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혈당계 테스트 키트

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배경

당뇨병은 미국에서 약 1,600만 명에게 영향을 미칩니다. 추가로 500만 명이 이 질병을 앓고 있지만 깨닫지 못하고 있습니다. 당뇨병은 췌장이 인슐린을 생산하거나 반응하는 능력에 영향을 미치는 만성 대사 질환입니다. 당뇨병의 두 가지 주요 형태는 I형과 II형입니다. 두 유형의 당뇨병 모두 췌장에서 생성되는 호르몬인 인슐린의 부족으로 인해 혈당 수치가 높아질 수 있습니다. 인슐린은 신체 대사의 주요 조절자입니다. 식사 후 음식물은 위와 장에서 소화됩니다. 탄수화물은 당 분자(당 분자 중 하나)로 분해되고 단백질은 아미노산으로 분해됩니다. 포도당과 아미노산은 혈류로 직접 흡수되어 혈당 수치가 상승합니다. 일반적으로 혈당 수치의 상승은 베타 세포라고 하는 췌장의 중요한 세포가 인슐린을 분비하도록 신호를 보내 혈류로 쏟아집니다. 그런 다음 인슐린은 포도당과 아미노산이 다른 호르몬과 함께 신체의 세포로 들어갈 수 있도록 하여 이러한 영양소가 에너지로 연소될 것인지 또는 향후 사용을 위해 저장될 것인지 지시합니다. 혈당이 식전 수준으로 떨어지면 췌장은 인슐린 생산을 감소시키고 신체는 다음 식사가 추가 영양소를 제공할 때까지 저장된 에너지를 사용합니다.

I형 당뇨병에서는 인슐린을 생산하는 췌장의 베타 세포가 점차적으로 파괴됩니다. 결국 인슐린 결핍은 절대적입니다. 포도당을 세포로 이동시키는 인슐린이 없으면 혈당 수치가 과도하게 높아지며, 이를 고혈당증이라고 합니다. 몸에서 설탕을 사용할 수 없기 때문에 소변으로 흘러나와 손실됩니다. 허약함, 체중 감소, 과도한 배고픔과 갈증은 이 질병의 여러 지표 중 하나입니다. 환자는 생존을 위해 투여된 인슐린에 의존하게 됩니다.

II형 당뇨병은 훨씬 더 흔한 당뇨병입니다. 대부분의 II형 당뇨병 환자는 다양한 양의 인슐린을 생성하는 것으로 보이지만 그 작용에 저항하는 간 및 근육 세포에 이상이 있습니다. 인슐린은 세포의 수용체에 부착되지만 포도당은 인슐린 저항성으로 알려진 상태에 들어가지 않습니다. 많은 환자가 식이요법이나 췌장에서 인슐린을 분비하도록 자극하는 약물로 제2형 당뇨병을 조절할 수 있지만 일반적으로 상태가 악화되어 인슐린 투여가 필요할 수 있습니다.

혈당 수치가 높게(150mg/DL 이상) 유지되면 실명, 심장 질환, 신장 질환 및 신경 손상과 같은 건강 합병증을 유발할 수 있습니다. 당뇨병 환자가 혈당 농도를 모니터링하는 한 가지 방법은 하루에 여러 번 혈액 샘플을 검사하고 적절한 용량의 인슐린을 주사하는 것입니다. 의사의 권고에 따라 이러한 제품을 사용하는 환자는 일반적으로 하루에 여러 번(3~5회) 혈당 수치를 측정합니다. 일반적으로 이러한 혈액 샘플은 손가락에서 채취하지만 다른 곳에서도 채취할 수 있습니다. 란셋으로 구성된 손가락 막대기로 손가락을 찔러 검사지에 묻은 소량의 혈액을 채취합니다. 테스트 스트립은 일반적으로 포도당의 전기효소적 산화를 기반으로 하는 모니터링 키트에 넣습니다. 당뇨병에 대한 알려진 치료법은 없지만 연구에 따르면 정기적으로 혈당 수치를 모니터링하고 의료 서비스 제공자와 긴밀히 협력하는 환자는 질병과 관련된 합병증이 더 적습니다.

