JP2001349868A - 電磁ノイズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ、当該アセンブリを含む検体濃度の測定または検体の検出を行なうシステム、および測定ループにおける電磁干渉を減少させる方法 - Google Patents
電磁ノイズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ、当該アセンブリを含む検体濃度の測定または検体の検出を行なうシステム、および測定ループにおける電磁干渉を減少させる方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁干渉を減少させることができる、電磁ノ
イズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ、
当該アセンブリを含む検体濃度の測定または検体の検出
を行なうシステム、および測定ループにおける電磁干渉
を減少させる方法を提供する。 【解決手段】 基板上に測定ループを有し、また、実質
的に測定ループと同じ電磁環境に曝され、漂遊電磁界の
効果を実質的に相殺するように物理的に配列されたノイ
ズ相殺ループを有するバイオセンシング・セル・アセン
ブリ。
イズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ、
当該アセンブリを含む検体濃度の測定または検体の検出
を行なうシステム、および測定ループにおける電磁干渉
を減少させる方法を提供する。 【解決手段】 基板上に測定ループを有し、また、実質
的に測定ループと同じ電磁環境に曝され、漂遊電磁界の
効果を実質的に相殺するように物理的に配列されたノイ
ズ相殺ループを有するバイオセンシング・セル・アセン
ブリ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、使い捨てテストエ
レメントである電磁ノイズを相殺するバイオセンシング
・セル・アセンブリ、当該アセンブリを含む検体濃度の
測定または検体の検出を行なうシステム、および測定ル
ープにおける電磁干渉を減少させる方法に関する。
レメントである電磁ノイズを相殺するバイオセンシング
・セル・アセンブリ、当該アセンブリを含む検体濃度の
測定または検体の検出を行なうシステム、および測定ル
ープにおける電磁干渉を減少させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】過去
において、検体、たとえばグルコースの濃度または存在
を決定するため、バイオセンシング・セル・アセンブリ
の電流測定分析が望ましいことが発見された。このタイ
プの分析は、今日では、とくに糖尿病モニタリングの分
野で広く行なわれている。しかし、そのような分析は、
使い捨て形式のセルによって形成されるループによっ
て、電磁干渉を受ける可能性がある。そのような場合で
は、一対の導体が絶縁基板の上に支持され、遠隔のテス
トセルが応答電流を分析するために回路を完結してい
る。応答電流は、１つの実施の形態ではコットレル電流
（Cottrell current）であってよい。従来技術では、バ
イオセンシング・セル・アセンブリに出現する漂遊電磁
界は、応答電流に干渉して、それをひずませるスプリア
ス信号（「ノイズ」）を生じるかも知れない。本発明
は、そのようなバイオセンシング・セル・アセンブリに
おける応答電流の測定を改善するノイズ相殺方法を提供
することによって、この欠点を克服する。本発明の重要
な態様は、使い捨てテストエレメント（バイオセンシン
グ・セル・アセンブリ）のためのノイズ相殺（noise ca
ncellation）を提供することである。
において、検体、たとえばグルコースの濃度または存在
を決定するため、バイオセンシング・セル・アセンブリ
の電流測定分析が望ましいことが発見された。このタイ
プの分析は、今日では、とくに糖尿病モニタリングの分
野で広く行なわれている。しかし、そのような分析は、
使い捨て形式のセルによって形成されるループによっ
て、電磁干渉を受ける可能性がある。そのような場合で
は、一対の導体が絶縁基板の上に支持され、遠隔のテス
トセルが応答電流を分析するために回路を完結してい
る。応答電流は、１つの実施の形態ではコットレル電流
（Cottrell current）であってよい。従来技術では、バ
イオセンシング・セル・アセンブリに出現する漂遊電磁
界は、応答電流に干渉して、それをひずませるスプリア
ス信号（「ノイズ」）を生じるかも知れない。本発明
は、そのようなバイオセンシング・セル・アセンブリに
おける応答電流の測定を改善するノイズ相殺方法を提供
することによって、この欠点を克服する。本発明の重要
な態様は、使い捨てテストエレメント（バイオセンシン
グ・セル・アセンブリ）のためのノイズ相殺（noise ca
ncellation）を提供することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に測定
ループを有し、また、実質的に測定ループと同じ電磁環
境に曝され、漂遊電磁界の効果を実質的に相殺するよう
に物理的に配列されたノイズ相殺ループを有するバイオ
センシング・セル・アセンブリに関する。好ましい実施
の形態において、測定ループおよびノイズ相殺ループ
は、共に、使い捨てバイオセンシング・セル・アセンブ
リ（テストエレメントまたはテストストリップとしても
知られる）の上に配列される。さらに、本発明は、バイ
オセンシング・セル・アセンブリ、および検体の濃度を
決定するためアセンブリを評価する器具を含むシステム
に関する。本発明の更なる態様は、バイオセンシング・
セル・アセンブリの測定ループにおける電磁干渉を減少
させる方法である。
ループを有し、また、実質的に測定ループと同じ電磁環
境に曝され、漂遊電磁界の効果を実質的に相殺するよう
に物理的に配列されたノイズ相殺ループを有するバイオ
センシング・セル・アセンブリに関する。好ましい実施
の形態において、測定ループおよびノイズ相殺ループ
は、共に、使い捨てバイオセンシング・セル・アセンブ
リ（テストエレメントまたはテストストリップとしても
