KR20220001822U - 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 및 기기에 관한 것이다. 본 고안에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 및 기기는 검출기 (12), (22), (62), (73) 를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다.

Description

대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 및 방법

본 명세서에 개시된 주제는 일반적으로 검출을 위한 진단 디바이스들 및 방법들의 분야에 관한 것이다. 특히, 그러나 배타적이지는 않게, 본 고안은 그의 일부 실시형태들에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스, 및 상기 디바이스를 사용하여 뇌 손상을 진단하기 위한 방법에 관한 것이다.

외상성 뇌 손상 (traumatic brain injury)(TBI)은 오늘날 중추 신경계 악화의 주요 원인이며, 미국에서만 연간 280만 명 이상이 TBI 로 고통받고 있다. CDC 에 따르면, TBI 의 가장 높은 발병률은 0-4세 어린이, 15-19세 청소년 및 65세 이상의 성인에서 발생한다. 전체적으로, 연간 6900만 건 이상의 TBI 사례들이 전세계적으로 발생한다. 영향을 받는 인구의 넓은 범위에도 불구하고 TBI 는 여전히 서비스가 부족하고 탐색되지 않은 병리학적 상태로 남아 있다.

전형적으로, TBI 는 GCS (Glasgow Coma Scale) 와 같은 신경학적 검사들에 의해 급성으로 진단되고 분류되었다. 그러나, 진단 도구로서 GCS 의 사용은 많은 중요한 제한들을 받는다. 최근의 연구는 진정제의 사용이 처음 24시간 동안 정확한 GCS 평가를 불가능하게 한다는 증거를 제공하였다. 진단에 대한 추가 과제들은 일부 뇌 병변들의 진화하는 성질에 의해 제시되며, 이는 추가적인 신경학적 악화로 이어질 수 있다. 또한, TBI 후 신경학적 응답들은 부상과 관련되지 않은 이유들로 시간이 지남에 따라 달라질 수 있다. 또 다른 과제들은 외상 대상체의 가능한 무의식 또는 의사소통 불능을 포함한다.

X-선, CT 스캐닝 및 MRI 와 같은 신경영상 기법들은 부상 크기 및 위치에 대한 정보를 제공하는데 사용되며 위에 언급된 단점들에 의해 영향을 받지 않는다. 그러나, CT 스캐닝은 확산성 뇌 장애에 대한 민감도가 낮고 MRI 의 가용성과 유용성이 제한된다. MRI 는 또한 대상체들이 생리학적으로 불안정하고 금속 파편들이 일반적인 군사의 부상들에서 부정확한 진단들로 이어질 수 있는 경우 수행하기에 매우 비실용적이다.

경증 및 중증 TBI 는 TBI 부상들의 90% 초과를 나타내며; 이러한 부상 범위는 정확한 급성 진단 및 결과 예측에 대한 가장 큰 과제들을 나타낸다. 경증 TBI 의 많은 경우들이 무증상 뇌 손상 (subclinical brain injury)(SCI) 으로 분류된다. 경증 TBI 를 진단하기 위한 부적절한 접근법들에 대한 광범위한 인식은 기능 및 영상-기반 평가들을 보충하기 위한 바이오마커들의 사용과 같은, TBI 의 진단 및 분류에서 상당한 개선에 대한 필요성을 제안한다. 이러한 바이오마커들은 초기 발작 (일차 손상) 과 이차 피해 (이차 손상) 의 캐스케이드 진화를 반영하는, 외상성 뇌 손상 후, 변경된 유전자 발현, 단백질, 지질 또는 글리칸 대사산물 또는 이러한 변화들의 조합일 수 있다. 특히, 무증상 뇌 손상 상태나 SCI 는 바이오마커 분석으로 진단될 수 있다.

최근까지, TBI 의 진단 또는 예후에 대해 승인된 바이오마커가 없었다. FDA 는 경증 TBI 가 의심되는 환자가 CT 스캔이 필요한지 여부를 평가하는데 도움이 되는 하나의 혈액-기반 실험실 테스트에 대해서만 마케팅 허가를 승인했다. 혈-뇌 장벽 (BBB) 은 경증 TBI 에서 혈액 바이오마커의 사용에 의해 뇌의 생화학적 변화들의 평가를 방해할 수도 있지만, 중증 TBI 에서 볼 수 있는 것처럼, 손상된 BBB 무결성은 혈액에서 뇌-유래 단백질의 레벨을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 일부 잠재적 바이오마커는 혈액에서 단백질 분해를 겪으며, 그 레벨은 간 또는 신장을 통한 혈액으로부터의 제거에 의해 영향을 받을 수도 있다. 결과적으로, 신뢰성있는 혈액 바이오마커는 식별하기가 극히 어려웠다.

대사 바이오마커는 단일 시점에서 환자의 생화학적/생리학적 조건의 픽처를 제공하며, 이는 순차적으로 그리고 연속적으로 촬영될 때, 초기 부상 상태 또는 필요한 치료의 진행에 대한 통찰력을 제공할 수도 있다. 바이오마커는 세포 대사 및 조직 회복의 조기 부상-연관 변동에 대한 스크리닝 지표/방법으로 사용될 수도 있다.

대부분의 진단 방법론은 특정 전문 훈련을 필요로 하는 분석 프로토콜 뿐만 아니라, 특수 시약 및 장비를 사용하여 헬스케어 전문가에 의해 수행되는, 샘플 추출, 준비 및 분석을 요구한다. 불행히도, 헬스케어 시스템에 대한 계속 증가하는 부담, 일반적인 부상 및 질병의 증가된 보급, 기기-액세스 큐 및 원격 테스팅에 의해 야기된 치료의 실질적인 지연은, 기술 활용을 가로막고 있다.

질병 바이오마커의 조기 및 적시 검출은 환자와 사망률에 대한 장기적인 문제를 감소시킬 수 있다. 종래 진단 방법은 부피가 크고 값비싼 계측장치의 사용으로 인해 저-자원 환경에서 적용이 제한적이기 때문에, 특히 시골 지역 및 개발 도상국에서는, 적시 및 조기에 바이오마커 진단을 위한 간단하고 저렴한 현장 진료 진단 디바이스가 시급하다. 또한, 전장 환경은 열악하고 조잡하지만, 의료 시설에 대한 액세스 없이 중요한 의료 판정을 해야 한다. 군인 및 육군 구급대원은 견고하고, 사용하기 쉬운, 군사용 진단 디바이스를 필요로 한다. 현장 진료 디바이스에 대한 역사적 장애물은 제조 과제, 사용 용이성 제한 및 정부 규제를 포함한다. 이러한 장애물 중 일부는 기술의 발전과 현장 진료 테스팅의 중요성에 대한 정부 및 다른 규제 기관에 의한 인식을 통해 감소되었다. 그러나, 사용 용이성과 정확성을 포함한 중요한 고려사항은 여전히 현장 진료 테스트가 많은 헬스케어 시설 및 가정 환경에 적합하지 않으며, 뇌 손상과 같은 특정 의학적 조건에는 더욱 더 적합하지 않다.

대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 새로운 디바이스가 제기되며, 상기 디바이스는 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 디바이스는 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 검출기로 지향하도록 구성되는 샘플링 엘리먼트를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 디바이스는 수집 부위로부터 또는 샘플링 엘리먼트로부터 검출기로 샘플을 이송하도록 구성되는 펌프를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 디바이스는 검출기로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 구성되는 분석기를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 디바이스는 검출기로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 분석기로 송신하도록 구성된 송신기를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 검출기는 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다.

바람직한 실시형태에서, 분석기에 의해 생성된 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 수신하고 이를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 대상체에서의 뇌손상을 표시하는 정보를 분석기로부터 수신하고, 메모리에 취출가능하게 저장하며, 그리고 메모리로부터 취출하도록 구성된 메모리를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 검출기는 상기 글리칸-기반 바이오마커의 대응물인 친화성 쌍의 멤버를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 체액은 타액이고, 디바이스는 치아에 부착가능하거나 치아 상에/에 이식가능하다.

바람직한 실시형태에서, 상기 체액은 소변이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 소변 수집 디바이스로서 실현된다.

바람직한 실시형태에서, 상기 체액은 눈물이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 눈물 수집 윅 (wick) 으로서 실현된다.

대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 포함하는 새로운 헬멧이 제기되며, 상기 디바이스는 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 체액은 타액이다.

대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 포함하는 새로운 마우스 가드가 제기되며, 상기 디바이스는 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 체액은 타액이다.

대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 포함하는 새로운 접착 패치가 제기되며, 상기 디바이스는 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 체액은 땀이다.

바람직한 실시형태에서, 상기 체액은 소변이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 소변 수집 디바이스로서 실현된다.

바람직한 실시형태에서, 상기 체액은 눈물이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 눈물 수집 윅 (wick) 으로서 실현된다.

대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 새로운 방법이 제기되며, 방법은,

o 검출기를 포함하는 디바이스와 대상체를 접촉시키는 단계로서, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하는, 상기 대상체를 접촉시키는 단계,

o 상기 디바이스의 검출기로 체액의 샘플을 지향시키는 단계를 포함하고,

o 상기 접촉 및 상기 지향은 연속적으로 및/또는 주기적으로 시행된다.

바람직한 실시형태에서, 상기 방법은,

o 상기 디바이스의 측정 데이터에 기초하여 시간의 함수로서 상기 샘플에서 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 레벨의 추세선을 생성하는 단계, 및

o 대상체에서의 뇌 손상을 평가하기 위해 생성된 상기 추세선을 활용하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태들은 첨부 도면들의 도들에서 예시를 통해 비제한적으로 도시된다. 이제 도면들을 상세하게 구체적으로 참조하여, 본 고안의 실시형태들의 예시적인 논의를 위해 그리고 예시를 통해 상세들이 나타나 있음이 강조된다. 이에 대하여, 도면들과 함께 취해진 설명은, 본 고안의 실시형태들이 어떻게 실시될 수 있는지를 당업자에게 명백하게 한다.
도 1 은 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2 는 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 도시한다.
도 3 은 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 샘플링 엘리먼트 및 검출기의 상세한 도시를 예시한다.
도 4 는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 5 는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 스냅-온 디바이스를 도시한다.
도 6 은 스포츠 헬멧에 배열된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 도시한다.
도 7 은 보호 헬멧에 배열된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 도시한다.
도 8 은 마우스 가드에 배열된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 독립형 디바이스를 도시한다.
도 9 는 치아에 배열 또는 이식된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 독립형 디바이스를 도시한다.
도 10 은 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고, 이를 보고하며 이에 대한 데이터를 제시하기 위한 디바이스 배열체를 도시한다.
도 11 은 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위해 전장에서 사용하기 위한 기기를 도시한다.
도 12 는 본 고안의 디바이스를 사용하여 대상체에서의 뇌 손상을 평가하기 위한 예시적인 플로우 챠트를 도시한다.
도 13 은 뇌 장애로부터 다중 마커들의 검출을 위한 예시적인 테스트 스트립을 도시한다: a: 샘플 패드; b: 니트로셀룰로오스; c: 위킹 패드; d: ECA 캡처 스폿; e: SNA-I-캡처 스폿. 화살표는 이동의 방향을 나타낸다.

본 고안은, 일부 실시형태들에서, 머리 손상을 검출하기 위한 진단 디바이스 및 방법에 관한 것으로, 특히 배타적이지는 않지만, 대상체에서의 뇌 손상을 연속적이고 반복적으로 검출하기 위한 디바이스에 관한 것이다.

본 고안의 원리들 및 동작은 도면들 및 첨부하는 설명들을 참조하여 더 잘 이해될 수도 있다.

본 고안의 적어도 하나의 실시형태를 상세히 설명하기 전에, 본 고안은 그 적용에 있어서 다음의 설명 또는 예들에서 기술된 상세들로 반드시 제한될 필요는 없음이 이해되어야 한다. 본 고안은 다른 실시형태가 가능하거나, 다양한 방식들로 실시 또는 수행되는 것이 가능하다.

본 고안자들은 뇌 손상과 관련된 다양한 상황들을 특성화할 수도 있는 역학의 포괄적인 관점에 기초하여 뇌 손상을 진단하기 위한 신뢰성있는 툴의 필요성을 인식했다.

머리 손상 후 바이오마커의 원-포인트 측정은 건강하고, 부상이 없는 인구집단의 바이오마커 레벨이 알려질 때 신뢰성이 있을 수도 있다. 그러한 경우의 예는 건강한 개인에서, 바이오마커 레벨이 측정가능하고 알려져 있거나, 0 일 때, 또는 테스트의 검출 제한 미만일 때이다. 따라서, 바이오마커의 레벨이 기저 레벨 이상으로 상승하는 것은 뇌 조직에 대한 손상을 표시하는 긍정적인 결과로 해석될 수 있다. 그러나, 이것은 다른 이유들로, 예를 들어 기저 레벨이 개인 마다 다를 때 바이오마커 레벨이 높을 수 있기 때문에, 항상 그런 경우는 아니다. 바이오마커의 기저 레벨은 연령, 체중, 성별, 신체 조건, 지방 함량, 신체 활동 등의 변수들에 의존하여 개인 마다 다를 수 있다. 따라서, 환자의 실제 상태를 이해하기 위해 지속적인 추세를 파악할 필요가 있는 경우들이 있다. 반복된 측정은 시간의 함수로 바이오마커 레벨의 추세선을 생성하는 것을 허용하고 모니터링 및 예후를 가능하게 할 수도 있다. 바이오마커의 지속적인 상승은 진행 중인 부상을 표시할 수도 있으며, 예를 들어 환자를 내보내는 것이 안전하지 않다는 것을 의사에게 표시할 수도 있다. 바이오마커 레벨의 감소는 사람이 뇌 외상을 겪었지만 상태가 호전되고 있음을 표시할 수도 있다. 피크 이후 지속적인 안정 레벨은, 일부 경우들에서, 부상이 치유되고, 환자를 내보내는 것이 안전하다는 것을 표시할 수도 있다. 추세 곡선은 바이오마커 레벨을 정량적으로 또는 상대적으로 제시할 수도 있다.

관련 바이오마커들의 레벨은 뇌 손상에 후속하여 시간에 걸쳐 변화할 수도 있다. 예를 들어, 일부 생체분자들은 세포 손상 시 단일 파열로 방출되어, 손상 직후 피크를 야기하며, 그 후 순환계에서 분자의 분해 및 대사가 뒤따르며 체액에서 농도가 점진적으로 감소한다. 대안으로, 원래의 부상은 시간에 걸쳐 바이오마커들의 지속적인 누설을 초래하고 방출을 증가시키는 진행성 부상을 유발할 수도 있다. 부상의 타입과 관심의 바이오마커에 의존하여, 결과는 부상 후 수 일에 바이오마커의 피킹 (최고 농도) 에 이어 점진적인 감소, 또는 더 나쁜 경우, 바이오마커 농도의 지속적인 증가 또는 바이오마커의 고-농도 레벨 안정기 중 어느 하나일 수 있다. 시간의 함수로서 바이오마커의 농도 프로파일을 제공하는, 반복된 측정은 별도의 1회 포인트 측정에 비해 상태 및 상태 진행에 대한 귀중한 정보를 제공한다.

또한, 체액에 끊임없이 존재하는 여러 생체분자들이 있거나, 이러한 생체분자들의 기저 레벨이, 예를 들어 건강 상태, 약, 약물, 이전 질병, 병, 질환, 신체 구조, 연령, 체중, 성별, 신체 조건, 지방 함량, 최근 운동, 화학물질 사용 등에 의존하여 개인 마다 다르다. 이러한 분자들은 또한 체액의 농도가 부상 후 시간에 걸쳐 변화한다고 하면, 또는 구조가 뇌 손상 다음 수정되는 경우 뇌 조직 장애를 표시할 수 있다. 그러나, 이러한 바이오마커의 단일 측정은 부상되지 않은 개인의 기저 레벨/농도를 알 수 없기 때문에, 적절하지 않다. 그러나, 시간에 걸친 이러한 분자들의 농도 변화는 뇌 조직 파괴의 정확한 바이오마커 역할을 할 수 있다. 여기서 연속 추세는 조건의 상태를 설명한다.

따라서, 본 고안의 제공들 중 하나는 구급대원, 응급처치자, 전문 운동선수, 의사 및 군인과 같은 특수 그룹의 관리하에 사용하기 위한 진단 테스트 디바이스들 및 방법들의 설계가 응답이 신속하고 사용하기에 용이하다는 것이다. 이는 본 고안에 따른 인간 및 다른 포유동물용 디바이스에 의해 달성될 수 있으며, 이 디바이스는 비침습적 또는 침습적 샘플 수집; 소형, 웨어러블 및 휴대용 디바이스; 자동 샘플 프로세싱 및 간단한 사용자 인터페이스; 분석 결과의 빠른 전달로 또는 이에 의해 특징화되며; 그리고 이 디바이스는 예를 들어 헬멧 또는 마우스 가드에 통합될 수 있고 게임 동안 뇌 손상 바이오마커 레벨을 기록한다.

본 고안의 또 다른 제공은 판독들을 기록하고 뇌 조직 장애의 상태 및 진행을 모니터링하기 위한 시간-관련 추세선을 생성하며, 그리고 의료 전문가에 의해 결과를 예측하는, 즉 예후에 도달하는 디바이스의 능력이다. 이러한 특징은 장애의 상이한 시작 지점들/레벨들과 개인 간 기저 바이오마커 레벨을 고려하여, 뇌 조직 장애가 보다 정확히 검출되는 것을 가능하게 한다. 이는 예를 들어, 관심의 바이오마커 농도가 머리를 맞기 전 개인으로부터 측정된 기본 레벨로 감소했을 때, 뇌 조직 장애가 해결된 것을 의미한다. 이전 측정 결과가 이용가능하지 않은 경우, 바이오마커의 농도가 감소한 후 적절한 시간 기간 동안 안정하게 유지되면, 뇌 조직 손상이 해결되는 것으로 간주될 수 있다.

본 고안의 또 다른 제공은 병원 및 다른 의료 전문가가 디바이스를 사용하기 위한 설계 목표가 모니터링 및 예후 사용에 대해 정량적 결과를 안전하게 하는 능력이다. 이는 또한 구급대원과 군용 응급처치소에 의해 현장 진료 조건들에서 더 정확한 진단을 가능하게 하고 간병인이 인간 및 다른 포유동물을 위한 재활 프로세스를 설계 및 모니터링하는 정보를 제공할 것이다. 본 고안의 제공은 약 12-24 시간에 보다 정확한 정시 진단을, 또한 침습적 샘플 수집을 소형, 웨어러블 및 휴대용 디바이스로, 또는 병상 디바이스로 보다 정확한 정시 진단을 가능하게 하고, 자동 샘플 프로세싱 및 간단한 사용자 인터페이스를 가능하게 하며, 그리고 분석 결과의 빠른 전달을 가능하게 하는 디바이스의 능력이다.

