KR100854255B1 - 생리학적 샘플 수집장치 및 이 장치를 이용하는 방법 - Google Patents

Abstract

피부를 관통하여 그 내부의 생리학적 샘플에 접근해서 수집하고, 특성, 즉 표본화된 생리학적 샘플의 분성물 농도를 결정하기 위한 장치, 시스템 및 방법들이 제공된다. 본원의 장치들은 시험 스트립에 부착된 적어도 하나의 피부 관통 요소와 바이오센서를 포함하는 시험 스트립의 형태이다. 피부 관통 요소는 유체 샘플을 시험 스트립의 센서 요소로 운반한다. 분석물 농도 측정을 위한 미터와 하나 이상의 시험 스트립 장치들을 포함하는 시스템들이 제공된다. 장치 및 시스템의 제조 및 사용방법들도 제공된다.

샘플, 수집장치, 분석물 농도 측정, 시험 스트립, 피부 관통요소, 센서

Description

생리학적 샘플 수집장치 및 이 장치를 이용하는 방법{Physiological sample collection devices and methods of using the same}

도 1은 본 발명의 변형예와 결합하여 사용될 수 있는 전형적인 미터의 사시도.

도 2a 및 도 3a는 색채계 시험 장치에서 사용되는 본 발명의 사시도.

도 2b 및 도 3b는 접착제 및 기계 고정 장치에 의해서 시험 스트립에 부착될 수 있는 랜스 부재의 사시도.

도 4a 및 도 4b는 플라스틱 및 금속 랜스 부재가 도시된, 전기 화학 시험 장치에 사용되는 본 발명의 점선의 사시도.

도 5a는 분배 채널을 사용하는 다른 랜스 구성의 전개 사시도.

도 5b는 조립된 도 4a의 부품의 사시도.

도 6은 도 5a 및 도 5b의 것과 유사하면서, 하부 프로파일 포맷으로 제공되는 다른 랜스 부재의 사시도.

도 7은 유입 분배 영역을 사용하는 다른 랜스 부재의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2: 시험 스트립 장치 4: 피부 관통 요소

6: 미터 18. 메커니즘

22: 압력 센서 36. 시험 스트립

38: 랜스 부재

본 발명은 생리학적 샘플의 수집 및 분석물 농도의 결정에 관한 것이다.
생리학적 샘플에서 분석물 농도를 결정하는 것은 현대 사회에서 그 중요성이 증가하고 있다. 이러한 분석은 시험 결과가 여러 질병 상태를 진단 및 관리하는데 중요 역할을 하는 의학적 연구 테스트, 가정 테스트 등을 포함하는 여러 적용 분야에서 그 용도를 발견한다. 관심 대상물은 당뇨병 관리를 위한 포도당, 심혈관 상태를 모니터하기 위한 콜레스테롤을 포함한다. 분석물 농도 결정의 중요성이 증가함에 따라서, 클리닉 및 가정 테스트 모두를 위한 다양한 분석물 결정 농도 프로토콜 및 장치가 개발되었다.

생리학적 샘플의 분석물 농도를 결정하는 것에 있어서, 생리학적 샘플을 먼저 획득하여야 한다. 샘플을 획득하는 작업은 종종 사용하기에 용이하지 않거나 또는 제조하기에 비용이 많이 소요되는 번거롭고 복잡한 장치에 연관된다. 또한, 샘플을 획득하기 위한 절차는 고통스럽다. 예를 들어, 통증은 생리학적 샘플을 획득하기 위해 사용된 바늘의 크기 및 이 바늘이 삽입되는 깊이와 관련이 있다. 사용되는 시험의 유형 및 분석물에 따라서, 종종 상대적으로 큰, 단일 바늘 등을 사용하여 필요한 양의 샘플을 추출한다.

분석물 농도 결정 공정은 여러 단계들을 포함할 수 있다. 먼저, 샘플은 예를 들어 모세관(capillary tube)과 같은 샘플 수집 메커니즘의 사용을 수반하는, 예를 들어 바늘 또는 란셋(lancet)과 같은 피부 관통 메커니즘에 의해 접근된다. 다음에, 샘플은 예를 들어 시험 스트립 등과 같은 시험 장치로 운반되고, 종종 시험 스트립은 미터와 같은 측정 장치로 운반된다. 따라서, 샘플에 접근하는 단계와, 샘플을 수집하는 단계와, 상기 샘플을 바이오센서로 운반하는 단계와, 샘플에서의 분석물 농도를 측정하는 단계들은 종종 다양한 장치 및 기구들로 별도의 연속 단계로서 실행된다.

이들 단점들 때문에, 분석물의 빈번한 모니터링의 필요가 있는 환자가 이러한 모니터링 자체에 단순히 순응하지 않는 것이 일반적이다. 당뇨병에서, 예를 들어, 이러한 바탕에서 혈당 수준을 측정하는데 실패하면, 결과적으로 혈당 수준을 적절하게 제어하는데 필요한 정보가 부족하게 된다. 혈당 수준을 제어하지 않으면, 매우 위험하고 생명을 위협할 수 있다.

분석 공정을 간단하게 하기 위하여, 란셋형(lancing-type) 장치를 분석물 농도 결정 절차에 수반되는 다른 여러 요소들과 결합하려는 시도가 행해졌다. 예를 들어, 미국 특허 제 6,099,484호에는, 스프링 메커니즘과 결합된 단일 바늘과, 푸셔(pusher)와 결합된 모세관과, 시험 스트립을 포함하는 샘플링 장치가 기재되어 있다. 샘플을 분석하기 위한 분석기가 장치에 설치될 수 있다. 따라서, 단일 바늘은 비코킹 스프링(un-cocking spring)에 의해서 피부면을 향하여 이동하고 다른 스프링에 의해서 후퇴된다. 푸셔는 이동하여서 샘플과 교통하도록 모세관을 가압하고, 푸셔가 그런 다음 해제되어, 유체가 시험 스트립으로 운반된다.

미국 특허 제 5,820,570호에는, 중공 바늘을 구비한 베이스와, 멤브레인을 구비한 커버를 포함하며, 이에 의해서 베이스 및 커버가 힌지점에서 서로 연결되는 장치가 개시되어 있다. 폐쇄 위치에 있을 때, 바늘은 멤브레인과 교통하고, 유체는 바늘을 통해서 흡인되어, 커버의 멤브레인 상에 놓인다.

각 상기 장치 및 기술과 관련해서는 특정의 단점들이 있다. 예를 들어, 상기 특허에 개시된 장치는 복잡하므로, 사용의 편리성을 감소시키고 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 상술한 바와 같이, 단일 바늘의 디자인은 단일 바늘이 필요한 샘플 크기를 추출하도록 충분히 커야 하기 때문에 증가된 통증과 연관된다. 또한, 미국 특허 제 6,099,484호에 대해서는, 바늘을 작동시키며 후퇴하고 그 다음 모세관을 작동시켜 후퇴하는 단계들이 사용자에게 상호작용을 더욱 부가하여 사용의 편리성을 감소시킨다.

이와 같이, 생리학적 샘플에서 분석물 농도를 결정할 때 사용하기 위한 새로운 장치 및 방법을 개발하는데 있어서 관심이 지속되었다. 특히, 효율적이고, 통증을 최소로 하며, 사용하기 간편하고 여러 분석물 농도 결정 시스템과 함께 사용할 수 있는 통합 장치 및 그 방법을 개발하는 데 관심이 있다. 그러나, 이러한 장치의 제조에 있어서, 본 발명은 제조 및 공급에 연관된 문제에 중점을 두어서, 소비자 및 제조업자에게 비용을 절감하면서 선택에 융통성을 부여한다.

피부를 관통하여 그 내부의 생리학적 샘플에 접근해서 수집하고, 생리학적 샘플의 특성을 평가하기 위한 장치, 시스템 및 방법들이 제공된다. 본원의 장치들은 시험 스트립에 부착 가능한 적어도 하나의 미세 바늘 또는 피부 관통 요소를 포함한다. 본원의 시험 스트립은 바이오센서를 포함하고, 적어도 하나의 피부 관통 요소가 개별적으로 바이오센서에 부착된다.

바람직한 피부 관통 요소들은 피부 내로의 삽입으로 관통 조직 내에 공간 또는 용적을 생성하는 공간 한정 구성을 가진다. 이 공간은 피부 관통 요소가 적소에 있는 동안 체액이 고이는 저장소 또는 울혈 영역으로 작용한다. 울혈 공간으로부터 시험 스트립 내로 연장하는 모세관 채널 또는 유체 경로는 울혈 공간 내에 존재하는 울혈 유체를 바이오센서로 운반한다. 특정 실시예에서, 공간 한정 구성은 피부 관통 요소의 표면 내에 있는 오목부이다. 상기 오목부는 오목한 구성을 가진다. 다른 실시예에서, 공간 한정 구성은, 일정 치수의 피부 관통 요소를 가로지르도록 연장하고 미세 바늘의 길이의 실질적인 부분뿐만 아니라 직경 크기 또는 폭의 실질적인 부분을 점유하는 개방부이다.

