KR100840173B1 - System and method for quality assurance of a biosensor test strip - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 테스트 스트립이 적절한 테스트 미터에 정합되면 생물의 체액과 관련된 신호를 측정하고, 상기 테스트 스트립 및 상기 테스트 미터는 테스트 스트립 트레이스의 무결성을 확인하고, 테스트 스트립 트레이스의 와류 저항을 측정하며, 또한 테스트 스트립에 적용된 전압을 보상하여, 테스트 스트립 트레이스에서 와류 저항의 손실을 계산하는 테스트 스트립을 제공한다.
The present invention measures the signal associated with the body fluids of the organism when the test strip is matched to an appropriate test meter, the test strip and the test meter confirm the integrity of the test strip trace, measure the eddy current resistance of the test strip trace, It also provides a test strip that compensates for the voltage applied to the test strip to calculate the loss of eddy currents in the test strip trace.
Description
본 출원은, 2004년 6월 18일에 출원된 미국 가출원 번호 제 60/581,002 호의 이익을 주장한다. 본 출원은 또한 2004년 6월 18일에 출원된 출원 번호 제 10/871,937 호에 관한 것이며, 그 전부가 여기에 참조로 구체화되어 있다.This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 581,002, filed June 18, 2004. This application also relates to
본 발명은, 생물의 체액내의 분석 대상물(혈당 등)의 농도 관련 신호뿐만 아니라, 분석 대상물 농도 신호에 인터페란트(interferant ; 혈당의 경우 헤마토크릿 및 온도 등)에 관한 신호를 측정하는데 사용하기 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 바이오센서 테스트 스트립의 품질 보증을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention is an apparatus for use in measuring signals relating to the concentration of analyte (blood sugar, etc.) in an organism's body fluid, as well as signals relating to the interferant (hematocrit and temperature for blood sugar, etc.) to analyte concentration signal. It is about. More specifically, the present invention relates to systems and methods for quality assurance of biosensor test strips.
생물의 체액내의 물질의 농도 측정은 많은 의학적 조건의 진단 및 치료용으로 중요한 수단이다. 예를 들면, 혈액과 같은 체액내의 포도당 측정은 당뇨병의 효과적인 치료에 중요하다.Measurement of the concentration of a substance in the body fluids of an organism is an important means for the diagnosis and treatment of many medical conditions. For example, glucose measurement in body fluids such as blood is important for effective treatment of diabetes.
당뇨병 치료는 통상적으로 기저(basal) 및 식사시간(meal-time) 의 2가지 형태의 인슐린 치료를 포함한다. 기저 인슐린은, 예컨대 시간-릴리즈된 인슐린, 종종 취침 전에 연속적으로 나타난다. 식사시간 인슐린은, 당류 및 탄수화물의 신진대사를 포함하는 다양한 요인에 의해 발생된 혈당의 변동을 조정하기 위해서 더욱 빨리 작용하는 인슐린의 추가적인 복용을 제공한다. 혈당 변동의 적절한 조정은 혈액내 당의 농도의 정확한 측정을 요구한다. 정확한 측정의 실패는, 실명 및 말단의 순환 장애를 포함하는 심각한 합병증을 유발할 수 있으며, 극단적으로 당뇨병은 손가락, 손, 발 등의 사용을 못 할 수 있다.Diabetes treatment typically involves two forms of insulin treatment, basal and meal-time. Basal insulin, for example time-released insulin, often appears continuously before bedtime. Mealtime insulin provides an additional dose of insulin that acts more quickly to adjust for fluctuations in blood glucose caused by various factors, including metabolism of sugars and carbohydrates. Proper adjustment of blood glucose fluctuations requires accurate measurement of the concentration of sugar in the blood. Failure to make accurate measurements can lead to serious complications, including blindness and distal circulatory disorders, and extremes can lead to the failure of fingers, hands, feet, and the like.
