KR20150097692A - 전기화학적 분석용 테스트 장치 - Google Patents

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마누스 조셉 데니슨
머레이 존 화이트
크리스토퍼 존 슬레빈
안토니 보일런
데이비드 윌리엄 테일러
존 안토니 볼봇
제롬 맥칼리어
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알레레 스위쩌란트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 시료 내 1종 이상 분석물질의 존재를 결정하기 위한 테스트 장치, 상기 테스트 장치의 사용 방법, 및 상기 테스트 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 테스트 장치는 상부에 2개 이상의 전도성 트랙이 배치된 기판; 시약 조성물; 및 상기 2개 이상의 전도성 트랙의 일부를 덮음으로써 상기 기판과 함께 시료 수용 챔버를 형성하는 상부층을 포함한다. 적어도 하나의 전도성 트랙은 전도성 중합체를 포함한다.

Description

전기화학적 분석용 테스트 장치{TEST DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL ANALYSIS}
본 발명은 시료 내 1종 이상 분석물질의 존재를 결정하기 위한 테스트 장치, 상기 테스트 장치의 사용 방법, 및 상기 테스트 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
유체 시료 내 효소 기질과 같은 분석물질의 존재 또는 양을 결정하는데 있어서 전도성 트랙을 포함한 테스트 스트립을 사용한다. 테스트 스트립에 적용된 시료에 전기화학적 측정을 수행하여 분석 결과를 제공하기 위해 미터기나 리더기를 테스트 스트립과 함께 사용한다.
제1 양태에서, 본 발명은
상부에 2개 이상의 전도성 트랙이 배치된 기판;
적어도 하나의 전도성 트랙의 일부 상에 배치된 시약 조성물; 및
상기 2개 이상의 전도성 트랙의 일부를 덮음으로써 상기 기판과 함께 시료 수용 챔버를 형성하는 상부층
을 포함하는 테스트 장치를 제공하며, 적어도 하나의 전도성 트랙은 전도성 중합체를 포함한다.
상기 2개 이상의 전도성 트랙은 제1 단부와 제2 단부를 포함할 수 있으며, 제1 단부는 장치의 원위 단부에 위치하고, 제2 단부는 장치의 근위 단부에 위치한다. 테스트 장치의 원위 단부는 테스트 미터기와 같이 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기와 결합하는 용도일 수 있으며, 2개 이상의 접촉부를 포함할 수 있다. 시료 수용 챔버는 장치의 근위 단부에 위치할 수 있다. 각각의 전도성 트랙은 전극을 포함할 수 있다. 전극은 장치의 근위 단부에 위치할 수 있다. 바람직하게, 테스트 장치는 시료 내 1종 이상의 분석물질의 존재를 결정하기 위한 테스트 스트립이고, 더 바람직하게는 일회용 테스트 스트립이다. 바람직하게, 기판은 절연성 기판이며, 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 또는 이들의 조합물을 포함하거나 이들로 구성된다. 기판은 길이 L1과 폭 W2를 가질 수 있으며, 제1 주면(major surface)과 제2 주면(major surface), 그리고 원위 단부와 근위 단부를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 테스트 장치는 시료에 노출될 수 있는 전도성 중합체의 영역을 획정하기 위해 전도성 중합체의 적어도 일부 위에 도포되는 절연층을 포함한다.
테스트 장치는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 전도성 트랙을 포함할 수 있다. 각 트랙은 다른 전도성 트랙들과 길이, 폭, 두께 및/또는 2차원 형상면에서 유사하거나 동일할 수 있거나, 또는 상이한 길이, 폭 및/또는 2차원 형상을 가질 수 있다. 각 트랙은 전도성 중합체 및/또는 전도성 중합체 이외의 전도성 물질을 포함하거나 이로 구성될 수 있되, 단 장치의 한 트랙의 적어도 일부는 전도성 중합체를 포함한다.
각 전도성 트랙은 절연성 기판의 한 주면 상에 적어도 약 25 mm의 길이 Lt로 형성될 수 있다. 일부 구현예에 의하면, 전도성 트랙의 적어도 약 5 mm, 7.5 mm, 10 mm, 12.5 mm, 15 mm, 17.5 mm, 20 mm 또는 적어도 약 25 mm에 해당하는 길이 Lcp 가 전도성 중합체로 형성된다. 길이 Lt는 길이 Lcp와 같을 수 있다. 각 전도성 트랙은 전도성 중합체를 포함하거나 이로 구성될 수 있는 전극을 포함할 수 있다. 장치는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 그 이상의 전극을 포함할 수 있다. 전도성 트랙은 적어도 "작업 전극", 또는 "측정 전극" 또는 "상대 전극" 또는 "기준 전극"을 형성할 수 있다. 테스트 장치는 복수의 작업 전극, 상대 전극 및/또는 기준 전극을 구비할 수 있다. 바람직하게, 장치의 하나 이상의 전도성 트랙은 전기 신호를 수신 및/또는 송신할 수 있는 기기에 전기 신호를 전달하도록 구성된다. 바람직하게, 상기 기기는 혈당 측정기와 같은 테스트 미터기이다.
일부 구현예에 의하면, 적어도 한 전도성 트랙의 적어도 약 20 mm에 해당하는 길이 Lcm가 전도성 물질로 형성된다. 다른 구현예에 의하면, 길이 Lcm은 약 17.5 mm 미만, 약 15 mm 미만, 약 12.5 mm 미만, 약 10 mm 미만, 약 7.5 mm 미만, 약 5 mm 미만, 약 2.5 mm 미만, 또는 약 0.1 mm 미만일 수 있다.
일부 구현예에서, 장치는 상기 장치의 상기 적어도 2개의 전도성 트랙 중 적어도 하나와 전기 소통되는 적어도 하나의 "협소형" 전도성 트랙, 바람직하게는 측정 전극 및/또는 상대 전극을 구비한다. 상기 협소형 전도성 트랙의 적어도 일부는 장치내 존재하는 다른 전도성 트랙들의 폭보다 좁은 폭을 가지며, 테스트 미터기와 같은 기기의 마이크로프로세서에 전기 신호를 제공하도록 구성된다. 이로써 마이크로프로세서는 인접한 전도성 트랙, 바람직하게는 측정 전극 및/또는 상대 전극에서의 전압을 구할 수 있다. 바람직하게, 상기 협소형 전도성 트랙의 적어도 일부의, 몇몇 구현예에서는 상기 협소형 전도성 트랙 전체의 폭이 약 1 mm 미만, 더 바람직하게는 500 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 75 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하 또는 10 ㎛ 이하이다. 상기 협소형 전도성 트랙의 적어도 일부의 폭은 장치에 존재하는 다른 모든 전도성 트랙의 50% 이하, 25% 이하, 10 이하, 5% 이하, 또는 1% 이하일 수 있다. 장치 내 다른 전도성 트랙들은 통상 적어도 약 1 mm의 최소폭을 가진다.
전도성 중합체는 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리플루오렌, 폴리아세틸렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜) 및 폴리(3,3-디벤질-3,4-프로필렌디옥시티오펜), 폴리(3-4-에틸렌디옥시티오펜), 비스-폴리(에틸렌글리콜), 라우릴 말단, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-블록 PEG, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 테트라메타크릴레이트 엔드캡 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 중합체는 본원에 개시되는 중합체, 및 상대이온을 포함한 착체로 이루어질 수 있다. 일 구현예에서, 전도성 중합체는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 및 상대이온을 포함한 착체이다. 상대이온은 폴리스티렌 설포네이트(PSS), 퍼클로레이트, 퍼클로레이트 p-톨루엔, 설포네이트 p-톨루엔 또는 토실레이트일 수 있다. 바람직한 일 구현예에서, 전도성 중합체는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 및 폴리스티렌 설포네이트를 포함한 착체(PEDOT:PSS)이다.
특정 구현예에서는 효소 또는 매개체 부착을 위한 관능성 반응기들을 포함하도록 전도성 중합체를 개질한다. 다른 구현예에서는 링커(연결) 분자, 이를테면 카보닐 링커 분자를 사용하여 매개체 또는 효소를 전도성 중합체에 사슬 연결(tether)시킨다. 링커를 사용하여 매개체를 사슬 연결할 때, 바람직하게 링커는 효소의 활성 부위와 전극 표면 사이에서의 매개체의 이동을 도움으로써, 효소로부터 전극으로의 전자 전달을 용이하게 한다.
본 발명가들은 전도성 중합체를 포함하거나 전도성 중합체로 필수적으로 구성된 전도성 트랙을 구비한 장치가 탄소 또는 금과 같은 다른 물질들을 활용하여 형성된 전극/전도성 트랙을 구비한 기존의 장치들에 비해 여러 장점이 있음을 발견하였다. 예를 들어, 전도성 중합체는 가령 탄소에 비해 전도성 중합체와 연관된 변동 계수가 낮기 때문에 훨씬 더 높은 수준의 배치간 일관성을 달성할 수 있다. 장치의 배치간 일관성이란 모든 장치에 단일 보편적 눈금 보정법을 적용할 수 있다는 것을 의미한다. 이 덕분에 최종 사용자는 테스트 결과에 현저한 에러를 야기할 수 있는 장치의 눈금 보정 작업을 할 필요가 없다. 본 발명에 사용되는 전도성 중합체는 또한 기존의 테스트 장치에 흔히 사용되는 다른 물질, 이를테면 금보다 현저하게 더 저렴하다. 기존의 테스트 장치들에 비해 각 테스트 장치의 비용이 감소되었다는 것은 본 발명의 테스트 장치가 "단용"(single-use) 일회용으로 적합할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 전도성 트랙은 전도성 중합체가 아닌 전도성 물질, 이를테면 탄소, 금, 백금, 은, 팔라듐, 구리, 인듐 주석 산화물, 및 이들의 조합물을 포함한 군에서 선택되는 전도성 물질을 포함할 수 있다.
