KR20070043826A - 사이어 유체 검출기 - Google Patents
사이어 유체 검출기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070043826A KR20070043826A KR1020077003006A KR20077003006A KR20070043826A KR 20070043826 A KR20070043826 A KR 20070043826A KR 1020077003006 A KR1020077003006 A KR 1020077003006A KR 20077003006 A KR20077003006 A KR 20077003006A KR 20070043826 A KR20070043826 A KR 20070043826A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- biosensor device
- fluid
- biosensor
- liquid flow
- pass
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 16
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 9
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims 1
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001690 micro-dialysis Methods 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 3
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 2
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 2
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001042 affinity chromatography Methods 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940072107 ascorbate Drugs 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 230000007247 enzymatic mechanism Effects 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 238000002523 gelfiltration Methods 0.000 description 1
- 229930195712 glutamate Natural products 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/40—Semi-permeable membranes or partitions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
- B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
- B01L2300/0645—Electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
- B01L2300/0877—Flow chambers
Abstract
본 발명은 액체 흐름 내에 저분자 물질들의 빠른 검출을 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 마이크로-디알리시스(dialysis) 프로브, 필터 유닛, 효소, 세포부유액, 화학 반응, 인간, 세포조직 또는 동물로부터 액체 흐름 내의 저분자 물질의 빠른 검출 및 효소, 세포부유액 또는 화학 반응에서 인슐린, 대사산물 및 화학적 또는 생물학적 과정으로 제한되지 않고 예시된 조제물(pharmaceuticals), 대안적으로 세포내(in vivo) 물질의 투여, 조절 및 제어를 위한 장치에 관한 것이다.
1960년대 초부터 오늘날까지 액체 크로마토그래피의 년간 세계 시장은 크게 성장하였다. 이 분야의 시장 선구자들은 파마시아&업존 에이비(Pharmacia&Upjohn AB), 어플라이드 바이오시스템즈 인크(Applied Biosystems Inc), 바이오애널리티컬 시스템즈(Bioanalytical Systems), 히타치 인스트루먼츠(Hitachi Instruments) 및 워터 코포레이션(Water Corporation)과 같은 회사들이다.
이러한 개발과 함께, 마이크로-디알리시스 프로브와 같은 도구는 환자 및 동물의 생포내 모니터링을 위해 제조되었다. 이러한 분야에서 활동하는 회사들은 씨엠에이 마이크로디알리스 에이비(CMA Microdialys)(스웨덴) 및 스펙트알엑스 인크(SpectRx Inc)(USA)가 있다.
화학 과정 및 표소의 모니터링 및 제어를 포함하는 제 3 분야는 개발 중에 있다. 이러한 분야에서 활동하는 회사는 예컨대 어플리콘(Applikon)(NL), 와이에스아이 인크(YSI Inc)(USA) 및 트라체 비오테크 아게(Trace Biotech Ag)(독일)이 있다. 트라체 비오테크 아게는 무균 상태에서 효소를 샘플링하는 장치와 같은 마이크로-디알리시스를 개발한다.
상기 언급한 세 개 영역의 공통점은 이들이 모두 우선적으로 유체-통과 검출기 타입의 검출 시스템에 의존한다는 것이다. 상이한 타입의 유체-통과 검출기를 사용하면, 여러 중요한 화학 물질을 식별하고 그 양을 측정할 수 있다. 물리적 측정 원리에 의존하면, 상이한 종류의 문제들을 해결하기 위해서는 상이한 타입의 검출기들을 사용해야 한다. 여러 분야에서 우수한 결과를 얻을 수 있는 여러 검출기들이 존재한다. 글루코즈, 락테이트 및 아세테이트와 같은 대사산물이 검출될 때, 바이오센서가 사용된다. 바이오센서의 불안정성으로 인해 측정 성능 조건은 충족되지 않았다.