知られる）の上に配列される。さらに、本発明は、バイ
オセンシング・セル・アセンブリ、および検体の濃度を
決定するためアセンブリを評価する器具を含むシステム
に関する。本発明の更なる態様は、バイオセンシング・
セル・アセンブリの測定ループにおける電磁干渉を減少
させる方法である。
【０００４】すなわち、本発明のバイオセンサの電磁ノ
イズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ
は、 ａ．近位端および遠位端を有する基板１６と、 ｂ．基板上に置かれ、 ｉ．間隔を置かれた一対の導体１２，１４であって、各
々の導体が近位端および遠位端を有し、近位端は器具へ
接続されるように基板の近位端に置かれた一対の導体、
および ii．導体の遠位端に接続されたテストセルであって、検
体濃度に応答して変化する電気的インピーダンスを有す
る検体反応ゾーン２２を有するテストセルを含む測定ル
ープ２６と、 ｃ．測定ループと実質的に同じ電磁環境へ曝されるよう
に物理的に配列され、バイオセンサ・セル・アセンブリ
を照射する電磁界伝搬エネルギーの効果を実質的に相殺
するように電気的に接続されたノイズ相殺ループ３２と
を含むことを特徴とする。
イズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ
は、 ａ．近位端および遠位端を有する基板１６と、 ｂ．基板上に置かれ、 ｉ．間隔を置かれた一対の導体１２，１４であって、各
々の導体が近位端および遠位端を有し、近位端は器具へ
接続されるように基板の近位端に置かれた一対の導体、
および ii．導体の遠位端に接続されたテストセルであって、検
体濃度に応答して変化する電気的インピーダンスを有す
る検体反応ゾーン２２を有するテストセルを含む測定ル
ープ２６と、 ｃ．測定ループと実質的に同じ電磁環境へ曝されるよう
に物理的に配列され、バイオセンサ・セル・アセンブリ
を照射する電磁界伝搬エネルギーの効果を実質的に相殺
するように電気的に接続されたノイズ相殺ループ３２と
を含むことを特徴とする。
【０００５】前記ノイズ相殺ループが基板上に存在する
のが好ましい。
のが好ましい。
【０００６】前記測定ループおよびノイズ相殺ループが
基板の同じ側に存在するのが好ましい。
基板の同じ側に存在するのが好ましい。
【０００７】前記測定ループおよびノイズ相殺ループが
ほぼ同じ領域を限定するのが好ましい。
ほぼ同じ領域を限定するのが好ましい。
【０００８】前記測定ループおよびノイズ相殺ループが
互いに隣接して置かれてなるのが好ましい。
互いに隣接して置かれてなるのが好ましい。
【０００９】前記測定ループおよびノイズ相殺ループが
基板の反対側に存在するのが好ましい。
基板の反対側に存在するのが好ましい。
【００１０】前記測定ループおよびノイズ相殺ループが
実質的に一致するのが好ましい。
実質的に一致するのが好ましい。
【００１１】前記測定ループが、周囲の電磁界へ曝され
たとき第１の位相を関連付けられた第１の電流を誘導さ
れるように物理的に配列され、ノイズ相殺ループが、第
２の電流を誘導されるように物理的に配列され、第２の
電流は、ノイズ相殺ループが同じ周囲の電磁界へ曝され
たとき第２の位相を関連付けられ、第１および第２の電
流が、バイオセンシング・セル・アセンブリ上の周囲の
電磁界の効果を実質的に減少させるように結合されてな
るのが好ましい。
たとき第１の位相を関連付けられた第１の電流を誘導さ
れるように物理的に配列され、ノイズ相殺ループが、第
２の電流を誘導されるように物理的に配列され、第２の
電流は、ノイズ相殺ループが同じ周囲の電磁界へ曝され
たとき第２の位相を関連付けられ、第１および第２の電
流が、バイオセンシング・セル・アセンブリ上の周囲の
電磁界の効果を実質的に減少させるように結合されてな
るのが好ましい。
【００１２】前記第１および第２の電流が、バイオセン
シング・セル・アセンブリ上の周囲の電磁界の効果を実
質的に相殺するように結合されてなるのが好ましい。
シング・セル・アセンブリ上の周囲の電磁界の効果を実
質的に相殺するように結合されてなるのが好ましい。
【００１３】本発明の検体濃度の測定または検体の検出
を行なうシステムは、前記バイオセンシング・セル・ア
センブリを含み、さらに測定ループへ電気的に接続可能
な器具５６を含む、検体濃度の測定または検体の検出を
行なうことを特徴とする。
を行なうシステムは、前記バイオセンシング・セル・ア
センブリを含み、さらに測定ループへ電気的に接続可能
な器具５６を含む、検体濃度の測定または検体の検出を
行なうことを特徴とする。
【００１４】前記測定ループが前記器具へ接続されたと
き、ノイズ相殺ループが測定ループと隣接する構造物の
上に置かれるのが好ましい。
き、ノイズ相殺ループが測定ループと隣接する構造物の
上に置かれるのが好ましい。
【００１５】前記ノイズ相殺ループが測定ループと実質
的に一致するのが好ましい。
的に一致するのが好ましい。
【００１６】さらに、検体濃度の表示を提供するために
応答電流を決定する手段を含むのが好ましい。
応答電流を決定する手段を含むのが好ましい。
【００１７】前記応答電流を決定する手段が、測定ルー
プ内の一対の導体を介してテストセルに電圧を印加する
電圧源、および該電圧源から生じる応答電流を増幅する
ように接続された増幅器を含むのが好ましい。
プ内の一対の導体を介してテストセルに電圧を印加する
電圧源、および該電圧源から生じる応答電流を増幅する
ように接続された増幅器を含むのが好ましい。
【００１８】前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
が、第２の電流の位相を第１の電流の位相から１８０度
変位させるように物理的に配列され、測定ループおよび
ノイズ相殺ループが、第１および第２の電流を互いに加
えるように電気的に接続されてなるのが好ましい。
が、第２の電流の位相を第１の電流の位相から１８０度
変位させるように物理的に配列され、測定ループおよび
ノイズ相殺ループが、第１および第２の電流を互いに加
えるように電気的に接続されてなるのが好ましい。
