KR20070050337A - 미세량의 샘플 채취가 가능한 생물 감측기 시료편 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일종의 미세량의 샘플 채취가 가능한 생물 감측기 시료편에 관한 것으로써, 한 쌍의 절연성 특징을 가진 기판을 설치하고, 해당 기판의 끝 주변에 밖으로 돌출된 반응부를 설치하며, 해당 반응부의 주변은 개방형으로 설계되어 있고, 해당 기판 사이에 전극 극성이 다른 작업전극 및 참고전극이 설치되며, 해당 전극은 반응부의 한 끝으로 이어져 각각 반응효소로 덮이게 된다. 이런 상태에서, 테스트를 진행할 때, 반응효소가 덮이지 않은 전극의 한 끝을 측정 기기에 삽입하고, 이 때, 돌출된 형상으로 된 반응부는 그 입구가 방향의 제한을 받지 않게 설계되어 있어, 검사 물질(예: 혈액…)을 어느 방향에서 삽입을 하여도 확산되어 반응 부로 삽입되어질 수 있게 되어 있으며, 또한 반응효소를 신속하게 그 검사 물질 안으로 융해시킬 수 있고, 전극간의 도전 특성을 이용해 통로를 형성하여, 산화 혹은 환원 물질과 검사 물질 사이에 일정한 생화학 반응을 발생시켜 전자 전이를 생성함으로써 검측기기와 함께 해당 검사 물질의 농도를 측정하게 되고, 이렇게 전극 상의 친수성 반응층을 이용해 검사 물질을 확산 방식으로 반응부에 흡입시키게 되며, 특히 반응부의 돌출된 모양과 해당 반응부의 입구가 방향의 제한을 받지 않는 특징으로 인해 간편하게 검사 물질을 반응부 안으로 삽입할 수 있다.

Description

미세량의 샘플 채취가 가능한 생물 감측기 시료편{BIOELECTROCHEMICAL SENSOR STRIP CAPABLE OF TAKING TRACE SAMPLES}

도 1은 미국 특허 제5,762,770호 특허안 도면이다.

도 2은 미국 특허 제 5,120,420호 특허안 도면이다.

도 3은 타이완 특허 제573735호 특허안 도면이다.

도 4은 미국 특허 제6,258,229B1호 특허안 도면이다.

도 5은 타이완 특허 제570192호 특허안 도면이다.

도 6은 미국 특허 제5,997,817호 특허안 도면이다.

도 7은 본 발명의 분해도이다.

도 8은 본 발명의 조합도이다.

도 9은 본 발명을 조합한 평면 투시도이다.

도 10은 본 발명을 실시할 때의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 제1 기판 12 : 제2 기판

13 : 반응부 21 : 작업 전극

22 : 참고 전극 30 : 친수성 반응막

본 발명은 일종의 전자 화학 생물 감측기 시료편에 관한 것으로써, 산화 혹은 환원 물질과 검사 물질 사이의 측정 물질 사이에 일정한 화학 반응을 발생시켜 전자 전이를 생성함으로써 검측기기와 함께 해당 검사 물질 농도의 시료편을 측정하는데 사용하게 되고, 해당 반응부 주위는 전면 개방형 상태로 되어 있어 삽입 방향의 구애를 받지 않고 검사할 물질을 더욱 쉽게 반응부로 삽입할 수 있다.

가정 건강 관리에 관한 중요성이 증가하면서, 빠르고 저렴하고 전문요원이 필요 없는 건강 자가 진단 상품 역시 나날이 증가하 고 있습니다. 혈당측정기, 전자 귀 체온 계, 전자식 혈압계 등이 그 대표적인 예라고 할 수 있고, 이 중 혈당측정기 상에 사용되는 일회용 혈당 시료지는 전화학 생물 감측기의 원리를 이용하여 체내의 혈당의 농도를 측정하는 것이다.