1995년 이후로 새로운 타입의 바이오센서 기술, 사이어(SIRE) 바이오센서가 개발되었으며, 이는 인식 성분의 투입에 기초한다[SE 510 733(1999), US 6,214,206(2001) & US 6,706,160(2004)]. 이러한 기술은 통상적으로 화학 물질의 측정과 관련한 많은 기술적 문제들을 해결하였다. 본 발명은 시약으로서 투입가능한 효소를 사용할 수 있기 때문에 상기 언급한 기술과 함께 사용될 수 있지만, 새로운 기술적 구성에 기초한다는 차이점을 가지며, 이는 새롭고 기대치 않았던 방식으로 액체 흐름 내의 화학 물질의 정성적 및 정량적 측정에서 발생하는 문제들을 해결한다.
오늘날까지 글루코스, 락테이트, 아스코베이트, 말토즈, 갈락토즈, 우레아, 에탄올, 메탄올, 하이드로젠 퍼옥사이드, 아스코빅산, 락토즈, 말토즈, 말릭산, 글루타메이트 및 서클즈로 제한되지 않고 예시된 저분자 물질(Mw<5kDa)의 측정을 위해 종래 유체-통과 검출기의 사용 시 발생하는 주된 문제들을 해결하는 기술적 해결책들이 제시되지 않았다.
상기 문제들은 (샘플의 이동에 의해 유발되고 샘플 흐름의 감소된 양에 의해 야기된 보다 짧은 분석 시간을 달성할 수 있도록) 유체-통과 검출기를 샘플링 포인트에 가깝게 접속시킬 필요성, 특정 측정, 빠른 측정, (주변 온도 및 액체 흐름의 온도) 온도 효과에 대한 내성, 및 샘플의 수동 조작을 피하는 것들을 포함한다.
본 출원서에서 개시하는 유체-통과 검출기는 언급한 저분자 물질의 새롭고 고유한 분석을 제안한다. 본 발명은 완전히 새로운 방식으로 액체 흐름 측정에서 발생하는 상이한 종류의 문제를 해결하는 강력한 해결책이다. 본 발명이 갖는 주된 장점은: 물질대사식으로 작용하는 저분자 물질이 정량적이고 정성적으로 결정될 수 있고, 본 발명이 샘플링 포인트에 매우 가깝게 연결될 수 있으며, 이러한 측정에서 매우 일반적인 것으로서 결과에 영향을 미치는 온도 요동에 민감하지 않다는 것이다.
화학 물질을 식별하기 위한 상이한 타입의 유체-통과 검출기가 개시된다. 광학 흡수 측정(GB 2089062), 형광 측정(타케우치 티. 및 미와 티. Anal.Chim.Acta 311, 231-236, 1995), 라만(Raman) 스펙트로스코픽 측정(카발린 엘.엠. 등. Talanta 40, 1741-1747, 1993), FTIR 스펙트로포토메트리(헬게스 제이.더블유. 및 테일러 엘.티. Anal.Chem. 59, 295-300, 1987), 포토-어쿠스틱 측정(보이그트맨 이. 등 Anal.Chem. 53, 1921-1923, 1981), 일렉트로-루미니센스 측정(힐 이. 등 J. Chromatography 370, 427-437, 1986), 방사능 측정(드 코르테 디. 등 J. Chromatography 415, 383-387, 1987) 및 전기-화학 측정(사가 케이.에이. Talanta 42, 235-242, 1995)으로 예시되는, 상이한 타입의 물리적 측정 원리가 사용된다. 이들은 다른 타입의 구성에 기초하고 상기 언급한 문제들을 해결할 수 없다.
초기에, 샘플에서 효소 기작을 검출하기 위한 장치가 보고되었다[JP 2-208551(1990)]. 그러나, 효소는 분자 중량이 통상적으로 5kDa보다 크고 반투과 막을 통과할 수 있는 능력이 감소된 고분자 물질이다. 상기 언급한 보고서는 본 출원서에 개시된 본 발명에 개시되는 주된 성분인 반투과성 막이 결핍된 유체-통과 검출기를 개시한다. 또한, 온도 센서, 가열-/냉각 부재가 개시되어 있지 않다.