【００１９】前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
が、第１および第２の電流を相互に同じ位相になるよう
に物理的に配列され、測定ループおよびノイズ相殺ルー
プが、第１の電流から第２の電流を減少させるように電
気的に接続されてなるのが好ましい。
が、第１および第２の電流を相互に同じ位相になるよう
に物理的に配列され、測定ループおよびノイズ相殺ルー
プが、第１の電流から第２の電流を減少させるように電
気的に接続されてなるのが好ましい。
【００２０】前記テストセルの電気的インピーダンス
が、検体の様々な濃度に応答して所定の範囲内で変化す
るのが好ましい。
が、検体の様々な濃度に応答して所定の範囲内で変化す
るのが好ましい。
【００２１】所定のインピーダンスがノイズ相殺ループ
に含まれるのが好ましい。
に含まれるのが好ましい。
【００２２】前記テストセルが、検体濃度の表示を提供
するために応答電流を電流測定的にモニタリングしてい
るとき、ノイズ相殺ループに含まれる所定のインピーダ
ンスが、テストセルのインピーダンスの範囲内にあるの
が好ましい。
するために応答電流を電流測定的にモニタリングしてい
るとき、ノイズ相殺ループに含まれる所定のインピーダ
ンスが、テストセルのインピーダンスの範囲内にあるの
が好ましい。
【００２３】前記ノイズ相殺ループ内のインピーダンス
が実質的に周波数独立であるのが好ましい。
が実質的に周波数独立であるのが好ましい。
【００２４】前記ノイズ相殺ループが一対の導体を有
し、ノイズ相殺ループ内のインピーダンスとノイズ相殺
ループの導体との組み合わせが、テストセルと測定ルー
プの導体との組み合わせと実質的に同じ周波数応答特性
を有するのが好ましい。
し、ノイズ相殺ループ内のインピーダンスとノイズ相殺
ループの導体との組み合わせが、テストセルと測定ルー
プの導体との組み合わせと実質的に同じ周波数応答特性
を有するのが好ましい。
【００２５】本発明の測定ループにおける電磁干渉を減
少させる方法は、基板上の一対の導体を介してテストセ
ルを通る応答電流を使用して検体濃度の表示を提供する
タイプの測定ループにおける電磁干渉を減少させる方法
であって、ａ．ノイズ相殺ループを、基板上のテストセ
ルおよび一対の導体によって形成された測定ループと物
理的に整列させ、ｂ．ノイズ相殺ループを測定ループと
逆平行に接続し、測定ループ内の漂遊電磁界誘導電流
が、ノイズ相殺ループ内の同じ漂遊電磁界によって誘導
された電流によって相殺されることを含むことを特徴と
する。
少させる方法は、基板上の一対の導体を介してテストセ
ルを通る応答電流を使用して検体濃度の表示を提供する
タイプの測定ループにおける電磁干渉を減少させる方法
であって、ａ．ノイズ相殺ループを、基板上のテストセ
ルおよび一対の導体によって形成された測定ループと物
理的に整列させ、ｂ．ノイズ相殺ループを測定ループと
逆平行に接続し、測定ループ内の漂遊電磁界誘導電流
が、ノイズ相殺ループ内の同じ漂遊電磁界によって誘導
された電流によって相殺されることを含むことを特徴と
する。
【００２６】さらに、前記ステップａが、ノイズ相殺ル
ープおよび測定ループを同じテストセル上に形成するこ
とを含むのが好ましい。
ープおよび測定ループを同じテストセル上に形成するこ
とを含むのが好ましい。
【００２７】前記テストセルが前記器具へ接続されたと
き、ノイズ相殺ループが測定ループと物理的に整列する
ように、更なるステップが、測定ループを使い捨てテス
トセルの上に設け、ノイズ相殺ループを器具の上に設け
ることを含むのが好ましい。
き、ノイズ相殺ループが測定ループと物理的に整列する
ように、更なるステップが、測定ループを使い捨てテス
トセルの上に設け、ノイズ相殺ループを器具の上に設け
ることを含むのが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】ここで図面、とくに図９を参照す
ると、従来技術のバイオセンサ・セル・アセンブリ１０
は、一対の電極または導体１２および１４を含む。これ
らの導体はポリマーシートまたは基板１６の上に支持さ
れている。カバーシート１８は、開口２０および２４を
備えており、これらの開口は導体１２および１４を露出
する。開口２０は井戸を形成し、導体１２と１４とのあ
いだにある反応ゾーン２２へのアクセスを提供する。ゲ
ル状の層（図示されていない）または他の形態の反応物
が、反応ゾーン２２を形成するため導体１２および１４
を覆っている。動作中では、検体を含有する流体サンプ
ルが、電流測定分析を使用して検体の濃度を決定するた
め、好ましくは反応ゾーン２２の上に置かれる。従来技
術のアセンブリ１０は、電流測定分析を受けているとき
電磁干渉を受けるかもしれない。さらに具体的には、漂
遊電磁界が、導体１２および１４および反応ゾーン２２
によって形成された測定ループ２６を通るかもしれな
い。測定ループ２６は、電流測定分析を実行するため器
具（後で説明する）へ接続されたとき、完結した回路を
形成することが理解される。
ると、従来技術のバイオセンサ・セル・アセンブリ１０
は、一対の電極または導体１２および１４を含む。これ
らの導体はポリマーシートまたは基板１６の上に支持さ
れている。カバーシート１８は、開口２０および２４を
備えており、これらの開口は導体１２および１４を露出
する。開口２０は井戸を形成し、導体１２と１４とのあ
いだにある反応ゾーン２２へのアクセスを提供する。ゲ
ル状の層（図示されていない）または他の形態の反応物
が、反応ゾーン２２を形成するため導体１２および１４
を覆っている。動作中では、検体を含有する流体サンプ
ルが、電流測定分析を使用して検体の濃度を決定するた
め、好ましくは反応ゾーン２２の上に置かれる。従来技
術のアセンブリ１０は、電流測定分析を受けているとき
電磁干渉を受けるかもしれない。さらに具体的には、漂
遊電磁界が、導体１２および１４および反応ゾーン２２
によって形成された測定ループ２６を通るかもしれな
い。測定ループ２６は、電流測定分析を実行するため器
具（後で説明する）へ接続されたとき、完結した回路を
形成することが理解される。