본 고안의 다른 제공은 군용 응급처치 환경에서 디바이스 사용의 설계 목표이다. 군대 환경의 분야에서 디바이스의 사용은 민간용에 비해 다른 레벨의 견고성을 필요로 한다. 컴포넌트들은 군용 등급이어야 하고, 디바이스는 완전히 방수되어야 하고, 타격 및 장애를 입을 수 있어야 하고, 측정 유닛이 먼지로부터 적절히 보호되어야 하고, 경량이어야 할 뿐만 아니라 자체 에너지 소스 또는 배터리 결과가 예를 들어, 전장에서의 군인의 추출에 관하여 판정을 하는데 사용될 수 있다.

본 고안은 뇌 손상이 다른 더 두드러진 부상의 존재 시 쉽게 간과될 수도 있는 멀티-외상/폴리-외상 대상체를 진단하기 위한 수단을 제공한다. 또한 이 방법은 환자의 능동적인 개입 없이 디바이스가 바이오마커의 레벨을 측정할 수 있을 때 혼수상태 또는 의식 상실과 같이 환자가 응답이 없을 때 뇌 손상을 검출하는 것을 가능하게 한다.

모니터링은 바이오마커 레벨이 연속적인 시점에서 기록되고 바이오마커의 레벨이 시간의 함수로 제시됨을 의미한다. 구성된 곡선/추세선 및 그 외삽은 그 후 뇌 손상의 결과를 진단하고 예측하는데 사용된다. 바이오마커 레벨은 뇌 손상 관련 바이오마커, 바람직하게는 글리칸-기반 바이오마커의 절대적 또는 상대적 양/농도를 제공하는 임의의 측정을 사용하여 기록될 수 있다. 초당 여러 번 (실시간, 온라인) 바이오마커 레벨을 검출하고 기록하는 센서들로 최상의, 지속적인 모니터링이 수행될 수 있다. 이러한 종류의 디바이스의 과제는 지속적인 샘플 수집이다. 관심의 체액이 설계를 결정한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "뇌 손상" 은 하나 이상의 내부 또는 외부 팩터로 인한 뇌 세포의 파괴 또는 퇴화를 지칭한다. 뇌 장애의 비제한적인 예는 외상성 뇌 손상 (TBI), 후천성 뇌 손상 (ABI), 무증상 뇌 손상 (SCI) 및 신경퇴행성 상태 및 만성 외상성 뇌병증 (CTE) 을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어들 "뇌 장애" 및 "뇌 손상" 은 달리 표시되지 않는 한 상호교환가능하다. 본 고안의 실시형태들의 맥락에서, 용어 "뇌 손상" 은 외상성 뇌 손상, 뇌진탕, 갈가리 축삭 장애, 병변이 있는 축삭 장애, 뉴런 세포체 장애, 비-뉴런 막 파열, 및 뇌 조직 파괴를 포괄하는 것으로 의미된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "외상성 뇌 손상" (TBI) 은 외부의 물리적 외상, 또는 외부 오브젝트에 대한 타격 또는 이와의 물리적 접촉 유무로, 머리의 갑작스러운 움직임에 의해 야기되는 뇌 손상을 지칭한다. TBI 를 초래하는 사고의 비제한적 예는 낙상, 차량 충돌, 스포츠 충돌, 및 전투, 폭파, 폭발을 포함한다. 용어는 폐쇄형-머리 손상, 뇌진탕 또는 타박상 및 관통형 머리 손상을 포함한 경증 및 중증 TBI 를 포함한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "후천성 뇌 손상" (ABI) 은 외부 뇌 손상 또는 유전적 조건에 의해 야기되지 않은 뇌 손상을 지칭한다. ABI 는 예를 들어, 합병증, 이상 (disorder) 또는 선천적 고질병의 결과로 출생 후 발생할 수도 있거나, 예를 들어 뇌졸중, 수술, 뇌종양 제거, 감염, 화학적 및/또는 독성 중독, 저산소증, 허혈, 물질 남용, 또는 그 조합으로부터 발생할 수도 있다.

용어 "뇌 손상" 은 또한 무증상 뇌 손상, 및 무산소-허혈성 뇌 손상을 지칭한다. 용어 "무임상 뇌 손상" (SCI) 은 뇌 손상의 명백한 임상적 증거가 없는 뇌 손상을 지칭한다. 뇌 손상이 실제로 존재하는 경우 뇌 손상에 대한 임상 증거의 부족은 손상 정도, 손상 타입, 의식 수준 및/또는 약물, 특히 진정제 및 마취로 인해 발생할 수 있습니다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "대상체" 는 동물 및 인간 대상체를 포함하는 임의의 포유동물을 지칭한다. 동물은 애완 동물, 농장 동물, 일하는 동물, 스포츠 동물, 쇼 동물 및 동물원 동물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 뇌 손상, 특히 TBI 로 고통받거나 걸리기 쉬운 통상의 인간 대상체의 비제한적인 예는, 아기, 유아, 어린이 및 젊은 성인, 특히 남성; 연세가 드신 분들; 운동선수, 특히 권투 선수, 아이스하키 선수, 축구 선수, 풋볼 (미국) 선수, 크리켓 선수, 럭비 선수 및 스케이트보더; 및 군인을 포함한다. 용어 "인간 대상체" 및 "개인" 은 상호교환가능하다. 통상적으로, 대상체는 TBI 또는 ABI 또는 CTE 와 같은, 뇌 손상이 있거나 의심되는 것으로 알려져 있다.

본 명세서에서, 용어 "진단" 은 부상, 질병 또는 이상을 검출하여, 의학적 상태 (medical condition) 로서 통칭하거나 의학적 상태의 단계 또는 정도를 결정하는 것을 의미한다. 일반적으로, 의학적 상태의 진단은 질병 및/또는 이의 진행을 표시하는 하나 이상의 팩터 (예를 들어, 바이오마커) 및/또는 증상의 평가에 기초한다. 즉, 의학적 상태의 존재 또는 부재를 표시하는 팩터의 존재, 부재, 또는 양에 기초하여 진단이 이루어질 수 있다. 특정 의학적 상태의 진단을 위해 표시하는 것으로 간주되는 각각의 팩터 또는 증상은 특정 의학적 상태와 배타적으로 관련될 필요는 없으며, 즉 진단 팩터 또는 증상에서 추론될 수 있는 감별 진단이 있을 수 있다. 마찬가지로, 특정 의학적 상태를 표시하는 팩터 또는 증상이 특정 질병이 없는 개인에게 존재하는 경우들이 있을 수도 있다. 용어 "진단" 은 또한 약물 요법의 치료 효과를 결정하거나 약물 요법에 대한 응답 패턴을 예측하는 것을 포괄한다. 진단 방법들은 독립적으로, 또는 특정 의학적 상태에 대해 의료 분야에 알려진 다른 진단 및/또는 스테이징 방법과 조합으로 사용될 수도 있다.

본 고안의 실시형태들의 맥락에서, 용어 "진단" 은 대상체가 TBI 또는 ABI 또는 CTE 와 같은 뇌 장애를 갖고 있는지 여부의 결정을 지칭한다. 이 용어는 또한 뇌 장애의 존재가 최종적으로 결정되지 않았지만 추가 진단 테스팅이 필요한 경우들을 포함하는 것으로 여겨진다. 이러한 실시형태들에서, 방법은 그 자체로 대상체에서 뇌 손상의 존재 또는 부재를 결정하는 것이 아니라 추가 진단 테스팅이 필요하거나 유익할 것임을 표시할 수 있다. 따라서, 방법들은 대상체에서 뇌 장애의 존재 또는 부재의 최종 결정을 위한 하나 이상의 다른 진단 방법과 조합될 수 있다. 이러한 다른 진단 방법의 예들은 CT 및 MRI 를 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "최종 결정" 또는 "최종 진단"은 대상체에서 뇌 손상의 존재 또는 부재를 확인하는 것을 지칭한다. 최종 결정 또는 최종 진단은 일부 실시형태들에서, 하나보다 많은 진단 테스트를 포함할 수 있는 본 고안의 방법들 중 임의의 것의 결과일 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "비교하는 것" 은 대상체로부터의 샘플에서 하나 이상의 바이오마커의 비율, 레벨 또는 세포 국소화가 표준 또는 대조 샘플에서의 대응하는 하나 이상의 바이오마커의 비율, 레벨 또는 국소화와 어떻게 관련되는지를 평가하는 것을 지칭한다. 예를 들어, "비교하는 것" 은 대상체로부터의 샘플에서 하나 이상의 바이오마커의 비율, 레벨 또는 세포 국소화가 표준 또는 대조 샘플에서의 대응하는 하나 이상의 바이오마커의 비율, 레벨 또는 국소화와 동일한지, 이보다 크거나 작은지, 또는 상이한지 여부를 평가하는 것을 지칭한다. 보다 구체적으로, 이 용어는 대상체로부터의 샘플에서 하나 이상의 바이오마커의 비율, 레벨 또는 세포 국소화가 예를 들어, 무증상 뇌 손상 (SCI) 이 있는, SCI 가 없는 대상체가 SCI 에 대한 치료에 반응하거나, SCI 에 대한 치료에 반응하지 않거나, 특정 SCI 치료에 반응할 가능성이 있거나/없거나, 또는 다른 질병 또는 상태가 있거나 없는 대상체에 대응하는 미리정의된 바이오마커 레벨들의 비율, 레벨, 또는 세포 국소화와 동일한지, 이보다 크거나 작은지, 이와 상이한지, 또는 그 외인지 여부를 평가하는 것을 지칭한다. 특정 실시형태에서, 용어 "비교하는 것" 은 대상체로부터 샘플링된 본 고안의 하나 이상의 바이오마커의 레벨이 대조 샘플에서의 동일한 바이오마커들의 레벨들 (예를 들어, 감염되지 않은 개인과 상관하는 미리정의된 레벨들, 표준 SCI 레벨들 등) 과 동일한지, 이보다 크거나 작은지, 이와 상이한지, 다르게는 이에 대응하는지 (또는 대응하지 않는지) 여부를 평가하는 것을 지칭한다.

본 명세서에 제시된 바이오마커 및 방법들은 진단 목적 뿐만 아니라 예후 또는 뇌 장애의 결과 예측 또는 뇌 장애 또는 치료에 대한 응답으로부터 대상체의 생존을 모니터링하는데 사용될 수도 있다.

본 명세서에 제시된 바이오마커 및 방법들은 TBI 또는 ABI 또는 CTE 를 치료하고, 뇌 장애의 결과를 제공하거나 뇌 장애 또는 치료에 대한 응답으로부터 대상체의 생존을 모니터링하기 위한 임상 시험에서 임상 종료점으로서 사용될 수도 있다.

본 고안의 일부 실시형태들에서, 뇌 장애의 진단 또는 예후는 뇌 장애 가능성이 있는 것으로 결정될 대상체로부터 획득된 생물학적 샘플에서 본 글리칸-기반 바이오마커들 중 하나 이상의 존재 또는 부재의 결정을 포함할 수도 있다. 다중 분석 (Multiplexed assays) 은 상당히 개선된 진단 정확도를 제공할 수 있다. 다중성은 상이한 특정 렉틴 또는 항체로 측정하는 것에 기초할 수 있다. 특정 실시형태에서, 본 고안은 대상체에서 뇌 손상의 발병 위험을 결정하기 위한 방법들을 제공한다. 바이오마커 퍼센티지, 양 또는 패턴은 다양한 위험 상태 (예를 들어, 높음, 중간 또는 낮음) 의 특성이다. 뇌 손상의 발병 위험은 관련 바이오마커를 측정한 다음 이들을 분류 알고리즘에 제출하거나 이들을 참조 양, 즉 특정 위험 레벨과 연관되는 바이오마커들의 미리정의된 레벨 또는 패턴과 비교함으로써 결정된다.

일부 실시형태들에서, 본 고안은 대상체에서 뇌 손상의 중증도를 결정하기 위한 방법들을 제공한다. 뇌 손상의 각각의 등급 또는 단계는 바이오마커의 특징적인 레벨 또는 바이오마커들의 세트 (패턴) 의 상대적 레벨을 가질 가능성이 있다. 뇌 손상의 중증도는 관련 바이오마커를 측정한 다음 이들을 분류 알고리즘에 제출하거나 이들을 참조 양, 즉 특정 단계와 연관되는 바이오마커들의 미리정의된 레벨 또는 패턴과 비교함으로써 결정된다.

본 고안의 실시형태들의 맥락에서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "바이오마커" 는 신체에서 발생하고, 뇌 손상에 후속하는 양의 증가 또는 감소, 또는 뇌 손상과 같은 생리학적 이벤트, 또는 부상 시 그 구조/무결성이 변화하고, 그리고 당업계에서 개발 또는 알려져 있는 다양한 분자 또는 생화학적 방법들을 사용하여 검출될 수 있는 생체분자들의 부류를 지칭한다. 뇌 손상과 연관되는 생체분자들은 뇌 조직 손상의 바이오마커들로서 작용할 수 있다. 따라서, 용어 "바이오마커"는 대상체로부터 획득된 생물학적 샘플에서 검출가능하고 대상체에서의 뇌 장애를 표시하는 분자를 지칭하고, 본 고안의 실시형태들의 맥락에서 특히 관심이 있는 바이오마커는 글리칸-기반 바이오마커을 포함하며, 이는 뇌 장애가 있는 개인으로부터의 샘플과 건강한 대조군 사이의 글리코실화 및 글리칸/당/탄수화물 레벨/농도/프로파일/구조/무결성의 차이를 나타낸다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "글리칸-기반 바이오마커" 는 단당류 및 다당류, 즉 2 이상의 단당류 잔기를 포함하는 폴리머 뿐만 아니라 당접합체의 탄수화물 부분, 예컨대 당펩티드 및 당단백질, 당지질, 펩티도글리칸, 또는 프로테오글리칸, 및 이의 임의의 단편을 지칭한다. 글리칸-기반 바이오마커는 호모-폴리머 또는 헤테로-폴리머 단당류 잔기를 포함할 수도 있고, 선형 또는 분지형일 수도 있으며, 탄수화물 단독으로 존재/제시되거나 임의의 다른 타입의 생체분자와의 접합체로서 존재/제시된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "글리칸", "다당류" 및 "탄수화물" 은 달리 표시되지 않는 한 상호교환가능하다. 글리칸-기반 바이오마커는 탄수화물, 당, 글리칸, 단당류 및/또는 다당류, 당단백질 및 당중합체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 고안의 실시형태들의 맥락에서, 용어 "글리칸-기반-바이오마커" 에서 사용된 용어 "글리칸"은 글리칸 탄수화물, 짧은-(3-5 단위 탄수화물), 올리고-(5-20 단위), 디- 및 모노-글리칸 사카라이드, 단편화된 글리칸, 저분자량 글리칸, 대사적/효소적으로 절단된 글리칸, 및 완전히 또는 부분적으로 가수분해된 글리칸을 포괄하는 것으로 여겨진다. 글리칸은 다른 분자, 분자 복합체 또는 임의의 타입의 폴리머의 일부이거나 이에 연결될 수 있지만, 용어 "글리칸-기반 바이오마커" 는 검출이 본질적으로 구조의 글리칸 모이어티(들)에 기초하는 한 적용된다.

본 고안의 맥락에서, 체액(들)의 샘플은 타액, 객담, 침, 점액, 가래, 땀, 눈물, 소변, 호기 응축액물 (exhaled breath condensate)(EBC), 및 기관지-폐포 세척액, 및 이들의 임의의 조합을 포괄하는 것으로 여겨진다. 본 명세서에서, 용어 "타액" 은 객담, 침, 점액, 가래, 턱밑샘 분비물, 이하선 분비물 및 침샘 분비물과 같이 입에서 액세스가능한 액 및 분비물을 포괄하는 것으로 여겨진다.

본 명세서에서 디바이스 또는 그 일부를 조직에 임베딩으로써, 정맥내, 피하로 샘플을 획득하기 위해 디바이스가 사용되거나 그 일부가 침습적으로 사용될 수 있음을 유의한다.

샘플링이 비침습적이거나 침습적인 일부 실시형태들에서, 샘플은 양수, 방수, 담즙, 혈액, 혈장, 혈청, 모유, 기관지-폐포 세척액, 뇌척수액, 귀지 (이구), 유미, 유미즙, 내림프 및 외림프, 호기응축액 (ebc), 삼출물, 대변, 여성 사정, 위산, 위액, 림프, 점액, 점액 (비강 배수 및 가래 포함), 심낭액, 복막액, 가래, 흉수, 고름, 점막 분비물, 타액, 피지 (피부 오일), 정액, 장액, 스메그마 (smegma), 침, 객담, 객담, 땀, 활액, 눈물, 소변, 질분비물, 유리체액, 및 토사물, 그리고 이들의 조합과 같은 다른 체액으로부터 유래할 수 있다.

본 고안의 일부 실시형태들에서, 뇌 장애의 진단 또는 예후는 하나 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 양, 또는 예를 들어, 서로의 양, 하나 이상의 다른 글리칸 및/또는 알려진 표준과 비교한 이의 상대적 양의 결정을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 뇌 손상의 진단 또는 예후는 타액/소변 비율 또는 혈액/CSF 비율과 같은 상이한 체액에서 글리칸-기반 바이오마커의 상대적 비율에 기초할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커는 또한 렉틴을 사용하여 검출 및/또는 정량화될 수도 있다. 렉틴은 탄수화물-결합 단백질의 잘 알려진 패밀리, 즉 당 모이어티 구조 및 서열을 기반으로 하여 주어진 글리칸에 대해 고도로 특이적인 거대분자이다. 렉틴은 푸코스-특이적, 만노스 특이적, N-아세틸글루코사민-특이적 및 갈락토스/N-아세틸글루코사민-특이적 렉틴을 포함하지만 이에 제한되지 않는 탄수화물 특이성에 따라 별개의 그룹들로 분류될 수 있다. 상이한 샘플 타입은 렉틴-결합 글리칸 바이오마커의 상이한 프로파일을 나타낼 수도 있음을 유의한다. 따라서, 뇌 손상이 있는 대상체를 식별할 수 있는 렉틴은 개별적으로 또는 이들의 임의의 조합으로 사용될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커는 또한 모든 유기체에서 가장 널리 발현되는 부류의 렉틴인, 갈렉틴을 사용하여 검출 및/또는 정량화될 수도 있다. 갈렉틴은 N-연결 또는 O-연결 글리코실화에 의해 단백질에 결합될 수 있는, N-아세틸락토사민 (Gal1-3GlcNAc 또는 Gal1-4GlcNAc) 과 같은 β-갈락토시드 당에 대한 결합 특이성으로 정의된 단백질의 패밀리이다. 이들은 또한 안정성과 탄수화물 결합을 위해 이황화 결합에 의존하기 때문에 S-형 렉틴이라고도 한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "갈렉틴" 은 달리 표시되지 않는 한 용어 "렉틴" 에 의해 포괄된다.