본 발명은 (0.1 내지 900 nm 크기의 나노-구멍이 관통된) 반투과성 막에 의해 분리된 최소로 두 개의 유체-통과 챔버, 검출기, 온도 센서, 하나 이상의 전기 케이블 접속부로 구성된 장치이며, 검출기를 포함하는 유체-통과 챔버 중 하나는 효소 시약과 함께 액체 유동할 수 있는 인입구와 배출구를 가지며, 다른 유체-통과 챔버 중 하나는 샘플링 포인트로부터 액체 유동을 위한 인입구와 배출구를 갖는다.
또한 본 발명은 본 발명에 따른 장치가 액체 흐름 내의 저분자 화학 물질의 실시간 및/또는 실시간 검출에 가깝게 사용되는 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 본 발명에 따른 장치가 액체 크로마토그래피(예컨대, 모세관 LC, HPLC, FPLC, 친화성 크로마토그래피 및 젤 필트레이션)에서 유체-통과 검출기로서 사용되며, 마이크로-디알리시스 프로브, 필터 유닛, 효소, 세포부유액, 화학 반응, 인간, 세포조직 또는 동물로부터 액체 흐름 내의 저분자 물질의 빠른 검출 및 효소, 세포부유액, 화학 반응 또는 세포조직에서 인슐린, 대사산물 및 화학적 또는 생물학적 과정으로 제한되지 않고 예시된 조제물(pharmaceuticals), 대안적으로 세포내(in vivo) 물질의 투여, 조절 및 제어를 위해 사용되는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 기본적인 항목을 도시한다. 검출될 저분자 물질을 포함하는 액체 흐름은 인입구(A)를 통과하여 유체-통과 챔버(B)로 유도되며 상기 언급한 물질은 반투과성 막(G)의 나노-구멍을 통과하여 유체-통과 챔버(E)로 확산할 수 있으며, 대안적으로 유체-통과 챔버(B)로부터 배출구(C)를 통과하여 유도되는 액체 흐름과 결합한다. 상기 언급한 물질이 유체-통과 챔버(E)에 있을 때, 상기 물질들은 인입구(D)를 통과하여 챔버 안으로 유입되는 효소 시약과 화학적으로 반응할 수 있다. 효소 반응으로부터의 생성물은 검출기(H)로 확산되고 인입구(A)를 통과하여 유입된 액체 흐름 내에 상기 저분자 물질의 양과 정량적으로 상관하는 전기 신호를 발생시킨다. 유입되는 액체, 효소, 반응하지 않은 저분자 물질 및 반응 생성물은 배출구(F)를 통과하여 유체-통과 챔버(E)에서 빠져나간다. 인입구 및 배출구는 반대 방향의 흐름을 달성하기 위해 바뀔 수 있다. 또한 검출기(H)는 초기 언급한 SIRE 바이오센서 원리와 관련한 후방 신호의 검출을 위해 사 용될 수 있다. 검출기(H)는 온도 센서 및/또는 열-발생/냉각 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 본 발명의 장치는 유체-통과 챔버들 각각이 0.1 내지 5000 μl 사이의 챔버 부피를 각각 갖는다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 장치는 3개의 전극 시스템으로 구성되며, 작동 전극은 백금으로 만들어지고, 기준 전극은 은으로 만들어지고 카운터 전극은 백금 또는 은으로 만들어진다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전극은 작용 전극이 기준 전극 전위 이상에서 +200 내지 +1000 mV 인 전위를 갖는다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 장치는 측정 온도 보상을 위해 온도 감지 부재가 장착되며, 이러한 온도 감지 부재는 예컨대 Pt100, Pt1000, DS1820, LM35 또는 KTY 81-120이 있으며, 이들에 제한되지는 않는다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 장치는 열-발생/냉각 소스가 장착되며, 이러한 열-발생/냉각 소스는 예컨대 섭씨 5 내지 80 도 사이의 일정한 온도로 장치의 온도를 조절(thermostate)하기 위한 저항기 또는 펠티어(Peltier) 부재이며, 이들에 제한되지는 않는다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 상기 언급한 반투과성 막은 예컨대 0.1 kDa 내지 500 kDa 사이의 분자 컷오프(cut-off)를 갖는 셀룰로스 아세테이트, 나피온(Nafion), 세라믹 물질, 야금 물질 및 폴리메릭 물질로 제조되며, 이들에 제한되 지는 않는다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 측정 원리는 본 특허출원 이전에 언급된 소위 SIRE 바이오센서 기술에 기초한다.