【００２９】図１には、本発明のバイオセンサ・セル・
アセンブリ３０の第１の実施の形態が示されている。こ
の実施の形態では、測定ループ２６は、図９に示された
ものと同じか類似している。バイオセンサ・セル・アセ
ンブリは、当該技術分野で知られる使い捨て電気化学テ
ストエレメントにしたがって設計されてよい。そのよう
なテストエレメントは、たとえば米国特許第５，２８
８，６３６号明細書に記載されている。しかし、ノイズ
相殺ループ３２が存在し、それは実質的に測定ループ２
６と同じ電磁環境へ曝されるように物理的に配列されて
いる。図９に示されるように、ノイズ相殺ループ３２
は、（使い捨て）バイオセンサ・セル・アセンブリ３０
の上に設けられることができるのが有利である。ノイズ
相殺ループ３２は、間隔を置かれた一対の導体３４、３
６および所定のインピーダンス３８を含む。インピーダ
ンス３８は抵抗器であってよく、測定されている検体濃
度の表示を提供するためテストセル２２が応答電流を電
流測定的にモニタリングしているとき、インピーダンス
３８は、好ましくは反応ゾーンまたはテストセル２２の
インピーダンスの範囲内にある。たとえば、もしテスト
セル２２が、測定されるべき様々な検体濃度について２
０Ｋオームと１００Ｋオームとのあいだで変化するなら
ば、インピーダンス３８は、１０から５０マイクロアン
ペアの電流測定応答電流の範囲について、好ましくは２
０Ｋオームと１００Ｋオームとのあいだ、最も好ましく
は約６０Ｋオームであるように選択される。
アセンブリ３０の第１の実施の形態が示されている。こ
の実施の形態では、測定ループ２６は、図９に示された
ものと同じか類似している。バイオセンサ・セル・アセ
ンブリは、当該技術分野で知られる使い捨て電気化学テ
ストエレメントにしたがって設計されてよい。そのよう
なテストエレメントは、たとえば米国特許第５，２８
８，６３６号明細書に記載されている。しかし、ノイズ
相殺ループ３２が存在し、それは実質的に測定ループ２
６と同じ電磁環境へ曝されるように物理的に配列されて
いる。図９に示されるように、ノイズ相殺ループ３２
は、（使い捨て）バイオセンサ・セル・アセンブリ３０
の上に設けられることができるのが有利である。ノイズ
相殺ループ３２は、間隔を置かれた一対の導体３４、３
６および所定のインピーダンス３８を含む。インピーダ
ンス３８は抵抗器であってよく、測定されている検体濃
度の表示を提供するためテストセル２２が応答電流を電
流測定的にモニタリングしているとき、インピーダンス
３８は、好ましくは反応ゾーンまたはテストセル２２の
インピーダンスの範囲内にある。たとえば、もしテスト
セル２２が、測定されるべき様々な検体濃度について２
０Ｋオームと１００Ｋオームとのあいだで変化するなら
ば、インピーダンス３８は、１０から５０マイクロアン
ペアの電流測定応答電流の範囲について、好ましくは２
０Ｋオームと１００Ｋオームとのあいだ、最も好ましく
は約６０Ｋオームであるように選択される。
【００３０】図１から明らかなように、ループ３２はル
ープ２６を近接して取り巻き、ほぼ同じ領域を限定し、
ほぼ同じ平面にある。したがって、周囲の電磁界は、ル
ープ２６および３２へ実質的に同じ影響を与える。さら
に具体的には、測定ループ２６に誘導された誤り電流
（error current）は、ノイズ相殺ループ３２に誘導さ
れた誤り電流と実質的に同じになるであろう。ループ３
２は既知の固定インピーダンスを有するから、ループ３
２内の誤り電流を減少させることによって、誤り電流は
ループ２６から取り除かれてよい。誤り電流および誤り
の減法が、アセンブリ３０が電流測定分析用の器具へ接
続されたときにのみ生じることは理解されるべきであ
る。
ープ２６を近接して取り巻き、ほぼ同じ領域を限定し、
ほぼ同じ平面にある。したがって、周囲の電磁界は、ル
ープ２６および３２へ実質的に同じ影響を与える。さら
に具体的には、測定ループ２６に誘導された誤り電流
（error current）は、ノイズ相殺ループ３２に誘導さ
れた誤り電流と実質的に同じになるであろう。ループ３
２は既知の固定インピーダンスを有するから、ループ３
２内の誤り電流を減少させることによって、誤り電流は
ループ２６から取り除かれてよい。誤り電流および誤り
の減法が、アセンブリ３０が電流測定分析用の器具へ接
続されたときにのみ生じることは理解されるべきであ
る。
【００３１】そのような接続の電気回路図が、図２に示
される。この回路４０において、テストセル２２は増幅
器４２へ接続され、ＤＣ電圧源４４によって給電され
る。したがって、測定ループ２６は、導体１２および１
４を反時計方向４６に流れる応答電流を有するであろ
う。導体３４および３６および抵抗器３８によって形成
されるノイズ相殺ループ３２は、時計方向４８を流れる
電流を電圧源４４によって発生するであろう。したがっ
て、ループ３２は、ループ２６に対して「逆平行（anti
-parallel）」関係に配列されることがわかるであろ
う。漂遊周囲電磁界は、ループ３２および２６の各々で
実質的に同じ電流を誘導するから（すなわち、誘導され
た電流は、大きさおよび方向で実質的に同じである）、
これらループの全電流は、増幅器４２の負加算接合５１
で相互に加えられてよく、電磁干渉の効果を相殺または
減少する。抵抗器３８を通るＤＣ電流が、ループ２６内
の応答電流に対して固定オフセットであり、通常の方法
で計算できることは理解されるべきである。抵抗器３８
は、ノイズ相殺ループ３２内のインピーダンスが実質的
に周波数独立となるように、好ましくは「フラットな」
周波数応答を有する。しかし、ループ２６および３２の
各々に関連してインダクタンスが存在すること、および
導体、漂遊キャパシタンス、およびテストセル２２（ル
ープ２６について）、または抵抗器３８（ループ３２に
ついて）を考慮して、ループ３２の全インピーダンス
が、実質的にループ２６の全インピーダンスと同じ周波
数応答を有するように、前記インダクタンスが、好まし
くはできるだけ同じにされることは理解されるべきであ
る。電圧源４４および増幅器４２は、テストセルまたは
反応ゾーン２２内の検体濃度の表示を提供するため、応
答電流を決定する手段を提供する。
