KR20130138179A - 이온-반응성 및 하전된 고분자 계면활성제를 구비한 탈수센서 - Google Patents

이온-반응성 및 하전된 고분자 계면활성제를 구비한 탈수센서 Download PDF

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Abstract

뇨의 상대적인 이온 강도를 측정하는 측방 흐름 분석 장치가 기술된다. 상기 장치는 고분자 전해질이 배치된 버퍼링 대역, 및 비확산적으로 고정된 pH 지시제를 갖는 지시제 대역을 포함하며, 상기 지시제 대역은 상기 버퍼링 대역과 분리되고, 상기 버퍼링 대역에 인접하여 위치되고 버퍼링 대역과 유체 소통한다. 검출 대역은 버퍼링 대역의 일부이며, pKa ≤ 10-3인 고분자 약산 및 고분자 약염기 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제, 및 상기 하전된 고분자 계면활성제와 반대의 전하를 갖는 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼 성분을 갖는다. 상기 하전된 고분자 계면활성제는 물 및 ≤ 0.1wt% 염의 낮은 이온 농도의 수용액에는 약 1wt% 이상(≥1wt% 용질)의 양으로 용해하지만, > 0.1wt% 염의 높은 이온 농도의 수용액에는 불용성(<1wt% 용질)이다. 본 발명은 또한, 이러한 분석 장치를 포함하는 흡수 용품 및 이러한 시험 방식을 사용하여 뇨 샘플의 이온 강도를 시험 혹은 탈수를 모니터링하는 방법을 기술한다.

Description

이온-반응성 및 하전된 고분자 계면활성제를 구비한 탈수센서{DEHYDRATION SENSORS WITH ION-RESPONSIVE AND CHARGED POLYMERIC SURFACTANTS}
본 발명은 탈수 센서 및 상기 센서를 포함하는 흡수 제품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사용자의 수화(hydration) 상태를 모니터할 수 있는 센서에 관한 것이다.
탈수(dehydration)는 신체로부터 유체 및 관련된 전해액의 고갈이다. 일반적으로, 사람의 1일 총 유체량은 체중의 약 ± 0.02% 이내에서 조절되며, 신체에서 물은 총 체질량(body mass)의 약 63%를 구성할 수 있다. 체액(body fluids)의 균형은 유입과 신체로부터 액체의 배출의 일치로 달성 및 유지되며, 유체의 불균형은 탈수(dehydration) 혹은 하이포하이드레이션(hypohydration)과 관련될 수 있다. 탈수는 병약자, 노령자 혹은 유아의 경우에 특히 우려가 될 수 있으며, 적합하게 보살피지 않으면 탈수된 사람에게 심각한 결과를 초래할 수 있다. 약 2-5% 체질량 미만의 양으로의 체액 손실은 감소된 방열(heat dissipation), 심혈관 기능의 손실 및 육체적 스태미나 감소와 관련된다.
개인의 뇨비중은 개인의 상대적인 탈수 상태를 평가하는 일반적인 측정 수단이다. 뇨 용량 및 전해질 농도의 측정은 개인의 체액량이 균형을 이루는지 여부를 모닝터링하는데 도움이 될 수 있다. 요비중(Urine Specific Gravity, USG)은 물 의 밀도에 대한 뇨 밀도의 비를 말한다. USG는 주로 뇨의 고형분 및 이온에 의해 영향을 받는다. USG는 뇨의 고형분 농도 및 이온 농도와 비례관계이다. USG는 일반적으로 1.002 내지 1.030의 범위이다. USG < 1.020는 잘 수화된 것으로, 1.020 내지 1.025 사이의 USG는 반-탈수(semi-dehydrate)로 여겨지며 그리고 USG > 1.025는 현저하게 탈수된 것으로 여겨지는 것으로 용인된다. USG는 요비중계(urinometer) 혹은 뇨 테스트 딥스틱(dipsticks) 혹은 스트립(strips)과 같은 기구로 측정될 수 있다. 최신의 딥스틱은 통상적으로 측방 흐름 분석기술(lateral flow assay technology)에 기초한다. 3가지의 주요 방법, 즉, 굴절률 측정(refractometry), 유량 측정(hydrometry) 및 시약 스트립(reagent strips)이 USG 측정에 통상적으로 사용된다.
굴절률 측정 및 유량 측정이 매우 정확하지만, 이들은 특별한 기구 및 이를 작동에 훈련된 인력을 필요로 한다.
수년에 걸쳐, 많은 제조자가 비중에 대한 딥스틱의 성능을 향상하기 위한 다른 방법, 예를 들어, 감도(sensitivity) 및 특이도(specificity)를 증가시키기 위한 다른 배합물과 같은 다른 방법을 시도하여 왔다. 그러나, 문제는 모든 상업적으로 이용가능한 딥스틱에 계속되고 있다. 주요 문제는 색 전개가 시험 조건에서 안정하지 않기 때문에, 사용자가 샘플에 침지한 후, 수분의 짧은 시간 내에 색 변화를 읽어야 한다는 것이다. 시간 범위를 벗어나서 관찰되는 신호는 종종 정확하지 않으며, 따라서, 일반적으로 유효하지 않다. 일부 분석대상 시험, 예컨대 뇨의 이온 농도(즉, 탈수에 대한 비중) 시험에서, 신호가 완전히 전개되고 유효한 판독이 달성될 수 있기 전에 특정한 기간의 시간이 필요하다. 이러한 상황은 사용자가 꾸준히 모니터할 수 있는 경우에는 문제시되지 않을 것이다; 그러나, 시험을 꾸준하게 모니링하기에 적합하지 않고 샘플 도입 시간이 불명확한 경우에, 이는 문제시된다. 예를 들어, 불가능하지는 않지만, 아기 혹은 실금 증상이 있는 성인이 다이퍼(기저귀, diaper) 혹은 다른 개인용 케어 제품에 분석 장치용 샘플을 제공하기 위해 소변을 보는 경우를 정확하게 예측하기 어렵다. 따라서, 분석 장치는 판독이 유효한 판독 시간 범위내인지를 확실하게 하기 위한 인증 메카니즘(validation mechanism)을 필요로 한다.
근래에, 시약 스트립이 가격이 저렴하고 사용하기 쉬워서, 보다 대중적, 특히, 처방전 없이 구입가능한(over-the-counter) 시장 및 현장진단(point-of-care) 시장에서 보다 대중적이 되었다. 일반적으로, 통상의 시약 스트립은 뇨 샘플의 이온 강도(ionic strength)에 반응하여 색이 변한다. 뇨의 이온 강도는 뇨에 존재하는 이온 양의 측정이다. USG는 뇨의 이온 강도에 비례한다. 따라서, 시험 샘플의 이온 강도를 분석함으로써, USG는 뇨의 이온 강도를 USG에 연관시켜서 간접적으로 그리고 반-정량적으로(semi-quantitatively) 측정할 수 있다.
통상의 시약 스트립은 일반적으로 적합한 시약이 스트립의 작은 공극 대역에 서로 함께 확산적으로 고정(diffusively immobilize)되는 방식으로 제조된다. 그 후, 뇨 샘플이 상기 대역에 적용되거나 혹은 스트립 전체가 뇨 샘플에 침지되고 그 후에, 색이 전개되도록 빨리 꺼내어진다. 이러한 통상의 시약 스트립의 예는 미국특허 제4,318,709호(Falb 등) 및 미국특허 제4,376,827호(Stiso 등)에 기술된다.
모두 본 명세서에 참고로 포함된, 미국특허 제4,318,709호(Falb 등) 및 미국특허 제4,376,827호(Stiso 등)는 USG를 측정하는 통상의 시험 스트립에 이용되는 고분자 전해질-염료 이온 교환 화학(polyelectrolyte-dye ion exchange chemistry)을 기술하고 있다. 이러한 통상의 시험 스트립에서, 뇨에 존재하는 이온은 고분자 전해질과의 이온-교환을 유도하며, 이에 따라 수소 이온이 뇨에 도입된다. 수소 이온 농도의 변화는 pH 지시제로 검출된다.
그러나, 통상의 USG 측정용 시약 스트립은 주요한 결함, 특히, 처방전 없이 구입가능한(over-the-counter) 시장 및 현장진단(point-of-care) 시장에서 결함이 있다. 예를 들어, 통상의 시약 스트립은 이러한 스트립에 의해 나타내어지는 신호가 샘플이 적용된 후에 매우 짧은 시간 동안에만 변화기 시작함으로 판독 기간이 제한된다. 신호 변화는 시약의 누출(확산적으로 고정된 시약의 결과) 및 샘플 증발로 인해 야기될 수 있다. 샘플이 적용된 후, 스트립이 즉시 분석되지 않는 한, 신호 변화는 잘못된 시험 결과를 초래할 수 있다. 더욱이, 통상의 스트립에서 시약은 전형적으로 수용성이므로, 시약이 샘플로 누출되는 것을 방지하기 위해, 상기 스트립은 또한, 뇨 샘플로부터 빨리 꺼내져야 한다. 또한, 통상의 시약 스트립은 종종 단지 1회용 뇨 샘플 적용을 위해 디자인된다. 복수의 뇨 적용은 잘못된 시험 결과가 되도록 하므로, 복수의 뇨 적용이 조절될 수 없는 경우에, 이러한 스트립을 흡수 용품에 적용하는 것은 부적합하다. 마지막으로, 통상의 시약 스트립은 시험이 올바르게 행하여졌는지 혹은 충분한 샘플이 적용되었는지 여부를 사용자가 알 수 있는 방법을 제공하지 않는다.
수 십년 동안 여러 가지 종류의 탈수 딥스틱이 있었지만, 현존하는 기술은 흡수 용품의 요구사항을 충족하지 않는다. 일부 건강 및 위생제품 제조자는 많은 소비자에게 이들 제품에 대한 구매력이 넓어지기를 바란다. 이들 제조자는 장기간에 걸쳐 탈수 센서를 흡수 제품과 통합할 필요성을 느껴왔다. 이러한 필요가 흡수 용품, 예컨대 다이퍼 혹은 실금 의류(incontinent garment)에 통합될 수 있는 저렴한 탈수 센서(dehydration sensors)의 개발에 박차를 가하였다. 그럼에도 불구하고, 흡수 제품에 포함시키기에 적합한 종래의 측방 흐름-기초 탈수 센서(lateral flow-based dehydration sensors)는 모든 종류의 흡수 의류에 상기 센세를 통합시키기는 것은 비교적 복잡하고 경제적 제약이 따른다. 따라서, 비용 측면에서 효과적인 방식으로 보호자가 확신할 수 있도록 하는 분석 장치를 필요로 한다.
본 발명은 개인용 케어 흡수 용품(absorbent personal care article)에 통합될 수 있는 멤브레인-프리 유체 분석 장치(membrane-free fluidic assay device) 혹은 탈수 센서에 관한 것이다. 상기 탈수 센서는 센서의 습윤성을 향상시킬 뿐만 아니라 반대로 하전된 지시제(indicatros)를 고정하기 위해 이온-반응성(ion-responsive)이고, 하전된(charged) 고분자 계면활성제를 사용한다. 하전된 고분자 계면활성제는 물에 매우 가용성이지만 약 1wt% 이상의 고농도의 버퍼 용액 혹은 염 용액인 경우에는, 침전(precipitate)될 수 있다. 하전된 계면활성제의 양은 최고 약 22wt%일 수 있다. 달리 말하면, 고분자 계면활성제는 수용액에서 염 농도의 증가에 따라, 용해도 감소를 나타낸다.
통상의 측방 흐름-기초 탈수 장치와 달리, 상기 고분자 계면활성제 및 pH 지시제는 다공성 기재의 활성 표면에 프린트될 수 있거나 혹은 직접적으로 코팅으로 적용될 수 있다. 통상의 많은 측방 흐름 장치가 사용하는 pH 지시제를 고정하기 위한 별도의 필름 혹은 멤브레인을 필요로 하지 않는다. 따라서, 본 발명의 배치(arrangement)는 통상적으로 pH 지시제를 유지하는 필름 멤브레인 및 통상적으로 버퍼 성분을 지지하는 하부의 다공성 기재(underlying porous substrate) 사이의 물리적인 중간면(interface)을 최소화 혹은 제거한다. 나아가, 본 발명은 측방 흐름 센서(lateral flow sensors)의 제조공정을 간소화하고 비용을 감소시킬 수 있다.
탈수 센서는 측방 흐름을 행하도록 개작된 다공성 매트릭스를 갖는 제 1기재로 형성된다. 기재는 버퍼 패드의 일부로서 샘플 접촉 대역 및 검출 혹은 지시제 대역, 상기 검출 대역의 하류에 위치하는 위킹 패드(wicking pad)의 일부로서 피드백 대역을 포함한다. 검출 대역은 pKa ≤ 10-3 혹은 10-2인 고분자 약산 및 고분자 약염기, 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제 및 상기 하전된 고분자 계면활성제와 반대의 전하를 갖는 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼링 성분을 갖는다. 상기 하전된 고분자 계면활성제는 물 및 ≤ 0.1wt% 염의 낮은 이온 농도의 수용액에 약 1wt% 이상의 양(≥ 1wt% 용질)으로 용해하지만, > 0.1wt% 염의 높은 이온 농도의 수용액에는 불용성(< 1wt% 용질)이다.
상기 탈수 센서는 종래의 디자인에 비하여 제조하기가 훨씬 간단하고 저렴하다. 본 발명은 모든 종류의 흡수 제품에 대한 탈수 센서의 통합 가능성에 한걸음 더 가까워지는 것이다. 바람직하게, 상기 탈수 센서는 단일의 다공성 기재로 형성된다. 단일의, 통합된 기재(integrated substrate)의 이점은 다른 종류의 물질을사용하는 탈수 센서에서 발생하는 경향이 있는 중간면(interface) 혹은 에지(edge) 영향이 없다는 것이다.