현재 시중에 사용되고 있는 대부분의 혈당 시료편 상품은 그 검사 물질을 검사하는 방법에 따라 점적(drop) 방식과 정량 방식(모세 작용 방식)으로 나눌 수 있고, 시료편의 설계 상 점적 (drop) 방식 시료편은 보통 비닐 그물을 반응부에 씌워 오염되는 것을 방지하게 되지만 검사 물질의 양이 일반적으로 3 마이크로리 터가 필요하며, 이러한 양은 노인들이나 혹은 당뇨병 환자들로부터 혈액 채취용 침을 사용해 검사용 혈액을 채취할 때, 검사하기에 충분한 분량의 혈액 방울을 반응부에 떨어뜨려야만 검사가 가능하여 상당히 불편하고 부적절한 사용으로 인한 결과 오류 및 시료편 낭비가 잦은 편이다.

또한 정량식(모세 작용 방식) 시표편의 검사 물질의 양은 3마이크로리터 이하의 소량의 검사 물질을 흡입구에 접촉시키면 검사 물질이 자동으로 반응부까지 흡입되지만, 현재 시중에 판매되고 있는 사이펀(siphon) 식 시료편은 그 설계상 그 크기가 작아 사용하는데 불편하고 흡입구가 쉽게 오염될 뿐 아니라 흡입구가 한 방향으로 고정되어 있기 때문에 사용상에 불편함이 있다. 또한 이러한 시료편은 검사 혈액량이 3마이크로리터보다 작기 때문에 반응부의 전극 면적을 축소시킴으로써 검사가 가능하고, 그 결과 축소된 면적으로 인해 검사 신호가 약해지는 단점이 있어 더욱 더 정밀하고 정확한 검사를 하기 위한 기기가 필요하게 되었다.

도 1을 참조해보면, 본 도면은 미국 특허 번호 제5,76 2,770호에 관한 것으로 일종의 점적식(drop) 전극 시료편에 관한 것이며, 하나의 전기 절연 기판을 포함하고, 해당 기판의 한 면에 양극의 전극 시스템이 설치되어 있고; 그 중 하나의 전기 절연층이 전극 시스템 상에 덮여 있어, 하나의 반응부 및 검측기에 연결된 음극 양극 연결부를 구분해주며; 하나의 반응막은 반응부 내에 가득 배치되어 되고, 다시 하나의 비닐망으로 반응부 위 측을 덥게 되며, 마지막으로 하나의 반응부 위로 올라온 비닐 테이프로 비닐망을 고정시키게 된다.

그렇지만 이러한 시료편의 검사 실시 방법은 반드시 점적 (drop) 방식을 이용해 반응부 상에 검사 물질을 떨어뜨려야 하고, 그러므로 검사 물질을 반응부로 떨어뜨릴 때 방향의 제한을 받게 된다. 또한 검사 물질의 양 또한 9마이크로미터 이상이 되어야 한다.

도 2를 참조해보면, 본 도면은 미국 특허 번호 제5,12 0,420호에 관한 것으 로, 일종의 모세 작용 방식의 전극 시료편에 관한 것이며, 하나의 전기 절연 기판을 포함하고, 해당 기판의 한 면에 하나의 전극 시스템, 하나의 전기 절연층, 하나의 반응막 및 해당 반응막 위에 설치된 친수성 덮개로 구성된 검사 물질 부하 반응부 공간으로 되어있으며, 그 중 해당 검사 물질 부하 반응부 공간에는 하나의 검사 물질 흡입구와 하나의 기체 배출부가 설치되어 있다. 그 중 해당 반응막의 제작은 여전히 다음과 같은 순서에 의거한다. 우선 해당 전극 기판의 반응부 상에 카르복시메 틸셀룰로스 (carboxymethylcellulose,CMC) 수용액을 칠하고 건조 시켜 친수성 고분자 CMC 층을 형성한 후, 다시 포도당 산화 효소(Glucose oxidase) 용액을 칠해 건고 시켜 GOD층을 완성하고, 다시 그 위에 친수성 고분자 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolid one) 용액을 분사하여 세 번째 건조 작업을 거쳐 보호막(PVP층)을 완성하게 되며, 그 위에 전자 매개물이 함유된 우기 현탁액을 분사한 후 건조시켜 반응막을 완성하게 된다.