される。この回路４０において、テストセル２２は増幅
器４２へ接続され、ＤＣ電圧源４４によって給電され
る。したがって、測定ループ２６は、導体１２および１
４を反時計方向４６に流れる応答電流を有するであろ
う。導体３４および３６および抵抗器３８によって形成
されるノイズ相殺ループ３２は、時計方向４８を流れる
電流を電圧源４４によって発生するであろう。したがっ
て、ループ３２は、ループ２６に対して「逆平行（anti
-parallel）」関係に配列されることがわかるであろ
う。漂遊周囲電磁界は、ループ３２および２６の各々で
実質的に同じ電流を誘導するから（すなわち、誘導され
た電流は、大きさおよび方向で実質的に同じである）、
これらループの全電流は、増幅器４２の負加算接合５１
で相互に加えられてよく、電磁干渉の効果を相殺または
減少する。抵抗器３８を通るＤＣ電流が、ループ２６内
の応答電流に対して固定オフセットであり、通常の方法
で計算できることは理解されるべきである。抵抗器３８
は、ノイズ相殺ループ３２内のインピーダンスが実質的
に周波数独立となるように、好ましくは「フラットな」
周波数応答を有する。しかし、ループ２６および３２の
各々に関連してインダクタンスが存在すること、および
導体、漂遊キャパシタンス、およびテストセル２２（ル
ープ２６について）、または抵抗器３８（ループ３２に
ついて）を考慮して、ループ３２の全インピーダンス
が、実質的にループ２６の全インピーダンスと同じ周波
数応答を有するように、前記インダクタンスが、好まし
くはできるだけ同じにされることは理解されるべきであ
る。電圧源４４および増幅器４２は、テストセルまたは
反応ゾーン２２内の検体濃度の表示を提供するため、応
答電流を決定する手段を提供する。
【００３２】さらに、図２の回路４０によって測定され
た電流測定応答電流が、従来技術のセンサ１０がノイズ
相殺ループなしに使用された場合とは異なる修正された
特性を有することは、理解されるべきである。さらに具
体的には、ノイズ相殺ループ３２が接続されたとき、テ
ストセル２２のインピーダンスの変化は、固定抵抗器３
８と並列の可変抵抗器（検体濃度に依存する）の変化で
あろう。回路４０の利得は、インピーダンス２２および
３８の並列均等物に対する帰還抵抗器５０の比である。
従来のオフセットおよび校正サブ回路（図示せず）は、
公知の手法にしたがって増幅器４２とともに使用されて
よい。演算増幅器４２の出力５２が、追加の回路（図示
せず）によって信号調整を提供するため、好ましくはさ
らに処理されることは理解されるべきである。そのよう
な追加回路は、応答電流の電流測定分析、たとえばコッ
トレル電流の測定による反応ゾーン２２内のグルコース
濃度を測定および表示するとき周知であるように、スケ
ーリング、スイッチング、およびアナログ・ディジタル
変換を含んでよい。
た電流測定応答電流が、従来技術のセンサ１０がノイズ
相殺ループなしに使用された場合とは異なる修正された
特性を有することは、理解されるべきである。さらに具
体的には、ノイズ相殺ループ３２が接続されたとき、テ
ストセル２２のインピーダンスの変化は、固定抵抗器３
８と並列の可変抵抗器（検体濃度に依存する）の変化で
あろう。回路４０の利得は、インピーダンス２２および
３８の並列均等物に対する帰還抵抗器５０の比である。
従来のオフセットおよび校正サブ回路（図示せず）は、
公知の手法にしたがって増幅器４２とともに使用されて
よい。演算増幅器４２の出力５２が、追加の回路（図示
せず）によって信号調整を提供するため、好ましくはさ
らに処理されることは理解されるべきである。そのよう
な追加回路は、応答電流の電流測定分析、たとえばコッ
トレル電流の測定による反応ゾーン２２内のグルコース
濃度を測定および表示するとき周知であるように、スケ
ーリング、スイッチング、およびアナログ・ディジタル
変換を含んでよい。
【００３３】ここで図３には、バイオセンシング・セル
・アセンブリ１３０の他の実施の形態が示されている。
この実施の形態では、測定ループ２６およびノイズ相殺
ループ３２は、共通基盤１１６の上で相互に隣接して置
かれる。同じ電磁界線は双方のループを通らないが、そ
のような配列は、電流測定分析が生じる領域で予想され
るように、とくに電磁界勾配が低い場合に、双方のルー
プを実質的に同じ電磁環境へ曝すであろう。
・アセンブリ１３０の他の実施の形態が示されている。
この実施の形態では、測定ループ２６およびノイズ相殺
ループ３２は、共通基盤１１６の上で相互に隣接して置
かれる。同じ電磁界線は双方のループを通らないが、そ
のような配列は、電流測定分析が生じる領域で予想され
るように、とくに電磁界勾配が低い場合に、双方のルー
プを実質的に同じ電磁環境へ曝すであろう。
【００３４】また、図４および図５には、バイオセンシ
ング・セル・アセンブリ２３０のさらに他の実施の形態
が示されている。この実施の形態では、測定ループ２６
は基板２１６の１つの側に置かれ、ノイズ相殺ループ３
２は基板２１６の他の側に置かれる。この実施の形態で
は、ループ２６および３２は、好ましくは実質的に相互
に一致であり、基板２１６の厚さのみによって分離され
ている。
ング・セル・アセンブリ２３０のさらに他の実施の形態
が示されている。この実施の形態では、測定ループ２６
は基板２１６の１つの側に置かれ、ノイズ相殺ループ３
２は基板２１６の他の側に置かれる。この実施の形態で
は、ループ２６および３２は、好ましくは実質的に相互
に一致であり、基板２１６の厚さのみによって分離され
ている。
【００３５】図６および図７には、バイオセンシング・
セル・アセンブリ、および検体濃度を決定するためバイ
オセンシング・セル・アセンブリを評価する器具を含む
システムが、本発明のさらに他の実施の形態として示さ
れている。この実施の形態は、従来技術のバイオセンシ
ング・セル・アセンブリ１０を利用して、ノイズ相殺ル
ープ３２を支える棚板またはサポート５４を提供する。
動作中において、測定ループ２６の導体１２および１４
および反応ゾーン２２を保持するアセンブリ１０が、図
６に示されるようなシステムを提供するため、測定器具
５６へ挿入される。図７（棚板５４内のノイズ相殺ルー