일반적으로, 본 발명의 랜스(lance) 부재 또는 바늘과 함께 사용되는 시험 스트립은 전기화학 또는 광도계/색채계 센서를 포함할 수 있다. 다른 유형의 시험 스트립들도 마찬가지로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 바늘 또는 랜스 부재들은 여러 방식으로 시험 스트립 부재들에 부착될 수 있으며, 접착제, 화학 또는 초음파 용접을 사용하여 직접 부착될 수 있다. 대안적으로, 클립 걸쇠 등을 통한 기계부착 방식이 이용될 수 있다.

이와 같이 제조된 완성된 시험 스트립/랜스 부재 조합체들은 많은 장점을 가진다.

본원의 시스템은 하나 이상의 본원의 시험 스트립과, 본원의 시험 스트립을 수용하고 시험 스트립의 바이오센서에 의해서 수집된, 예를 들어 샘플에 있는 적어도 하나의 분석물 농도와 같은 샘플 유체의 특성을 결정하기 위한 미터를 포함한다. 또한, 상기 미터는 피부 관통 요소가 피부를 관통하도록 하는 시험 스트립을 작동시켜서 조작하기 위한 수단을 제공한다. 또한, 미터는 하나 이상의 본원의 시험 스트립을 저장하기 위한 수단, 또는 복수의 이러한 시험 스트립을 수용하는 카트리지를 제공한다.

본원의 장치를 사용하기 위한 방법뿐만 아니라, 본원의 방법들을 실행하는데 사용하기 위한 본원의 장치 및/또는 시스템을 포함하는 키트가 또한 제공된다. 본원의 장치들, 시스템 및 방법들은 생리학적 샘플을 수집하고 샘플에 있는 분석물 농도, 특히 혈당 농도, 혈전 또는 간질 유액을 결정하는데 특히 적합하다. 본 발명은 미세 바늘 또는 피부 관통 요소가 완전한/개별 시험 스트립 유닛에 부착되는 본원의 시험 스트립 장치들의 제조방법들을 추가로 포함한다. 주요 제조방법들은 개별 시험 스트립 장치들 또는 복수의 시험 스트립 장치들을 적당한 재질의 웹, 막 또는 시트 상에 제조하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 장점 및 형태들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 하기에 더욱 상세하게 기술하는 본 발명의 방법 및 시스템들의 상세한 설명을 읽을 때 더욱 명확해진다.

상기 발명이 이루고자 하는 기술적 과제에 기술된 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 때, 색채계 및 전기화학 시험 스트립 센서들을 먼저 설명하고, 그 후에 본 발명의 시험 스트립 및 랜스 장치의 예시적인 용도 및 특성에 대해서 기술한다. 그때, 색채계 및 전기 화학 시험 스트립이 본 발명의 보기와 연관해서 제공될 수 있는 방식에 대해서 설명한다. 이 설명에 이어서, 여러 다른 랜스/바늘 부재 구성에 대해서 기술한다.

그러나, 본 발명이 이와 같이 상세하게 기술되기 전에, 본 발명이 설명한 특수 형태에 한정되지 않고 변화될 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명에서 이루어질 수 있는 다양한 변경들이 기술된 본 발명에 대해 만들어지며, 등가물들이 본 발명의 정신 및 범주 내에서 대체될 수 있다. 또한, 특수한 상황, 물질 조성, 프로세스, 프로세스 작용(들) 또는 단계(들)을 본 발명의 목적, 정신 또는 범주에 맞추기 위해서 많은 변형이 이루어질 수 있다. 모든 이러한 변형들은 본원에 기재된 청구범위의 범주 내에서 있도록 고안된다. 예를 들어, 전기화학 및 광도계 센서 유형의 시험 스트립의 용도에 대해서 설명하는 것은 제한하기 위함이 아니며; 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이들 장치, 시스템 및 방법들이 생물학적 물질, 즉 혈액 응고 시간, 혈액 콜레스테롤 수준의 다른 물리학적 및 화학적 특성을 측정할 때 유용하다는 사실을 이해할 것이다.

본원에 기재된 방법들은 사건의 기재된 순서뿐만 아니라, 논리적으로 가능한 사건의 순서대로 실행될 수 있다. 또한, 값들의 범위가 제공되는 경우에, 그 범위의 상한값 및 하한값 사이의 모든 중간값과 다르게 기술된 또는 상술한 범위의 중간값도 본 발명 내에 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 변형예의 어떤 선택적인 형태가 기술되고 독립적으로 청구되거나 또는 본원에 기술된 어떤 하나 이상의 형태와 조합하여 청구될 수 있다는 것도 예상된다.

본원에 기재된 모든 주요 문제(즉, 공보, 특허, 특허 출원 및 하드웨어)는 주요 문제들이 (본원에 제공된 경우가 작용하는) 본 발명과 상충되는 경우를 제외하고는 본원에서 전체적으로 참고로 합체된다. 참조 항목들은 본 출원의 출원일 이전에 공개된 것만에 대해서 제공된다. 본원은 본 발명이 종래 발명 보다 상기 물질이 앞서지 않는다는 사실을 인정한 것으로 해석되지 않는다.

단일 항목에 대한 참고사항은 제공된 복수의 동일 항목이 있다는 가능성을 포함한다. 특히, 본원에서 사용되는 바와 같이, 첨부된 청구범위에서, 단수 형태 즉, "하나", "및", "상기" 그리고 "그"는 본문에서 명확하게 다르게 설명하지 않는다면, 복수의 관련사항을 포함한다. 청구범위는 어떤 선택 요소를 배제시킬 수 있다는 것을 추가로 주의해야 한다. 이와 같이, 상기 용어는 이전의 기초로써 청구범위 요소의 설명과 연관하여 "단지", "오직" 등과 같이 배제적인 용어의 사용 또는 "부정적인" 제한의 사용하기 위한 것이다. 마지막으로, 본원에서 다르게 규정하지 않는다면, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 당기술에 숙련된 기술자가 일반적으로 이해할 수 있는 것과 동일 의미이다.

색채계/광도계 센서 변형예

(본원에서는 상호 교환 가능하게 사용되는) 색채 또는 광도 바이오센서를 포함하는 시험기에 있어서, 시험기들은 지지 구조체 위에 세팅된 샘플 및 시약 조성물(세포간질 또는 멤브레인 내에서 세팅된)을 수용하기 위한 적어도 하나의 세포간질 및/또는 멤브레인에 의하여 제공된다. 세포간질 뿐만 아니라 멤브레인이 제공되는 경우에, 멤브레인이 일반적으로 세포간질 상의 지지 구조체와 대향 배치된다. 멤브레인은 바람직하게 샘플 접근을 위한 개구 또는 기공을 포함한다.

일부 실시예에서, 바이오센서는 포화된 시약 조성물을 함유하는 멤브레인을 포함하는 반면에, 세포간질은 시약 조성물을 함유 또는 함유할 수 없다. 종종, 세포간질은 바람직하게 하기에 기술되는 신호 생성 시스템 즉, 인디케이터에 의해서 만들어진 광흡수 또는 색채계 생성물을 위하여, 그리고 신호 생성 시스템의 다양한 부재들을 위한 침적 영역을 제공하며, 또한 신호 제조 시스템의 인디케이터에 의해 생성된 광흡수 생성물의 검출을 위한 위치를 제공한다.

제공된 멤브레인은, 신호 생성 시스템의 화학 반응을 위하여 충분히 다공성이고(즉, 충분한 기공 공간을 제공하고) 액성 유체 유동 특성을 나타내는 멤브레인을 포함할 수 있다. 이상적으로는, 멤브레인 다공성 구조는 신호가 보내지는 멤브레인의 표면으로 유동한 적혈구를 지지하지 않는다(즉, 색상 강도는 분석물 농도와 상호연관된 측정 대상이다). 제공된 어떤 세포간질은 다공성, 예를 들어, 샘플 적용 영역에 또는 부근에 큰 구멍을 가지며 검출 영역에 작은 구멍이 있고 기공 및/또는 다공성 변화도를 가지거나 또는 가지지 않는다.

멤브레인을 제조하는 재질은 다양하고, 중합체, 즉 폴리설폰, 폴리아미드, 셀룰로오스 또는 흡수성 종이 등을 포함하고, 상기 재질은 신호 생성 시스템의 다양한 부재들의 공유 또는 비공유 결합 준비하도록 작용하거나 또는 작용할 수 없다. 얇은 멤브레인 재질로 제조된 시험기에서, 시험기는 양호한 광학 측정을 얻기 위하여 멤브레인의 충분히 큰 면적을 적시도록 1/2㎕ 미만의 샘플을 요구할 수 있다.

적당한 세포간질에 관해서는, 다수의 상이한 형태의 세포간질이 재질, 크기 등의 관점에서 상이한 여러 분석물 검출 평가에 사용하기 위하여 개발되었으며, 여기서, 대표적 세포간질은 미국 특허 제 4,734,360;4,900,666;4,935,346;5,059,394;5,304,468;5,306,623;5,418,142;5,426,032;5,515,170;5,526,120;5,563,042;5,620,863;5,753,429;5,573,452;5,780,304;5,789,255;5,843,691;5,846,486;5,968,836 및 5,972,294호에 기재된 것을 포함하지만, 이들에 국한되지 않으며, 상기 특허들은 본원에서 참고에 의해 통합되었다.

