CN107923864B - 编码生物传感器以及其制造和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种传感器,包括非导电衬底和在所述非导电衬底上的电路。所述电路包括:在所述非导电衬底上的、具有第一端和第二端的初级电阻元件,其中所述初级电阻元件具有预定配置;在所述非导电衬底上的次级电阻元件,所述次级电阻元件具有多个分接头,所述多个分接头在所述预定配置上的多个预定连接点处被连接到所述初级电阻元件,所述多个预定连接点限定通过所述预定配置的至少一部分的多个唯一电阻路径;并且所述多个唯一电阻路径具有多个电阻值,所述多个电阻值使用非线性分布函数来确定。传感器被配置以执行流体样本中的分析物的定量和定性分析中的至少一个。

Description

编码生物传感器以及其制造和使用方法
交叉引用
本申请基于美国专利申请号14/822,963(2015年8月11日提交),并要求该申请的优先权,该美国专利申请号14/822,963是美国专利申请序号14/542,755(2014年11月17日提交)的部分继续申请,该美国专利申请序号14/542,755是美国专利申请序号13/194,031(2011年7月29日提交;现在为美国专利号8,888,973)的继续申请。每个专利申请通过引用并入本文,如同其被整体提出。
技术领域
本发明一般地涉及用于测量生物流体中的分析物的浓度的分析物测试传感器,并且更具体地涉及具有在其上所形成的编码信息的分析物测试条。
背景技术
生物传感器提供生物流体的分析,所述生物流体诸如全血、尿液或唾液。测量生物流体中的物质的浓度是用于诊断和治疗许多身体状况的重要手段。例如,测量体液、诸如血液中的葡萄糖对于有效治疗糖尿病是极其重要的。生物流体的样本可以是被直接采集的或可以是生物流体的衍生物。通常,生物传感器具有非一次性测量设备或测试仪,所述非一次性测量设备或测试仪被用于分析被放置在测试条上的生物流体的样本。
许多生物传感器系统在分析之前向测量设备提供校准信息。测量设备通常使用该信息用以响应于一个或多个参数而调整生物流体的分析。通过使用所述校准信息,分析的准确度和精确度被改进。如果不使用所述校准信息,测量设备可能完不成所述分析或可能做出生物流体中分析物的浓度的错误分析。
在这种测试仪/测试条系统中的常见做法是确保测试条的正确识别以便确保正确的测试结果。例如,单一测试仪可能能够分析若干不同类型的测试条,其中每种类型的测试条被设计以对生物流体中不同分析物的存在或浓度进行测试。为了正确地进行测试,测试仪必须知道对于当前在使用中的测试条将执行哪种类型的测试。
同样,测试条中的批与批差异(lot-to-lot variation)通常要求校准信息被加载到测试仪中以便确保准确的测试结果。用于将这种校准信息下载到测试仪中的常见做法是使用被插入到测试仪的对应槽或插口中的电子只读存储器密钥(ROM key)。由于该校准数据可能只对测试条的特定生产批是准确的,所以用户通常被要求确认当前在使用中的测试条批号与ROM密钥被编程所针对的批号匹配。
其中可期望具有与测试条有关的信息的许多其它实例对于本领域技术人员是已知的。用以将信息编码到测试条上用于由测试仪读取的现有技术尝试已经遭受许多问题,包括被严格限制的可以被编码的信息量和使用相对大量的测试条表面面积用于信息编码功能。
因而,需要一种系统和方法,其将允许信息被编码到生物传感器上用于由测试仪读取信息。
发明内容
本发明的一个方面公开一种分析物测试传感器条,其被用于测量流体样本中分析物的存在或浓度。所述测试传感器条包括非导电衬底。另外,所述测试传感器条包括在所述非导电衬底上所形成的、具有第一端和第二端的外部或初级电阻元件。所述初级电阻元件具有预定配置,所述预定配置在一种形式中是蛇形配置,具有多个近端和多个远端。另外,在所述非导电衬底上也形成内部或次级电阻元件,所述内部或次级电阻元件具有分接头,所述分接头在所述预定配置上的预定连接点处被连接到初级电阻元件,因而限定通过所述预定配置的至少一部分的唯一电阻路径。
所述通过预定配置的唯一电阻路径具有与其相关联的电阻,所述电阻落在多个电阻范围中相应的一个电阻范围内。基于或根据预定连接点在预定配置上的位置来确定电阻。所述唯一电阻路径与分析物测试传感器条的属性相关联。所述条的属性应当广泛地被理解为指的是与所述条有关的任何信息,诸如条类型、校准信息、制造信息、国家信息等等。可以是可期望被输送到与所述条一起使用的仪表的、与所述条有关系的基本上任何信息。
为了提供从各自具有与不同属性相关的关联电阻的、多于一个的可能唯一电阻路径之中限定唯一电阻路径的机会,次级电阻元件包括多个分接头。在预定连接点处与所述预定配置相连接的相应分接头以闭合状态被形成或维持并且所述多个分接头中的所有其它分接头是断开的或以断开状态被形成。
初级电阻元件的第一端与第一接触焊盘相连接并且第二端与第二接触焊盘相连接。次级电阻元件具有与第三接触焊盘相连接的第三端。所述唯一电阻路径从第三接触焊盘通过次级电阻元件并且然后在预定连接点处进入到初级电阻元件中并且然后通过初级电阻元件的至少一部分行进至第一和第二接触焊盘中之一。
本发明的另一方面公开一种分析物测试传感器条,所述分析物测试传感器条被用于测量流体样本中的分析物的浓度。所述测试传感器条包括非导电衬底。在非导电衬底上形成初级电阻元件,所述初级电阻元件具有预定配置,所述预定配置具有与第一接触焊盘相连接的第一端和与第二接触焊盘相连接的第二端。在所述非导电衬底上也形成次级电阻元件,所述次级电阻元件具有多个分接头。所述多个分接头中的一个分接头在预定位置处与初级电阻元件相连接,因而以闭合状态被形成和/或维持并且限定通过初级电阻网络的至少一部分的唯一电阻路径。所述多个分接头中的剩余分接头是断开的或以断开状态被形成,因而从初级电阻网络断开。次级电阻元件的一部分与次级电阻元件接触焊盘相连接。
在一种形式中,处于断开状态的分接头是用激光烧蚀的。唯一电阻路径与分析物测试传感器条的属性相关联。在一种形式中,所述属性与一个或多个与测试传感器条相关联的算法变量相关联,所述一个或多个算法变量诸如用于线性相关性算法的斜率和/或截距。在又一种形式中,所述分析物测试传感器条包括在所述非导电衬底上所形成的光学代码。所述光学代码可以包含与测试传感器条有关的信息,诸如产品有效日期、产品标识(国家或地区)、血液和控制溶液的截取(intercept)、条批标识和其它特征。另外,所述测试传感器条也可以包括在所述非导电衬底上所形成的第一电阻环路,所述第一电阻环路以从第一测量电极被间隔开的关系包括第一测量传感电极。在一种形式中,所述第一测量电极与初级电阻元件的第二端相连接。
本发明的另一方面公开一种形成生物传感器测试条的方法,所述生物传感器测试条被用于测量分析物的浓度。在该方面,在非导电衬底上形成初级电阻元件,所述初级电阻元件具有预定配置,所述预定配置包括第一端和第二端。此外,在所述非导电衬底上形成次级电阻元件,所述次级电阻元件具有被连接到初级电阻元件上预定连接位置的至少一个分接头,因而限定通过初级电阻元件的至少一部分的唯一电阻路径,所述唯一电阻路径具有与其相关联的落在多个电阻范围中相应一个电阻范围内的电阻。
次级电阻元件被形成以包括多个分接头。所述多个分接头中除被连接到初级电阻元件上的所述预定位置的分接头以外的所有分接头被烧蚀,因而将被烧蚀的分接头从初级电阻元件断开。初级电阻元件包括多个预定连接位置。根据与生物传感器测试条相关联的属性来选择将与所述分接头相连接的连接位置。通过次级和初级电阻元件的唯一电阻路径与生物传感器测试条的属性相关联。此外,被包含在所述多个电阻范围中的每个电阻范围与生物传感器测试条的唯一属性相关联。
本方面的又一个方面公开一种分析物测试传感器条,所述分析物测试传感器条被用于测量分析物的浓度。所述测试传感器条包括非导电衬底。另外,所述测试传感器条包括用于进行流体样本中分析物的定量或定性分析的装置。在所述非导电衬底上提供电路。所述电路包括在第一端和第二端之间的导电初级路径,所述导电初级路径在第一和第二端之间具有预定配置。所述导电初级路径具有落在第一预定范围内的电阻。所述电路也包括在第三端和导电初级路径的第一端之间的导电次级路径。所述导电次级路径基本上由闭合分接头和多个断开分接头所限定。所述闭合分接头选择性地在预定位置处连接第三端与导电初级路径,因而限定在第一端和第三端之间、通过导电初级路径的至少一部分的唯一电阻路径。所述唯一电阻路径具有落在第二预定范围内的第二电阻。
在一种形式中,第一电阻和第二电阻的比选择性地与分析物测试传感器条的属性相关。第一端与第一接触焊盘相连接,第二端与第二接触焊盘相连接,并且第三端与第三接触焊盘相连接。在一种形式中,所述预定配置包括蛇形配置,所述蛇形配置具有多个近端和多个远端。闭合分接头被连接到所述蛇形配置的相应近端。根据分析物测试传感器条的属性来选择包含闭合分接头的分接头。
另一方面公开一种用于测量流体样本中分析物的浓度的方法。所述方法包括以下步骤,提供测试仪;提供测试条,所述测试条包括:非导电衬底;在所述非导电衬底上的、可连接到测试仪的工作电极;在所述非导电衬底上的、可连接到测试仪的反电极;桥接在工作电极和反电极之间的试剂部分;在所述非导电衬底上的、具有可连接到测试仪的第一端和可连接到测试仪的第二端的初级电阻元件,其中所述初级电阻元件具有预定配置;和在所述非导电衬底上的、具有可连接到测试仪的第三端的次级电阻元件,其中所述次级电阻元件具有在所述预定配置上的预定连接点处被连接到初级电阻元件的分接头,因而限定通过所述预定配置的至少一部分的唯一电阻路径,所述唯一电阻路径具有电阻值;将测试条接收(receiving)进测试仪中;操作地将工作电极、反电极、初级电阻元件和次级电阻元件与测试仪相连接;并且根据至少与和唯一电阻路径相关联的电阻值相关联的测量来确定与测试条相关联的属性。
在一种形式中,初级电阻元件具有初级元件电阻值并且根据通过比较所述唯一电阻路径的电阻值与所述初级元件电阻值所确定的电阻比来确定所述属性。根据所述属性,测试仪被调整以输出与分析物相关联的浓度测量输出。在一种形式中,初级电阻元件的端与反电极相连接。