プ３２を示す）と比較すれば最も明瞭にわかるように、
テストストリップまたはアセンブリ１０が器具５６へ挿
入されたとき、測定ループ２６はノイズ相殺ループ３２
と物理的に整列する（そして、一般的に、好ましくは実
質的にそれと一致する）であろう。したがって、この実
施の形態は、測定ループ２６へ電気的に接続可能な器具
５６、および測定ループが器具へ接続されたとき測定ル
ープ２６に隣接して構造物５４の上に置かれるノイズ相
殺ループ３２を有する。
セル・アセンブリ、および検体濃度を決定するためバイ
オセンシング・セル・アセンブリを評価する器具を含む
システムが、本発明のさらに他の実施の形態として示さ
れている。この実施の形態は、従来技術のバイオセンシ
ング・セル・アセンブリ１０を利用して、ノイズ相殺ル
ープ３２を支える棚板またはサポート５４を提供する。
動作中において、測定ループ２６の導体１２および１４
および反応ゾーン２２を保持するアセンブリ１０が、図
６に示されるようなシステムを提供するため、測定器具
５６へ挿入される。図７（棚板５４内のノイズ相殺ルー
プ３２を示す）と比較すれば最も明瞭にわかるように、
テストストリップまたはアセンブリ１０が器具５６へ挿
入されたとき、測定ループ２６はノイズ相殺ループ３２
と物理的に整列する（そして、一般的に、好ましくは実
質的にそれと一致する）であろう。したがって、この実
施の形態は、測定ループ２６へ電気的に接続可能な器具
５６、および測定ループが器具へ接続されたとき測定ル
ープ２６に隣接して構造物５４の上に置かれるノイズ相
殺ループ３２を有する。
【００３６】図８には、バイオセンシング・セル・アセ
ンブリ３３０、電源３４４、および増幅器３４２の代替
の（単純化された）概略図２４０が示されている。この
実施の形態では、電圧源３４４によって生じた応答電流
は、測定ループ２６の中で反時計方向４６に流れること
を理解すべきである。同様に、ノイズ相殺ループ３２内
で電圧源３４４によって生じた電流は、矢印４６によっ
て示される反時計方向に流れる。ノイズ相殺ループ３２
は、増幅器６４の反転入力６２へ接続される。増幅器６
４の出力６６は、加算抵抗器７０を介して増幅器３４２
の反転入力５１へ接続される。帰還抵抗器６８は、増幅
器６４の反転入力６２と出力６６とのあいだに接続され
る。帰還抵抗器６８は、好ましくは、抵抗器３８の抵抗
に対する抵抗器６８の抵抗の比を使用して通常の方法で
増幅器６６の利得を設定するサイズにされている（電圧
源３４４のインピーダンスは無視できると仮定する）。
加算抵抗器７０は、好ましくは、ノイズ相殺ループ３２
の定常状態出力を測定ループ２６のそれに等しくするよ
うに選択される。
ンブリ３３０、電源３４４、および増幅器３４２の代替
の（単純化された）概略図２４０が示されている。この
実施の形態では、電圧源３４４によって生じた応答電流
は、測定ループ２６の中で反時計方向４６に流れること
を理解すべきである。同様に、ノイズ相殺ループ３２内
で電圧源３４４によって生じた電流は、矢印４６によっ
て示される反時計方向に流れる。ノイズ相殺ループ３２
は、増幅器６４の反転入力６２へ接続される。増幅器６
４の出力６６は、加算抵抗器７０を介して増幅器３４２
の反転入力５１へ接続される。帰還抵抗器６８は、増幅
器６４の反転入力６２と出力６６とのあいだに接続され
る。帰還抵抗器６８は、好ましくは、抵抗器３８の抵抗
に対する抵抗器６８の抵抗の比を使用して通常の方法で
増幅器６６の利得を設定するサイズにされている（電圧
源３４４のインピーダンスは無視できると仮定する）。
加算抵抗器７０は、好ましくは、ノイズ相殺ループ３２
の定常状態出力を測定ループ２６のそれに等しくするよ
うに選択される。
【００３７】図８に示される実施の形態では、漂遊電磁
界は、ループ２６および３２の双方を実質的に等しくカ
ットし、したがって、各々のループに同位相の電流を誘
導することを理解すべきである。増幅器３４２の反転入
力５１で、測定ループ２６の出力を、ノイズ相殺ループ
３２の出力を表す反転信号（増幅器６４からの）と加算
することによって、電磁環境の漂遊電磁界によって誘導
された誤りは、測定ループ信号から効果的に減じられて
よい。抵抗器７０および６８の抵抗値は、誤り訂正を最
適化するように選択されてよい。対照的に、図１および
図２に示される配列で電磁的に誘導された信号または電
流の位相は１８０度の位相はずれであり、したがって、
相殺のために加えられる必要がある。
界は、ループ２６および３２の双方を実質的に等しくカ
ットし、したがって、各々のループに同位相の電流を誘
導することを理解すべきである。増幅器３４２の反転入
力５１で、測定ループ２６の出力を、ノイズ相殺ループ
３２の出力を表す反転信号（増幅器６４からの）と加算
することによって、電磁環境の漂遊電磁界によって誘導
された誤りは、測定ループ信号から効果的に減じられて
よい。抵抗器７０および６８の抵抗値は、誤り訂正を最
適化するように選択されてよい。対照的に、図１および
図２に示される配列で電磁的に誘導された信号または電
流の位相は１８０度の位相はずれであり、したがって、
相殺のために加えられる必要がある。
【００３８】さらに、理解すべきは、ループ２６および
３２の有効インピーダンスが等しくないとき、誘導され
た誤り電流は完全に相殺されないことである。しかし、
そのような状況では、誤りが完全に取り除かれないにし
ても、バイオセンサ・セル・アセンブリを照射する電磁
界伝搬エネルギーから誘導された電流によって生じる誤
りの減少が起こるであろう。
３２の有効インピーダンスが等しくないとき、誘導され
た誤り電流は完全に相殺されないことである。しかし、
そのような状況では、誤りが完全に取り除かれないにし
ても、バイオセンサ・セル・アセンブリを照射する電磁
界伝搬エネルギーから誘導された電流によって生じる誤
りの減少が起こるであろう。
【００３９】したがって、本発明は、基板上の一対の導
体によってテストセルを通る応答電流を使用して検体濃
度の表示を提供するタイプの測定ループにおける電磁干
渉を減少する方法を含むことがわかる。１つの形式で
は、方法は、ノイズ相殺ループを、基板上のテストセル