시약 조성물은 상기 적어도 2개의 전도성 트랙과 접촉하도록 제공될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 시약 조성물을 시료 수용 챔버 안에 넣고, 모든 노출된 전도성 트랙과 그 내부의 기판을 커버할 수 있다. 바람직하게 시약 조성물은 산화환원효소와 매개체 화합물을 포함한다. 산화환원효소는 글루코오스 산화효소, 글루코오스 탈수소효소, 유산염 탈수소효소, 알코올 탈수소효소, 하이드록시부티레이트 탈수소효소, 콜레스테롤 산화효소, 아미노산 산화효소, 피루빈산염 산화효소, 과산화효소, 사르코신 산화효소, 유산염 산화효소, 알코올 산화효소, 모노아민 산화효소, 글리세롤 산화효소, 글리세롤 포스페이트 산화효소, 요산염 산화효소, 크산틴 산화효소, 아스코르브산염 산화효소, 카랄라아제(catalase) 및 디아포라아제로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바람직하게, 산화환원효소는 글루코오스 산화효소 또는 글루코오스 탈수소효소이다. 글루코오스 탈수소효소는 퀴노단백질 글루코오스 탈수소효소, FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소, 및 NAD 의존성 글루코오스 탈수소효소 중에서 선택될 수 있다. 특정 구현예에서, 글루코오스 탈수소효소는 Sekisui Diagnostics의 FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소, Aspergillus sp.의 카탈로그 번호 GLDE-70-1192(E.C. 번호 1.1.99.10), 또는 BBI enxymes의 FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소, 카탈로그 번호 GLD1이다.
매개체 화합물은 페리시안화칼륨, 페로센 유도체, 페녹사진 유도체, 페노티아진 유도체, 퀴논 유도체, 및 가역성 산화환원 전이금속(특히 루테늄 및 오스뮴) 착체, 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드 (포스페이트), 디이민, 페난트롤린 유도체, 디클로로페놀린도페놀, 테트라졸륨 염료, 및 페닐이미노-벤조페녹사진을 포함한 군에서 선택될 수 있다. 특정의 구체적인 구현예에 의하면, 매개체 화합물은 3-(3',5'-디카복시-페닐이미노)-3H-페노티아진이다. 본원에 개시되는 기타 다른 매개체 화합물은 본 발명의 장치 및 방법에서 단독 매개체 화합물로 또는 본원에 개시된 다른 매개체 화합물과의 조합 형태로 사용가능하다.
몇몇 구현예에 의하면, 산화환원효소 및/또는 매개체 화합물은 화학적 결합 또는 물리적 고정(physical entrapment)을 통해 전도성 중합체 내에 혼입될 수 있거나 전도성 중합체에 부착될 수 있다.
또한 본 발명은, 절연성 기판일 수 있는 기판; 상기 절연성 기판에 의해 지지되며 테스트 스트립의 적어도 한 시약 테스트 영역으로부터 테스트 스트립의 상기 시약 테스트 영역과 작동상 분리된 제2 부분까지 연장되는 전도체를 포함하는 테스트 스트립을 제공하며, 이때 시약 테스트 영역과 작동상 분리된 전도체의 일부는 전도체 중합체를 포함한다.
또한, 절연성 기판상에 전도성 중합체를 포함하는 테스트 스트립을 제공하며, 이때 전도성 중합체는 미터기 또는 리더기로부터 테스트 스트립 상의 측정 전극까지 전기 신호를 전달하는 적어도 한 전도성 트랙의 적어도 일부를 획정한다. 전도성 중합체는 적어도 측정 전극을 형성할 수 있다. 전도성 중합체는 테스트 스트립 상에 전체 전도성 트랙을 형성할 수 있다.
또한, 절연성 기판; 및 절연성 기판의 주면 상에 적어도 약 25 mm의 길이 Lt로 형성되며, 적어도 하나의 전극을 포함한 전도성 트랙을 포함하는 장치를 제공하며, 상기 전도성 트랙의 적어도 약 5 mm에 해당하는 길이 Lcp가 전도성 중합체로 형성되고, 상기 전도성 트랙의 적어도 약 20 mm에 해당하는 길이 Lcm가 전도성 물질로 형성된다.
제2 양태에서, 테스트 장치의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은: 트랙들 중 적어도 하나가 전도성 중합체를 포함하도록 전도성 중합체의 층을 형성하는 단계; 적어도 2개의 전기절연된 전도성 트랙을 획정하는 단계; 트랙들 중 적어도 하나의 일부 상에 시약 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 시약 조성물, 및 트랙들 중 적어도 하나의 일부 상에 시료 수용 챔버를 형성하는 단계를 포함한다.
전도성 중합체 또는 전도성 물질의 층을 형성하는 단계는 전도성 중합체 또는 전도성 물질을 기판, 바람직하게는 절연성 기판에 도포하는 조작을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이러한 기판은 테스트 장치의 일부를 형성한다. 전기절연된 트랙들을 획정하는 단계는 전도성 중합체의 층을 형성하는 단계와 동시에 수행될 수 있다. 예를 들면, 스크린 인쇄법, 그라비어 인쇄법, 또는 잉크젯 인쇄법을 이용하여 전도성 중합체 또는 전도성 물질을 증착시킴으로써 적어도 2개의 전기절연된 전도성 트랙들을 획정할 수 있다. 대안으로는, 예컨대 전도성 중합체로 절연성 기판을 코팅하여 전도성 중합체의 층을 형성하고, 후속으로는 레이저 어블레이션 공정으로 패터닝하여 적어도 2개의 전기절연된 전도성 트랙을 획정할 수 있다. 전도성 중합체를 도포한 동일한 방식으로 전도성 중합체 외에 전도성 물질을 테스트 장치에 도포할 수 있다. 일부 구현예에 의하면, 시료에 노출되는 전도성 중합체 및/또는 전도성 물질 영역을 획정하기 위해 전도성 중합체 및/또는 전도성 물질의 적어도 일부 상에 절연층을 도포한다. 이 방법은 본 발명의 제1 양태에 따른 장치를 제조하는데 이용될 수 있다.
제3 양태에서, 본 발명은 체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 제1 전극과 접촉시키는 단계; 및 제1 전극으로부터의 제1 전기 신호를, 제1 전극과 전기 소통되며 체액 및 시제와 접촉을 이루고 있는 제1 전극으로부터 적어도 일부가 이격된 제1 전도체를 따라 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공하며, 여기서 제1 전도체는 전도성 중합체를 포함한다.
몇몇 구현예에서, 제1 전도체는 전도성 중합체로 필수적으로 구성된다. 전기 신호를 전달하는 단계는 전기 신호를 전도성 중합체로 필수적으로 구성된 제1 전도체의 길이 방향을 따라 안내하는 조작을 포함할 수 있다. 전기 신호는 제1 전도체의 적어도 약 5 mm, 적어도 약 7.5 mm, 적어도 약 10 mm, 또는 적어도 약 12.5 mm의 길이를 따라 전달될 수 있다. 제1 전극은 전도성 중합체를 포함할 수 있거나, 전도성 중합체로 형성될 수 있으며, 이러한 전도성 중합체는 제1 전도체의 전도성 중합체와 동일할 수 있다.
접촉 단계는 체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 제1 전극과 이격된 제2 전극과 접촉시키는 조작; 및 제2 전기 신호를, 제2 전극과 전기 소통되며 제1 전도체와 제1 전극으로부터 이격된 제2 전도체를 따라 전달하는 조작을 더 포함할 수 있다. 제2 전기 신호는 제2 전극으로부터 제2 전도체를 따라 전달될 수 있다.
제2 전도체는 제2 전극과 전기 소통되는 전도성 중합체를 포함할 수 있거나 이러한 전도성 중합체로 필수적으로 구성될 수 있다. 제2 전극은 전도성 중합체를 포함할 수 있거나 전도성 중합체로 형성될 수 있으며, 이러한 전도성 중합체는 제2 전도체의 전도성 중합체와 동일할 수 있다. 제2 전기 신호는 전도성 중합체로 필수적으로 구성된 제2 전도체의 일부를 따라 전달될 수 있다.
제2 전기 신호는 제2 전도체의 전도성 중합체의 길이 적어도 약 5 mm, 적어도 약 7.5 mm, 적어도 약 10 mm, 또는 적어도 약 12.5 mm를 따라 전달될 수 있다.
접촉 단계는 체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 제1 및 제2 전극과 이격된 제3 전극과 접촉시키는 조작; 및 제3 전기 신호를, 제3 전극과 전기 소통되며 제1 및 제2 전도체와 제1 및 제2 전극으로부터 이격된 제3 전도체를 따라 전달하는 조작을 더 포함할 수 있다. 제3 전기 신호는 제3 전극으로부터 제3 전도체를 따라 전달될 수 있다.
