DE9422380U1 - Biosensor measuring device with error protection procedures to avoid incorrect displays - Google Patents

Biosensor measuring device with error protection procedures to avoid incorrect displays

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DE9422380U1
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Description

EP 94 916 758.9EP94 916 758.9

PCT/US 94/05323 = WO 94/29706PCT/US 94/05323 = WO 94/29706

Deutsche Übersetzung = Gbm-Anmeldung (Abzweigung)German translation = Gbm-Anmeldung (branch)

RD 4242/OG/DERD 4242/OG/DE

Biosensor-Meßgerät mit Fehlerschutzprozeduren
zur Vermeidung fehlerhafter Anzeigen
Biosensor measuring device with error protection procedures
to avoid incorrect displays

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf Biosensor-Meßgeräte, die
disposible Teststreifen verwenden, und insbesondere auf
Fehlerschutzsysteme und -prozeduren (fail/safe systems
and procedures), die verhindern sollen, daß Biosensor-Meßgeräte
fehlerhafte Ergebnisse anzeigen.
The invention relates to biosensor measuring devices which
Use disposable test strips, and especially
Failure protection systems and procedures (fail/safe systems
and procedures) designed to prevent biosensor measuring devices
show incorrect results.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Biosensor-Meßgeräte, die disposible Teststreifen verwenden, sind weit verbreitet. Sie werden eingesetzt, um die Konzentration verschiedener Analyten (beispielsweise Glucose und Cholesterin) im Blut zu ermitteln. Sofern der Benutzer die Gebrauchsanleitung für das jeweilige Meßgerät genau befolgt, sind die ermittelten Meßergebnisse in der Regel zuverlässig. Häufig beachtet der Benutzer jedoch nicht die erforderliche Sorgfalt bei der Verwendung des Teststreifens oder des Meßgeräts, woraus sich ein fehlerhafter Meßwert ergibt. Daher sind die HerstellerBiosensor measuring devices that use disposable test strips are widely used. They are used to determine the concentration of various analytes (such as glucose and cholesterol) in the blood. As long as the user follows the instructions for use for the respective measuring device carefully, the measured results are usually reliable. However, the user often does not take the necessary care when using the test strip or the measuring device, which results in an incorrect reading. Therefore, the manufacturers

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von Meßgeräten sehr bemüht, das Fehlerpotential bei der Verwendung der Meßgeräte zu reduzieren.of measuring instruments to reduce the potential for errors when using the measuring instruments.

Liegt allerdings ein Fabrikationsfehler bei einem Biosensor-Meßgerät oder bei den Teststreifen vor, so ergeben sich auch bei sachgemäßer Anwendung fehlerhafte Meßergebnisse. Obwohl große Sorgfalt auf die Herstellung solcher Meßgeräte und Teststreifen verwendet wird, besteht deshalb das Bedürfnis, analytische Prozeduren in das Meßgerät zu integrieren, die Fehlfunktionen des Meßgeräts, Unregelmäßigkeiten bei den Teststreifen und Bedienungsfehler ermitteln, um fehlerhafte Analysewerte zu vermeiden.However, if there is a manufacturing defect in a biosensor measuring device or in the test strips, incorrect measurement results will occur even when used correctly. Although great care is taken in the manufacture of such measuring devices and test strips, there is a need to integrate analytical procedures into the measuring device that detect malfunctions of the measuring device, irregularities in the test strips and operating errors in order to avoid incorrect analysis values.

Aus dem Stand der Technik ist eine Anzahl von Beschreibungen von Biosensor-Meßgeräten bekannt, bei denen disposible Teststreifen verwendet werden. In dem US-Patent 5,108,564 (Szuminsky et al.) wird ein Biosensor-Meßgerät beschrieben, das zur Messung von Glucose-Konzentrationen im Blut dient. Das Gerät basiert auf einer Reaktion, bei der Glucose in der Gegenwart eines Enzyms eine Reaktion von Kaliumferricyanid zu Kaliumferrocyanid katalysiert. Nach Abschluß der Reaktion wird an eine Reaktionszone eine Spannung angelegt, die zu einer Umkehrung der Reaktion führt, wobei ein kleiner, aber meßbarer Stromfluß erzeugt wird. Dieser Strom wird als Cottrell-Strom bezeichnet. In Abhängigkeit von der Konzentration der Glucose in der Reaktionszone folgt er während der Rückreaktion einer vorbestimmten Kurve. Der Meßwert des Cottrell-Stroms wird in ein Maß für die Glucosekonzentration umgewandelt. Das Meßgerät mißt auch die Impedanz in der Reaktionszone und bestimmt, wann eine Blutprobe hineinplaziert wurde, indem es eine plötzliche Änderung des Stromflusses erfaßt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Inkubationszeit, nach deren Ablauf ein Potential an die Reaktionszone angelegt und der Cottrell-Strom gemessen wird.A number of descriptions of biosensor measuring devices are known from the prior art in which disposable test strips are used. US Patent 5,108,564 (Szuminsky et al.) describes a biosensor measuring device which is used to measure glucose concentrations in the blood. The device is based on a reaction in which glucose in the presence of an enzyme catalyzes a reaction of potassium ferricyanide to potassium ferrocyanide. After the reaction has been completed, a voltage is applied to a reaction zone which leads to a reversal of the reaction, generating a small but measurable current flow. This current is called the Cottrell current. Depending on the concentration of glucose in the reaction zone, it follows a predetermined curve during the reverse reaction. The measured value of the Cottrell current is converted into a measure of the glucose concentration. The meter also measures the impedance in the reaction zone and determines when a blood sample has been placed therein by detecting a sudden change in current flow. At this point the incubation period begins, after which a potential is applied to the reaction zone and the Cottrell current is measured.

In der europäischen Patentanmeldung 0471986 A2 von Tsutsumi et al. ist ein Blutglucose-Meßsystem beschrieben, bei dem disposible Teststreifen verwendet werden. Dabei wird die Gegenwart einer Blutprobe dadurch festgestellt, daß der Widerstand zwischen einem Paar von Elektroden gemessen wird. Außerdem wird eine Mehrzahl von probenähnlichen Streifen verwendet, von denen jeder einen spezifizierten Widerstandswert hat, der ihn von anderen &iacgr;&ogr; Streifen unterscheidet. Jeder dieser Streifen hat einen bestimmten Anwendungszweck, d.h. er wird zur Justierung des Gerätes, zur Kompensation eines Meßfehlers, zur Kalibration usw. verwendet.European Patent Application 0471986 A2 by Tsutsumi et al. describes a blood glucose measuring system using disposable test strips. The presence of a blood sample is detected by measuring the resistance between a pair of electrodes. A plurality of sample-like strips are also used, each of which has a specified resistance value that distinguishes it from other strips. Each of these strips has a specific application, i.e. it is used for adjusting the device, compensating for a measurement error, for calibration, etc.

Das US-Patent 4,999,582 (Parks et al.), dessen Inhaber auch der Inhaber der vorliegenden Anmeldung ist, beschreibt eine Biosensorelektroden-Anregungsschaltung, die feststellt, ob ein Teststreifen sachgemäß in das Meßgerät eingesetzt wurde und für zumindest eine Elektrode auf dem Teststreifen feststellt, ob der Kontaktwiderstand akzeptabel ist.U.S. Patent 4,999,582 (Parks et al.), which is also the assignee of the present application, describes a biosensor electrode excitation circuit that determines whether a test strip has been properly inserted into the meter and determines whether the contact resistance is acceptable for at least one electrode on the test strip.

In der US-Patentanmeldung 07/451,309 vom 15. Dezember 1989 (White) mit dem Titel "Biosensing Instrument and Method", deren Inhaber mit dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung übereinstimmt, ist ein Biosensor-Meßgerät beschrieben, bei dem die "Cottrell"-Kurve verwendet wird, um die Glucosekonzentration zu ermitteln. Bei diesem Meßgerät ist der Stromfluß proportional zu der Konzentration eines Analyten in der Testzelle. Ist jedoch irgendetwas nicht in Ordnung mit der Testzelle, so ist es möglich, daß der resultierende Strom keinerlei Beziehung zu der Konzentration des Analyten hat. White zufolge gibt es eine Beziehung, mittels der bestimmt werden kann, ob der Stromfluß durch eine Reaktionszone tatsächlich derU.S. Patent Application Serial No. 07/451,309, filed December 15, 1989, entitled "Biosensing Instrument and Method" (White), assigned to the same assignee as the assignee of the present application, describes a biosensing meter that uses the "Cottrell" curve to determine glucose concentration. In this meter, the current flow is proportional to the concentration of an analyte in the test cell. However, if there is something wrong with the test cell, the resulting current may have no relationship to the concentration of the analyte. According to White, there is a relationship that can be used to determine whether the current flow through a reaction zone is actually the

Cottrell-Beziehung entspricht. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß für die Meßkurven aller Analysekonzentrationen das Verhältnis der Quadratwurzeln von aufeinanderfolgenden Meßzeitpunkten annähernd reziprok zu dem Verhältnis der Cottrell-Strom-Meßwerte zu den gleichen Meßzeitpunkten ist. Wenn die Verhältnisse (innerhalb gewisser Grenzen) für mehrere aufeinanderfolgende Meßperioden übereinstimmen, folgt das Meßsystem der Cottrell-Beziehung. Stimmen die Verhältnisse nicht überein, wird &iacgr;&ogr; die Messung nicht berücksichtigt.Cottrell relation. In particular, it has been found that for the measurement curves of all analysis concentrations, the ratio of the square roots of successive measurement times is approximately reciprocal to the ratio of the Cottrell current measurement values at the same measurement times. If the ratios agree (within certain limits) for several successive measurement periods, the measuring system follows the Cottrell relation. If the ratios do not agree, the measurement is not taken into account.