본 고안의 실시형태들의 맥락에서, 용어 "렉틴" 은 글리칸 또는 글리칸 접합체에 결합하는 거대분자를 지칭한다. 확장된 개념에서, 이것은 거대분자 결합 단백질, 분자 인식/특이적 결합 단백질, 부착 매개체, 복합 친화성 단백질 및 상보적 상호작용 단백질을 포함할 수 있다. 이러한 비제한적인 예는 탄수화물에 결합할 수 있는 항체이다.

TBI 의 맥락에서, 바이오마커는 경증 TBI 의 경우 및 다른 징후가 모호하거나 없는 임의의 다른 TBI 경우를 검출하는데 유용하다. 바이오마커는 또한 부상당한 사람이 응답할 수 없거나 (혼수상태 또는 무의식) 언어로 의사 소통할 수 없는 경우를 검출하는데 유용하다.

본 고안의 일부 실시형태에서, 바이오마커는 대사 또는 효소 절단에 의해 또는 뇌 조직 장애 및 세포 파괴를 초래하는 가수분해에 의해 생성된 글리칸과 같은 더 큰 분자의 단편이다.

바이오마커는 영향을 받지 않은 대상체 (정상 대조군 또는 비-뇌 손상) 와 뇌 손상이 있는 대상체에서 상이하게 존재하므로 뇌 손상 상태의 결정을 돕는데 유용하다. 본 고안의 소정의 실시형태들에서, 바이오마커는 본 명세서 설명된 방법들을 사용하여 대상체로부터 취해진 샘플에서 측정되고, 예를 들어 미리정의된 바이오마커 레벨과 비교되며 뇌 손상 상태와 상관된다. 특정 실시형태들에서, 그 후 측정(들)은 양성 뇌 손상 상태와 음성 뇌 손상 상태를 구별하는 관련 진단량(들), 컷오프(들), 또는 다변수 모델 점수와 비교될 수도 있다. 진단량(들)은 특정 뇌 손상 상태를 갖는 것으로 대상체가 그 이상 또는 이하로 분류되는 바이오마커(들)의 측정된 양을 나타낸다. 예를 들어, 바이오마커(들)가 뇌 손상 동안 정상과 비교하여 상향-조절되면, 진단 컷오프(들) 이상의 측정된 양(들)은 뇌 손상의 진단을 제공한다. 대안으로, 바이오마커(들)이 뇌 손상 동안 하향-조절되면, 진단 컷오프(들) 이하의 측정된 양(들)은 비-뇌 손상의 진단을 제공한다. 당업계에서 잘 이해되는 바와 같이, 분석에 사용된 특정 진단 컷오프(들)를 조정함으로써, 진단자의 선호도에 의존하여 진단 분석의 민감도 또는 특이성을 증가시킬 수 있다. 특정 실시형태들에서, 특정 진단 컷오프는 예를 들어, 상이한 뇌 손상 상태를 갖는 대상체로부터의 통계적으로 유의한 수의 샘플에서 바이오마커의 양을 측정하고, 원하는 레벨의 특이성 및 민감성에 적합하도록 컷오프를 도출함으로써 결정될 수 있다.

본 명세서에 제공된 디바이스는 뇌 조직 (뉴런, 비뉴런, 신경교 세포, 성상교세포, 소교세포 및 뇌의 기능, 구조 및 무결성과 관련된 임의의 다른 세포) 에 발생된 장애의 반복된 검출 및 뇌 무결성의 평가에 사용되도록 구성된다. 뇌 조직은 뇌의 신경 세포와 비신경 세포를 양자 모두를 포함한다. 해부학적 및 형태학적 용어로 상기 부상 및 장애는 파쇄된 축삭, 병변이 있는 축삭, 신경 세포체 장애, 비뉴런/뉴런 막 파열 및 뇌 조직 파괴와 같은 것일 수 있다.

글리칸-기반 바이오마커의 모니터링의 연속성은, 본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 샘플에서의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 신호를 측정하면서, 샘플에서의 글리칸-기반 바이오마커의 존재 또는 증가된 레벨이 뇌 손상을 표시하는, 글리칸-기반 바이오마커를 함유하는 것으로 의심되거나 예상되는 샘플을 연속적으로 또는 주기적으로 또는 반복적으로 접촉함으로써 가능해진다. 검출하는 것은 샘플을 검출기/센서와 접촉시키고, 검출기/센서에 의해 신호를 측정하고, 그리고 신호를 프로세서로 송신하는 것을 포함한다. 신호는 전극에 의해 검출된 전기 신호, 자력계에 의해 검출되고 전기 신호로 변환된 자기 신호, 광전 셀, 전자기 코일 또는 발진기에 의해 검출되고 전기 신호로 변환되는 UV 방사선, 가시광선, 적외선 또는 라디오-주파수 방사선을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 전자기 스펙트럼 상의 임의의 신호 또는 신호 변조, 색 검출기 디바이스에 의해 검출되고 전기 신호로 변환되는 색 변경 신호 등일 수 있다. 본 고안은 하나의 특정 신호 및 신호 검출 메커니즘에 제한되지 않는 반면, 본 고안의 실시형태들은 샘플에서의 글리칸-기반 바이오마커 레벨의 상관관계 및 그의 연속 모니터링에 속하게 된다. 글리칸-기반 바이오마커 모니터링의 연속성은 신호의 연속적 또는 주기적 측정, 또는 신호의 프로세서로의 연속적 또는 주기적 송신에 의해 제공될 수 있다. "주기적인" 이란 검출 동작 (접촉, 측정 및 송신) 이 미리결정된 시점과 미리결정된 사이클 또는 주파수에서 시작되고 중지됨을 의미한다.

따라서, 본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 체액의 샘플을 운반하고 이를 센서와 접촉하도록 구성되는 샘플 추출 엘리먼트 또는 진공에 의해 강제된 통과를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상의 반복된 측정을 위한 디바이스가 제공되며, 센서는 센서와 접촉하는 샘플에서 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖는 신호를 생성하도록 적응되고, 여기서 레벨은 뇌 손상 정도를 표시하는 반면, 센서는 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커에 선택적으로 반응하거나, 이와 반응하거나, 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함한다.

일부 실시형태들에서, 샘플링 엘리먼트는 샘플 프로세싱/준비 유닛을 더 포함하며, 이를 통해 샘플이 사전 처리되고 필터링되거나 수지를 통과하여 잔해가 제거된 센서로 이동된다.

일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약은 생체친화성-결합 반응 또는 리간드 결합 반응에 의해 관심의 바이오마커에 선택적으로 결합하는 바이오마커-결합 시약일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약은 바이오마커와의 접촉 시 또는 바이오마커에 의해 시작되는 반응 캐스케이드 시에 신호를 생성하는 화학적 시약 또는 일련의 화학적 시약이다.

본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 본 명세서에 제공된 디바이스는 실시간으로 뇌 손상 바이오마커를 모니터링할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "실시간"은 뇌 손상 이벤트가 발생 및 일어나는 실제 시간에 대상체로부터 추출된 샘플에서의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨에 관한 정보를 제공하는 디바이스의 능력을 지칭한다. 일부 실시형태들에서, 주기적 모니터링은 비교적 짧은 시간 사이클로 실시되고, 이에 의해 디바이스가 입력 데이터가 측정 이벤트로부터 1초의 몇분의 1 내에 프로세싱되도록 하여, 글리칸-기반 바이오마커의 레벨에 관한 정보가 피드백으로서 거의 즉시 이용가능하게 한다.

도 1 은 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다. 도시된 디바이스는 샘플링 엘리먼트 (11), 검출기 (12), 펌프(13), 분석기 (15) 및 디스플레이 (16) 를 포함한다.

샘플링 엘리먼트 (11) 는 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 검출기 (12) 로 지향하도록 구성된다. 샘플링 엘리먼트 (11) 는 샘플 수집기, 샘플 흡착 영역 또는 샘플 입구를 포함할 수도 있다. 샘플링 엘리먼트 (11) 는 또한 샘플 프로세싱/사전-처리/준비 시스템을 포함할 수도 있으며, 이를 통해 샘플은 사전-처리되고 필터 및 수지 사용에 의한 파편 제거 후 검출기 (12) 로 이동된다.

검출기 (12) 는 샘플링 엘리먼트 (11) 로부터 대상체의 체액의 상기 추출된 샘플을 수용하도록 구성된다. 검출기 (12) 는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기 (12) 는 적어도 하나의 데이터 신호를 분석기 (15) 로 포워딩하도록 구성된다. 검출기 (12) 는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다. 용어들 "검출기" 및 "센서" 는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용될 수도 있다.

제시된 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스는 샘플을 수집 부위로부터 그리고 샘플링 엘리먼트 (11) 로부터 검출기 (12) 로 이송하기 위한 펌프 (13) 를 포함한다. 펌프 (13) 는 예를 들어 삼투 흐름, 모세관 흐름, 측면 흐름 스트립, 기류, 연동 튜브, 중력, 진공, 전기삼투 흐름 등을 활용하는 펌프가 장착된 미세유체 시스템에서 실현될 수 있다. 펌프 (13) 는 바람직하게는 낮은 흡입 진공을 사용할 수도 있다.

분석기 (15) 는 검출기 (12) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하도록 구성된다. 분석기 (15) 는 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 추가로 구성된다.

제시된 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스는 분석기 (15) 에 의해 생성된 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 (16) 를 포함한다.

본 고안의 다른 양태에 따라, 일련의 샘플들에서의 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관되는, 적어도 하나의 측정된 물리적 파라미터에 따른 추세선을 제공하는, 뇌 손상의 진단을 위한 디바이스가 제공된다.

본 고안의 일부 실시형태들에 따른 디바이스는, 글리칸-기반 바이오마커를 포함하는 적어도 하나의 체액을 추출하기 위한 하나 이상의 섹션 또는 하나 이상의 메커니즘을 포함할 수도 있다. 이러한 디바이스의 엘리먼트는 또한 샘플링 엘리먼트로서 지칭된다. 본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 디바이스는 비침습적 샘플링 엘리먼트로 동작하여, 디바이스를 대상체의 뇌 손상 상태에 대한 연속적 또는 반복된 모니터링을 제공할 수 있는, 비침습적 뇌 손상 진단 디바이스로 만든다. 비침습적 샘플링 엘리먼트는 튜브 및 펌프 엘리먼트, 보호적 유체-투과성 차폐가 있거나 없는 흡수 패드, 또는 체액이 센서에 진입하고 이와 접촉할 수 있도록 하는 디바이스에서의 단일 또는 복수의 개구들의 형태로 존재할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 샘플링 엘리먼트 또는 샘플링 엘리먼트의 일부는 침습적이며, 이는 디바이스가 예를 들어, 정맥내로, 피하로 또는 조직에 임베딩되어 사용될 수 있음을 의미한다.

체액에서의 바이오마커의 지속적인 모니터링은 센서가 유체의 지속적인 흐름에 침지되거나 유체의 흐름이 센서로 지향될 때 가장 효과적이다. 이는 매우 짧은 간격 ("실시간") 으로 바이오마커 레벨을 기록하는 것을 가능하게 한다. 대안으로, 체액에서의 바이오마커의 지속적인 모니터링은 소정의 시간 간격에서 바이오마커 레벨의 별개의, 연속적인 오프-라인 측정들 및 진단 및 예후 목적을 위한 시간의 함수로서 바이오마커 레벨의 플로팅을 포함한다. 추세선의 제시 (예를 들어, 플로팅) 및 컴파일링은 디바이스 자체 또는 별도의 데이터 프로세싱 수단에 의해 이루어질 수 있다.

본 고안의 일부 실시형태들의 맥락에서, 샘플은 예를 들어 타액, 소변, 눈물 또는 땀에서 채취한 비침습적 수단에 의해 획득될 수도 있다. 샘플은 능동적으로 또는 수동적으로 채취해질 수 있다. 능동적 시료 채취는 대상체의 활동 없이, 기기나 다른 사람에 의해 샘플이 취출될 수 있음을 의미한다. 이것은 의식이 없는 대상체 또는 혼수상태에 있는 대상체 또는 심하게 취한 대상체로부터의 샘플링을 가능하게 한다. 그럼에도 불구하고, 본 고안의 제공들의 사용은 비침습적 방법들에 의해 추출된 샘플들에 제한되지 않으며, 이는 본 명세서에 제공된 디바이스 및 방법들이 혈액, 혈장, 척수액 등을 샘플링하여 뇌 손상을 진단하는데 사용될 수 있음을 의미한다는 것을 유의한다.

본 고안의 일부 실시형태들에 따른 디바이스들은 빠른 응답과 사용의 용이성을 필요로 하는 구급대원, 응급처치자, 전문 운동선수, 의사 및 군인과 같은 다양한 그룹들에 의해 사용될 수도 있다. 이러한 디바이스들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다: 비침습적 샘플 수집; 작은 사이즈; 휴대용; 웨어러블; 자동 샘플 프로세싱; 간단한 사용자 인터페이스; 분석 결과들의 빠른 전달. 이러한 디바이스는 헬멧, 보호 기어, 치과 임플란트, 교정기 및 마우스 가드에 통합될 수도 있다 (예를 들어, 군대에서 및 스포츠 경기 동안 사용될 수 있음).

본 고안의 일부 실시형태들에 따른 디바이스들은 다음의 특성들: 하루 중 많은 시간 동안의 액세스가능성, 가능한 침습적 샘플 수집; 작은 사이즈; 휴대용; 웨어러벌; 침상; 다닐 수 있는; 의복; 병상; 자동 샘플 프로세싱; 간단한 사용자 인터페이스; 분석 결과들의 빠른 전달로, 병원에서, 또는 구급대원 및 군용 응급처치 직원에 의한 현장 진료에서 진단에 적합할 수도 있다.

도 2 는 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 도시한다. 도시된 디바이스 (20) 는 샘플링 엘리먼트 (21), 검출기 (22), 케이블 (23), 및 디스플레이 (26) 를 갖는 분석기 (25) 를 포함한다.

샘플링 엘리먼트 (21) 는 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 검출기 (22) 로 지향하도록 구성된다. 검출기 (22) 는 샘플링 엘리먼트 (21) 로부터 대상체의 체액의 상기 추출된 샘플을 수신하도록 구성된다. 검출기 (22) 는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기 (22) 는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다.

제시된 실시형태에서, 대상체의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 (20) 는 상기 케이블 (23) 에 임베딩된 흡입 케이블 (28) 과 조합된 데이터 케이블 (27) 을 갖는 케이블 (23) 을 포함한다. 상기 흡입 케이블 (28) 은 샘플을 수집 부위로부터 그리고 샘플링 엘리먼트 (21) 로부터 검출기 (12) 로 이송하기 위한 흡입을 포워딩하도록 배열된다. 상기 흡입은 예를 들어 삼투 흐름, 모세관 흐름, 측면 흐름 스트립, 기류, 연동 튜브, 중력, 진공, 전기삼투 흐름 등을 활용하는 펌프가 장착된 미세유체 시스템에서 실현될 수 있다.

상기 데이터 케이블 (27) 은 검출기 (22) 에 의해 생성된 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 검출기 (22) 로부터 분석기 (25) 로 포워딩하도록 구성된다. 검출기 (22) 는 상기 데이터 케이블 (27) 을 통해 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 분석기 (25) 로 포워딩하도록 구성된다. 분석기 (25) 는 상기 데이터 케이블 (27) 을 통해 검출기 (22) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하도록 구성된다.

제시된 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 (20) 는 디스플레이 (26) 를 갖는 분석기 (15) 를 포함하고, 상기 분석기 (25) 는 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 구성된다. 상기 분석기 (25) 의 상기 디스플레이 (26) 는 분석기 (25) 에 의해 생성된 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 디스플레이하도록 구성된다.

본 고안의 다양한 실시형태들에 따라, 전체 디바이스 또는 샘플링 엘리먼트, 또는 샘플링 엘리먼트와 센서의 어셈블리는, 헬멧, 마우스피스, 보호 기어, 치과 임플란트, 마우스 가드, 브레이스, 의류에 통합/임베딩되거나, 치아 또는 피부 표면에 이식되거나, 피부 아래 또는 혈관 등에 이식될 수 있다. 또한, 디바이스 또는 샘플링 엘리먼트와 센서의 어셈블리는 외부 유닛/디바이스일 수 있으며, 이는 장기/체액 샘플과 직접 접촉되거나, 이에 자연 배설에 의해, 또는 보조 장비를 사용하여 이송하는 것에 의해 샘플이 통과된다.

본 고안의 실시형태들에 따라, 디바이스는 글리칸-기반 바이오마커를 지속적으로 검출하고, 대상체의 신체 (장기 또는 조직) 에 직접 접촉되거나 부착되도록 사용자에 의해 지니는 통합된 디바이스이다. 이러한 디바이스의 예들은, 혈관 내 임플란트, 피부 아래 또는 피부 상의 디바이스, 또는 치아 상의 임플란트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 대안으로, 대상체는 의복, 장비 또는 보호 기어의 물품의 일부로서 디바이스를 착용하고 있다. 이러한 디바이스들의 예들은, 마우스 가드, 헬멧 또는 임의의 다른 보호 또는 웨어러벌 장비의 일부인 (임베딩된/통합된) 디바이스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

도 3 은 본 고안의 일 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 샘플링 엘리먼트 및 검출기의 상세한 도시를 예시한다. 도시된 디바이스는 샘플링 엘리먼트 (21), 검출기 (22), 및 흡입 케이블 (28) 과 조합된 데이터 케이블 (27) 이 임베딩된 케이블 (23) 을 포함한다.