이런 모세 작용 방식의 전극 시료편의 결점은; 첫째, 반응막을 완성하기 위해 네 가지 순서가 필요하며, 그 중 CMC층은 반응부의 전극 표면성의 소수성(hydrophobicity)을 개선하기 위함이고, ; GOD층 및 친수성 보호막 PVP층, 전자 매개물 층을 형성하기 전에 반드시 순서에 의거하여 완전히 건조 시킨 후 차례대로 완성해야 하기 때문에 그 작업 순서가 복잡하게 된다. 둘째, 검사 물질로 검사를 실시할 경우, 전극 시료편의 끝에 접촉시키면 자동으로 반응부로 흡입되어지나, 하나의 위치에서만 검사 물질을 접촉시킬 수 있다. 셋째, 시료편이 너무 작아서 사용이 불편하고 검사 물질 흡입구가 쉽게 오염된다.

도 3을 참조해보면, 본 도면은 타이완 공고 특허 제 573 735호 특허에 관한 내용으로, 일종의 당뇨 테스트용 시료편이며, 그 내용으로는 아래와 같은 사항을 포함하게 된다.:

하나의 첫 번째 기판; 하나의 첫 번째 전극은 제1 기판 상에 배치되어지며, 한 끝은 전극과 연결되어 있고 다른 한 끝은 전극 효소 작용부로 구성되어 있고,; 하나의 절연층은, 제1 기판 상에 덮여있으며, 전극 발효 작용부에 하나의 입구를 설치하고; 하나의 발효막이 절연층의 입구 주변의 전극 발효 작용부 도포되어 있으며,; 또한 두 번째 기판은 해당 혈당 측정 시료편의 제일 상층에 덮여있고, 해당 기판의 바닥 면에는 제2 전극이 설치되어 있고, 해당 제2 전극의 한 끝은 전극과 연결되어 있으며 다른 한 끝은 전극 효소 작용부로 구성되어 있다.

그 중 혈당 측정 시료편의 절연층에 하나의 좁은 틈을 형성해, 실제 사이펀(siphon) 작용을 수행하게 되며, 좁은 틈의 끝에 하나의 열린 구멍을 설치하여 사이펀(siphon) 작용의 공기 배출 구멍 역할을 하게 한다.

이러한 구조는 비록 상술된 문제들을 해결할 수 있으나, 그 열린 구멍의 방향이 일정하게 제한되어 면적이 상대적으로 좁아지게 되며, 검사 물질을 떨어뜨릴 때에도 방향과 범위의 제한을 받게 된다.

또한 좁은 틈의 끝 부분에 열린 구멍을 설치해 사이펀(siphon) 작용의 공기 배출 구멍으로 이용해야 하기 때문에 사용 및 제작 상에 어려움이 있다.

도 4를 참조해보면, 본 도면은 미국 특허 번호 제6,25 8,229 B1호에 관한 것으로, 그 주요 내용은 일종의 검사 물질 필요량이 1마이크로리터 이하인 모세 작용 방식의 전극 시료편에 관한 내용이며, 하나의 전기 절연 기판을 포함하며, 해당 기판의 동일한 한 면에 하나의 삼극식 전극 시스템을 설치하고, 하나의 절연 중간층에 U자형 통로를 형성시키며, 하나의 구멍이 설치된 상 덮게 층을 설치한 것이나, 본 발명 특허의 결점은 검사 물질을 넣는 입구가 하나이며 시료편의 제일 끝에 위치한다는 것이다.