US-Patent 4,940,945 (Littlejohn et al.) beschreibt eine Schnittstellenschaltung zur Verwendung bei Biosensor-Meßgeräten. Dabei wird ein disposibles Element eingesetzt, das ein Elektrodenpaar einschließt, zwischen dem der Widerstand gemessen wird. Die Schaltung erfaßt die Gegenwart einer flüssigen Probe durch Messung des Anfangswiderstands und ermittelt auch die Flüssigkeitsmenge in dem Element.US Patent 4,940,945 (Littlejohn et al.) describes an interface circuit for use in biosensor measuring devices. It employs a disposable element that includes a pair of electrodes between which the resistance is measured. The circuit detects the presence of a liquid sample by measuring the initial resistance and also determines the amount of liquid in the element.

In dem US-Patent 4,420,564 (Tsuji et al.) ist ein Blutzucker-Analysegerät beschrieben, bei dem eine Reaktionszelle verwendet wird, die einen Sensor mit einer fixierten Enzymmembran und eine Meßelektrode aufweist. Das Systern von Tsuji et al. verwendet eine Mehrzahl von Fehlerschutzprozeduren. Hierzu gehört die Feststellung, ob die Reaktion innerhalb spezifischer definierter Temperaturgrenzen stattfindet. Gemäß einer zweiten Prozedur wird bestimmt, ob ein Reaktionsstrom innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.US Patent 4,420,564 (Tsuji et al.) describes a blood glucose analyzer that uses a reaction cell that includes a sensor with a fixed enzyme membrane and a measuring electrode. The Tsuji et al. system uses a number of error protection procedures. One of these is to determine whether the reaction is taking place within specific defined temperature limits. A second procedure determines whether a reaction current is within a predetermined range.

Die in den obigen Literaturstellen genannten Biosensor-Meßgeräte können ermitteln, wann eine biologische Probe in der Reaktionszone plaziert wird. Dabei wird jedoch nicht das Problem erörtert, wie vorzugehen ist, wenn dieThe biosensor instruments mentioned in the above references can determine when a biological sample is placed in the reaction zone. However, they do not address the problem of how to proceed when the

Menge der Probe nicht ausreicht, um die in einer Reaktionszone befindlichen enzymatisehen Reaktanten vollständig zu benetzen. Es kann zwar ein Test durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob eine Reaktion der Cottrell-Beziehung folgt (wie beispielsweise in der obengenannten Patentanmeldung von White beschrieben ist). Es wäre jedoch wünschenswert, wenn zusätzlich zu diesem Test auch noch bestätigende Tests durchgeführt werden können, um sicherzustellen, daß die Reaktion tatsächlich der Cottrell-Beziehung folgt.Amount of sample is insufficient to completely wet the enzymatic reactants present in a reaction zone. While a test can be performed to determine whether a reaction follows the Cottrell relationship (as described, for example, in the above-referenced White patent application), it would be desirable if, in addition to this test, confirmatory tests could be performed to ensure that the reaction does indeed follow the Cottrell relationship.

Deshalb besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Biosensor-Meßgerät bereitzustellen, das Mittel aufweist, um eine Mehrzahl von Fehlerschutztests während der Analyse einer biologischen Probe durchzuführen.Therefore, it is an object of the invention to provide a biosensor measuring device having means for performing a plurality of error protection tests during the analysis of a biological sample.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Biosensor-Meßgerät mit Mitteln zur Verfügung zu stellen, die feststellen können, ob eine angemessene Menge der Probe auf die Reaktionszone des Teststreifens aufgegeben wurde.Another object of the invention is to provide a biosensor measuring device with means that can determine whether an appropriate amount of sample has been applied to the reaction zone of the test strip.

Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung auch darin, Mittel zur Verfügung zu stellen, die feststellen können, ob eine biologische Probe während des Reaktionsverlaufs gemäß der Cottrell-Beziehung reagiert, und die, wenn dies nicht der Fall ist, bewirken, daß die resultierenden Meßwerte unberücksichtigt bleiben.Finally, it is also an object of the invention to provide means which can determine whether a biological sample reacts according to the Cottrell relationship during the course of the reaction and which, if this is not the case, cause the resulting measured values to be disregarded.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ein Biosensor-Meßgerät nimmt einen Teststreifen auf, der eine elektrisch isolierte Meßelektrode und Anregungselektrode sowie eine diese verbindende Reaktionszone auf-A biosensor measuring device contains a test strip that contains an electrically isolated measuring electrode and excitation electrode as well as a reaction zone connecting them.

weist. Nachdem ein Tropfen einer biologischen Probenflüssigkeit in der Reaktionszone plaziert ist, wird eine Mehrzahl von Fehlerschutztests durchgeführt. Mittels einer elektrischen Schaltung wird ein Tropfenmenge-Test durchgeführt, bei dem die Menge des in der Reaktionszone plazierten Tropfens ermittelt wird. Die Schaltung ermittelt, ob ein Tropfen in der Reaktionszone plaziert wurde. Nach einer Verzögerungszeit mißt sie auch den Wert eines Teststroms, um festzustellen, ob die Menge des Tropfens für die Hydratation der Reaktanten in der Reaktionszone ausreicht. Im weiteren Verlauf wird während der Reaktion zu aufeinanderfolgenden Meßzeitpunkten die Delta-Änderung des Stroms gemessen. Bei diesem Test wird die Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Strommeßwerten während einer Meßperiode ermittelt. Falls der jeweils nachfolgende Meßwert nicht weniger als einen Delta-Wert unter dem vorhergehenden Meßwert liegt, wird festgestellt, daß der Strom nicht monoton abnimmt, woraufhin der Test abgebrochen wird. Nach Ablauf der Meßzeit wird ein Test durchgeführt, bei dem die Summe der Strommeßwerte ermittelt wird, wobei ein Prozessor die lineare Summe aller Strommeßwerte des Tests und das Verhältnis zwischen dieser Summe und dem letzten Strommeßwert berechnet. Entspricht das Verhältnis einer vorher bestimmten Konstanten für die Cottrell-Beziehung, so ist gesichert, daß die Meßwerte der Cottrell-Beziehung folgen.After a drop of biological sample fluid is placed in the reaction zone, a number of error protection tests are performed. An electrical circuit performs a drop quantity test which determines the amount of drop placed in the reaction zone. The circuit determines whether a drop has been placed in the reaction zone. After a delay period, it also measures the value of a test current to determine if the amount of drop is sufficient to hydrate the reactants in the reaction zone. The circuit then proceeds to measure the delta change in current at successive measurement times during the reaction. This test determines the difference between successive current readings during a measurement period. If each subsequent measurement is not less than one delta value below the previous measurement, the current is determined to be non-monotonically decreasing and the test is aborted. After the measurement time has elapsed, a test is carried out in which the sum of the current measurements is determined, whereby a processor calculates the linear sum of all current measurements of the test and the ratio between this sum and the last current measurement. If the ratio corresponds to a previously determined constant for the Cottrell relationship, it is ensured that the measurements follow the Cottrell relationship.

Beschreibung der FigurenDescription of the characters

Figur 1 zeigt eine Draufsicht eines Teststreifens; Figur 2 zeigt ein Schaltbild/Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Biosensor-Meßgeräts;Figure 1 shows a plan view of a test strip; Figure 2 shows a circuit diagram/block diagram of a biosensor measuring device according to the invention;

Figur 3 zeigt ein Kurvendiagramm sowohl von der an eine Anregungselektrode des Teststreifens nach FigurFigure 3 shows a curve diagram of both the excitation electrode of the test strip according to Figure

• ··

1 angelegten Anregungsspannung als auch des resultierenden Meßstroms, der an einer Meßelektrode des Teststreifens gemessen wird; Figur 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Kurvenform des Meßstroms, die am Anfang der Detektion ei1 applied excitation voltage as well as the resulting measuring current measured at a measuring electrode of the test strip; Figure 4 shows an enlarged view of the waveform of the measuring current which is obtained at the beginning of the detection of a

nes Tropfens eines Analyten entsteht;a drop of an analyte;

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Mehrzahl von während der Meßperiode ermittelten Strommeßwerten, die einer vorbekannten Cottrell-Beziehung folgen.Figure 5 shows an enlarged view of a plurality of current measurements taken during the measurement period, which follow a previously known Cottrell relationship.