그러나, 구성된 바이오센서의 신호 생성 시스템의 하나 이상의 부재들은 분석물의 존재에 응답하여 검출가능한 생성물을 생성하고, 검출가능한 생성물은 평가된 샘플에 존재하는 분석물의 양을 끌어내도록 사용될 수 있다. 본원의 시험 스트립에서, 신호 생성 시스템의 하나 이상의 부재들은 바람직하게 세포간질 또는 멤브레인의 적어도 일부와 결합되고(공유 또는 비공유로 결합되고), 많은 실시예에서 실질적으로 모두 동일하다.

신호 생성 시스템은 분석물 산화 신호 생성 시스템을 포함할 수 있다. 분석물 산화 신호 생성 시스템에 의해, 샘플의 분석물 농도를 끌어내는 검출가능한 신호를 발생시키는 것에 있어서, 분석물이 적당한 효소에 의해서 산화되어 산화된 형태의 분석물과 대응 또는 비례하는 양의 과산화 수소를 생성한다. 과산화 수소는 그런 다음 순차적으로 하나 이상의 인디케이터 화합물로부터 검출가능한 생성물을 발생시키도록 사용되고, 신호 측정 시스템에 의해서 발생한 검출가능한 생성물의 양, 즉, 신호는 그런 다음 초기 샘플에서의 분석물의 양과 연관된다. 이와 같이, 본원의 시험 스트립에 존재하는 분석물 산화 신호 생성 시스템은 과산화 수소 기반신호 생성 시스템으로서 정확하게 나타난다.

과산화 수소 기반 신호 생성 시스템은 분석물을 산화시켜서 대응하는 양의 과산화 수소를 생성하는 효소를 포함하고, 여기서 대응하는 양이란, 생성되는 과산화 수소의 양이 샘플에 제공된 분석물의 양에 비례한다는 것을 의미한다. 이러한 제 1 효소의 특정 성질은 본질적으로 평가되는 분석물의 성질에 따라 좌우되지만, 일반적으로 산화 효소 또는 탈수소 효소이다. 이와 같이, 제 1 효소는 분석물이 포도당인 포도당 산화 효소 또는 공동 인자로서 NAD 또는 PQQ를 사용하는 포도당 탈산화 효소; 콜로스테롤 산화 효소(분석물이 콜레스테롤인 곳에서); 알콜 산화 효소(분석물이 알콜인 곳에서); 유산염 산화 효소(분석물이 유산염인 곳에서) 등일 수 있다. 상기 및 다른 대상의 분석물과 함께 사용하기 위한 다른 산화 효소가 당기술에 숙련된 기술자에게 공지되어 있으며 역시 사용할 수 있다. 시약 시험 스트립이 포도당 농도 검출을 위하여 설계되는 이러한 바람직한 실시예에서, 제 1 효소는 포도당 산화제이다. 포도당 산화제는 [아스퍼길루스 니제르(Aspergillus niger) 또는 페니실린과 같은 자연 발생원 또는 재결합되도록 제조되는] 종래 소스에서 획득할 수 있다.

상기 신호 생성 시스템의 제 2 효소는 과산화 수소의 존재시에 검출 가능한 생성물로의 하나 이상의 인디케이터 화합물의 변환을 촉진시키는 효소이며, 이러한 반응에 의해서 생성되는 검출가능한 생성물 양은 존재하는 과산화 수소의 양에 비례한다. 상기 제 2 효소는 일반적으로 페록시디아제이고, 적당한 페록시디아제는 양고추냉이 페록시디아제(HRP), 콩 페록시디아제, 재결합하도록 생성되는 페록시디아제 및 과산화 작용 등을 가지는 합성 유사물을 포함한다. 와이. 시, 에프. 왕의 분석물 화학의 233(1990), 299 내지 302를 참조.

제공된 인디케이터 화합물 또는 화합물들은 바람직하게 사전 결정된 파장 범위에 있는 빛을 흡수하는 인디케이터 염료를 생성하도록 페록시디아제의 존재시에 과산화 수소에 의해 형성되거나 또는 분해되는 것이다. 바람직하게, 인디케이터 염료는 샘플 또는 시험 시약이 강하게 흡수하는 것과 다른 파장에서 강하게 흡수한다. 산화된 형태의 인디케이터는 멤브레인의 시험 측의 색상 변화를 입증하는 색상, 옅은 색상 또는 무색의 최종 생성물일 수 있다. 즉, 시험 시약은 표백되는 색상 영역에 의하여 또는 다른 방안으로 색상을 현상하는 무색 영역에 의하여, 샘플에서 포도당의 존재를 표시할 수 있다.

본 발명에서 유용한 인디케이터 화합물은 하나 및 두 성분의 색채계 기판을 모두 포함한다. 한 성분 시스템은 방향성 아민, 방향성 알콜, 아진 및 테트라메틸 벤지딘-HCl과 같은 벤지딘을 포함한다. 적당한 두 성분 시스템은 한 성분이 MBTH인 것을 포함하고, MBTH 유도체[미국 특허 출원 제 S/N 08/302,575호에 기재된 것을 참조] 또는 4-아미노안티피린 및 다른 성분은 방향성 아민, 방향성 알콜, 결합 아민 및 결합 알콜 또는 방향성 또는 지방성 알데히드이다. 예시적인 두 성분 시스템은 3-디메틸라미노벤조산(DMAB)과 결합한 3-메틸-2-벤조디아조리논 히드라존 히드로클로라이드(MBTH); 3,5-디클로로-2-히드록시벤젠-설폰산(DCHBS)과 결합한 MBTH; 및 8-아닐리노-1 나프탈렌 설폰산 암모니움(ANS)과 결합한 3-메틸-2-벤조디아조리논 히드라존 N-설포니벤젠설포네이트 모노소듐(MBTHSB)이다. 특정 실시예에서는, 염료 결합 MBTHSB-ANS가 바람직하다.

본 발명에서 사용될 수 있는 색채계 센서의 다른 실시예에서, 기요시 자이츠, 요스케 오쿠라에 기재된 것과 같이, 형광성의 검출가능한 생성물(또는 형광 배경에서 검출가능한 비형광성 물질)을 형성하는 신호 생성 시스템이 사용될 수 있으며, 분석 생화학(1980) 109, 109 내지 113에는 양고추냉이 페록시디아제에 대한 새로운 형광성 기판; 과산화 수소 및 페록시디아제에 대한 신속한 민감성 평가가 대해서 기재되어 있다. 본원의 발명과 함께 사용하기에 적합한 상기 색채계 시험 시약 스트립의 보기들은 미국 특허 제 5,563,042;5,753,452;5,789,255호에 기재된 것을 포함하며, 상기 특허들은 본원에서 참고에 의해 통합되었다.

전기화학 센서 변형형태

상술한 바와 같이, 색채계 센서를 사용하는 대신에, 본 발명은 전기화학 센서를 사용할 수 있다. 통상적으로, 비록 평면형 전극을 갖는 전기화학 시험 스트립이 본 발명에서 사용될 수 있을지라도, 전기화학 센서는 적어도 한 쌍의 대향 전극을 포함한다.

대향 전극 유형의 스트립을 사용하는 경우에, 적어도 서로 대면하는 전극 표면은 금속과 같은 전도성 층으로 구성되고, 대상 금속은 탄소 및 인듐 도핑 주석 산화물 뿐만 아니라, 팔라듐, 금, 플라티늄, 은, 이리듐, 스테인레스 강 등을 포함한다.

하나의 전도성 층은 바람직하게 금 박층을 스퍼터링하는 것에 의하여 형성되고, 다른 전도성 층은 팔라듐 박층을 스퍼터링하는 것에 의해 형성된다. 대안적으로, 전극들은 백킹(backing) 표면상에 탄소 또는 금속 잉크로, 전도성 납을 포함하는 선택된 전도성 패턴을 스크린 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 추가의 절연층이 상기 전도층의 상부에 인쇄되고, 이는 정밀하게 한정된 전극 패턴을 노출시킨다. 그러나, 전도층들의 증착 후에, 형성된 표면은 유체 샘플을 그 사이의 반응 영역으로 운반하는 것을 용이하게 하기 위하여 차후에 친수성 약품으로 처리될 수 있다. 셀에 인가된 전압 시퀀스에 따라서, 하나의 전극은 대응/기준 전극으로 기능할 수 있고, 다른 전극은 전기화학 셀의 작업 전극으로 기능할 수 있다. 그러나, 이중 펄스 전압 파형이 채택되는 경우에, 각각의 전극은 분석물 농도 측정 동안 한번 대응/기준 및 작용 전극으로서 작용한다.