又一个方面公开了一种传感器,所述传感器包括非导电衬底以及在所述非导电衬底上的电路。所述电路包括在所述非导电衬底上的、具有第一端和第二端的初级电阻元件,其中所述初级电阻元件具有预定配置;在所述非导电衬底上的次级电阻元件,所述次级电阻元件具有多个分接头,所述多个分接头在所述预定配置上的多个预定连接点处被连接到所述初级电阻元件,所述多个预定连接点限定通过所述预定配置的至少一部分的多个唯一电阻路径;并且所述多个唯一电阻路径具有多个电阻值,所述多个电阻值使用非线性分布函数来确定。传感器被配置以执行流体样本中的分析物的定量和定性分析中的至少一个。
本发明的另一方面公开了一种分析物测试传感器,所述分析物测试传感器包括非导电衬底以及在所述非导电衬底上的、具有预定配置的初级电阻元件,所述预定配置具有与第一接触焊盘相连接的第一端以及被连接到第二接触焊盘的第二端。测试传感器进一步还包括在所述非导电衬底上的次级电阻元件,所述次级电阻元件具有多个分接头,其中所述多个分接头中的一个分接头在预定位置处被连接到初级电阻元件,因而以闭合状态被形成并且限定通过初级电阻网络的唯一电阻路径,并且所述多个分接头中的剩余分接头以断开状态被形成,因而从初级电阻网络断开,其中,所述次级电阻元件的一部分与次级电阻元件接触焊盘相连接,并且其中所述多个分接头中的每个分接头与多个预定电阻值中的一个预定电阻值相关联,所述多个预定电阻值具有非线性分布。
本发明的另一方面公开了一种在生物传感器测试条上形成电路的方法。所述方法包括:在非导电衬底上形成初级电阻元件,所述初级电阻元件具有包括第一端和第二端的预定配置;以及在所述非导电衬底上形成次级电阻元件,所述次级电阻元件具有多个分接头,所述多个分接头被连接到所述初级电阻元件上的预定连接位置,因而限定通过所述初级电阻元件的至少一部分的多个唯一电阻路径,所述多个分接头中的每个分接头具有与其相关联的电阻,所述电阻落在多个电阻范围中的相应一个电阻范围内,其中,基于非线性分布函数来确定电阻范围中的每个电阻范围。
附图说明
以下基于在附图中所示出的示范性实施例来进一步阐明本发明。
图1说明被插入到测试仪中的测试条。
图2是代表性测试条的分解视图。
图3A说明用于测量生物流体中感兴趣的分析物的浓度的测试条。
图3B和图3C说明在图3a中所说明的测试条的一部分的可替换实施例。
图4说明在图3a中所说明的测试条的一部分。
图5A-G说明具有多个被烧蚀的分接头的在图3a中所说明的测试条的一部分。
图6说明用于测量生物流体中感兴趣的分析物的浓度的另一个代表性测试条。
图7说明用于测量生物流体中感兴趣的分析物的浓度的另一个代表性测试条。
图8说明用于测量生物流体中感兴趣的分析物的浓度的另一个代表性测试条。
图9说明用于测量生物流体中感兴趣的分析物的浓度的另一个代表性测试条的一部分。
图10是被用于测量生物流体中分析物的代表性过程的流程图。
图11说明两个编码电阻器网络。
图12是说明测试条接触电阻的群集的频率图。
图13说明在测试中使用的示范性测试条布局。
图14是点CES和RNET之间的共享连接和部分接触电阻补偿示意图。
图15是点RTAP和RNET之间的共享连接和部分接触电阻补偿示意图。
图16A-G说明代表具有均匀分布的电阻器分接头的七个可能状态的多个测试条配置。
图17A是示例生物传感器条。
图17B以示意图形式说明图17a的示例生物传感器条。
图18是说明来自1500对网络测量的均匀分布的电阻器分接头的计算出的电阻比(RTAP-RNET)/(CES-RNET)的分布图(误差条是假设标称导电率和具有插入的最坏情况235欧姆的迹线图案的计算出的比-模拟)。
图19说明使用多种分布方法的电阻比的分布。
图20是说明基于可能状态的数目的电阻值的非线性分布中的按电阻比的电阻分布的分布图。
图21是比较电阻比的线性分布与非线性电阻比的分布图。
图22说明使用非线性电阻分布值的示例测试条布局。
图23说明使用非线性电阻分布值的测试条中控制节点和控制点的可能位置。
图24A-G说明使用非线性电阻分布值的多个测试条状态配置。
图25是使用非线性电阻分布值说明具有非均匀分布电阻器分接头的电阻比的范围的分布图。
图26是说明每个状态下(0-6)的电阻比的范围的分布图。
图27说明允许开尔文测量的电阻分接头电路的可能配置。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解,现在将参考在附图中所说明的实施例,并且将使用特定语言来描述所述实施例。然而,将被理解的是,不意图限制本发明的范围。如通常将会由本发明涉及的领域的技术人员想到的,所说明的设备的变更和修改以及如本文中所说明的本发明原理的另外应用是预期的、期望被保护的。特别地,尽管在血糖仪方面讨论本发明,但是预期的是本发明可以与用于测量其它分析物和其它样本类型的设备一起使用。这样的可替换实施例要求对本文中所讨论的实施例的某些改编(adaptation),所述改编对于本领域技术人员将会是明显的。
参考图1,公开了浓度测量设备或测试仪10,其上安装有分析物测试传感器条12,所述分析物测试传感器条12被用于测量生物流体中分析物的存在或浓度,所述生物流体诸如全血、尿液或唾液。在该形式中,测试条12被可去除地插入到测试仪10的连接终端14中。在插入测试条12后,测试仪10被配置以自动开启并且开始如以下所更详细阐述的测量过程。测试仪10包括电子显示器16,所述电子显示器16被用于向用户显示各种类型的信息,包括测试结果。
参考图2,通常的测试条12为了背景目的而被说明并且包括若干部件。测试条12包括小主体(small body),所述小主体限定腔室(chamber),在所述腔室中样本流体被接收用于测试。通过适合的手段、优选地通过毛细作用、但也可选地由压力或真空辅助地来对所述样本接收腔室填充样本流体。所述样本接收腔室包括电极和化学制剂(chemistry),所述电极和化学制剂适合于产生电化学信号,所述电化学信号指示样本流体中的分析物。
在该所说明的形式中,测试条12包括基础衬底20、间隔层22和覆盖层24,所述覆盖层24包括主体覆盖物26和腔室覆盖物28。间隔层22包括空隙部分30以提供在基础衬底20和覆盖层24之间延伸的样本接收腔室。基础衬底20承载电极系统32,所述电极系统32包括多个电极34和在接触焊盘38中端接(terminating)的电极迹线(electrode trace)36。电极34被限定为电极迹线36的位于样本接收腔室内的那些部分。适合的试剂系统40在样本接收腔室内至少覆在电极34的一部分上。
覆在间隔层22上的主体覆盖物26和腔室覆盖物28在其之间限定槽,所述槽限定与样本接收腔室连通的通风口以当样本流体从边缘口或流体接收口进入腔室时允许空气排出腔室。测试条12因此包括配料端42和仪表插入端44。配料端42的形状通常与仪表插入端44是可区别的以便帮助用户。主体覆盖物26和腔室覆盖物28优选地通过粘合层46被固定到间隔层22。此外,第二粘合层48将间隔层22固定到基础衬底20。在共同拥有的美国专利号7,829,023中可以找到在图2中所说明的测试条12的更详细讨论,所述美国专利号7,829,023通过引用以其全部被并入于此。
参考图3a,被配置供测试仪10使用的测试条50的一个优选形式的更详细图像被说明,其使间隔物、覆盖和粘合层被移除以揭示测试条50的电极系统32。如以下将更详细讨论的,测试条50包括非导电基础衬底52,所述非导电基础衬底52在其上形成了多个电极、迹线和接触焊盘。可以通过使用多个已知技术中的任何一项来实现这种形成,所述已知技术诸如丝网印刷、平版印刷、激光划片或激光烧蚀。为了说明,本文中通常描述使用广域激光烧蚀技术的形成。
在形成电极、迹线和接触焊盘之前,非导电衬底在其上表面上涂有导电层(例如通过溅射或气相沉积)。然后,电极、迹线和接触焊盘通过激光烧蚀过程在非导电衬底上所形成的导电层中使用掩模(mask)被图案化(pattern),所述掩模限定用于测试条电气方面的所期望的设计。在共同拥有的美国专利号7,601,299中阐述了激光烧蚀过程的更详细讨论,所述美国专利号7,601,299通过引用以其全部被并入于此。
导电层可以包含纯金属或合金或是金属导体的其它材料。所述导电材料在被用于在非导电衬底52上形成电极、迹线和接触焊盘的激光的波长处通常是吸收性的。非限制性示例包括铝、碳、铜、铬、金、铟锡氧化物、钯、铂、银、锡氧化物/金、钛、其混合物和这些元素的合金或金属化合物。在一些形式中,所述导电材料包括贵金属或合金或其氧化物。
测试条50包括在非导电衬底52上所形成的工作电极54、工作传感迹线56、反电极58和反传感迹线60。测试条50包括沿纵轴延伸的远端或反应区62和近端或接触区64。如以下更详细阐述的,测试条50包括工作电极迹线54a,所述工作电极迹线54a被用于将工作电极54连接到接触焊盘70。此外,测试条50包括反电极迹线58a,所述反电极迹线58a被用于将反电极58连接到接触焊盘80。如所说明的,测试条50的近端64包括多个接触焊盘,所述多个接触焊盘被配置以与测试仪10的连接终端14导电连接。在一种形式中,测试仪10被配置以基于接触焊盘的包括例如任何互连的配置来确定被插入到测试仪10中的测试条50的类型。测试条12的远端62包括试剂层66,所述试剂层66至少覆盖工作电极54和反电极58的一部分。
测试条50的试剂层66可以包括化学或生物化学性质的试剂,用于与目标分析物反应以产生可检测信号,所述可检测信号表示样本中目标分析物的存在和/或浓度。如本文中所使用的,术语“试剂”是化学、生物或生物化学试剂,用于与分析物和/或目标反应以产生可检测信号,所述可检测信号表示样本中分析物的存在或浓度。用于不同检测系统和方法中的适合的试剂包括各种活性组分,所述各种活性组分被选择以确定各种分析物、诸如例如葡萄糖的存在和/或浓度。适当试剂的选择正好在本领域技术范围内。如本领域中众所周知的,有许多可用于供各种目标中的每一个使用的化学制剂。关于将被评估的目标来选择试剂。例如,试剂可以包括可以被选择用以确定血液中葡萄糖存在的一种或多种酶、辅酶和辅酶因子。
所述试剂化学制剂可以包括各种佐剂以增强试剂特性或特征。例如,所述化学制剂可以包括用以促进试剂成分放置到测试条50上和改进其到条50的粘附、或用于增大所述试剂成分由样本流体水合的速率的材料。另外,试剂层可以包括被选择用以增强所得出的干燥试剂层66的物理特性和用于分析的液体测试样本的摄取的组分。将与试剂成分一起使用的佐剂材料的示例包括增稠剂、粘度调制剂、成膜剂、稳定剂、缓冲剂、洗涤剂、胶凝剂、填充剂、开膜剂(film opener)、着色剂和赋予触变性的剂。