일반적인 혈당계와 채혈기를 이용한 샘플링 및 측정 과정은 일반적으로 다음과 같습니다. 먼저, 사용자는 보호 포장지 또는 바이알에서 테스트 스트립을 제거하고 이를 미터기에 삽입하여 사용하기 위해 미터를 준비합니다. 혈당계는 테스트 스트립의 적절한 배치를 확인하고 샘플을 위해 준비되었음을 나타낼 수 있습니다. 일부 혈당계는 이 시점에서 보정 또는 참조 단계가 필요할 수도 있습니다. 사용자는 채혈 장치에서 덮개를 제거하고, 일회용 채혈침을 채혈 장치에 넣고, 덮개를 교체하고, 채혈 장치에 란셋을 피부로 밀어 넣는 힘을 제공하는 스프링 같은 메커니즘을 설정하여 채혈 장치를 준비합니다. . 이러한 단계는 동시에 발생할 수 있습니다(예:일반적인 랜싱 장치는 랜싯을 설치할 때 스프링 메커니즘을 설정합니다). 그런 다음 사용자는 채혈 장치를 손가락에 놓습니다. 채혈 장치를 손가락에 위치시킨 후, 사용자는 버튼을 누르거나 장치를 켜서 채혈을 해제합니다. 스프링은 란셋을 앞으로 밀어 작은 상처를 만듭니다.

채혈 후 채혈 부위에 작은 핏방울이 나타납니다. 적절한 경우 사용자는 제조업체의 지침에 따라 테스트 스트립에 샘플을 놓습니다. 그런 다음 측정기는 혈당 농도를 측정합니다(일반적으로 테스트 스트립의 시약과 포도당의 화학 반응에 의해).

연혁

2001년에 Dr. Helen Free는 오하이오주 애크런에 있는 국립 발명가 명예의 전당에 헌액되었습니다. 1940년대에 Dr. Free는 당뇨병 환자가 집에서 소변을 확인하여 혈당을 모니터링할 수 있는 최초의 자가 테스트 키트를 개발했습니다. 과거에는 당뇨병 환자가 혈당 수치를 확인하기 위해 진료실에 가야 했습니다. 가정 분석을 위한 초기 지표는 소변 검사를 기반으로 했습니다. Dr. Free는 가정에서 포도당 테스트를 위한 디자인과 기능의 개선으로 이어진 7개 이상의 특허에 참여했습니다. 1950년대 후반과 1960년대 초반에는 혈당 수치를 분석하여 모니터링 및 치료를 위한 보다 정확한 수치를 검출했습니다.

수년 동안 당뇨병 환자를 위한 솔루션은 혈액 내 포도당의 부정확한 측정을 제공하는 여러 요검사 키트 중 하나였습니다. 나중에 소변 검사를 위한 시약 스트립이 개발되었습니다. 그러나 소변으로 포도당이 누출되는 것에 대한 신장 역치가 개인마다 다르기 때문에 특히 소변에서 포도당을 검사하는 것은 정확도에 제한이 있습니다. 또한, 소변의 당(포도당)은 포도당이 소변에 도달하는 시간 지연으로 인해 검사 몇 시간 전에 포도당이 너무 높았다는 신호입니다. 따라서 소변에서 측정한 값은 소변을 검사하기 몇 시간 전에 혈액 내 포도당 수치를 나타냅니다.