반응 영역 또는 전극 구성과는 관계없이, 시약 코팅은 통상적으로 제공된다. 대상 시약 시스템은 통상 효소 및 산화환원 반응의 활성 요소(중재 요소)를 포함한다. 시약 조성의 산화환원의 요소는 존재할 때, 하나 이상의 산화환원 약품으로 만들어진다. 상이한 산화환원 약품(즉, 중재 요소)의 다양성은 종래에 공지되어 있으며, 페리시안니드, 페나진 에소설페이트, 페나진 메소설페이트, 페이레네디아민, 1-메톡시-페나진 메소설페이트, 2,6-디메틸-1,4-벤조퀴논, 2,5-디클로로-1,4-벤조퀴논, 페로신 유도체, 오스뮴 비피리딜 복합물, 루테늄 복합물 등을 포함한다. 많은 실시예에서, 특히 관심있는 산화환원 활성 요소는 페리시안니드 등이다. 선택 효소는 측정되는 분석물 농도에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 전체 혈액의 포도당 분석에 적합한 효소는 포도당 산화 효소 또는 탈수소 효소(NAD 또는 PQQ계)를 포함한다. 전체 혈액(whole blood)에서의 콜레스테롤의 분석을 위한 적합한 효소는 콜레스테롤 산화 효소 및 에스테라제(esterase)를 포함한다.

반응 영역에서 존재할 수 있는 다른 약품은 완화 약품(buffering agents)[즉, 시트라코네이트, 시트레이트, 맬릭, 맬레익, 포스페이트, "양호한" 완화제 등)과; 2가 양이온(divalent cations)[즉, 염화 칼슘 및 염화 마그네슘]과; 표면 활성제[즉, 트리톤, 매콜, 테트로닉, 실웨트, 조닐, 에어로졸, 제로폰, 챕스 및 플루로닉]와; 안정제[즉, 알부민, 과당, 트레할로스, 매니톨 및 락토스]를 포함한다.

본원의 발명과 함께 사용하기에 적합한 전기화학 바이오센서의 보기들은 공동 계류중인 미국 출원 번호 제 09/33,793; 09/497,304; 09/497,269; 09/736,788 및 09/746,116호에 기재된 것을 포함하며, 상기 미국 출원 공보물은 본원에서 참고로 합체되었다.

시험 스트립 시스템 및 용도

상술한 바와 같이, 본원의 장치는, 일반적으로 생리학적 샘플을 획득하고 샘플의 특성을 결정할 수 있는 시스템을 포함하는 본원의 시스템의 관점에서 사용될 수 있으며, 대상 특성을 결정하는 것은 자동 장치, 즉 미터에 의해서 자동으로 달성될 수 있다. 본원의 시스템은 특히 분석물 농도 결정의 관점에서 본원에 기술된다. 그러나, 본 발명에 따른 키트 또는 시스템은 적어도 하나의 본원의 시험 스트립 장치(2), 종종 복수의 시험 스트립 장치를 포함하며, 적어도 하나의 시험 스트립 장치는 적어도 하나의 피부 관통 요소(4)를 포함한다. 키트는 또한 일회용 시험 스트립 장치와 함께 사용될 수 있는 재사용가능한 또는 일회용 미터(6)를 포함한다. 또한, 시험 스트립 키트들은 제어 용액 또는 표준 용액[즉, 표준 농도의 포도당을 함유할 수 있는 포도당 제어 용액]을 포함할 수 있다. 키트는 생리학적 샘플에서 분석물 농도의 결정에 있어서 본 발명에 따른 시험 스트립을 사용하기 위한 사용 설명서(instructions)를 포함한다. 이들 사용설명서는 본원의 시험 스트립과 연관된 하나 이상의 용기(들), 포장, 라벨 삽입물 등에 제공될 수 있다.

복수의 시험 스트립 장치들이 제공될 때, 시험 장치들은 재사용가능한 또는 일회용일 수 있는 카트리지 내에서 집합적으로 포장될 수 있다. 어떤 키트들은 다양한 유형의 시험 스트립 장치들(즉, 전기화학 및/또는 색채계 시험 스트립 장치)을 포함할 수 있다. 이러한 다양한 시험 스트립 장치들은 동일 또는 상이한 시약들을 수용할 수 있다.

본 발명에 따른 임의의 시스템의 구성 성분의 특성과는 관계없이, 본원의 시험 스트립 장치들(전기화학, 색채계 또는 다른 구성의)은 바람직하게 구성되고 미터 내로 삽입되기에 적합하다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 시험 스트립 장치(2)는 제 1 단부(8) 및 제 2 단부(10)를 가지며, 피부 관통 또는 랜싱 블레이드 또는 바늘(4)은 제 1 단부(8)와 결합하고, 적어도 제 2 단부(10)는 미터(6) 내로 삽입되도록 구성된다.

미터(6)는 바람직하게 한손으로 편리하게 파지되어 조작될 수 있는 크기를 갖는 인체공학적으로 설계된 하우징(12)을 구비한다. 하우징(12)은 금속, 플라스틱 또는 다른 적합한 재질로 만들어질 수 있으며, 이것은 바람직하게 경량이면서 충분히 내구성이 있다. 하우징의 원위 부분(14)은 개구(16)를 구비하며, 시험 스트립 장치(2)는 미터(6) 내의 후퇴 위치로부터 개구(16)를 통해, 시험 스트립의 미세 바늘/란셋(4)의 적어도 일부가 개구(16) 외부의 거리로 연장하는 연장 위치로 진행된다.

원위 부분(14)은 시험 스트립 장치(2)가 시험 스트립 수용 메커니즘(18) 내에 수용되는 챔버를 추가로 한정한다. 시험 스트립 장치(2)는 하우징(12)으로부터 원위 부분(14)을 제거하고 시험 스트립 수용 메커니즘(18) 내로 시험 스트립 장치(2)를 삽입함으로써 미터(6) 내로 삽입될 수 있다. 대안적으로, 시험 스트립 장치(2)는 미터(6) 내로 삽입되어 개구(16)를 통해 메커니즘(18) 내로 수용될 수 있다.

바람직하게, 원위 부분(14)은 투명 또는 반투명하여서, 사용자가 분석물 농도 평가를 수행하기 전에 시험 스트립 장치(2)와 메커니즘(18) 사이의 적절한 결합을 시각으로 확인할 뿐만 아니라 시험 위치를 시각화하고 평가 동안 시험 스트립 장치(2)를 체액으로 채우는 작업을 육안으로 확인하도록 한다[전자 감지가 동일 사항을 분별하기 위하여 제공되지 않으면]. 시험 스트립 장치(2)가 수용 메커니즘(18) 내에 적절하게 안치될 때, 시험 스트립 장치(2)를 갖는 바이오센서는 미터의 시험 부품들과 작동 가능하게 결합한다. 전기화학 시험 스트립의 실시예의 경우에, 바이오센서의 전극들은 미터의 전자장치 및 색채계 시험 스트립의 실시예와 작동 가능하게 결합하고, 신호 생성 시스템을 가지는 세포간질 또는 멤브레인 영역은 미터의 광학 부품들과 작동 가능하게 정렬된다. 미터의 전자장치 또는 광학 부품들은, 시험 스트립 장치(2) 내의 반응 영역 또는 세포간질 영역이 각각 샘플 유체로 채워지는 것을 감지하는 것으로, 시험 스트립 바이오센서로 인력신호를 공급하고, 이로부터 측정될 샘플 유체 특성을 나타내는 출력 신호를 수신한다.

압축링(20)이 개구(16)를 중심으로 원주방향으로 배치되고, 상기 압축링(20)의 원위 표면은 피부에 부착되어서, 시험 절차 동안 피부 내의 관통 위치를 둘러싼다. 상기 압축링(20)에 의해서 피부에 발휘되는 압축 압력은 주위 조직으로부터 체액의 추출과, 이러한 체액을 시험 스트립 장치(2)로의 운반을 용이하게 한다.

원위 부분(14)은 바람직하게 그 자체가 미터(6)와 가동 가능하게 결합하며, 상기 원위 부분(14)은 미터의 종방향 축선을 따라서 약간 이동 및 수축 가능하다. 하우징(12)의 원위 부분(14)과 하우징(12)의 근위 부분 사이에 압력 센서(22)가 있으며, 압력 센서는 피부에 대해 압축링(20)을 압축할 때 원위 부분(14) 상에 발휘되는 압력의 양을 감지하여 측정한다. 압력 센서(22)는 바람직하게 전자 기기 분야에서 일반적으로 공지된 종류일 수 있는 전기 유형의 센서이다. 압력 센서(22)와 전기적으로 통하는 압력 센서 인디케이터(24)가 원위 부분(14)에 적용되는 압력 수준을 표시하도록 제공되어서, 사용자는 최적 압력을 적용하기 위하여, 필요하다면, 적용되는 압력의 양을 조절할 수 있다.