다른 실시형태에서, 상기 탈수 센서의 특징은 샘플 유속을 조절 또는 제어할 수 있으며, 잘못을 감소 혹은 제거하기 위해 시험 결과의 징후를 조정할 수 있다. 분석 장치는 측방 흐름을 수행하도록 개작된(adapted) 다공성 매트릭스를 갖는 제 1 기재를 갖는다. 상기 기재는 샘플 접촉 대역, 검출 대역, 관찰-피드백 대역 및 상기 검출 대역과 피드백 대역 사이에 위치되는 유속 제어 대역(flow-rate control zone)을 갖는다. 개개의 대역 각각은 서로 직접적으로 혹은 간접적으로 유체 소통한다. 상기 유속 제어 대역은 별도의, 다른 기재, 예를 들어, 멤브레인 혹은 필름을 포함하며, 이들은 기재의 한 섹션에서 다른 섹션으로의 샘플 유량(volume)의 보급 조절을 돕는 다른 기공률 경사(porosity gradient)를 갖거나 혹은 다양한 유로 특징(flow-path features) 혹은 마이크로-채널을 가질 수 있다. 지지 부재는 각각의 상기 대역을 통합 장치(integrate device)에서 함께 고정한다.
검출 대역은 샘플 접촉 대역과 상기 유속 제어 대역 또는 그 대신 위킹 패드의 일부인 상기 관찰-피드백 대역 사이에 위치하는 버퍼 패드의 일부일 수 있다. 상기 위킹 패드는 뇨 비중에 관계없이, 뇨 샘플과의 접촉시에 색이 변하는 샘플 관찰-제어 대역을 추가로 포함할 수 있다. 상기 유속 제어 대역은 상기 버퍼 패드로부터 상기 위킹 패드로의 유속을 조절한다. 일부 실시형태에서, 유속 제어 대역은 위킹 패드와 마찬가지로, 동일한 기재의 일부일 수 있으나; 다른 실시형태에서, 유속 제어 대역은 상기 제 1 기재와 별도인 제 2 기재의 적어도 일부이다. 상기 유속 제어 대역은 상기 버퍼 패드와 상기 위킹 패드 사이의 간격을 연결하는 다공성 멤브레인을 갖는다. 다양한 유속 제어 장치 혹은 메카니즘은 상기 검출 대역 및 상기 샘플 관찰-피드백 대역 사이에, 제 1 혹은 내부면(inner face)의 디포지션 대역으로부터 제 2 혹은 외부면의 검출 대역으로 유체가 진행됨에 따라 뇨 혹은 다른 유체의 측면 흐름(lateral flow)을 조정 혹은 조절하기 위해, 유속 조절 대역과 겹치는 영역으로 배열될 수 있다. 상기 유속 조절 대역은 상기 검출 대역에서 상기 색 전이(color transition)가 색 안정화(color stability)에 도달할 때까지, 상기 관찰-피드백 대역에서의 시각적인 신호의 전개 및 출현에 필요한 시간의 양을 조절한다. 상기 메카니즘은 예를 들어, 예정된 패턴 및/또는 하나 혹은 다수의 다른 기재 밀도로 배열되는 마이크로-채널 형태를 취할 수 있다. 이들 메카니즘은 유체의 유로에 대하여 평행하거나 혹은 직각으로 배열될 수 있다. 상기 유속 제어 대역은 상기 검출 대역에서 색 전이가 색 안정화에 이르도록, 상기 관찰-피드백 대역에서 시각적인 신호가 전개되기 전의 예정된 시간을 조절한다.
다른 견지에서, 본 발명은 뇨 시험 샘플의 이온 강도 혹은 비중을 정량적으로 혹은 반-정량적으로 측정하는 방법을 기술한다. 상기 방법은 버퍼 패드 혹은 대역 및 지시제 대역과 유체 소통하는 다공성 매트릭스를 갖는 측방 흐름 장치(lateral flow device)를 제공하는 단계; 시험 샘플을 버퍼 패드 상의 샘플 대역에 도입하는 단계; 지시제 혹은 위킹 대역(wicking zone)에서 시각적인 신호를 나타내기 전에 상기 샘플이 검출 대역을 통해 상기 유속 제어 대역에 스며들도록 하는 단계를 포함한다. 상기 버퍼링 대역(buffering zone)은 여기에 배치된 고분자 전해질(polyelectrolyte)을 포함하고, 상기 지시제 대역은 여기에 비-확산적으로 고정된 pH 지시제를 포함하며, 상기 지시제 대역은 상기 버퍼링 대역과 분리되고, 상기 버퍼링 대역과 유체 소통하며, 상기 고분자 전해질은 뇨에 수소 이온을 첨가 혹은 감소시키도록 뇨의 이온과 이온-교환가능하며, 상기 pH 지시제는 뇨의 수소 이온 농도 변화에 상응하는 신호를 생성할 수 있다. 상기 고분자 전해질은 부분적으로 중화된 고분자 약산 및 염기를 포함할 수 있다. 시험 샘플은 pH 지시제에 의해 생성된 신호에 기초하여 뇨의 이온 강도를 측정하도록 측방 흐름 장치의 유체 매체와 접촉된다.
또한, 뇨 샘플의 이온 강도를 시험하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 뇨 샘플을 상기한 바와 같이, 샘플 대역 및 약산 및/또는 약염기를 갖는 검출 대역을 구비한 시험 장치에 도입하는 단계, 뇨가 검출 대역을 갖는 버퍼 패드를 통해 이동하도록 하거나 통과시키는 단계, 상기 검출 대역에서 pH 지시제의 색상이 변화되도록 하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서는, 검출 대역에서의 색 전이가 색 안정화를 이룰 때까지 상기 위킹 패드의 제어-피드백 대역에서 시각적인 신호의 출현에 필요한 시간을 조절하도록 유속 제어 대역을 통해 뇨가 또한 통과될 수 있다.
다른 견지에서, 본 발명은 또한, 수화(hydration) 혹은 탈수(dehydration)를 모니터하기 위해, 상기한 바와 같은 측방 흐름 분석 장치(lateral fluidic assay device)를 포함하는 흡수 용품에 관한 것이며, 이는 측방 흐름을 수행하도록 개작된(adapted) 다공성 매트릭스를 갖는 제 1 기재를 포함하며, 상기 기재는 샘플 접촉 대역, 검출 대역, 관찰-피드백 대역 및 상기 검출 대역과 상기 비드백 구역 사이에 위치하는 유속 제어 대역을 가지며, 상기 각각의 대역은 각각 인접한 구성요소에 의해 서로 직접적으로 혹은 간접적으로 유체 소통된다. 상기 흡수 용품은 뇨의 이온 강도를 측정할 수 있다. 상기 용품은 실질적으로 액체 불투과성 층, 액체 투과성 층, 상기 실질적인 액체 불투과성 층과 상기 액체 투과성 층 사이에 위치하는 흡수 코어, 상기 용품 내에 통합되고 상기 용품 착용자가 제공하는 경우에, 장치는 뇨과 유체 소통하도록 위치되는 측방 흐름 분석 장치를 포함한다. 흡수 용품의 예는 다이퍼(diapers), 성인용 실금 제품, 혹은 개인용 혹은 여성용 위생 제품, 혹은 의료용 혹은 병원에서 사용하는 흡수 패드를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 의류(예를 들어, 언더웨어) 혹은 개인용 케어 흡수 제품용 삽입물(insert)을 기술하며, 삽입물은 버퍼 패드, 위킹 패드, 및 상기 버퍼 패드와 위킹 패드 사이에 위치하는 유속 제어 대역과 유체 소통하는 다공성 매트릭스를 갖는 측방 흐름 스트립을 갖는 분석 장치를 포함하며, 상기 유속 제어 대역은 상기 버퍼 패드의 검출 대역에서의 색 전이가 색상 안정화에 도달할 때까지 상기 위킹 패드의 제어-피드백 대역에서 시각적인 신호의 전개(development) 및 출현(appearance)에 필요한 시간의 양을 조절한다.
본 발명의 삼-차원 센서 혹은 분석 장치 및 이러한 센서를 포함하는 관련 흡수 용품의 추가적인 특징 및 이점은 후술하는 상세한 설명에 기술된다. 상기한 일반적인 기술 및 후술하는 상세한 기술 및 예는 단지 본 발명을 대표하는 것으로, 특허청구하고 있는 본 발명의 이해를 위한 개략적인 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 측방 흐름 분석 장치를 나타내는 4분의 3 개략도이다.
도 2는 본 개시사항에 의한 흡수 용품의 투시도이다.
도 3은 다수의 탈수 센서 및 각각 다른 비중의 합성뇨 샘플과 반응하는 경우의 이들 각각의 색 변화를 나타내는 도면이다.
본 발명은 종래의 미국특허 출원 제 11/956428호에 기술되어 있는 바와 같이 측방 흐름 탈수 시험 장치 세대에 대하여 개선된 것이며, 상기 특허문헌은 본 명세서에 참고로 포함된다. 특히, 본 발명은 이온-반응성이며, 하전된 고분자 계면활성제가 포함된 탈수 센서를 제공하는 것이다.
일 견지에서, 본 발명은 부분적으로, 시험 샘플 뇨의 이온 강도를 정량적 혹은 반-정량적으로 측정하는 시험 장치를 기술한다. 상기 시험 장치는 버퍼링 대역(buffering zone) 및 검출 혹은 지시제 대역을 형성하는 유체 매체를 포함하며, 상기 버퍼링 대역은 내부에 배치된 고분자 전해질을 포함하며, 상기 지시제 대역은 내부에 비확산적으로 고정된 pH 지시제를 포함하며, 상기 지시제 대역은 버퍼링 대역과 분리되고 버퍼링 대역과 유체 소통하며, 상기 고분자 전해질은 뇨의 이온과 이온교환하여 수소이온을 뇨에 첨가하거나 혹은 뇨로부터 감소시킬 수 있으며, 상기 pH 지시제는 뇨의 수소이온 농도 변화에 상응하는 신호를 생성할 수 있다. 고분자 전해질은 부분적으로 중화된 고분자 약산 및 약염기를 포함할 수 있다. 시험 샘플은 측방 흐름 장치의 유체 매체와 접촉하여 pH 지시제에 의해 생성된 신호에 기초하여 뇨의 이온 강도를 측정한다. 상기 측방 흐름 스트립은 버퍼 패드, 위킹 패드(wicking pad)와 유체 소통하도록 하는 다공성 매트릭스를 가지며, 상기 버퍼 및 위킹 패드 사이에 위치하는 유속 제어 대역을 포함할 수 있다.
섹션 I- 이온-반응성이며 하전된 고분자 계면활성제를 포함하는 버퍼 잉크
본 발명은 더 좋고 더 안정한 탈수 센서에 대한 필요성을 충족시킬 수 있다. 본 발명에 의하면, 탈수 센서는 1) 약 10- 2이하의 해리상수(pKa 값 ≤ 10-2; 바람직하게는 ≤ 10-3)를 갖는 부분적으로 중화된 약산 혹은 약염기로 제조된 버퍼링 성분, 2) 하전된 고분자 계면활성제 및 3) 상기 중합성 계면활성제의 전하와 반대 전하를 갖는 하전된 pH 지시제의 코팅을 갖는 단일의, 통합된, 다공성 기재 (예를 들어, 셀룰로오스 패드 혹은 필터 페이퍼 조각)로 구성된다. 상기 버퍼링 성분, 하전된 계면활성제 및 지시제는 모두 다공성 표면의 동일한 표면에 디포지트된다. (하전된 고분자 계면활성제는 미국특허 제7,456,117 B2호, 제7,157,389 B2호, 제6,960,371 B2호, 혹은 제6,828,014 B2호에 기술되어 있는 물질로부터 개작하여 제조될 수 있으며, 상기 특허문헌은 본 명세서에 참고로 포함된다.) 상기 3가지 성분은 상기 다공성 기재의 같은 위치에 함께 디포지트되거나 혹은 다른 위치에 디포지트될 수 있다. 상기 코팅은 상기 기재의 전체 범위에 적용되거나 혹은 상기 표면의 제한된, 국부적인 부분에 적용될 수 있다. 상기 코팅은 통상의 프린팅 기술을 사용하여 적용될 수 있다.
상기 약산의 pKa는 약 10-3 미만이어야 하며, 이는 뇨 샘플 중의 염 함량이 염 형태와 산 형태 사이의 평형에 영향을 주도록 한다. 약염기의 pKa 또한 약 10-3 미만이어야 하며, 이는 뇨 중의 염 함량이 양성자화된(protonated) 형태와 염기 형태 사이의 평형에 영향을 주도록 한다. 상기 버퍼에서 상기 약산 혹은 약염기는 예를 들어, 고분자 약산 (예를 들어, 폴리아크릴산) 혹은 고분자 약염기 (예를 들어, 폴리이민)일 수 있다. 상기 pH 지시제는 염료 혹은 착색제(colorant) (예를 들어, 브로모티몰 블루, 니트라진 옐로우, 뉴트럴 레드(neutral red))일 수 있으며, 이의 특정한 색 변화는 상기 pH에 의존한다. 본 발명의 중요한 특징은 하전되고 용액 중의 이온 농도에 대하여 반응성인, 일반적이지 않은 한 부류의 고분자 계면활성제의 포함이다. 상기 하전된 고분자 계면활성제(charged polymeric surfactant)는 고정화제(immobilization agent) 및 습윤성 향상제(wettability enhancing agent)로서의 2가지 역할을 한다. 상기 계면활성제는 물 및 이온 농도가 낮은 수용액에서는 가용성이지만, 이온 농도가 높은 수용액에서는 불용성이다. 상기 계면활성제는 순수한 물 혹은 이온 농도가 낮은 수용액 (즉, ≤ 0.1wt% 염)에서는 약 1중량% 이상의 양 (≥ lwt% 용질)으로 용해하는 경향이 있으나, 이온 농도가 높은 수용액 (즉, > 0.1wt% 염)에는 불용성이다 (즉, < 1wt% 용질 ). 상기 센서는 비확산적으로 하전된 지시제를 고정하는 방식으로 이 독특한 물성의 이점을 취하며, 동시에, 기재에 대한 습윤성이 향상된다. 일반적인 하전된 계면활성제는 광범위한 이온 농도에서 수용성이므로 상기 특징을 달성할 수 없다. 고농도의 버퍼가 필요한 탈수 센서에서, 계면활성제에 의한 고정화(immobolization) 및 습윤성 향상이 달성될 수 있으며, 이는 센서의 제조 및 사용을 현저하게 간소화한다.
