JP2014506676A - 応答が改善された電気化学的分析における静電容量検出 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図8Aおよび図8B
Description
本出願は、2011年2月24日出願の先に出願された第13/034,281号(代理人整理番号DDI−5196)及び2011年2月25日出願の国際特許出願PCT/GB2011/000267(代理人整理番号P056478WO)の一部継続出願として、米国特許法第120条に基づく優先権を主張し、該出願は共に2010年2月25日出願の米国特許仮出願第61/308,167号(代理人整理番号DDI−5196)の優先権を主張するものであり、上記出願の全ては参照によりそれら全体が本出願の明細書に組み込まれる。
jは、コンデンサ内の電流が電圧より約90度進んでいることを示す虚数演算子であり、
ωは角周波数2πfである(式中、fは、ヘルツ(Hz)単位で示した周波数である)。
Zはインピーダンスであり、
Vは印加電圧であり、
ITは全電流である。
RTOTALは試験ストリップの全抵抗であり、
Φは、入力と出力との間の位相角であり、
Zは回路のインピーダンスである。
ZNEWは、RSTRIPの減算が反映されたインピーダンスであり、
Zは、全抵抗RTOTALのインピーダンスであり、
RCELLは、電気化学試験セルのみの抵抗である。
ΦNEWは新しい位相角であり、
ZNEWは、RSTRIPの減算を反映したインピーダンスであり、
RCELL、電気化学試験セルのみの抵抗である。
XCELLは、ストリップ抵抗RSTRIPのない電気化学試験セルのリアクタンスである。
Claims (34)
- 電気化学試験セルの中に配置され、対応するストリップコネクタを介してマイクロコントローラに連結される2つの電極を有する試験ストリップの電気化学的バイオセンサ試験セルの静電容量を決定する方法であって、
前記電気化学試験セル内に流体試料を堆積させる工程と、
所定周波数の振動信号を前記電気化学試験セルに印加する工程と、
前記電気化学試験セルからの出力信号と前記振動信号との間の位相角を決定する工程と、
前記電気化学試験セルからの出力信号の振幅を測定する工程と、
前記振動信号、前記位相角、及び前記試験セルと前記コネクタとの間の電気抵抗に基づいて、前記測定した振幅を前記電気化学試験セルの複素インピーダンスに変換する工程と、
前記電気化学試験セルの前記複素インピーダンス及び所定周波数に基づいて、前記電気化学試験セルの静電容量を得る工程と、
を含む方法。 - 前記変換する工程が、
前記位相角から前記試験セルの全インピーダンスを確定する工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記確定する工程が、
前記全インピーダンス及び前記試験セルと前記コネクタの1つとの間の前記抵抗を用いて前記試験セルの抵抗を確立する工程を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記確立する工程が、前記確定する工程及び確立する工程から前記複素インピーダンスを抽出する工程を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記抽出する工程が、前記試験セルと前記コネクタとの間の前記抵抗なしで新しい位相角を算出する工程を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記算出する工程が、前記新しい位相角を容量性リアクタンスに変換する工程を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記試験セルの前記静電容量が、任意の円周とその直径及び前記所定周波数との比の積によって前記容量性リアクタンスに関連付けられる、請求項6に記載の方法。
- 前記測定する工程が、
前記所定周波数の前記出力信号の1サイクル当たりの所定のサンプリング速度に基づいて、前記出力信号の測定のための第1のサンプリング時間間隔を確定する工程と、
前記第1のサンプリング時間間隔と異なる第2のサンプリング時間間隔で前記チャンバからの前記出力信号をサンプリングする工程であって、それにより、各々のサンプリングされた出力信号の大きさを、前記第1の時間間隔の代わりに前記第2のサンプリング時間間隔ごとに継続して測定する工程と、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のサンプリング時間間隔が、前記第1のサンプリング時間間隔に対する所定のオフセット時間に基づく、請求項8に記載の方法。
- 前記第1のサンプリング時間間隔が、前記出力信号の大きさの各階段状変化の間の時間幅を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記オフセット時間が、前記第1のサンプリング時間間隔のパーセンテージを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記パーセンテージが、前記第1のサンプリング時間間隔の約5%〜約30%の範囲を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記確定する工程が、
所定周波数の信号の1つの波の時間幅を決定する工程と、
各波に関して前記時間幅を測定試料の数で分割し、時間幅を得る工程と、
前記第1のサンプリング時間間隔を前記時間幅と概ね等しくなるように設定する工程と、を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記確定する工程が、