예를 들어 포도당과 같은 혈액 샘플내의 분석대상물의 농도를 판정하기 위한 다수의 방법이 공지되어 있다. 그러한 방법은 통상적으로 광학적 방법과 전기화학적 방법의 2가지 카테고리 중의 하나로 귀결된다. 광학적 방법은 통상적으로 분광기를 포함하여, 통상적으로 분석 대상물과 결합할 때 공지의 색상을 생성하는 반응물과의 결합에서, 분석 대상물의 농도에 의해 발생된 체액에서 스펙트럼의 이동을 관찰한다. 전기 화학적 방법은, 통상적으로 분석 대상물과 결합할 때 전하-이송체(carriers)를 생성하는 반응물과의 결합에서, 분석 대상물의 전류(전류법), 전위(전위차법) 또는 축적 전하(전기량법)와 농도 사이의 상호관계에 의존한다. 예를 들면, 콜럼버스에게 허여된 미국특허 제 4,233,029 호, 페이스에게 허여된 제 4,225,410 호, 콜럼버스에게 허여된 제 4,323,536 호, 무글리에게 허여된 제 4,008,448 호, 리자 등에게 허여된 제 4,654,197 호, 쯔민스키 등에게 허여된 제 5,108,564 호, 난카이 등에게 허여된 제 5,120,420 호, 쯔민스키 등에게 허여된 제 5,128,015 호, 화이트에게 허여된 제 5,243,516 호, 다이발드 등에게 허여된 제 5,437,999 호, 폴만 등에게 허여된 제 5,288,636 호, 카르텔 등에게 허여된 제 5,628,890 호, 힐 등에게 허여된 제 5,682,884 호, 힐 등에게 허여된 5,727,548 호, 크리스무어 등에게 허여된 제 5,997,817 호, 후지와라 등에게 허여된 제 6,004,441 호, 프리델 등에게 허여된 제 4,919,770 호, 및 쉬어에게 허여된 제 6,054,039 호를 참조하면 된다. 테스트를 수행하기 위한 바이오센서는 통상적으로 생물의 체액과 관련된 분석 대상물과 화학적으로 반응하는 반응물을 갖는 일회용 테스트 스트립이다. 테스트 스트립은, 분석 대상물의 농도를 판정하고 사용자에게 표시하기 위해서, 테스트 미터가 분석 대상물과 반응물 사이의 반응을 측정할 수 있도록, 비일회용 테스트 미터에 적합하다.Many methods are known for determining the concentration of analyte in a blood sample, such as, for example, glucose. Such methods typically result in one of two categories: optical and electrochemical methods. Optical methods typically include spectrometers and, in combination with reactants that produce a known color when combined with the analyte, observe the shift of the spectrum in the body fluid generated by the concentration of the analyte. Electrochemical methods, typically in combination with reactants that produce charge-carriers when combined with the analyte, are the current (ammeter), potential (potentiometric method) or accumulated charge (electrometer) of the analyte. Depends on the correlation between and concentration. For example, US Pat. No. 4,233,029 to Columbus, 4,225,410 to Pace, 4,323,536 to Columbus, 4,008,448 to Mugly, 4,654,197 to Liza et al., Zuminsky 5,108,564 to Back, 5,120,420 to Nankai, 5,128,015 to Zminski, 5,243,516 to White, 5,437,999 to Divald, and Paulman, etc. 5,288,636 5,628,890 to Cartel et al., 5,682,884 to Hill et al., 5,727,548 to Hill et al., 5,997,817 to Chris Moore et al., 6,004,441 to Fujiwara et al., Friedel. See 4,919,770 to Back, and 6,054,039 to Shear. Biosensors for performing tests are typically disposable test strips with reactants that chemically react with the analyte associated with the body fluids of the organism. The test strip is suitable for a non-disposable test meter so that the test meter can measure the reaction between the analyte and the reactant to determine and display the concentration of the analyte to the user.