계면활성제는 양이온성 혹은 음이온성일 수 있다. 예를 들어, SSB-6: 폴리[아크릴산-코-부틸 아크릴레이트-코-2-에틸헥실아크릴레이트-코-소디움-2-아크릴아미도프로판 술포네이트])poly[acrylic acid-co-butyl acrylate-co-2-ethylhexylacrylate-co-sodium-2-acrylamidopropane sulfonate]), 혹은 OASIS "L7170": 폴리[메틸 아크릴레이트-코-[(2-아크릴로일옥시)에틸]트리메틸 암모늄 클로라이드](Poly[methyl acrylate-co-[(2-acryloyloxy) ethyl] trimethyl ammonium chloride])를 사용할 수 있다. 하전된 고분자 계면활성제의 양은 약 0.1wt% 내지 최고 약 20wt% 혹은 22wt%이지만, 전형적으로 약 0.5 혹은 1wt% 내지 약 15 혹은 17wt%, 보다 전형적으로는 약 1.5 혹은 3wt% 내지 약 10 혹은 12wt%이며, 바람직하게는 약 2 혹은 4wt% 내지 약 7 혹은 8wt%일 수 있다. 특정한 실시형태에서는, 예를 들어, 약 1-5wt%의 범위일 수 있다.
종래의 일반적인 측방-흐름-기초 탈수 센서와 달리, 본 발명에 의한 측방-흐름 탈수 센서는 고정된 지시제를 갖는 기재와 버퍼를 갖는 다공성 기재 사이의 어떠한 중간면(interface)의 필요없이 모든 시약이 동일한, 단일의 다공성 기재에 디포지트되도록 구성된다. 이러한 구조적인 배열은 우수한 샘플 흐름 및 시약 혼합의 촉진을 돕는다. 본 발명의 탈수 센서는 다른 탈수 센서에 통상적으로 사용되는 지시제 패드 및 피드백 대역 패드를 생략할 수 있도록 한다. 검출 대역 및 피드백 대역에 지시제를 고정화하기 위해 하전된 멤브레인을 사용하는 대신에, 새로운 센서는 반대로 하전된 지시제를 버퍼 성분을 갖는 단일의, 통합된, 다공성 기재상에 고정하기 위해 하전된 고분자 계면활성제를 사용한다. 분석 시험 완료 전에, 액체 샘플이 통과하여야 하는, 복수의 중간면의 사용을 필요로 하는 종래 세대의 탈수 센서와 달리, 현재의 센서는 액체 흐름을 방해할 수 있는 어떠한 중간면을 갖지 않는다. 그 결과, 본 발명의 탈수 센서는 많은 시험에 대하여 더 우수한 성능 결과를 일관되게 나타낸다.
또한, 종래의 센서 디자인은 전체 센서 디자인을 조립하기 위해서 별도의 물리적 부분(parts)이 요구되며, 몇 가지 단계를 필요로 하지만, 현재의 센서 제작은 간소화되며 2개의 일반적인 단계로 제조될 수 있다. 첫째, 다공성 매트릭스를 갖는 기재의 상기 다공성 매트릭스를 충분한 양의 버퍼 용액 성분이 디포지트되거나 버퍼 용액 성분으로 적시거나 디포지트하고, 상기 버퍼-코팅된 기재가 건조되도록 한다. 두 번째로, 그 다음에, pH 지시제 및 하전된 고분자 계면활성제 용액은 상기 건조된 버퍼-코팅된 기재에 제공한다. 상기 pH 지시제 및 하전된 고분자 계면활성제는 동시에 함께 혹은 별도로 연속적으로 기재에 프린트되거나 혹은 다르게 적용될 수 있다. 함께 디포지트되는 경우에, pH 지시제가 제공된 기재의 표면 부분은 적용된 하전된 고분자 계면활성제를 갖는 부분의 적어도 일부와 겹쳐져야 하며, 반대의 경우도 마찬가지이다. 나아가, 재료 및 장치의 복잡성 감소는 이들의 제조를 훨씬 저렴하게 하며, 이는 소비자-용 흡수 제품에 이러한 센서를 광범위하게 포함시키는 것을 이롭게 한다.
다공성 매트릭스의 예로는 셀룰로오스 패드, 필터 페이퍼, 부직 재료 및 유리 섬유 패드를 포함한다. 시험 샘플 뇨의 이온 강도를 정량적으로 혹은 반-정량적으로 측정하는 방법은 버퍼링 대역 및 검출 혹은 지시제 대역을 형성하는 다공성 매체를 갖는 측방 흐름 분석 장치의 제공을 포함한다. 상기 다공성 매트릭스는 버퍼의 결합상수(association constant) 및 해리상수(dissociation constant)를 현저하게 간섭하지 않아야 한다. 상기 탈수 시험 장치는 pH 지시제가 비-확산적으로 고정된 시험 패드(대역)을 갖는다. 바람직하게, 상기 pH 지시제는 대략 중성 pH 혹은 약 5.5 내지 약 10.5의 pH에서 색 전이(color transition)를 나타낸다. 상기 pH 지시제의 예로는 브로모티몰 블루, 티몰 블루, m-크레졸 퍼플, 브릴리언트 옐로우(brilliant yellow) 및 뉴트럴 레드(neutral red)를 포함한다. 상기 매트릭스는 뇨가 빨리 침투될 수 있도록 다공성이고 뇨(수성)에 친화적인 것이 바람직하다.
버퍼링 대역은 여기에 배치된 고분자 전해질을 포함하며, 검출 대역은 pKa ≤ 10-2인 고분자 약산 및 고분자 약염기 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제 및 내부에 비-확산적으로 고정된, 하전된 고분자 계면활성제의 전하와 반대 전하를 갖는 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼 성분을 갖는다. 상기 버퍼는 부분적으로 중화된 고분자 약산 혹은 약염기로 구성될 수 있다. 고분자 약산 혹은 약염기의 예로는 폴리(아크릴산), 폴리(말레산), 폴리(비닐아민) 및 폴리(4-비닐피리딘)을 포함할 수 있다. 상기 버퍼는 2-(N-모르폴리노)-에탄술폰산 및 비스-(아미노에틸)-글리콜 에테르 N,N,N',N'-테트라아세트산과 같은 비-고분자성 약산으로 구성될 수 있다.
상기 탈수 센서는 몇몇의 간단한 방법으로 제조될 수 있다. 딥스틱 탈수 센서를 제조하는 한가지 예는 부분적으로 중화된 약산 혹은 약염기(예를 들어, 고분자 염기)의 버퍼링 용액을 다공성 기재, 예컨대 한 조각의 셀룰로오스 패드 혹은 한 조각의 필터 페이퍼상에 디포지트하는 단계 및 그 후, 상기 다공성 기재를 건조하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 상기 버퍼링 용액은 수용액이다. 하나 이상의 비-반응성인, 하전된 고분자 계면활성제 및 하나 이상의 pH 지시제를 포함하는 지시제 용액은 상기 다공성 기재에 함께 디포지트되며, 건조하여 최종 딥스틱 센서가 제조된다. 상기 지시제 용액은 물, 휘발성 유기용매 혹은 이들 모두를 포함하는 용액일 수 있다. 하전된 고분자 계면활성제의 양은 중량 퍼센트로 하전된 pH 지시제 양의 적어도 2배이다. 그 대신에, 딥스틱 탈수 센서를 제조하는 다른 예는 부분적으로 중화된 약산 혹은 약염기 및 하나 이상의 이온-반응성의 하전된 고분자 계면활성제를 포함하는 버퍼 용액을 제공하는 단계; 및 상기 버퍼 용액을 통합된, 단일의, 다공성 기재상에 디포지트하는 단계 및 상기 다공성 기재를 건조하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 pH 지시제를 포함하는 지시제 용액은 상기 다공성 기재에 디포지트되며, 건조되어 최종 딥스틱 센서로 제조된다. 상기 지시제 용액은 물, 휘발성 용매 혹은 이들 모두를 포함하는 용액일 수 있다.
몇 가지 방식이 본 발명에 의한 측방 흐름 방식 탈수 센서의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명에 실시형태에 따른, 한 가지 방식은 예를 들어, 다공성 기재 스트립, 예컨대 셀룰로오스 패드 혹은 필터 페이퍼를 제공하고, 상기 기재를 부분적으로 중화된 약산 혹은 약염기 및 하나 이상의 이온-반응성의 하전된 고분자 계면활성제를 포함하는 용액으로 적시고 건조하는 것이다. 그 후, 검출 대역용의 하나 이상의 하전된 pH 지시제 및/또는 피드백 대역용 지시제를 함유하는 지시제 용액이 상기 다공성 기재의 다른 위치에 동시에 혹은 별도로 스트립(strip)되고(줄무늬 형상으로 표시되고) 그 후, 상기 다공성 스트립은 건조되어 측방 흐름 탈수 센서로 제조된다. 나중에, 상기 센서는 샘플의 증발을 최소화하기 위해, 검출 및 피드백 대역에서 추가적으로 밀폐될 수 있다.
본 발명은 지시제 분자가 기재의 표면에 견고하게 결속되어 센서의 지정된 시험 혹은 관찰 장소에서 누출(leaching)되지 않도록 돕는다. 실시형태에 의하면, 센서는 딥스틱 형태일 수 있으나, 탈수 검출용의 통상의 딥스틱과 달리, 상기 센서의 지시제는 상기 기재로부터 누출되지 않을 것이다.
다른 예에 의하면, 부분적으로 중화된 약산 혹은 약염기의 버퍼링 용액은 먼저 다공성 기재상에 디포지트되고 그 후, 다공성 기재는 건조된다. 이온-반응성인, 하전된 고분자 계면활성제를 함유하는 고정화 용액은 다공성 기재상에 후속적으로 디포지트되고 기재는 다시 건조된다. 마지막으로, 하전된 pH 지시제의 지시제 용액은 다공성 기재상에 디포지트되고 기재는 건조된다. 기재는 평가되고 적합한 크기의 스트립으로 절단되어 최종 딥스틱 센서로 제조된다.
추가적인 실시형태에서, 검출 대역만을 갖는 통상의 딥스틱과 달리, 본 발명의 딥스틱 탈수 센서는 검출 대역 및 피드백 대역 모두를 갖도록 구성될 수 있다. 단일 기재에 이들 대역을 모두 갖는 것의 이점은, 이는 사용자가 장치가 올바르게 작동하는지 그리고 장치의 신호가 바르게 나타나고 있는지 여부를 알 수 있도록 하거나 혹은 충분한 양의 뇨가 상기 장치에 적용되었는지 여부를 알 수 있도록 하는 것이다. 검출 대역에서의 pH 지시제는 분석대상(analyte) 샘플의 이온 강도에 따라, 다른 색 혹은 색의 세기 혹은 색조를 나타낸다. 피드백 대역의 지시제는 샘플이 일단 센서와 접촉하면 샘플의 이온 강도와 무관하게 색 변화를 나타낼 것이다. 상기 이온-반응성의 하전된 고분자 계면활성제의 단순한 영구적인 고정화는 이를 가능하게 한다.
센서 제조시, 예를 들어, 부분적으로 중화된 약산 혹은 약염기의 버퍼링 용액을 다공성 기재상에 디포지트할 수 있으며, 상기 다공성 기재는 건조된다. 그 후, 이온-반응성의 하전된 고분자 계면활성제를 포함하는 고정화 용액은 다공성 기재상에 디포지트되고 상기 기재는 건조된다. 그 후, 상기 하전된 pH 지시제의 pH 지시제 용액이 상기 다공성 기재의 제 1 예정 위치에 검출 대역으로 디포지트되고 다른 하전된 지시제 용액이 피드백 대역을 제조하도록 상기 다공성 기재의 제 2 예정 위치에 디포지트된다. 상기 2개의 예정 위치는 서로 분리, 구별 및/또는 떨어져 있다. 상기 기재는 건조되어 최종 센서로 제조된다.
섹션 Ⅱ - 측방 흐름 방식 탈수 모니터링
통상의 뇨 시험 장치, 예컨대 딥스틱 혹은 시험 스트립은 상기 딥스틱을 뇨 샘플에 침지하고 이를 빨리 빼내고 그 후에, 색 견본(color scale)과 비교될 수 있는 결과 색을 판독한다. 전형적으로, 이들 시험 스트립은 짧은 판독 기간, 전형적으로 약 2분 이내를 가지며, 어떠한 사용자 피드백 메카니즘을 갖지 않는다. 종래의 개발된 측방 흐름 탈수 시험 방식과 달리, 미국특허 출원 제 11/956428호의 탈수 모니터링 및 분석 장치는 적어도 약 2시간, 전형적으로 약 4-6 시간 이상의 훨씬 장기간동안 안정된 색 신호로 판독 기간 및 샘플 유량(volume) 및 상기 시험 대역과 접촉하는 샘플을 나타내는 사용자 피드백 대역을 갖는다. 긴 판독 기간 및 장기간의 색 신호의 안정성 및 사용자 피드백 메카니즘은 처방전 없이 구입가능한(over-the-counter, OTC) 시험 방식, 특히 계속적인 모니터링이 현실적이지 않은, 개인용 케어 제품의 경우에 중요한 특징이다.