도 5를 참조해보면, 본 도면은 타이완 특허 공고 제5701 92에 관한 것이고, 일종의 두꺼운 막으로 된 전극식 생화학 감측 시료편에 관한 내용이며, 도전 성질을 가진 막을 본체 상에 도포하고, 해당 도전막은 도전성 카본 잉크(Carbon Ink ) 및 도전성 은 페이스트(Silver paste)를 가지고 있으며, 절연층은 해당 본체 및 해당 도전막 상에 덮여있고, 그 중 일부 도전막은 노출되어 있게 되며, 복수 개의 반응부는 절연층에 노출되어 있는 도전막 상에 덮여있으며, 복수 개의 반응막 층은 반응부 상에 덮여있고, 반응막 층과 반응부 사이에 캐스킷을 설치하여 절연층 상에 덥게 되며, 반응막 층 윗 쪽에 거리를 두어 검사 샘플을 흡입할 수 있게 하고, 보호막을 이용해 반응막 층을 보호하면서 캐스킷 상에 덮어씌우며, 해당 보호막 위에 공기가 통하도록 구멍을 설치하고, 해당 구멍을 쉽게 식별하기 위해 샘플 흡입구 도안을 설치한다.

하지만 이 발명의 단점은 그 반응부가 제일 끝에 위치하여, 검사 물질이 쉽게 반응부 안으로 쉽게 떨어지지 않고 반응부 안으로 흡입되지 않는다는 것이다.

도 6을 참조해보면, 본 도면은 미국 특허 번호 제5,99 7,817호에 관한 것으로, 그 주요 내용은 일종의 사이펀(siphon)식 전극 시료편에 관한 내용이며, 하나 의 전기 절연 기판을 포함하고, 해당 기판의 동일한 한 면 상에 하나의 전극 시스템을 설치하고, 하나의 전기 절연층이 전극 시스템 상에 덮여 있어, 하나의 반응부 및 검측기에 연결된 음극 양극 연결부를 구분해주며, 하나의 반응막이 반응부 전극 상에 덮여 있고, 하나의 친수성 얇은 막은 반응막 상단에 덮여 있고, 마지막으로 반응부 크기의 투명한 윈도우를 가진 아교질 막을 위에 붙여 고정시키게 된다. 그렇지만 해당 시료편의 검사 물질 흡입구가 단지 하나 뿐이며, 오른쪽에 위치하고 있기 때문에, 그 단점은 검사 물질을 떨어뜨리는 구멍이 하나고 고정되어 있어 방향의 제한을 받는다는 것이다.

본 발명은 상술된 종전 기술의 단점을 개선하기 위해 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편을 연구 개발한 것이며, 해당 시료편의 끝 주변에 반응부를 설치하고, 또한 해당 반응부는 시료편에서 돌출되어 있으며, 모든 면이 개방된 형태로 되어 있어, 소량의 검사 물질로도 모세 확산 원리를 이용해 쉽게 반응부 내로 흡입될 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 일종의 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편을 제공함에 있어, 그 반응부에 친수성 반응막을 설치하고, 해당 친수성 반응막은 작업 전극 및 참고 전극을 덮고 있으며, 해당 반응막은 검사 물질과 접촉하여 일정한 화학 반응을 발생시키고 또한 해당 반응막은 친수성 고분자 및 효소로 구성되어 있으며, 검사 물질을 반응부로 쉽게 흡입시키는 역할을 하게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은 일종의 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편을 제공함에 있어, 그 반응부의 주변은 돌출된 구조로 되어 있고, 검사 물질을 쉽게 식별할 뿐 아니라 쉽게 흡입될 수 있게 해주며, 검사 물질이 반응부까지 흡입되는 과정에 발생되는 잠시 멈춤(dose hesitation) 현상을 감소시킬 수 있게 된다.