Figuren 6 und 7 zeigen Flußdiagramme auf hoher Abstraktionsebene zur Darstellung der von der elektrischen Schaltung gemäß Figur 2 durchgeführten Fehlerschutztests durch Bestimmung der Menge des Tropfens, des Deltas und der Summe derFigures 6 and 7 show high level flow charts illustrating the fault protection tests performed by the electrical circuit of Figure 2 by determining the amount of drop, delta and sum of

Strommeßwerte.Current measurements.

Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

Der in Figur 1 dargestellte Teststreifen 10 hat zwei Elektroden, nämlich eine Meßelektrode 12 und eine Anregungselektrode 14. Diese Elektroden sind auf einer Polymerschicht 16 fixiert. Über ihnen befindet sich eine Deckschicht 18 mit Öffnungen 20 und 21, durch die Teile der Elektroden 12 und 14 zugänglich sind. Die Öffnung bildet eine Probenaufnahme und definiert eine Reaktionszone zwischen der Meßelektrode 12 und der Anregungselektrode 14. Eine (nicht dargestellte) Schicht enzymatischer Reaktanten liegt über den Elektroden 12 und 14 in der Öffnung 2 0 und bildet ein Substrat zur Aufnahme einer den Analyten enthaltenden Flüssigkeit. Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, daß die Probe, die den Analyten enthält, ein Bluttropfen ist, in dem der Glucosegehalt bestimmt werden soll. Die Öffnung 21 legt die ElektrodenThe test strip 10 shown in Figure 1 has two electrodes, namely a measuring electrode 12 and an excitation electrode 14. These electrodes are fixed to a polymer layer 16. Above them is a cover layer 18 with openings 20 and 21 through which parts of the electrodes 12 and 14 are accessible. The opening forms a sample receptacle and defines a reaction zone between the measuring electrode 12 and the excitation electrode 14. A layer of enzymatic reactants (not shown) lies above the electrodes 12 and 14 in the opening 20 and forms a substrate for receiving a liquid containing the analyte. In this example, it is assumed that the sample containing the analyte is a drop of blood in which the glucose content is to be determined. The opening 21 exposes the electrodes

12 und 14 frei, so daß eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann, wenn der Teststreifen 10 in ein Biosensor-Meßgerät eingesetzt wird.12 and 14 are free so that an electrical connection can be made when the test strip 10 is inserted into a biosensor measuring device.

Das in Figur 2 schematisch dargestellte Biosensor-Meßgerät 22 weist ein (nicht dargestelltes) Fenster auf zur Aufnahme des Teststreifens 10 und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Anregungselektrode 14 und einem Paar von Anschlußkontakten A und B sowie zwischen der Meßelektrode 12 und einem Paar von Anschlußkontakten C und D. Die Anregungselektrode 14 stellt, sofern sie kontinuierlich und richtig eingesetzt ist, eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlußkontakten A und B her. Ebenso bildet die Meßelektrode 12, wenn der Teststreifen 10 richtig eingesetzt ist, einen Kurzschluß zwischen den Anschlußkontakten C und D. Die Anschlußkontakte A, B, C und D sind innerhalb des Biosensor-Meßgeräts 22 beabstandet voneinander angeordnet. Dadurch ist es möglich festzustellen, ob ein Teststreifen 10 richtig in das Biosensor-Meßgerät 22 eingesetzt wurde und dessen Elektroden richtige Impedanzwerte anzeigen. Sobald angezeigt wird, daß ein Teststreifen (mit einer geeigneten Anregungselektrode und Meßelektrode) richtig eingesetzt wurde, kann ein Bluttropfen auf die Probenaufnähme des Teststreifens 10 aufgegeben werden, woraufhin Messungen durchgeführt werden können.The biosensor meter 22 shown schematically in Figure 2 has a window (not shown) for receiving the test strip 10 and for establishing an electrical connection between the excitation electrode 14 and a pair of terminals A and B and between the measuring electrode 12 and a pair of terminals C and D. The excitation electrode 14, when continuously and correctly inserted, establishes an electrical connection between the terminals A and B. Likewise, when the test strip 10 is correctly inserted, the measuring electrode 12 forms a short circuit between the terminals C and D. The terminals A, B, C and D are arranged spaced apart from one another within the biosensor meter 22. This makes it possible to determine whether a test strip 10 has been correctly inserted into the biosensor meter 22 and whether its electrodes indicate correct impedance values. Once it is indicated that a test strip (with a suitable excitation electrode and measuring electrode) has been properly inserted, a drop of blood can be applied to the sample receptacle of the test strip 10, after which measurements can be taken.

Das AnregungsspannungsquelIe Ve einer Anregungsspannungsquelle 23 wird über den Operationsverstärker 24 und den Anschlußkontakt A an die Anregungselektrode 14 angelegt. Von dem Anschlußkontakt B wird über die Leitung 2 6 ein zweites Eingangssignal zu dem Operationsverstärker 24 geleitet . Dieses Eingangssignal wird auch an einen Analog/Digital -Wandler (A/D-Wandler) 28 geleitet, dessen digitalisiertes Ausgangssignal seinerseits an einen Bus 30The excitation voltage source V e of an excitation voltage source 23 is applied to the excitation electrode 14 via the operational amplifier 24 and the connection contact A. A second input signal is fed from the connection contact B to the operational amplifier 24 via the line 26. This input signal is also fed to an analog/digital converter (A/D converter) 28, the digitized output signal of which is in turn fed to a bus 30

angelegt ist. Auf der Meßseite des Biosensor-Meßgeräts 22 ist der Anschlußkontakt C mit dem einem Eingang des Operationsverstärkers 32 verbunden. Der zweite Eingang des Operationsverstärkers 32 ist mit einem Referenzpotential verbunden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 32 wird über einen A/D-Wandler 34 an den Bus 30 geleitet.is applied. On the measuring side of the biosensor measuring device 22, the connection contact C is connected to one input of the operational amplifier 32. The second input of the operational amplifier 32 is connected to a reference potential. The output signal of the operational amplifier 32 is passed to the bus 30 via an A/D converter 34.

Der Anschlußkontakt D ist über einen Stromleiter 3 6 und einen Multiplexschalter 38 mit einem A/D-Wandler 40 verbunden, dessen Ausgangssignal seinerseits an dem Bus 30 anliegt. Eine Versorgungsspannung V ist über einen Widerstand mit einem Eingang des A/D-Wandlers 40 verbunden. Beim erstmaligen Einschalten des Biosensor-Meßgeräts 22 ist der Schalter 38 geschlossen, um die Prüfung, ob die Meßelektrode 12 richtig eingesetzt wurde, zu ermöglichen. Sobald dies festgestellt ist, wird Schalter 38 geöffnet, wodurch das Eingangssignal an den A/D-Wandler 4 0 unterbrochen wird.The connection contact D is connected via a current conductor 36 and a multiplex switch 38 to an A/D converter 40, the output signal of which is in turn applied to the bus 30. A supply voltage V is connected via a resistor to an input of the A/D converter 40. When the biosensor measuring device 22 is switched on for the first time, the switch 38 is closed in order to enable a check to be made as to whether the measuring electrode 12 has been inserted correctly. As soon as this has been determined, the switch 38 is opened, whereby the input signal to the A/D converter 40 is interrupted.

Ein Mikroprozessor 42 und ein zugehöriges Display 44 sind mit Bus 3 0 verbunden und steuern den gesamten Betrieb des Biosensor-Meßgeräts 22. Der Mikroprozessor 42 steuert über eine Leitung 46 auch die Anregungsspannung, die von der Anregungsspannungsquelle 2 3 über den Operationsverstärker 24 an den Anschlußkontakt A geleitet wird. Ein einsteckbarer ROM-Speicherbaustein 48 kann an den Bus 30 angeschlossen werden. Er ermöglicht die Eingabe von Konstanten und anderen Testparametern für eine Gruppe von Teststreifen 10.A microprocessor 42 and associated display 44 are connected to bus 30 and control the overall operation of the biosensor meter 22. The microprocessor 42 also controls, via a line 46, the excitation voltage which is supplied from the excitation voltage source 23 through the operational amplifier 24 to the terminal A. A plug-in ROM memory chip 48 can be connected to the bus 30. It enables the entry of constants and other test parameters for a group of test strips 10.

In der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung Nr.In the co-pending patent application No.

von White et al. mit dem Titel "Biosensing Meter with Disposable Sample Strips and Check Strips for Meter Quality Determinations" (Biosensor-Meßgerät mit disposiblen Teststreifen und Kontrollstreifen zur Überprüfungby White et al. entitled "Biosensing Meter with Disposable Sample Strips and Check Strips for Meter Quality Determinations"

der Qualität des Biosensor-Meßgeräts), eingereicht am
gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung (Aktenzeichen
des Anwalts 058-924262 NA), wird detailliert beschrieben, wie das Biosensor-Meßgerät 22 das richtige Einsetzen des
Teststreifens 10 und die kontinuierliche Verbindung der
Anregungslektrode 14 und der Meßelektrode 12 überprüft.
Der Inhalt dieser Patentanmeldung von White et al. wird
durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung
gemacht.
the quality of the biosensor measuring device), submitted on
same day as the present application (reference number
of the lawyer 058-924262 NA), it is described in detail how the biosensor measuring device 22 ensures the correct insertion of the
Test strip 10 and the continuous connection of the
Excitation electrode 14 and measuring electrode 12 are checked.
The content of this patent application by White et al. is
by reference to the content of the present application
made.