현재 이용가능한 외용 탈수 센싱 기술은 소비자용 흡수 제품에 적합한 용액을 제공하지 못한다. 이전 세대의 측방 흐름 방식에 기초한 탈수 센서는 안정한 신호 및 피드백 메카니즘을 제공하도록 흡수 제품에 통합될 수 있다. 이러한 종류의 센서는 비교적 저렴하게 제조할 수 있으며(장치당 약 5 센트 미만), 필요한 기저에 삽입하는 것과 같이 흡수 제품에 위치시킬 수 있지만, 모든 종류의 개인용-케에 흡수 제품에 일반적으로 사용하기에는 비용이 여전히 높다. 센서의 비용을 줄이기 위해, 제조하기에 훨씬 간단하고 저렴한 탈수 센서가 요구된다. 이러한 센서는 새로운 고정화 및 습윤 기술로 달성될 수 있다.
본 발명은 요비중(specific gravity of urine)을 모니터링하는 향상된 측방 흐름 분석 장치 혹은 방식을 제공한다. 본 발명은 종래의 탈수 센서, 예컨대 미국특허 출원공개 제2009/0157024호에 기술되어 있는 종래의 탈수 센서를 기반으로 하여 이의 개발을 능가하는 것이며, 상기 특허 문헌은 본 명세서에 참고로 포함된다.
요비중(USG)은 사람을 대상으로 한 탈수 존재 혹은 정도를 나타내도록 사용될 수 있다. 요비중이 요의 이온 강도와 관련됨으로, 뇨 이온 강도의 측정은 탈수의 존재 혹은 심한 정도를 스크리닝하는 장치에서의 비중 측정에 사용될 수 있다.
이와 관련하여, 본 개시사항은 일반적으로 뇨의 이온 강도를 측정하는 측방 흐름 분석 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 고분자 전해질을 갖는 버퍼링 대역 및 비-확산적으로 고정화된 pH 지시제를 갖는 지시제 대역을 포함할 수 있다.
pH 지시제의 비-확산 고정화는 이온 강도 신호를 안정하게 유지하는 기간이 현저하게 연장되도록 할 수 있다. 또한, 특정한 상기 시약의 물리적 분리는 pH 지시제 주위의 pH 변동에 대하여 시간 경과에 따른 어떠한 샘플의 손실 혹은 방산(diffusion)의 영향을 감소시킬 수 있다.
특정한 실시형태에서, 케이싱 물질은 적어도 버퍼링 대역의 일부 및 지시제 대역의 일부를 커버하여, 외부 환경에 대한 이러한 커버된 부분의 노출을 방지할 수 있다. 케이싱 물질는 샘플의 증발을 최소화할 수 있으며 또한, 시험 장치 사용자에 대한 시약의 노출을 제한할 수 있다. 또한, 특정한 실시형태에서, 사용자에게 시험이 바르게 행하여지고 있는지를 제공하도록, 제어 대역이 또한 제공될 수 있다.
본 명세서에 기술되어 있는 장치는 단순하고, 사용자에게 친화적이고, 비용-효율적으로 뇨를 통한 탈수상태를 빠르게 측정할 수 있도록 한다. 또한, 본 명세서에 기술되어 있는 장치는 USG의 측정을 보조하도록 흡수 용품, 예컨대 다이퍼 및 실금 패드(incontinent pads)에 포함될 수 있다.
도 1을 참조하여, 이제부터 본 발명에 따라 형성될 수 있는 측방 흐름 장치(20)의 일 실시형태를 보다 상세하게 기술할 것이다. 나타낸 바와 같이, 장치(20)는 강성 지지체 물질(21)에 의해 임의로 지지되는 크로마토그래피 매체(23)를 함유한다. 일반적으로, 크로마토그래피 매체(23)는 뇨가 통과할 수 있는 어떠한 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 크로마토그래피 매체(23)는 합성 물질 또는 천연 물질, 예를 들어 다당류 (예를 들어, 셀룰로오스 물질, 예컨대 종이 및 셀룰로오스 유도체, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트 및 니트로셀룰로오스); 폴리에테르 술폰; 폴리에틸렌; 나일론; 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF); 폴리에스테르; 폴리프로필렌; 실리카; 고분자, 예컨대 비닐 클로라이드, 비닐 클로라이드-프로필렌 공중합체 및 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체와 함께 다공성 고분자 매트릭스에 균일하게 분산된 무기 물질, 예컨대 불활성화 알루미나, 규조토, MgSO4, 또는 다른 무기 미분 물질; 직물, 천연 직물 (예를 들어, 면) 및 합성 직물 (예를 들어, 나일론 또는 레이온) 모두; 다공성 겔, 예를 들어 실리카 겔, 아가로스, 덱스트란, 및 젤라틴; 고분자 필름, 예를 들어 폴리아크릴아미드 등으로부터 형성되는 다공성 멤브레인일 수 있다. 특정한 일 실시형태에서, 크로마토그래피 매체(23)는 Pall Corporation에 의해 제조된 바이오딘(Biodyne)® Plus로부터 형성된다.
크로마토그래피 매체(23)의 크기 및 형상은 당업자에 의해 쉽게 인식되는 바와 같이 일반적으로 다양할 수 있다. 예를 들어, 다공성 멤브레인 스트립은 약 10 내지 약 100 밀리미터, 일부 실시형태에서 약 20 내지 약 80 밀리미터, 그리고 일부 실시형태에서 약 40 내지 약 60 밀리미터의 길이를 가질 수 있다. 멤브레인 스트립의 폭은 또한 약 0.5 내지 약 20 밀리미터, 일부 실시형태에서 약 1 내지 약 15 밀리미터, 그리고 일부 실시형태에서 약 2 내지 약 10 밀리미터 범위일 수 있다. 멤브레인 스트립의 두께는 약 500 마이크로미터 미만, 일부 실시형태에서 약 250 마이크로미터 미만, 그리고 일부 실시형태에서 약 150 마이크로미터 미만일 수 있다.
상기한 바와 같이, 지지체(21)는 크로마토그래피 매체(23)를 지지한다. 예를 들어, 지지체(21)는 도 1에 나타낸 바와 같이 크로마토그래피 매체(23)에 바로 인접하여 위치할 수 있거나, 또는 하나 이상의 개재층이 크로마토그래피 매체(23)와 지지체(21) 사이에 위치할 수 있다. 어느 경우에도, 지지체(21)는 일반적으로 크로마토그래피 매체(23)를 지지할 수 있는 어떠한 물질로부터도 형성될 수 있다. 또한, 매체(23)를 통해 흐르는 유체가 지지체(21)를 통해 누출되지 않도록 지지체(21)가 액체-불투과성인 것이 일반적으로 바람직하다. 지지체로 적합한 물질의 예는 유리; 고분자 물질, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 (예를 들어, Mylar® 필름), 폴리부타디엔, 폴리비닐클로라이드, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 에폭시드, 메타크릴레이트, 및 폴리멜라민 등을 포함하며, 이로써 한정되는 것은 아니다. 크로마토그래피 매체(23)에 충분한 구조적 지지를 제공하기 위해, 지지체(21)는 일반적으로 특정한 최소 두께를 갖도록 선택된다. 따라서, 예를 들어, 지지체(21)는 약 100 내지 약 5,000 마이크로미터, 일부 실시형태에서는 약 150 내지 약 2,000 마이크로미터, 그리고 일부 실시형태에서 약 250 내지 약 1,000 마이크로미터 범위의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 두께가 약 125 마이크로미터인 하나의 적합한 멤브레인 스트립은 미국 매사추세츠주 베드포드 소재의 Millipore Corp.으로부터 "SHF180UB25"의 명칭 하에 입수할 수 있다.
이 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 크로마토그래피 매체(23)는 지지체(21) 상에 캐스팅될 수 있으며, 여기서 얻은 라미네이트를 원하는 크기 및 형상으로 다이-절단할 수 있다. 그 대신에, 크로마토그래피 매체(23)는 간단하게, 예를 들어 접착제를 이용해서 지지체(21)에 라미네이트될 수 있다. 일부 실시형태에서는, 니트로셀룰로오스 또는 나일론 다공성 멤브레인이 Mylar® 필름에 접착된다. 다공성 멤브레인을 Mylar® 필름에 결합시키는 데 접착제, 예를 들어 감압 접착제가 사용될 수 있다. 이러한 유형의 라미네이트 구조는 미국 매사추세츠주 베드포드 소재의 Millipore Corp.로부터 상업적으로 입수가능하다고 생각된다. 적합한 라미네이트 장치 구조의 또 다른 예는 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된 미국특허 제5,075,077호(Durley, III 등)에 기술되어 있다.
뇨의 이온 강도의 측정을 개시하기 위해, 사용자는 시험 샘플을 크로마토그래피 매체(23)의 일부에 직접 적용시킬 수 있으며, 그 후, 이것은 크로마토그래피 매체(23)를 통해 도 1에 "L" 화살표로 도시된 방향으로 이동할 수 있다. 그 대신에, 시험 샘플은 크로마토그래피 매체(23)와 유체 소통하는 샘플 적용 대역(24)에 먼저 적용될 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 샘플 적용 대역(24)은 매체(23) 위에 형성될 수 있다. 그 대신에, 샘플 적용 대역(24)은 또한 별도의 물질, 예를 들어 패드에 의해 형성될 수 있다. 이러한 샘플 패드를 형성하는 데 사용될 수 있는 일부 적합한 물질은 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스, 다공성 폴리에틸렌 패드, 및 유리 섬유 필터 페이퍼를 포함하며, 이로써 제한되는 것은 아니다. 원하는 경우, 샘플 적용 대역(24)은 또한 1종 이상의 전처리 시약을 확산적으로 또는 비확산적으로 부착된 상태로 함유할 수 있다.
예시된 실시형태에서, 시험 샘플은 샘플 적용 대역(24)으로부터 샘플 적용 대역(24)과 소통하는 버퍼 대역(22)으로 이동한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 버퍼 대역(22)은 매체(23) 상에 형성될 수 있다. 그 대신에, 버퍼 대역(22)은 별도의 물질 또는 패드에 의해 형성된다. 이러한 버퍼 패드는 시험 샘플이 통과할 수 있는 임의의 물질, 예컨대 유리 섬유 또는 다른 본 명세서에 이미 기술된 물질로부터 형성될 수 있다. 또한, 샘플 적용 대역(24)이 버퍼 대역(22)의 일부로서 형성될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
상기 기술된 방식으로 뇨의 이온 강도를 용이하게 측정하기 위해, 특정 pH의 고분자 전해질이 버퍼 대역(22)에 배치된다. 일부 실시형태에서, 고분자 전해질은 시험 샘플의 적용 전에 장치(20)의 버퍼 대역(22)에 확산적으로 고정될 수 있다. 고분자 전해질은 샘플 적용 대역(24)으로부터 하류에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 적용시 뇨 샘플은 고분자 전해질과 혼합될 수 있다. 그 대신에, 고분자 전해질은 샘플 적용 대역(24)로부터 상류에 위치할 수 있다. 예를 들어, 희석제를 사용하여 고분자 전해질과 시험 샘플 간에 혼합을 유도할 수 있다. 이러한 방식으로, 적용시 뇨 샘플은 고분자 전해질과 혼합될 수 있다.
상기 기술된 바와 같이, 뇨에 존재하는 이온은 고분자 전해질과의 이온교환을 유발하여, 뇨 중 수소 이온을 증가시키거나 감소시킨다. 이와 관련하여, 적합한 고분자 전해질은 고분자 산 또는 고분자 염기, 특히 고분자 약산 및 고분자 약염기를 포함할 수 있다. 고분자 약산 또는 약염기는 이들의 환경의 이온 강도가 변화되면 그들의 겉보기 결합/해리 상수(apparent association/dissociation constants )가 변한다. 예를 들어, 양이온 농도가 증가하는 경우, 카르복실산-기재(carboxylic acid-based) 약산의 해리 상수는 증가하여 보다 많은 양성자를 방출시킴으로써 용액의 산도를 증가시킨다.
버퍼 성분의 선택은 장치의 측정 감도 및 색 변화 임계치에 대해 중요할 수 있다. 특정한 실시형태에서, 버퍼 시스템은 바람직하게는 부분적으로 중화된 고분자 약산 또는 부분적으로 중화된 고분자 약염기이다. 이와 관련하여, 사용된 산 또는 염기의 겉보기 결합 상수 또는 해리 상수는 이온 강도에 충분하게 민감해야 한다. 본 개시사항에 사용될 수 있는 다수의 적합한 고분자 약산 및 약염기가 있다. 예를 들어, 유용한 고분자 약산은 폴리(아크릴산), 폴리(말레산), 말레산 비닐 메틸 에테르 공중합체, 폴리(메타크릴산), 스티렌말레산 공중합체 및 말레산 무수물/메틸비닐에테르 공중합체를 포함할 수 있다. 유용한 고분자 약염기는 폴리(비닐아민) 및 폴리(4-비닐피리딘)을 포함할 수 있다. 그러나, 어떠한 적합한 고분자 전해질이 본 개시사항에 의해 고려되는 것으로 이해되어야 한다.