샘플링 엘리먼트 (21) 는 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 검출기 (22) 로 지향하도록 구성된다. 샘플링 엘리먼트 (21) 는 샘플 수집기, 샘플 흡착 영역 또는 샘플 입구를 포함할 수도 있다. 샘플링 엘리먼트 (21) 는 샘플의 프로세싱, 사전-처리 및 준비를 위한 하나 이상의 사전-필터 유닛을 더 포함할 수도 있다. 상기 사전-필터 유닛들은 다음의 기능들 중 하나 이상을 수행할 수도 있다: 사이즈/분자량에 기초하여 셀, 파편, 침전물, 퇴적물, 응집 및/또는 입자를 배제하도록 샘플을 필터링하는 것; 샘플 담체의 조성을 조정, 유지 또는 변경하고, pH, 이온 강도, 온도, 점도, 표면 장력을 약하게 하고 조정하는 것; 샘플에서의 바이오마커를 수정하여, 이것을 검출가능하게 만들고, 화학적 기능화 및/또는 유도체화, 라벨링, 가수분해, 분해를 사용하여 샘플에서의 바이오마커를 수정하는 것. 샘플링 엘리먼트 (21) 는 또한 샘플 프로세싱/사전-처리/준비 시스템을 포함할 수도 있으며, 이를 통해 샘플은 사전-처리되고 검출기 (22) 로 이동된다.

검출기 (22) 는 샘플링 엘리먼트 (21) 로부터 대상체의 체액의 상기 추출된 샘플을 수용하도록 구성된다. 본 실시형태에서, 검출기 (22) 는 샘플링 엘리먼트 (21) 에 물리적으로 커플링되고 샘플링 엘리먼트 (21) 와 직접 접촉한다. 이는 바이오마커의 신속하고 신뢰성있는 검출을 가능하게 할 뿐만 아니라 그의 실시간 검출을 가능하게 한다.

샘플링 엘리먼트 (21) 는 일회 사용을 위해 배열된 일회용 및 교체가능한 샘플링 엘리먼트 (21) 일 수도 있다. 샘플링 엘리먼트 (21) 는 변경가능한 샘플링 엘리먼트 (21) 로서 배열될 수도 있다. 샘플링 엘리먼트 (21) 는 사용자에 의해 변경될 수도 있고, 클릭 체결, 스냅 체결 또는 짧은 스레드 체결에 의해 검출기 (22) 에 체결될 수도 있다.

흡입 케이블 (28) 은 샘플을 수집 부위로부터 그리고 샘플링 엘리먼트 (21) 로부터 검출기 (22) 로 이송하기 위한 흡입을 포워딩하도록 배열된다. 상기 데이터 케이블 (27) 은 검출기 (22) 에 의해 생성된 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 검출기 (22) 로부터 분석기 (25) 로 포워딩하도록 구성된다.

본 고안의 실시형태들에 따라, 디바이스는 뇌 손상에 특이적인 글리칸-기반 바이오마커를 검출하기 위해 사용된 외부 디바이스이다. 디바이스는 바람직하게는 일반인이나 전문가가 쉽게 이송하고 사용할 수 있는 핸드-헬드 디바이스이며, 여기서 테스트 샘플로서 사용된 체액은: 디바이스의 샘플링 엘리먼트를 입, 혀, 피부, 점막, 눈, 수막염 또는 혈관과 같은 조직 또는 장기와 스와이핑/접촉시키는 것; 샘플링 엘리먼트로 침을 뱉거나 소변을 통과시키는 것과 같은, 자연적인 수단에 의해 디바이스의 샘플링 엘리먼트를 통해 체액을 통과시키는 것; 이전에 수집된 체액에 디바이스의 샘플링 엘리먼트를 웨팅/침지시키는 것; 또는 피펫에 의한 것과 같은 보조 장비에 의해, 또는 튜빙 및 펌프에 의해, 용기/컵에서 따르는 것에 의해 디바이스의 샘플링 엘리먼트로 체액을 옮기는 것에 의해, 디바이스에 도입된다.

체액의 샘플이 타액 또는 다른 구강 샘플 또는 상부 기도 샘플인 실시형태들에서, 샘플링 엘리먼트는: 타액이 센서에 침투하여 도달할 수 있도록 하는 천공성 포위; 접촉 스포츠에서 사용되는 것과 같은, 마우스 가드에 부착되는 샘플링 튜브; 의료 시설에서 사용되는 것과 같은, 치아 피스/임플란트에 부착된 샘플링 튜브; 예를 들어 뺨의 다른 측 상의 자석으로 또는 뺨 클립으로, 구강 점막에 부착된 샘플링 튜브; 또는 치아 임플란트에 연결된 샘플링 유닛를 포함할 수도 있다.

체액 샘플이 땀인 실시형태들에서, 샘플링 엘리먼트는 땀이 센서에 침투하고 도달할 수 있도록 하는 천공성 포위 또는 다공성 필름; 흡수 패치 및 미세유체 펌프 또는 디바이스로 흡입시키는 모세관 작용; 피부 내부에서 수동 땀 흡입이 있는 할로우 또는 다공성의 비침습성 미세바늘; 자체 접착 또는 포장 패치로부터의 땀 수집; 또는 땀 수집 헬멧 패딩을 포함할 수도 있다.

체액 샘플이 혈액인 실시형태들에서, 샘플링 엘리먼트는 혈액을 수집하거나 소량의 혈액 흐름을 디바이스의 센서로 지향시키는 포트로서 작용하는 정맥 내 캐뉼러를 포함할 수도 있다.

실시형태들에서, 체액의 샘플은 소변이고 샘플링 엘리먼트는 센서와 통합될 수도 있거나 통합되지 않을 수도 있는 소변 카테터이다.

샘플을 옮기는 동안, 셀, 입자, 오염물질, 단백질 및/또는 다른 관련없는 컴포넌트들과 같은, 일부 원치않는 부분을 분리하는 것이 또한 편리하거나 필요하다. 이것은 필터, 화학적 결합 분리를 통해 유체 샘플의 흐름을 강제하거나 유체 역학을 활용하여 기계적으로 행해질 수 있다. 화학적 결합 분리는 원치않는 입자, 분자가 잘 정의된 화학물질로 사전-처리된 표면 상으로 흡착되는 한편 샘플이 표면을 따라 흐르는 것에 기초할 것이다. 이 표면은 튜브의 내부 벽이거나 필터, 작은 구슬, 섬유 또는 다공성 재료와 같은 부가 충전물일 수 있다. 액체에 노출되는 비표면적을 증가시킴으로써 흡착 효과가 증가될 수 있다. 또한, 분리는 전하, 중력 또는 원심력에 기초할 수 있다.

샘플링 엘리먼트는 주사기 팁 피팅/어댑터로서 형상화되거나, 샘플의 외부 소스의 임의의 팁에 피팅하기 위해 신장가능하거나 탄성이거나, 스크류 스레드형 팁, 피어싱 니들 팁, 격막 막, 나비 니들 어댑터일 수 있으며, 액체 샘플의 외부 소스에 연결하도록 설계된 임의의 형상을 가질 수 있다.

일부 실시형태들에서, 샘플을 도입하는 것에 부가하여 샘플링 부재의 목적은, 용액에 부가 시약을 전달하는 것이다.

본 고안의 일부 실시형태들의 맥락에서 사용된 바와 같이, 용어 "포털" 은 프로브 내로 및/또는 프로브 외로 용액에 액체 및 시약을 주입 또는 리트레이팅 (retracting) 하기 위한 입구 및/또는 출구로서 설계되는, 디바이스의 엘리먼트를 지칭한다. 일부 실시형태들에서, 디바이스는 샘플 및/또는 표준 분석물 용액 및/또는 지시약 제형 시약 및/또는 세척액, 및 이들의 임의의 조합 중 임의의 하나 이상을 허용하기 위한 하나보다 많은 포털을 포함한다. 이러한 실시형태들에서, 샘플링 부재는 다중 입구 및 출구 포털을 가질 수 있거나 입구 및 출구의 매니폴드에 연결될 수 있거나, 또는 프로브가 하나보다 많은 포털과 연통할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 디바이스에는 저장소가 부착되는 적어도 하나의 포털이 장착된다. 저장소는 피스톤/플런저 및 실린더/배럴 조합 (예를 들어, 주사기) 의 형태일 수도 있으며, 여기서 플런저는 수축되고 배럴은 저장소이다. 일부 실시형태들에서, 저장소는 진단 프로세스에서 사용되는 액체로 미리-채워질 수 있고, 예를 들어 표준 분석물 용액 및/또는 지시약 제형 시약 및/또는 세척액, 및 이들의 임의의 조합일 수 있다.

도 4 는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다. 도시된 디바이스는 샘플링 엘리먼트 (11), 검출기 (12), 펌프 (13), 송신기 (14), 분석기 (15) 및 디스플레이(16) 를 포함한다.

샘플링 엘리먼트 (11) 는 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 검출기 (12) 로 지향하도록 구성된다. 검출기 (12) 는 샘플링 엘리먼트 (11) 로부터 대상체의 체액의 상기 추출된 샘플을 수신하도록 구성된다. 검출기 (12) 는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기 (12) 는 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 송신기 (14) 로 포워딩하도록 구성된다. 검출기 (12) 는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다. 용어들 "검출기" 및 "센서" 는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용될 수도 있다.

송신기 (14) 는 검출기 (12) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 분석기 (15) 로 송신하도록 구성된다.

제시된 다른 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스는 샘플을 수집 부위로부터 그리고 샘플링 엘리먼트 (11) 로부터 검출기 (12) 로 이송하기 위한 펌프 (13) 를 포함한다. 펌프 (13) 는 예를 들어 삼투 흐름, 모세관 흐름, 측면 흐름 스트립, 기류, 연동 튜브, 중력, 진공, 전기삼투 흐름 등을 활용하는 펌프가 장착된 미세유체 시스템에서 실현될 수 있다.

제시된 다른 실시형태에서, 분석기 (15) 는 검출기 (12) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하도록 구성된다. 분석기 (15) 는 대상체의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 추가로 구성된다. 제시된 다른 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스는 분석기 (15) 에 의해 생성된 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 (16) 를 포함한다.

본 고안의 일부 실시형태들에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스에서, 분석기 (15) 는 검출기 (12) 에 의해 생성된 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 대상체 또는 보호자에게 디스플레이되거나 그렇지 않으면 송신될 수 있는 디지털화된 표현가능한 정보로 트랜스코딩하기 위한 프로세서를 포함할 수도 있다. 대안으로, 프로세서는 비전기 신호, 예를 들어 광을 표현가능한 디지털화된 정보로 디지털화할 수도 있다. 프로세서는 또한 데이터를 저장하고, 이전에 저장된 데이터와 관련하여 데이터를 분석하며, 및/또는 정보를 다른 프로세서, 디스플레이 및/또는 원격 저장 디바이스로 송신할 수도 있다.

도 5 는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 스냅-온 디바이스를 도시한다. 도시된 스냅-온 디바이스 (30) 는 검출기 유닛 (32), 케이블 (33) 및 송신기 유닛 (34) 을 포함한다. 도시된 스냅-온 디바이스 (30) 는 헬멧, 예를 들어 스포츠 헬멧, 보호 헬멧 또는 군용 헬멧을 착용하는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 상기 스냅-온 디바이스 (30) 는 헬멧에 스냅-온으로 부착될 수 있다.

제시된 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 스냅-온 디바이스 (30) 는 검출기 유닛 (32) 을 포함하고, 상기 검출기 유닛 (32) 은 검출기를 포함한다. 따라서, 상기 검출기 유닛 (32) 은 샘플링 엘리먼트 및 센서의 어셈블리를 포함할 수도 있다. 대안으로, 상기 검출기 유닛 (32) 은 검출기를 포함할 수도 있고, 여기서 상기 검출기는 샘플과 직접 접촉하도록 구성되어, 샘플링 엘리먼트를 불필요하게 만든다.

검출기 유닛 (32) 의 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기 유닛 (32) 의 검출기는 케이블 (33) 을 통해 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 송신기 (34) 로 포워딩하도록 구성된다. 검출기 유닛 (32) 의 검출기는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다. 송신기 (34) 는 검출기 유닛 (32) 의 검출기로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포함하는 디지털 정보를 분석기로 송신하도록 구성된다.

또한, 송신기 (34) 는 샘플을 수집 부위로부터 검출기 유닛 (32) 의 검출기로 이송하기 위한 펌프 또는 흡입을 포함할 수도 있다. 상기 펌프 또는 흡입은 샘플-채취 시 예를 들어, 삼투 흐름, 모세관 흐름, 측면 흐름 스트립, 기류, 연동 튜브, 중력, 진공, 전기삼투 흐름 또는 저장된 진공 펀칭을 활용하는 펌프가 장착된 미세유체 시스템에서 실현될 수도 있다. 각각, 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 송신기 (34) 로 포워딩하는 것에 부가하여, 케이블 (33) 은 수집 부위로부터 검출기 유닛 (32) 의 검출기로 샘플을 전달하기 위한 흡입을 포워딩하도록 구성된다 .

도 6 은 스포츠 헬멧에 배열된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 도시한다. 스포츠 헬멧 (36) 은 예를 들어, 미국 풋볼 헬멧 (36) 일 수도 있다. 도시된 스포츠 헬멧 (36) 은 검출기 유닛 (32), 케이블 (33) 및 송신기 유닛 (34) 을 포함하는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 갖는다. 도시된 스포츠 헬멧 (36) 은 진행 중인 활동을 중단할 필요 없이 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 분리가능한 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 해부학적으로 맞는 마우스피스, 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 체액은 타액이다.

도 7 은 보호 헬멧에 배열된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 도시한다. 보호 헬멧 (37) 은 예를 들어, 사이클링, 스케이팅, 필드 스포츠 또는 빙상 스포츠에 사용되는 보호 헬멧 (37) 일 수도 있다. 보호 헬멧 (37) 은 또한 예를 들어, 군용 헬멧 (37) 일 수도 있다. 도시된 보호 헬멧 (37) 은 검출기 유닛 (32), 케이블 (33) 및 송신기 유닛 (34) 을 포함하는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스를 갖는다. 도시된 보호 헬멧 (37) 은 진행 중인 활동을 중단할 필요 없이 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 분리가능한 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 해부학적으로 맞는 마우스피스, 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 체액은 타액이다.

도 8 은 마우스 가드에 배열된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 독립형 디바이스를 도시한다. 마우스 가드 (41) 는 예를 들어, 활동을 중단할 필요 없이 바이오마커를 측정하는 코트 스포츠 또는 격투 스포츠에 사용되는 마우스 가드 (41) 일 수도 있다. 도시된 마우스 가드 (41) 는 검출기-송신기 유닛 (42) 을 포함하는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 (40) 를 갖는다. 도시된 마우스 가드 (41) 는 이를 마우스에 착용하는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스가 임베딩된 치아 프로텍션, 턱 프로텍션을 포함하며, 상기 디바이스는 검출기를 포함하고, 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 체액은 타액이다.

제시된 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 (40) 는 검출기-송신기 유닛 (42) 을 포함하고, 상기 검출기-송신기 유닛 (42) 은 검출기 및 송신기를 포함한다. 상기 검출기-송신기 유닛 (42) 에서 상기 검출기는 샘플과 직접 접촉을 이루도록 구성된다.

검출기-송신기 유닛 (42) 의 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기-송신기 유닛 (42) 의 검출기는 검출기-송신기 유닛 (42) 의 송신기로 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포워딩하도록 구성된다. 검출기-송신기 유닛 (42) 의 검출기는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다. 검출기-송신기 유닛 (42) 의 송신기는 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포함하는 디지털 정보를 분석기로 송신하도록 구성된다.

도 9 는 치아에 배열 또는 이식된 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 독립형 디바이스를 도시한다. 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 예시된 디바이스 (50) 는 검출기-송신기 유닛 (52) 을 포함하는 치아 (51) 에 배열된다. 상기 검출기-송신기 유닛 (52) 은 예를 들어, 치아 (51) 에 부착되거나 치아 (51) 상에 또는 치아 (51) 에 이식될 수도 있다.

제시된 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 (50) 는 검출기-송신기 유닛 (52) 을 포함하고, 상기 검출기-송신기 유닛 (52) 은 검출기 및 송신기를 포함한다. 상기 검출기-송신기 유닛 (52) 에서 상기 검출기는 샘플과 직접 접촉을 이루도록 구성된다.

검출기-송신기 유닛 (52) 의 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기-송신기 유닛 (52) 의 검출기는 검출기-송신기 유닛 (52) 의 송신기로 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포워딩하도록 구성된다. 검출기-송신기 유닛 (52) 의 검출기는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다. 검출기-송신기 유닛 (52) 의 송신기는 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포함하는 디지털 정보를 분석기로 송신하도록 구성된다. 용어들 "검출기" 및 "센서" 는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용될 수도 있다.

본 고안의 일 실시형태에서, 상기 체액은 땀이고, 디바이스는 접착 패치로서 설계된다.

본 고안의 다른 실시형태에서, 상기 체액은 소변이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 소변 수집 디바이스로서 설계된다.

본 고안의 다른 실시형태에서, 상기 체액은 눈물이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 눈물 수집 윅으로서 설계된다.

바이오센서로서 또한 지칭되는 생체분자 검출용 센서는 생체인식 엘리먼트와 트랜스듀서를 포함할 수도 있다. 생체인식 엘리먼트는 일반적으로 트랜스듀서에 의해 전기 신호로 변환되는 물리화학적 특성 (광학, 열, 전기 및 열역학 특성) 의 변화를 통상적으로 검출하여 분석물을 구체적으로 식별하며 이와 상호작용한다.

센서는 효소, 항체, 미생물, 조직, 세포소기관, DNA 및 RNA, 리간드에 결합하는 수용체, 또는 렉틴 및 글리칸과 같은 대응하는 분자 친화성 결합 쌍일 수도 있는 감지 재료를 포함한다. 대안으로, 상보적 물질과 리간드 사이의 상호 작용은 3D 상보적 3D 구조와 상호작용한다. 본 고안의 일부 실시형태들에 따른 센서는, 생체인식 엘리먼트의 타입 또는 사용된 트랜스듀싱 방법에 기초할 수도 있다. 생체인식 엘리먼트에 기초하여, 센서는 효소 센서, 면역센서, 핵산 프로브 센서 또는 세포, 조직 또는 세포소기관 기반 센서일 수도 있다. 트랜스듀싱 방법에 기초하여, 센서는 압전, 광학 또는 전기화학 센서일 수도 있다.