현재 포도당 수치를 결정하기 위해 혈액에서 직접 판독을 수행함으로써 보다 정확한 판독이 가능합니다. 가정 혈액 검사의 출현은 1921년 인슐린의 발견 이후 당뇨병 치료의 가장 중요한 발전이라고 일부 사람들은 생각합니다. 가정 혈당 검사는 전혈 검사용 시약 스트립의 개발로 가능하게 되었습니다. 시약 스트립은 글루코스의 글루콘산 및 과산화수소로의 산화 반응을 촉매할 수 있는 글루코스 산화효소와 같은 효소를 포함하는 반응 시스템; o-톨리딘과 같은 지시약 또는 산화성 염료; 및 지시약의 산화를 촉매할 수 있는 과산화 활성을 갖는 물질을 포함한다. 염료 또는 지시약은 산화 정도에 따라 시각적으로 다른 색조를 띠며, 이는 혈액 샘플의 포도당 농도에 따라 달라집니다.

원자재

포도당 모니터링 키트를 생산하는 데 사용되는 많은 원료가 있습니다. 테스트 스트립은 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리설폰 또는 셀룰로오스와 같은 다공성 직물 또는 재료로 구성됩니다. 실리카와 분쇄된 이산화티타늄이 포함된 수성 하이드록실 탄성중합체도 있습니다. 물, 트라메틸벤지딘, 양고추냉이 과산화효소, 포도당 산화효소, 카르복시메틸셀룰로오스 및 투석된 카르복실화 비닐 아세테이트 에틸 공중합체 라텍스도 사용됩니다.

미터 자체는 인쇄 회로 기판과 센서를 수용하는 플라스틱 케이스로 구성됩니다. 혈당 수치를 표시하는 액정 디스플레이(LCD)가 있습니다.

란셋은 플라스틱 하우징에 담긴 스테인리스 스틸 바늘로 구성됩니다.

디자인

다양한 형태의 포도당 테스트 키트가 있습니다. 일부 혈당계에는 바늘이 이미 설치되어 있습니다. 사용자는 릴리스 버튼만 누르면 미터가 바늘로 찌르는 것을 배출하고 샘플을 꺼냅니다. 다른 것들은 별도의 란셋과 테스트 스트립이 필요합니다. 이들은 가장 일반적으로 사용되는 포도당 키트 형태입니다.

측정기 자체에는 일반적으로 기계 상단에 LCD 디스플레이가 있습니다. 아래쪽 중앙에는 테스트 스트립을 끼울 수 있는 말굽 모양의 슬롯이 있습니다. 이 슬롯 아래에는 혈액 샘플의 판독값을 전송하는 센서가 있습니다. 이 장치는 배터리로 작동하지 않으며 일반적으로 과거 포도당 수치를 기억하기 위해 단기 기억 장치가 내장되어 있습니다. 일부 장치를 컴퓨터 프로그램에 연결하여 이러한 판독값을 추적하고 급격한 변화를 나타내는 차트와 도표를 인쇄할 수 있습니다.

제조
프로세스

테스트 스트립

<올>
  • 시험 스트립은 바람직하게는 부직포, 직포, 연신 시트 형태의 다공성 막이거나 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리술폰 또는 셀룰로오스와 같은 재료로 제조된다.
  • 5% 중량 기준으로 콜로이드 실리카 및 미세하게 분쇄된 이산화티타늄 5g. 그런 다음 테트라메틸벤지딘 1g, 양고추냉이 퍼옥시다제 5,000단위, 포도당 산화효소 5,000단위, 트리스 0.12g 및 물(히드록시메틸) 아미노메탄(완충액) 10g을 배치에 혼합합니다.
  • 균질한 블렌드를 보장하기 위해 혼합한 후, 배치는 캐리어 매트릭스에 구조적 무결성을 추가하기 위해 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트에 주조되고 20분 동안 122°F(50°C)에서 건조됩니다.
  • 다음으로, 3-디메틸아미노벤조산 100 mg, 3-메틸-2-벤조티아졸리논 히드라존 13 mg, 시트르산 일수화물-시트르산나트륨 이수화물 100 mg 및 로발 50 mg을 건조 상태로 a에 첨가한다. 50ml 튜브.
  • 이 건조물을 주걱으로 혼합한 후 카르복시메틸셀룰로오스 10% 수용액 1.5g을 가하여 상기 고형물과 충분히 혼합한다.
  • 다음으로, 투석된 카르복실화 비닐 아세테이트 에틸 공중합체 라텍스 2.1g을 첨가하고 완전히 혼합한다.