Die Feststellung des Mikroprozessors 42, daß ein Teststreifen richtig eingesetzt wurde und die Meßelektrode 12 und die Anregungselektrode 14 die erforderliche kontinutierliche Verbindung haben, bewirkt, daß die Anregungs-Spannungsquelle 23 ein Anregungspotential Ve an den Operationsverstärker 24 und somit an den Anschlußkontakt A leitet. Der Verlauf des Anregungspotentials Ve ist in Figur 3 als Kurve 60 dargestellt. Zunächst wird ein hoher Potentialwert 62 an die Anregungselektrode 14 angelegt und der Leckstrom zwischen der Anregungselektrode 14 und der Meßelektrode 12 gemessen. Liegt der Leckstrom in einem akzeptablen Bereich, so zeigt der Mikroprozessor 42 (auf dem Display 44) an, daß der Benutzer einen Bluttropfen auf die Probenaufnahme 2 0 aufgeben kann. Beim Aufgeben des Bluttropfens wird eine sofortige Abnahme des Widerstands (d.h. eine Zunahme des Stroms) zwischen den Elektroden 12 und 14 gemessen. Das daraus resultierende Ausgangssignal des Operationsverstärkers 32 ist als Impuls 64 der Signalkurve 66 dargestellt. Figur 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Impulses 64.The determination by the microprocessor 42 that a test strip has been correctly inserted and the measuring electrode 12 and the excitation electrode 14 have the required continuous connection causes the excitation voltage source 23 to conduct an excitation potential V e to the operational amplifier 24 and thus to the connection contact A. The course of the excitation potential V e is shown in Figure 3 as curve 60. First, a high potential value 62 is applied to the excitation electrode 14 and the leakage current between the excitation electrode 14 and the measuring electrode 12 is measured. If the leakage current is within an acceptable range, the microprocessor 42 indicates (on the display 44) that the user can apply a drop of blood to the sample holder 2 0. When the drop of blood is applied, an immediate decrease in resistance (ie an increase in current) is measured between the electrodes 12 and 14. The resulting output signal of the operational amplifier 32 is shown as pulse 64 of the signal curve 66. Figure 4 shows an enlarged view of the pulse 64.

Wenn der Impuls 64 einen ersten Grenzwert 68 überschreitet,
stellt der Mikroprozessor 42 fest, daß ein Bluttropfen detektiert wurde. Der Grenzwert 68 ist niedrig festgelegt,
um schnell ermitteln zu können, daß eine Blutpro-
If the pulse 64 exceeds a first limit value 68,
the microprocessor 42 determines that a drop of blood has been detected. The limit value 68 is set low,
to quickly determine that a blood sample

be auf den Teststreifen 10 aufgegeben wurde, und dabei eine klare Feststellung zu treffen, daß eine Inkubationszeit begonnen hat. Beim Überschreiten des Grenzwerts 68 durch den Impuls 64 startet der Mikroprozessor 42 eine Verzögerungszeit d, an deren Ende (zum Zeitpunkt 70) eine zweite Messung der Kurve 64 durchgeführt wird. Die Verzogerungszeit d ist darauf abgestimmt, daß der Bluttropfen den gesamten Bereich der Probenaufnahme 20 benetzen kann. Wenn der zu dem Zeitpunkt 7 0 ermittelte Strommeßwert unterhalb eines Probenmenge-Grenzwerts 72 liegt, wird der Test abgebrochen, da dann die Menge des Bluttropfens nicht ausreicht, um eine vollständige Hydratation der enzymatischen Reaktanten innerhalb der Probenaufnahme 20 sicherzustellen. Überschreitet die Spannung (der Strom) zum Zeitpunkt 70 jedoch den Grenzwert 72 für die Probenmenge, so wird der Test fortgesetzt.be applied to the test strip 10 and thereby make a clear determination that an incubation period has begun. When the limit value 68 is exceeded by the pulse 64, the microprocessor 42 starts a delay time d, at the end of which (at time 70) a second measurement of the curve 64 is carried out. The delay time d is adjusted so that the blood drop can wet the entire area of the sample holder 20. If the current measured value determined at time 70 is below a sample quantity limit value 72, the test is aborted because the amount of blood drop is then insufficient to ensure complete hydration of the enzymatic reactants within the sample holder 20. However, if the voltage (current) at time 70 exceeds the sample quantity limit value 72, the test is continued.

Kurz danach bewirkt der Mikroprozessor 42, daß das Anregungspotential Ve der Anregungsspannungsquelle 23 von dem Anschlußkontakt A getrennt wird (Kurvenabschnitt 74 in Figur 3). Der Kurvenabschnitt 74 stellt die Inkubationszeit dar. Sie erstreckt sich über eine ausreichend lange Zeitspanne, daß eine enzymatische Reaktion zwischen dem Bluttropfen und den Enzymen in der Probenaufnahme 2 0 erfolgen kann.Shortly thereafter, the microprocessor 42 causes the excitation potential V e of the excitation voltage source 23 to be separated from the connection contact A (curve section 74 in Figure 3). The curve section 74 represents the incubation time. It extends over a sufficiently long period of time for an enzymatic reaction to take place between the blood drop and the enzymes in the sample holder 2 0 .

Nach Ablauf der Inkubationszeit wird erneut ein Anregungspotential Ve (Kurvenabschnitt 76 in Figur 3) an den Anschlußkontakt A angelegt, wodurch eine Rückreaktion in der Probenaufnahme 20 ausgelöst wird. Der resultierende Strom (Kurvenabschnitt 78) wird mittels der Meßelektrode 12 gemessen. Figur 5, in der die Kurve 7 8 vergrößert dargestellt ist, zeigt eine klassische Cottrell-Beziehung, wie sie von dem Stromfluß während der obengenannten Rückreaktion durchlaufen wird. In Figur 5 ist der MeßstromAfter the incubation time has elapsed, an excitation potential V e (curve section 76 in Figure 3) is again applied to the connection contact A, which triggers a reverse reaction in the sample holder 20. The resulting current (curve section 78) is measured by means of the measuring electrode 12. Figure 5, in which the curve 78 is shown enlarged, shows a classic Cottrell relationship as it is traversed by the current flow during the above-mentioned reverse reaction. In Figure 5, the measuring current

• &phgr; ·• φ ·

gegen die verstrichene Zeit aufgetragen. Wie der Fachwelt bekannt ist, verschiebt sich die Kurve 78 in Abhängigkeit von der Glucosekonzentration entweder nach oben oder nach unten. Während des Kurvenabschnitts 78 zeichnet der Mikroprozessor 42 eine Mehrzahl von Strommeßwerten auf, die jeweils mit einem bestimmten zeitlichen Abstand k gemessen werden. Diese Messungen ermöglichen eine Glucosebestimmung und werden auch benutzt, um sicherzustellen, daß der Kurvenabschnitt 78 der Cottrell-Beziehung folgt.against elapsed time. As is known in the art, the curve 78 shifts either upward or downward depending on the glucose concentration. During the curve portion 78, the microprocessor 42 records a plurality of current measurements, each taken at a certain time interval k. These measurements enable glucose determination and are also used to ensure that the curve portion 78 follows the Cottrell relationship.

Geht man davon aus, daß die Glucosekonzentration zu ermitteln ist, enthält die Probenaufnahme 20 folgende Reaktanten: ein Enzym, einen Elektrolyten, einen Mediator, einen Filmbildner und einen Puffer. Das Enzym kann beispielsweise Glucoseoxidase (oder Glucosedehydrogenase) sein,- der Puffer kann organisch oder anorganisch sein; der Elektrolyt kann Kaliumchlorid oder Natriumchlorid sein; der Mediator ist vorzugsweise Kaliumferricyanid und als Filmbildner kommen Gelatine und Propiofin in Betracht. Falls der Teststreifen zur Bestimmung der Konzentration von Cholesterin dienen soll, ist das Enzym vorzugsweise Cholesterinoxidase mit oder ohne Zusatz einer Cholesterinesterase. Der Puffer ist vorzugsweise anorganisch und enthält einen Elektrolyten wie beispielsweise Kaliumchlorid oder Natriumchlorid. In diesem Fall kommen zwei Mediatoren zur Anwendung, nämlich Ferricyanid und Chinone, die, wie zuvor erwähnt, in einen Gelatinefilm integriert werden.If it is assumed that the glucose concentration is to be determined, the sample receptacle 20 contains the following reactants: an enzyme, an electrolyte, a mediator, a film former and a buffer. The enzyme can be, for example, glucose oxidase (or glucose dehydrogenase), the buffer can be organic or inorganic; the electrolyte can be potassium chloride or sodium chloride; the mediator is preferably potassium ferricyanide and the film formers can be gelatin and propiofin. If the test strip is to be used to determine the concentration of cholesterol, the enzyme is preferably cholesterol oxidase with or without the addition of a cholesterol esterase. The buffer is preferably inorganic and contains an electrolyte such as potassium chloride or sodium chloride. In this case two mediators are used, namely ferricyanide and quinones, which are incorporated into a gelatin film as mentioned above.