도 1은 본 발명에 대한 기본적인 항목을 도시한다. 검출될 저분자 물질을 포함하는 액체 흐름은 유입구(A)를 통해 유체-통과 챔버(B)로 유도되고 상기 언급한 물질은 반투과성 막(G) 내의 나노-구멍을 통과하여 유체-통과 챔버(E)로 확산될 수 있으며, 대안적으로 유체-통과 챔버(B)로부터 배출구(C)를 통해 유도된 유체 흐름을 통해 이동할 수 있다. 상기 언급한 물질이 유체-통과 챔버(E)에 있을 때, 이들 물질은 유입구(D)를 통해 액체 흐름에 의해 유입된 효소 시약과 화학적으로 반응할 수 있다. 효소 반응으로부터의 반응 생성물은 검출기(H)로 확산하고 유입구(A)를 통해 유입된 액체 흐름 내의 저분자 물질의 양과 정량적으로 연관하는 전기 신호를 발생시킨다. 유입되는 액체, 효소 비반응 저분자 물질과 반응 생성물은 배출구(F)를 통해 유체-통과 챔버(E)에서 빠져나간다. 유입구와 배출구는 반대 방향으로 향하는 흐름을 얻기 위해 다시 배향될 수 있다. 또한 검출기는 초기에 언급한 SIRE 바이오센서 원리에 따라 후방 신호를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 또한 검출기는 온도 센서 및/또는 열-발생/냉각 부재를 포함할 수 있다.
마이크로-디알리시스 프로브, 효소, 세포부유액, 화학 반응기, 인간, 세포조직 및 동물로부터의 액체 흐름에 존재하는 저분자 물질의 예는 상기 특허 문헌에 광범위하게 개시되어 있다.
예컨대 가시/UV 광 또는 전도성에 기초한 종래 유체-통과 셀은 마이크로-디 알리시스 프로브, 효소, 세포부유액, 화학 반응기, 인간, 세포조직 또는 동물로부터의 액체 흐름에 존재하는 대부분의 저분자 물질에 대해 정량적으로 또는 정성적으로 측정할 수 없다.
본 발명은 언급한 저분자 물질의 양을 정성적으로 측정하기 위해 사용된 시약의 특이성 및 효소 능력이 검출기에 충분한 양의 화학 신호 물질, 예컨대 산화효소로 형성된 하이드로젠 퍼옥사이드를 제공하기 때문에 이러한 문제를 해결한다.
Claims (10)
- 바이오센서 장치로서, 상기 바이오센서 장치는 평균 단면이 0.1 내지 900 nm 사이인 나노-구멍들을 갖는 반투과성 막을 포함하고, 상기 막은 두 개의 유체-통과 챔버들로 분리되고, 상기 유체-통과 챔버들 중 제 1 유체-통과 챔버는 암페로메트릭(amperometric) 타입의 검출기 및 효소 시약들을 포함하는 액체 흐름을 위한 유입구와 배출구를 포함하며, 제 2 유체-통과 챔버는 정성적 및/또는 정량적 검출을 위해 화학 물질들을 포함하는 액체 흐름을 위한 유입구와 배출구를 갖는, 바이오센서 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 측정들의 온도 보상을 위해 온도 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 온도 센서는 Pt100, Pt1000, DS1820, LM35, 또는 KTY 81-120 타입인 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 섭씨 5 내지 80 도 사이의 일정한 온도로 상기 바이오센서 장치의 온도를 조절하기 위한 열-발생 또는 냉각 부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기는 백금으로 제조된 작동 전극, 은으로 제조된 기준 전극 및 백금으로 제조된 카운터 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 전극은 상기 기준 전극 전위보다 +200 내지 +1000 mV 큰 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체-통과 챔버들 각각은 0.1 내지 5000 μl 사이의 챔버 부피를 갖는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반투과성 막은 효소, 단백질, 세포, 세포 성분 및 폴리머들로 예시되며 이들에 제한되지 않는 고분자 물질들의 투과를 제한하는 셀룰로즈 아세테이트, 나피온(Nafion), 세라믹 물질, 야금 물질 및 폴리메릭 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 바이오센서 장치가 마이크로-디알리시스 프로브, 효소, 세포부유액, 화학 반응기, 인간, 세포조직 또는 동물로부터 액체 흐름 내에 저분자(Mw < 5 kDa) 물질을 정성적 및/또는 정량적 측정하는데 사용되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 바이오센서 장치가 효소, 세포부유액 또는 화학 반응기 내의 화학적 또는 생물학적 처리들의 최적화, 제어, 또는 조절을 위해 사용되는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0401814A SE527196C2 (sv) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | SIRE genomflödesdetektor |
| SE0401814-9 | 2004-07-08 | ||
| PCT/SE2005/000911 WO2006006905A1 (en) | 2004-07-08 | 2005-06-15 | Sire flow detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070043826A true KR20070043826A (ko) | 2007-04-25 |
| KR101130900B1 KR101130900B1 (ko) | 2012-03-28 |
Family
ID=32823018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020077003006A KR101130900B1 (ko) | 2004-07-08 | 2005-06-15 | 사이어 유체 검출기 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20080282780A1 (ko) |
| EP (1) | EP1774305A1 (ko) |
| JP (1) | JP4801062B2 (ko) |
| KR (1) | KR101130900B1 (ko) |