    라텍스 공중합체는 약 100g의 카르복실화된 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합체 에멀젼을 멤브레인 튜브에 넣어 투석(더 큰 입자와 더 작은 입자의 분리)했습니다. 채워진 막을 68°F(20°C)의 물(증류) 배스에 60시간 동안 담가서 저분자량 입자, 미반응 단량체, 촉매, 계면활성제 등이 막을 통과하도록 하였다. 60시간 동안 오버플로 시스템을 사용하여 물을 지속적으로 교체했습니다. 나머지 투석된 에멀젼은 그 다음 시약 층을 준비하는 데 사용되었습니다.

  • 그런 다음 포도당 산화효소 0.18ml를 액체로 관에 넣는다. 다음으로, 퍼옥시다아제는 액체로 튜브에 연결되고 타르트라진은 튜브에 연결됩니다. 결과 혼합물을 철저히 혼합합니다. 이 혼합물을 약 15분 동안 방치합니다.
  • 상기 용액으로 코팅되기 전의 광택이 없는 비닐 지지체를 절단하여 세포열을 형성한 후 메탄올로 깨끗이 닦았다. 혼합물을 10ml 주사기에 넣고 약 10.6mm 방울을 각 셀 열에 놓습니다. 코팅된 셀 열은 오븐에서 37°C(98.6°F)에서 30분 동안 가열한 다음 45°C(113°F)에서 2시간 동안 가열합니다. 혼합물을 코팅하고 퍼뜨리는 이 과정은 각 셀 행에 대해 반복됩니다. 그런 다음 셀 행을 원하는 크기의 스트립으로 자릅니다.
  • 이 스트립을 실리카겔 흡수성 팩으로 포장하고 약 30°C(86°F) 및 25mm/Hg 진공에서 밤새 건조했습니다.
  • 혈당 측정기

    <올>
  • 몰드 캐비티 내에 몰딩 프레스를 장착하고 봉지재(페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불포화 폴리에스터 수지 및 기타 열경화성 수지와 같은 사출 성형에 사용되는 열가소성 수지)의 펠릿을 넣습니다. 수용실.

    환자가 손가락을 찔러 검체를 검사지에 바릅니다. 그런 다음 테스트 스트립을 혈당계에 삽입합니다. 약 10-15초 후에 혈당 수치가 나타납니다.

  • 집적 회로(포도당 검출기)의 캡슐화는 캡슐화 재료 펠릿을 가열하고 이송 플런저를 사용하여 챔버 내에서 누르면 펠릿 사이의 작은 통로를 통해 펠릿이 액화되어 금형 캐비티로 흘러들어갑니다. 챔버 및 금형 캐비티.
  • 봉지재가 다시 응고된 후 성형 프레스를 열고 금형 부품을 분리합니다.
  • 캡슐화된 집적 회로를 제거한 후 개방형 성형 프레스는 캡슐화 프로세스를 반복하기 위해 새 인서트 및 캡슐화 재료 펠릿을 받을 준비가 됩니다.
  • 란셋

    <올>
  • 오늘날 혈액 채혈침은 일반적으로 사출 성형 공정 또는 조립 공정을 통해 제조됩니다. 사출 성형 공정에서 와이어는 와이어가 주변의 핑거 그립 재료에 접착되어 제자리에 고정됩니다.
  • 핑거 그립은 일반적으로 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 재질로 만들어집니다. 와이어의 날카로운 끝은 포인트 커버에 핑거 그립에 부착되는 좁은 목으로 포인트 커버에 내장되어 있습니다.
  • 포인트 커버는 사용할 때까지 와이어 포인트를 깨끗하게 유지합니다. 란셋을 사용할 때 포인트 커버를 목 부분에서 비틀어서 와이어 포인트를 노출시켜 사용합니다.
  • 조립 과정에는 열 에폭시, 2액형 에폭시 또는 자외선 접착제와 같은 접착제를 사용하여 핑거 그립에 와이어를 부착하는 작업이 포함됩니다.
  • 그런 다음 보호 및 멸균을 위해 캡을 와이어 포인트 위에 둡니다. 란셋을 사용할 때 캡을 목 부분에서 비틀어서 와이어 포인트를 노출시켜 사용합니다.
  • 부산물/폐기물