본 고안의 일부 실시형태들은 바이오센서 플랫폼으로서 입자/도트, 튜브/와이어 및 시트의 형태로 탄소 나노재료를 포함한다. 나노튜브로서의 탄소 나노재료는 단일벽 (SWCNT) 및 다중벽 (MWCNT) 을 포함하고; 그래핀은 그래핀 (GR), 그래핀 산화물 (GO), 환원된 그래핀 산화물 (rGO) 을 포함한다. 탄소 양자점 (QD) 센서 구성은 또한 본 고안의 실시형태들 내에 포괄된다.

따라서, 디바이스는 바이오마커의 존재 및 레벨을 추가 분석을 위해 프로세싱 유닛에서 프로세싱될 수 있는 정량화가능한 신호 (예를 들어, 전기 신호) 로 변환/트랜스듀싱하기 위한 센서를 더 포함한다. 다시 말해, 센서는 샘플링 엘리먼트를 통해, 센서와 접촉하게 되는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖는 신호를 생성하도록 적응된 디바이스의 엘리먼트이다.

본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 신호의 생성 및 측정은 비색 측정, 광산란 측정, 열 복사 측정, 형광 측정, 광발광 측정, 광 편광 측정, 화학발광 측정, 전기화학발광(ECL) 측정, 자기장 측정 및 전기화학적 측정 중 적어도 하나에 기초한다. 본 고안의 대안의 실시형태에서, 센서는 예를 들어 피펫과 같은 샘플 전달 도구 또는 튜브를 통해 샘플링 엘리먼트로부터 샘플을 받는다.

정보, 즉 진단/분석 결과는 몇 초 또는 몇 분 내에 획득될 수도 있다. 본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 센서 및 프로세서는 실시간으로 초당 몇 번이라도 바이오마커 레벨을 검출하고 기록할 수 있다.

센서는 다음의 기능들을 수행하기 위한 반응 셀을 포함할 수도 있다: 바이오마커와 결합하거나 복합체를 형성할 수 있는 확산 시약을 제공하는 것으로서, 여기서 이러한 확산 시약은 시약을 함유하는 액체로 미리채워진 챔버 또는 건조된 패치/스미어로부터 제공될 수 있는, 상기 확산 시약을 제공하는 것; 선행 샘플 수집에서 형성된 복합체 또는 바이오마커를 캡처하기 위해 고정된/결합된 (예를 들어, 인쇄된 또는 도팅된) 시약을 제공하는 것; 및/또는 바이오마커의 존재 및 양이 검출 및 검증될 수 있고 또한 선택적으로 정량화될 수 있는 반응 또는 이벤트를 수행함으로써 결과의 검출을 가능하게 하는 것.

센서는 미세유체 셀의 형태일 수 있으며, 바이오마커는 라벨링되거나 그렇지 않으면 세포를 특징화하는 신호의 변화를 야기한다. 신호는 농도 의존적이므로, 바이오마커의 정량적 측정을 가능하게 한다.

일부 바이오마커 모니터링 기술들은 간단하고 저렴하며 신속한 것으로 간주되는 미세유체에 의존한다. 미세유체는 폴리머 및 종이-기반 플랫폼, 비색, 형광, 화학발광, 전기화학발광 (ECL), 자기, 열 복사, 라디오주파수 변조 및 전기화학적 검출을 사용하는 것을 포함한다. 본 고안의 일부 실시형태들에 따른 디바이스는 미세유체 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 바이오센서 개발을 위한 미세유체의 적용은 생물학적 및 화학적 샘플의 분석적 조사에서 중요한 역할을 하는 것으로 입증되었다. 일반적인 분석 절차는 세 가지 넓은 범주로 나눠질 수 있다: 측정이 기초가 되는 분석 원리, 선정된 분석 원리의 조건을 최적화하기 위한 개념인 분석 방법, 및 분석물에서 분석 결과까지 모든 고려사항을 포함하는 분석 절차. 미세유체 디바이스는 본질적으로 현장 검사 (POCT) 애플리케이션에 유리한 특성을 가지고 있다: 정밀하게 핸들링될 수 있는 분석에 필요한 소량의 테스트 샘플 및 시약, 미세유체 디바이스에서 확산 경로 길이의 감소로 인한 테스트 시간의 급격한 감소, 다중 테스트 타입을 동시에 수행하는 것 (다중화), 및 동일한 플랫폼 상에 다양한 프로세스 단계들을 통합하고 자동화하는 능력. 본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 샘플 전처리 및 농축 단계가 포함될 수도 있다.

미세유체 셀 센서는 예를 들어, 층, 필름, 코팅된 비드, 섬유, 니들, 다공성 부피 또는 다른 3차원 매트릭스의 형태로, 튜브 내부 또는 표면 상의 부피 또는 영역 상에/에 반응 및 검출 세그먼트를 포함할 수도 있다. 바이오마커의 존재에 의해 트리거되는 반응, 및 뇌 손상을 표시하는 검출가능/측정가능 결과가 반응 영역에서 발생하고 있다.

센서는 분리/필터 유닛 뿐만 아니라 반응 셀 역할을 할 수 있는 나선형 디스크 또는 미세유체 원심 플랫폼을 포함할 수도 있다.

상기 논의된 바와 같이, 통과 또는 정지 유체 샘플에서 하나 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 존재는 바이오마커의 존재에 의해 트리거되는 특정 반응에 의해 검출된다. 검출은 부피당 질량에 관하여 정량적이거나 연속 측정 사이에서 상대적일 수 있다.

글리칸-기반 바이오마커는 샘플로부터 바이오마커를 결합/캡처하는 제제로 기능화되는 매트릭스의 표면에 흡착할 수 있다. 이러한 캡처제는 예를 들어, 바이오마커에 결합할 수 있는 렉틴, 항체, 또는 이의 합성 기능적 모방체일 수 있다. 대안으로, 바이오마커의 비특이적 결합, 즉 소수성 상호작용, 수동 흡착, 반 데르 발스 힘 및/또는 수소 결합에 기초하는 결합이 또한 활용될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 검출은 예를 들어 검출 면적/부피 (예를 들어, 전기화학적, 전도도, 정전용량) 에 걸친 전기 신호의 변화 또는 광학 신호의 수착-기반 변화 (예를 들어, 분광, 흡광도, 투과율, 반사율 및 표면 플라즈몬 공명) 를 측정함으로써 무라벨 기법에 기초한다. 따라서, 정량적 또는 상대-정성적 검출은 표면 플라즈몬 공명 설정에서 금막, 막의 정전용량 또는 전도도의 전기적 검출, 전기화학적 검출 (PED, 산화) 또는 광학 공명 검출을 갖는 다공성 (나노) 필름에 의해 영향을 받을 수 있다.

라벨 의존적 검출에서, 용어 "라벨" 은 바이오마커를 추적, 위치파악 또는 시각화하고 육안 검사 또는 임의의 검출 기술에 의해 검출 가능하게 하는데 사용되는 제제를 지칭한다. 라벨은 통상적으로 글리칸-기반 바이오마커에 특이적으로 결합하는 항체 또는 렉틴과 같은 바이오마커-특이적 분자와 접합된다. 라벨은 염료, 형광 분자, 효소, 검출가능한 나노입자 또는 킬레이트일 수 있다. 이들 라벨은 바이오마커의 특이적 결합을 보장하기 위해 바이오마커 결합 모이어티를 소지한다. 센서에/센서 상에 이러한 라벨의 존재는 바이오마커의 양에 대한 신호를 생성한다. 형광 편광 검출은 라벨 의존적 검출 방법이지만, 검출이 바이오마커의 리간드에 결합되는지 여부에 의존하여 방출된 광의 상이한 편광 평면에 기초하기 때문에 분리나 세척 단계를 요구하지 않는 장점이 있다.

물리 및 분석 화학에서, 비색 또는 색측정은 용액에서 착색된 화합물의 농도를 결정하는데 사용되는 기술이다. 비색 분석은 색 시약의 도움으로 용액에서 화학 원소 또는 화합물의 농도를 결정하는 방법이다. 광의 특정 파장에 대한 흡광도를 측정함으로써 용액의 농도 테스팅이 행해질 수 있다. 본 고안의 일부 실시형태들에서, 비색 기법이 사용되지만 다른 색 기반 검출 기법이 또한 사용될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 염료/착색제/염색체는 착색된 복합체를 형성하거나 글리칸-기반 바이오마커 (화학적 글리칸 분석물) 의 존재 시 그의 색을 변화시킨다. 본 고안의 일부 실시형태들에 따라, 글리칸-기반 바이오마커의 검출은 바이오마커의 존재에 의해 개시되는 반응 캐스케이드에 기초한다. 반응은 효소를 포함할 수도 있거나 포함하지 않을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커에 특이적인 효소는 바이오마커의 존재 시 변환 반응을 시작한다. 효소 반응은 색을 발전시키거나 색을 바꾸는 염료/착색제/염색체와 커플링될 수도 있다 (효소 활성). 이러한 검출 메커니즘은 또한 지시약 제형의 임의의 엘리먼트의 고정화를 요구하지 않는다.

본 고안의 다른 실시형태에서, 라벨링된 시약은 분석물에 대한 특이적 결합 파트너이다. 라벨링된 시약, 분석물 (존재하는 경우) 및 고정화된 라벨링되지 않은 특이적 결합 시약은 "샌드위치" 반응에서 함께 협력한다. 그 결과 분석물이 샘플에 존재하는 경우 라벨링된 시약이 두 번째 구역에서 결합된다. 두 결합 시약은 분석물에 대한 상이한 에피토프에 대한 특이성을 갖는다.

본 고안은 또한 글리칸-기반 바이오마커 검출을 위한 가용성 시약에 기초할 수 있는 지시약 제형을 포괄한다.

예를 들어, 효소적 글리칸 분석 실시형태에서, 샘플에서의 분석물 (글리칸) 은 글리칸의 분해를 촉매하는 효소와 반응한다. 예를 들어, 헥소키나아제는 6탄당 (6-탄소 당) 을 인산화하여, 6탄당 인산염을 형성하는 효소이며, 이는 결국 지시약 제형의 다른 시약으로 색을 내는 물질을 형성할 수 있다. 이 시약은 통상적으로 포털을 통해 첨가된다. 유사하게, 갈락토오스 산화효소는 D-갈락토오스의 산화를 촉매하는 효소이고, 글루코오스 산화효소는 과산화수소 및 D-글루코노-δ-락톤으로의 포도당 산화를 촉매하는 산화-환원효소이며; 효소 반응의 이러한 산물은 직접 또는 간접적으로 검출될 수 있다.

예를 들어, "직접 분석" 실시형태에서, 글리칸-기반 바이오마커는 발색원과 반응하며, 예를 들어 환원당은 발색원의 환원을 생성하여 발색을 제공한다.

가용성 및 확산성 라벨에 기초한 일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커는 글리칸-기반 바이오마커에 존재하는 모이어티 또는 분자 구조에 특이적인 효소와 반응한다. 일부 경우들에서, 이 모이어티는 갈락토오스일 수 있고 효소는 갈락토오스 산화효소이다. HRP 및 Amplex Red (10H-phenoxazine-3,7-diol, 10-acetyl, CAS 119171-73-2) 와 같은 발색원의 존재 시 반응은 발색 (abs max @ 560 nm) 을 야기한다.

가용성 및 확산성 라벨에 기초한 일부 실시형태들에서, 글리칸-기반 바이오마커는 발색원/염료와 직접적으로 반응한다. 일부 경우들에서, 글리칸 바이오마커가 환원 당으로 구성될 수 있으며, 이는 일부 경우들에서는, 3-메틸-2-벤조티아졸리논히드라존 (MBTH) 과 반응하여 착색된 부가물을 생성할 수 있다.

본 고안의 일부 실시형태들에서 관련된 다른 검출 기술은, 저에너지 광자 (근적외선) 로 여기될 수 있는, 상향변환 나노입자-기반 형광 프로브를 수반한다. 신호의 판독은 더 낮은 파장에서 발생하며, 이는 자동 형광이 우회되는 것을 의미한다.

본 고안의 일부 실시형태들에서, 센서는 트랜스듀서 신호의 변화를 생성하기 위한 항체-항원 반응의 특이성에 기초하는 면역센서로 또한 알려진 항체 기반 센서이다. 폴리클로날 및 모노클로날 항체 양자 모두가 본 고안의 실시형태의 맥락에서 사용될 수 있다. 항체는 아미노, 카르복실 또는 알데히드 기를 통한 공유 결합에 의해 트랜스듀서 표면 상에 직접 고정화될 수 있다. 항체는 또한 면역자기 분리 및 검출을 수행하기 위해 자기 비드의 표면에 부착될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 렉틴/갈렉틴 분석 및 면역분석의 조합은 대상체로부터 채취한 샘플에서 본 바이오마커를 검출, 측정 및/또는 분석하기 위해 사용될 수도 있다. 이를 위해서는, 캡처 시약과 검출 시약 양자 모두가 요구된다. 상기 캡처 시약은 렉틴 또는 갈렉틴일 수도 있는 한편, 상기 검출 시약은 검출가능하게 라벨링된 항체일 수도 있으며, 그 역 또한 마찬가지이다.

혈청 및 생물학적 유체에서 바이오마커의 검출에 사용되는 면역분석에서는, 항체가 수소 결합, 정전기 결합, 반 데르 발스 힘 및 소수성 상호작용과 같은 비공유 상호작용을 통해 항원 에피토프에 비공유적으로 결합한다. 이러한 상호작용은 가역적이며 항체와 항원 사이의 결합 강도에 영향을 미친다.

본 고안은 또한 예를 들어, 효소-링크된 면역흡착 분석 (ELISA) 또는 형광-기반 면역분석과 같은 샌드위치 면역분석 뿐만 아니라 다른 효소 면역분석을 포함하는 전형적인 면역분석을 고려한다. ELISA 는 통상적으로 항체를 사용한다. 항원의 특정 에피토프는 고체 표면 상에 고정화된 pAB 에 결합한다. 효소 링크된 sAB 는 다른 에피토프와 결합하여 샌드위치와 같은 복합체를 형성한다. 항원과 pAB 의 결합은 기질을 착색된 생성물로 변화시키는 효소의 활동을 사용하여 검출된다.

당업자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이, 하나보다 많은 타입의 렉틴/갈렉틴 및/또는 하나보다 많은 타입의 항체가 사용될 수도 있다. 또한, 분석될 샘플에서 상이한 글리칸-기반 바이오마커를 검출하기 위해 다중의 상이한 반응이 동시에 또는 순차적으로 수행될 수도 있다.

상기에 따르면, 분석될 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커를 검출하는데 사용하기에 적합한 분자는 렉틴, 갈렉틴, 항체 및 경쟁적 소분자를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상기 검출 분자는 예를 들어, 접합된 색 시약, 라벨 또는 염료를 사용하여, 시각화되거나 달리 측정가능하게 만들어질 수 있다. 이러한 목적에 적합한 효소 라벨은 기질의 첨가 시 색, 발광성, 침전물 생성 또는 다른 측정가능한 파라미터에서의 측정가능한 변화로 이어지는 반응을 촉매하는 것들을 포함한다. 이러한 효소 라벨의 비제한적인 예는 서양고추냉이 퍼옥시다제 (HRP) 및 알칼리성 포스파타제 (AP) 를 포함한다. 형광 염료 (프롬프트), 란탄족 킬레이트 (시간 분해 형광용) 및 광자 상향변환 라벨를 포함하는 축광 라벨은 상기 검출 분자를 검출하는데 사용될 수도 있다.

또한, 검출은 생물발광 및 화학발광 (예를 들어, 루시페린 기반 검출에서) 또는 전기화학발광 (예를 들어, 루테늄 착물로) 에 기초할 수도 있다. 또한 라벨링된 아비딘 또는 라벨링된 스트렙타비딘에 의한 결합 및 검출을 가능하게 하는 비오틴 및 그 유도체 뿐만 아니라 다양한 방사성 동위원소가 검출을 위해 사용될 수도 있다. 검출은 또한 예를 들어, 라텍스 입자, 합성 폴리머 입자, 금 및 은 입자와 같은 콜로이드성 금속, (파라)자성 비드, 및 형광-염료 입자를 포함하는 비드 및 입자를 사용하여 수행될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 본 고안의 바이오마커는 전기화학적-발광 분석에 의해 검출될 수도 있다. 전기화학적 발광 검출은 전기화학적으로 자극될 때 광을 방출하는 라벨을 사용한다. 자극 메커니즘 (전기) 이 신호 (광) 로부터 디커플링되기 때문에 배경 신호가 최소이다. 라벨은 안정적이고, 비방사성이며 편리한 커플링 화학의 선정을 제공한다.

또한, 수동 또는 능동 바이오칩에 의해 시료가 또한 분석될 수도 있다. 바이오칩은 일반적으로 고체 기질을 포함하고 일반적으로 평면 표면을 가지며, 여기에 캡처 시약 (또한 흡착제 또는 친화성 시약이라고도 함) 이 부착된다. 종종, 바이오칩의 표면은 복수의 어드레스가능 위치들을 포함하며, 각각의 위치에는 캡처 시약이 결합된다. 렉틴 바이오칩은 글리칸의 캡처에 적응된 바이오칩이다. 많은 렉틴 바이오칩이 당업계에 기술되어 있다.

핵산 압타머에 기초한 무라벨 전기화학적 검출은 고정화된 압타머와의 결합이 구형파 전압전류법에 의해 측정되는 전류의 감소 (신호-오프) 를 초래할 수도 있는 경우 사용될 수도 있다. 이러한 방법의 장점은 DNA 앱타머에 기초하여 무시약과 무라벨 전기화학 바이오센서를 사용한다는 것이다. DNA 앱타머는 특이적 항원을 검출할 수 있다.

금 나노입자 (AuNP) 는 단백질의 고정화을 위한 표면으로서 작용할 수도 있지만, 전기화학적 특성을 갖는 다른 표면이 또한 전기화학적 바이오센서를 획득하는데 사용될 수도 있다. AuNP 플랫폼은 다중-효소 라벨링된 sAB-자기 비드 생체접합체와 조합될 수 있으며 초고감도 검출에 사용될 수 있다. 신호 증폭은 1μm 자기 비드에 부착된 sAB 와 함께 합성된 자기 생체접합체 입자 라벨, 또는 은 입자 증폭과 같은 2차 입자 증폭을 사용하여 달성될 수 있다.