상술된 발명 목적을 실현하기 위해서, 본 발명 기술에서는 일종의 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편을 제공하게 되고, 해당 시료편 상에는 전기 절연성 을 가진 기판이 설치되어 있고, 해당 기판은 제1 기판 및 제2 기판으로 구성되어 있으며, 해당 제1, 2 기판의 한 끝에는 돌출된 반응부가 설치되며, 해당 반응부는 투명한 형태로 되어 있고, 해당 반응부 주변은 전면적으로 개방된 형태로 되어 있으며; 또한 해당 제1, 2 기판 사이에는 하나의 작업 전극 및 하나의 참고 전극을 설치하고, 해당 두 전극 사이는 적당한 거리를 유지하게 되며, 해당 두 전극의 한 끝은 반응부 내로 뻗어 내려가 있고, 그 결과, 검사를 진행할 때, 반응부 주변이 전면적 개방 형태로 설계되어 있어, 검사 물질이 모세 확산 방식으로 반응부에 쉽게 흡입 되어 지며, 또한 입구의 방향 제한을 받지 않기 때문에, 샘플 채취가 용이하며, 3마이크로리터보다 작은 량의 검사 물질로도 검사를 진행할 수 있어, 환자의 채혈 고통을 덜어줄 수 있고, 또한 검사 물질의 검사 량이 고정되어 있어, 매번 검사 측정 시 검사 물질의 량이 틀려 검사 결과가 틀려지는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명 구조에 관한 목적, 형상, 구조, 구성 및 그 효과와 특징에 관한 이해를 돕기 위하여, 아래와 같이 실시 가능한 예를 들어 도면과 함께 자세히 설명하였다.

본 발명은 일종의 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편에 관한 것으로, 산화 혹은 환원 물질과 검사 물질 사이에 일정한 생화학 반응을 발생시켜 전자 전이를 생성함으로써 검측기기와 함께 일정하고 빠르게 해당 검사 물질의 농도 함량을 측정하게 된다.

도 7, 8을 참조해보면, 해당 시료편 상에 서로 대응되는 제1, 2 기판(11, 12)을 설치하고, 해당 제1, 2 기판(11, 12)은 평평한 판자 형태로 절연성을 가지고 있으며, 또한 해당 제1, 2 기판(11, 12)의 경계면은 양 끝 부분을 제외한 기타 대응되는 면에 아교질 접착제를 사용해(본 발명의 실시 예제에서 사용된 방법. 본 기술과 관계된 기술자들은 다른 방법으로 이 부분을 처리할 수 도 있다.) 제1, 2 기판(11, 12)을 서로 접착시키고, 접착제를 도포하지 않은 부분은 친수성을 가지게 되고, 그 중 제2 기판(12)의 한 끝은 제1 기판(11) 상에 완전히 덮여 있지 않고, 제1, 2 기판(11, 12)의 다른 한 끝에는 밖으로 돌출된 반응부(13)가 설치되어 있으며, 해당 반응부(13)는 투명하고, 해당 반응부(13)의 주변은 돌출된 형상을 나타내며, 해당 반응부(13) 주변은 전면적 개방형 형태로 되어 있어, 검사 물질을 쉽게 식별할 수 있을 뿐만 아니라 모세 확산 방식으로 쉽게 검사 물질이 흡입될 수 있게 되어 있으며, 이로 인해 검사 물질이 반응부까지 흡입되는 과정에 발생되는 잠시 멈춤 (dose hesitation) 현상을 감소 시킬 수 있게 된다.(도 8 참조).

또한, 해당 두 기판(11, 12)의 사이에 작업 전극(21)과 참고 전극(22)을 설치하고, 해당 작업 전극(21)과 참고 전극(22) 사이는 일정한 거리를 유지하며, 해당 작업 전극(21)과 참고 전극(22)의 한 끝은 반응부(13)로 깊게 삽입되어 있고, 또 다른 한 끝은 제2 기판(12)의 다른 한 끝으로 돌출되어 있으며, 제1 기판(11)보다 짧고, 제1 기판(11) 끝에 올려져 있게 된다.