많은 실시예에서, 미터(6)는 입력 파라미터 및 시험 결과와 같은 데이터를 표시하기 위하여 LCD 디스플레이와 같은 디스플레이(26)를 가진다. 부가적으로, 미터(6)는 데이터를 미터의 처리 부품들에 입력하고 시험 스트립 장치(2)의 관통 작용을 제어하기 위하여 다양한 제어부 및 버튼을 가진다. 예를 들어, 레버(28)는 시험 스트립 장치(2)를 미터(6) 내의 장전 위치로 후퇴시키고, 나중에 요구가 있는 즉시 버튼(30)을 누르는 것에 의하여 개구(16)로부터 시험 스트립 장치(2)의 연장 또는 배출을 위하여 스프링 메커니즘(도시되지 않음)으로 예비 장전한다. 원위 부분(14)이 피부 상에 적절하게 위치될 때, 이러한 시험 스트립 장치(2)의 배출은 피부 내의 체액에 접근하기 위하여 미세 바늘(4)이 피부를 순간적으로 관통하도록 한다. 버튼(32,34)은 눌러질 때 만들어지는 측정이 각각 시험/정보 목적을 위한 것인지[및 미터의 전자 기기 내의 메모리 수단으로부터 시험 결과를 복구하기 위한] 또는 눈금 측정 목적을 위한 것인 지를 표시하는 미터의 처리 부품들에 신호를 입력한다.

미터(6)는 다수의 본원의 시험 스트립 장치를 수용하는 교체가능한 카트리지를 수용하여 유지하도록 추가로 구성될 수 있다. 시험 스트립 장치를 사용한 후에, 미터는 사용한 시험 스트립을 미터로부터 배출하거나 또는 차후의 폐기를 위해서 저장할 수 있다. 이러한 구성은 시험 스트립의 필요한 취급을 제거하여, 스트립의 손상 및 환자의 부주의한 상해 가능성을 최소화한다. 또한, 시험 스트립의 수동 취급이 제거되기 때문에, 시험 스트립을 훨씬 작게 만들어질 수 있어서, 요구되는 재료의 양을 감소시켜, 비용 절감효과를 제공한다. 동일자로 출원되고 발명의 명칭이 "분석물 시험 시스템의 최소 절차"인 미국 특허 출원 제 " "호에 기재된 미터는 이러한 사항을 고려할 때 특히 적절하다.

또한, 본원의 시스템과 함께 사용하기에 적합한 미터의 특정 기능의 형태는 공동 계류중이면서 공통 소유의 미국 출원 09/497.304, 09/497,269, 09/736,788,09/746,116 및 09/923,093호 뿐만 아니라, 미국 특허 제 6,193,873호에 기재되어 있다. 물론, 색채계 평가 시스템을 사용하는 상기 실시예에서, 측광기 또는 광학 미터가 사용되며, 사용하는데 적합한 상기 미터의 특정 기능의 형태는 예를 들어, 미국 특허 제 4,734,360;4,900,666;4,935,346;5,059,394;5,304,468;5,306,623;5,418,142;5,426,032;5,515,170;5,526,120;5,563,042;5,620,863;5,753,429;5,573,452;5,780,304;5,789,255;5,843,691;5,846,486;5,968,836 및 5,972,294호에 개시되어 있다.

사용시에, 본 발명은 샘플의 특성, 즉 샘플에 있는 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 본원의 방법은 여러 상이한 분석물 농도를 결정하는데 그 용도를 발견할 수 있으며, 대표적인 분석물은 포도당, 콜레스테롤, 유산염, 알콜 등을 포함한다. 많은 실시예에서, 본원의 방법은 생리학적 샘플에서 포도당 농도를 결정하기 위하여 사용된다. 본 발명에 따른 시험 스트립 장치(2)는 혈액 또는 혈액 일부 및 특히 전체 혈액 또는 간질 유액의 분석물 농도를 결정할 때 사용하기에 특히 적합하다.

본원의 방법을 실행할 때, 적어도 하나의 시험 스트립 장치는 상술한 바와 같이 제공되며, 미세 바늘(4)은 피부의 타겟 영역 내로 삽입된다. 통상적으로, 피부 관통 요소는 약 1 내지 60 초 동안, 일반적으로는 약 1 내지 15 초동안, 특히 일반적으로는 1 내지 5초 동안 손가락 또는 팔뚝의 피부 내로 삽입된다. 얻어지는 생리학적 샘플의 유형에 따라서, 피부 관통 요소(4)는 진피, 표피 및 스트래툼 코네움(stratum corneum)을 포함하는 다양한 피부층을 관통할 수 있지만, 많은 실시예에서는, 피부의 피하층 보다 깊게 관통하지 않는다.

본원의 시험 스트립 장치는 취급되어 피부를 수동으로 관통하는 한편, 본원의 시험 스트립 장치는 바람직하게 파지형 미터와 함께 사용된다. 이와 같이, 단일 시험 스트립 장치(2)는 초기에 시험 스트립 미터 내로 삽입되거나 또는 시험 스트립이 예비 장전된 카트리지(도시생략)에 의해 제공될 수 있다. 후자의 접근 실시예에서, 카트리지는 바람직하게, 미터(6)와 제거가능하게 결합할 수 있다. 사용된 스트립은 예를 들어, 미터로부터 배출되거나 또는 카트리지 내의 별도의 격실 내에 위치되는 것으로 자동으로 처분될 수 있으며, 반면에 사용되지 않은 시험 스트립은 카트리지로부터 자동으로 제거되어 미터의 수용 영역 내로 삽입된다.

시험 스트립 장치(2)가 바람직하게 시험 스트립 수용 메커니즘(18) 내에 수용되면, 레버(28)에 의해서 스프링 장전되거나 또는 코킹(cock)될 수 있어서, 시험 스트립 장치(2)를 후퇴시키고 발사를 위해 준비한다. 미터(6)는 그런 다음 타겟 피부면에 대해 실질적으로 직각으로 위치되고, 원위 부분(14), 특히 압축링(20)은 타겟 피부면과 접촉하게 된다. 일부 압축 압력은, 피부 관통 요소(4)가 피부 내로 적절하게 삽입되는 것을 보장하도록 타겟 피부면을 향해 손으로 누르는 것에 의하여, 즉 미터(6)의 원위 부분(14)을 타겟 피부면에 대고 원위 부분(14)을 누르는 것에 의하여 적용될 수 있다. 이러한 압력을 적용하는 것에 의하여, 대응하는 힘은 원위 부분(14)이 압력 센서(22)를 가압하도록 한다.

역압력의 상대 크기(즉, 높은, 정상 및 낮은)가 그런 다음 측정되어, 광학 압력 센서 인디케이터(24)에 의해서 표시된다. 바람직하게, 적용된 압력 크기는 일반적으로 "정상" 범위 내에 있어야 한다. 압력 센서 인디케이터(24)는 너무 높거나 또는 너무 낮은 압력이 적용될 때, 이것을 사용자에게 알려준다. 인디케이터가 적용된 압력이 "정상"이라는 것을 알려줄 때, 사용자는 스프링 해제 버튼(30)을 누를 수 있다. 스프링력이 해제되는 것으로 인하여, 수용/운반 메커니즘(18) 및 시험 스트립 장치(2)는 전방으로 밀어내도록 실행하여, 피부 관통 요소(4)가 개구(16)로부터 연장하여, 타겟 피부면을 관통한다.

수동식 수단 또는 미터(6)의 사용자에 의해, 피부 내로의 피부 관통 요소(4)의 관통은 유체 샘플 울혈 영역(pooling area)[도 4a 내지 도 7에 도시되고 이와 함께 추후에 설명되는 피부 관통 요소 내의 오목부 또는 개방부에 의해 형성되는]을 형성할 수 있다. 이 경우에, 샘플 유체는 개방 공간 구성[즉, 피부 관통 요소(4) 내에 있는 오목부 또는 개방부]에 의해, 그리고 가능하게는 피부 관통 요소의 마주한 측으로부터 울혈 영역 내로 들어간다. 울혈 샘플 유체는 그런 다음 시험 스트립의 반응 영역으로 직접 운반되거나, 또는 울혈 체액에 작용하는 적어도 모세관 힘에 의한 유체 경로에 의해 반응 영역으로 운반된다. 확대된 울혈 영역이 제공되지 않는 경우에, 비록 그러한 셋-업(set-up)이 가장 바람직한 것은 아닐지라도, 간단한 모세관 채널이 특정 상황에서 효과적인 것으로 입증될 수 있다.

어떤 경우에도, 상처 위치로부터 바이오센서로의 유체의 운반은 압력링(20)에 의해 관통 위치 주위에서 원주방향으로 물리적인 포지티브 압력을 발휘하는 것에 의하여 또는 유체 채널을 통해서 네거티브 압력의 소스를 적용하여 채널의 원위 부분에 노출된 체액을 진공으로 만드는 것에 의해서 더욱 용이하게 될 수 있다. 바이오센서 반응 영역 내로 통과하는 유체는 단순히 영역을 채우거나, 또는 대안적으로 서브채널 또는 다른 유사 분배 특징에 의해 분배될 수 있다.

미터(6)가 반응 영역 또는 세포간질 영역이 체액의 샘플로 완전히 채워진 것을 감지하면, 미터 전자 기기 또는 광학 기기가 추출된 샘플의 분석작업을 실행하도록 작동한다. 이때, 미터는 환자에 의해서 관통 위치로부터 제거되거나, 또는 시험 결과가 디스플레이 상에 표시될 때까지 피부 표면상에 유지될 수 있다. 미터(6)는 대안적으로 또는 부가적으로 반응 셀이 체액 샘플로 채워지면 미세 바늘 스트립을 피부에서 자동으로 후퇴시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.