제3 전도체는 제3 전극과 전기 소통되는 전도성 중합체를 포함할 수 있거나 이러한 전도성 중합체로 필수적으로 구성될 수 있다. 제3 전극은 전도성 중합체를 포함할 수 있거나 전도성 중합체로 형성될 수 있으며, 이러한 전도성 중합체는 제3 전도체의 전도성 중합체와 동일할 수 있다.
제3 전기 신호를 전달하는 조작은 제3 전기 신호를 전도성 중합체로 필수적으로 구성된 제3 전도체의 일부를 따라 전달하는 조작을 포함할 수 있다.
제3 전기 신호를 전달하는 조작은 제3 전기 신호를 제3 전도체의 전도성 중합체의 길이 적어도 약 5 mm, 적어도 약 7.5 mm, 적어도 약 10 mm, 또는 적어도 약 12.5 mm를 따라 전달하는 조작을 포함할 수 있다.
본 방법은 제1 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제1 접촉부에 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 전도체를 제1 접촉부와 기계적으로 계합(engagement)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
몇몇 구현예에서, 본 방법은 (a) 제1 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제1 접촉부에 전달하는 단계, 및 (b) 제2 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제2 접촉부에 전달하는 단계를 포함한다.
제1 전도체는 제1 접촉부와 기계적으로 계합될 수 있고, 제2 전도체는 제2 접촉부와 계합될 수 있다. 제2 전도체를 제2 접촉부와 계합하는 단계는 제2 전극과 전기 소통되는 제2 전도체의 전도성 중합체를 제2 접촉부와 기계적으로 계합하는 조작을 포함할 수 있다.
몇몇 구현예에서, 본 방법은 (a) 제1 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제1 접촉부에 전달하는 단계, (b) 제2 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제2 접촉부에 전달하는 단계, 및 (c) 제3 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제3 접촉부에 전달하는 단계를 포함한다.
제1 전도체는 제1 접촉부와 기계적으로 계합될 수 있고, 제2 전도체는 제2 접촉부와 계합될 수 있으며, 제3 전도체는 제3 접촉부와 계합될 수 있다.
제2 전도체를 제2 접촉부와 계합하는 단계는 제2 전도체, 바람직하게는 제2 전극과 전기 소통되는 제2 전도체의 전도성 중합체를 제2 접촉부와 기계적으로 계합하는 조작을 포함할 수 있다. 제3 전도체를 제3 접촉부와 계합하는 단계는 제3 전도체, 바람직하게는 제3 전극과 전기 소통되는 제3 전도체의 전도성 중합체를 제3 접촉부와 기계적으로 계합하는 조작을 포함할 수 있다.
바람직한 일 구현예에서, 본 방법은 제1, 제2 및 제3 전도체 중 적어도 하나로부터 적어도 제1 신호가 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기에 전달된 후의 시점에서, 상기 전도체들 중 적어도 하나로부터 추가 전기 신호가 상기 기기에 전달되는 것을 방지하는 단계를 포함한다. 바람직한 일 구현예에서, 상기 기기는 제1, 제2 및 제3 전도체 중 적어도 하나로부터 상기 기기에 전기 신호가 전달된 후의 시점에서, 전도체들, 바람직하게는 인접한 전도체들 사이에 상승 전류(elevated current)가 전달되도록 한다. 바람직하게, 이러한 상승 전류는 추가 전기 신호가 전도체들로부터 기기에 전달되는 것을 방지하기에 충분하다. 즉, 전도체들 중 적어도 하나는 비-전도성으로 만들어질 수 있다. 바람직하게, 상승 전류는 본원에 정의된 바와 같은 테스트 장치의 협소형 전도체/전도성 트랙을 파괴한다.
또한 본 발명은, 전기 신호를 수신 및 공급하는 것은 물론, 더 나아가 적어도 제1 전기 신호가 테스트 장치(바람직하게는 전도성 중합체를 포함한 테스트 장치)로부터 기기에 전달된 후의 시점에서 추가 전기 신호가 기기에 전달되는 것을 방지하도록 구성된 기기를 제공한다. 바람직하게 상기 테스트 장치는 본 발명의 테스트 장치이다. 바람직하게, 상기 기기는 테스트 스트립의 전도체들 사이나 전도성 트랙들 사이에, 바람직하게는 인접한 전도체들 사이나 전도성 트랙들 사이에 상승 전류가 전달되도록 구성된다. 바람직하게, 전도체들 중 하나 또는 전도성 트랙들 중 하나는 본 발명의 제1 양태와 관련하여 정의한 바와 같은 협소형 전도체 또는 전도성 트랙이다. 바람직하게, 테스트 장치를 "퓨즈(fuse)"상태로 만들거나 협소형 트랙을 비-전도성으로 만들기 위해, 상기 상승 전류는 협소형 트랙을 파괴하기에 충분하다.
또한 본 발명은 협소형 전도성 트랙과 비-협소형 전도성 트랙을 포함한 테스트 장치를 제공하며, 이때 협소형 전도성 트랙은 상승 전류가 협소형 전도성 트랙과 비-협소형 전도성 트랙 사이를 지날 때 비-전도성이 되도록, 바람직하게는 파괴되도록 구성된다. 바람직하게, 테스트 장치는 테스트 미터기처럼 전기 신호를 공급 및 수신하도록 구성된 기기로부터 상승 전류를 수신하도록 구성된다. 바람직하게, 테스트 장치는 협소형 전도성 트랙이 비-전도성으로 되었을 때, 전기 신호를 공급 및 수신하도록 구성된 기기에 전기 신호가 전달될 수 없도록 구성된다.
또한 본 발명은 전기 신호를 수신 및 공급하도록 구성된 기기와, 본원에 정의한 바와 같이 협소형 전도성 트랙 및 비-협소형 전도성 트랙을 포함한 테스트 장치의 겸용 기기를 제공한다.
상승 전류는 0.5A, 0.6A, 0.7A, 0.8A, 0.9A, 1A, 1.1A, 1.2A, 1.3A, 1.4A, 1.5A, 1.6A, 1.7A, 1.8A, 1.9A 또는 2A 이상일 수 있다.
제1 전극 및/또는 제1 전도체, 제2 전극 및/또는 제2 전도체, 및 제3 전극 및/또는 제3 전도체는 테스트 장치나 테스트 스트립 내부에 배치될 수 있다. 바람직하게, 테스트 장치는 본 발명의 제1 양태에 따른 테스트 장치이다.
따라서, 계합 단계는 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기 내에 (i) 제1 전도체, (ii) 제1 전도체 및 제2 전도체, 또는 (iii) 제1, 제2 및 제3 전도체를 포함한 테스트 장치(이를테면, 테스트 스트립)를 삽입하는 조작을 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 기기로부터 테스트 장치를 분리시키는 단계를 포함할 수도 있다.
전기 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된 기기는 혈당 측정기와 같은 테스트 미터기일 수 있다. 제1, 제2 및 제3 전도체 중 어느 하나 및/또는 제1, 제2 및 제3 전극 중 어느 하나의 전도성 중합체는 본 발명의 제1 양태와 관련하여 정의한 임의의 전도성 중합체일 수 있다. 시약은 본 발명의 제1 양태와 관련하여 정의한 바와 같을 수 있고, 매개체 화합물로서, 본원에 개시된 임의의 매개체 화합물을 포함할 수 있다.
본 방법은 체액을 포함한 시료 내 분석물질을 검출하는데 유용하다. 바람직하게 체액은 혈액, 혈장, 혈청, 뇌척수액, 소변, 타액, 객담 및 정액 중에서 선택된다. 바람직하게, 분석물질은 글루코오스이지만, 당업자에게는, 적절한 시약을 선택하여 광범위한 분석물질을 검출하도록 본 방법을 조정할 수 있다는 것이 즉각 분명해보일 것이다. 분석물질은 본원에 기술된 바와 같이 전극을 산화 또는 환원시킬 수 있는 적합한 산화환원효소가 존재하는 임의의 분석물질(또는 분석물질의 유도체)일 수 있다. 예를 들어, 분석물질은 젖산, 알코올, 하이드록시부티레이트, 콜레스테롤, 아미노산, 피루브산, 과산화수소, 사르코신, 아민, 글리세롤, 요산, 크산틴, 아스코르브산, NAD+, 　NADH, NADP+, NADPH, 크레아티닌, 지질 및 케톤 중에서 선택될 수 있다. 표적이 글루코오스일 때, 바람직하게 시약은 글루코오스의 검출을 용이하게 하도록 구성된 1종 이상의 효소를 포함하며, 기기는 혈당 측정기를 포함한다.
제4 양태에서, 본 발명은
체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 센서와 접촉시키는 단계; 및
(i) 시료 및 시약과 전기 소통되는 센서의 전도성 중합체 부분의 색상이 변경되는지 감시하는 단계 - 전도성 중합체의 적어도 일부는 체액 및 시약과 접촉되는 센서로부터 이격됨-, 또는
- (ii) 센서로부터의 전기 신호를 센서의 전도성 중합체 부분을 따라 전달하고, 시료와 전기 소통되는 전도성 중합체의 일부에서의 색상 변화를 감시하는 단계 - 전도성 중합체의 적어도 일부는 체액 및 시약과 접촉되는 센서로부터 이격됨-
를 포함하는 방법을 제공한다.