본 고안의 다른 실시형태에서, pAb 로 라벨링된 폴리(스티렌술포네이트) 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT-PSS) 및 AuNP 에 기초한 유기 전기화학 트랜지스터가 사용될 수도 있다. 그러나, Ab 로 라벨링된 백금 나노입자와 전기화학발광 기법에서의 수소 진화 반응이 사용될 수도 있다.

표면 강화 라만 분광법 (Surface Enhanced Raman spectroscopy)(SERS) 의 최근 발전은 SERS 태그라고 하는 신규한 나노프로브의 설계로 이어졌다. SERS 태그는 금속성 나노입자와 매우 특이적인 유기 라만 리포터 분자의 조합이다. SERS-활성 나노프로브는 강력하고 특징적인 라만 신호를 생성하며 레이저 라만 분광법 또는 SERS 현미경을 사용하여 바이오마커를 검출하는데 사용될 수 있다.

바이오마커 단백질의 형광 기반 검출은 간단한 정량화 프로세서, 대규모 샘플의 용이한 검출, 및 형광 태그로 생체분자의 비교적 용이한 라벨링을 사용한다. 형광 라벨링된 sAB 는 샘플에서 항원의 정량화에 사용된다. 또한, 형광 분자 대신 형광 나노비드를 사용하여 신호 증폭이 달성될 수도 있다. 형광 나노비드는 폴리스티렌으로 구성된 마이크로비드 내부에 형광 염료를 인트랩함으로써 준비된다. 그 후 이러한 형광 비드는 항원 및 고정화된 pAB 와 샌드위치 타입 생체분자 복합체를 형성할 수 있는 sAB 와 접합된다.

1983년에 도입된 후, 단백질 마이크로어레이는 바이오마커의 검출을 위해 널리 수락되고 혁신되었다. 바이오마커의 검출은 고정화된 pAB, 개개의 항원 및 형광 염료로 라벨링된 sAB 사이의 생체분자 복합체의 형성에 기초한다. 샘플에서의 항원의 정량화는 형광 신호 강도를 분석하여 수행된다. 단백질 마이크로어레이는 매우 적은 양의 샘플과 시약을 요구한다는 점에서 유리하다. 단백질 마이크로어레이는 매우 간단한 실험적 프로토콜을 사용하지만, 이러한 방법의 감도는 표면 상에 단백질의 고정화를 위한 특정 화학의 사용에 의존한다.

반도체 양자점 (QD) 화학은 바이오마커의 검출 및 정량화를 위한 대안의 접근법을 제공한다. QD 는 일반적으로 특정 항원의 검출을 위해 sAB 로 태그된다. 광안정성, 튜닝가능한 성질 및 형광 감도로 인해, QD 는 바이오마커의 검출을 위한 유기 염료보다 선호된다. QD 의 초기 사이즈는 나노미터이지만, 생체-접합 후 QD 는 더 큰 사이즈의 집합체를 형성하는 것으로 밝혀졌다.

효소-기반 바이오센서는 트랜스듀서로 정량화될 수 있는 제품의 생성을 촉매하기 위해 검출 중인 생체분자에 특이적인 효소를 사용하는 것에 기초한다. 바이오센서에 사용될 수 있는 효소 중 일부는 용존 산소와 반응하여 과산화수소를 생성하는 산화효소이다.

핵산-기반 바이오센서는 올리고- 및 폴리뉴클레오타이드의 천연 및 생체모방 형태를 통합하고 높은 감도와 선택성을 위해 뉴클레오타이드 가닥의 상보적 섹션 사이의 염기 쌍 친화력에 의존한다. 합성 올리고데옥시리보뉴클레오티드 (ODN) 가 또한 사용될 수도 있다. 티올, 이황화물, 아민 또는 비오틴과 같은 말단 라벨은 트랜스듀서 엘리먼트의 표면에 ODN 을 고정화하기 위해 통합된다.

본 고안의 일부 실시형태들은 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 바이오센서, 흡착 및 반사 바이오센서, 발광 바이오센서, 형광 바이오센서, 및 광섬유 바이오센서를 포함하는 트랜스듀서 엘리먼트 광학 바이오센서를 포함한다. 형광 바이오센서는 신호 생성을 위해 형광 라벨을 사용하고, 형광 신호의 강도는 검출되는 양을 결정하는데 사용된다. SPR 은 얇은 금속막 표면 부근에서 발생하는 생체-특이적 상호작용으로 인한 굴절률 변화를 측정하는 직접적인 광학-감지 기법이다.

본 고안의 일부 실시형태들은 여기 전극을 갖는 질량-감응 압전 결정으로 구성된 압전 바이오센서를 포함한다. 압전 트랜스듀서는 바인딩 이벤트가 공진 주파수 변화와 같은 측정가능한 신호로 변환될 수 있도록 한다.

본 고안의 일부 실시형태들은 액체 매질에 적응된, 수정 마이크로밸런스 (QCM) 를 포함하며, 이는 표면 트랜스듀서 상으로 그래프트된 민감층과 검출될 분석물 사이의 결합 이벤트를 특징화하기 위해 직접 응답 신호를 제공한다.

본 고안의 일부 실시형태들은 질량-민감성 바이오센서의 타입인 마이크로캔틸레버를 포함한다. 이러한 검출의 원리는 기능화된 캔틸레버 표면 상의 분자 흡착으로 인한 캔틸레버의 기계적 응답 변화에 기초한다.

본 고안의 일부 실시형태들에서 사용될 수 있는 부가적인 바이오센서는, 전류계, 전위차계, 및 임피던스 바이오센서를 포함하는 전기화학적 바이오센서를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 전위차계 바이오센서는 이온선택 전극 (ISE) 및 이온 민감 전계 효과 트랜지스터 (ISFET) 를 사용하여 효소 반응으로부터 야기되는 이온의 축적으로 인한 전위 변화를 측정한다. 전류측정 바이오센서는 펄스 전기화학적 검출 (PED) 과 같은 전기활성 종의 산화/환원 프로세스로 인한 전류 변화 (통상적으로, 나노암페어에서 마이크로암페어 범위) 를 측정한다. 작동 전극은 일반적으로 귀 금속 또는 생체-인식 엘리먼트에 의해 커버된 스크린-인쇄 층이다. 전위차 바이오센서는 거의 0 의 전류 흐름에서 두 용액을 분리하는 이온-선택성 멤브레인에 걸쳐 생성된 전위차를 측정한다. 임피던스 바이오센서는 작은-진폭의 사인파 여기 신호에 응답하여 타겟의 저항 및 용량 특성의 조합된 측정에 기초한다. 임피던스 검출은 전극의 표면 상에 고정화된 수용체 (항체, DNA, 단백질 등) 에 대한 분석물의 결합에 의해 야기된 임피던스 변화를 측정하는 것을 수반한다. 매질의 전도도 변화는 라벨로서 사용된 효소의 활동에 의해 야기된 매질의 이온 농도 변화로 인해 야기되었다.

본 고안의 일부 실시형태들에서 사용될 수도 있는 열량계 센서는 감지 엘리먼트에서 생화학 반응의 열을 측정하는 것에 기초한다. 이 바이오 센서는 고정화된 생체분자가 있는 온도 센서로 구성된다. 분석물이 생체분자와 접촉하면, 반응 온도가 측정된다. 생성되거나 흡수된 총 열은 몰 엔탈피와 반응의 총 분자 수에 비례한다. 온도 변화는 분석물 농도, 즉 샘플에서의 글리칸-기반 바이오마커 레벨에 비례한다.

본 고안의 일부 실시형태들에서, 센서는 바이오마커를 직접 측정할 수 있는 유닛이다. 이러한 유닛은 HPLC, MS, 라만-분광학, FTIR 분광학 검출기를 포함한다. 글리칸-기반 바이오마커를 검출하거나 분석하는데 사용하기에 적합한 방법들은 바이오코어 (Biocore) 연구, 질량 분석법, 전기영동, 핵 자기 공명 (NMR), 크로마토그래피 방법 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 기체 크로마토그래피 (GC) 및 액체 크로마토그래피 (LC) 는 대사산물의 분리를 위해 사용되고 사이즈, 전하, 친화도, 결합 능력을 정의할 수 있다. 구체적으로, 질량 분석 방법은 예를 들어, LC-MS, LC-MS/MS, MALDI-MS, MALDI-TOF, TANDEM-MS, FTMS, 다중 반응 모니터링 (MRM), 정량적 MRM, 또는 무라벨 결합 분석일 수 있다. 질량 분석기의 예는 비행 시간 (time-of-flight), 자기 섹터, 사중극자 필터, 이온 트랩, 이온 사이클로트론 공명, 정전기 섹터 분석기, 전술한 것의 하이브리드 또는 조합 등이다. 또 다른 실시형태에서, 질량 분석법은 당업자에 의해 고려될 수 있는 바와 같은 다른 적절한 방법(들)과 조합될 수 있다. 다른 실시형태에서, 질량 분석 기법은 다중 반응 모니터링 (MRM) 또는 정량적 MRM 이다. 전기영동 방법은 예를 들어, 모세관 전기영동 (CE) 또는 등전점 포커싱 (IEF) 일 수 있고, 크로마토그래피 방법은 예를 들어, HPLC, 크로마토포커싱 또는 이온 교환 크로마토그래피일 수 있다.

일부 추가 실시형태들에서, 본 글리칸-기반 바이오마커를 검출, 측정 및/또는 분석하기 위해 하나 이상의 상이한 종류의 결합 또는 대체 분석이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 경쟁적 렉틴/갈렉틴 모드가 채용될 수도 있으며, 여기서 미리-라벨링된 글리칸은 렉틴/갈렉틴에 의해 제공되는 제한된 수의 결합 부위에 대해 분석될 샘플로부터의 글리칸과 경쟁한다.

일부 실시형태들에서, 본 고안의 바이오마커는 경쟁 또는 샌드위치 모드에서 면역분석에 의해 검출 및/또는 측정될 수 있다. 당업자는 이러한 면역분석을 수행하는 방법을 알고 있다. 또한, 이 목적에 적합한 항체는 상업적으로 입수가능하다. 추가로 적합한 항체는 당분야에 잘 알려져 있는 방법들에 의해 생성될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 센서는 신호를 판독가능한 형태로 변환하는 유닛으로부터 분리되는, 반응 셀 또는 영역을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 반응 셀은 광 신호를 생성하고, 광은 광섬유와 같은 광 전도체를 통해 광전 셀로 전달된다.

일부 실시형태들에서, 센서는 적어도 2개의 섹션을 포함하는 반응 셀을 포함할 수도 있으며, 하나는 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약이 있고, 다른 하나는 이러한 바이오마커-특이적 결합 시약이 없다. 이러한 설정은 검출기의 노이즈 레벨 또는 베이스라인을 결정하는 것을 허용하며 - 신호 (전기적 또는 광학적) 는 양자의 섹션으로부터 검출되고 베이스라인 결과는 특정 바인딩 섹션으로부터 제산 또는 감산된다.

도 10 은 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고, 이를 보고하며 이에 대한 데이터를 제시하기 위한 디바이스 배열체를 도시한다. 도시된 디바이스 배열체 (60) 는 검출기 (62), 분석기 (65), 디스플레이 (66) 및 메모리 (67) 를 포함한다.

본 실시형태에서, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 도시된 디바이스 배열체 (60) 의 검출기 (62) 는, 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함할 수도 있고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기 (62) 는 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포함하는 디지털 정보를 분석기 (65) 로 포워딩하도록 구성된다. 검출기 (62) 는 추세를 표시하고 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다.

상기 예시된 디바이스 배열체 (60) 의 분석기 (65) 는 검출기 (62) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포함하는 상기 디지털 정보를 수신하도록 구성된다. 분석기 (65) 는 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 추가로 구성된다. 분석기 (65) 는 검출기 (62) 로부터 시간에 걸쳐 수행되는 다중 측정들로부터 상기 측정 데이터를 수신하도록 구성된다. 분석기 (65) 는 시간에 걸쳐 수행되는 다중 측정들로부터의 측정 데이터를 분석하고 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 추가로 구성된다.

제시된 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 배열체 (60) 의 디스플레 (66) 는 분석기 (15) 에 의해 생성된 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 수신하도록 구성된다. 본 실시형태에 따른 디스플레이 (66) 는 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 디스플레이하도록 구성된다.

제시된 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스 배열체 (60) 의 메모리 (67) 는 분석기 (15) 로부터 정보를 수신하고, 메모리 (67) 에 취출가능하게 저장하고, 메모리 (67) 로부터 예를 들어, 분석기 (15) 로 정보를 취출하도록 구성되며, 이 정보는 측정 데이터, 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 포함하는 디지털 정보 및 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 포함할 수도 있다. 상기 정보는 또한 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 이력 정보를 포함할 수도 있다.

군사용으로 적합하기 위해서는, 기기가 강력하고 견고해야 하며, 낙상, 습기 및 극한의 온도를 견딜 수 있어야 하며, 하나보다 많은 마커 또는 신호를 테스트하고 위험할 경우 시각 또는 심지어 청각 신호를 제공할 수 있어야 한다.

도 11 은 본 고안의 실시형태에 따른 대상체에서의 뇌 손상의 데이터를 검출, 보고 및 제시하기 위해 전장에서 사용하기에 적합한 예시적인 기기 (70) 를 도시한다.

기기 (70) 는 메인 유닛 (72) 에 소켓으로 직접 연결되거나 케이블 연결되는 샘플링 엘리먼트 (71) 를 포함한다. 샘플링 유닛은 검출기 (73), 일련 번호, 메모리 및 필요한 센서 (74), 및 펌핑 유닛 (75) 을 포함한다. 버블 펌프의 사용은 펌핑을 위한 가장 쉬운 방법이다. 유닛이 여러 환자들에게 사용되는 경우, 적어도 펌핑 유닛은 교체가능하다. 일회용 부분은 테스트된 대상체들 사이의 교차-오염을 방지한다. 샘플은 체액, 바람직하게는 타액이다.

검출기 (73) 는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 여기서 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다. 검출기 (73) 는 추세를 표시하고 대상체에서의 뇌 손상을 검출하고 모니터링하기 위해 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성된다. 바람직하게, 글리칸-응답성 화학 및 반응은 케이블의 다른 단부에서의 샘플링에서 발생한다. 샘플은 신호를 프로세싱하고 출력을 생성하는 메인 유닛 (72) 으로 반송되지 않는다.

기기는 검출기 (73) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 분석기 (75) 로 송신하도록 구성된 송신기 (74) 를 또한 포함할 수도 있다. 분석기는 검출기 (72) 로부터 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 또는 가청 정보를 생성하도록 구성된다.

기기 (70) 는 올레드 (oled) 디스플레이와 같은 디스플레이 (76), 커서 버튼 (77) 및 측정 버튼 (78) 과, 신뢰성있는 환자 식별을 위한 바코드 판독기 (79) 또는 RFI 판독기 (80) 를 포함한다. 바람직한 실시형태에 따라, 환자 ID 는 환자 손목밴드 또는 배지로부터 획득가능하다. 디바이스는 또한 충전을 위한 USB 연결 (81) 및 내부 고정된 리온 셀 (Lion cell) 118650 충전식 배터리와 같은 충전식 배터리 (82) 를 포함한다. 재충전가능한 배터리는 바람직하게는 7 일 연속 동작을 위해 충분하다.

기기는 포켓 사이즈 기기가 바람직하다. 메인 유닛, 즉 샘플링 엘리먼트를 제외한 디바이스의 예시적인 치수는 길이 L, 폭 W 및 두께 D 에 대해 각각 150mm, 85mm 및 22mm 이다. 메인 유닛은 바람직하게는 낙상 및 가혹한 조건에 대해 보호하기 위한 저항성 쉘을 포함한다.

기기 (70) 는 사용자 인터페이스를 포함한다. 이것은 버튼들 (77, 78) 중 임의의 것을 누르면 웨이크한다. 그 후 기기는 식별을 위해 환자 스캔을 요청한다. 환자 데이터는 예를 들어 RFI 손목밴드 스티커의 환자 RFI 태그 또는 손목밴드 바코드로부터 판독될 수 있다. 신뢰성있는 환자 식별이 이용가능하지 않으면, 센서 고유 ID 74 가 판독될 수 있고, 디바이스는 단순 판독 모드 (즉, 추세 또는 환자 이력 없음) 로 동작한다.

측정은 측정 버튼 (78) 을 누르면 시작한다. 분석이 준비될 때 결과 및 이전 추세가 나타난다. 추세는 커서 버튼들 (77)(좌/우) 을 사용하여 브라우징될 수 있다. 디바이스는 상황의 개선 또는 악화를 표시하기 위해 이전 판독들을 나타낼 수 있다. 환자들은 또한 디바이스가 동작하고 있지 않을 때 커서 버튼들 (77)(상/하) 을 사용하여 브라우징될 수 있다. 디스플레이 (76) 는 바람직하게는 환자 정보, 날짜 및 시간, 숫자로서의 분석물 레벨, 시간의 함수로서의 분석물 레벨, 화살표로서의 분석물 농도의 감소 또는 증가, 및 배터리의 충전 레벨 중 하나 이상을 나타낸다.

바람직한 실시형태에 따라, 기기는

o 시간 간격으로 타액을 샘플링하고,

o 타액의 샘플에서 선택적으로 글리칸-기반 바이오마커와 반응하거나 이에 결합하기 위한 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 검출하고,

o 타액에서 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨을 결정하고,

o 시간의 함수로서 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨을 디스플레이하도록 적응된다.

기기는 또한 바람직하게는 시간의 함수로서 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커 레벨의 변화, 즉 대상체에서의 뇌 손상을 악화시키는 것을 표시하는 시각적 경보를 트리거하도록 적응된다.

일 실시형태 또는 본 고안에서는 대상체에서의 뇌 손상을 진단하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은

o 본 고안에 따른 디바이스 (20, 30, 36, 37, 40, 50, 60) 또는 기기 (70) 와 대상체를 접촉시키는 단계,

o 체액의 샘플을 상기 디바이스 (20, 30, 36, 37, 40, 50, 60, 70) 의 검출기 (12, 22, 62, 72) 로 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 접촉 및 상기 지향은 연속적으로 및/또는 주기적으로 시행된다.

일 실시형태 또는 본 고안에서는 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은

o 본 고안에 따른 디바이스 (20, 30, 36, 37, 40, 50, 60) 또는 기기 (70) 와 대상체를 접촉시키는 단계,

o 체액의 샘플을 상기 기기 (70) 의 또는 상기 디바이스 (20, 30, 36, 37, 40, 50, 60) 의 검출기 (12, 22, 62, 72) 로 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 접촉 상기 지향은 연속적으로 및/또는 주기적으로 시행된다.