Da die bei einem solchen System verwendete Chemie in der Fachwelt bekannt ist, wird sie hier nicht im einzelnen beschrieben. Es genügt zu erwähnen, daß eine Glucosebestimmung durchgeführt wird, indem man zuerst eine Blutprobe in der Probenaufnahme 2 0 plaziert. Die in der Probe enthaltene Glucose verursacht eine Vorwärtsreaktion vonSince the chemistry used in such a system is well known in the art, it will not be described in detail here. Suffice it to say that a glucose determination is carried out by first placing a blood sample in the sample well 2 0. The glucose contained in the sample causes a forward reaction of

• ♦•♦

Kaliumferricyanid zu Kaliumferrocyanid. Innerhalb einer Inkubationszeit läuft die Vorwärtsreaktion vollständig ab. Das nachfolgende Anlegen einer Spannung (Kurvenabschnitt 76) an die Anregungselektrode 14 führt dazu, daß durch die Meßelektrode 12 ein kleiner Strom fließt, der aus der Rückreaktion von Kaliumferrocyanid zu Kaliumferricyanid resultiert. Der Elektronenstrom während der Rückreaktion (Kurvenabschnitt 78) wird erfaßt und gemessen. Potassium ferricyanide to potassium ferrocyanide. The forward reaction is completed within an incubation period. The subsequent application of a voltage (curve section 76) to the excitation electrode 14 leads to a small current flowing through the measuring electrode 12, which results from the reverse reaction from potassium ferrocyanide to potassium ferricyanide. The electron current during the reverse reaction (curve section 78) is recorded and measured.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 wird im folgenden die Betriebsweise des in Figur 2 abgebildeten Meßgeräts beschrieben. Zunächst (Figur 6) detektiert der Mikroprozessor 42 durch Messung des elektrischen Kurz-Schlusses der Anschlußkontakte A und B und der Anschlußkontakte C und D (Entscheidungssymbol 100), ob ein Teststreifen 10 eingesetzt wurde. Die Routine wird wiederholt, bis der Mikroprozessor 42 die Anwesenheit eines Teststreifens 10 detektiert. Nachdem er die Anwesenheit eines Teststreifens 10 erfaßt und festgestellt hat, daß der Kontaktwiderstand zwischen den Anschlußkontakten A, B und C, D jeweils innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegt, bewirkt der Mikroprozessor 42, daß die Anregungsspannungsquelle 23 einen Anregungspotentialwert 62 (FigurReferring to Figures 6 and 7, the operation of the measuring device shown in Figure 2 is described below. First (Figure 6), the microprocessor 42 detects whether a test strip 10 has been inserted by measuring the electrical short circuit of the terminals A and B and the terminals C and D (decision symbol 100). The routine is repeated until the microprocessor 42 detects the presence of a test strip 10. After detecting the presence of a test strip 10 and determining that the contact resistance between the terminals A, B and C, D is within an acceptable range, the microprocessor 42 causes the excitation voltage source 23 to produce an excitation potential value 62 (Figure

3) an die Anregungselektrode 14 anlegt. Dieser Schritt erfolgt, bevor eine Probe auf den Teststreifen 10 aufgegeben wird, und ermöglicht die Messung des Leckstroms (sofern vorhanden) zwischen der Elektrode 12 und der Elektrode 14. Gleichzeitig ruft der Mikroprozessor 42 einen Leckstrom-Grenzwert (In^x) aus dem ROM-Speicherbaustein 48 ab und vergleicht diesen Wert mit einem Leckstrom-Meßwert i, der von dem A/D-Wandler 34 (Felder 102 und 104) geliefert wird. Wenn der Leckstrom i kleiner als der Leckstrom-Grenzwert (imax) ist und somit innerhalb ak-3) to the excitation electrode 14. This step occurs before a sample is applied to the test strip 10 and allows the leakage current (if any) between the electrode 12 and the electrode 14 to be measured. At the same time, the microprocessor 42 retrieves a leakage current limit value (I n ^ x ) from the ROM memory device 48 and compares this value with a leakage current measurement value i provided by the A/D converter 34 (fields 102 and 104). If the leakage current i is less than the leakage current limit value (i max ) and thus within ac-

zeptabler Grenzen liegt, wird die Prozedur fortgesetzt. Andernfalls wird der Teststreifen abgelehnt.acceptable limits, the procedure continues. Otherwise, the test strip is rejected.

Zu diesem Zeitpunkt geht der Mikroprozessor 42 in einen "Tropfendetektions-Status" über, in dem bestimmt wird, wann ein Bluttropfen auf die Probenaufnahme 2 0 gegeben wurde und ob die Menge des Bluttropfens ausreicht, um die darin befindlichen enzymatischen Reaktanten vollständig zu benetzen. Zunächst ruft der Mikroprozessor 42 zweiAt this point, the microprocessor 42 enters a "drop detection state" in which it is determined when a drop of blood has been placed on the sample well 2 0 and whether the amount of blood drop is sufficient to completely wet the enzymatic reactants therein. First, the microprocessor 42 calls two

&iacgr;&ogr; Konstanten, nämlich einen Tropfendetektions-Grenzwert und einen Probenmenge-Grenzwert 72, aus dem ROM-Speicherbaustein 48 ab. Danach addiert der Mikroprozessor 42 den Leckstrom-Meßwert i zu dem Tropfendetektions-Grenzwert, um den in Figur 4 angegebenen Tropfendetektions-Grenzwert 68 zu ermitteln (Feld 106). Schließlich bewirkt der Mikroprozessor 42, daß dem Benutzer auf dem Display 44 angezeigt wird, daß die Probe auf den Teststreifen aufgegeben werden kann.γ constants, namely a drop detection limit and a sample amount limit 72, from the ROM memory device 48. The microprocessor 42 then adds the leakage current measurement value i to the drop detection limit to determine the drop detection limit 68 shown in Figure 4 (box 106). Finally, the microprocessor 42 causes the user to be shown on the display 44 that the sample can be added to the test strip.

Der Mikroprozessor geht nun in einen Wartestatus über (wobei der Anregungspotentialwert 62 weiterhin an der Anregungselektrode 14 anliegt). Wenn ein Bluttropfen auf die Probenaufnahme 2 0 aufgegeben wird, wird eine Zunahme des Stroms gemessen (Impuls 64 in Figur 4); wenn der Strommeßwert den Grenzwert 68 übersteigt, wird angezeigt, daß ein Bluttropfen detektiert wurde (Entscheidungssymbol 108). Nun beginnt eine Inkubationszeit, die beispielsweise neun Sekunden dauern kann. Gleichzeitig beginnt die für die Feststellung der Probenmenge eingestellte Verzögerungszeit d, an deren Ende eine zweite Messung des Impulses 64 erfolgt (Feld 110). Übersteigt der ermittelte Strommeßwert den Probenmenge-Grenzwert 72, so ist gesichert, daß in der Probenaufnahme 2 0 ausreichend Blut vorhanden ist, um die darin positionierten enzymatischen Reaktanten zu hydratisieren (Entscheidungssymbol 112). IstThe microprocessor now goes into a waiting state (with the excitation potential value 62 still applied to the excitation electrode 14). If a drop of blood is placed on the sample holder 2 0, an increase in the current is measured (pulse 64 in Figure 4); if the current measurement value exceeds the limit value 68, it is indicated that a drop of blood has been detected (decision symbol 108). An incubation period now begins, which can last, for example, nine seconds. At the same time, the delay time d set for determining the sample quantity begins, at the end of which a second measurement of the pulse 64 takes place (field 110). If the determined current measurement value exceeds the sample quantity limit value 72, it is ensured that there is sufficient blood in the sample holder 2 0 to hydrate the enzymatic reactants positioned therein (decision symbol 112). If

IMIN THE

• ■· · »• ■· · »

nicht genügend Blut vorhanden, so wird ein Fehler angezeigt. Ist genügend Blut vorhanden, so wird die Prozedur fortgesetzt, wobei der Mikroprozessor 42 bewirkt, daß das Anregungspotential Ve von dem Anschlußkontakt A (Feld 114) abgenommen wird.If there is not enough blood, an error is indicated. If there is enough blood, the procedure continues, with the microprocessor 42 causing the excitation potential V e to be taken from the terminal A (field 114).