전기화학 기반 분석물 농도의 결정 평가로, 전기화학 측정은 대응/기준 및 작업 전극을 사용하여 만들어진다. 만들어진 전기화학 측정은 전기화학 시험 스트립이 사용되는 미터 및 평가의 특수성에 따라서[평가방식이 전량 분석계, 전류계, 전위계인가에 따라서] 변화될 수 있다. 일반적으로, 전기화학 측정은 일반적으로 샘플이 반응 영역 안으로 도입되는 주어진 시간 주기에 대해서 전하(전량 분석계), 전류(전류계) 또는 전위(전위계)를 측정한다. 상술한 전기화학 측정에 대한 방법은 국제 특허 공보 WO 97/18465호 및 WO 99/49307뿐만 아니라 미국 특허 제 4,224,125;4,545,382호에 추가로 기재되어 있다.

반응 영역에 발생한 전기화학 신호를 차후에 검출하면, 샘플에 존재하는 분석물의 양은 통상적으로 이전에 획득한 일련의 제어값 또는 표준값으로부터 발생한 전기화학 신호와 관련하여 결정된다. 많은 실시예에서, 전기화학 신호 측정 단계 및 분석물 농도 유도 단계들은 시험 스트립에 적용된 샘플의 분석물 농도의 값을 생성하기 위하여 시험 스트립과 함께 작업하도록 설계된 장치에 의해서 자동으로 실행된다. 사용자가 단지 샘플을 반응 영역에 적용하고 그 다음 장치로부터의 최종 분석물 농도 결과를 판독하도록, 상기 단계들을 자동으로 실행하기 위한 대표적인 판독 장치는 1999년 6월 15일자 출원된 공동 계류중인 미국 출원 S/N 09/333,793호에 추가로 기재되어 있다.

색채계 또는 광도계의 분석물 농도 결정 평가를 위하여, 본원의 시험 스트립, 특히 시험 스트립의 반응 영역에 적용된 샘플은 샘플에 존재하는 분석물의 초기양에 비례하는 양으로 대상 분석물을 나타내는 검출가능한 생성물을 생성하기 위하여 반응 영역에 존재하는 신호 생성 시스템의 부재들과 반응하도록 허용된다. 검출가능한 생성물의 양(즉, 신호 생성 시스템에 의해서 발생된 신호)은 그런 다음 결정되어, 초기 샘플의 분석물의 양과 관련된다. 이러한 색채계 평가로, 광학 유형의 미터는 상술한 검출 및 관련 단계들을 실행하오록 사용된다. 동일 단계를 실행하는 기구들뿐만 아니라, 상술한 반응, 검출 및 관련 단계들은 미국 특허 제 4,734,360;4,900,666;4,935,346;5,059,394;5,304,468;5,306,623;5,418,142;5,426,032;5,515,170;5,526,120;5,563,042;5,620,863;5,753,429;5,573,452;5,780,304;5,789,255;5,843,691;5,846,486;5,968,836 및 5,972,294호에 추가로 기재되며, 상기 특허들은 참고에 의해 본원에 통합된다. 본원의 발명과 함께 사용하는데 적합한 상기 색채계 또는 광도계 시약 시험 스트립의 예들은 참고에 의해 본원에 통합된 미국 특허 제 5,563,042;5,753,452;5,789,255호에 기재된 것을 포함한다.

시험 스트립 장치들

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 제 1 시험 요소 또는 시험기(2)가 도시된다. 시험기(2)는 시험 스트립(36) 및 바늘/미세 바늘 또는 랜스/란셋 부분(38)[본원에서는 상호 교환가능하게 사용된다]을 포함한다. 도 2b는 별도로 도시된 랜스 부재(38)를 도시하는데 반하여, 개별 시험 스트립(36)과 랜스 부재(38)는 시험기(2)를 형성하도록 도 2a에서 서로 고정, 유지 또는 부착된다.

시험 스트립은 기판(42) 상에 세팅된 바이오센서(40)를 포함한다. 접착 부재(들)(44)은 연결을 만들기 위하여 제공될 수 있다. 도 2a에 도시된 바이오센서는 멤브레인 및/또는 세포간질과 관련하여 제공되는 색채계 유형의 센서이다. 개구 또는 투명한 윈도우(46)는 센서 판독을 가능하게 하도록 기판(42)에 제공될 수 있다.

도 2b의 랜스 부재를 도 2a의 시험 스트립에 부착하도록, 접착 부재(들)(44)은 랜스 부재의 평면 베이스(50)에 부착되어, 상기 랜스 부재를 시험 스트립의 대향 부분에 연결한다. 상기 부재들의 방위는 당연히 변할 수 있다. 일반적으로, 상기 부재들은 관련 구조들과 간섭되지 않도록 세팅된다. 도 5a 및 도 5b는 랜스 부재를 시험 스트립에 부착하도록 사용된 다른 접착 부분 배치의 예를 도시한다.

상대 방위 또는 구성과는 관계없이, 광학 접착 부분(44)과, 접착 부분(48)은 양면 테이프 또는 직접 도포된 접착제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 요소(36,38)의 접착 고정은 부품들을 서로 기계식 용접(예를 들어, 초음파를 사용함) 또는 화학식으로 용접하는 것이 선호될 수 있다. 또한, 보충 부착 부재들이 시험 스트립을 본 발명에 따른 랜스 부재와 연결하도록 제공될 수 있다.

이러한 접근예가 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 여기서 랜스 부재(38)는 베이스(50)의 대향측 상에 제공된 후크 또는 걸쇠 부재(52)를 포함한다. 클립들이 도시된 바와 같이, 랜스 부재에 일체로 형성되거나 또는 독립 또는 별개의 부재들을 자체적으로 포함할 수 있다.

도 4a 및 도 4b의 본 발명의 변형예는 각 그 하측 상에 접착된 랜스 부재(38)를 사용하는 것으로 도시된다. 각 랜스 부재의 베이스는 접착층 또는 층들(44)에 의해 시험 스트립 몸체(36)에 고정될 수 있다. 물론, 랜스 부재들 상의 클립은 본 발명의 다른 방법과 같이 다른 방식으로 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 도 4a의 랜스 부재는 도 4b의 것과 상이한 두께를 가진다. 이것은 전자가 플라스틱으로부터 제조되는 크기인 반면에, 후자는 금속으로 제조되는 것으로 고려되기 때문이다. 사실, 도시된 어떤 여러 랜스 부재의 변형예는 대안적으로 금속, 플라스틱, 합성 재질, 세라믹 또는 다른 재질로 제조되거나 또는 그에 따라 구성될 수 있다. 유사하게, 이미 명백한 바와 같이, 상술한 어떤 부착 접근 방안이 랜스 부재 변형예에서 또는 랜스 부재 변형예와 함께 사용될 수 있다. 또한, 바늘(4) 구조에 관한 각각의 선택적인 특성 및 하기 기술한 유체 운반 수단은 공개된 유형 또는 다른 유형의 시험 스트립(36)과 함께 각 변형예에서 사용될 수 있다.

그러나, 도 4a 및 도 4b의 시험 스트립 실시예의 상세한 기술에 대해서 먼저 기술한다. 특히, 이러한 시험 스트립(36)은 바람직하게 전기 화학 센서 제조와 관련하여 상술한 바와 같이 구성되는 제 1 전극(54) 및 제 2 전극(56)을 포함한다. 제공된 어떤 기판 재질의 두께는 통상 약 25 내지 500㎛ 범위에 있으며, 대체로 약 50 내지 400㎛의 범위에 있으며, 금속층의 두께는 통상적으로 약 10 내지 100㎚이고, 일반적으로는 약 10 내지 50㎚의 범위에 있다.

접착 부재(58)는 전극들 사이의 스페이서로 기능하여, 반응 영역 또는 구역(60)을 한정하고, 반응 영역 또는 구역 때문에, 전극들은 대체로 서로 마주하고, 단지 짧은 거리만큼 분리되어서, 전극들 사이의 공간은 극히 좁다. 스페이서 층(58)의 두께는 10 내지 750㎛의 범위이고, 종종 500㎛이하이며 일반적으로는약 25 내지 175㎛의 범위에 있다. 어떤 스페이서 층은 바람직하게 인접 전극들을 포착하도록 양면 접착부를 구비한다. 어떤 경우에는, 스페이서 층(58)이 임의의 종래의 재료로 제조될 수 있으며, 대표적인 적당한 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 글리콜 변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 폴리이미드, 폴리카보네이트 등을 포함한다.