특정한 실시형태에서, 고분자 산 또는 염기는 유효한 민감성 버퍼를 제조하기 위해 적어도 50％ 중화될 수 있다. 버퍼의 초기 pH는 통상 특정 범위로 조절되어, 비중의 임계 색 변화가 일정 정도로 조절될 수 있다. 예를 들어, USG의 임계 검출은 초기 버퍼 pH가 높을 경우 그리고 부분적으로 중화된 고분자 약산이 사용되는 경우에 약간 높다. 그러나, 사용되는 산 또는 염기의 고유의 결합/해리 상수에 의해 조절이 제한될 수 있다. 색 전이의 임계치는 또한 상이한 버퍼 성분을 사용함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 상당한 색 변화는 폴리비닐 클로라이드-코-비닐 아세테이트-코-말레산에 대해 대략 1.020의 USG에서 발생하는 반면, 두 버퍼 모두의 초기 pH가 7.95일 경우에, 임계 전이점은 폴리(아크릴산)에 대해 약 1.010이다.
다시 도 1을 참조하여, 측방 흐름 장치(20)는 pH 지시제가 비확산적으로 고정된 지시제 대역(31)을 포함한다. 지시제 대역(31)은 버퍼 대역(22)으로부터 분리되지만 버퍼 대역(22)에 인접하여 그와 유체 소통하도록 위치한다. 그 대신에, 지시제 대역(31)은 별도의 재료, 예를 들어 패드에 의해 형성될 수 있다. 이러한 샘플 패드를 형성하는데 사용될 수 있는 일부 적합한 물질은 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스, 다공성 폴리에틸렌 패드 및 유리 섬유 필터 페이퍼를 포함하며, 이로써 제한되지는 않는다. 이와 관련하여, 지시제 대역(31)은 여전히 버퍼 대역(22)에 인접하고 그와 유체 소통하도록 위치한다.
pH 지시제는 매체(23)에 직접 적용되거나, 용액으로 우선 형성된 후 적용될 수 있다. 다양한 용매, 이로써 제한하는 것은 아니지만, 예를 들어 아세토니트릴, 디메틸술폭시드(DMSO), 에틸 알코올, 디메틸포름아미드(DMF) 및 다른 극성 유기 용매가 사용되어 용액을 형성할 수 있다. 용액 중 pH 지시제의 양은 용매 1 밀리리터 당 약 0.001 내지 약 100 밀리그램, 그리고 일부 실시형태에서는 용매 1 밀리리터 당 약 0.1 내지 약 10 밀리그램의 범위일 수 있다. 특정한 일 실시형태에서, 지시제 대역(31)은 크로마토그래피 매체(23)에 의해 형성되고, 널리 공지된 기술을 사용하여 그 위에 용액을 코팅하고 건조시킴으로써 형성된다. pH 지시제 농도는 선택적으로 제어되어 원하는 수준의 검출 감도를 제공할 수 있다.
크로마토그래피 매체(23)의 매트릭스를 통해 실질적으로 확산되지 않도록 하는 방식으로 (즉, 비확산적으로 고정됨) pH 지시제가 적용되는 것이 바람직하다. 이는 사용자가 pH 지시제와 뇨의 반응시 발생하는 색 변화를 용이하게 검출하게 하고, 또한 pH 지시제가 지시제 대역(31)으로부터 누출(leaching)되는 것을 방지한다. 고정화는 다양한 방법, 예를 들어 화학적 결합, 물리적 흡수 또는 담체(carrier), 예를 들어 고분자 또는 입자를 사용함으로써 달성될 수 있다. 바람직한 일 실시형태에서, 고도로 하전된 다공성 물질이 반대로 하전된 지시제를 효과적으로 고정할 수 있다. 이와 관련하여, 유용한 하전된 다공성 기재는 나일론 멤브레인, 예를 들어 Pall Corporation으로부터의 Biodyne® Plus를 포함할 수 있다. 다공성 부직물, 예를 들어 Kymene®으로 처리된 페이퍼 티슈가 또한 음으로 하전된 지시제를 고정하기에 적합한 하전된 물질인 것으로 발견되었다.
본 개시사항의 특정한 실시형태에서, pH 지시제를 함유하는 가교된 네트워크가 측방 흐름 장치의 크로마토그래피 매체 상에 형성된다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 가교된 네트워크는 pH 지시제를 견고하게 고정하는 데 도움을 줄 수 있고, 이로써 사용자가 사용 동안 색 변화를 보다 용이하게 검출하게 하는 것으로 생각된다. 가교된 네트워크는 "내부-교차 결합(intra-cross links)" (즉, 단일 분자의 관능성기들 사이의 공유 결합) 및/또는 "상호-교차 결합(inter-cross links)" (즉, 다른 분자 사이, 예를 들어 2개의 pH 지시제 분자들 또는 pH 지시제 분자와 기재 표면 사이의 공유 결합)을 함유할 수 있다. 가교결합은 지시제의 자체 가교결합을 통해 및/또는 별도의 가교제의 포함을 통해 수행될 수 있다. 적합한 가교제는 예를 들어 폴리글리시딜 에테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 및 폴리에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르; 아크릴아미드; 1종 이상의 가수분해성기, 예를 들어 알콕시기 (예를 들어, 메톡시, 에톡시 및 프로폭시); 알콕시알콕시기 (예를 들어, 메톡시에톡시, 에톡시에톡시 및 메톡시프로폭시); 아실옥시기 (예를 들어, 아세톡시 및 옥타노일옥시); 케톡심기 (예를 들어, 디메틸케톡심, 메틸케톡심 및 메틸에틸케톡심); 알케닐옥시기 (예를 들어, 비닐옥시, 이소프로페닐옥시 및 1-에틸-2-메틸비닐옥시); 아미노기 (예를 들어, 디메틸아미노, 디에틸아미노 및 부틸아미노); 아미녹시기 (예를 들어, 디메틸아미녹시 및 디에틸아미녹시); 및 아미드기 (예를 들어, N-메틸아세트아미드 및 N-에틸아세트아미드)를 함유하는 화합물을 포함할 수 있다.
어떠한 다양한 다른 가교 메카니즘, 예를 들어 열 개시 (예를 들어, 축합 반응, 첨가 반응 등), 전자기 방사선 등을 본 개시사항에 사용할 수 있다. 본 개시사항에 사용될 수 있는 전자기 방사선의 일부 적합한 예는 전자 빔 방사선, 천연 및 인공 방사성 동위원소 (예를 들어, α, β, 및 γ 선), x-선, 뉴트론 빔, 양으로-하전된 빔, 레이저 빔, 자외선 등을 포함하며, 이로써 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 전자 빔 방사선은 전자 빔 장치에 의해 가속된 전자의 생성을 포함한다. 전자빔 장치는 일반적으로 이 기술분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 전자빔 장치는 미국 매사추세츠주 와번 소재의 Energy Sciences, Inc.로부터 "Microbeam LV"라는 명칭 하에 입수가능한 전자빔 장치를 사용할 수 있다. 적합한 전자 빔 장치의 다른 예는 미국특허 제5,003,178호 (Livesay); 미국특허 제5,962,995호 (Avnery); 미국특허 제6,407,492호 (Avnery 등)에 기술되어 있으며, 이들 특허문헌은 그 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된다. 방사선의 파장 λ는 전자기 방사선 스펙트럼의 다른 유형의 방사선에 대해, 예를 들어 약 10-14 미터 내지 약 10-5 미터로 다양할 수 있다. 전자 빔 방사선은 예를 들어 약 10-13 미터 내지 약 10-9 미터의 파장 λ를 갖는다. 전자기 방사선의 특정 파장 λ를 선택하는 것 이외에, 다른 매개변수가 또한 선택되어 가교도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 조사량은 약 0.1 Mrads(megarads) 내지 약 10 Mrads, 그리고 일부 실시형태에서는, 약 1 Mrads 내지 약 5 Mrads의 범위일 수 있다.
전자기 방사선원은 이 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 어떠한 방사선원일 수 있다. 예를 들어, D-전구를 갖는 수은 램프 또는 엑시머 램프를 사용할 수 있다. 매우 좁은 방출 피크에서 방사선을 방출하는 다른 특수-도핑된 램프를 등가의 최대 흡수를 갖는 광개시제와 함께 사용할 수 있다. 예를 들어, Fusion Systems으로부터 입수가능한 V-전구가 사용하기에 적합한 다른 램프이다. 또한, 1종 이상의 특정한 광개시제와 함께 사용하기 위해 특정한 방출 밴드를 갖는 특수 램프가 제조될 수 있다.
개시제는 선택된 가교 기술의 기능성을 향상시키는 일부 실시형태에서 사용될 수 있다. 열 개시제, 예를 들어 아조, 퍼옥시드, 퍼술페이트 및 레독스(redox) 개시제가 특정한 실시형태에서 사용될 수 있다. 적합한 열 개시제의 대표적인 예는 아조 개시제, 예를 들어 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조비스-2-메틸부티로니트릴, 1,1'-아조비스(1-시클로헥산카르보니트릴), 2,2'-아조비스(메틸 이소부티레이트), 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드 및 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴); 퍼옥시드 개시제, 예를 들어 벤조일 퍼옥시드, 아세틸 퍼옥시드, 라우로일 퍼옥시드, 데카노일 퍼옥시드, 디세틸 퍼옥시디카르보네이트, 디(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 디쿠밀 퍼옥시드; 퍼술페이트 개시제, 예를 들어 칼륨 퍼술페이트, 나트륨 퍼술페이트 및 암모늄 퍼술페이트; 레독스(산화 환원) 개시제, 예를 들어 상기 퍼술페이트 개시제와 나트륨 메타비술파이트 및 나트륨 비술파이트와 같은 환원제의 조합, 유기 퍼옥시드 및 3차 아민에 기초한 시스템, 유기 히드로퍼옥시드 및 전이금속에 기초한 시스템; 다른 개시제, 예를 들어 피나콜; 등 (및 이들의 혼합물)을 포함한다. 아조 화합물 및 퍼옥시드가 일반적으로 바람직하다.
마찬가지로, 광개시제, 예를 들어 치환된 아세토페논, 예를 들어 벤질 디메틸 케탈 및 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤; 치환 알파-케톨, 예를 들어 2-메틸-2-히드록시프로피오페논; 벤조인 에테르, 예를 들어 벤조인 메틸 에테르 및 벤조인 이소프로필 에테르; 치환 벤조인 에테르, 예를 들어 아니소인 메틸 에테르; 방향족 술포닐 클로라이드; 광활성 옥심; 등 (및 이들의 혼합물)가 사용될 수 있다. 다른 적합한 광개시제는 미국특허 제6,486,227호 (Nohr 등), 및 미국특허 제6,780,896호 (MacDonald 등)에 기술되어 있을 수 있으며, 이들 특허문헌은 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 포함된다.
요구되는 것은 아니지만, 가교된 네트워크 내에 추가 성분을 또한 사용하여 pH 지시제의 고정을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, pH 지시제를 크로마토그래피 매체의 표면에 결합시키고 측방 흐름 장치 상에 pH 지시제의 내구성을 추가로 개선시키는 고정 화합물이 사용될 수 있다. 전형적으로, 고정 화합물은 pH 지시제보다 크기가 커서, 사용 동안 크로마토그래피 매체의 표면 상에 남아 있는 가능성이 향상된다. 예를 들어, 고정 화합물은 거대분자 화합물, 예를 들어 고분자, 올리고머, 덴드리머(dendrimer), 입자 등을 포함할 수 있다. 고분자 고정 화합물은 천연, 합성 또는 이들의 조합일 수 있다. 천연 고분자 고정 화합물의 예는 예를 들어 폴리펩티드, 단백질, DNA/RNA 및 다당류 (예를 들어, 글루코스계 고분자)를 포함한다. 합성 고분자 고정 화합물의 예는 예를 들어 폴리아크릴산 및 폴리비닐 알코올을 포함한다. 다당류 고정 화합물의 특정한 일 예는 활성화된 덱스트란이다. 일부 실시형태에서, 고정 화합물은 입자 (때로는 "비드" 또는 "마이크로비드"로 칭하여짐)일 수 있다. 천연 입자, 예를 들어 핵, 마이코플라즈마, 플라스미드, 플라스티드, 포유동물 세포(예를 들어, 적혈구 껍데기(erythrocyte ghosts)), 단세포 미생물 (예를 들어, 박테리아), 다당류 (예를 들어, 아가로스) 등이 사용될 수 있다. 추가로, 합성 입자도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 라텍스 미소입자가 사용된다. 어떠한 합성 입자도 이용될 수 있지만, 입자는 전형적으로 폴리스티렌, 부타디엔 스티렌, 스티렌아크릴-비닐 삼원공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 스티렌-말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐피리딘, 폴리디비닐벤젠, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 아크릴로니트릴, 비닐클로라이드-아크릴레이트 등, 또는 이들의 알데히드, 카르복실, 아미노, 히드록실, 또는 히드라지드 유도체로부터 형성된다. 사용될 경우, 입자의 형상은 일반적으로 다양할 수 있다. 특정한 일 실시형태에서, 예를 들어 입자 형상은 구형이다. 그러나, 또한 다른 형상, 예를 들어 판(플레이트, plates), 봉, 원반, 막대, 관, 불규칙 형상 등도 고려된다는 것을 이해되어야 한다. 또한, 입자의 크기도 달라질 수 있다. 예를 들어, 입자의 평균 크기 (예를 들어 직경)는 약 0.1 나노미터 내지 약 1,000 미크론(microns), 일부 실시형태에서는 약 0.1 나노미터 내지 약 100 미크론, 그리고 일부 실시형태에서는 약 1 나노미터 내지 약 10 미크론의 범위일 수 있다.