如此外在图3a中所说明的,工作电极迹线54a的近端68与工作电极测量接触焊盘70相连接。工作电极迹线54a的远端72与工作电极54相连接。工作传感迹线56的近端74与工作传感测量接触焊盘75相连接。如此外所说明的,工作传感迹线56的远端76与工作电极迹线54a的远端72相连接,因而限定工作电阻环路。
在一种形式中,工作电阻环路具有在预定电阻值范围内的电阻值,所述范围对应于测试条12的属性。形成工作电阻环路以具有落在一个或另一预定电阻值范围内的电阻值是在形成薄导电层的本领域普通技术范围内的。然而,为了说明,已知诸如薄金属层的导电材料具有取决于导电层厚度的特征薄层电阻(sheet resistance),所述金属诸如金和钯。薄层电阻基本上是用于为特定厚度的特定材料计算通过特定配置(例如长度和宽度)路径的预测电阻的乘数。因而,薄层电阻和/或导电迹线的可配置方面可以被变更以便达到通过诸如工作电阻环路的特定路径的所期望的电阻。
因而,例如,具有50ηm的厚度的金层具有1.6欧姆/平方(ohms/square)的薄层电阻。“平方”是导电路径的纵横比的无单位量度,其被分解成可以在导电路径中被实际或理论地确定的(基于宽度的)平方薄层数目。在一种意义上,导电路径的有效表面面积近似为多个平方。可以在导电路径中被确定的平方数目乘以薄层电阻以给出用于通过该导电路径的预测电阻的计算。
在本发明的上下文中,将通常在50nm厚金层、因而1.6欧姆/平方的薄层电阻的上下文中描述说明性和示范性实施例。因而,为了操纵沿在(如对于本领域普通技术人员将是清楚的)本公开的各种上下文中所描述的任何导电路径的电阻,可以变更导电路径的长度或宽度(因而改变“平方”的数目)或可以更改导电层的厚度或材料(因而改变薄层电阻)以便增大或减小对于该特定导电路径的预测电阻值以落在所期望的电阻值范围内,其中这种值的范围指示测试条的属性。为除了通常直线路径以外的以各种图案和配置的特定导电路径确定平方的数目是在本领域普通技术范围内的并且此处不要求进一步的解释。
如此外将被描述的,为了指示测试条的一个或多个属性,通过被包括在本发明的实施例中的各种所识别的导电路径的实际所测量的电阻值以各种方式被使用。关于这点,将被理解的是,所测量的电阻值或所测量的电阻值所居于的预定电阻值范围或在不同导电路径之间的所测量的电阻值的比可以对应于特定属性。采用这些方式中哪一种用于将导电路径的电阻值对应于属性是在本领域技术人员的判断力内的。
通常,在实际、所测量的电阻值接近地对应于(如上述所计算的)预测电阻值的情况下,所测量的电阻值本身是有用的。如果制造公差使得所测量的值不是很好地对应于预测值,那么预定电阻值范围可能是明智的,在所述电阻值范围内,具有特定预测电阻值的导电路径将几乎肯定地具有所测量的电阻值。在该情况下,系统测量导电路径的实际电阻值、识别所述电阻值所居于的预定范围并且将该所识别的预定范围与测试条的属性相对应。最后,如果制造公差仅仅不有益于为导电路径准确地预测实际所测量的电阻值或仅仅如所期望的,可能有用的是,求出一个所测量的电阻值与通过不同导电路径的另一个所测量的电阻值的比以便确定基本上正规化的值。所述正规化的值可以类似地被用作所测量的电阻值或与一个或多个预定值范围相比较以便识别测试条的对应属性。通常在所测量的、所预测的和所正规化的电阻值的该上下文中,本发明将被进一步描述和理解。
只为了说明性目的,在一种形式中,工作电阻环路具有近似380.8欧姆的电阻值。(在该说明性形式中,假定50nm厚的金被用于形成迹线和接触焊盘并且与工作电阻环路的迹线和接触焊盘相关联的表面面积近似等于238平方。同样地,工作电阻环路具有近似380.8欧姆的电阻值。)在一个实施例中,该电阻值在例如250-450欧姆的预定范围内并且对应于诸如条类型的属性,即被安放在被配置用于确定葡萄糖浓度的条上的试剂。通过示例,用于工作电阻环路的电阻值的不同预定范围、例如550-750欧姆可以对应于诸如用于确定酮浓度的不同条类型。与所有形式一样并且如以上所描述的,工作电阻环路的电阻值以及本文中所公开的所有电阻值可以通过各种方法而被调整,诸如例如通过调整工作传感迹线56的长度、宽度和厚度以及制造工作传感迹线56的材料。参见例如美国专利号7,601,299。
反电极迹线58a的近端78与反电极测量接触焊盘80相连接。反电极迹线58a的远端82与反电极58相连接。另外,反传感迹线60的近端84与反传感测量接触焊盘86相连接。反传感迹线60的远端88与反电极迹线58a的远端82相连接,因而限定反电阻环路。在一种形式中,反电阻环路具有在预定电阻值范围内的电阻值,所述范围对应于测试条50的属性。只为了说明性目的,在一种形式中,基于50nm厚的金层和近似240平方的表面面积配置,反电阻环路具有近似384欧姆的电阻值。在一个实施例中,该电阻值在预定范围、例如250-450欧姆之内,该范围对应于测试条的属性。在其它实施例中,将工作电阻环路的电阻值与反电阻环路的电阻值求比,其中比值对应于条的属性,诸如条类型或分布的地理市场。
如通常将被理解的,将电极标明为“工作”或“反”电极仅仅是指示在电化学测量方法期间在存在特定电场或所施加的电势时电极作为阳极或阴极的特定预定功能性或所意欲的用途。本领域普通技术人员将类似地把对这种电极的参考一般地理解为第一和第二测量电极(和对应的迹线、传感迹线、接触焊盘等等),因为与例如根据已知技术可以被特定标明只用作剂量检测和/或样本充足度电极的电极不同,这种电极参与特定分析物或目标的测量;参见例如美国专利号7,905,997。考虑到这些理解,所述标明“工作”和“反”只用于上下文说明和描述,并且不意图将无论是否在权利要求中所陈述的本发明的范围限制到特定测量电极功能性。
一般而言,为了开始测定,测试传感器50被插入到测试仪10的连接终端14中,使得测试传感器50的所有接触焊盘被连接到连接终端14内的接触引脚。工作电极54和反电极58相对于彼此保持在断开状态中(即通常与彼此电绝缘)直到足够量的流体、诸如血液被放置在测试传感器50上。将适当量的流体施加到试剂层66上创建可以由测试仪10检测的电化学反应。
在通常意义上,测试仪10将预定电压施加到工作电极测量接触焊盘70和反电极测量接触焊盘80的两端以创建在工作电极54和反电极58之间的电势差,并且然后测量所得出的电流。基于用于要被检测的电测量种类的电化学活化电势来选择电压的大小和方向,所述电化学活化电势是从试剂66和所施加的流体的电化学反应中生成的。对于葡萄糖,例如,当使用DC电势时,所施加的电势差通常在大约+100 mV和+550 mV之间。当使用AC电势时,这些可以在大约+5 mV和+100 mV RMS之间,但是取决于施加AC电势的目的,这些也可以具有更大振幅。特别是由DC电势或充分大振幅的AC电势得出的电流的所测量的量指示要测量的分析物的浓度。该过程起作用的确切方式超出本发明的范围但是对于本领域技术人员是已知的。参见例如美国专利号7,727,467;5,122,244;和7,276,146,所述专利的公开在本文中通过引用被并入于此。
为了补偿在工作电极迹线54a和反电极迹线58a中的寄生I-R(电流×电阻)降,测试传感器50包括工作传感迹线56和反传感迹线60。如以上所阐明的,工作传感迹线56在测试传感器50的远端62处与工作电极迹线54a相连接并且在测试传感器50的近端64处与工作传感测量接触焊盘75相连接。反传感迹线60在测试传感器50的远端62处与反电极迹线58a相连接并且在测试传感器50的近端64处与反传感测量接触焊盘86相连接。
在一种形式中,在测试进程期间,电压电势被施加到反电极测量接触焊盘80,这将在反电极58和工作电极54之间产生电流,所述电流与存在于被施加到试剂层66的生物样本中的分析物的量成比例。为了确保适当的电压电势被施加到反电极58,测试仪10包括电路系统(未示出),所述电路系统确保被施加到反传感迹线60的电压电势(或绝对电势差)与在反电极58处的所期望的电压电势(或绝对电势差)相同。通常,测试仪10将确保几乎没有电流将流经反传感迹线60,从而保证在反电极58处所见的电压电势对应于所期望的电压电势。对于对工作传感迹线56和反传感迹线60的补偿功能性的更详细讨论,可以参考共同拥有的美国专利号7,569,126,所述专利通过引用以其全部被并入于此。
将信息直接编码到测试条50上的能力可以显著增大测试条50的容量并且增强其与测试仪10的交互。例如,在本领域众所周知的是向测试仪10供应可应用于多批测试条50的校准信息或数据。现有技术系统依靠只读存储器密钥(ROM key),所述只读存储器密钥例如与每小瓶(vial)测试条一起被供应并且当可应用的测试条小瓶由用户利用时被插入到测试仪10中的对应插口或槽中。因为该过程依靠用户来执行该任务,所以没有办法担保这被完成或即使这被完成,也没有办法担保这被正确完成或每次使用新条小瓶时被完成。为了消除人为误差或疏忽的可能性,本发明提供各种方式,用所述各种方式,代码(诸如对应于预置和预存校准数据的代码)可以被直接放置于测试条50上。该信息于是可以由测试仪10读取以调整所述测试仪10以便其可以提供精确测量,所述测试仪10具有存储在内部存储器中的预置或预存校准数据。
为了实现这种编码,在一个实施例中,测试条50包括在衬底52的表面上形成基础电阻网络104的次级或内部电阻元件100以及初级或外部电阻元件102。次级电阻元件100的端与次级电阻元件接触焊盘103相连接。初级电阻元件102具有第一端106、第二端108和预定形状或配置。在一种形式中,初级电阻元件102具有与测试条50的纵轴平行地行进的蛇形形状或配置。然而,可以预想的是,初级电阻元件102可以具有不同形式的其它形状和配置。在一种形式中,初级电阻元件102具有与其相关联的、落在预定电阻值范围内的预测电阻值,所述预定电阻值范围可以指示测试条50的属性。所述电阻值可以由测试仪10使用(如以下所限定的)第一和第二初级电阻元件接触焊盘110和112来测量。