도 1 은 통상적으로 (10) 으로 표시한 통상의 종래 기술의 일회용 바이오센서 테스트 스트립(예를 들어, 본 출원과 동일한 양수인에게 양도되고 본원에 참조된 미국 특허 제 4,999,582 호 및 제 5,438,271 호 참조)을 개략적으로 도시한다. 테스트 스트립 (10) 은 비전도성 기판 (12) 상에 형성되어 있으며, 그 위에 전도성 영역 (14, 16) 이 형성되어 있다. 화학적 반응물 (18) 은 테스트 스트립 (10) 의 일방의 단부에서 전도성 영역 (14, 16) 에 적용된다. 반응물 (18) 은, 전위가 측정 전극 (14a 및 16a) 사이에 작용할 때 검출될 수 있는 방법으로, 생물의 샘플과 관련된 분석 대상물과 반응한다.1 shows a conventional prior art disposable biosensor test strip, typically designated as 10 (see, for example, US Pat. Nos. 4,999,582 and 5,438,271, assigned to the same assignee as the present application and referenced herein). Shown schematically. The
테스트 스트립 (10) 은, 샘플내의 농도가 판정되기 위한 분석 대상물을 포함하는 샘플과 직접 접촉하는 측정 전극 (14a, 16a) 을 포함하는 반응 구역 (20) 을 구비한다. 전류법의 또는 전기량법의 전기화학적 측정 시스템에서, 반응 구역 (20) 의 측정 전극 (14a, 16a) 은, 측정 전극에 대한 전기적 전위를 공급하고, 이러한 전위(예컨대, 전류, 임피던스, 전하 등)에 대한 전기화학적 센서의 반응을 측 정하는 전기회로(통상적으로 기술분야에서 공지된, 테스트 스트립 (10) 이 삽입된 테스트 미터(도시되지 않음))에 연결된다. 이러한 반응은 반응물 농도에 비례한다.The
테스트 미터는 테스트 스트립 (10) 의 접촉 구역 (22) 의 접촉 패드 (14b, 16b) 에서 테스트 스트립 (10) 과 접촉한다. 접촉 구역 (22) 은, 측정 구역 (20) 으로부터 다소 멀리 위치하고, 보통(항상 그렇지는 않음) 테스트 스트립 (10) 의 반대쪽 단부에 위치한다. 전도성 트레이스 (14c, 16c) 는 접촉 구역 (22) 의 접촉 패드 (14b, 16b) 를 반응 구역 (20) 의 각각의 측정 전극 (14a, 16a) 에 연결한다.The test meter is in contact with the
특히 바이오 센서 (10) 용 전극, 트레이스 및 접촉 패드는 전기적으로 전도성의 얇은 필름(예를 들어, 순금속, 탄소 잉크, 및 은도금, 이에 한정되지 않음)으로 구성되며, 접촉 구역 (22) 을 반응 구역 (20) 으로 연결하는 전도성 트레이스 (14c, 16c) 의 고유저항은 수백 옴 이상이다. 이러한 와류 저항은 트레이스 (14c, 16c) 의 길이에 따라 전위의 강하를 유발하여, 반응 구역 (20) 의 측정 전극 (14a, 16a) 에 존재하는 전위는, 접촉 구역 (22) 에서 테스트 미터에 의해 테스트 스트립 (10) 의 접촉 패드 (14b, 16b) 에 적용된 전위보다 상당히 작아진다. 반응 구역 (20) 내에 도입되는 반응의 임피던스가 트레이스 (14c, 16c) 의 와류 저항의 크기의 등급(order)내일 수 있기 때문에, 측정되는 신호는 트레이스에 의해 유도된 I-R(전류×저항)강하로 인해 상당한 오프셋을 가질 수 있다. 오프셋이 테스트 스트립마다 다르다면, 노이즈가 측정 결과에 추가된다. 게다가, 마모, 크랙, 스크래치, 화학적 분해 등과 같은 테스트 스트립 (10) 에 대한 물리적 손상이 제조, 선적, 저장 및/또는 사용자 오작동시 발생할 수 있다. 전도성 영역 (14, 16) 에는 극도로 높은 저항 또는 개방 회로가 존재하는 점에서 이러한 결함은 전도성 영역을 손상시킬 수 있다. 트레이스 저항의 그러한 증가는 테스트 미터가 정확한 테스트의 실행을 방해할 수 있다.In particular, the electrodes, traces and contact pads for the
따라서, 테스트 스트립 트레이스의 무결성을 확인하고, 테스트 스트립 트레이스의 와류 저항을 측정하며, 반응 구역에서 테스트 스트립 측정 전극에 실제로 적용되는 전위 레벨을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 요구된다.Accordingly, what is needed is a system and method for verifying the integrity of a test strip trace, measuring the eddy current resistance of the test strip trace, and controlling the potential level actually applied to the test strip measurement electrode in the reaction zone.