센서는 시료의 성분과 전기 소통될 수 있다. 이러한 성분은 분석물질일 수 있거나 분석물질이 아닐 수도 있다. 상기 성분이 분석물질이 아닌 경우, 바람직하게는 산화 및/또는 환원될 수 있는 성분이며, 분석물질의 검출에 직접적으로 참여하지 않을 수 있지만, 시스템의 전기적 측면을 유지하거나, 용이하게 하거나, 지지하기 위해 제공될 수 있다.
바람직하게, 본 방법은 분석물질의 검출을 용이하게 한다. 분석물질, 체액, 시약, 전도성 중합체는 본 발명의 기타 다른 양태와 관련하여 정의한 것과 같을 수 있다.
제5 양태에서, 본 발명은 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00001
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R15는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R2 내지 R15는 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
제6 양태에서, 본 발명은 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00002
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R12는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R2 내지 R12는 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
제7 양태에서, 본 발명은 하기 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00003
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R11은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R2 내지 R11은 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
제8 양태에서, 본 발명은 하기에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00004
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R10은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R2 내지 R10은 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
제9 양태에서, 본 발명은 하기에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00005
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2는 O, S 또는 NH이고, R3 내지 R10은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R3 내지 R10은 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
제10 양태에서, 본 발명은 하기에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00006
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2는 O, S 또는 NH이고, R3 내지 R12는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R3 내지 R12는 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
제11 양태에서, 본 발명은 하기 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염을 제공한다:
Figure pct00007
화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R3은 H, CH2COOH, CH2SO3H, CH2NH2, 또는 CH2NO2이고, R2 및 R4 내지 R9는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R2 및 R3 내지 R9는 수소, 설포닐 및 카복실을 포함한 군에서 각각 독립적으로 선택된다.
알킬기는 바람직하게 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄이다. 따라서 알킬기는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12개의 탄소 원자를 가진다. 구체적으로, "C1 -12 알킬기"의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소-프로필기, n-부틸기, 이소-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기 등이 있다.
아릴기는 5 내지 14개의 탄소 원자를 갖는 일환 또는 다환 고리계이다. 아릴기는 바람직하게 "C6 -12 아릴기"이며, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12개의 탄소 원자로 구성된 아릴기이고, 일환 고리기, 이환 고리기 등과 같은 축합 고리 기를 포함한다. 구체적으로, "C6 -10 아릴기"의 예로는, 페닐기, 바이페닐기, 인데닐기, 나프틸기 또는 아줄레닐기 등이 있다. 인단 및 테트라하이드로나프탈렌과 같은 축합 고리 또한 아릴기에 포함됨을 주목해야 한다.
헤테로아릴기는 탄소 원자들 외에 1 내지 4개의, 바람직하게는 0, S, N, P 및 Si 중에서 선택된 고리 헤테로원자를 갖는 아릴기이다. 헤테로아릴기는 바람직하게 5 내지 14개의 고리 원자를 가진다. 구체적으로, 헤테로아릴기의 예로는 피리딘, 이미다졸, N-메틸이미다졸 및 4-디메틸아미노피리딘이 있다.
알케닐기 및 알키닐기는 각각 바람직하게 "C2 -12 알케닐" 및 "C2 -12 알키닐"이고, 더 바람직하게는 "C2 -10 알케닐" 및 "C2 -10 알키닐"이고, 더욱더 바람직하게는 "C2 -8 알케닐" 및 "C2 -8 알키닐"이고, 가장 바람직하게는 "C2 -6 알케닐" 및 "C2 -6 알키닐"이다.
알콕시기는 바람직하게 "C1 -12 알콕시기"이고, 더 바람직하게는 "C1 -10 알콕시기"이고, 더욱더 바람직하게 "C1 -8 알콕시기"이고, 훨씬 더 바람직하게는 "C1 -6 알콕시기"이며, 앞서 정의한 C1 -12 알킬기에 결합되는 옥시기이다.
사이클로알킬기는 3 내지 12개의 탄소 원자를 가진다. 따라서 사이클로알킬기는 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12개의 탄소 원자를 가진다. 구체적으로, C3-12 사이클로알킬기의 예로는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 아다만틸(adamantyl) 및 사이클로옥틸이 있다.
헤테로사이클로알킬기는 위에 정의한 바와 같이 탄소 원자들 외에 1개 이상의, 바람직하게는 O, S, N, P 및 Si 중에서 선택된 고리 헤테로원자를 갖는 사이클로알킬기이다. 헤테로사이클로알킬기는 바람직하게 1 내지 4개의, 동일하거나 상이할 수 있는 헤테로원자를 함유한다.
카복실기는 바람직하게 OC(O)Ra이며, 이때 Ra는 수소이거나 또는 위에 정의한 바와 같은 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다. 바람직하게 Ra는 수소이다.
설포닐기는 -S(O)2ORb-이며, 이때 Rb는 수소이거나 또는 위에 정의한 바와 같은 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다. 바람직하게 Rb는 수소이다.
아미노기는 바람직하게 -NH2, -NHRc 또는 -N(Rc)2이며, 이때 Rc는 위에 정의한 바와 같은 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 또는 헤테로아릴기일 수 있다. 아미노기가 N(Rc)2일 때, 각각의 Rc기는 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게 Rc는 메틸, 에틸 또는 프로필이다.
"할로", "할로겐화물(halide)" 및 "할로겐"이란 용어들은 서로 혼용되어 사용되며, 본원에 사용된 바와 같이 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 뜻한다.
니트로기는 NO2이다.
위에 정의된 상기 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로알리기, 사이클로알킬기, 사이클로헤테로알킬기, 설포닐기, 카복실기 및 아미노기 각각은 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 사이클로알킬기, 사이클로헤테로알킬기, 설포닐기, 카복실기, 아미노기, 할로겐, 니트로기, 시아노기에 의해 임의로 치환될 수 있다. 본 발명의 예시적 화합물은:
Figure pct00008
Figure pct00009
또는 이들의 염을 포함한다.
상기 화합물들 중 임의의 한 화합물은 본원에 개시된 본 발명의 장치 및 방법 중 어느 하나와 관련하여 정의한, 시약 조성물의 성분, 바람직하게는 매개체 화합물일 수 있다.
제12 양태에서, 본 발명은 전기화학적 분석에 사용되는 시약 조성물의 성분으로서의 전술된 화합물들 중 하나의 용도에 관한 것으로, 시약은 상기 화합물 외에 산화환원효소 및 버퍼염을 포함한다. 바람직하게, 상기 화합물은 매개체 화합물이다.
산화환원효소는 항체에 공액결합될 수 있으며, 상기 전기화학적 분석은 전기화학적 면역분석일 수 있다. 바람직하게, 산화환원효소는 상기 화합물을 산화된 형태에서 환원된 형태로 전환하고, 환원된 형태를 다시 산화된 형태로 전환하기 위해서 전극을 사용하며, 이렇게 함으로써 적어도 하나의 전자가 전극에 전달되고, 이는 전류로 기록된다.
제13 양태에서는 본 발명의 제5, 제6, 제7, 제8, 제9, 제10 또는 제11 양태와 관련하여 정의된 바와 같은 매개체 화합물, 및 생물학적 유체 시료를 포함한 혼합물을 제공하며, 상기 유체는 혈액, 혈장, 혈청, 뇌척수액, 소변, 타액, 객담 및 정액 중에서 선택된다.
본 발명에 의한 각 양태의 바람직한 특징들은 필요한 부분만 약간 수정된 다른 양태들의 각각에도 적용된다.
도 1은 본 발명에 따른 테스트 스트립의 일 구현예를 나타낸다.
도 2는 도 1의 테스트 스트립의 분해도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 테스트 스트립의 베이스 기판과 전도성 트랙들에 대한 일 구현예를 나타낸다.
도 4는 베이스 기판 상부에 배치된 절연층을 포함하는, 본 발명에 따른 테스트 스트립의 일 구현예를 나타낸다.
도 5는 상대 전극과 측정 전극이 맞물린 구조(interdigitated)의 핑거로서 제공된, 본 발명에 따른 테스트 스트립의 일 구현예를 나타낸다.
도 6은 도 3에 나타낸 테스트 스트립의 영역의 대략 절반 크기의 노출 전극 영역들을 포함한, 본 발명에 따른 테스트 스트립의 일 구현예를 나타낸다.
도 7은 추가 전도성 트랙들을 포함하는, 본 발명에 따른 테스트 스트립의 일 구현예를 나타낸다.
도 8은 2개의 협소형 전도성 트랙을 포함하는, 본 발명에 따른 테스트 스트립의 일 구현예를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 테스트 스트립을 여러 개 사용하여 실시된 글루코오스의 전류측정에 대한 용량 반응 프로파일을 나타낸다.
도 1은 상부에 일련의 전도성 트랙(14-14', 14", 16-16', 18-18')이 배치된 절연성 기판(12), 및 상기 기판 상부에 배치되는 시약층(26)과 절연층(20)을 포함한 테스트 스트립(10)을 나타낸다. 시약층(26)과 절연층(20) 상부에는 상부층(24)이 배치되어 시료 챔버(30)를 만들며, 시료 챔버(30)는 시료 입구(28)의 반대측 단부에 통풍구(vent, 22)를 구비한다. 시료 챔버(30)는 약 0.5 내지 1.5 ㎕의 용량을 획정하며, 테스트 스트립(10)의 근위 단부에 배치된다. 테스트 스트립(10)의 원위 단부에는 일련의 접촉부(14, 16, 18)가 형성되어 있으며, 이들은 미터기 내 연결기와 계합되어 미터기 회로부와 테스트 스트립(10) 사이에 전기 연결을 형성한다.