在图3a的实施例中,初级电阻元件102的第二端108由反电极迹线58a的近端78限定,并且因而接触焊盘112通常是与反电极接触焊盘80共同延伸的。除非为特定用途或目的而另外特别要求,将被理解的是初级电阻元件102的端106或108是由工作电极迹线54a的近端68还是由反电极迹线58a的近端78限定是设计选择的问题,并且本发明包括以下实施例,在所述实施例中端106和108是与工作电极54和反电极58和迹线54a、58a和其近端68、78方面分离和不同的结构。参见例如图3b;相反地,参见关于为了其中接触焊盘110、112中之一或两者可以与接触焊盘70、80共同延伸的实施例中的电压补偿而使用一个或两个传感迹线56、60的以上描述。为了便于参考,试剂层66已经从剩余图中去除,但是应当被意识到的是,本文中所公开的每个测试条50将包括与期望被执行的特定分析有关的试剂层66。
特别地,测试仪10可以通过将电压施加到初级电阻元件接触焊盘110、112两端并且然后测量流经初级电阻元件102的电流量来测量初级电阻元件102的电阻值。在一种形式中,与初级电阻元件102相关联的表面面积近似等于1372平方(square)。同样地,只为了说明,对于50nm厚的金层,与初级电阻元件102相关联的预测电阻值近似为2,195.2欧姆。
参考图3c,说明了本文中所公开的测试条50的另一个代表性部分,其中次级电阻元件100和初级电阻元件102具有不同的预定配置。如以下详细阐明的,次级电阻元件100包括多个分接头102a-g,所述多个分接头102a-g在多个预定连接点122a-g处被连接到初级电阻元件102。该代表性实施例的所有其它图和方面与以下同结合图3a、4和5a-g所说明的实施例相结合地所描述的保持相同。
参考图4,图4说明在图3a中所说明的但没有非导电衬底52的测试条50的电气方面的极度简化视图,次级电阻元件100包括多个分接头120a-g,所述多个分接头120a-g在多个预定连接点122a-g处被连接到初级电阻元件102。在所说明的形式中,初级电阻元件102具有蛇形形状或配置,所述蛇形形状或配置包括近端124和远端126。所述分接头120a-g在初级电阻元件102的近端124处被连接到连接点122a-g。特别地,分接头120a-g在蛇形配置的每个横档(rung)的近端处被连接。然而,应当被意识到的是,分接头120a-g也可以在其它位置处被连接到初级电阻元件102,诸如在图3c和6中所说明的。
在图4中所说明的形式中,初级电阻元件102的第一端130与第一初级电阻元件接触焊盘110相连接。初级电阻元件102的第二端132与反电极迹线58a相连接,从而将初级电阻元件102的第二端132连接到反电极接触焊盘80。如以上所阐明的,在其它形式中,初级电阻元件102的第二端132可以被连接到除反电极接触焊盘80之外的不同接触焊盘112。参见例如图3b。
如在图3a和4中所说明的,基础电阻网络104最初通过原始过程而被构建在非导电衬底52上,所述原始过程诸如通过广域激光烧蚀而在测试条50上形成整体电极、迹线和接触焊盘。如以下更详细阐明的,在次级处理期间,通过切断除次级电阻网络100的分接头120a-g中之一以外的所有分接头,代码可以被置于测试条50上。同样地,120a-g之中被切断的分接头被置于断开或非导电状态,而所述一个剩余的分接头120a-g相对于初级电阻元件102被置于闭合或导电状态。切断可以通过手动或其它手段实现,诸如利用适当激光的烧蚀或划片。
在制造期间,一旦相应批的测试条50被生产,所述测试条50具有被形成于其上的基础电阻网络104,则所述批的一个或多个有关属性被确定,以便相应地对所述批中的每个测试条50编码,用于将所述(一个或多个)属性传送给测试仪10。例如,在一个实施例中,利用具有已知浓度的目标分析物来测试来自所述批的测试条50中的一个或多个。测试结果通常指示包括校准数据的属性,所述校准数据诸如用于基于通常线性关系、用于测量目标分析物的算法的斜率和截距的值,所述校准数据应当由测试仪10在使用测试条50的最终测量确定中采用。在测试条50的剩余批的次级处理中,基础电阻网络104被修改,以便将代码置于测试条50上,所述代码与用于该批测试条50的校准数据相关联。
在一种形式中,包括用于该批测试条50的校准数据的属性允许测试仪10自动调整其自身以提供目标分析物的精确测量。特别地,在次级处理期间被创建在测试条50上的电阻网络被用于向测试仪10输送与条性能有关的信息,所述条性能诸如算法斜率和产品类型。在一个特定实施例中,次级电阻元件100被修改以只呈现多个可能状态中的一个,其中每个状态至少包括测试条50上的代码的一部分。
根据一个方面,基础电阻网络104被形成使得按制造默认所有分接头120a-g处于闭合状态。所述默认状态向仪表10输送所谓的用于特定测试条类型的标称代码,例如用于线性相关性算法的标称斜率和/或截距值。通过稍后使除(如以下进一步阐明的那样所检测到的)分接头120a-g中之一以外的所有分接头切断或断开所创建的多个其它可能状态中的每一个于是可以将增量调整值输送给所述标称代码或输送给使用所述标称代码从算法所计算出的值。例如,对于分接头120a-g,有七个可能的状态,其中只有一个分接头保持闭合。每个这样的状态可以表示正或负因子(例如乘数),所述正或负因子当被输送给仪表10时由所述仪表采用以取决于特定条批相比较于标称代码是如何被评价的而向上或向下调整所计算出的输出。因而,状态1-3可以分别表示乘数-1%、-2%和-3%,而状态4-7可以分别表示乘数+1%、+2%、+3%和+4%。这种实施例向各自表示被预存在仪表10中的然后由所述仪表在相关性算法中采用的一组代码值(例如斜率和截距)的状态提供可替换方案。
在可替换形式中,在初级处理期间,所有分接头120a-g可以被烧蚀或被置于断开状态。在这种形式中,取决于该批测试条50的测试结果,相应分接头120a-g在次级处理期间被置于闭合状态。要求被置于闭合状态的分接头120a-g可以在次级处理期间通过喷墨印刷、焊接、点滴分配(drop dispensing)、丝网印刷、导电包带(conductive taping)等等而被置于闭合状态。在其它可替换形式中,可以形成被用于形成测试条50的掩模,所述掩模已经具有被置于闭合状态的一个分接头120a-g和处于断开状态的剩余分接头,从而消除对于测试条50的次级处理的需要。
参考图5a,在测试条50的次级处理期间,基础电阻网络104被修改使得指示与测试条50相关联的属性的代码信息被置于测试条50上。如以上所阐明的,被修改的基础电阻网络104可以被利用用于向测试仪10传递与条性能有关的基本信息,诸如算法斜率和产品类型。如在图5a中所说明的,在次级处理期间,除分接头120a-g中之一以外的所有分接头(在本说明性示例中为分接头120a-f)已经由激光烧蚀,从而限定第一状态(状态1),测试条50可以在所述第一状态中被生产。特别地,在状态1中,只有分接头120g保持在位置122g处被连接到初级电阻元件102,从而通过初级电阻元件102的一部分而为次级电阻元件100限定第一唯一电阻路径。被烧蚀的分接头120a-f从而被置于断开状态并且未被烧蚀的分接头120g处于闭合状态,从而允许电流流经次级电阻元件100并且进入到初级电阻元件102的选择部分中。
如在图5a中所说明的,从次级电阻元件接触焊盘103通过包括未被烧蚀分接头120g的次级电阻元件100以及在位置122g和接触焊盘112之间的在第二端132处的初级电阻元件102的一部分而限定第一唯一电阻路径。所述第一唯一电阻路径至少部分由未被烧蚀的分接头120g和初级电阻元件102的一部分限定。在一种形式中,为了说明,在状态1中,第一唯一电阻路径具有与其相关联的近似为38.4欧姆的电阻值。为了说明清楚性,在图5a中,第一唯一电阻路径以散列线阴影被示出在接触焊盘103和112之间。
如与以下所讨论的所有形式一样,与第一唯一电阻路径相关联的电阻值可以由测试仪10使用次级电阻元件接触焊盘103和接触焊盘112(所述接触焊盘112如所说明的与反电极接触焊盘80共同延伸)来测量。特别地,可以由测试仪10通过将预定电压施加到次级电阻元件接触焊盘103和接触焊盘112的两端并且然后通过测量所得出的流经第一唯一电阻路径的电流并且然后根据欧姆定律R=V/I计算电阻而测量所述电阻值。
可替换地,由状态1从次级电阻元件接触焊盘103通过包括未被烧蚀的分接头120g的次级电阻元件100以及在位置122g和初级电阻元件接触焊盘110之间的在第一端130处的初级电阻元件102的一部分而限定第二唯一电阻路径。在该可替换形式中,所述第二唯一电阻路径具有与其相关联的近似为2182.4欧姆的电阻值。如与以下所讨论的所有形式一样,与对于每个状态的第二唯一电阻路径相关联的电阻值可以由测试仪10使用次级电阻元件接触焊盘103和初级电阻元件接触焊盘110来测量。可以由测试仪10通过将预定电压施加到次级电阻元件接触焊盘103和初级电阻元件接触焊盘110的两端并且然后通过测量所得出的流经第二唯一电阻路径的电流并且如以上所描述的那样计算电阻来测量所述电阻值。
参考图5b-5g,各自包括对于每个状态的第一和第二唯一电阻路径的附加状态(例如状态2-7)可以基于哪个分接头120a-120f保持为被烧蚀来限定。在每个实例中,从次级电阻元件接触焊盘103通过包括(诸如分别在图5b-5g中所示出的)特定未被烧蚀的分接头120f-120a的次级电阻元件100和在(分别)特定位置122f-122a和接触焊盘112之间的在第二端132处的初级电阻元件102的一部分而限定第一唯一电阻路径。(为了说明清楚性,在图5b-5g中每个中的第一唯一电阻路径以散列线阴影被示出在接触焊盘103和112之间)。相反地,在每个实例中,从次级电阻元件接触焊盘103通过包括(诸如分别在图5b-5g中所示出的)特定未被烧蚀的分接头120f-120a的次级电阻元件100和在(分别)特定位置122f-122a和接触焊盘110之间的在第一端130处的初级电阻元件102的一部分而限定第二唯一电阻路径。
为了进一步说明,表1阐明为与在图5a-5g中所示出的状态1-7中每一个所限定的第一和第二唯一电阻路径(“URP”)相关联的示范性电阻值,其中所述路径由具有50ηm厚度的金形成。将被理解的是,其它材料、厚度和路径配置对于每个状态将具有不同的相关联电阻值。
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表1:相关联电阻值(欧姆)。