또한, 해당 반응부(13) 상에 친수성 반응막(30)을 덮게 되고, 해당 친수성 반응막(30)은 그 아래에 작업 전극(21)과 참고 전극(22)을 덮고 있으며, 본 실시 예는 양화 혹은 환원 물질, 친수성 고분자, 전자 매개물, 계면활성제 및 완충 용액 등으로 구성된 친수성 효소에 관한 것으로, 검사 물질과 접촉하여 생화학 반응을 일으키게 된다.

본 발명의 실제 사용예는, 도 9, 10을 참조해보면, 검사를 진행할 때, 반응부(13)가 기판 밖으로 돌출되어 있고 반응부(13) 주변이 전면적 개방 형태로 되어 있기 때문에, 검사 물질을 모세 확산 방식으로 반응부(13)에 흡입시킬 수 있고, 방향의 제한을 받지 않아 샘플을 채취하는데 간편하게 설계되어 있으며, 특히 검사 물질은 친수성 반응막(30)을 통해 확산되는 방식으로 반응부(13)에 흘러 들어 생화학 반응을 진행하기 때문에, 3마이크로리터보다 작은 양의 검사 물질로도 검사를 진행할 수 있어, 환자의 채혈 고통을 덜어줄 수 있고, 또한 검사 물질의 검사량이 고정되어 있어, 매번 검사 측정 시 검사 물질의 양이 틀려 검사 결과가 틀려지는 것을 방지할 수 있게 된다.

상술된 내용을 종합해 보면, 본 발명은 그 물품, 형상, 구조, 구성 등의 내 용이 처음 발명된 것에 속하며, 종전의 기술이 가진 단점을 개선하여 그 사용상의 효과를 대폭 증진하였고, 실용화에 적합함으로 발명 특허 신청 요건에 부합되는 명실상부한 이상적인 발명이라고 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편을 얻기 위한 것으로, 해당 시료편의 끝 주변에 반응부를 설치하고, 또한 해당 반응부는 시료편에서 돌출되어 있으며, 모든 면이 개방된 형태로 되어 있어, 소량의 검사 물질로도 모세 확산 원리를 이용해 쉽게 반응부 내로 흡입될 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 일종의 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편으로서, 검사 물질 중의 생화학 물질의 농도 함량을 측정하게 되며, 상기 전기 화학 생물 감측기 시료편은:

   전기 절연성을 가진 제1, 2 기판을 포함하고, 해당 제1,2기판의 서로 대응되는 면의 주변이 서로 접착되어 연결되어 있고, 해당 제1, 2 기판 사이에 하나의 작업 전극과 하나의 참고 전극이 설치되어 있으며;

   하나의 반응부는 제1, 2 기판의 서로 접착되지 않은 부분의 한 끝이 밖으로 돌출되어 형성된 것이며, 해당 반응부의 주변은 전면적 개방 형태를 하고 있는, 전기 화학 생물 감측기 시료편.
2. 제1항에 있어서, 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감측기 시료편 상에서, 그 반응부에 하나의 친수성 반응막을 설치하고 해당 친수성 반응막은 작업 전극과 참고 전극에 덮여 있으며, 해당 반응막은 검사 물질과 접촉하여 일정한 전자 화학 반응을 일으키게 되고, 해당 반응막은 친수성 반응막으로써 구성되어 있어, 검사 물질이 쉽게 반응부 쪽으로 흘러 들어갈 수 있게 하는, 전기 화학 생물 감측기 시료편.
3. 제2항에 있어서, 미량의 샘플을 채취하여 사용할 수 있는 전기 화학 생물 감 측기 시료편 상에서, 그 친수성 반응막의 성분은 양화 혹은 환원 효소, 친수성 고분자, 전자 매개물, 계면 활성제 및 완충 액염 등과 같은 소재로 구성되어 있는, 전기 화학 생물 감측기 시료편.

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