의해 결정되는 곡선 Y=f(X) 에 매우 근접한다는 것을 보여준다. 이 경우에 곡선은 도 4 에서 보는 바와 같이 2차 다항식이다. 이는 온도 의존성은 사용되는 샘플의 소스와는 독립적인 1개의 함수관계로 표현될 수 있다는 놀라운 사실을 증명한다.

온도에 있어서, 실제 실험중에는 온도비(절대 온도 대신에 나타내는)를 사용하는 것이 편리했다. 분명히, Y=f(X) 은 Y=PT³⁷/PT^T=f(T) 로 쉽게 변형될 수 있다. 또한, PT³⁷ 을 계산하기 위한 등식은 이 등식을 PT³⁷ 에 대해 풀어서 쉽게 찾을 수 있다.:

PT³⁷=f(T)*PT^T

도 5 는 본 발명에 따라 결정된 INR-값(INR_INV)과 기준 방법에 따라 결정된 대응 데이터(INR_CKS)의 비교를 나타낸다. INR 값은, 이 기술분야에서 주지된 바와 같이, PT와 메디안 노말 PT(MNPT) 사이의 비를 구하여 계산된다. 도면에서 보는 바와 같이, 두 방법에 의해 얻어진 결과가 3.74%의 평균 상대 편차(MRD)로 아주 잘 일치하는 것을 알 수 있다. INR_INV 값은 약 16℃와 32℃ 사이의 주변온도를 측정하여 결정된 반면에 기준값 INR_CKS 은 표준온도 37℃에서 결정된 것이다.

도 6 내지 도 10 은 샘플의 수는 더 적지만 서로 다른 다수의 방법으로 실시한 실험 결과를 나타낸다. 각 경우마다 표준온도에서의 응고 파라미터와 각 비표준온도에서의 응고 파라미터 간의 비는 온도비 X 에 대하여 점철되어있다. (PT-비는 Y로, INR-비는 Z로, APTT-비는 V로 표시함) 각각의 도면은 하기의 응고 테스트 시스템을 사용한 실험에 기초한 것이다.:

도 6 :

Coaguchek^® S 저 ISI PT 스트립(Low ISI PT strip). 이들 테스트는 항응고제가 없는 모세혈의 신선정맥혈을 필요로 하는, 인간의 재조합조직인자로부터 얻은 건식 저 ISI 트롬보플라스틴을 사용한다. 항응고제를 경구 투여받는 환자로부터 샘플을 얻었다.

도 7 :

Coaguchek^® S 저용량 PT 스트립(Low Volume PT strip). 이들 스트립은 항응고제가 없는 모세혈 또는 신선정맥혈을 필요로 하는, 토끼의 뇌로부터 얻은 고 ISI 트롬보플라스틴을 포함한다.

도 8 :

저 ISI 실험 시약(Low ISI Lab reagent)을 갖는 Amelung 4채널 실험 분석기. 이 시약은 구연산염 첨가 혈장을 필요로 하는, 인간의 재조합조직인자로부터 얻은 오쏘 리콤비플라스틴(Ortho Recombiplastin) PT 를 포함한다.

도 9 :

고 ISI 실험 시약(High ISI Lab reagent)을 갖는 Amelung 4채널 실험 분석기. 이 시약은 구연산염 첨가 혈장을 필요로 하는 토끼의 뇌로부터 얻은 Dade C Plus PT 를 포함한다.

도 10 :

구연산염 첨가 혈장을 필요로 하는 오쏘 오토 APTT 실험 시약(Ortho Auto APTT Lab reagent)을 갖는 Amelung 4채널 실험 분석기.

각각의 경우, 결과로서 얻은 데이터는, 도면에서 보는 바와 같이, 모든 샘플에 대하여 하나의 함수관계로 표현될 수 있다. 그러므로 본 발명은 "건식 화학" 및 "습식 화학" 테스트를 포함하는 여러 가지 종류의 응고 테스트에 적용할 수 있다.

Claims (14)

1. 샘플과 혼합되어 응고감지액을 형성하는 시약 시스템 (38) 및 응고중에 변하는 상기 응고감지액의 측정 가능 특성을 모니터링 하기 위해 상기 응고감지액을 포함하는 응고감지부 (5) 를 포함하는 일회용 테스트 요소 (2), 그리고

   원하는 응고 파라미터를 얻기 위해 상기 변화가 일어나는데 필요한 응고시간을 측정하기 위한 시간 측정 전자기기를 포함하고 응고감지액의 측정가능 특성에 대응하는 신호를 감지하기 위한 측정 및 평가 전자기기 (13), 그리고 삽입된 상기 일회용 테스트 요소 (2) 를 고정하기 위한 홀더 (8) 를 가진 기기 (1) 를 포함하고,

   응고시간은 각 응고 파라미터에 대한 표준온도와는 다른 응고 감지액의 비표준온도에서 측정되고, 상기 비표준온도는 온도 측정 장치 (7) 에 의해 측정되고,