前記出力信号の各階段状の変化の間の時間幅を決定するために出力信号を評価する工程と、
前記第1のサンプリング時間間隔を前記時間幅と概ね等しくなるように設定する工程と、を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記オフセット時間が、前記第1のサンプリング時間間隔のパーセンテージを含む、請求項13又は14に記載の方法。
- 前記パーセンテージが、前記第1のサンプリング時間間隔の約5%〜約30%の範囲を含む、請求項15に記載の方法。
- 試験セル内に配置され、かつ対応するコネクタに接続された少なくとも2つの電極を有する電気化学的試験ストリップの状態を評価するための方法であって、
電気化学試験セル内に流体試料を堆積させる工程と、
所定周波数の振動信号を前記電気化学試験セル内の流体試料に加える工程と、
前記電気化学試験セルからの出力信号の振幅を測定する工程と、
前記電気化学試験セルからの前記出力信号と前記振動信号との間の位相角を決定する工程と、
全インピーダンス及び前記試験セルと前記コネクタの1つとの間の所定の抵抗を用いて前記試験セルの抵抗を確立する工程と、
前記試験セルの前記抵抗及び前記試験セルのインピーダンスに基づき、前記電気化学試験セルの静電容量を定量化する工程と、
(a)前記試験セルの前記測定抵抗が抵抗範囲の外である、又は(b)前記電気化学試験セルの前記定量化された静電容量が静電容量範囲の外である、の少なくとも一方であるときはいつでもエラーを通知する工程と、
を含む方法。 - 前記抵抗範囲が約0オーム〜約100,000オームを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記静電容量範囲が約410ナノファラッド〜約450ナノファラッドを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記静電容量範囲が約590ナノファラッド〜約630ナノファラッドを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記所定の抵抗が、約0オーム〜約200オームの範囲から選択される値を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記所定の抵抗が、約0オーム、約50オーム、約100オーム、約150オーム、約200オームの値域から選択され、前記抵抗範囲が約0オーム〜約100,000オームを含み、前記静電容量範囲が約410ナノファラッド〜約630ナノファラッドを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記確立する工程が、
前記位相角から前記試験セルの全インピーダンスを確定する工程と、
前記所定の抵抗を用いて前記試験セルの抵抗に到達する工程と、
を含む、請求項17に記載の方法。 - 前記定量化する工程が、前記確定する工程及び到達する工程から前記複素インピーダンスを抽出する工程を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記抽出する工程が、前記所定の抵抗なしで新しい位相角を算出する工程を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記算出する工程が、前記新しい位相角を容量性リアクタンスに変化させる工程を含む、請求項25に記載の方法。
- 前記試験セルの前記静電容量が、円周とその直径及び前記所定周波数との比の積によって前記容量性リアクタンスに関連付けられる、請求項26に記載の方法。
- 前記所定の抵抗範囲が約0オーム〜約120,000オームの範囲を含み、前記所定の静電容量範囲が約500ナノファラッド〜約650ナノファラッドの範囲を含む、請求項17又は27に記載の方法。
- 試験セル内に配置された対応する電極端部を有する少なくとも2つの電極と、
ストリップの電気抵抗がコネクタの少なくとも1つと前記電極との間に確立されるように、前記対応する少なくとも2つの電極に連結された少なくとも2つのコネクタと、を含む試験ストリップと、
前記試験ストリップの対応するコネクタに接続する少なくとも2つの端子を有するストリップポートコネクタに接続されるマイクロコントローラであって、前記少なくとも2つの電極を介して前記チャンバに振動信号を供給し、前記試験セルの位相角応答及び前記ストリップの電気抵抗に基づいて、前記試験セルからの静電容量性及び抵抗性応答を測定し、前記静電容量性及び抵抗性応答が前記試験セルの抵抗の範囲に関して試験セルの静電容量の範囲外である場合にはいつでも、試験ストリップを不良と指定するように構成されたマイクロコントローラと、
を含む電気化学的試験ストリップの状態を評価するシステム。 - 前記抵抗範囲が約0オーム〜約100,000オームを含む、請求項29に記載のシステム。
- 前記静電容量範囲が約410ナノファラッド〜約450ナノファラッドを含む、請求項29に記載のシステム。
- 前記静電容量範囲が約590ナノファラッド〜約630ナノファラッドを含む、請求項29に記載のシステム。
- 前記所定の抵抗が約0オーム〜約200オームの範囲から選択される値である、請求項29に記載のシステム。
- 前記所定の抵抗が、約0オーム〜約200オームの任意の値から選択され、前記抵抗範囲が約0オーム〜約100,000オームを含み、前記静電容量範囲が約410ナノファラッド〜約630ナノファラッドを含む、請求項29に記載のシステム。
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