    하우징에 사용된 플라스틱 및 다양한 폴리머는 녹여서 금형에 붓기 위해 재활용할 수 있습니다. 테스트 스트립의 시약으로 사용된 화학 물질은 실험실 폐기물로 처리됩니다. 대부분의 부품은 재활용할 수 있으므로 폐기물이 거의 없습니다.

    미래

    이식 가능한 센서에 대한 연구가 잘 진행되고 있습니다. 여러 시스템이 개발되었으며 곧 임상 테스트에 들어갈 수 있습니다. 이것은 피부 아래에 이식되는 매우 작은 바늘입니다. 바늘 끝에 있는 화학 물질은 조직의 포도당과 반응하여 전기 신호를 생성합니다. 이 과정은 대부분의 혈당계에서 사용되는 과정과 유사합니다. 그런 다음 전기 신호는 신호를 시계에서 읽을 포도당 값으로 해석할 수 있는 손목시계 크기 수신기로 원격 측정될 수 있습니다.

    개발 중인 대체 시스템은 작은 레이저 빔을 사용하여 피부에 미세한 구멍을 뚫어 조직액 한 방울을 끌어들입니다. 그런 다음 장치는 이전에 설명된 장치와 유사한 방식으로 유체의 포도당을 측정할 수 있습니다. 이 장치의 개발자는 동일한 손목시계 크기의 수신기에 역 이온삼투(reverse iontophoresis)라고 불리는 과정을 사용하여 피부를 통해 인슐린을 주입하는 메커니즘을 결합하기를 희망합니다. 이 과정은 바늘에 찔리지 않고 인슐린이 피부를 통과하도록 전류를 사용합니다. 이 두 장치 모두 일반 사용에서 아직 몇 년이 걸립니다.

    손가락을 찌르지 않고 혈당을 측정하는 무혈 측정기는 궁극의 꿈입니다. Kansas State University에서는 식품 산업을 위해 레이저 빔을 사용하여 식품의 껍질을 손상시키지 않고 과일 및 기타 식품의 당 함량을 측정하는 유사한 기술을 개발했습니다. 불행히도, 이 기술은 인간에게 사용하기가 더 어렵습니다. 피부 두께는 사람마다 다르며 온도에 따라 정확도가 다릅니다. '드림빔'이라고 불리는 이 기술은 여전히 ​​가능하지만 미래에 실용화될 만큼 충분히 저렴하거나 정확하기까지는 아직 시간이 더 필요하다.

    SYBD(Synthetic Blood International)는 혈당을 모니터링하는 이식형 포도당 바이오센서를 개발하여 손가락 막대기가 필요하지 않습니다. 포도당 바이오센서는 포도당에 특화된 효소를 사용합니다. 피하 조직에 이식되면 심장 박동기 크기의 바이오센서가 지속적이고 정확한 혈당 모니터링을 제공합니다. 최신 기술은 바이오센서의 디지털 판독값을 기반으로 인슐린이 전달되는 폐쇄 루프 시스템을 제공할 수 있으려면 아직 몇 년이 걸립니다. 궁극적으로 포도당 바이오센서는 이식된 인슐린 펌프에 연결되어 폐쇄 루프 기계 췌장을 생성합니다.

    자세히 알아보기

    기타

    Abbott Laboratories 웹 페이지. 2001년 12월. .

    미국 당뇨병 협회 웹 페이지. 2001년 12월. .

    합성 혈액 국제 웹 페이지. 2001년 12월. .

    미국 식품의약국 웹페이지. 2001년 12월. .

    보니 피. 매클레인


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