본 고안의 방법의 예시적인 비제한적 플로우 챠트가 도 12 에 나타나 있다. 방법은 다음의 액션들을 포함한다:

액션 80: 대상체로부터 획득된 체액 샘플을 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하는 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하는 검출기를 포함하는 디바이스 또는 기기와 접촉, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시한다.

액션 81: 샘플을 검출기로 지향.

액션 82: 데이터 신호의 강도를 분석

액션 83: 강도에 기초하여 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성.

방법에 따라 접촉 및 지향은 연속적으로 및/또는 주기적으로 시행된다.

바람직한 실시형태에 따라 방법은 다음의 액션들을 또한 포함한다

액션 84: 시간의 함수로서 상기 샘플에서 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 레벨의 추세선을 생성, 그리고

액션 85: 대상체에서의 뇌 손상을 평가하기 위해 추세선을 활용.

본 고안의 실시형태들의 양태에 따라, 특정 환자의 상기 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커의 상기 레벨의 측정은 시간에 걸쳐 반복되고, 이는 시간의 함수로서 정량적 또는 상대적 바이오마커 레벨의 추세선을 생성하며, 생성된 상기 추세선에 기초하여 이 환자에 대한 모니터링 및 예측을 가능하게 한다. 환자-특정 측정 결과는 메모리에 저장되고 상기 메모리로부터 취출될 수도 있다. 환자-특정 측정 결과는 환자의 상태, 즉 사람이 뇌 외상을 겪었는지 여부, 상태가 호전되고 있는지 여부, 부상이 치유되었는지 여부, 및 환자를 내보내는 것이 안전한지 여부를 파악하는데 사용될 수도 있다.

시간의 함수로서의 바이오마커 레벨(들)의 환자 특정 추세선은 뇌 조직 장애의 상태 및 진행을 모니터링하고 결과를 예측하기 위해 의료 전문가가 취출하고 볼 수도 있다. 상기 환자-특정 측정 결과를 활용하여 환자의 상태를 진단할 때, 소정의 생체분자는 그 기저 레벨이 개인마다 다르다. 그러나, 시간에 걸친 이러한 분자들의 농도가 지속적으로 변화하는 추세는 뇌 조직 파괴의 정확한 바이오마커 역할을 할 수 있다. 바이오마커의 지속적인 상승은 진행 중인 부상을 표시할 수도 있으며, 환자를 내보내는 것이 안전하지 않다는 것을 의사에게 표시할 수도 있다. 바이오마커 레벨의 감소는 사람이 뇌 외상을 겪었지만 상태가 호전되고 있음을 표시할 수도 있다. 피크 이후 지속적인 안정 레벨은 부상이 치유되고, 환자를 내보내는 것이 안전하다는 것을 표시할 수도 있다.

제시된 실시형태에 따른 대상체의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 일 예는, 미세유체 디바이스이며, 이는 표면적 대 부피 비율이 증가된 마이크로미터 스케일에 의해 특징화되며, 여기서 표면력은 지배적이게 되며 미세유체 디바이스의 동작에 영향을 미친다. 제한된 대류와 확산 의존으로 인해 미세유체 디바이스에서 유체를 혼합하는 것은 도전적이게 된다. 통상적으로, 본 고안의 실시형태들에 따른 POCT 디바이스는 저비용, 휴대성, 사용자 친화성, 동작을 위해 필요한 감소된 액세서리 및 감소된 전력 요건들을 가질 것으로 예상된다. POCT 디바이스의 풋프린트를 증가시키는 가장 전력 소모적이고 값비싼 컴포넌트들은 일반적으로 트랜스듀서 및 밸브들을 갖는 펌핑 컴포넌트들이다. 본 고안의 일부 실시형태들에서 펌핑 시스템의 사이즈 감소 또는 심지어 펌프 및 밸브의 필요성을 제거하는 것은 큰 이점이 될 것이다. 미세유체 플랫폼은 압력-구동형 플로우와 같은 액체 추진 원리에 기초하여 분류될 수 있다.

제시된 실시형태에 따른 대상체의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 다른 예는 테스트 스트립으로도 알려진 모세관 흐름 디바이스이다. 모세관 흐름 디바이스에서, 샘플 액체는 임의의 적용된 압력 없이 모세관 힘에 의해 구동되며; 이러한 디바이스는 본 고안의 일부 실시형태들에서 사용될 수 있다. 액체 샘플 흐름은 미세구조화된 기판의 습윤성 및 피처 사이즈에 의해 제어된다. 필요한 모든 화학물질은 테스트 스트립 상에 또는 그 내에 미리 도포된다. 통상적으로, 테스트 결과는 광학 신호이며 일반적으로 검출 영역의 색 변화로서 구현된다.

대상체의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 다른 예는 본 고안의 일부 실시형태들에서 사용될 수 있는 인가된 측압 (lateral pressure) 디바이스이다. 이들은 플랫폼을 통해 유체를 구동하기 위해 적용되는 외부 펌프 또는 내장 마이크로펌프가 있는 압력-구동형 디바이스이다. 이 플랫폼은 혼합, 배출, 미터링 및 분리와 같은 다양한 유체 동작들을 허용한다.

대상체의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스의 다른 예는 본 고안의 일부 실시형태들에서 사용될 수 있는 인가된 횡압 (transverse pressure) 디바이스이다. 인가된 횡압은 유체 흐름을 추진하거나 중지하기 위한 횡압에 기초한다. 미세채널 및 저장소는 인접한 채널에서 흐르는 압축된 공기와 같은 유체에 의해 가해지는 외부 압력에 의해 스퀴즈 또는 핀칭될 수 있는 소프트 엘라스토머로 만들어진다. 플랫폼의 재료는 폴리디메틸실록산 (PDMS) 과 같은 소프트 엘라스토머로 생산될 수도 있다. 본 고안의 일부 실시형태들에서, 이러한 플랫폼들 상에서 유체 네트워크가 사용될 수 있다.

미세제조된 디바이스 상에 마이크로미터-사이즈의 에멀젼 액적의 생성 및 조작을 수반하는 액적 미세유체학이 본 고안의 일부 실시형태들에서 사용될 수도 있다. 액적 미세유체학은 종래의 미세펌프에 대한 필요성을 불필요하게 만든다. 액적 반응기에서 제어되고 빠른 유체의 혼합은 연속-흐름 미세유체 디바이스와 비교할 때 반응 시간을 감소시킨다. 또한 액적 미세유체는 모든 시약을 액적에 저장할 수 있으며 외부 시약 저장소에 유체 커플링의 필요성을 제거한다. 액적 미세유체 디바이스의 임의의 규모 확장은 디바이스 사이즈 또는 복잡성을 증가시키지 않는다. 디지털 미세유체 디바이스에서는, 액적 미세유체 디바이스와 달리, 임의의 미세채널 없이 전극들의 어레이에서 각각의 액적을 별도로 어드레싱하는 것이 가능하고, 액적은 전기습윤-온유전체 원리 (electrowetting-ondielectric principle) 에 기초하여 이동될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 디바이스는 체액에 대한 분석을 수행하기 위한 완전히 통합된 액적 기반 "디지털" 미세유체 랩온어칩 (microfluidic lab-on-a-chip) 이다.

체액, 수용액, 용매 및 계면활성제를 포함한 다양한 액체의 원심 펌핑은 본 고안의 맥락에서 적용가능하다.

파 전파 방향으로 액체 액적을 추진하기 위해 기질의 표면에 걸쳐 이동하는 표면 탄성파 (SAW) 는 액체 액적을 생성, 추진, 혼합 및 분해하기 위해 본 고안의 일부 실시형태들에 따른 디바이스에서 사용될 수도 있다. SAW 디바이스는 마이크로스케일 상의 개별 액적 내에서 강화된 혼합 및 원심분리를 가능하게 한다.

본 명세서에 제시된 디바이스는 현장 진료 테스팅 (POCT) 디바이스로서 수행하기에 매우 적합하다. 진단 기술은 랩-기반 테스팅 디바이스와 POCT 플랫폼으로 나눠질 수 있다. POCT 는 즉각적인 진단 및/또는 임상 개입으로 간병인을 보조하기 위해 테스트 결과가 즉시 또는 짧은 시간에 이용가능하게 될 것이라는 가정 하에 샘플들이 분석되는 절차이다. POCT 의 특징들의 일부는 신속한 호전, 임상 판정을 안내하기 위한 결과 전달, 테스트팅의 완료 및 동일한 임상 직면에서의 후속 조치를 포함한다. 결과의 신속한 호전은 환자의 분류, 의뢰 및 퇴원 판정과 같은 임상 판정들에 영향을 미치기 위해 테스트 결과들에 대해 중요하다. 신속은 환자가 여전히 현장에 있는 동안의 초, 분 또는 몇 시간을 지칭할 수 있다. 의료 제공자에게 결과를 신속하게 보고하고 치료 계획으로 변환하는 메커니즘을 갖지 않는 신속한 검사 결과는 공중 헬스 결과에 임의의 상당한 영향을 미칠 가능성이 거의 없다. POCT 는 "동일한 임상 직면에서" 진단 프로세스를 완료하고 치료 계획을 동일한 날짜에 구현될 수 있도록 하여 환자와 의료 제공자 양자 모두에게 편리함을 제공함으로써 이 문제를 극복할 수 있다. POCT 에 기초한 조기 진단은 간병인이 치료 프로세스를 더 일찍 시작하는 것을 가능하게 하고 이에 의해 의학적 상태를 방지 또는 치료하는 기회를 증가시킨다.

본 고안의 일부 실시형태들은 랩온어칩 디바이스, 전체 분석 마이크로시스템, 및 유체 카트리지/측면 흐름 (LF) 스트립을 포함하는 POCT 를 포괄한다. 이러한 디바이스는 통합 또는 전용판독 및 디스플레이 엘리먼트들을 가질 수도 있다.

POCT 플랫폼의 풋프린트는 소형 칩에서 진료실, 병원 또는 구급차에 배치될 수도 있는 테이블 탑 시스템에 이르기까지 다양하며, 이상적으로는 최소로 훈련된 사용자들에 의해 동작될 수 있다. POCT 시스템은 본질적으로 최소의 조작자 개입을 필요로 하고, 필요한 시약이 있어야 하며, 바람직하게는 시스템 내에 통합되는 자동화된 프로세싱 단계들을 가져야 한다.

본 고안의 일 양태에 따라, 대상체서의 뇌 손상의 지속적인 진달을 위한 키트가 제공되며, 이는 임의의 위치 및 시설에서 전문가 또는 비전문가에 의해 수행될 수 있다.

당업자에게 명백한 바와 같이, 렉틴 어레이 키트가 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 키트는 Cy3 등가 염료-접합된 비오틴-스트렙타비딘 복합체를 통한 어레이 상의 직접 검출을 위해 글리칸을 함유하는 비오틴화된 샘플에 사용된다. 일부 실시형태들에서, 어레이 상에 캡처된 글리칸의 항체 검출을 위해 샌드위치 기반 방법이 사용된다.

일부 실시형태들에서, 바이오마커 검출 키트는 HRP 단백질을 포함하고 형광 광이 채용되어 체액에서 바이오마커를 검출하고 바이오마커의 양을 퍼센티지로 표시할 수도 있다. 이는 없음, 경증, 중증 및 심각을 포함하지만 이에 제한되지 않는 스케일로 뇌 손상의 심각성을 표시하는 휴대용 애플리케이션에 통합될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 유사한 예/아니오 응답이 수신된다. 이들 예는 다른 가능한 실시형태들을 배제하지 않는다.

일부 실시형태들에서, 본 고안은 뇌 손상을 검출하기 위한 키트 또는 디바이스에서 적어도 하나의 항체의 용도를 제공하며, 여기서 항체는 임의의 종의 폴리클로날 또는 모노클로날 항체, 또는 그의 단편, 효소적으로 절단되거나 재조합으로 생성된, 또는 인간화 항체일 수도 있으며, 항체는 글리칸, 당단백질, 펩티도글리칸, 프로테오글리칸, 당지질, 단백질, 소분자, 렉틴 또는 다른 종의 항체 (일반적으로 '항원') 를 인식하고 결합한다.

본 디바이스의 모든 실시형태들, 상세들, 이점들 등은 또한 본 고안의 상이한 양태들 및 실시형태들에서 사용하기 위한 디바이스에 적용된다. 또한, 본 방법들의 모든 실시형태들, 상세들, 이점들 등은 본 키트에 적용되며, 그 역 또한 마찬가지이다. 특히, 본 방법들을 수행하기에 적합한 것으로서 개시된 하나 이상의 화합물, 조성물 또는 시약이 본 키트에 포함될 수도 있다. 마찬가지로, 키트와 관련하여 개시된 모든 것은 본 방법들에도 또한 적용된다.

추가 설명 없이, 당업자는 선행 설명을 사용하여, 본 고안을 최대한으로 활용할 수 있다고 여겨진다.

본 글리칸-기반 바이오마커와 연관된 이점의 비제한적 예는 뇌 조직 특이적이며, 손상 후 몇분 이내에 혈뇌 장벽을 혈류로 통과할 수 있고, 현장 진료 혈액 테스트 및 다른 체액을 사용하여 검출될 수 있는 것을 포함한다. 또한, 바이오마커는 부상에 후속하여 증가 또는 감소할 수도 있지만, 그럼에도 불고하고 이들은 부상의 심각성과 상관관계가 있다. 바람직하게, 본 바이오마커는 부상 크기, 생존가능성 및/또는 신경학적 결과와 상관할 수 있거나, 신경 및 신경교 세포 손실, 축삭 및 혈관 장애의 정도를 표시할 수도 있다. 본 바이오마커는 뇌 장애에 대한 현재 진단 팔레트에 크게 부가될 수 있다.

본 출원으로부터 완성된 특허의 존속 동안, 많은 관련된 지속적인 뇌 손상 진단 디바이스가 개발될 것으로 예상되며 타액 기반 뇌 손상 진단 디바이스 용어의 범위는 선험적으로 이러한 모든 새로운 기술을 포함하도록 의도된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "약" 은 ±10% 를 지칭한다.

용어들 "구비하다", "구비하는 것", "포함하다", "포함하는 것", "갖는 것" 및 그 활용어들은 "포함하지만 한정되지 않는 것"을 의미한다.

용어 "이루어지는 것"은 "포함하고 한정되는 것" 을 의미한다.

용어 "본질적으로 구성하는 것" 은, 그 조성, 방법 또는 구조가 추가적인 성분, 단계 및/또는 부품을 포함할 수 있으나, 추가적인 성분, 단계 및/또는 부품이 청구된 조성, 방법 또는 구조의 기본적이고 신규한 특징을 물질적으로 변경하지 않는 경우를 말한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 소정 물질의 맥락에서 "실질적으로 없는" 및/또는 "본질적으로 없는" 이라는 구절은 이 물질이 완전히 없거나 조성물의 총 중량 또는 부피로 물질의 약 5, 1, 0.5 또는 0.1 % 미만을 포함하는 조성물을 지칭한다. 대안으로, 프로세스, 방법, 속성 또는 특성의 맥락에서 "실질적으로 없는" 및/또는 "본질적으로 없는"이라는 구절은, 소정의 프로세스/방법 단계, 또는 소정의 속성 또는 소정의 특성, 또는 프로세스/방법이 완전히 없는 프로세스, 조성물, 구조 또는 물품을 지칭하며, 여기서 소정의 프로세스/방법 단계는 주어진 표준과 비교하여, 속성 또는 특성의 약 5, 1, 0.5 또는 0.1% 미만으로 특징화되는 주어진 표준 프로세스/방법/, 또는 속성 도는 특성과 비교하여 약 5, 1, 0.5 또는 0.1% 미만으로 실시된다.

용어 "예시적인" 은 예, 사례, 또는 예시로서 기능함을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인" 으로서 설명된 임의의 실시형태가 반드시 다른 실시형태들에 비해 선호되거나 유리한 것으로 해석되고 및/또는 다른 실시형태들로부터의 특징들의 통합을 배제하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

"선택적으로" 또는 "대안으로" 라는 단어는 "일부 실시형태들에서는 제공되고 다른 실시형태들에서는 제공되지 않음" 의미하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 본 고안의 임의의 특정 실시형태는 그러한 특징들이 충돌하지 않는 한 복수의 "선택적" 특징들을 포함할 수도 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태들 ("a, "an" 및 "the" ) 은, 문맥에서 달리 명백하게 지시되지 않는 한 복수의 언급을 포함한다. 예를 들어, 용어 "화합물" 또는 "적어도 하나의 화합물" 은 그 혼합물을 포함하는 복수의 화합물을 포함할 수 있다.

본 출원 전체에 걸쳐, 본 고안의 다양한 실시형태들은 범위 형식으로 제시될 수도 있다. 범위 형식의 설명은 단지 편의성 및 간결성을 위한 것이며 본 고안의 범위에 대한 확고한 제한으로 해석지 않아야 함을 이해해야 한다. 따라서, 범위의 설명은 그 범위 내 개별 수치 값 뿐만 아니라 모든 가능한 하위범위를 구체적으로 개시되는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 1 내지 6 과 같은 범위의 설명은 그 범위 내 개별 수치, 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5 및 6 뿐만 아니라 특별히 개시된 하위범위 예컨대 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등을 가지는 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 폭과 관계없이 적용된다.

본 명세서에서는 수치 범위가 표시될 때마다, 표시된 범위 내에서 임의의 인용된 (분수 또는 정수) 수치를 포함하는 것을 의미한다. 제 1 표시 숫자와 제 2 표시 숫자 "사이의 범위/범위들" 및 제 1 표시 숫자 "내지" 제 2 표시 숫자의 "범위/범위들" 의 구절은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용되고, 제 1 표시 숫자 및 제 2 표시 숫자 및 이들 사이의 모든 분수 및 정수 숫자를 포함하는 것을 의미한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어들 “프로세스" 및 "방법" 은, 화학, 재료, 메커니컬, 계산 및 디지털 분야의 당업자에 의해 알려진, 또는 알려진 방식, 수단, 기법 및 절차로부터 쉽게 개발되는 이들 방식, 수단, 기법 및 절차를 포함하지만 이에 제한되지 않는 주어진 태스크를 달성하기 위한 방식, 수단, 기법 및 절차를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "치료하는 것" 은 상태의 진행을 폐지, 실질적으로 억제, 감속 또는 역전시키거나, 상태의 임상적 또는 미적 증상을 실질적으로 개선하거나, 또는 상태의 임상적 또는 미적 증상의 출현을 실질적으로 방지하는 것을 포함한다.