如以上关于图5a-g所阐明的,本文中所公开的测试条50可以在制造期间被配置以传输来自测试传感器条50上的电阻迹线的比较分析的产品性能和属性信息的最少七(7)个基本状态。尽管离散电阻值以上在说明性形式中和如以上关于预测电阻值所进一步描述的那样已经被阐明,但应当被意识到的是,在一些实施例中,这些值由于在制造过程中的差异将稍微变化。同样地,在次级处理期间可以制造测试条50所处于的每个状态通常将落在电阻值范围内。因而,在一个实施例中,每个离散电阻值范围、而不是离散电阻值自身将对应于测试条50的状态。例如,在一种形式中,第一唯一电阻路径的电阻值在状态1中可以落在20-150欧姆的范围内,在状态2中可以落在310-450欧姆的范围内,等等。
被用于测量电阻和其它因素的方法也可以影响由测试仪10所测量的电阻并且因而最小化可以被使用的每个离散电阻范围的大小,所述其它因素诸如测试条50的温度和测试仪10的内部电子配置。例如,所测量的电阻也可以包括在测试仪10内部的至少一个开关的电阻,其中所述开关的电阻取决于开关温度和制造公差而变化。在一个实施例中,内部开关电阻以及接触电阻(即来自仪表接触引脚与特定接触焊盘的接触的电阻)被考虑(accounted for)并且因而在为每个初级电阻元件102和次级电阻元件100计算电阻值时被自动补偿。
在其它形式中,测试仪10可以被配置以用以下方式确定测试条50的状态,其中求出所述电阻值与测试条50上至少一个其它电阻值的比或者将所述电阻值与测试条50上至少一个其它电阻值按比例地进行比较。同样地,测试仪10可以被配置以测量通过次级电阻元件100和初级电阻元件102的第一或第二唯一电阻路径的电阻值并且然后将其与测试条50的另一个所测量的电阻值比较。例如,测试仪10可以求出次级电阻元件102和初级电阻元件102的第一或第二唯一电阻路径的所测量的电阻值与初级电阻元件102、工作电阻环路和反电阻环路中的一个或多个的所测量的电阻的比用以确定测试条50的状态。
参考回图3a,在另一种形式中,测试条50在测试条50的近端64上装备有光学二维代码200。在一些形式中,测试仪10装备有光学代码读取器(未示出),所述光学代码读取器允许测试仪10读取光学二维代码200。可以由光学二维代码200所提供的附加信息可以是产品有效日期、产品标识(国家或地区)、血液和控制溶液的截取(intercept)、条批标识和其它特征。
参考图6,测试条50的另一个代表性形式被公开,其可以并入本文中此处所公开的特征。在其中同样编号的元件对应于相同特征的这种形式中,初级电阻元件102被形成,其具有不同蛇形形状。特别地,代替与测试条50的纵轴平行地行进,所述蛇形配置与测试条50的纵轴垂直地行进。该配置也修改次级电阻元件100的连接点122a-g连接到初级电阻元件102的地方。另外,次级电阻元件100的分接头120a-g与测试条50的纵轴垂直地被定向。
在这种形式中,初级电阻元件102的第二端132与第二初级电阻元件接触焊盘210相连接。在图3a中所说明的先前形式中,初级电阻元件102的第二端132与反电极迹线58a一起形成(其中反电极接触焊盘80被示出为与接触焊盘112共同延伸)。然而,如以上所讨论的,初级电阻元件102的第二端132可以与接触焊盘210相连接,与反电极迹线58a和反电极接触焊盘80分离,如在图6中所说明的。如与在图3a中所说明的形式一样,在测试条50的次级处理期间,除分接头120a-g中之一以外的所有分接头被烧蚀以将测试条50置于预定义状态(例如状态1-7)中。在这种形式中,测试仪10被配置以通过使用第一初级电阻元件接触焊盘110和第二初级电阻元件接触焊盘210来确定初级电阻元件102的电阻。所有其它特征与结合在图3a中说明的形式所讨论的保持相同。
参考图7,说明了测试条50的另一种形式,其在工作电阻环路中包括工作传感蛇形件220。在这种形式中,所述工作传感蛇形件220被用于将与测试条50的属性有关的附加信息编码到测试条50上。如所描绘的,工作传感迹线56已经被形成以包括工作传感蛇形件220,所述工作传感蛇形件220在所说明的实施例中位于测试条50的远端62上。工作传感蛇形件220允许工作电阻环路被选择性地形成,具有落在电阻范围内的预定电阻值。所述电阻值可以取决于工作传感蛇形件220的存在或不存在而变化,并且在其存在时则也取决于宽度、长度、厚度和被用于在测试条上形成工作传感蛇形件220的导电材料。所述工作电阻环路的电阻值可以由测试仪10通过将预定电压施加到工作传感测量接触焊盘75和工作电极测量接触焊盘70的两端并且然后测量所得出的电流并且相应地计算电阻而被测量。
参考图8,说明了测试条50的另一种形式,其在反电阻环路中包括反传感蛇形件230。如与在图7中所说明的形式一样,在这种形式中,反传感蛇形件230被用于将与测试条50的属性有关的附加信息编码到测试条50上。反传感迹线60已经被形成以包括反传感蛇形件230,所述反传感蛇形件230在所说明的实施例中位于测试条50的远端上。反传感蛇形件230允许反电阻环路被选择性地形成,具有落在电阻范围内的预定电阻值。所述反电阻环路的电阻值可以由测试仪10通过将预定电压施加到反传感测量接触焊盘86和反电极测量接触焊盘80的两端并且然后测量所得出的电流而被测量。
参考图9,公开了被配置以对于分析物的浓度进行测试的测试条50的可替换形式,其以与测试条50的至少两个属性有关系的信息被编码。在这种形式中,第一电阻元件300被限定在第一接触焊盘302和第二接触焊盘304之间,所述第一接触焊盘302诸如例如反电极接触焊盘。如所说明的,包括第一组分接头308a-l的第二电阻元件306与第一电阻元件300相连接。如与先前的形式一样,除第一组分接头308a-l中之一以外的所有分接头已经被烧蚀,因而将分接头308a-b和308d-l置于断开状态。分接头308c处于闭合状态,因而从第三接触焊盘310通过第二电阻元件306和第一电阻元件300的至少一部分到第一接触焊盘302限定第一唯一电阻路径。也从第三接触焊盘310通过第二电阻元件306和第一电阻元件300的至少一部分到第二接触焊盘304限定第二唯一电阻路径。在这种形式中,取决于哪个分接头308a-l被置于闭合状态,多达十二(12)个状态可以由第一和第二唯一电阻路径限定。
包括第二组分接头314a-l的第三电阻元件312也与第一电阻元件300相连接。再一次,除第二组分接头314a-l中之一以外的所有分接头已经被烧蚀,因而将分接头314a-d和314f-l置于断开状态。只为了说明性目的,分接头314e已经被置于闭合状态,因而从第四接触焊盘316通过第三电阻元件312和第一电阻元件300的至少一部分到第一接触焊盘302而限定第三唯一电阻路径。也从第四接触焊盘316通过第三电阻元件312和第一电阻元件300的至少一部分到第二接触焊盘304限定第四唯一电阻路径。在这种形式中,取决于哪个分接头314a-l被置于闭合状态,多达十二(12)个状态可以由第三和第四唯一电阻路径限定。与第三电阻元件312相关联的分接头314a-l的数目规定在测试条50上可以限定多少状态。在其它形式中,附加电阻元件、接触焊盘和分接头可以被置于测试条上以将附加信息编码在测试条上。
参考图5a-g和10,阐明了允许测试仪10测量生物流体中分析物的浓度的代表性过程的一般描述。所述过程由将测试条50插入(步骤340)到测试仪10中开始。在这种形式中,测试仪10被配置以一旦测试条50被插入到测试仪10中则自动开启。在此刻,测试仪10被配置以测量基础电阻网络104的导电率用以确定与测试条50相关联的至少一个属性,这被表示在步骤342处。在一种形式中,测试仪10被配置以将预定电压施加到接触焊盘110、112之一(取决于是第一还是第二唯一电阻路径被询问)和次级电阻元件接触焊盘103的两端并且然后测量所得出的电流来计算电阻并且确定测试条50的状态(例如状态1-7之一)。如以上所阐明的,根据与限定次级电阻元件100的第一或第二唯一电阻路径相关联的第一电阻值来确定测试条50的状态。
在其它形式中,测试仪10也被配置以确定与初级电阻元件102相关联的第二电阻值。在这种形式中,测试仪10被配置以将预定电压施加到初级电阻元件接触焊盘110、112的两端并且然后测量所得出的电流并且相应地计算电阻。测试仪10于是计算第一电阻值(即与所选择的唯一电阻路径相关联的电阻)与第二电阻值(即与初级电阻元件102相关联的电阻)的比并且然后诸如通过被预存在测试仪10的存储器中的查找表来使这个比与测试条50的属性相关。如以上所阐明的,在一种形式中,测试仪10在该过程期间确定的属性与为特定批的测试条50所确定的算法斜率和截距相关。
一旦测试仪10确定了属性,所述测试仪10就被配置以自动利用与所述属性有关的信息,这被表示在步骤344处。例如,在一个实施例中,测试仪10被命令以执行特定于已经被插入的测试条50的特定类型测试;或者测试仪10根据用于该批测试条的预存校准信息来校准所述仪表。根据在步骤342处所确定的属性来配置测试仪10。因而,在校准实施例中,取决于测试条50的所确定的状态,测试仪10包括被存储在存储器中的算法斜率,所述算法斜率允许测试仪10对于已经被插入到测试仪10中的特定类型测试条50而被调整。这允许测试仪10在不要求用户必须在测试过程期间与测试仪10交互的情况下提供更精确的结果。
在根据所编码的属性信息配置测试仪10之后,测量序列诸如通过提示用户将血液施加到例如测试条50而准备好开始,这被表示在步骤346处。一旦血液已经被施加到测试条50,测试仪10于是开始血糖测量循环,这被表示在步骤348处。在测试仪10执行血糖测量循环之后,测试仪被配置以在显示器16上显示结果(步骤350)。应当被意识到的是,该说明性示例仅仅是基本示例并且测试仪10也被配置以完成许多其它任务。例如,测试仪10可以被配置以将测试结果存储在存储器中,以便用户可以观看过去的测试结果。
如本文中所使用的,术语烧蚀应当被广义地解释为意味着移除或破坏,这可以通过例如切割、研磨或蒸发来完成。在一种形式中,分接头120a-g中至少一部分由激光烧蚀,所述激光可以是二极管泵浦固态激光或纤维激光。在说明性形式中,所述二极管泵浦固态激光是355纳米的二极管泵浦固态激光并且所述纤维激光是1090纳米的纤维激光。