| CN (1) | CN1981191B (ko) |
| CA (1) | CA2573071A1 (ko) |
| MX (1) | MX2007000024A (ko) |
| SE (1) | SE527196C2 (ko) |
| WO (1) | WO2006006905A1 (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE0402078L (sv) * | 2004-08-25 | 2006-02-07 | Chemel Ab | Kalibrerbar genomflödesdetektor |
| JP4769939B2 (ja) * | 2006-01-12 | 2011-09-07 | 国立大学法人九州工業大学 | マイクロ流体酵素センサ |
| CN102175739A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 北京工业大学 | 酶注射式葡萄糖生物传感器 |
| HUE042040T2 (hu) | 2012-09-27 | 2019-06-28 | Merus Nv | Bispecifikus IGG antitestek mint T-sejt kapcsolók |
| DE102013007872B4 (de) * | 2013-05-08 | 2015-01-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektrochemischer Gassensor, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1501108A (en) * | 1974-06-07 | 1978-02-15 | Atomic Energy Authority Uk | Electrolytic analytical methods |
| US4052308A (en) * | 1975-08-25 | 1977-10-04 | Edward Wilford Higgs | Contamination entrapment and cleaning device for motor vehicle engine liquid cooling system coolant |
| US4172770A (en) * | 1978-03-27 | 1979-10-30 | Technicon Instruments Corporation | Flow-through electrochemical system analytical method |
| CN85107234A (zh) * | 1985-09-24 | 1987-04-01 | 物理传感器公司 | 使用导纳调制膜的化学选择传感器 |
| JP2775055B2 (ja) * | 1989-02-08 | 1998-07-09 | 新日本無線株式会社 | バイオセンサ |
| SE510733C2 (sv) * | 1995-01-03 | 1999-06-21 | Chemel Ab | Kemisk sensor baserad på utbytbar igenkänningskomponent samt användning därav |
| US5607565A (en) * | 1995-03-27 | 1997-03-04 | Coulter Corporation | Apparatus for measuring analytes in a fluid sample |
| DE19618597B4 (de) * | 1996-05-09 | 2005-07-21 | Institut für Diabetestechnologie Gemeinnützige Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft mbH an der Universität Ulm | Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Gewebeglucose |
| DE10038835B4 (de) * | 2000-08-04 | 2005-07-07 | Roche Diagnostics Gmbh | Mikrodialyseanordnung |
| CN100458427C (zh) * | 2001-02-28 | 2009-02-04 | 清华大学 | 生物芯片及检测生物样品的方法 |
-
2004
- 2004-07-08 SE SE0401814A patent/SE527196C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-06-15 CA CA002573071A patent/CA2573071A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-15 CN CN2005800222542A patent/CN1981191B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-15 EP EP05752632A patent/EP1774305A1/en not_active Ceased
- 2005-06-15 US US11/629,974 patent/US20080282780A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-15 KR KR1020077003006A patent/KR101130900B1/ko active IP Right Grant
- 2005-06-15 WO PCT/SE2005/000911 patent/WO2006006905A1/en active Application Filing
- 2005-06-15 MX MX2007000024A patent/MX2007000024A/es active IP Right Grant
- 2005-06-15 JP JP2007520256A patent/JP4801062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1774305A1 (en) | 2007-04-18 |
| CN1981191B (zh) | 2011-05-18 |
| WO2006006905A1 (en) | 2006-01-19 |
| SE527196C2 (sv) | 2006-01-17 |
| JP2008506109A (ja) | 2008-02-28 |
| SE0401814L (sv) | 2006-01-09 |
| KR101130900B1 (ko) | 2012-03-28 |
| SE0401814D0 (sv) | 2004-07-08 |