전도성 트랙(14-14', 14", 16-16', 18-18')은, 각각, 암(14' 및 14")을 갖는 상대 전극, 기준 전극(16'), 및 측정 전극(18')을 획정한다. 측정 전극(18')은 상대 전극의 암(14' 및 14") 사이에 위치한다. 절연성 기판(12)의 표면의 상당 부분 상부와, 전도성 트랙(14-14', 14", 16-16', 18-18')의 상부에는 절연층(20)이 배치된다. 절연층(20) 내부에는 요홈(25)이 형성되어 있어, 상대 전극(14, 14"), 기준 전극(16') 및 측정 전극(18')을 나타내는 전도성 트랙들의 일부를 노출시킨다. 절연층(20)에 형성된 추가 요홈으로 인해, 테스트 스트립(10)의 원위 단부에 있는 접촉부(14, 16, 18)가 노출된다.
도 2는 도 1의 테스트 스트립(10)에 대한 분해도를 나타내는 것으로서, 테스트 스트립(10)을 구성하는데 사용되는 상부층(24); 시약층(26); (시료 입구(28)를 획정하는) 요홈(25)을 포함한 절연층(20); 및 전도성 트랙(14-14', 14", 16-16', 18-18')을 포함한 베이스 기판(12)을 비롯한 각각의 층들을 도시한다.
도 3은 베이스 기판(12)의 일 구현예를 나타내며, 베이스 기판(12)과 전도성 트랙(14-14', 14", 16-16', 18-18')의 치수들을 도시한다. 도 3에 나타낸 구현예에서, 베이스 기판(12)은 5 mm의 폭 치수 W1과 약 20 mm의 길이 치수 L1을 가진다. 노출된 접촉부(14, 16, 18)는 약 1 mm의 폭 W2를 가지며, 이들 접촉부 사이에는 약 0.3 mm의 간극 G1이 존재한다. 상대 전극(14', 14")은 약 2 mm의 폭 W3을 가지고; 측정 전극(18')은 약 2 mm의 폭 W4를 가지며; 기준 전극(16')은 1 mm의 폭 W2를 가진다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 절연층(20)이 베이스 기판(12) 상부에 배치되면, 요홈(25)은 약 1 mm의 폭 W6과 약 7 mm의 길이 L2를 갖는 부위를 노출시킨다. 이에 따라 전극들(14', 14" 및 18")은 약 1mm x 2mm의 노출 치수를 갖게 되고, 전극(16')은 약 1mm x 1mm의 노출 영역을 갖게 된다. 각 전극(14', 14", 16' 및 18') 사이의 (도 3에 도시된 바와 같은) 간극 G2는 약 0.01 mm이다.
또 다른 구현예에 의하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상대 전극(14') 및 측정 전극(18')은 맞물린 구조의 핑거로서 제공되며, 이때 각각의 전극은 시료 입구(28)로 도입되는 유입 유체 시료에 대해, "사다리"로 표현하자면 교대의(every other) "가로대(rung)"를 형성한다. 유체의 시료가 시료 입구(28)에 도입될 때, 시료는 모세관 현상에 의해 시료 챔버(26) 내로 투입된다. 시료가 시료 챔버(26) 내로 투입됨에 따라, 챔버 내부의 공기는 통풍구(22)를 통해 배출된다. 시료 유체가 통풍구(22)에 이르면, 통풍구가 밀폐되면서, 더 이상 시료가 챔버 내부로 투입되지 못한다.
또 다른 구현예에 의하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 베이스 기판(112)의 상부에는 전도성 트랙(114-114', 114", 116-116' 및 118-118')이 각각 배치되어 있다. 도 6의 구현예에서, 베이스 기판(12)은 약 4 mm의 폭 치수 W11과 약 20 mm의 길이 치수 L11을 가진다. 노출된 접촉부(114, 116, 118)는 약 1 mm의 폭 W2를 가지며, 이들 접촉부 사이에는 약 0.3 mm의 간극 G11이 존재한다. 상대 전극(114', 114")은 약 1 mm의 폭 W3을 가지고; 측정 전극(118')은 약 1 mm의 폭 W14를 가지며; 기준 전극(116')은 1 mm의 폭 W12를 가진다. 도 4와 관련하여 나타낸 바와 같이, 절연층(20)이 베이스 기판(12) 상부에 배치되면, 요홈(25)은 약 1 mm의 폭 W6과 약 7 mm의 길이 L2를 갖는 부위를 노출시킨다. 도 6의 구현예에서, 요홈(25)을 통해 노출된 전극(114', 114" 및 118')의 부분들은 약 1mm x 1mm의 치수를 가지며, 전극(116')은 약 1mm x 1mm의 노출 영역을 갖게 된다. 각 전극(114', 114", 116' 및 18') 사이의 (도 6에 도시된 바와 같은) 간극 G12는 약 0.1 mm이다.
따라서 도 6에 따른 장치는 도 3에 따른 장치의 영역의 대략 절반 크기에 해당되는 효과적 노출 전극 영역들을 가진다.
또 다른 구현예에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(212)의 상부에는 전도성 트랙(214-214', 214", 216-216', 218-218', 230-230' 및 232-232')이 각각 배치되어 있다. 도 7의 구현예는 2개의 추가 전도성 트랙(230-230' 및 232-232')이 제공되었다는 점에서 도 3과 도 6의 구현예들과 상이하다. 전극(230 및 230')은 테스트 스트립에 투입되는 시료 유체의 임피던스 매개변수를 구하는데 사용된다. 임의의 주어진 시료 내 특성의 변화는 상기 시료의 측정된 매개변수를 변화시키며, 이들 특성은 또한 상기 시료의 임피던스 매개변수를 변화시킬 수 있다. 그러므로 전극(230' 및 232')이 포함된 이유는 시료의 임피던스 매개변수 측정을 돕기 위함이다. 이에 따라, 시료 임피던스의 변화에 의해 결정되는, 시료 매트릭스 효과로 인한 가변성을 보상하는데 적절할 수 있는 보정 계수를 결정하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 혈액 시료의 적혈구용적률은 혈액 내 존재하는 글루코오스와 같은 가용성 종의 측정에 영향을 미칠 수 있다. 문서에 충분히 입증되어 있듯이, 적혈구용적률은 혈액의 임피던스 매개변수를 구함으로써 정해질 수 있다. 그런 후에는 보정계수를 적용하여 예를 들면 혈당 수치를 구할 때 적혈구용적율로 인한 어떠한 영향도 보상할 수 있다.
또 다른 구현예에 의하면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 테스트 스트립(300)은 접촉부(319)를 측정 전극(318')에 연결하는 추가의 협소형 전도성 트랙(319')과 함께, 도 1 내지 도 4에 도시된 구현예의 특징들을 포함한다. 협소형 전도성 트랙(319')은 테스트 스트립(300)이 삽입되는 미터기의 회로부의 일부인 마이크로프로세서(미도시)에 신호를 제공한다. 협소형 전도성 트랙(319')을 통해 수신되는 신호의 변화를 감시함으로써, 마이크로프로세서는 측정 전극(318')에 존재하는 전압을 구할 수 있다. 측정 전극(318'), 상대 전극(314', 314") 및 기준 전극(316')을 연결(join)하는 다양한 트랙의 전도도의 변동성으로 인해 측정 전극(318')에서의 전압은, 통상 전도성 트랙의 길이 방향을 따른 IR(전류/저항) 감소의 결과로서, 마이크로프로세서에 의해 발생되는 여기 전압에 근거하여 예상되는 전압과 약간 상이하게 될 수 있다. 전압 강하 또는 IR 감소 현상은 전류가 흐를 때 저항성 트랙을 따라 발생할 수 있으며, 이는 도 1 내지 도 8을 참조로 본원에 기술한 것과 같은 장치의 경우, 시료에 대해 노출된 전극 부분(예컨대, 도 8을 참조하면, 전극(318'))에서의 전압이 미터기 내 연결기(예컨대, 도 8을 참조하면, 접촉부(318))에서 인가되는 전압과 다르게 만들 수 있다. 트랙의 가변적 저항 또는 길이는 시료에 노출된 전극 부분에서의 가변 전압 강하 및 가변 전압으로 이어질 수 있다. 도 8의 구현예에 다르면, 측정 전극(318')으로부터 접촉부(318)까지의 스트립의 길이 방향으로 뻗어져 있는 전도성 트랙의 폭을 최대화시켜 저항을 낮추고, 이에 따라 상기 트랙에서의 잠재적 IR 감소를 줄인다. 다른 트랙들의 저항은 정전위 제어 하의 세 전극 시스템에서 덜 중요하므로, 이들 트랙, 특히 상당한 전류를 운반하지 않는 기준 전극 트랙을 더 얇게 제조하여도 되며, 이로써 현저한 IR 감소 현상을 겪지않게 된다. 역시 전류를 운반하는 상대 전극 트랙에서의 전압 강하는 측정 전극 트랙에서보다 덜 중요한데, 이는 미터기 연결기에서 인가 전압을 증가시킴으로써, 비록 최대 가능한 인가 전압까지 이지만, 미터기 내부의 정전위를 보상할 수 있기 때문이다. 그럼에도, 도 8의 장치는 또한 협소형 전도성 트랙(313')을 끝내는 추가 접촉부(313)를 포함한 선택적 특징을 도시한다. 협소형 전도성 트랙(313')은 협소형 전도성 트랙(319')과 유사하게 동작한다. 그러나, 이러한 예에서, 협소형 전도성 트랙(313')은 마이크로프로세서가 상대 전극(314', 314"))에 존재하는 전압을 구할 수 있도록 한다. 협소형 전도성 트랙(319')을 통해 측정 전극(318')에서 "감지된 전압"을 수신하는 마이크로프로세서 내부에 보정 증폭 회로를 구비함으로써 측정 전극(318')에서의 실제 전압을 좀더 잘 제어할 수 있게 된다. 마찬가지로, 협소형 전도성 트랙(313')을 통해 상대 전극(314', 314")에서 "감지된 전압"을 수신하는 마이크로프로세서 내부에 보정 증폭 회로를 선택적으로 구비함으로써 상대 전극(314', 314")에서의 실제 전압을 좀더 잘 제어할 수 있게 된다. 개선된 폐루프 피드백 제어를 통해, 마이크로프로세서는 측정 전극(318')에 (그리고, 선택적으로는 상대 전극(314', 314')에도) 원하거나 예상되는 전압을 유지하도록 인가 전위를 좀더 잘 조절할 수 있어, 해당되는 특정 측정을 달성한다. 인가 전압에 대한 제어 향상 덕분에, 매우 정확한 측정치들을 얻고자 할 때, 특히 표적 분석물질이 저농도로 함유되어 있어 신호 잡음이 반응에 불리하게 영향을 미칠 수 있을 때 바람직한 요소인 시료간(sample to sample) 재현성이 개선된 측정 결과를 얻을 수 있다. 접촉부(314 및 318)를 전극(314', 314" 및 318')에 각각 연결하는 트랙들과 달리, 접촉부(313 또는 319)를 협소형 전도성 트랙(313' 또는 319')에 연결하는 트랙들 어느 것도 유의한 전류를 운반하지 않기 때문에, 이들은 IR 감소 현상의 영향을 받지 않는다.