および一対の導体によって形成された測定ループと物理
的に整列させ、測定ループ内の漂遊電磁界誘導電流が、
ノイズ相殺ループにおける同じ漂遊電磁界によって誘導
された電流によって相殺されるように、ノイズ相殺ルー
プを測定ループと逆平行に接続することを含む。その方
法は、ノイズ相殺ループおよび測定ループを同じテスト
ストリップ上に形成することを含んでよい。そのかわり
に、その方法は、テストストリップが器具へ接続された
ときノイズ相殺ループが測定ループと物理的に整列する
ように、測定ループを使い捨てテストストリップ上に設
け、ノイズ相殺ループを器具の上に設けることを含んで
よい。
体によってテストセルを通る応答電流を使用して検体濃
度の表示を提供するタイプの測定ループにおける電磁干
渉を減少する方法を含むことがわかる。１つの形式で
は、方法は、ノイズ相殺ループを、基板上のテストセル
および一対の導体によって形成された測定ループと物理
的に整列させ、測定ループ内の漂遊電磁界誘導電流が、
ノイズ相殺ループにおける同じ漂遊電磁界によって誘導
された電流によって相殺されるように、ノイズ相殺ルー
プを測定ループと逆平行に接続することを含む。その方
法は、ノイズ相殺ループおよび測定ループを同じテスト
ストリップ上に形成することを含んでよい。そのかわり
に、その方法は、テストストリップが器具へ接続された
ときノイズ相殺ループが測定ループと物理的に整列する
ように、測定ループを使い捨てテストストリップ上に設
け、ノイズ相殺ループを器具の上に設けることを含んで
よい。
【００４０】本発明は、その詳細部の全てへ限定される
ものと解釈されてはならない。なぜなら、本発明は、そ
の趣旨および範囲から逸脱することなく修正および変更
されてよいからである。
ものと解釈されてはならない。なぜなら、本発明は、そ
の趣旨および範囲から逸脱することなく修正および変更
されてよいからである。
【図１】本発明のバイオセンシング・セル・アセンブリ
を示す図である。
を示す図である。
【図２】図１のバイオセンシング・セル・アセンブリに
おける応答電流を付勢および測定するために有用な簡単
な回路の回路図である。
おける応答電流を付勢および測定するために有用な簡単
な回路の回路図である。
【図３】図１のバイオセンシング・セル・アセンブリお
よび図２の回路の簡単なブロック図である。
よび図２の回路の簡単なブロック図である。
【図４】本発明のバイオセンシング・セル・アセンブリ
の第２の実施の形態を示す図である。
の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】図４の線６−６に沿った断面図である。
【図６】本発明のセル・アセンブリを付勢および読み取
るため、器具のハウジングへ挿入されるように示される
バイオセンシング・セル・アセンブリの他の実施の形態
を示す図である。
るため、器具のハウジングへ挿入されるように示される
バイオセンシング・セル・アセンブリの他の実施の形態
を示す図である。
【図７】図６と類似する図であるが、バイオセンシング
・セル・アセンブリが器具のハウジングから取り除かれ
ており、本発明のさらに他の実施の形態を示す図であ
る。
・セル・アセンブリが器具のハウジングから取り除かれ
ており、本発明のさらに他の実施の形態を示す図であ
る。
【図８】本発明のバイオセンシング・セル・アセンブリ
における応答電流を付勢および測定するために有用な回
路の他の形式の簡単な電気回路図である。
における応答電流を付勢および測定するために有用な回
路の他の形式の簡単な電気回路図である。
【図９】従来技術のバイオセンシング・セル・アセンブ
リを示す図である。
リを示す図である。
１２、１４ 導体 １６ 基板 ２２ 検体反応ゾーン ２６ 測定ループ ３２ ノイズ相殺ループ
Claims (24)
- 【請求項１】 バイオセンシング・セル・アセンブリで
あって、 ａ．近位端および遠位端を有する基板（１６）と、 ｂ．基板上に置かれ、 ｉ．間隔を置かれた一対の導体（１２，１４）であっ
て、各々の導体が近位端および遠位端を有し、近位端は
器具へ接続されるように基板の近位端に置かれた一対の
導体、および ii．導体の遠位端に接続されたテストセルであって、検
体濃度に応答して変化する電気的インピーダンスを有す
る検体反応ゾーン（２２）を有するテストセルを含む測
定ループ（２６）と、 ｃ．測定ループと実質的に同じ電磁環境へ曝されるよう
に物理的に配列され、バイオセンサ・セル・アセンブリ
を照射する電磁界伝搬エネルギーの効果を実質的に相殺
するように電気的に接続されたノイズ相殺ループ（３
２）とを含むバイオセンシング・セル・アセンブリ。 - 【請求項２】 前記ノイズ相殺ループが基板上に存在す
る請求項１記載のバイオセンシング・セル・アセンブ
リ。 - 【請求項３】 前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
が基板の同じ側に存在する請求項２記載のバイオセンシ
ング・セル・アセンブリ。 - 【請求項４】 前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
がほぼ同じ領域を限定する請求項３記載のバイオセンシ
ング・セル・アセンブリ。 - 【請求項５】 前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
が互いに隣接して置かれてなる請求項３記載のバイオセ
ンシング・セル・アセンブリ。 - 【請求項６】 前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
が基板の反対側に存在する請求項２記載のバイオセンシ
ング・セル・アセンブリ。 - 【請求項７】 前記測定ループおよびノイズ相殺ループ
が実質的に一致する請求項６記載のバイオセンシング・
セル・アセンブリ。 - 【請求項８】 前記測定ループが、周囲の電磁界へ曝さ
れたとき第１の位相を関連付けられた第１の電流を誘導
されるように物理的に配列され、ノイズ相殺ループが、
第２の電流を誘導されるように物理的に配列され、第２
の電流は、ノイズ相殺ループが同じ周囲の電磁界へ曝さ