상술한 바와 같이, 작업 및 기준 전극들은 일반적으로 스트립 형태로 구성된다. 전형적으로, 전극들의 길이는 약 0.75 내지 2 인치(1.9 내지 5.1㎝)의 범위이고, 일반적으로는 약 0.79 내지 1.1인치(2.0 내지 2.8㎝)의 범위에 있다. 전극들의 폭은 약 0.15 내지 0.30 인치(0.38 내지 0.76㎝)의 범위에 있으며, 일반적으로는 0.2 내지 0.27인치(0.51 내지 0.67㎝)의 범위에 있다. 어떤 실시예에서는, 전극들의 하나의 길이는 다른 전극보다 짧으며, 어떤 실시예에서는, 약 0.135인치(3.5mm) 만큼 더 짧다. 바람직하게, 요소들이 중첩하는 경우에, 전극 및 스페이서 폭은 일치된다. 스트립에 통합된 스페이서는 전극(56)의 단부에서 약 0.3인치(7.6mm) 만큼 떨어져서, 전극들 사이에 약 0.165 인치(4.2mm) 깊이의 개방부(62)를 남긴다. 그러나, 구성된 상기 개방부(들)은 미터 프로브를 수용하기 위한 공간을 제공한다.

환기구(64)는 입구 포트(66)에서 반응 영역을 가로질러 제공된다. 환기구를 제공하는 것은 전극들 사이에서 모세관 작용을 허용하여, 백압 간섭(backpressure interference)없이 샘플을 반응 영역 안으로 흡인할 수 있다. 스페이서 층(58)은 반응 영역 또는 면적에 약 0.01 내지 10㎕, 일반적으로는 약 0.1 내지 1.0㎕이고 더욱 일반적으로는 약 0.05 내지 1.0㎕의 범위에 있는 용적을 제공하기 위하여 양호하게 구성되거나 또는 절제(cut-out)된다. 시험 스트립의 반응 영역 안으로 도입되는 생리학적 샘플의 양은 변화될 수 있지만, 일반적으로 0.1 내지 10㎕, 대개는 약 0.3 내지 0.6㎕의 범위에 있다.

이러한 샘플의 도입은 바람직하게 노치 섹션(notched section;68)에서 이루어진다. 이 섹션은 바늘 형태와 연합하여 울혈 샘플 또는 운반된 샘플을 픽업하고, 시험 스트립 반응 영역을 향하여 내향으로 지향하여 노치의 가장자리를 따라서 샘플을 적어도 부분적으로 고정한다.

이와 같이, 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 변형예는 전방 적재 시험 스트립을 나타낸다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 변형예는 센서의 면을 따라 샘플이 적재되거나 또는 샘플을 수용한다(시험 스트립의 하측에 제공되는 바와 같이). 그러나, 다른 형태의 도입도 가능하다. 측면 적재 시험 스트립도 사용될 수 있다. 이러한 접근방안도 본 발명의 일부로 예상할 수 있다.

랜스 부재들

도시된 랜스 부재(38)에 관한 여러 형태들도 본 발명의 특징으로 예상된다. 상술한 바와 같이, 각각의 랜스 부재는 통상적으로 뾰족한 팁(70)을 각각 구비하는 란셋/바늘 또는 피부 관통 요소(4)를 포함한다. 또한, 피부 관통 요소(4)의 몸체 및 베이스(50)는 여러 형태를 통합하여 생체 샘플을 수집 및/또는 주어진 시험 스트립 센서(40)로 운반할 수 있다.

실제로, 임의의 적당한 형상의 피부 관통 요소(4)는 상기 형상이 환자에게 최소 통증으로 피부를 관통할 수 있는 한 본원의 시험 스트립 장치와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 피부 관통 요소는 실질적으로 편평하거나 또는 평면 구성을 가지거나, 또는 거의 평탄한 삼각형 구성, 블레이드 구성 또는 어떤 다른 적당한 형상과 같은 삼각형, 쐐기형, 원통형일 수 있다. 피부 관통 요소의 횡단면 형태 또는 피부 안으로 관통할 수 있는 적어도 일부의 피부 관통 요소는 실질적인 직사각형, 타원형, 사각형, 달걀형, 원형, 다이아몬드형, 삼각형 등을 포함하지만 이들에 국한되지 않는 어떤 적당한 형태일 수 있다. 또한, 피부 관통 요소는 테이퍼질 수 있거나 또는 원위 부분에서 첨부 또는 정점을 한정할 수 있다. 이러한 구성은 팁에서 경사각 또는 피라미드 또는 삼각형 등의 형태를 취할 수 있다.

피부 관통 요소의 크기는 얻어지는 생리학적 샘플의 유형과 같은 여러 요소들, 원하는 관통 깊이 및 테스트되는 특수한 환자의 피부층들의 두께 등에 따라서 변화될 수 있다. 일반적으로, 피부 관통 요소는 피부 관통 및 체액 추출 기능을 제공하도록 구성되고 그에 따라서 피부 안으로의 삽입 또는 후퇴를 견딜 수 있게 충분한 내구성을 갖도록 설계된다. 통상적으로, 이러한 목적들을 달성하도록, 직경[상기 직경은 피부 관통 요소의 베이스에서 측정된다]에 대한 관통 길이[피부 관통 요소의 베이스와 그 원심 팁 사이의 거리에 의해서 한정된]의 비율은 약 1 대 1, 일반적으로는 약 1 대 2, 더욱 일반적으로는 1 대 5 또는 1 대 10 및 종종은 1 대 50이다.

피부 관통 요소의 전체 길이는 약 1 내지 30,000 미크론, 일반적으로 약 100 내지 10,000 미크론 및 더욱 일반적으로는 약 1,000 내지 3,000 미크론의 범위에 있다. 피부 관통 요소의 관통 길이는 약 1 내지 5,000 미크론, 일반적으로 약 100 내지 3,000 미크론 및 더욱 일반적으로는 약 1,000 내지 2,000 미크론의 범위에 있다. 피부 관통 요소(38)의 높이 또는 두께, 적어도 원위 부분(4)의 두께는 통상적으로 약 1 내지 1,000 미크론, 일반적으로 약 10 내지 500 미크론 및 더욱 일반적으로는 약 50 내지 250 미크론의 범위에 있다. 베이스의 외경은 약 1 내지 2,000 미크론, 일반적으로 약 300 내지 1,000 미크론 및 더욱 일반적으로는 약 500 내지 1,000 미크론의 범위에 있다. 많은 실시예에서, 원위 팁의 외경은 일반적으로 약 100 미크론을 초과하지 않으며 일반적으로 약 20 미크론 이하이고 더욱 통상적으로는 약 1 미크론 이하이다. 그러나, 당기술에 숙련된 기술자는 피부 관통 요소의 외경은 그 길이에 따라 변화되거나 또는 거의 일정할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

랜스 부재(38)에서 통합될 수 있는 체액 운반 형태에 관해서는, 한 변형예는 상기 목적을 위하여, 단지 채널(72), 바람직하게, 모세관 크기를 통합한다. 도 2a 및 도 3a의 시험 스트립과 함께 작업하도록 구성된 채널은 바람직하게, 센서 세포간질 또는 멤브레인과 유체 소통하도록 충분한 길이로 연장한다. 채널은 일측[그에 의해서 트렌치(trench) 형태를 취함] 또는 양측이 개방될 수 있다. 채널 길이는 바람직하게 샘플 유체의 부주의한 손실을 방지하기 위하여 의도된 타겟 피부면과 일치하도록 한정된다.

도 4a 및 도 4b는 다소 상이한 랜스 구성을 도시한다. 각 도면에서, 오목한 울혈 영역(74)이 제공된다. 유체는(상술한 바와 같이) 본 발명의 변형예에서 란셋(4)으로부터 액세스 포트(66)로 직접 운반될 수 있으므로, 유체를 울혈 영역으로부터 운반하는데 모세관이 요구되지 않는다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 변형예에서 오목한 또는 공간 한정 영역의 목적은 (도 5a 내지 도 7 뿐 아니라) 관통 조직 내에 공간 또는 용적을 생성하는 것이다. 이 공간은, 체액이 본원의 시험 스트립 장치의 바이오센서 부분으로 운반되기 전에, 체액이 본질적으로 울혈되는 저장소로서 기능한다. 이와 같이, 체액의 큰 용적의 유효성은 종래의 미세 바늘보다 작고 및/또는 뾰족한 팁을 구비하여, 통증을 감소시킬 수 있다. 체액의 보다 큰 이용 가능성은 샘플링의 수집 속도를 더욱 빠르게 한다.

일반적으로, 본 발명의 공간 한정 란셋 구성은 적어도 바이오센서의 반응 영역에서 이용가능한 유체 용적만큼 큰 용적을 갖는 관통 조직 내에서 공간을 생성하거나 또는 한정한다. 이 공간 또는 용적은 약 10 내지 1,000nL, 더욱 일반적으로는 50 내지 250nL의 범위에 있다. 이 용적은 피부 관통 요소의 구조에 의해서 점유된 전체 용적의 실질적인 부분을 점유하고, 피부 관통 요소에 의해서 점유된 전체 용적의 약 50% 내지 99% 그리고 더욱 일반적으로 약 50% 내지 75%의 범위에 있다.