고정 화합물이 pH 지시제 및 크로마토그래피 매체를 연결하는데 사용되는 방식은 다양할 수 있다. 일 실시형태에서, 예를 들어 고정 화합물은 pH 지시제에 부착된 후 둘 다 크로마토그래피 매체에 부착된다. 다른 실시형태에서, 고정 화합물은 크로마토그래피 매체에 결합된 후 pH 지시제가 적용될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 물질은 개별 성분으로서 크로마토그래피 매체에 적용될 수 있고, 부착 반응은 원위치에서(in-situ), 임의로는 네트워크의 가교와 동일한 시간에 수행될 수 있다. 예를 들어, pH 지시제는 고정 화합물을 결합할 수 있고, 고정 화합물을 매체에 결합할 수 있고, 동시에 가교 반응이 고정 화합물들 사이에, 지시제들 사이에 또는 둘 사이에서 일어날 수 있다. 이러한 일 실시형태에서, 이와 같이 형성된 가교결합된 네트워크는 다공성 멤브레인과 시스템의 다른 성분 간에 결합할 필요 없이 물리적으로 크로마토그래피 매체의 다공성 멤브레인에 유지될 수 있다. 특히, 일부가 다공성 멤브레인의 공극 내에 그리고 공극 사이로 연장할 수 있는 가교결합된 네트워크는 특정 결합이 멤브레인과 가교결합된 네트워크의 성분 사이에 형성되지 않더라도 멤브레인에 물리적으로 속박될 수 있다.
시스템 성분 사이에 결합이 형성되는 경우, 크로마토그래피 매체에 대한 고정 화합물의 부착뿐만 아니라 지시제에 대한 고정 화합물의 부착이 카르복실, 아미노, 알데히드, 브로모아세틸, 요오드아세틸, 티올, 에폭시 또는 다른 반응성 관능기 뿐만 아니라 잔류 자유 라디칼 및 라디칼 양이온을 사용하여 달성될 수 있고, 이로써 어떠한 적합한 방법, 예를 들어 열 처리, 광-개시 방법, 촉매 반응 등에 따라, 결합 반응이 달성될 수 있다. 예를 들어, 크로마토그래피 매체는 표면의 아민 관능성을 증가시키고 예를 들어 고정 화합물의 알데히드 관능성을 통해 고정 화합물을 표면에 결합시키기 위해 아민 함유 화합물, 예를 들어 3-아미노프로필트리에톡시 실란과 접촉을 통해 아민-관능화될 수 있다. 또한, 표면 관능기는 예를 들어 입자 표면이 비교적 높은 표면 농도로 극성기를 함유하는 경우에, 반응성 관능기로서 입자형 고정 화합물에 혼입될 수 있다. 특정한 경우, 입자는 추가 개질의 필요 없이 크로마토그래피 매체 및/또는 pH 지시제에 직접 결합할 수 있다.
공유 결합 이외에, 다른 부착 기술, 예를 들어 전하-전하 상호반응이 고정 화합물을 크로마토그래피 매체에 부착시키는데 및/또는 pH 지시제를 고정 화합물에 부착시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하전된 고정 화합물, 예를 들어 양으로 하전된 고분자 전해질 고정 화합물은 음으로 하전된 크로마토그래피 매체, 예를 들어 음으로 하전된 다공성 니트로셀룰로오스 멤브레인에 이들 둘 사이의 전하-전하 상호작용을 통해 고정될 수 있다. 유사하게, 음으로 하전된 지시제, 예를 들어 디아조늄 이온은 양으로 하전된 고정 화합물에 고정될 수 있다.
뇨의 이온 강도에 의해 유발된 버퍼의 미세한 pH 변화에 대한 감도를 갖는 pH 지시제를 선택하는 것이 중요하다. 통상의 뇨 pH는 중성 근처에 있기 때문에, 중성 pH 7 근방에서 유의한 색 전이를 나타내는 지시제가 바람직하다.
예를 들어, 특정한 실시형태에서, 프탈레인 크로모겐은 본 개시사항의 배열에서 사용될 수 있는 적합한 pH-감응성 크로모겐의 한 부류를 구성한다. 페놀 레드(즉, 페놀술폰프탈레인)은 예를 들어 pH 범위 6.6 내지 8.0에서 황색에서 적색으로의 전이를 나타낸다. 약 8.1 초과의 pH에서, 페놀 레드는 연분홍(푸치아(fuschia)) 색으로 변한다. 또한, 페놀 레드 유도체, 예를 들어 클로로, 브로모, 메틸, 나트륨 카르복실레이트, 카르복실산, 히드록실 및 아민 관능기로 치환된 것들도 본 개시사항에서 사용하기에 적합할 수 있다. 예시적인 치환된 페놀 레드 화합물은 예를 들어 메타크레졸 퍼플 (메타-크레졸술폰프탈레인), 크레졸 레드 (오르쏘-크로졸술폰프탈레인), 피로카테콜 바이올렛 (피로카테콜술폰프탈레인), 클로로페놀 레드 (3',3"-디클로로페놀술폰프탈레인), 자일레놀 블루 (파라-자일레놀술폰프탈레인의 나트륨염), 자일레놀 오렌지, 모단트 블루 3 (C.I. 43820), 3,4,5,6-테트라브로모페놀술폰프탈레인, 브로모자일레놀 블루, 브로모페놀 블루 (3',3",5',5"-테트라브로모페놀 술폰프탈레인), 브로모클로로페놀 블루 (디브로모-5',5"-디클로로페놀술폰프탈레인의 나트륨염), 브로모크레졸 퍼플 (5',5"-디브로모-오르쏘-크레졸술폰프탈레인), 브로모크레졸 그린 (3',3",5',5"-테트라브로모-오르쏘-크레졸술폰프탈레인) 등을 포함한다. 또 다른 적합한 프탈레인 크로모겐은 이 기술분야에 잘 알려져 있고, 브로모티몰 블루, 티몰 블루, 브로모크레졸 퍼플, 티몰프탈레인 및 페놀프탈레인 (범용 지시제의 통상 성분)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 브로모티몰 블루는 pH 범위 약 6.0 내지 7.6에서 황색에서 청색으로 전이를 나타내고; 티몰프탈레인은 pH 범위 약 9.4 내지 10.6에서 무색에서 청색으로 전이를 나타내고; 페놀프탈레인은 pH 범위 약 8.2 내지 10.0에서 무색에서 분홍색으로 전이를 나타내고; 티몰 블루는 pH 범위 약 1.2 내지 2.8에서 적색에서 황색으로 제1 전이 및 pH 범위 약 8.0 내지 9.6에서 황색에서 pH로 제2 전이를 나타내고; 브로모페놀 블루는 pH 범위 약 3.0 내지 4.6에서 황색에서 자주색으로 전이를 나타내고; 브로모크레졸 그린은 pH 범위 약 3.8 내지 5.4에서 황색에서 청색으로 전이를 나타내고; 브로모크레졸 퍼플은 pH 범위 약 5.2 내지 6.8에서 황색에서 자주색으로 전이를 나타낸다.
버퍼 패드와 위킹 패드 사이에 샘플의 유속을 조절하는 유속 제어 대역이 또한 포함될 수 있다. 상기 유속 제어 대역은 샘플이 버퍼 패드의 검출 대역과 완전히 접촉되는 시간 기간을 조절할 수 있으며, 위킹 패드의 제어-피드백 대역에서 시각적인 신호의 전개(development) 및 출현 전에 분석 반응이 안정한 신호에 도달하도록 한다. 검출 대역은 다른 pH 수준에 대한 색 변화를 나타내는 pH 지시제를 사용할 수 있다. 샘플 관찰-피드백 대역은 비-확산적으로 고정된 pH 지시제 및 pH 조절제를 갖는다. pH 지시제는 뇨 샘플과 접촉시에 색 전이를 나타낸다. 유속 제어 대역은 인접한 버퍼 패드 혹은 위킹 패드에 대하여 차별화되는 기공률 경사(porosity gradient)를 갖는다. 유속 제어 대역은 다양한 재료, 예를 들어, 니트로셀룰로오스 멤브레인, 유리섬유 패드, 나일론 멤브레인, 셀룰로오스 패드, 필터 페이퍼, 부직물 혹은 고분자 필름으로 제조될 수 있다.
특정한 실시형태에서, 고정된 지시제의 초기 색은 산, 버퍼제, 염기 또는 이들 일부의 조합인 pH 조절제와 함께 지시제를 고정시킴으로써 용이하게 조절될 수 있다. 초기 색이 가능한 크게 극명한 색 대비를 제공하는 데 있어 중요하다. 예를 들어, 브로모티몰 블루가 지시제로서 사용되는 경우, 염기성 조건은 지시제 대역에 선명한 녹색을 제공하고, 이는 약한 산성 조건 하에서 황색과 명확하게 구별가능하다.
검출 정확도를 향상시키기 위해 측방 흐름 장치(20)에 사용될 수 있는 또 다른 대역은 제어 대역(32)이다. 제어 대역(32)은 시험이 적절하게 수행되고 있다는 신호를 사용자에게 제공한다. 색 형성 제어는 장치 상에서 지시제 대역으로부터 하류에 나타난다. 특정한 실시형태에서, 제어 지시제는 pH 조절제와 함께 제어 대역에 고정되어 뇨 샘플에 전형적인 pH 범위 밖의 초기 pH를 생성한다. 특정한 실시형태에서, 이러한 범위는 ＜ 5.5 또는 ＞ 9.5를 포함할 수 있다. 제어 지시제는 초기 pH 하에서 초기 색을 생성한다. 일단 뇨 샘플이 지시제 대역을 통과하고 제어 대역으로 이동하면, 제어 대역의 pH는 변화하여 제어 지시제에 색 변화를 유도하고, 충분한 샘플이 지시제 대역을 통해 제어 대역으로 통과하여 시험이 올바르게 완료되었음을 표시한다.
제어 대역(32)에 사용될 수 있는 적합한 제어 지시제는 본 명세서에서 상술한 pH 지시제를 포함한다. 또한, 다른 적합한 pH 조절제는 술폰산 (예를 들어, 2-[N-모르폴리노]에탄 술폰산 ("MES"), 카르복실산 및 고분자산을 포함할 수 있다. 적합한 카르복실산의 구체적인 예는 시트르산, 글리콜산, 락트산, 아세트산, 말레산, 갈산, 말산, 숙신산, 글루타르산, 벤조산, 말론산, 살리실산, 글루콘산, 및 이들의 혼합물이다. 적합한 고분자 산의 구체적인 예는 직쇄 폴리(아크릴)산 및 그의 공중합체 (예를 들어, 말레-아크릴 공중합체, 술폰-아크릴 공중합체, 및 스티렌-아크릴 공중합체), 분자량이 약 250,000 미만인 가교결합된 폴리아크릴산, 폴리(메타크릴)산 및 천연 고분자 산, 예를 들어 카라긴산, 카르복시메틸 셀룰로오스 및 알긴산을 포함한다. 다시, pH 조절제는 뇨의 전형적인 pH 범위 밖의 초기 pH (＜5.5 또는 ＞9.5)를 생성하고, 이로써 제어 지시제는 신호를 생성한다.
제어 대역(32)의 위치는 수행되는 시험의 특징을 기준으로 변할 수 있다. 예시된 실시형태에서, 예를 들어 제어 대역(32)은 크로마토그래피 매체(23)에 의해 형성되고 지시제 대역(31)으로부터 하류에 위치한다. 그 대신에, 제어 대역(32)은 개별 물질, 예를 들어 버퍼 대역 및 검출 혹은 지시제 대역에 관하여 본 명세서에기술된 패드에 의해 형성될 수 있다.
선택된 특정한 제어 기술에 관계없이, 충분한 부피의 뇨를 장치(20)에 적용하는 것은 USG에 관계없이 제어 대역(32) 내에서 신호 형성을 유발할 것이다. 이러한 제어 대역에 의해 제공되는 이점의 하나는 사용자에게 주의 깊은 측정 또는 계산을 요구하지 않고도 시험 샘플의 충분한 부피가 가해졌음을 알린다는 것이다. 이는 반응 시간, 시험 샘플 부피 등을 외부적으로 제어할 필요없이도 측방 흐름 장치(20)를 사용할 수 있게 한다.
지시제 대역(31) 및 제어 대역(32)은 일반적으로 어떠한 수의 별개의 검출 대역을 제공하여 사용자가 뇨의 이온 강도를 보다 잘 측정할 수 있게 한다. 각 구역은 동일하거나 상이한 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 대역은 2개 이상의 별개의 구역(예를 들어, 선, 점 등)을 포함할 수 있다. 구역은 장치(20)를 통한 시험 샘플의 흐름에 실질적으로 수직인 방향으로 선 형태로 배치될 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시형태에서, 구역은 장치(20)를 통한 시험 샘플의 흐름에 실질적으로 평행인 방향으로 선의 형태로 배치될 수 있다.
또한, 본 명세서에 기술된 장치의 하나 이상의 대역의 일부는 이러한 대역(들)이 외부 환경에 노출되는 것을 제한하는 케이싱 물질(28)에 의해 덮일 수 있다. 예를 들어, 뇨 샘플은 대기 또는 다른 외부 환경에 너무 장기간 남겨질 경우 증발될 수 있다. 결과적으로 뇨는 보다 농축될 수 있고, 부정확한 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명자들은 외부 환경에의 노출을 제한하기 위해 대역(들)을 덮음으로써 이러한 문제를 감소시키는 기술을 발견하였다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 대역(들)을 덮는 케이싱 물질(28)은 개구부(30)를 형성하여 뇨가 장치로 이동할 때 공기가 장치로부터 지나가게 하여 공기를 대체할 수 있다. 개구부(30)는 이 기술분야에 공지된 바와 같이 충분한 크기 및 치수일 수 있어 충분한 양의 공기가 장치 밖으로 지나가게 할 수 있다. 특정한 실시형태에서, 테이프는 케이싱 물질로서 사용될 수 있다. 케이싱 물질은 또한 장치를 서로 유지하도록 사용될 수 있다. 또한, 케이싱 물질은 시약이 장치로부터 누출되거나 사용자와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
특정한 실시형태에서, 본 개시사항에 따라 제조된 장치는 적어도 약 2시간, 보다 특히 적어도 약 4시간, 보다 특히 적어도 약 6시간, 보다 특히 적어도 약 8시간 동안 신호 강도를 유지할 수 있다.