또 다른 구현예에 의하면, 도 8을 참조로 설명하겠지만, 표적 분석물질의 측정이 이루어지기 전에 테스트 스트립이 삽입되는 미터기(미도시)는 통상 여러 번의 "자가(on board)" 기능 진단 테스트를 수행한다. 전형적으로 이들 테스트는 미터기의 마이크로프로세서와 회로가 정상적으로 기능을 하는지 확인하기 위함이다. 종종 수행되는 한 가지 다른 진단 테스트는 테스트 스트립이 이전에 사용된 적이 있는 지의 여부를 판단하는 것이다. 이는 시료를 적용하기 전에 테스트 스트립을 통해 흐르는 전류 수준을 측정함으로써 달성될 수 있다. 건조 상태의 혈액 시료에서 유래한 잔여물이 테스트 스트립 내에 존재하면 "미사용된" 테스트 스트립을 사용한 경우에 얻을 수 있는 전류보다 높은 전류가 발생할 수 있으며, 이로써 이는 스트립이 사용된 적이 있음을 나타내는 표시로 역할을 할 수 있다. 하지만, 이러한 접근법은 항상 신뢰할 만한 것은 아니며, 미터기 내부에 있는 스트립이 사용된 적이 없고 기능에 전혀 문제가 없어도, 일부 상황에서 사용자는 "새(new)" 스트립을 삽입하도록 지시받을 수 있다.
그러므로, 도 8에 도시된 바와 같은 특징들, 특히 접촉부(313 또는 319)와 협소형 전도성 트랙(313' 또는 319') 각각을 갖춘 스트립의 사용에 이어, 시료 측정 및 분석물질 값을 사용자에게 보고하는 것으로 완료되는 일 구현예에 따르면, 미터기의 마이크로프로세서는 접촉부(313 및 314) 사이 또는 접촉부(318 및 319) 사이에 상승 전압이 흐르도록 한다. 이러한 상승 전압이 인가되었을 때의 결과는, 그를 통해 흐르는 전류가 정격 임게치를 초과할 때 퓨즈선이 파괴되는 것과 대체로 유사하게, 협소형 전도성 트랙(313' 또는 319')이 효과적으로 "파괴"된다는 점이다. 이러한 예에서, 협소형 전도성 트랙(313' 또는 319')이 파괴된 후 미터기에 사용된 스트립(used strip)을 삽입하면, 접촉부(313 및 314) 사이 또는 접촉부(318 및 319) 사이에 전류가 전혀 흐르지 않게 된다. 그 결과, 사용된 스트립이 삽입되었다는 것이 거의 또는 완전히 확실해지는데, 이는 미사용된 스트립은 접촉부(313 및 314) 사이 또는 접촉부(318 및 319) 사이에 각각 전류가 자유롭게 흐르도록 허용하기 때문이다.
도 1 내지 도 8을 참조하여 기술한 장치들은 통상 절연성 베이스 층 상부에 도포되는 전도성 중합체 물질을 사용하여 제조된다. 도 1 내지 도 8과 관련하여 기술한 바와 같이, 전도성 트랙과 전극은 다양한 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 일 구현예에 의하면, 전도성 물질을 가령 스크린 인쇄법, 그라비어 인쇄법, 잉크젯 인쇄법과 같은 인쇄 공정으로 베이스 기판 위에 증착시킬 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 전도성 물질을 슬롯 다이 코팅법, 기상 증착법, 스핀 코팅법, k-바 코팅법 등의 공정으로 베이스 기판의 표면 위에 증착시켜, 베이스 기판의 전체 표면에 걸쳐 균일한 두께의 층을 형성할 수 있다. 후속으로는 레이저 어블레이션 공정을 이용하여 전도성 물질의 특정 부분들을 제거함으로써 전기적으로 절연된 개별적 전도성 트랙들(예컨대, 도 1을 참조로 기술한 바와 같이 부재들(14-14', 14", 16-16', 18-18'))을 노출시킬 수 있다. 특정한 일 구현예에서, 전도성 중합체는 폴리(3,4-에킬렌디옥시티오펜):폴리스티렌 설포네이트(PEDOT:PSS)를 포함한 조성물이다. PEDOT:PSS는 예컨대 ELP-3145, ELP-5015, S-305+을 비롯하여, 상품명 OrgaconTM으로 물질을 공급하는 AGFA Gevaert BV(Mortsel, 벨기에); 예컨대 PH 1000, S V3, S V4, P Jet N V2를 비롯하여, 상품명 CleviosTM으로 물질을 공급하는 Heraeus Precious Metals(Leverkusen, 독일); 상품명 OligotronTM으로 물질을 공급하는 TDA Research, Inc.(Colorado, 미국)를 포함한 다수의 공급업체로부터 구입가능하다. 통상 PEDOT:PSS는, 기판 표면으로의 해당 물질의 접착성을 개선하고 특정 목적에 따라 건조 상태 중합체 층의 전도도를 변화시킬 수 있는 (다른 고형물을 포함하여) 다양한 추가 바인더 및 첨가제를 함유할 수 있으며, 유기성 또는 무기성일 수 있는 용매 매트릭스 내에 분산된 PEDOT:PSS 중합체의 고형물 1 내지 2 중량%를 함유한 조제물(formulation)로서 공급된다.
예시적인 일 구현예에서, PEDOT:PSS 조성물은 약 5 부피% 내지 10 부피%의 디에틸렌 글리콜; 약 60 부피% 내지 80 부피%의 프로필렌 글리콜; 및 부피 당 약 1.5 중량% 내지 5.5 중량%의 고형물을 포함할 수 있다. 본 조제물은 (20℃에서) 약 10 cP 내지 약 30 cP의 점도와, 약 50 ohm/square 내지 약 500 ohm/square의 건조막 표면 저항을 지닐 수 있다.
도 1을 참조하면, PEDOT:PSS 막(이를테면, 가령 OrgaconTM ELP-3145; OrgaconTM S-305+, CleviosTM SV 4)을 먼저 베이스 기판 상부에 증착한다. 상기 베이스 기판은 폴리에스테르 또는 폴리스티렌과 같은 절연성 기판이다. PEDOT:PSS 제제로 된 두께 약 5 ㎛ 이상, 약 7 ㎛ 이상, 약 10 ㎛ 이상, 약 12 ㎛ 이상, 약 15 ㎛ 이상, 약 17 ㎛ 이상, 약 20 ㎛ 이상, 약 22 ㎛ 이상, 약 24 ㎛ 이상, 약 26 ㎛ 이상, 약 28 ㎛ 이상, 약 32 ㎛ 이상, 약 36 ㎛ 이상, 약 40 ㎛ 이상의 습윤 막을 베이스 기판 상부에 증착한다. 이어서, 상기 습윤 막을 약 80℃ 이상, 약 90℃ 이상, 약 100℃ 이상, 약 110℃ 이상, 약 120℃ 이상, 약 130℃ 이상, 약 140℃ 이상, 또는 약 150℃ 이상의 온도에서, 강제 통풍 건조기 또는 적외선 건조기일 수 있는 건조용 오븐에 통과시켜 건조시켜, PEDOT:PSS의 건조 막을 생성한다.