Nach Ablauf der Inkubationszeit bewirkt der Mikroprozessor 42, daß die Anregungsspannungsquelle 23 das Anregungspotential (Kurvenabschnitt 76 in Figur 3) an den Anschlußkontakt A anlegt (Feld 116). Das Anlegen des Ve-Werts 76 bewirkt eine Umkehrung der obengenannten enzymatischen Reaktion und führt dazu, daß ein Stromfluß (wiedergegeben durch die Kurve 78 in Figur 3) zwischen der Anregungselektrode 14 und der Meßelektrode 12 erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt eine Meßperiode, wobei, wie in Figur 5 gezeigt, mehrere Strommessungen 82, 84, 86 usw. (bis Messung 88) durchgeführt und die ermittelten Strommeßwerte gespeichert werden (siehe Figur 5 und Feld 118, Figur 7). Jeder Meßwert wird nach einem durch k bestimmten Zeitintervall ermittelt. In Figur 5 sind vierzehn solcher Zeitintervalle abgebildet, wobei bis zum Ende des zweiten Intervalls keine Messungen durchgeführt werden, um zu vermeiden, daß die ermittelten Strommeßwerte einen maximalen Stromwert überschreiten.After the incubation time has elapsed, the microprocessor 42 causes the excitation voltage source 23 to apply the excitation potential (curve section 76 in Figure 3) to the connection contact A (field 116). The application of the V e value 76 reverses the above-mentioned enzymatic reaction and results in a current flow (represented by the curve 78 in Figure 3) being generated between the excitation electrode 14 and the measuring electrode 12. At this point in time, a measuring period begins, during which, as shown in Figure 5, several current measurements 82, 84, 86, etc. (up to measurement 88) are carried out and the current measurement values determined are stored (see Figure 5 and field 118, Figure 7). Each measurement value is determined after a time interval determined by k. Figure 5 shows fourteen such time intervals, with no measurements being taken until the end of the second interval to avoid the measured current values exceeding a maximum current value.

Während der Zeit, in der die Strommeßwerte 82, 84, 86 usw. ermittelt werden, wird nach der zweiten Strommessung und dann nach jeder weiteren Strommessung eine "Delta"-Fehlerschutzberechnung durchgeführt (Feld 120). Sie be-0 ruht im Kern auf der Tatsache, daß die Kurve 78, sofern sie sich wie eine Cottrell-Kurve verhält, monoton abnimmt, und daß jeder nachfolgende Strommeßwert einen vorhergehenden Strommeßwert um mindestens einen vorbestimmten Delta-Fehlerschutz-Grenzwert unterschreitet. DieserDuring the time that the current measurements 82, 84, 86, etc. are being determined, a "delta" error protection calculation is performed (field 120) after the second current measurement and then after each subsequent current measurement. It is essentially based on the fact that the curve 78, if it behaves like a Cottrell curve, decreases monotonically and that each subsequent current measurement falls below a previous current measurement by at least a predetermined delta error protection limit. This

Grenzwert wird von dem Mikroprozessor 4 2 aus dem ROM-Speicherbaustein 4 8 übernommen.The limit value is taken from the ROM memory module 4 8 by the microprocessor 4 2 .

Wie in Feld 12 0 angegeben, bestimmt der Mikroprozessor 42 ob jeder nachfolgende Strommeßwert ik kleiner als oder gleich einem vorhergehenden Strommeßwert (I1^1) plus dem Delta-Fehlerschutz-Grenzwert ist. Wenn festgestellt wird, daß ein vorhergehender Strommeßwert diese Bedingung nicht erfüllt, weil die Meßkurve des Stroms nicht das erwarteteAs indicated in field 12 0, the microprocessor 42 determines whether each subsequent current reading i k is less than or equal to a previous current reading (I 1 ^ 1 ) plus the delta fault protection limit. If a previous current reading is determined not to meet this condition because the current trace does not show the expected

&iacgr;&ogr; monotone Verhalten aufweist, wird dem Benutzer (auf dem Display 44) angezeigt, daß der Vorgang abgebrochen wird. Der Test wird für jeden nachfolgenden Strommeßwert einschließlich des letzten Strommeßwerts 88 wiederholt. Bis dahin wird die Prozedur fortgesetzt (Entscheidungssymbol&iacgr;&ogr; exhibits monotonous behavior, the user is informed (on the display 44) that the procedure is aborted. The test is repeated for each subsequent current measurement value including the last current measurement value 88. Until then, the procedure continues (decision symbol

124) .124) .

Sobald der Strommeßwert 88 ermittelt ist, geht die Prozedur zu einer "Stromsumme"-Fehlerschutzprozedur über. Durch diese Fehlerschutzprozedur mit Berechnung der Summe der Strommeßwerte wird erneut das Cottrell-Verhalten während der Meßzeit überprüft. Wenn der letzte Strommeßwert 88 ermittelt ist, wird dieser mit zwei Konstanten (d.h. Werten) multipliziert, die der Mikroprozessor 42 aus dem ROM-Speicherbaustein 48 übernimmt. Die Ergebnisse dieser Multiplikation werden als zwei Grenzwerte benutzt, denen die Summe aller ermittelten Strommeßwerte 82, 84, 86 usw. gegenübergestellt wird. Liegt die Summe zwischen den beiden Grenzwerten, so kann daraus geschlossen werden, daß die Kurve 78 der Cottrell-Beziehung folgt. Diese Schritte sind in den Feldern 122, 124, 126 und 128 in Figur 7 veranschaulicht . Die Summe der Strommeßwerte ISumme errechnet sich, wie aus Feld 122 ersichtlich, wie folgtAs soon as the current measurement value 88 is determined, the procedure goes to a "current sum" error protection procedure. This error protection procedure, which calculates the sum of the current measurements, again checks the Cottrell behavior during the measurement time. When the last current measurement value 88 is determined, it is multiplied by two constants (ie values) which the microprocessor 42 takes from the ROM memory module 48. The results of this multiplication are used as two limit values which are compared with the sum of all the current measurements 82, 84, 86, etc. determined. If the sum lies between the two limit values, it can be concluded that the curve 78 follows the Cottrell relationship. These steps are illustrated in fields 122, 124, 126 and 128 in Figure 7. The sum of the current measurements I sum is calculated as follows, as can be seen from field 122:

•'-Summe ~" / , &khgr;-&igr;•'-Sum ~" / , &khgr;-&igr;

k = lk = l

wobei ik einer der m Strommeßwerte ist.where i k is one of the m current measurements.

Anschließend wird, wie in Feld 128 dargestellt, bestimmt, ob ISumme zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert liegtThen, as shown in field 128, it is determined whether I sum is between the upper and lower limits

im Ku > 1Su1TOe > im Klin Ku > 1 Su 1 TOe > in K l

&iacgr;&ogr; wobei: K1 = untere Grenzwertkonstante,γ where: K 1 = lower limit constant,

K11 = obere Grenzwertkonstante, und im = letzter Strommeßwert.K 11 = upper limit constant, and i m = last current measurement value.

Wenn die in Feld 128 angegebene Bedingung nicht erfüllt ist, zeigt ein Signal den Abbruch des Vorgangs an. Ist die Bedingung jedoch erfüllt, so wird die Glucosekonzentration berechnet (Feld 13 0) und dem Benutzer auf dem Display angezeigt.If the condition specified in field 128 is not met, a signal indicates that the procedure is aborted. However, if the condition is met, the glucose concentration is calculated (field 13 0) and shown to the user on the display.

Die Grundlage für die Fehlerschutzprozedur mit Ermittlung der Summe der Strommeßwerte ergibt sich aus der folgenden Bewe i s führung.The basis for the fault protection procedure with determination of the sum of the current measured values results from the following proof.

Man betrachte zunächst das Verhältnis rFirst consider the ratio r

&Sgr; iΣ i

r = £=±— (A)r = £=±—(A)

imin the

aller ermittelten Strommeßwerte zu dem zuletzt ermittelten Strommeßwert.of all measured current values to the last measured current value.

Es ist zu beweisen, daß für jede Stromkurve, die ein Cottrell-Verhalten aufweist, das Verhältnis den gleichen Wert rCottrell hat, und zwar unabhängig von irgendwelchen Einflußfaktoren (einschließlich der Glucosekonzentration) .It must be proven that for any current curve exhibiting Cottrell behavior, the ratio has the same value r Cottrell , independent of any influencing factors (including glucose concentration).

Das charakteristische Cottrell-Verhalten läßt sich durch Gleichung (B) beschreiben:The characteristic Cottrell behavior can be described by equation (B):

/4_, nFAVÖ ^1 , , /4 _, nFAVÖ ^ 1 , ,

lcottrell (t) = ~!=-r^ C (B)lcottrell (t) = ~!=-r^ C ( B )

wobei: &eegr; = Anzahl der Elektronen, die pro Glucose-where: η = number of electrons per glucose

molekül freigesetzt werdenmolecule released

F = Faraday-KonstanteF = Faraday constant

A= Oberfläche der ArbeitselektrodeA= surface of the working electrode

t = Zeit seit Anlegen des Anregungspotentialst = time since application of the excitation potential

D = DiffusionskoeffizientD = diffusion coefficient

C = GlucosekonzentrationC = glucose concentration

Von den obengenannten Parametern sind &eegr; und F Konstanten. A wird durch das Design des Teststreifens bestimmt. D und C, die von Kurve zu Kurve variieren können, bleiben für einen bestimmten Test während der Messung der Stromkurve konstant. Somit sind außer der Zeit t alle Parameter in Gleichung (B) für eine bestimmte Stromkurve konstant.Of the above parameters, η and F are constants. A is determined by the design of the test strip. D and C, which may vary from curve to curve, remain constant for a given test during the measurement of the current curve. Thus, all parameters in equation (B) are constant for a given current curve except for time t.