| CN1981191A (zh) | 2007-06-13 |
| US20080282780A1 (en) | 2008-11-20 |
| MX2007000024A (es) | 2007-05-23 |
| JP4801062B2 (ja) | 2011-10-26 |
| CA2573071A1 (en) | 2006-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohanty et al. | Biosensors: A tutorial review | |
| Guth et al. | Recent developments in electrochemical sensor application and technology—a review | |
| Petrou et al. | Microdevice with integrated dialysis probe and biosensor array for continuous multi-analyte monitoring | |
| Van Staden et al. | Flow-injection analysis systems with different detection devices and other related techniques for the in vitro and in vivo determination of dopamine as neurotransmitter. A review | |
| Lv et al. | Chemiluminescence microfluidic system sensor on a chip for determination of glucose in human serum with immobilized reagents | |
| Chaneam et al. | Simultaneous and direct determination of urea and creatinine in human urine using a cost-effective flow injection system equipped with in-house contactless conductivity detector and LED colorimeter | |
| KR101130900B1 (ko) | 사이어 유체 검출기 | |
| Grabowska et al. | Microfluidic system with electrochemical and optical detection | |
| Kriz et al. | Amperometric determination of L-lactate based on entrapment of lactate oxidase on a transducer surface with a semi-permeable membrane using a SIRE technology based biosensor. Application: tomato paste and baby food | |
| Pundir et al. | Quantification of pyruvate with special emphasis on biosensors: A review | |
| Ferlazzo et al. | Determination of phenylalanine by a novel enzymatic PHD/SPE biosensor | |
| Alijanianzadeh et al. | Detection of methamphetamine using aptamer-based biosensor chip and cyclic voltammetry technique | |
| Pijanowska et al. | A flow-through amperometric sensor for micro-analytical systems | |
| Zhang et al. | Chemiluminescence micro‐flow‐injection analysis on a chip | |
| US7780917B2 (en) | Calibratable flow detector | |
| Chen et al. | Study of biomolecules by combining electrochemistry with UV/Vis, IR and surface enhanced Raman scattering spectroscopy by a novel flow microcell | |
| Simkova et al. | Electrochemical DNA biosensors and flow-through analysis. A review | |
| Cammaroto et al. | Use of carbonic anhydrase in electrochemical biosensors for dissolved CO2 | |
| Sotomayor et al. | Evaluation of fibre optical chemical sensors for flow analysis systems | |
| Humbert et al. | Gas phase microdialysis and chemiluminescence detection: a small, fast, selective, and sensitive method to monitor aqueous nitric oxide | |
| Grabowska et al. | Determination of creatinine in clinical samples based on flow-through microsystem | |
| Urban et al. | Sensor systems | |
| Forster et al. | Highlight. Miniaturized chemical sensors | |
| Sonnleitner | Real‐time measurement and monitoring of bioprocesses | |
| Satoh et al. | Biosensing of cholesterol with use of a split-flow enzyme thermistor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150309 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160229 Year of fee payment: 5 |