도 5a 내지 도 7에 도시된 랜스 부재의 변형예는 채널(72) 및 오목부(74)를 통합한다. 도 5 및 도 6의 변형예는 울혈 영역에 인접한 개방부(76)를 포함한다. 전자의 변형예의 울혈 영역 개방부는 도 5b에 가장 잘 도시되어 있다. 상기 개방부의 목적[도 2a 내지 도 3b의 랜스 부재 변형예에 개방 모세관을 제공하는]은 샘플 수집 구조 영역을 주위에 추가로 노출시켜, 영역으로 흐르는 체액의 용적 및 유동 속도를 증가시킨다.

예시된 바와 같이, 오목부 및/또는 개방부는 각 피부 관통 요소들의 폭의 실질적인 부분뿐만 아니라 길이 치수의 실질적인 부분을 점유할 수 있다. 각 구조들을 한정하는 측벽(78)은 정상적인 힘이 작용할 때, 미세 바늘의 구조를 유지하기에 충분한 두께를 가지지만, 샘플을 수집하기 위한 네거티브 공간을 최대로 하기 위하여 최소화될 수 있다.

랜스 부재와 통합된 특히 유체 운반 채널(72)과 결합하여 사용할 수 있는 다른 선택적인 형태 또는 세트 형태들은 각 도 5a 내지 도 7에 도시된다. 관련 형태들은 제 2 유체 운반 경로(80)이다. 채널(72)과 유체 소통하도록 세팅된 상기 요소들은 샘플을 외향으로 운반하여서, 대향 부착된 시험 스트립에서 사용되는 센서를 가로질러 분배한다.

채널(72)과 같이, 경로들 또는 채널(80)들은 바람직하게 미세 바늘의 개방 공간 부분에 의해서 한정된 울혈 영역 내의 유체에 모세관 힘을 작용시키기 위하여 치수화되고, 생리학적 샘플을 바이오센서의 반응 영역 또는 세포간질 영역 내로 흡인한다. 이와 같이, 단일 유체 채널 또는 경로의 직경 또는 폭은 1000 미크론을 초과하지 않으며 일반적으로 직경이 약 100 내지 200 미크론일 수 있다. 이 직경은 그 길이를 따라 일정하거나 또는 변화할 수 있다. 서브 채널(80)들은 약 1 내지 200 미크론, 더욱 일반적으로는 약 20 내지 50 미크론의 범위의 단면 직경을 가지며, 동일 용적의 유체를 주요 채널(72)로 운반하도록 요구되지 않는 것이 바람직하다.

도시된 실시예에서, 분지 채널(80, branch channel)들은 채널(72)로부터 직각으로 연장하지만; 각 채널들로부터 일정 각도로 연장할 수 있다. 채널(80)에 대해서 랜스 부재 구성에 관한 다른 변형예는 도 7에 도시된 바와 같이, 동일물을 베이스 내에 삽입하거나 또는 둘러싸는 것이다. 이 방식 또는 다른 방식으로 달성된, 채널(80)이 유체를 운반할 수 있는 영역의 경계를 정하는 것은 샘플이 전체적으로 그리고 랜스 부재(38)가 채택된 시험 스트립(36)의 반응 영역으로 지향되는 것을 보장하도록 채택될 수 있다.

본 발명의 어떤 실시예에서, 유체 경로는 샘플 수집을 용이하게 하기 위하여, 하나 이상의 약품을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 친수성 약품이 유체 경로에 제공될 수 있으며, 상기 약품은 메캡토에탄 황산(mercaptoethane sulfonic acid;MESA), 트리톤(Triton), 맥콜(Macol), 테트로닉(Tetronic), 실웨트(Silwet), 조닐(Zonyl), 에어로졸(Aerosol), 게로폰(Geropon), 챕스(Chaps) 및 플루로닉(Pluronic)과 같은 표면 변형제, 표면 활성제의 유형을 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다.

시험 스트립 장치의 제조방법

발명의 명칭이 "생리학적 샘플 수집장치들 및 이 장치들을 사용하는 방법"인 미국 출원 대리인 번호 LIFE-035에 기재된 많은 기술들은 본원에 기재된 시험 스트립 장치에 적용할 수 있으며-특히 바늘/랜스의 제조에 대해서 상세하게 기재되어 있다. 전기화학 시험 스트립의 제조에 대한 상세한 설명은 발명의 명칭이 "용액 건조 시스템"인 대리인 번호 LIFE-031호와 발명의 명칭이 "용액 스트립핑 시스템"인 대리인 번호 LIFE-039호의 관점에서 이해될 수 있다.

이전 출원의 접근 방안과 본원에 기재된 접근 방안 사이의 주요 차이점은 본 발명에서 랜스 부재들이 보조 구조로서 부착된 완전한 시험 스트립들이 제공될 수 있다는 것이다. 도 2a 및 도 3a는 상기 접근방안의 보기들을 제공한다. 다른 방안으로, 본 발명의 랜스 부재들과 함께 사용하기에 적합한 시험 스트립들이 제공될 수 있으며, 상기 시험 스트립들에 랜스 부재들이 부착될 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 상기 접근방안의 보기들을 제공한다.

어느 한 경우에, 차후에 함께 결합하는 랜스와 시험 스트립 요소들을 개별적으로 제조하거나 준비하는 것이 가능하다. 생성물/장치들의 초기에 독립적인 성질은 상대적으로 최적의 제조를 허용한다. 반대로, 상기 참조 출원서에 기재된 통합 시험 스트립 장치들에서, 재료 선택 및 제조 공정 적용성을 고려하는 것은 반드시 본 발명의 제조에 영향을 미치는 것은 아니다.

랜스 부재를 다른 시험 스트립에 부착하여 본 발명에 따른 시험 스트립 장치들을 제조하는 것에 의하여 제공되는 가요성의 한 예는 사용자가 그러한 조치를 취할 수 있다는 것이다. 이것은 특히 공개된 클립형 실시예[또는 클립형 구조가 사용될 수 있는 도시된 실시예의 변형예]에 적용된다. 상기 가요성으로 인하여, 본 발명에 따른 미터와 함께 사용되는 여러 상업적으로 사용가능한 시험 스트립들과 함께 사용하기 위한 랜스 부재들을 판매할 기회가 생긴다. 물론, 랜스 부재들을 설계할 때 가요성이 있으므로, 현재 및 미래 모두에서 폭넓은 여러 시험 스트립들과 함께 조화를 이룬다.

비록, 본 발명은 여러 형태들을 선택적으로 통합한 어떤 보기들에 대해서 기술하였지만, 본 발명은 상술한 구성에 국한되지 않는다. 본 발명은 본원에 제공된 예시적인 설명으로 기재된된 용도에 국한되지 않는다. 본 발명은 하기 청구범위의 동일 범주에 의해서만 한정된다는 것을 이해해야 한다.

본 발명에 따른 생리학적 샘플의 수집 장치 및 이 장치의 사용 방법은 구성이 단순하므로, 사용이 용이하고 제조 비용이 상대적으로 저렴하다.

Claims (10)

1. 체액에 접근하여 시험 스트립 센서로 체액을 운반하도록 시험 스트립에 부착하기 위한 랜스 부재로서,

   평면의 베이스와;

   대상물의 피부 내로 삽입될 때, 대상물의 피부 내에서 울혈 영역(pooling area)을 생성하기 위한 개방부를 포함하는 피부 관통 요소와;

   상기 개방부에 존재하는 체액을 상기 시험 스트립으로 운반하기 위하여 상기 개방부와 통하는 유체 경로를 포함하며;

   상기 개방부는 상기 피부 관통 요소의 폭, 직경 또는 길이 치수의 실질적인 부분을 점유하는 랜스 부재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 경로는 상기 울혈 영역 내에 존재하는 유체에서의 모세관 힘을 적용하도록 치수화되는 랜스 부재.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스의 표면 내에 있는 오목부를 추가로 포함하고, 상기 오목부는 상기 개방부와 유체 소통하는 랜스 부재.
4. 바이오센서와 지지 부재를 구비한 완전한 시험 스트립과;

   상기 시험 스트립에 부착되어, 피부 관통 요소에 의해서 얻어진 유체 샘플을 상기 바이오센서로 운반하도록 구성되는 제 1 항에 따른 별도의 랜스 부재를 포함하는 시험 스트립 조합체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 시험 스트립은 전기화학 구성을 구비하는 시험 스트립 조합체.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 시험 스트립은 광도계 또는 색채계 구성을 가지는 시험 스트립 조합체.
7. 제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 랜스 부재는 제 2 항 또는 제 3 항에 따른 랜스 부재인 시험 스트립 조합체.
8. 생리학적 샘플에서 적어도 하나의 분석물 농도를 결정하기 위한 장치로서,

   제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 시험 스트립 조합체와;

   생리학적 샘플에서의 분석물 농도를 자동으로 결정하며, 상기 시험 스트립 조합체를 수용하도록 구성되는 미터를 포함하는 분석물 농도 결정 장치.
9. 삭제
10. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 기재된 랜스 부재를 제공하는 단계와;

    기판 및 바이오센서를 구비한 시험 스트립을 제공하는 단계와;

    상기 랜스 부재의 베이스를 상기 시험 스트립에 부착하는 단계를 포함하는 시험기 제조 방법.

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