그런 후에는 절연성 물질의 층(절연층(20))을 건조된 PEDOT:PSS 층 위에 도포한다. 이러한 절연층은 PEDOT:PSS 층의 소정 부위들을 노출하는 역할을 하며, 이들 부위로 액체 시료가 접촉될 수 있다. 따라서 절연층은 시료에 노출되어 시료 측정 과정에 참여하는 각 전극(14', 14", 16' 및 18")의 표면적을 획정한다. 절연성 물질은 예컨대 Creative Materials, Inc의 118-08과 같은 스크린 인쇄된 유전성 잉크일 수 있다. 대안으로, 절연성 물질은 액체 시료에 노출되는 각 전극의 부위를 획정하기 위해 미리 절단한 요홈이 마련되어 있는 양면 접착 테이프일 수 있다.
절연층의 도포에 이어, 시약층을 도포한다. 이어서, 건조된 시약 상에 커버층을 배치하여, 소정 부피를 갖는 밀폐형 공동부를 형성한다. 이에 따라, 액체 시료가 장치에 적용될 때 상기 건조된 시약은 적용된 상기 소정 부피의 액체 중에 재현탁되어, 액체 시료 내 시약이 소정 농도로 함유된다.
실시예
16 유닛의 글루코오스 탈수소효소 FAD, 25 mM 매개체 화합물, 200 mM 버퍼염(MOPS (해미나트륨 3-(N-모르폴리노) 프로판설포네이트)), 및 0.2% v/v 계면활성제(Tween® 20)와 첨가제들(1% w/v Na2SO4, 1mM;　헥사민루테늄(III) 클로라이드)을 사용하여 일련의 시약 조성물들을 제조하였다. 각각의 시약 조성물을 사용하여 여러 테스트 스트립을 제조한 다음, 글루코오스 함유 혈액 시료가 장치에 적용하였을 때 시약 조성물 내 각 매개체의 성능을 평가하기 위해 각각의 테스트 스트립을 사용하였다. 건강한 지원자로부터 일정량의 정맥혈을 얻어서, 당업자라면 이해할 수 있듯이, 시료의 세포 대사로 인해 모든 내인성 글루코오스가 감소하도록 혈액을 회전 로커 상에서 밤새 롤링 처리하였다. 내인성 글루코오스가 감소된 혈액 시료를 7개 분액으로 나누고, 여기에 글루코오스를 첨가하여, 각각 약 0, 100, 200, 350, 420 및 600 mg/dL에 해당하는 순이론상의 글루코오스 농도를 만들었다. 각 혈액 시료를 상이한 매개체 농도의 시약 제제를 함유하도록 제조된 다양한 테스트 스트립 상에서 5회 반복하여 시험하였다.
이에 획득된 데이터는 시약 조성물 내 존재하는 매개체 화합물에 따라 글루코오스에 대한 반응이 다르다는 것을 가리킨다. 경사와 y 절편은 사용된 매개체 화합물에 따라 상이하다. 평가되는 각각의 매개체 화합물 간에 기울기의 차이가 있었지만, 모든 화합물은 시험 대상 시료 각각에 존재하는 글루코오스의 양을 평가하는데 사용가능한 조성물을 생성하는 것으로 밝혀졌다. 더 급한 경사의 경우, 특히 더 낮은 농도 수준에서, 글루코오스의 농도 간에 차이가 더 커질 수 있는데, 이는 x축을 따라 유닛 농도당 측정된 반응에서 더 큰 차이가 있기 때문이다. 그러나, 특히 고농도를 측정할 때에는 상승된 글루코오스 농도에서의 반응 프로파일이 평등화될 수도 있으므로 더 완만한 경사가 좀더 유용할 수 있다. 따라서 특정의 시약 조성물에 의도된 목적에 따라, 용량 반응 프로파일에 대해 원하는 경사치를 얻도록 특정 매개체 화합물을 선택할 수 있다.
y 절편과 관련하여, 일반적으로 y 절편값이 높을수록, 최소 검출 한계는 높아지지만, 이는 낮거나 제로인 시료 농도에서의 측정 정확도에 따라 좌우된다. 표적 물질이 전혀 존재하지 않을 때에 해당 분석법은 제로 반응을 보고할 것으로 예상할 수 있지만; 이는 비-특이적 상호작용을 비롯한 다양한 원인으로 인해 아주 드문 경우이며, 센서 표면에서 상호작용하는 시료의 성분들은 낮은 수준의 신호를 발생한다. 따라서, y 절편은 특정 세트의 실험 조건 하에서 달성가능한, 표적 시료의 최저 측정가능한 양을 효과적으로 나타내는 것이다. 그러므로, 장치를 사용하여 매우 낮은 수준의 표적 분석물질을 측정해야 하는 사례들에서, 특히 x축의 점들이 제로에 가까울 때, x축의 점들에 대한 측정치들 간에 최대 차이가 있도록, 급한 경사와 함께 낮은 절편을 나타내는 구성을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 9에서 볼 수 있듯이, CP1로 표기된 화합물은 (1.91E-8 mg/dL/A)의 경사를 나타낸 반면에, CP9로 표기된 화합물은 (1.54E-8 mg/dl/A)의 경사를 지녔다. CP1에 대한 절편은 CP9에 대한 절편의 거의 2배였다(각각, 3.85E-7 A 대 1.91E-7 A). 이에 따라 도 9에 나타낸 데이터에 의하면, 글루코오스의 농도가 낮은 시료들 간의 구별을 용이하게 하는 동시에 연구된 농도 범위에 걸쳐 시료들 간을 확실히 분리하여 표시하는 테스트 스트립을 CP9로부터 얻을 수 있음이 제시되었다.
도 9의 키(key):
Figure pct00010

Claims (52)

  1. 상부에 2개 이상의 전도성 트랙이 배치된 기판;
    적어도 하나의 전도성 트랙의 일부 상에 배치된 시약 조성물; 및
    상기 2개 이상의 전도성 트랙의 일부를 덮음으로써 상기 기판과 함께 시료 수용 챔버를 형성하는 상부층
    을 포함하며,
    적어도 하나의 전도성 트랙은 전도성 중합체를 포함하는 것인 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 테스트 장치는 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개의 전도성 트랙을 포함하며, 각 트랙은 전도성 중합체를 포함하는 것인 테스트 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전도성 중합체는 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리플루오렌, 폴리아세틸렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜) 및 폴리(3,3-디벤질-3,4-프로필렌디옥시티오펜), 폴리(3-4-에틸렌디옥시티오펜), 비스-폴리(에틸렌글리콜), 라우릴 말단, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-블록 PEG, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 테트라메타크릴레이트 엔드캡 또는 이들의 조합물을 포함하는 것인 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 중합체는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 및 상대이온을 포함한 착체인 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상대이온은 폴리스티렌 설포네이트(PSS), 퍼클로레이트, 퍼클로레이트 p-톨루엔, 설포네이트 p-톨루엔 및 토실레이트 중에서 선택되는 것인 장치.
  6. 제5항에 있어서, 전도성 중합체는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 및 폴리스티렌 설포네이트를 포함한 착체(PEDOT:PSS)인 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전도성 중합체를 포함하는 상기 적어도 하나의 전도성 트랙은 탄소, 금, 백금, 은, 팔라듐, 구리, 인듐 주석 산화물, 및 이들의 조합물을 포함한 군에서 선택되는 또 다른 전도성 물질을 더 포함하는 것인 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 시약 조성물은 산화환원효소와 매개체 화합물을 포함하는 것인 장치.
  9. 제8항에 있어서, 산화환원효소는 글루코오스 산화효소, 글루코오스 탈수소효소, 유산염 탈수소효소, 알코올 탈수소효소, 하이드록시부티레이트 탈수소효소, 콜레스테롤 산화효소, 아미노산 산화효소, 피루빈산염 산화효소, 과산화효소, 사르코신 산화효소, 유산염 산화효소, 알코올 산화효소, 모노아민 산화효소, 글리세롤 산화효소, 글리세롤 포스페이트 산화효소, 요산염 산화효소, 크산틴 산화효소, 아스코르브산염 산화효소, 카랄라아제(catalase), 디아포라아제 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 장치.
  10. 제9항에 있어서, 글루코오스 탈수소효소는 퀴노단백질 글루코오스 탈수소효소, FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소, 및 NAD 의존성 글루코오스 탈수소효소 중에서 선택되는 것인 장치.
  11. 제10항에 있어서, FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소는 Sekisui Diagnostics의 FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소, Aspergillus sp.의 카탈로그 번호 GLDE-70-1192(E.C. 번호 1.1.99.10), 또는 BBI enxymes의 FAD 의존성 글루코오스 탈수소효소, 카탈로그 번호 GLD1인 장치.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 매개체 화합물은 페리시안화칼륨, 페로센 유도체, 페녹사진 유도체, 페노티아진 유도체, 퀴논 유도체, 및 가역성 산화환원 전이금속(특히 루테늄 및 오스뮴) 착체, 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오타이드 (포스페이트), 디이민, 페난트롤린 유도체, 디클로로페놀린도페놀, 테트라졸륨 염료, 페닐이미노-벤조페녹사진, 및 이들의 조합물을 포함한 군에서 선택되는 것인 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 매개체 화합물은 3-(3',5'-디카복시-페닐이미노)-3H-페노티아진인 장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 산화환원효소 및/또는 매개체 화합물은 화학적 결합 또는 물리적 고정(physical entrapment)을 통해 전도성 중합체 내에 혼입되거나 전도성 중합체에 부착되는 것인 장치.