Wenn man die Strommeßwer te ik in Gleichung (A) durch ihre Cottrell-Darstellung in Gleichung (B) ersetzt, ergibt sich folgende Formel:If the current measurements i k in equation (A) are replaced by their Cottrell representation in equation (B), the following formula results:

nFAyfÖnFAyfÖ

Durch Kürzen der Konstanten im Nenner und Zähler kann Gleichung (C) wie folgt geschrieben werden:By cancelling the constants in the denominator and numerator, equation (C) can be written as follows:

&Sgr;4&Sgr;4

tm t m

Aus Gleichung (D) kann folgende Schlußfolgerung abgeleitet werden: Wenn eine Kurve ein Cottrell-Verhalten aufweist, muß das Verhältnis r in Gleichung (A), das anhand der Strommeßwerte dieser Kurve berechnet wurde, dem Verhältnis rCottrell entsprechen. Oder umgekehrt: Wenn eine Kurve kein Cottrell-Verhalten aufweist, ist das entsprechende Verhältnis r in Gleichung (A) von rCottrell verschieden. From equation (D) the following conclusion can be drawn: If a curve exhibits Cottrell behavior, the ratio r in equation (A) calculated from the current measurements of this curve must be equal to the ratio r Cottrell . Or conversely: If a curve does not exhibit Cottrell behavior, the corresponding ratio r in equation (A) is different from r Cottrell .

Das Cottrell-Modell B ist, obwohl es sehr genau ist, dennoch ein Modell. Daher kann sich in der Praxis eine geringfügige Differenz zwischen r und rCottrell für eine Kurve mit Cottrell-Verhalten ergeben. Um dieser Differenz Rechnung zu tragen, wird das berechnete Verhältnis r nicht auf der Basis einer exakten Übereinstimmung mit rCottrell überprüft, sondern mit einem oberen Grenzwert rCotCrell + £u'rcottreii und einem unteren Grenzwert rCottre·,.!^! · rCottrell verglichen, wobei 8U und E1 kleine Zahlen sind.The Cottrell model B, although very accurate, is still a model. Therefore, in practice there may be a slight difference between r and r Cottrell for a curve with Cottrell behaviour. To take this difference into account, the calculated ratio r is not checked on the basis of an exact agreement with r Cottrell , but is compared with an upper limit r CotCrell + £ u' r cottreii and a lower limit r Cottre ·,.!^! · r Cottrell , where 8 U and E 1 are small numbers.

Die folgende UngleichungThe following inequality

■^Cottrell + £u ^Cottrell > ^ > rcottrell ~ ^l ^c■^Cottrell + £ u ^Cottrell > ^ > r cottrell ~ ^l ^c

entspricht dem folgenden Vergleichcorresponds to the following comparison

*1m> 2—1 lk> ' rCottrell ~ ^l^cottrell' * 1 m > 2—1 lk> ' r Cottrell ~ ^l^cottrell '

k = lk = l

Durch Verwendung vonBy using

wird Ungleichung (E) zu Ungleichung (F) umgeschriebenInequality (E) is rewritten as inequality (F)

m
K11 > £ik > K1 (F)
m
K 11 > £i k > K 1 (F)

k=lk=l

die als Fehlerschutztest eingesetzt wird (Figur 7, Feld 128) .which is used as an error protection test (Figure 7, field 128) .

Es dürfte klar sein, daß die vorausgehende Beschreibung nur ein Beispiel der Erfindung betrifft. Dem Fachmann sind zahlreiche Alternativen und Modifikationen zugänglich, ohne von der Erfindung abzuweichen. Demzufolge richtet sich die Erfindung auf alle Alternativen, Modifikationen und Varianten, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen.It should be understood that the foregoing description is only an example of the invention. Numerous alternatives and modifications will be apparent to those skilled in the art without departing from the invention. Accordingly, the invention is directed to all alternatives, modifications and variations that come within the scope of the appended claims.

Claims (10)