所说明的次级电阻元件100的实施例示出,取决于使得分接头120a-g中哪一个是闭合的,七个状态是可能的。将由本领域普通技术人员很好理解的是,通过从对于基础电阻网络104的设计添加或移除分接头120可以如所期望的或所需要的那样增加或减少状态的数目,其中对应增加或减少预定连接点122的数目。
如以上所述,可以沿着测试条50上的电阻器的网络创建一系列电阻器分接头,这可以允许沿着整体网络选择一个或多个分接头。电阻器分接头的这种使用可以解决与在松散控制的导电层(诸如在测试条50中使用的层)中创建精密电阻器相关联的限制。例如,衬底上的可用空间,间隔要求,迹线材料等都可以限制在松散控制的导电层中设计精密电阻器的能力。通过使用沿着整体网络的多个分接头创建两个或更多个相关电路,电路可以被单独地测量并且以控制测试条中的变化的影响的期望的比来布置。例如,可以补偿或控制导电率变化,温度变化,接触电阻变化等。此外,当测量小电阻时,诸如在测试条50上使用的那些小电阻,寄生(串联)电阻可能影响测量。另外,接触电阻可能难以使用柔性衬底上的相对软材料(诸如测试条50上的那些)的薄层来控制。允许经由多个分接头的可选择电阻的非线性分布可以降低与接触电阻相关联的灵敏度。在一些实施例中,只有一个分接头可保持完整(intact)。可替换地,如果所有接触电阻被充分地补偿和/或与测量的电阻相比不显著,则分接头的组合可以保持完整。
现在转到图11,说明了两个电阻器网络1100。在这种配置中,编码电阻器由第一电阻器R1和第二电阻器R2组成。在这种配置中,只需要两个电阻器测量(R1和R2)来确定由电阻器编码的信息。这可以通过单独测量编码电阻器(R1和R2)中的每个来完成。可替换地,整体编码电阻网络(R1+R2)减去单独的编码电阻(R1或R2)可用于编码信息。然后可以通过确定电阻的比来计算编码的信息以控制或最小化材料的导电率和/或温度敏感度的影响。电阻元件(R1,R2)的示例比可以是:
Figure 651054DEST_PATH_IMAGE003
不管选择哪种可能的比计算,编码电阻器R1和R2一般都可以与和多个连接点中的每个连接点相关联的接触电阻一起被测量。连接点RNET 1102,RTAP 1104和连接点CES1106可以在图11中被看到。连接点RNET 1102具有由R(RNET)表示的连接电阻;连接点RTAP1104具有由R(RTAP)表示的连接电阻;并且连接点CES 1106具有由R(CES)表示的连接电阻。在这种配置中,如果RA和RB显著大于接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES),则接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES)不显著。在一个非限制性示例中,R1和R2显著大于接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES),其中R1和R2具有大于十倍接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES)的值。可替换地,在一些配置中,R1和R2可以具有小于十倍接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES)的值。然而,在R1和R2不具有显著高于接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES)的电阻值的情况下,接触电阻R(RNET),R(RTAP),R(CES)可能压倒(overwhelm)编码电阻R1和R2。在这种情况下,可以使用另一实现来考虑或减轻寄生接触电阻。
特别地,图12说明实际测试条接触电阻1200的群集。图13示出了被用于收集图12中的数据的测试条1250的配置。测试条1250具有八个连接点。然而,应该知道,测试条1250可以具有多于八个连接点或少于八个连接点。测试条1250可以具有使用八个连接点形成的四个环路电阻。第一电阻环路1252可以是在连接点WES和WE之间形成的环路。第二电阻环路1254可以是在连接点RNET和RTAP之间形成的。此外,第三电阻环路1256可以是在连接点CE和CES之间形成的。第四电阻环路1258可以是在连接点CES和RNET之间形成的。
现在回到图12,如图13所示,在五十个条上测量测试条接触电阻。在这个示例中,每个条在室温下被测量。首先使用适当配置的生物传感器测试仪来测量电阻环路1252,1254,1256。可替换地,使用到每个接触的冗余连接来实现4线数字欧姆表(开尔文接触/连接)以测量电阻环路1252,1254,1256。然后针对每个电阻环路1252,1254,1256计算测试仪表与4线数字欧姆表之间的差异。结果在图12中示出。数据显示平均测试接触电阻1202典型地是每个接触大约1欧姆。
同样地,可以通过使用4线电阻测量设备测量电阻来创建用以减小接触电阻的影响的系统和方法。然而,当使用4线测量技术时,常常需要额外的接触线,接触焊盘或每个焊盘的接触点。这可能导致连接器接触密度,接触间距和/或制造公差上的额外的,不希望的冗余或复杂性。这可能会导致生物传感器误差。
本领域技术人员理解,使用开尔文接触/连接(远程传感或4点探针)是电阻抗测量技术,其具有单独的载流和电压传感电极引线或导线对以使得能够更准确测量未知的负载阻抗。添加一对远程连接的传感引线可以允许激励电路检测负载处或负载附近动态可用的真实电势。然后可以将激励电路配置为基于所传感的电势误差信号来主动地调整源或强制(force)电势,通常将误差信号朝向零驱动。然后在大范围的引线和负载电阻上主动维持负载处的期望的电势。这可以通过将源电势增加到期望的电势差V+I*R导线来完成。该方案可以有效地补偿源和负载的传感连接之间的载流路径中的IR损耗。这种操作方式类似于更动态的激励和负载。然而,该方案通常受限于激励电路的调整范围和速度外加电流和导线电阻的大小。而且,空间常常是诸如生物传感器等设备中的一个因素,并且开尔文接触/连接常常需要额外的接触,焊盘或每个焊盘双接触,这可能并不总是可行的。
现在转到图14,示出共享连接和部分接触电阻补偿方案1400,其被设计为测量端接在CES 1402和RNET 1404接触处的电阻器网络。接触点CES 1402和RNET 1404可以形成第一电阻环路1406。电阻器环路1406的第一端可以被连接到与电化学电池(未示出)共享的一个或多个接触,以促进生物样品上的电化学反应,如以上所描述的。在一个示例中,电阻器环路1406的第一端是CES 1402接触点。在一种配置中,CES 1402接触点可以由驱动器1408主动驱动。驱动器1408可以是4线电阻测量设备的驱动器。可替换地,驱动器1408可以是包含在测试仪10中的4线电阻测量电路1410的驱动器。驱动器1408可以通过提供电压信号来驱动接触点CES 1402,从而激励第一电阻环路1406。接触点RNET 1404可以充当用于控制电压信号的参考点。接触点RNET 1404还可以用作未补偿的负传感点,其可以耦合到4线电阻测量电路1410的放大器1412和1414上的反相输入端中。该连接方案可以补偿接触焊盘CES1402的接触电阻。该连接方案还可以补偿接触点CES 1402和端点1416之间的引线电阻。通过补偿接触点CES 1402的接触电阻和接触点CES 1402和端点1416之间的引线电阻,所述4线测量电路1410可以确定端点1416和接触点RNET 1404之间的电阻,包括接触点RNET 1404的接触电阻。通过使用接触点RNET 1404作为返环路径和未补偿的负传感点两者,可以获得开尔文型电阻测量,而无需向图1的测试仪10添加额外的连接点或额外的测试引线。
转到图15,说明了另一共享连接和部分接触电阻补偿方案1500。该共享连接和部分接触电阻补偿方案1500可以测量在接触点RTAP 1502和接触点RNET 1504处端接的电阻器网络。接触点RTAP 1502和RNET 1504可以形成第一电阻环路1506。电阻环路1506的第一端可以被连接到与电化学电池(未示出)共享的一个或多个接触,以便促进生物样品上的电化学反应,如以上所描述的。在一个示例中,电阻环路1506的第一端是接触点RTAP 1502。在一种配置中,接触点RTAP 1502可以由驱动器1508主动驱动。驱动器1508可以是3线电阻测量设备的驱动器,在RTAP 1502,RNET 1504和CES 1520处进行测量。可替换地,驱动器1508可以是包含在图1的测试仪10中的4线电阻测量电路1510的驱动器。驱动器1508可以通过提供电压信号来驱动接触点RTAP 1502,从而激励第一电阻环路1506。随后,接触点RNET 1504可以充当电压信号的返回路径。接触点RNET 1504也可以用作负传感点或参考,其可以耦合到4线电阻测量电路1510的放大器1512和1514上的反相输入端中。该连接方案可以补偿接触焊盘RTAP 1502的接触电阻。该连接方案1500还可以补偿接触点RTAP 1502与多个端点1516a-f中的一个之间的引线电阻,这取决于哪些迹线(分接头)已经被切割(cut),如以上所描述的。如果没有迹线已经被切割,那么连接方案1500可以补偿接触点RTAP 1502和端点1518之间的引线电阻。通过补偿接触点RTAP 1502的接触电阻和接触点RTAP 1502与端点1516a-f中的至少一个之间的引线电阻,4线测量电路1510可以确定接触点RNET 1504与多个端点1516a-f中的一个之间的电阻,包括接触点RNET 1504接触电阻,并且排除RTAP 1502从接触点CES 1520到端点1518或端点1516a-f的接触电阻和迹线电阻。通过允许通过共享互连进行一个或多个开尔文连接,同时使用现有的测量资源和技术,以上布置可以允许电阻测量的改进准确度。另外,上述连接方案1400和1500可以提供改进的电阻测量准确度,几乎不需要额外的生物传感器不动产(real estate),或者对仪表电子器件进行修改。在一些示例中,仪表电子器件可以通过包括可编程模拟开关矩阵和/或适当的开关控制来修改。