이제, 도 1의 장치(20)을 사용하여 뇨의 이온 강도를 검출하는 방법의 특정한 실시형태를 보다 상세히 설명할 것이다. 처음에, 뇨 시험 샘플은 샘플 적용 대역(24)에 적용되고, "L" 방향으로 버퍼링 대역(22)으로 이동한다. 버퍼링 대역(22)에서, 뇨 샘플에 존재하는 이온은 고분자 전해질과의 이온교환을 유도하고, 이로써 뇨 중 수소 이온 농도가 증가하거나 감소한다. 혼합물이 장치(20)를 통해 흐르면서, 뇨 및 수소 이온은 지시제 대역(31)으로 흐르고 수소 이온 농도의 변화가 pH 지시제에 의해 검출된다. 따라서, 지시제 대역(31)의 색 또는 색 강도를 시각적으로 또는 기기를 사용하여 측정할 수 있다. 원한다면, 지시제 대역(31)에서 색 강도를 측정하여 뇨의 이온 강도 및 그에 따라 USG를 정량적으로 또는 반정량적으로 측정할 수 있다.
본 개시사항은 USG를 정확하게 검출하기 위한 비교적 간단하고, 소형이고 비용 효율적인 장치를 제공한다. 시험 결과는 시각적이어서, 시험을 수행하는 사람에 의해 신속하고 용이하게 관찰되고, 시험 조건 하에서 매우 신뢰할 만하고 일관된 시험 결과에 이바지할 수 있다.
섹션 Ⅲ - 흡수 용품
본 개시사항에 따르면, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 장치는 또한 흡수 용품에 일체화될 수 있다. "흡수 용품"은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 어떠한 용품을 지칭한다. 일부 흡수 용품의 예는 개인용 케어 흡수 용품, 예를 들어 다이퍼(diapers), 배변훈련용 팬츠, 흡수 언더팬츠, 실금용품, 여성 위생 제품 (예를 들어, 생리대), 수영복, 유아용 와이프 등; 의료용 흡수 용품, 예를 들어 의류, 천공 물질, 언더존(underzone), 베드존(bedzone), 붕대, 흡수 드레이프 및 의료용 와이프; 요식업용 와이프; 의류용품 등을 포함하되, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 흡수 용품을 형성하는 데 적합한 물질 및 방법은 이 기술분야의 기술자에게 널리 알려져 있다. 전형적으로, 흡수 용품은 실질적으로 액체-불투과성 층 (예를 들어, 외부 커버), 액체-투과성 층 (예를 들어, 신체측 라이너, 서지층 등) 및 흡수 코어를 포함한다.
이제, 본 개시사항에 따라서 형성될 수 있는 흡수 용품의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 기술할 것이다. 단지 예시의 목적으로, 흡수 용품을 도 2에 다이퍼(기저귀)(101)로 나타낸다. 도시된 실시형태에서, 상기 다이퍼(101)은 체결되지 않은 구성으로 모래시계 형상을 갖는 것으로 나타낸다. 그러나, 다른 형상, 예를 들어 일반적으로 직사각형 형상, T-형상 또는 I-형상도 물론 이용될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 다이퍼(101)는 외부 커버(117), 신체측 라이너(105), 흡수 코어(103) 및 서지층(surge layer)(107)을 포함하는 다양한 구성요소에 의해 형성된 샤시(chassis)를 포함한다. 그러나, 본 개시사항의 예시적인 실시형태에서 다른 층들도 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 마찬가지로, 본 개시사항의 특정한 예시적인 실시형태에서 도 2에 나타낸 층들 중 하나 이상이 제거될 수 있다.
신체측 라이너(105)는 일반적으로 흡수 코어(103)에 보유되는 액체로부터 착용자의 피부를 격리시키는 데 도움을 주도록 사용된다. 예를 들어, 라이너(105)는 전형적으로 순응적이고, 촉감이 부드럽고, 착용자 피부에 비자극적인 신체 대향 표면을 제공한다. 대표적으로, 라이너(105)는 또한 흡수 코어(103)보다 덜 친수성이고, 따라서, 그의 표면은 착용자에 대해 비교적 건조한 채로 있게 된다. 상기한 바와 같이, 라이너(105)는 액체가 라이너 두께를 통해서 쉽게 침투할 수 있도록 액체-투과성일 수 있다. 부직 웹을 함유하는 예시적인 라이너 구조는 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된 미국특허 제5,192,606호(Proxmire 등); 미국특허 제5,702,377호(Collier IV 등); 미국특허 제5,931,823호(Stokes 등); 미국특허 제6,060,638호(Paul 등); 및 미국특허 제6,150,002호(Varona) 및 미국 출원 공개 제2004/0102750호(Jameson); 미국 출원 공개 제2005/0054255호(Morman 등); 및 미국 출원 공개 제2005/0059941호(Baldwin 등)에 기술되어 있다.
또한, 다이퍼(101)는 흡수 코어(103)로 신속하게 도입될 수 있는 액체의 서지(surge) 또는 분출(gush)을 감속시키고 확산시키는 데 도움을 주는 서지층(107)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서지층(107)은 흡수 코어(103)의 저장 또는 보유 부분으로 방출하기 전에 액체를 신속하게 받아들여서 일시적으로 유지한다. 도시된 실시형태에서, 예를 들어 서지층(107)은 신체측 라이너(105)의 내향 표면(116)과 흡수 코어(103) 사이에 삽입된다. 그 대신에, 서지층(107)은 신체측 라이너(105)의 외향 표면(118)에 위치할 수 있다. 전형적으로, 서지층(107)은 액체-투과성이 높은 물질로부터 제작된다. 적합한 서지층의 예는 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된, 미국특허 제5,486,166호(Ellis 등), 및 미국특허 제5,490,846호(Ellis 등)에 기술되어 있다.
외부 커버(117)는 전형적으로 액체에 대해 실질적으로 불투과성인 물질로부터 형성된다. 예를 들어, 외부 커버(117)는 얇은 플라스틱 필름 또는 다른 유연성 액체-불투과성 물질로부터 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 외부 커버(117)는 두께가 약 0.01 밀리미터 내지 약 0.05 밀리미터인 폴리에틸렌 필름으로부터 형성된다. 필름은 액체 불투과성이지만, 기체 및 수증기에 투과성(즉, "통기성")일 수 있다. 이것은 증기가 흡수 코어(103)로부터 빠져나가게 하지만, 여전히 액체 분비물이 외부 커버(117)를 통해 나가는 것을 방지한다. 좀더 천 같은 촉감이 요구되는 경우, 외부 커버(117)는 부직 웹에 적층된 폴리올레핀 필름으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 신장-박화된(stretch-thinned) 폴리프로필렌 필름이 폴리프로필렌 섬유의 스펀본드 웹에 열에 의해 적층될 수 있다.
상기 언급된 성분 이외에도, 다이퍼(101)는 또한 이 기술분야에 공지된 다양한 다른 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 다이퍼(101)는 또한 흡수 코어(103)의 섬유 구조체의 일체성을 유지하는 데 도움을 주는, 실질적으로 친수성인 티슈 랩시트(도시되지 않음)를 함유할 수 있다. 티슈 랩시트는 전형적으로 흡수 코어(103) 둘레에 적어도 2개의 주요 대향 표면 위에 배치되고, 흡수 셀룰로오스 물질, 예를 들어 크레이핑된 와딩(wadding) 또는 고습윤강도 티슈로 이루어진다. 티슈 랩시트는 흡수 코어(103)의 흡수 섬유 덩어리에 액체를 신속하게 분배하는 데 도움을 주는 위킹층(wicking layer)을 제공하도록 구성될 수 있다. 흡수 섬유 덩어리의 한쪽 면 상의 랩시트 물질은 섬유 덩어리의 반대쪽 면 상에 놓인 랩시트에 결합되어 흡수 코어(103)를 효과적으로 감쌀 수 있다. 게다가, 다이퍼(101)는 또한 흡수 코어(103)와 외부 커버(117) 사이에 위치된 환기층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이용되는 경우에, 환기층은 흡수 코어(103)로부터 외부 커버(117)를 격리시키는 데 도움을 줄 수 있고, 이렇게 함으로써 외부 커버(117)에서의 축축함을 감소시킬 수 있다. 이러한 환기층의 예는 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된 미국특허 제6,663,611호(Blaney 등)에 기술되어 있는 바와 같은 통기성 필름에 적층된 부직 웹을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다이퍼(101)는 또한 다이퍼(101)의 측면 연부(132)로부터 허리 구역 중 하나로 연장하는 한 쌍의 측면 패널(또는 이어(ear)부) (도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 측면 패널은 선택된 다이퍼 구성요소와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 측면 패널은 외부 커버(117)와 일체로 형성될 수 있거나 또는 상부 표면을 제공하는 데 사용된 물질로부터 일체로 형성될 수 있다. 다른 구성에서, 측면 패널은 외부 커버(117)에, 상부 표면에, 외부 커버(117)와 상부 표면 사이에, 또는 다양한 다른 구성으로 연결되고 조립된 부재에 의해 제공될 수 있다. 원한다면, 측면 패널은 본 개시사항의 탄성 부직 복합체를 사용함으로써 탄성화될 수 있거나, 또는 다른 방법으로 엘라스토머성이 될 수 있다. 탄성화된 측면 패널 및 선택적으로 구성된 체결구 탭을 포함하는 흡수 용품의 예는 그 전문이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된 PCT 특허 출원 제WO 95/16425호 (Roessler); 미국특허 제5,399,219호 (Roessler 등); 미국특허 제5,540,796호 (Fries); 및 미국특허 제5,595,618호 (Fries)에 기술되어 있다.
도 2에 대표적으로 도시한 바와 같이, 다이퍼(101)는 또한 장벽을 제공하고 신체 분비물의 측방 흐름을 억제하도록 구성되는 한 쌍의 억제 플랩(112)을 포함할 수 있다. 억제 플랩(containment flaps)(112)은 흡수 코어(103)의 측면 연부에 인접하여 신체측 라이너(105)의 측면으로 마주보는 측면 연부(132)를 따라 위치할 수 있다. 억제 플랩(112)은 흡수 코어(103)의 전체 길이를 따라 길이방향으로 연장될 수 있거나, 또는 흡수 코어(103)의 길이를 따라 부분적으로 연장될 수 있다. 억제 플랩(112)이 흡수 코어(103)보다 길이가 짧을 경우, 억제 플랩(112)은 가랑이 구역(110) 중 다이퍼(101)의 측면 연부(132)를 따라 어느 곳에나 선택적으로 위치할 수 있다. 일 실시형태에서, 억제 플랩(112)은 신체 분비물을 보다 잘 억제하기 위해 흡수 코어(103)의 전체 길이를 따라 연장된다. 이러한 억제 플랩(112)은 일반적으로 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 억제 플랩(112)에 적합한 구조 및 배열은 모든 목적을 위해 그 전문이 본 명세서에 참고로 포함된 미국특허 제4,704,116호 (Enloe)에 기술되어 있다.
개선된 맞음새를 제공하고 신체 분비물의 누출을 감소시키는 데 도움을 주기 위해, 다이퍼(101)는 이후 추가로 설명하는 바와 같이 적합한 탄성 부재로 탄성화될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 대표적으로 도시한 바와 같이, 다이퍼(101)는 누출을 줄이고 향상된 안락감과 외관을 제공하기 위해 다이퍼(101)의 측면 마진을 작동적으로 긴장시켜서 착용자의 다리 둘레에 꼭 맞을 수 있는 탄성화된 다리 밴드를 제공하도록 제작되는 다리 탄성체(106)를 포함할 수 있다. 또한, 다이퍼(101)의 말단 마진을 탄성화시켜 탄성화된 허리밴드를 제공하기 위해 허리 탄성체(108)를 사용할 수 있다. 허리 탄성체(108)는 착용자의 허리 둘레에 탄력적이고 편안하게 꼭 맞는 맞음새를 제공하도록 구성된다.
또한 다이퍼(101)는 1개 이상의 체결구(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에는, 착용자 주변에 허리 개구부 및 한 쌍의 다리 개구부를 생성하도록 허리 구역의 대향 측면 연부에 2개의 가요성 체결구(130)가 도시되어 있다. 체결구(130)의 형상은 일반적으로 다양할 수 있지만, 예를 들어 일반적으로 직사각형 형상, 정사각형 형상, 원 형상, 삼각형 형상, 타원 형상, 선 형상 등을 포함할 수 있다. 체결구는 예를 들어 후크-앤-루프(hook-and-loop) 물질, 단추, 핀, 스냅, 접착 테이프 체결구, 점착제, 패브릭-앤-루프(fabric-and-loop) 체결구 등을 포함할 수 있다. 특정한 일 실시형태에서, 각각의 체결구(130)는 유연성 배킹(backing)의 내부 표면에 부착된 별개의 후크 물질 조각을 포함한다.
다이퍼(101)의 다양한 구역 및/또는 성분은 어떠한 공지된 부착 메커니즘, 예를 들어 접착제, 초음파, 열 결합 등을 사용하여 함께 조립될 수 있다. 적합한 접착제는 예를 들어 핫멜트(hot melt) 접착제, 감압 접착제 등을 포함할 수 있다. 사용할 경우, 접착제는 균일한 층, 패턴화된 층, 분사된 패턴 또는 개별 선, 나선 또는 점 중 어느 것으로도 적용될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서 외부 커버(117) 및 신체측 라이너(105)가 점착제를 사용하여 서로 간에 및 흡수 코어(103)에 조립된다. 그 대신에, 흡수 코어(103)는 통상적인 체결구, 예를 들어 단추, 후크 및 루프형 체결구, 접착 테이프 체결구 등을 사용하여 외부 커버(117)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 다른 다이퍼 성분, 예를 들어 다리 탄성 부재(106), 허리 탄성 부재(108) 및 체결구(130)도 어떠한 부착 메커니즘을 사용하여 다이퍼(101)에 조립될 수 있다.