명료함을 위해, 별도의 실시형태들과 관련하여 설명되는 본 고안의 특정 특징은 또한 단일 실시형태의 조합으로 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 반대로, 간결화를 위해, 단일의 실시형태과 관련하여 설명되는 본 고안의 다양한 특징들은 또한 별도로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 또는 본 고안의 임의의 다른 설명된 실시형태에서 적절하게 제공될 수도 있다. 다양한 실시형태들과 관련하여 설명된 특정 특징들은, 그 실시형태가 그 요소들 없이는 작동하지 못하지 않으면, 그 실시형태들의 본질적인 특징들로 고려되지 않아야 한다.

상기 설명과 첨부된 도면은 본 고안을 만들고 사용하기 위해 본 고안자들에게 알려진 최선의 방식을 교시하기 위해서만 의도됨을 이해해야 한다. 고안의 개념이 다양한 방식들로 구현될 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 고안의 전술한 실시형태들은 상기 교시에 비추어 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 고안을 벗어나지 않으면서 수정되거나 변경될 수도 있다. 따라서, 본 고안 및 그 실시형태들은 상술된 예들에 제한되지 않으며 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에서 달라질 수도 있음을 이해해야 한다.

위에서 기술되고 하기 청구범위 섹션에서 청구된 바와 같은 본 고안의 다양한 실시형태들 및 양태들은 하기 예들에서 실험적 및/또는 산출된 지원을 찾을 수 있다.

예들

이제 상기 설명과 함께 비제한적인 방식으로 본 고안의 일부 실시형태들을 예시하는 다음의 예들이 참조된다.

금 졸이 상업적으로 입수가능한 콜로이드성 금 및 항체 조제로부터 면역분석에 사용하기 위해 준비될 수도 있다. 예를 들어, 콜로이드성 금 G20 (20nm 입자 사이즈, Janssen Life Sciences Products 에 의해 공급) 은 0.22μm 필터링된 0.1 M K₂CO₃ 로 pH 7 로 조정되고 깨끗한 유리 비커에 20ml 첨가된다. 1 mg/ml 에서 2mM 붕사 버퍼 pH 9 로 준비되고 0.22μm 필터링된 항체 200㎕ 가 금 졸에 첨가되고, 혼합물을 2분 동안 계속 교반된다. 0.1MK₂CO₃ 는 항체 금 졸 혼합물의 pH 를 9 로 조정하는데 사용되고, 10%(w/v) BSA 2ml 가 첨가된다.

항체-금은 12000g, 30분 및 4℃ 에서 일련의 3가지 원심분리 단계로 정제되며, 펠릿의 느슨한 부분만 추가 사용을 위해 재현탁된다. 최종 펠렛은 20mM Tris, 150mM NaCl pH 8.2 중 1%(w/v) BSA 에서 재현탁된다.

염료 졸은 Foron Blue SRP 및 Resolin Blue BBLS 와 같은 상업적으로 입수가능한 소수성 색소로부터 조제될 수도 있다. 예를 들어, 50g 의 염료가 1 리터의 증류수에 2-3분 동안 자석 교반기에서 혼합하여 분산된다. 염료 분산액의 분획화는 실온에서 10분 동안 1500g 의 초기 원심분리 단계에 의해 수행되어 더 큰 졸 입자를 고체 펠릿으로 제거할 수 있으며, 상층액 현탁액은 추가 원심분리를 위해 보유된다.

현탁액은 실온에서 10분 동안 3000g 에서 원심분리되고, 상층액은 폐기되며, 펠렛은 500ml 증류수에 재현탁된다. 이 절차가 추가로 3회 반복되며, 최종 펠렛을 증류수 100ml 에서 재현탁된다.

상술한 바와 같이 제조된 염료 졸의 스펙트럼이 측정될 수 있으며, Foron Blue 에 대해 약 657nm, Resolin Blue 에 대해 690nm 의 람다-최대 값을 제공한다. 1cm 경로 길이에 대한, 람다 최대 흡광도는 염료 졸 농도의 임의적인 측정으로서 사용된다.

면역분석에 사용하기 위한 라텍스(폴리머) 입자는 상업적으로 입수가능하다. 이들은 폴리스티렌, 폴리비닐톨루엔, 폴리스티렌-아크릴산 및 폴리아크롤레인과 같은 다양한 합성 폴리머에 기초할 수 있다. 사용된 모노머는 일반적으로 수불용성이며 수성 계면활성제에 유화되어 모노머 미셀이 형성되고, 이는 그 후 에멀젼에 개시제를 첨가하여 폴리머화하도록 유도된다. 실질적으로 구형인 폴리머 입자가 생성된다.

착색된 라텍스 입자는 폴리머화 이전의 에멀젼에 안트라퀴논 (노란색) 과 같은 적절한 염료를 통합하거나 미리형성된 입자를 착색하여 생성될 수 있다. 후자의 경우, 염료는 클로로포름과 같은 수불혼화성 용매에 용해되어야 하며, 이는 그 후 라텍스 입자의 수성 현탁액에 첨가된다. 입자는 비수성 용매와 염료를 흡수한 다음 건조될 수 있다. 바람직하게는 이러한 라텍스 입자가 약 0.5 마이크론 미만의 최대 치수를 갖는다.

착색된 라텍스 입자는 단백질, 특히 항체 또는 렉틴으로 감작되어, 전술한 바와 같은 선택적 결합 시약을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 약 0.3 마이크론 직경의 폴리스티렌 비드 (Polymer Laboratories 에 의해 공급됨) 는 하기 설명된 프로세스에서, 안티-글리칸-기반 바이오마커 항체로 감작될 수도 있다. 0.5ml (12.5mg 고체) 의 현탁액이 Eppendorf 바이알에 1ml 의 0.1M 붕산염 버퍼 pH 8.5 로 희석된다. 이러한 입자는 붕산염 버퍼에서 4회 세척되며, 각 세척은 실온에서 MSE 미세원심분리기에서 13000rpm 으로 3분 동안 원심분리로 구성된다. 최종 펠렛은 1ml 의 붕산염 완충액에서 재현탁되고, 300㎍ 의 안티-글리칸-기반 바이오마커 항체와 혼합되며, 현탁액은 실온에서 16-20시간 동안 엔드-오버-엔드(end-over-end)로 회전된다. 항체-라텍스 현탁액이 13000rpm 에서 5분 동안 원심분리되고, 상청액이 폐기되며, 펠렛이 0.5mg 소 혈청 알부민을 함유하는 1.5ml 붕산염 완충액에서 재현탁된다. 실온에서 30분 동안 연속적으로 회전된 후, 현탁액은 5분 동안 13000rpm 에서 원심분리에 의해, 포스페이트 완충 식염수 pH 7.2 중 5mg/ml BSA 로 3회 세척된다. 펠릿이 인산염 완충 식염수 pH 7.2 중 5mg/ml BSA/5%(w/v) 글리세롤에서 재현탁되고 사용될 때까지 4 ℃ 에서 보관된다.

단백질은 수동 흡착을 포함하는 프로세스에서 염료 졸에 커플링될 수도 있다. 단백질은 예를 들어, 렉틴 또는 2mg/ml의 인산염 완충 식염수 pH 7.4 에서 제조된 안티-글리칸-기반 바이오마커 항체와 같은 항체 제제일 수도 있다. 100㎕ 항체 용액, 2ml 염료 졸, 2ml 0.1M 인산염 완충액 pH 5.8 및 15.9ml 증류수를 함유하는 반응 혼합물이 조제된다. 이 용액을 부드럽게 혼합한 후, 제제는 실온에서 15분 동안 방치된다. 과도한 결합 부위는 예를 들어, 소 혈청 알부민을 첨가하여 차단될 수도 있다. 5mM NaCl pH 7.4 중 150mg/ml BSA 4ml 가 반응 혼합물에 첨가되고, 실온에서 15분간 배양 후, 용액이 3000g 에서 10분 동안 원심분리되고 펠렛이 0.25% 10ml 에 재현탁된다 (0.04M 인산 완충액 중 w/v 덱스트란/0.5% w/v 락토스). 이 항체-염료 졸 접합체는 동결 건조 형태로 보관되는 것이 가장 좋다.

본 고안의 예시적인 실시형태에서 페투인 및 아시알로페투인을 분석하는 모델이 있다. 페투인은 태아 혈청에 풍부한 당단백질이며, 시알로페투인은 시알릴화된 형태이다. 렉틴 또는 페투인 또는 아시알로페투인의 글리칸 부분에 선택적으로 결합하는 렉틴은 고체 매트릭스에 영구적으로 고정화된다. 용액 중의 페투인 또는 아시알로페투인은 렉틴과 접촉하고 결합 반응이 후속하여 발생한다. 그 후, 반응 구획은 세척되고 라벨링된 접합체가 첨가된다. 접합체는 선행 페이즈에서 표면 상에 캡처된 페투인 또는 아시알로페투인에 결합한다.

대안으로, 페투인 또는 아시알로페투인은 먼저 라벨링된 접합체와 접촉되어 복합체를 형성한다. 그 후 복합체는 고정화된 렉틴(들)과 접촉하게 된다. 접합체는 검출가능한 라벨에 커플링되는 페투인-특이적 또는 아시알로페투인-특이적 항체를 포함한다. 검출가능한 라벨은 텍스트에 제시된 것들 중 하나이며, 바람직하게는 시각적 검출을 가능하게 하는 콜로이드/미립자 물질이다.

렉틴 기반 글리칸 검출 방법으로 다중 마커들을 동시에 검출하는 능력에 대한 증거

하나의 분석에서 다중 바이오마커의 동시 검출에 대한 예는 하기에 제공된다. 예에서 사용된 렉틴은 표 1 에 나열되어 있으며 테스트 스트립은 도 13 에 나타나 있다. 실험들은 다음과 같이 수행되었다:

스트립들의 준비 및 어셈블리: 샘플 패드가 차단되고, 건조 후 스트립이 어셈블리되었다: 니트로셀룰로오스 멤브레인 (스트립의 중앙 부분), 접합체 패드 (스트립의 상부 부분) 및 위킹 패드 (하부 부분 스트립) 는 2mm 오버랩으로 백킹 카드에 부착되고 넓은 시트가 5mm 넓은 개별 분석 스트립으로 절단되었다.

반응 영역의 기능화: 2개의 캡처 렉틴이 니트로셀룰로오스 멤브레인 (스트립의 중앙 부분) 에서 공간적으로 분리되고 멤브레인에 렉틴을 영구적으로 흡착하기 위해 건조되었다.

샘플 분석: TBI 환자의 샘플이 샘플 패드에 피펫팅되고 멤브레인을 통해 이동할 수 있도록 했다. 금 입자 접합된 두 번째 렉틴 (트레이서) 이 첨가되고 이동되었다. 스트립은 접합체 패드 말단을 세척 완충액을 함유하는 웰에 디핑하여 세척되고 이동 완충제가 과잉 및 결합되지 않은 금-접합체를 반응 영역으로부터 플러싱되었다. 샘플에 2개의 상이한 글리칸이 존재하고 하나의 분석에서 검출될 수 있음을 표시하는 2개의 점이 반응 영역에 나타났다. 예들에서 사용된 렉틴은 표 1 에 나열된다.

[표 1]

렉틴의 특이성은 분명히 상이하며, 가장 현저한 차이는 시알산에 대한 SNA-I 의 특이성인 반면 ECA 는 이러한 특이성을 갖지 않으며; 시알산은 실제로 ECA 결합을 방지하고 갈락토스-글루코스아민에 우선적으로 결합한다.

질량분석 분석에 의한 확인: TBI 환자와 건강한 대조군의 타액 샘플에서 글리칸이 분리하고 정제되었다. 방출된 N-글리칸이 질량 분석기로 분석되고 스펙트럼의 각 피크의 m/z-값이 피크 값을 글리칸 질량 분석 데이터베이스와 매칭시켜 글리칸 조성으로 변환되었다. 샘플에서 각 글리칸의 상대적 존재비는 피크 높이 (면적) 에서 산출되었고 상대적 풍부함은 TBI 환자와 건강한 대조군 사이에서 비교되었다.

건강한 샘플과 비교하여 TBI 샘플에서 적어도 두 가지 두드러진 타입이 지배적인 것으로 밝혀졌다: 1) x-갈락토스-NANA 말단을 갖는 하이브리드-타입-N-글리칸 및 2) 산성 N-글리칸 x-글루코스아민-갈락토스 말단. 이러한 결과는 측면 흐름 예의 렉틴 특이성과 매칭한다.

요약: 질량 분석법은 샘플에 두 개의 글리칸 종의 존재를 입증했으며, 측면 흐름 예에서 이들을 동시에 검출하는 능력이 입증되었다.

본 고안이 그 특정 실시형태들과 함께 설명되었더라도, 다수의 대안들, 수정들 및 변형들이 당업자에게 자명할 것임이 명백하다. 이에 따라, 본 고안은 첨부된 청구항들의 사상 및 넓은 범위 내에 있는 모든 그러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

1. 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스로서,
   상기 디바이스 (20), (30), (36), (37), (40), (50), (60) 는 검출기 (12), (22), (62) 를 포함하고, 상기 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응하거나 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 상기 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 검출기 (12), (22), (62) 는 시간에 걸쳐 다중 측정들을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 디바이스 (20), (30), (36), (37), (40), (50), (60) 는,
   - 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 상기 검출기 (12), (22), (62) 로 지향하도록 구성되는 샘플링 엘리먼트 (11, 21) 를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 디바이스 (20), (30), (36), (37), (40), (50), (60) 는,
   - 수집 부위로부터 또는 상기 샘플링 엘리먼트 (11, 21) 로부터 상기 검출기 (12), (22), (62) 로 상기 샘플을 이송하도록 구성되는 펌프 (13) 를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디바이스 (20), (30), (36), (37), (40), (50), (60) 는,
   - 상기 검출기 (12), (22), (62) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 구성되는 분석기 (15), (25), (65) 를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 디바이스 (20), (30), (36), (37), (40), (50), (60) 는,
   - 상기 검출기 (12), (22), (62) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 상기 분석기 (15), (25), (65) 로 송신하도록 구성된 송신기 (14) 를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 디바이스 (20), (30), (36), (37), (40), (50), (60) 는,
   - 상기 분석기 (15), (25), (65) 에 의해 생성된 상기 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 수신하고 이를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 (16), (26), (66) 를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디바이스는,
   - 상기 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 정보를 상기 분석기 (15) 로부터 수신하고, 메모리 (67) 에 취출가능하게 저장하며, 그리고 상기 메모리 (67) 로부터 취출하도록 구성된 상기 메모리 (67) 를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검출기 (12), (22), (62) 는 상기 글리칸-기반 바이오마커의 대응물인 친화성 쌍의 멤버를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 체액은 타액이고, 상기 디바이스 (40), (50) 는 치아 (51) 에 부착가능하거나 치아 (51) 상에/에 이식가능한, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 체액은 소변이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 소변 수집 디바이스로서 실현되는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 체액은 눈물이고, 상기 샘플링 엘리먼트는 눈물 수집 윅 (wick) 으로서 실현되는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 디바이스.
12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스를 포함하는 헬멧 (36), (37) 으로서,
    상기 체액은 타액인, 헬멧 (36), (37).
13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스를 포함하는 마우스 가드 (41) 로서,
    상기 체액은 타액인, 마우스 가드 (41).
14. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스를 포함하는 접착 패치로서,
    상기 체액은 땀인, 접착 패치.
15. 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 대상체로부터 획득된 체액 샘플을 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스와 접촉시키는 단계, b) 상기 샘플을 상기 디바이스의 검출기로 지향시키는 단계, c) 상기 검출기가 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 갖고, 상기 레벨은 상기 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하며, 상기 접촉 및 상기 지향은 연속적으로 및/또는 주기적으로 시행되는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    시간의 함수로서 상기 샘플에서 상기 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 레벨의 추세선을 생성하고 상기 대상체에서의 뇌 손상을 평가하기 위해 생성된 상기 추세선을 활용하는 단계를 포함하는, 대상체에서의 뇌 손상을 검출하기 위한 방법.
17. 전장에서 사용하기 위한 기기 (70) 로서,
    o 검출기 (73) 로서, 상기 검출기는 체액의 샘플에서 글리칸-기반 바이오마커와 선택적으로 반응 또는 이에 결합하기 위한 적어도 하나의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 포함하고, 상기 반응 또는 상기 결합은 측정 데이터로서 적어도 하나의 데이터 신호를 생성하고, 상기 적어도 하나의 데이터 신호는 상기 샘플에서 상기 글리칸-기반 바이오마커의 레벨과 상관하는 강도를 가지며, 상기 레벨은 대상체에서의 뇌 손상 정도를 표시하는, 상기 검출기 (73),
    o 대상체로부터 체액의 샘플을 추출하고 상기 샘플을 상기 검출기 (73) 로 지향하도록 구성되는 샘플링 엘리먼트 (71),
    o 상기 검출기 (73) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 분석기 (75) 로 송신하도록 구성된 송신기 (74) 로서, 상기 분석기는 상기 검출기 (73) 로부터 상기 적어도 하나의 데이터 신호를 수신하고 상기 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 생성하도록 구성되는, 상기 송신기 (74),
    o 상기 분석기에 의해 생성된 상기 대상체에서의 뇌 손상을 표시하는 상기 디스플레이가능 및/또는 가청 정보를 수신하고 이를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 (76) 를 포함하는, 전장에서 사용하기 위한 기기.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 체액은 타액인, 전장에서 사용하기 위한 기기.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기기는
    o 시간 간격들로 타액을 샘플링하고,
    o 타액의 샘플에서 선택적으로 글리칸-기반 바이오마커와 반응하거나 이에 결합하기 위한 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커 응답성/결합 시약을 검출하고,
    o 상기 타액에서 상기 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨을 결정하고,
    o 시간의 함수로서 상기 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨을 디스플레이하도록 적응되는, 전장에서 사용하기 위한 기기.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 기기는 시간의 함수로서 상기 2 이상의 글리칸-기반 바이오마커의 레벨의 변화를 표시하는 시각적 경보를 트리거하도록 적응되는, 전장에서 사용하기 위한 기기.

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