   기기 (1) 는 혈액검사를 받는 환자 개인과 독립적인 응고시간 대 온도의 수학적 관계를 정의하는 데이터가 담긴 비휘발성 메모리 (18) 를 가지며,

   표준온도에 대한 응고 파라미터는, 상기 수학적 관계를 사용하여, 상기 비표준온도에서 측정된 응고시간으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 환자의 혈액 또는 혈장 샘플의 응고 파라미터를 결정하기 위한 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기기는 응고감지액이 있는 상기 테스트 요소의 온도를 조절하기 위한 장치를 포함하지 않아서, 상기 테스트 요소 및 상기 응고감지액의 온도는 측정이 이루어지는 주변 온도에 의존하는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 전술한 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기기는 배터리 작동식인 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 전술한 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 일회용 테스트 요소는 그와 일체화된 요소 온도 센서 (14) 를 포함하고, 상기 기기는 기기 온도 센서 (15) 를 포함하고, 측정 및 평가 전자기기 (13) 는, - 기기 온도 센서 (15) 의 신호로부터 표준온도에 대한 온도 값을 얻고 - 요소 온도 센서 (14) 의 신호로부터 요소 온도의 변화속도에 대한 정보를 얻고, 시간에 대한 상기 요소 온도의 변화속도가 허용치보다 더 작을 때만 상기 비표준온도에서 측정된 응고시간으로부터 상기 표준온도에 대한 응고 파라미터를 계산하기 위해, 측정 및 평가 전자기기 (13) 는 상기 기기 온도 센서로부터 얻은 온도 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 전술한 항중 어느 한 항에 있어서, 테스트 요소 (2) 가 상기 홀더에 삽입되는 경우, 응고감지부 (6) 가 기기 하우징 외부에 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 전술한 항중 어느 한 항에 있어서, 기기 (1) 는 교환가능한 기계 판독 데이터 저장요소(특히, ROM-Key; 16)를 포함하고, 상기 교환가능한 기계 판독 데이터 저장요소는 시간에 대한 응고시간의 수학적 관계를 정의하는 데이터가 담긴 메모리 (18) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 테스트 요소는 테스트 요소 (2) 의 제조 로트에 대해 특정적인 식별 데이터가 담긴 기계판독코드 (10) 를 포함하고, 상기 기기는 측정 및 평가 전자기기 (13) 에 의해, 기기에 삽입된 롬-키 (16) 가 테스트 요소 (2) 의 제조 로트에 대응하는가를 확인하기 위한 기계판독코드 (10) 용 판독기 (11) 를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 따른 시스템에 사용되는 것을 특징으로 하는 일회용 테스트 요소.
9. 제 8 항에 있어서, 온도 측정 센서(특히, 써미스터) (14) 및 상기 온도 측정 센서의 온도 신호를 그 센서가 삽입되는 기기로 전송할 수 있는 플러그인 콘택트를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 요소.
10. 환자의 혈액 또는 혈장 샘플의 응고 파라미터를 결정하기 위한 방법에 있어서,

    시약 시스템 (38) 은 일회용 테스트 요소 (2) 에서 샘플과 혼합되어 테스트 요소 (2) 의 반응감지부 (6) 에서 응고감지액을 형성하고, 응고과정중에 변하는 응고감지액의 측정가능 특성이 모니터링 되고,

    응고감지액의 측정가능 특성에 대응하는 신호가 감지되고, 원하는 응고 파라미터를 얻기 위해 상기 변화가 일어나는데 필요한 시간이 측정되며,

    응고시간은 각 응고 파라미터에 대한 표준온도와는 다른 응고 감지액의 측정된 비표준온도에서 측정되고,

    기기 (1) 의 비휘발성 메모리 (18) 로부터, 혈액검사를 받는 환자 개인과 독립적인 응고시간 대 온도의 수학적 관계를 정의하는 데이터를 가져오고,

    표준온도에 대한 응고 파라미터를 수학적 관계를 사용하여 상기 비표준온도에서 측정된 응고시간으로부터 계산하는 것을 특징으로 하는 환자의 혈액 또는 혈장 샘플의 응고 파라미터를 결정하기 위한 방법.
11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 측정가능 특성은 응고감지액의 응고과정에 관여하는 효소 활성도인 것을 특징으로 하는 시스템 또는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 전기화학적 수단에 의하여 효소 활성도를 감지하는 것을 특징으로 하는 시스템 또는 방법.
13. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 기기로 상기 응고 파라미터를 모두 결정함에 있어 시약의 로트와는 독립적인 동일한 수학적 관계를 사용하는 것을 특징으로 하는 시스템 또는 방법.
14. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 동종 기기 및 동종 시약을 사용하여 서로 다른 온도에서 다수의 상이한 샘플의 응고시간을 측정함으로써 상기 수학적 관계가 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템 또는 방법.