1. Biosensor-Meßgerät zur Aufnahme eines Teststreifens, welcher elektrisch isolierte Anregungs- und Meßelektroden sowie eine diese verbindende Probenzone aufweist, in der ein Analyse-Reaktant enthalten ist, umfassend:
eine Anregungsspannungs-Versorgungseinrichtung, um ein Anregungsspannungsquelle an die Anregungselektrode anzulegen;
einen mit der Meßelektrode verbundenen Meßverstärker, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn eine Menge einer biologischen Flüssigkeit in der Probenaufnahme plaziert wurde und einen Strompfad zwischen der Anregungs- und der Meßelektrode erzeugt;
eine mit dem Meßverstärker verbundene Prozessoreinrichtung, um zuerst zu testen, ob das Ausgangssignal einen ersten Grenzwert übersteigt, und um als zweites zu testen, ob das Ausgangssignal danach einen zweiten höheren Grenzwert übersteigt, wobei ein Ausgangssignal, das den ersten Grenzwert übersteigt, als Indikator für das Vorhandensein der Probenmenge in der Probenaufnahme dient, ein Ausgangssignal, das den zweiten höheren Grenzwert übersteigt, als Indikator dafür dient, daß die Menge ausreicht, um anschließend eine analytische Bestimmung an der biologischen Flüssigkeit durchzuführen, und die Prozessoreinrichtung die nachfolgende Bestimmung nur freigibt, nachdem der zweite, höhere Grenzwert von dem Ausgangssignal überschritten wurde.
1. Biosensor measuring device for receiving a test strip which has electrically isolated excitation and measuring electrodes and a sample zone connecting them in which an analysis reactant is contained, comprising:
an excitation voltage supply device for applying an excitation voltage source to the excitation electrode;
a measuring amplifier connected to the measuring electrode to generate an output signal when a quantity of a biological fluid has been placed in the sample well and to create a current path between the excitation and measuring electrodes;
a processor device connected to the measuring amplifier for first testing whether the output signal exceeds a first limit value and for second testing whether the output signal thereafter exceeds a second, higher limit value, wherein an output signal exceeding the first limit value serves as an indicator of the presence of the amount of sample in the sample receptacle, an output signal exceeding the second, higher limit value serves as an indicator that the amount is sufficient to subsequently carry out an analytical determination on the biological fluid, and the processor device only enables the subsequent determination after the second, higher limit value has been exceeded by the output signal.
2. Biosensor-Meßgerät nach Anspruch 1, bei welchem der Prozessor den zweiten Test erst nach einer voreingestellten Verzögerungszeit durchführt, wobei die Verzögerungszeit ausreicht, daß die Menge der biologischen Flüssigkeit den Analysereaktanten im wesentlichen benetzen kann. 2. A biosensor measuring device according to claim 1, wherein the processor performs the second test only after a preset delay time, the delay time being sufficient to allow the amount of biological fluid to substantially wet the analysis reactant. 3. Biosensor-Meßgerät nach Anspruch 1, bei welchem die Verstärkereinrichtung ein Leckstrom-Signal erzeugt, bevor die Menge der biologischen Flüssigkeit in der Probenaufnahme plaziert wurde, wobei das Leckstrom- Signal ein Indikator für einen Leckstrom zwischen der Anregungselektrode und der Meßelektrode ist, weiterhin umfassend:
einen steckbaren Baustein, der einen Speicher mit gespeicherten Daten enthält, wobei die gespeicherten Daten einen Leckstrom-Grenzwert, einen Tropfendetektions-Grenzwert und den zweiten Grenzwert einschließen;
wobei die Prozessoreinrichtung ermittelt, ob der Leckstrom den Leckstrom-Grenzwert übersteigt und, wenn dies nicht der Fall ist, den Leckstrom zu dem Tropfendetektions-Grenzwert hinzuaddiert, um den ersten Grenzwert zu bestimmen.
3. A biosensor measuring device according to claim 1, wherein the amplifier means generates a leakage current signal before the amount of biological fluid has been placed in the sample receptacle, the leakage current signal being an indicator of a leakage current between the excitation electrode and the measuring electrode, further comprising:
a pluggable device including a memory with stored data, the stored data including a leakage current limit, a drop detection limit, and the second limit;
wherein the processor means determines whether the leakage current exceeds the leakage current limit and, if not, adds the leakage current to the drop detection limit to determine the first limit.
4. Biosensor-Meßgerät nach Anspruch 3, bei welchem die Prozessoreinrichtung den von dem steckbaren Baustein übernommenen zweiten Grenzwert verwendet, um festzustellen, ob die Menge ausreicht, um die nachfolgende Bestimmung zu ermöglichen. 4. A biosensor measuring device according to claim 3, wherein the processor means uses the second limit value acquired from the plug-in module to determine whether the amount is sufficient to enable the subsequent determination. 5. Biosensor-Meßgerät zur Aufnahme eines Teststreifens, der ein Paar von Elektrodenmitteln und eine einen Analysereaktanten enthaltende Reaktionszone einschließt, die das Elektrodenmittel-Paar überbrückt, wobei das Biosensor-Meßgerät dafür eingerichtet ist zu bestimmen, ob ein durch die Reaktionszone fließender Strom sich gemäß einer vorbekannten Cottrell- Beziehung ändert, umfassend:
einen Meßverstärker, um nach Plazierung einer einen Analyten enthaltenden Probe in der Reaktionszone zu einer Mehrzahl von Meßzeitpunkten eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Meßwerten des in der Reaktionszone fließenden Stroms zu ermitteln, und
eine Prozessoreinrichtung, um jeden der Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Strommeßwerten mit jeweils unmittelbar vorausgehenden Strommeßwerten zu vergleichen, um zu testen, ob jeder der nacheinander folgenden Strommeßwerte einen geringeren Wert als der unmittelbar vorausgehende Strommeßwert hat, und, wenn dies nicht der Fall ist, ein Fehlersignal für den jeweiligen Test auszugeben.
5. A biosensor meter for receiving a test strip including a pair of electrode means and a reaction zone containing an analysis reactant bridging the pair of electrode means, the biosensor meter being arranged to determine whether a current flowing through the reaction zone changes according to a previously known Cottrell relationship, comprising:
a measuring amplifier for determining a plurality of successive measured values of the current flowing in the reaction zone after placing a sample containing an analyte in the reaction zone at a plurality of measuring times, and
processor means for comparing each of the plurality of successive current measurements with immediately preceding current measurements to test whether each of the successive current measurements has a lesser value than the immediately preceding current measurement and, if not, outputting an error signal for the respective test.
6. Biosensor-Meßgerät nach Anspruch 5, weiterhin umfassend
einen steckbaren Baustein, der einen Speicher mit gespeicherten Daten enthält, wobei eines dieser Daten ein Delta-Änderungswert ist, und
wobei die Prozessoreinrichtung den Test durchführt, indem sie den Delta-Änderungswert, der jeweils von dem steckbaren Baustein übernommen wird, mit einem der Strommeßwerte summiert und den Summenwert mit einem anderen der Strommeßwerte vergleicht.
6. Biosensor measuring device according to claim 5, further comprising
a pluggable device containing a memory with stored data, one of which is a delta change value, and
wherein the processor device performs the test by summing the delta change value, which is respectively taken over from the plug-in module, with one of the current measurement values and comparing the sum value with another of the current measurement values.
7. Biosensor-Meßgerät zur Aufnahme eines Teststreifens, der ein Paar von Elektrodenmitteln und eine einen Analysereaktanten enthaltende Reaktionszone einschließt, die das Elektrodenmittel-Paar überbrückt, wobei das Biosensor-Meßgerät dafür eingerichtet ist zu bestimmen, ob ein durch die Reaktionszone fließender Strom sich gemäß einer vorbekannten Cottrell- Beziehung ändert, umfassend:
einen Meßverstärker, um nach Plazierung einer einen Analyten enthaltenden Probe in der Reaktionszone zu einer Mehrzahl von m Meßzeitpunkten eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Strommeßwerten zu bestimmen, und
eine Prozessoreinrichtung, um die aufeinanderfolgenden Strommeßwerte zu summieren und festzustellen, ob ein Verhältnis zwischen dem Summenwert und einem Strommeßwert, der zu einem m-ten Meßzeitpunkt bestimmt wurde, in einem vorbestimmten Wertbereich liegt und, falls dies zutrifft, zu einer weiteren Bestimmung überzugehen.
7. A biosensor meter for receiving a test strip including a pair of electrode means and a reaction zone containing an analysis reactant bridging the pair of electrode means, the biosensor meter being arranged to determine whether a current flowing through the reaction zone changes according to a previously known Cottrell relationship, comprising:
a measuring amplifier for determining a plurality of successive current measurements at a plurality of m measuring times after placing a sample containing an analyte in the reaction zone, and
a processor device for summing the successive current measurement values and determining whether a ratio between the sum value and a current measurement value determined at an m-th measurement time lies within a predetermined range of values and, if so, proceeding to a further determination.
8. Biosensor-Meßgerät nach Anspruch 7, weiterhin umfassend:
einen steckbaren Baustein, der einen Speicher mit gespeicherten Daten enthält, wobei ein Paar der Daten aus je einer oberen (Ku) und einer unteren (K1) Vergleichskonstante besteht, wobei die Prozessoreinrichtung die obere und untere Vergleichskonstante verwendet, um den Wertebereich festzulegen.
8. Biosensor measuring device according to claim 7, further comprising:
a plug-in device containing a memory with stored data, wherein a pair of the data consists of an upper (K u ) and a lower (K 1 ) comparison constant, wherein the processor device uses the upper and lower comparison constants to determine the range of values.
9. System zur Messung eines durch eine Reaktionszone einer Testzelle fließenden Stroms i, wobei der Strom in Abhängigkeit von der Konzentration eines Analyten in der Reaktionszone sich in der Weise ändert, daß er einer Kurve aus einem Satz von Kurven folgt, deren Form durch die Cottrell-Gleichung definiert ist, wobei eine Prozedur zur Bestimmung, ob der Strom sich gemäß der Cottrell-Gleichung ändert, durchgeführt wird, die folgende Schritte umfaßt: a) Messen des Stroms i zu einer Mehrzahl von Meßzeitpunkten tn, tn+1, tn+2 . . . tm um einen Stromwert in, in+1, in+2 . . . im abzuleiten; b) Vergleichen von jedem Stromwert mit einem unmittelbar nachfolgenden Stromwert, um zu testen, ob der nachfolgende Stromwert mindestens um einen vorbestimmten Betrag kleiner ist, c) Ausgabe eines Signals, das anzeigt, daß der in der Testzelle gemessene Strom sich nicht gemäß der Cottrell-Gleichung ändert, falls der Test gemäß Schritt b) nicht erfüllt wird. 9. A system for measuring a current i flowing through a reaction zone of a test cell, the current varying as a function of the concentration of an analyte in the reaction zone in such a way that it follows one of a set of curves whose shape is defined by the Cottrell equation, wherein a procedure for determining whether the current varies according to the Cottrell equation is carried out, comprising the following steps: a) measuring the current i at a plurality of measuring times t n , t n+1 , t n+2 . . . t m to derive a current value i n , i n+1 , i n+2 . . . i m ; b) comparing each current value with an immediately subsequent current value to test whether the subsequent current value is smaller by at least a predetermined amount, c) outputting a signal indicating that the current measured in the test cell does not vary according to the Cottrell equation if the test of step b) is not met. 10. System zur Messung eines durch eine Reaktionszone einer Testzelle fließenden Stroms i, wobei der Strom in Abhängigkeit von der Konzentration eines Analyten in der Reaktionszone sich in der Weise ändert, daß er einer Kurve aus einem Satz von Kurven folgt, deren Form durch die Cottrell-Gleichung definiert ist, wobei eine Prozedur zur Bestimmung, ob der Strom sich gemäß der Cottrell-Gleichung ändert, durchgeführt wird, die folgende Schritte umfaßt: a) Messen des Stroms i zu einer Mehrzahl von Meßzeitpunkten tn, tn+1, tn+2 . . . tm, um einen Stromwert in, in+1, in+2 . . . im abzuleiten; b) Summieren der Stromwerte in bis einschließlich im und Bestimmen, ob das Verhältnis dieser Summe zu im innerhalb eines vorherbestimmten konstanten Wertebereichs liegt, und, falls dies nicht zutrifft; c) Ausgabe eines Signals, das anzeigt, daß der in der Testzelle gemessene Strom sich nicht gemäß der Cottrell-Gleichung ändert. 10. A system for measuring a current i flowing through a reaction zone of a test cell, the current varying as a function of the concentration of an analyte in the reaction zone in such a way that it follows one of a set of curves whose shape is defined by the Cottrell equation, wherein a procedure for determining whether the current varies according to the Cottrell equation is carried out, comprising the following steps: a) measuring the current i at a plurality of measuring times t n , t n+1 , t n+2 . . . t m , to derive a current value i n , i n+1 , i n+2 . . . i m ; (b) summing the current values in up to and including im and determining whether the ratio of this sum to i m lies within a predetermined constant range of values and, if not; c) Output of a signal indicating that the current measured in the test cell does not change according to the Cottrell equation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1369684A1 (en) * 2001-01-17 2003-12-10 ARKRAY, Inc. Quantitative analyzing method and quantitative analyzer using sensor
EP1456666B1 (en) * 2001-11-07 2012-07-18 Roche Diagnostics GmbH Method for the determination of glucose

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