现在转到图16A-G,可以看到多个测试条1600a-g。多个测试条1600a-g表示用于电阻器网络1602a-g的七个初级状态,具有用于编码信息的分接头1604a-g。测试条1600g使所有迹线路径完整,没有被切割的分接头1604g。测试条1600g可以表示标称或默认的制造配置,状态0,其中所有分接头1604a-g被连接到初级电阻环路。测试条1600a-f表示可以在制造过程完成之后选择的六个一阶修改,并且通过切割除六个可用分接头1604a-f中之一以外的所有分接头来表征材料。测试条1600a-f表示操作状态1-6。在测试条1600a-f的每个中,除分接头迹线1604a-g中之一以外的所有分接头迹线,都已如上所讨论被切割。
在一种配置中,可以使用激光来切割分接头1604a-f。例如,可以使用聚焦到小线性点的450nm波长单激光二极管发射器来切割分接头1604a-f。使用快速响应电源,激光二极管可以基于反馈信号对编程的序列进行脉冲开启/关闭。在一个示例中,激光可以基于生物传感器在下方通过时由配准(registration)传感器提供的信号来进行脉冲。
现在转到图17A和17B,说明了包括具有连接点RNET 1702,RTAP 1704,CES 1706和CE 1708的对称电阻网络的生物传感器测试条1700。图17A说明采用物理形式的生物传感器测试条1700,并且图17B是测试条1700的示意表示。测试条1700可以具有电阻网络1710,具有均匀分布的近似相等距离的电阻分接头1712a-f。电阻分接头1712a-f产生电阻值R1-R7。虽然测试条1700具有六个电阻分接头1712a-f,但是应当知道,测试条可以具有多于六个电阻分接头或少于六个电阻分接头。第一电阻环路1714可以被形成在接触点RTAP 1704和接触点RNET 1702之间。第二电阻环路1716可以被形成在接触点CES 1706和接触点RNET 1702之间。第一电阻环路1714和第二电阻环路1716之间的测量到的电阻的比可以被计算并被用于确定测试条1700的状态。在一种配置中,第一电阻环路1714和第二电阻环路1716的电阻的比可以被设计为总是小于1。可替换地,可以使用第一电阻环路1714和第二电阻环路1716的电阻的反比,使得比总是大于1。
如上所述,测试条1700具有六个电阻分接头1712a-f。在分接头1712a-f被配置为使得分接头1712a-f中的任一个都没有被切割(状态0)或者除分接头1712a-f中之一以外的所有分接头都被切割(状态1-6)的情况下,存在七个初级状态。然而,在一些配置中,多于一个的分接头1712a-f可以保持未被切割,从而允许附加的电阻选项。在只有一个分接头1712a-f未被切割的情况下,对于生物传感器测试条1700,下面的等式可以确定每个状态的第一电阻环路1714和第二电阻环路1716的比。
状态1(分接头1712a完整):
Figure 555425DEST_PATH_IMAGE004
状态2(分接头1712b完整):
Figure 278530DEST_PATH_IMAGE005
状态3(分接头1712c完整):
Figure 92903DEST_PATH_IMAGE006
状态4(分接头1712d完整):
Figure 915365DEST_PATH_IMAGE007
状态5(分接头1712e完整):
Figure 244715DEST_PATH_IMAGE008
状态6(分接头1712f完整):
Figure 443615DEST_PATH_IMAGE009
同样地,可用的七个一阶非明显代码(NEC)状态的定义可以如下:
状态0:所有分接头完整(节点“e”是控制点)。
状态1:只有到“J7”的分接头是完整的(节点“J7”是控制点)。
状态2:只有到“J6”的分接头是完整的(节点“J6”是控制点)。
状态3:只有到“J5”的分接头是完整的(节点“J5”是控制点)。
状态4:只有到“J4”的分接头是完整的(节点“J4”是控制点)。
状态5:只有到“J3”的分接头是完整的(节点“J3”是控制点)。
状态6:只有到“J2”的分接头是完整的(节点“J2”是控制点)。
随后可以使用由于可用的多个平行路径的各种计算来确定状态0。如上所示,可以通过将R7除以第二电阻器环路1716的电阻器总和(R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7)来确定最小比(这里,在非限制性示例中,被分配给状态1)。最大的比可以被R1限制为电阻器总和的一部分。在一种配置中,可以为电阻器R2-R6选择电阻值的线性分布。电阻值的线性分布可以使用等式
Figure 112494DEST_PATH_IMAGE010
来确定;其中N等于期望的分接头的总数。此外,如上面图12和13中所描述的电阻测量连接方法,可以有效地抵消接触点CES 1706和RNET 1702处的接触电阻,实际比可以由以下等式表示:
Figure 902596DEST_PATH_IMAGE011
现在转到图18,可以看到分布图1800,其示出了从具有R1-R7的电阻值的均匀线性分布的测试条的近似1500个配对网络测量计算出的实际比。每个状态(0-6)对于每个状态值可以具有由垂直条示出的实验误差率。虽然大多数状态彼此之间具有足够的“缓冲”,但可以看出,状态0和状态5之间可能出现“失败”。状态0和状态5之间的这种可能的“失败”可能是由于额外未补偿的接触电阻。这种潜在的失败可能会导致若干问题。
首先,假若存在与RNET 1702相关联的附加接触电阻,则与状态0相关联的比可能被误判为状态5。其次,随着整体电阻(RNET 1702)减小,可用的分接头电阻(R1-R7)可以是按比例降低。由于在接触点RNET 1702处的未补偿的电阻,这可以导致由设备或测试仪10对错误识别的状态更高的敏感性。最后,当使用R1-R7的线性分布电阻值时,状态0可能不是对称地位于剩余的六个状态之间。在一个示例中,将期望具有位于状态0的任一侧上的相同数目的状态(比)选项。这可以允许从中央默认状态到编码的信息状态的同心转换。
因此,可以实现替代电阻值方案以减轻在确定电阻比时的寄生电阻的影响。在一种配置中,替代电阻值方案可以依赖于R1-R7的电阻值的非线性分布。通过利用R1-R7的非线性电阻值,可以使用上述电阻比方法来确定状态。在一种配置中,不使用绝对电阻来解码状态信息。另外,设备或测试仪10可以更可靠,因为由于在图17A的接触点RNET 1702处的未补偿的接触电阻,可能会有更少的不正确的状态确定。此外,可以重新计算电阻值(R2-R6),以更均等地分布遍及所有状态的接触点RNET 1702处的未补偿的接触电阻的影响。例如,当RNET到RTAP值是最小(最低比)时,电阻值(R2-R6)可以是它们的最大值。最后,由于状态0可以被认为是标称值,所以允许电阻值R2-R6的非线性分布可以允许将增加状态的总数,允许将多个中央分布的状态或比分配为状态0。
可以使用若干不同的方法来分布电阻R2-R6。一般来说,R1和R7受迹线材料的导电率,迹线尺寸,可用于迹线布线的面积以及系统可以可靠地测量的最低电阻的限制。剩余的电阻器(R2-R6)可以通过解决以上讨论的问题的任何函数来分布。例如,图19说明针对不同函数的多个状态内的若干电阻比。例如,可以在图1900上看到使用线性函数的每个状态的比分布。在图1902上可以看到使用正弦函数的每个状态的比分布。可以在图1904上看到使用指数函数的每个状态的比分布。可以在图1906上看到使用k/x2函数的每个状态的比分布。最后,可以在图1908上看到使用
Figure 171772DEST_PATH_IMAGE012
函数的每个状态的比分布。
从图19可以看出,对于低状态的比分离(ratio separation),正弦函数1902可以导致对于线性函数1900的仅仅小的改进。然而,简单的功率函数(诸如图1904中所示的指数函数)可以在低比之间产生显著的分离改进。功率函数的一般形式可以用等式y=Ax B 来表示,其中A和B是常数。该函数可以被改写为
Figure 705521DEST_PATH_IMAGE013
,并且被应用来确定测试条的电阻值的至少一个比,其中N表示状态的总数。在一个实施例中,可以将R1值选择为可测量范围内的电阻值,并且可以基于R总和的期望值来选择N。另外,诸如测试条上的可用空间,材料的导电率等约束可以用作在确定N值时的因素。一旦已经选择了R总和和N值,就可以使用等式
Figure 228907DEST_PATH_IMAGE014
求解
Figure 986647DEST_PATH_IMAGE015
现在转到图20,提供了分布图2000,其说明在上述功率方程中改变常数“N”对电阻比的影响。可以看出,“N”值越高,例如N=10,电阻比变得越接近线性值。因此,N值不应被随意增加。
上述过程被应用于具有特定设计约束(宽度,长度,接触焊盘的数目和尺寸,推荐的迹线宽度/间隔等)的物理生物传感器。物理实现导致比理论实现中使用的R1(即30平方)稍高的R1(即31.6平方)。此外,N被设定为等于8,其提供0.92的最大(标称)比,以及0.2的最小比。计算个体电阻器(对于N =8,R1-R7)的电阻值,并且可以在下面的表2中看到。
Figure 228272DEST_PATH_IMAGE016
表2:对于N=8的功率方程计算出的电阻值。
现在转到图21,可以看到使用表2中的值将电阻比的线性分布与非线性电阻比进行比较的分布图2100。在该示例中,九个计算出的比中的中心的三个被保留/被分配给状态0。三个比中的最低比可以是状态0电阻比的目标。通过使用状态0的三个比中的最低比,可以为默认(状态0)条件提供额外的裕量(margin)。
上面的物理实现值可以被输入到一组制造和布局指南中以产生用于实现的测试条布局。例如,图22说明基于上面的物理实现值的测试条2200的一个可能的实现,说明了电阻器R1-R7,并且其利用了非对称电阻网络(即,一组非均匀分布的电阻器分接头)。该组非均匀分布的电阻器分接头偏向于网络的最大值,有助于减小接触电阻对测量的影响。而且,图23示出了对应于实现每个状态所需的切割位置的控制节点2302,2304,2306,2308,2310,2312。有利的是,非均匀分布的电阻器分接头可以允许用于NEC确定的电阻比方法将被用于所有代码,并且还足够稳健地检测由于RNET处的未补偿的接触电阻而导致的不正确的NEC确定。另外,非均匀分布的电阻器分接头可以允许分接头电阻的重新分布,以便“均衡”遍及所有NEC代码的未补偿的RNET接触电阻的影响。