  15. 제14항에 있어서, 매개체는 산화환원효소 분자의 활성 부위와 전극 표면 사이에서의 매개체의 이동을 도움으로써 효소로부터 전극으로의 전자 전달을 용이하게 하는 링커 분자를 사용하여 전도성 중합체에 부착되는 것인 장치.
  16. 전도성 중합체의 층을 형성하는 단계;
    적어도 2개의 전기절연된 전도성 트랙을 획정하며, 상기 트랙들 중 적어도 하나에 전도성 중합체를 포함시키는 단계;
    트랙들 중 적어도 하나의 일부 상에 시약 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 시약 조성물, 및 트랙들 중 적어도 하나의 일부 상에 시료 수용 챔버를 형성하는 단계
    를 포함하는, 테스트 스트립의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 전도성 중합체 외에 전도성 물질의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 전도성 중합체 및/또는, 존재하는 경우, 전도성 물질의 층을 형성하는 단계는 상기 물질을 절연성 기판에 도포하는 조작을 포함하는 것인 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 전기절연된 전도성 트랙들을 획정하는 단계는 전도성 중합체 및, 존재하는 경우, 전도성 물질의 층을 형성하는 단계와 동시에 수행되는 것인 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 스크린 인쇄법, 그라비어 인쇄법, 또는 잉크젯 인쇄법을 이용하여 상기 적어도 2개의 전기절연된 전도성 트랙을 획정하는 것인 방법.
  21. 제16항 또는 제17항에 있어서, 전도성 중합체 및/또는 존재하는 경우, 전도성 물질로 절연성 기판을 코팅하고, 레이저 어블레이션 공정으로 패터닝하여 상기 적어도 2개의 전기절연된 전도성 트랙을 획정하는 것인 방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 시료에 노출되는 영역을 획정하기 위해 전도성 중합체 및, 존재하는 경우, 전도성 물질의 적어도 일부 상에 절연층을 도포하는 것인 방법.
  23. 체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 제1 전극과 접촉시키는 단계; 및
    제1 전극으로부터의 전기 신호를, 제1 전극과 전기 소통되며 체액 및 시제와 접촉을 이루고 있는 제1 전극으로부터 적어도 일부가 이격된 제1 전도체를 따라 전달하는 단계를 포함하며,
    제1 전도체는 전도성 중합체를 포함하는 것인 방법.
  24. 제23항에 있어서, 접촉 단계는
    체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 제1 전극과 이격된 제2 전극과 접촉시키는 조작; 및
    제2 전기 신호를, 제2 전극과 전기 소통되며 제1 전도체와 제1 전극으로부터 이격된 제2 전도체를 따라 전달하는 조작을 더 포함하는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제2 전도체는 제2 전극과 전기 소통되는 전도성 중합체를 포함하거나 상기 전도성 중합체로 이루어진 것인 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 접촉 단계는
    체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 제1 및 제2 전극과 이격된 제3 전극과 접촉시키는 조작; 및
    제3 전기 신호를, 제3 전극과 전기 소통되며 제1 및 제2 전도체와 제1 및 제2 전극으로부터 이격된 제3 전도체를 따라 전달하는 조작을 더 포함하는 것인 방법.
  27. 제26항에 있어서, 제3 전도체는 제3 전극과 전기 소통되는 전도성 중합체를 포함하거나 상기 전도성 중합체로 이루어진 것인 방법.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 접촉부에 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 제1 전도체를 접촉부와 기계적으로 계합(engagement)하는 단계를 더 포함하는 방법.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 제1 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신하도록 구성된 기기의 제1 접촉부에 전달하는 단계, 및
    (b) 제2 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제2 접촉부에 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 제1 전도체를 제1 접촉부와 기계적으로 계합하고, 제2 전도체를 제2 접촉부와 계합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 제2 전도체를 제2 접촉부와 계합하는 단계는 제2 전도체를 제2 접촉부와 기계적으로 계합하는 조작을 포함하는 것인 방법.
  33. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 제1 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제1 접촉부에 전달하는 단계,
    (b) 제2 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제2 접촉부에 전달하는 단계, 및
    (c) 제3 전도체를 따라 전달된 전기 신호를 상기 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기의 제3 접촉부에 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 제1 전도체를 제1 접촉부와 기계적으로 계합하고, 제2 전도체를 제2 접촉부와 계합하고, 제3 전도체를 제3 접촉부와 계합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 제2 전도체를 제2 접촉부와 계합하는 단계는 제2 전도체의 전도성 중합체를 제2 접촉부와 기계적으로 계합하는 조작을 포함하고, 제3 전도체를 제3 접촉부와 계합하는 단계는 제3 전도체의 전도성 중합체를 제3 접촉부와 기계적으로 계합하는 조작을 포함하는 것인 방법.
  36. 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 계합 단계는 기기 내에 (i) 제1 전도체를 포함한 테스트 스트립, (ii) 제1 전도체 및 제2 전도체를 포함한 테스트 스트립, 또는 (iii) 제1, 제2 및 제3 전도체를 포함한 테스트 스트립을 삽입하는 조작을 포함하는 것인 방법.
  37. 제36항에 있어서, 테스트 스트립은 일회용 테스트 스트립이고, 상기 방법은 테스트 스트립을 기기로부터 분리시키는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제28항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 신호를 수신 및/또는 공급하도록 구성된 기기는 제1, 제2 및 제3 전도체 중 적어도 하나로부터 상기 기기에 전기 신호가 전달된 후의 시점에서, 인접한 전도체들 사이에 상승 전류(elevated current)가 전달되도록 함으로써, 상기 전도체들 중 적어도 하나는 임의의 추가 전기 신호를 상기 기기에 전달하지 못하게 되는 것인 방법.
  39. 제23항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 표적은 글루코오스이며, 시약은 글루코오스의 검출을 용이하게 하도록 구성된 1종 이상의 효소를 포함하고, 기기는 혈당 측정기를 포함하는 것인 방법.
  40. 제23항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 체액은 혈액인 방법.
  41. 체액을 포함한 시료(a) 및 체액 내 분석물질의 검출을 용이하게 하도록 구성된 시약(b)을 센서와 접촉시키는 단계; 및
    (i) 시료 및 시약과 전기 소통되는 센서의 전도성 중합체 부분의 색상이 변경되는지 감시하는 단계 - 전도성 중합체의 적어도 일부는 체액 및 시약과 접촉되는 센서로부터 이격됨-, 또는
    - (ii) 센서로부터의 전기 신호를 센서의 전도성 중합체 부분을 따라 전달하고, 시료와 전기 소통되는 전도성 중합체의 일부에서의 색상 변화를 감시하는 단계 - 전도성 중합체의 적어도 일부는 체액 및 시약과 접촉되는 센서로부터 이격됨-
    를 포함하는 방법.
  42. 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00011

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R15는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  43. 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00012

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R12는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  44. 하기 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00013

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R11은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  45. 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00014

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2 내지 R10은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  46. 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00015

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2는 O, S 또는 NH이고, R3 내지 R10은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  47. 하기 중에서 선택된 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00016

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R2는 O, S 또는 NH이고, R3 내지 R12는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  48. 하기 화학식을 갖는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00017

    (화학식에서, R1은 O 또는 S이고, R3은 H, CH2COOH, CH2SO3H, CH2NH2, 또는 CH2NO2이고, R2 및 R4 내지 R9는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소; 설포닐; 카복실; 하이드록실; C1-C12 비치환, 치환, 선형 또는 분지형 알킬, 알케닐 또는 알키닐; 아미노; 아미도; 아릴, 할로, 알콕시, 니트로를 포함한 군에서 독립적으로 선택될 수 있고, 또한 두 인접한 R기는 함께 아릴, 헤테로아릴, 사이클로알킬 또는 사이클로헤테로아릴 기를 형성할 수 있음).
  49. 하기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00018

    Figure pct00019
    .
  50. 전기화학적 분석에서 산화환원효소 및 버퍼염을 포함한 시약 조성물의 성분으로서의, 제42항 내지 제49항 중 어느 한 항에 기재된 화합물 또는 그의 염의 용도.
  51. 제50항에 있어서, 상기 전기화학적 분석은 산화환원효소와 공액결합된 항체를 포함한 임의의 전기화학적 면역분석이고, 산화환원효소는 상기 화합물 또는 그의 염을 산화된 형태에서 환원된 형태로 전환하고, 환원된 형태를 다시 산화된 형태로 전환하기 위해서 전극을 사용함으로써, 적어도 하나의 전자가 전극에 전달되고, 이를 전류로 기록하는 것인 용도.
  52. 제42항 내지 제49항 중 어느 한 항에 기재된 화합물 또는 그의 염과, 생물학적 유체 시료를 포함한 혼합물로서, 상기 유체는 혈액, 혈장, 혈청, 뇌척수액, 소변, 타액, 객담 및 정액 중에서 선택되는 것인 혼합물.
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