일반적으로, 본 개시사항의 장치는, 장치가 뇨를 받아서 사용자 또는 보호자에게 USG의 신호를 제공할 수 있는 한, 다양한 상이한 배향 및 구성으로 흡수 용품에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 샘플링 대역 및 제어 대역은 사용자 또는 보호자에게 시각적일 수 있어, USG의 간단하고 정확하고 신속한 표시를 제공할 수 있다. 이러한 층(들)의 가시성은 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 흡수 용품은 샘플링 대역 및/또는 제어 대역이 착용자로부터 흡수 용품을 제거하지 않고/않거나 흡수 용품의 분해 없이 쉽게 보여지도록 투명 또는 반투명 부분(140) (예를 들어, 창, 필름 등)을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 샘플링 대역 및/또는 제어 대역은 관찰을 위해 흡수 용품에 구멍 또는 틈을 통해 연장될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 샘플링 대역 및/또는 제어 대역은 단순히 관찰을 위한 흡수 용품의 표면 상에 위치될 수 있다.
통합되는 특정 방식과는 관계없이, 뇨는 샘플링 대역, 액체 투과성 커버 또는 분석 장치(120)를 둘러싼 다른 물질의 일부에 바로 방출될 수 있거나, 또는 분석 장치(120)가 통합되는 흡수 용품의 구성요소 위에 방출될 수 있다.
충분한 반응 시간 후, 색 강도를 측정하여 USG를 정량적으로 또는 반정량적으로 측정할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 정량적 시험이 수행될 수 있는 동안, 전형적으로 정성적 시험을 도입하여 건강 상태의 조기 시험 및 모니터링을 제공한다. 따라서, 특정한 USG가 검출되는 경우, 사용자 또는 보호자에게 추가의 정량 시험을 수행할 수 있는 표시가 주어진다. 예를 들어, 일체화된 분석 장치를 갖는 다이퍼는 유아 또는 USG에 대해 시험하는 모니터링 프로그램의 일부로서 기립불능(non-ambulatory) 환자에 주기적으로 사용될 수 있다. 충분히 높은 USG가 표시될 때, 추가 정량 시험이 이어서 수행되어 검출된 문제의 범위 및 단계를 결정하여 추가 치료 정보를 제공할 수 있다.
섹션 Ⅳ - 실시예
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다.
실시예 1
셀룰로오스 패드를 pH 7.95의 20㎎/㎖ 폴리아크릴산(PAA)으로 적시고 공기-건조하였다. 그 후, 상기 패드를 90% 에탄올과 10% 물 중의 2.4% Oasis(계면활성제)용액으로 적시고 공기-건조하였다. 그 후, 상기 패드를 작은 조각(2㎝ x 4㎝)으로 자르고 각각의 조각에 물 중의 5㎎/㎖ 브로모티몰 블루 소적을 적용하고 건조하였다. 비중이 다른 합성뇨를 딥스틱 조각에 적가하였으며, 비중이 각각 1.002, 1.008, 1.014, 1.020, 1.025 및 1.035인 샘플에 대하여 녹색, 황녹색, 녹황색, 황색, 황색 및 황색을 나타내었다.
실시예 2
pH 8.2의 20㎎/㎖ PAA가 디포지트된 셀룰로오스 패드에 2㎖의 200㎎/㎖ Oasis(계면활성제) 및 1㎖의 5㎎/㎖ 브로모티몰 블루(BTB)를 함유하는 용액을 스트립(strip)하고 공기 건조하였다. 상기 패드를 5㎜ 폭 장치로 절단하였으며, 초기 색은 청색을 나타내었다. 장치는 샘플 적용 위치를 제외하고는 스카치 테이프로 밀봉하였다. 비중이 1.002, 1.008, 1.014, 1.020, 1.025 및 1.035인 합성뇨 샘플이 각각의 장치에 적용되었으며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각각 녹색, 녹색, 황녹색, 녹황색, 황색 및 황색을 나타내었다.
실시예 3
pH 8.2인 20㎎/㎖ PAA가 디포지트된 30㎝ 길이 및 4㎝ 폭의 셀룰로오스 패드를 물과 에탄올(물/에탄올=2/8)중의 0.1% Tween 20 및 4.8% Oasis (계면활성제) 용액 10㎖로 적시고 공기-건조하였다. 그 후, 상기 패드를 Kinematic 디스펜서를 통해 물/에탄올(7/3) 중의 5㎎/㎖ BTB를 스트립(strip)하여 검출 대역에 좁은 줄무늬를 형성하였다. 그 후, 상기 패드는 5㎜ 폭 장치로 절단되었다. 상기 장치는 샘플 적용 위치를 제외하고 스카치 테이프로 밀봉되었다. 비중이 1.002, 1.008, 1.014, 1.020, 1.025 및 1.035인 합성뇨 샘플이 각각의 장치에 적용되었으며, 각각 청색, 녹색, 녹황색, 황색, 황색 및 황색을 나타내었다.
본 발명은 실시예 및 도면을 참고하여 일반적이고도 상세하게 기술되었다. 그러나, 본 발명이 특히 개시된 실시형태로 제한되지 않으며, 치환, 변형 및 변경은 첨부된 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않으면서도, 이 기술분야의 기술자에 의해 실시될 수 있다. 따라서, 변형이 특허청구범위에 규정되는 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 변경은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 뇨 비중을 정량적으로 혹은 반-정량적으로 측정하는 시험 장치로서,
    측방 흐름을 행하도록 개작된 다공성 매트릭스를 갖는 제 1 기재를 포함하며, 상기 제 1 기재는
    버퍼링 패드의 일부인 샘플 접촉 대역 및 검출 대역, 및
    상기 검출 대역의 하류에 위치한 위킹 패드의 일부인 피드백 대역을 가지며,
    상기 검출 대역은 pKa ≤ 10-3인 고분자 약산 및 고분자 약염기 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제, 및 상기 하전된 고분자 계면활성제와 반대의 전하를 갖는 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼 성분을 갖는 시험 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하전된 고분자 계면활성제는 물 및 ≤ 0.1wt% 염의 낮은 이온 농도의 수용액에는 약 1wt% 이상(≥1wt% 용질)의 양으로 용해하지만, > 0.1wt% 염의 높은 이온 농도의 수용액에는 불용성( < 1wt% 용질)인 시험 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하전된 고분자 계면활성제는 최고 약 20wt%의 양으로 존재하는 시험 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하전된 고분자 계면활성제는 하전된 지시제를 비확산적으로 고정하고 동시에 상기 제 1 기재의 습윤성을 향상시키는 시험 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 검출 대역은 약 5.5 내지 약 10.5의 pH에서 색 전이를 나타내는 pH 지시제를 갖는 시험 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 장치는 뇨 비중에 관계없이 뇨와 접촉시에 색이 변하며, 비-확산적으로 고정된 pH 지시제 및 pH 조절제를 가지며, 상기 pH 지시제는 5.5 미만 혹은 10.5 보다 큰 pH에서 색 전이를 나타내는 위킹 대역(wicking zone)을 갖는 시험 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 검출 대역은 상기 버퍼 패드와 대체로 인접하는 시험 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는 각각의 상기 선행하는 대역이 다른 대역과 인접한 구성요소에 의해 직접적으로 혹은 간접적으로 유체 소통하도록, 상기 검출 대역과 피드백 대역을 공간적으로 분리하여, 상기 검출 대역의 하류 그리고 상기 검출 대역과 상기 피드백 대역의 사이에 위치되는 유속 제어 대역을 더 포함하는 시험 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 약산 혹은 약염기로는 폴리(아크릴산), 폴리(말레산), 폴리(비닐아민) 및 폴리(4-비닐피리딘)을 포함하는 시험 장치.
  10. 뇨의 이온 강도를 측정할 수 있는 흡수 용품으로서,
    실질적으로 액체 불투과성 층;
    액체 투과성 층;
    상기 실질적으로 액체 불투과성 층과 상기 액체 투과성 층 사이에 위치한 흡수 코어; 및
    용품의 착용자에 의해 뇨가 제공되었을 때 측방 흐름 분석 장치가 뇨와 유체 소통하도록 위치되고, 용품과 일체화된 측방 흐름 분석 장치를 포함하며,
    여기서, 상기 측방 흐름 분석 장치는
    고분자 전해질이 배치된 버퍼 대역; 및
    pKa ≤ 10-3인 고분자 약산 및 고분자 약염기 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제 및 비확산적으로 고정되고, 상기 하전된 고분자 계면활성제와 반대의 전하로 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼링 성분을 갖는 검출 혹은 지시제 대역을 포함하고,
    상기 하전된 고분자 계면활성제는 물 및 ≤ 0.1wt% 염의 낮은 이온 농도의 수용액에는 약 1wt% 이상(≥1wt% 용질)의 양으로 용해하지만, > 0.1wt% 염의 높은 이온 농도의 수용액에는 불용성(<1wt% 용질)인 흡수 용품.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 검출 대역은 상기 버퍼링 대역과 대체로 인접하는 흡수 용품.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 검출 대역은 상기 버퍼링 대역과 별도로 상기 버퍼링 대역에 인접하여 상기 버퍼링 대역과 유체 소통하도록 위치되고; 케이싱 물질을 가지며, 상기 케이싱 물질은 상기 버퍼링 대역의 적어도 일부 및 상기 지시제 대역의 적어도 일부를 커버하여 커버된 부분이 외부 환경에 노출되는 것을 방지하는 흡수 용품.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 고분자 전해질은 부분적으로 중화된 폴리(아크릴산), 폴리(말레산), 말레산 비닐 메틸 에테르 공중합체, 폴리(메타크릴산), 스티렌말레산 공중합체, 말레산 무수물/메틸비닐에테르 공중합체, 폴리(비닐아민), 폴리(4-비닐피리딘) 또는 이들의 조합을 포함하는 흡수 용품.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 고분자 전해질은 상기 버퍼 대역에 비-확산적으로 고정되는 흡수 용품.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 pH 지시제는 브로모티몰 블루, 티몰 블루, 페놀 레드, 뉴트랄 레드, 브로모페놀 블루, 메틸 오렌지, 알리자린 옐로우 R 또는 이들의 조합을 포함하는 흡수 용품.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 흡수 용품은 상기 검출 대역을 관찰할 수 있는 창을 형성하는 흡수 용품.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 케이싱 물질은 뇨가 상기 장치를 통과할 수 있도록 형성된 개구부를 형성하는, 흡수 용품.
  18. 측방 흐름을 행하도록 개작된 다공성 매트릭스를 갖는 제 1 기재를 갖는 유체 장치를 제공하는 단계로서,
    상기 기재는 버퍼링 패드의 일부인 샘플 접촉 대역 및 검출 대역, 및
    상기 검출 대역의 하류에 위치한 위킹 패드의 일부인 피드백 대역을 가지며,
    상기 검출 대역은 pKa ≤ 10-3인 고분자 약산 및 고분자 약염기 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제, 및 상기 하전된 고분자 계면활성제와 반대의 전하를 갖는 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼 성분을 가지며; 상기 하전된 고분자 계면활성제는 물 및 ≤ 0.1wt% 염의 낮은 이온 농도의 수용액에는 약 1wt% 이상(≥1wt% 용질)의 양으로 용해하지만, > 0.1wt% 염의 높은 이온 농도의 수용액에는 불용성(< 1wt% 용질)인 유체 장치 제공단계;
    뇨 샘플을 상기 시험 접촉 대역에 디포지팅하는 단계; 및
    상기 뇨 샘플이 상기 버퍼 패드를 통해 상기 위킹 패드로 이동하도록 하는 단계
    를 포함하는, 뇨 비중을 정량적으로 혹은 반-정량적으로 측정하는 방법.
  19. 버퍼 패드, 위킹 패드(wicking pad) 및 상기 버퍼 패드 및 위킹 패드 사이에 위치하는 유속 제어 대역과 유체 소통하는 다공성 매트릭스를 갖는 측방 흐름 스트립을 제공하는 단계로서,
    상기 버퍼 패드는 pKa ≤ 10-3인 고분자 약산 및 고분자 약염기 및 샘플 용액의 상대적인 이온 농도에 반응하는 한 부류의 하전된 고분자 계면활성제, 및 상기 하전된 고분자 계면활성제와 반대의 전하를 갖는 하전된 pH 지시제를 포함하는 버퍼 성분을 갖는, 측방 흐름 스트립 제공 단계;
    시험 샘플을 상기 버퍼 패드 상의 샘플 대역에 도입하는 단계;
    관찰-피드백 대역에서 시각적인 신호가 전개되기 전에, 상기 샘플이 검출 대역을 통해 상기 유속 제어 대역에 스며들도록 하는 단계; 및
    상기 유속 제어 대역의 적어도 일부를 형성하는 매트릭스의 기공률, 밀도, 이온 친화도 경사를 조절하여 유속을 제어하는 단계
    를 포함하는, 뇨의 상대적인 비중을 모니터링하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 하전된 고분자 계면활성제는 물 및 ≤ 0.1wt% 염의 낮은 이온 농도의 수용액에는 약 1wt% 이상의 양(≥1wt% 용질)으로 용해하지만, > 0.1wt% 염의 높은 이온 농도의 수용액에는 불용성(< 1wt% 용질)인, 뇨의 상대적인 비중을 모니터링하는 방법.
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