转到图24A-G,示出了测试条2400,2402,2404,2406,2408,2410,2412的一组可能的配置。在图24A-G中,测试条2400,2402,2404,2406,2408,2410中的每个具有单个完整的控制节点2302,2304,2306,2308,2310,2312或所有完整的接触节点2302,2304,2306,2308,2310,2312来说明七个可能的状态中的每个。示出了表示状态1的测试条2400,其中仅接触节点2312完整。示出了表示状态2的测试条2402,其中仅接触节点2310完整。示出了表示状态3的测试条2404,其中仅接触节点2308完整。示出了表示状态4的测试条2406,其中仅接触节点2306完整。示出了表示状态5的测试条2408,其中仅接触节点2304完整。示出了表示状态6的测试条2410,其中仅接触节点2302完整。示出了表示状态0的测试条2412,其中所有接触节点2302,2304,2306,2308,2310,2312都完整。
然后分析每个状态的多个测试条以测量与每个状态相关联的电阻比,其中R1-R7的电阻值是在表2所示的那些电阻值,并且N等于8。设定N等于8允许总电阻被分成九段,其中三段被分配给默认状态0。返回图18,可以看到分布图1800,其示出了从具有R1-R7的电阻值的均匀线性分布的测试条的近似1500个配对网络测量计算出的实际比。每个状态(0-6)对于每个状态值可以具有由垂直条示出的实验误差率。虽然大多数状态彼此之间具有足够的“缓冲”,但可以看出,状态0和状态5之间可能出现“失败”。状态0和状态5之间的这种可能的“失败”可能是由于额外未补偿的接触电阻。这种潜在的失败可能会导致若干问题。图25示出了分布图,其示出了每个状态0-6下的电阻的范围,说明了如何通过非对称分布来校正与状态4和/或5的任何潜在重叠。另外,图26示出了分布图2600,示出了每个状态0-6下的电阻比的范围。如图2600所示,线2602以上的区域被保留用于与默认状态0相关联的比。如通过与状态0相关联的电阻比的分布(范围从0.691到0.884)可以看出的,保留的裕量对于默认状态是必需的。测量数据可以在下面的表3中进一步看到。
Figure 503396DEST_PATH_IMAGE017
表3:功率函数电阻比分布。
上述数据取自近似6900个配对的网络测量。数据的分析表明,当使用上述功率函数时,使七个状态之一进入下一个最高相邻状态所需的寄生电阻量大约增加230%。这个230%的增加是基于上述约束的(迹线宽度和长度,接触焊盘的数目和尺寸,间距要求等)。另外,其它物理约束可能存在于不同的应用中,并且在确定非线性电阻值时将需要被考虑。在一些实施例中,修改某些应用的约束可以增加或减少寄生电阻对电路的影响;然而,通过使用基于功率的函数,与用于分配电阻值的线性函数相反,寄生接触电阻可以遍及标称比值的范围被更均匀地分布。
在图27中提供了电阻分接头电路2700的另一配置。在该配置中,可以进行三个单独的电阻测量。首先,可以对电阻电路RNET 2702到CES 2704进行四线电阻测量。四线测量可以使用RNET 2702接触,RNET传感2706接触,CES 2704接触和CES传感2708接触进行。可以确定RNET 2702到RTAP 2710的三线电阻测量。RTAP 2710不具有对应的RTAP传感接触点,并且因此只有三线测量可用。这个测量可以补偿RNET 2702的接触电阻;然而,由于三线测量的限制,RNET 2702到RTAP 2710的测量可能包括与RTAP 2710接触或迹线相关联的非预期和/或可变电阻。另外,可以在RTAP 2710和CES 2704之间进行进一步的三线电阻测量,以补偿CES接触电阻。然而,由于三线测量的限制(又由于RTAP 2710不具有RTAP传感接触点),RTAP 2710到CES 2704测量可能包括与RTAP 2704接触或迹线相关联的非预期或可变电阻。
一旦上面的三个测量已经被测量,RTAP 2710寄生电阻的近似值就可以通过添加两个三线局部网络测量来估计总的网络电阻来确定。然后可以从三线局部测量的总和中减去四线总的网络测量。这可以在下面的公式中看到:
Figure 943605DEST_PATH_IMAGE018
然后可以从RTAP 2710测量中减去计算出的RTAP 2710寄生电阻,以获得校正的(RNET 2702到RTAP 2710)和(RTAP 2710到CES 2704)两者。使用校正的网络电阻值,可以确定经校正的比[(RNET 2702到RTAP 2710)/(RNET 2702到CES 2704)]和/或[(RTAP 2710到CES 2704)/(RNET 2702到CES 2704)]。可替换地,也可以使用校正值来确定反比值。
尽管已经使用特定术语描述了本发明的实施例,但是这样的描述仅用于说明性目的,并且要被理解的是,对技术人员来说显而易见的改变和变化将被认为在以下权利要求和其等同物的范围内。
本文中引用的所有专利,专利申请,专利申请出版物和其它出版物通过引用并入于此,如同其被整体提出。
已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明构思。然而,本发明构思已经通过示例的方式给出,并不意在限于所公开的实施例。因此,本领域技术人员将认识到,本发明构思旨在涵盖在所附权利要求中提出的发明构思的精神和范围内的所有修改和替代布置。

Claims (16)

1.一种传感器,所述传感器包括:
非导电衬底;
在所述非导电衬底上的电路,所述电路包括:
在所述非导电衬底上的、具有第一端和第二端的初级电阻元件,其中所述初级电阻元件具有预定配置;
在所述非导电衬底上的次级电阻元件,所述次级电阻元件具有多个分接头,所述多个分接头在所述预定配置上的多个预定连接点处被连接到所述初级电阻元件,所述多个预定连接点限定通过所述预定配置的至少一部分的多个唯一电阻路径;
所述多个唯一电阻路径具有多个电阻值,所述多个电阻值使用非线性分布函数来确定;并且
传感器被配置以执行流体样本中的分析物的定量和定性分析中的至少一个,其中所述非线性分布函数是幂函数。
2.根据权利要求1所述的传感器,其中所述多个唯一电阻路径中的每个唯一电阻路径与所述传感器的属性相关联。
3.根据权利要求1所述的传感器,其中在所述预定配置中连接的限定所述多个唯一电阻路径中的至少一个唯一电阻路径的所述多个分接头中的至少一个分接头以闭合状态被形成,并且所述多个分接头中的所有其它分接头以断开状态被形成。
4.根据权利要求1所述的传感器,其中所述初级电阻元件的所述第一端与第一接触焊盘相连接,并且所述初级电阻元件的所述第二端与第二接触焊盘相连接,并且其中所述次级电阻元件的第三端与第三接触焊盘相连接。
5.根据权利要求4所述的传感器,其中所述唯一电阻路径从所述第三接触焊盘通过所述次级电阻元件并且然后在所述多个预定连接点中的一个预定连接点处进入到所述初级电阻元件中并且然后通过所述初级电阻元件的至少一部分行进至所述第一接触焊盘和所述第二接触焊盘中之一。
6.根据权利要求4所述的传感器,其中所述第一接触焊盘和所述第二接触焊盘可以被用于进行开尔文连接以确定补偿所述第一接触焊盘和所述第二接触焊盘的接触电阻的所述初级电阻路径的电阻。
7.一种分析物测试传感器,包括:
非导电衬底;
在所述非导电衬底上的、具有预定配置的初级电阻元件,所述预定配置具有与第一接触焊盘相连接的第一端和被连接到第二接触焊盘的第二端;
在所述非导电衬底上的、具有多个分接头的次级电阻元件,其中所述多个分接头中的一个分接头在预定位置处被连接到所述初级电阻元件,因而以闭合状态被形成并且限定通过所述初级电阻网络的唯一电阻路径,并且所述多个分接头中的剩余分接头以断开状态被形成,因而从所述初级电阻网络断开,其中所述次级电阻元件的一部分与次级电阻元件接触焊盘相连接,并且其中所述多个分接头中的每个分接头与多个预定电阻值中的一个预定电阻值相关联,所述多个预定电阻值具有非线性分布;
其中所述非线性分布函数是幂函数。
8.根据权利要求7所述的分析物测试传感器,其中处于所述断开状态的所述多个分接头是用激光烧蚀的。
9.根据权利要求7所述的分析物测试传感器,其中所述唯一电阻路径与所述分析物测试传感器的属性相关联。
10.根据权利要求7所述的分析物测试传感器,其中所述第一接触焊盘和所述第二接触焊盘中的至少一个可以被用于进行开尔文连接以确定补偿所述第一接触焊盘和所述第二接触焊盘中的至少一个的接触电阻的所述初级电阻路径的电阻。
11.一种在生物传感器测试条上形成电路的方法,所述方法包括:
在非导电衬底上形成初级电阻元件,所述初级电阻元件具有包括第一端和第二端的预定配置;以及
在所述非导电衬底上形成次级电阻元件,所述次级电阻元件具有被连接到所述初级电阻元件上的预定连接位置的多个分接头中的至少一个分接头,因而限定通过所述初级电阻元件的至少一部分的多个唯一电阻路径,所述多个分接头中的每个分接头具有与之相关联的电阻,所述电阻落在多个电阻范围中的相应一个电阻范围内,其中,基于非线性分布函数来确定电阻范围中的每个电阻范围。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述多个分接头中除被连接到所述初级电阻元件上的所述预定连接位置的所述分接头以外的所有分接头被烧蚀,因而将所述被烧蚀的分接头从所述初级电阻元件断开。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述初级电阻元件包括多个预定连接位置,所述方法还包括根据与所述生物传感器测试条相关联的属性来选择将与所述分接头相连接的连接位置的步骤。
14.根据权利要求11所述的方法,其中所述非线性分布函数是幂函数。
15.根据权利要求11所述的方法,其中所述多个唯一电阻路径中的每个唯一电阻路径与所述生物传感器测试条的属性相关联。
16.根据权利要求13所述的方法,其中被包含在所述多个电阻范围中的电阻中的每个电阻与所述生物传感器测试条的唯一属性相关联。
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