れたとき第２の位相を関連付けられ、第１および第２の
電流が、バイオセンシング・セル・アセンブリ上の周囲
の電磁界の効果を実質的に減少させるように結合されて
なる請求項１記載のバイオセンシング・セル・アセンブ
リ。 - 【請求項９】 前記第１および第２の電流が、バイオセ
ンシング・セル・アセンブリ上の周囲の電磁界の効果を
実質的に相殺するように結合されてなる請求項８記載の
バイオセンシング・セル。 - 【請求項１０】 請求項１記載のバイオセンシング・セ
ル・アセンブリを含み、さらに測定ループへ電気的に接
続可能な器具（５６）を含む、検体濃度の測定または検
体の検出を行なうシステム。 - 【請求項１１】 前記測定ループが前記器具へ接続され
たとき、ノイズ相殺ループが測定ループと隣接する構造
物の上に置かれる請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記ノイズ相殺ループが測定ループと
実質的に一致する請求項８記載のシステム。 - 【請求項１３】 さらに、検体濃度の表示を提供するた
めに応答電流を決定する手段を含む請求項１０記載のシ
ステム。 - 【請求項１４】 前記応答電流を決定する手段が、測定
ループ内の一対の導体を介してテストセルに電圧を印加
する電圧源、および該電圧源から生じる応答電流を増幅
するように接続された増幅器を含む請求項１３記載のシ
ステム。 - 【請求項１５】 前記測定ループおよびノイズ相殺ルー
プが、第２の電流の位相を第１の電流の位相から１８０
度変位させるように物理的に配列され、測定ループおよ
びノイズ相殺ループが、第１および第２の電流を互いに
加えるように電気的に接続されてなる請求項１４記載の
システム。 - 【請求項１６】 前記測定ループおよびノイズ相殺ルー
プが、第１および第２の電流を相互に同じ位相になるよ
うに物理的に配列され、測定ループおよびノイズ相殺ル
ープが、第１の電流から第２の電流を減少させるように
電気的に接続されてなる請求項１４記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記テストセルの電気的インピーダン
スが、検体の様々な濃度に応答して所定の範囲内で変化
する請求項１記載のバイオセンシング・セル・アセンブ
リ。 - 【請求項１８】 所定のインピーダンスがノイズ相殺ル
ープに含まれる請求項１７記載のバイオセンシング・セ
ル・アセンブリ。 - 【請求項１９】 前記テストセルが、検体濃度の表示を
提供するために応答電流を電流測定的にモニタリングし
ているとき、ノイズ相殺ループに含まれる所定のインピ
ーダンスが、テストセルのインピーダンスの範囲内にあ
る請求項１８記載のバイオセンシング・セル・アセンブ
リ。 - 【請求項２０】 前記ノイズ相殺ループ内のインピーダ
ンスが実質的に周波数独立である請求項１８記載のバイ
オセンシング・セル・アセンブリ。 - 【請求項２１】 前記ノイズ相殺ループが一対の導体を
有し、ノイズ相殺ループ内のインピーダンスとノイズ相
殺ループの導体との組み合わせが、テストセルと測定ル
ープの導体との組み合わせと実質的に同じ周波数応答特
性を有する請求項１８記載のバイオセンシング・セル・
アセンブリ。 - 【請求項２２】 基板上の一対の導体を介してテストセ
ルを通る応答電流を使用して検体濃度の表示を提供する
タイプの測定ループにおける電磁干渉を減少させる方法
であって、 ａ．ノイズ相殺ループを、基板上のテストセルおよび一
対の導体によって形成された測定ループと物理的に整列
させ、 ｂ．ノイズ相殺ループを測定ループと逆平行に接続し、
測定ループ内の漂遊電磁界誘導電流が、ノイズ相殺ルー
プ内の同じ漂遊電磁界によって誘導された電流によって
相殺されることを含む方法。 - 【請求項２３】 さらに、前記ステップａが、ノイズ相
殺ループおよび測定ループを同じテストセル上に形成す
ることを含む請求項２２記載の方法。 - 【請求項２４】 前記テストセルが前記器具へ接続され
たとき、ノイズ相殺ループが測定ループと物理的に整列
するように、更なるステップが、測定ループを使い捨て
テストセルの上に設け、ノイズ相殺ループを器具の上に
設けることを含む請求項２３記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/541,552 US6858433B1 (en) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | Biosensor electromagnetic noise cancellation |
| US09/541552 | 2000-04-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001349868A true JP2001349868A (ja) | 2001-12-21 |
| JP2001349868A5 JP2001349868A5 (ja) | 2008-02-21 |
Family
ID=24160064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001098942A Ceased JP2001349868A (ja) | 2000-04-03 | 2001-03-30 | 電磁ノイズを相殺するバイオセンシング・セル・アセンブリ、当該アセンブリを含む検体濃度の測定または検体の検出を行なうシステム、および測定ループにおける電磁干渉を減少させる方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6858433B1 (ja) |
| EP (1) | EP1143245A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001349868A (ja) |
| CA (1) | CA2342042C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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