본 발명은, 테스트 스트립이 적절한 테스트 미터에 정합되면 생물의 체액과 관련된 신호를 측정하고, 상기 테스트 스트립 및 상기 테스트 미터는 테스트 스트립 트레이스의 무결성을 확인하고, 테스트 스트립 트레이스의 와류 저항을 측정하며, 또한 테스트 스트립에 적용된 전압을 보상하여, 테스트 스트립 트레이스에서 와류 저항의 손실을 계산하는 테스트 스트립을 제공한다.The present invention measures the signal associated with the body fluids of the organism when the test strip is matched to an appropriate test meter, the test strip and the test meter confirm the integrity of the test strip trace, measure the eddy current resistance of the test strip trace, It also provides a test strip that compensates for the voltage applied to the test strip to calculate the loss of eddy currents in the test strip trace.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예시에 의해서 더 설명된다.The invention is further illustrated by way of example with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 생물의 체액과 관련된 분석 대상물의 농도를 측정하는데 사용하는 통상의 종래 기술의 테스트 스트립의 개략적인 평면도이다.1 is a schematic plan view of a conventional prior art test strip used to measure the concentration of an analyte associated with a body fluid of an organism.
도 2 는 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 테스트 스트립의 개략적인 평면도이다.2 is a schematic plan view of a test strip of a first embodiment according to the present invention.
도 3 은 도 2 의 제 1 실시형태 테스트 스트립과 함께 사용되는 제 1 실시형태의 전기적 테스트 회로의 개략적인 다이어그램이다.FIG. 3 is a schematic diagram of the electrical test circuit of the first embodiment used with the first embodiment test strip of FIG. 2.
도 4 는 생물 체액과 관련된 분석 대상물의 농도를 측정하는데 사용하는 제 2 의 통상의 종래 기술의 테스트 스트립의 분해 조립도이다.4 is an exploded view of a second conventional prior art test strip used to measure the concentration of analyte associated with biological fluids.
도 5 는 본 발명과 함께 사용하기 적합한 제거 장치의 도면을 도시한다.5 shows a view of a removal device suitable for use with the present invention.
도 6 은 제 2 마스크를 도시한 도 5 의 레이저 제거 장치의 도면이다.FIG. 6 is a view of the laser ablation apparatus of FIG. 5 showing a second mask. FIG.
도 7 은 본 발명과 함께 사용하는데 적합한 제거 장치의 도면이다.7 is a diagram of a removal device suitable for use with the present invention.
도 8 은 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 테스트 스트립의 개략적인 평면도이다.8 is a schematic plan view of a test strip of a second embodiment according to the present invention.
도 9 는 도 8 의 제 2 실시형태의 테스트 스트립과 함께 사용되는 제 2 실시형태의 전기적 테스트 회로의 개략적인 선도이다.FIG. 9 is a schematic diagram of an electrical test circuit of the second embodiment used with the test strip of the second embodiment of FIG. 8.
도 10 은 도 8 의 제 2 실시형태의 테스트 스트립과 함께 사용되는 제 3 실시형태의 전기적 테스트 회로의 개략적인 선도이다.FIG. 10 is a schematic diagram of an electrical test circuit of a third embodiment used with the test strip of the second embodiment of FIG. 8.
본 발명의 원리의 이해를 촉진할 목적으로, 참조는 도면에 도시된 실시형태를 참조하였고, 상기 실시형태를 설명하기 위해 특별한 말을 사용하였다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위가 제한되지 않는다는 것을 알 수 있다. 관련 발명이 예상되는 당업자에게 정상적으로 유발될 수 있는 것으로서, 도시된 장치에서의 개조 및 변형, 및 도시된 발명의 범위의 다른 응용이 보호되는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명이 혈당 미터의 관점에서 논의되더라도, 본 발명이 다른 분 석 대상물 및 다른 샘플 유형을 측정하는 장치로 사용될 수 있는 것이 예상된다. 그러한 대안의 실시형태는 그 기술분야에서 자명하게 논의된 실시형태로 소정의 개조를 요구한다.For the purpose of facilitating the understanding of the principles of the invention, reference has been made to the embodiments shown in the drawings, and special language has been used to describe the embodiments. Nevertheless, it will be understood that the scope of the present invention is not limited. It is desirable that modifications and variations in the devices shown, as well as other applications of the scope of the inventions shown, be protected as those related inventions would normally arise to those skilled in the art to be expected. In particular, although the present invention is discussed in terms of blood glucose meters, it is contemplated that the present invention can be used as an apparatus for measuring other analytes and other sample types. Such alternative embodiments require certain adaptations to the embodiments which are obviously discussed in the art.
본 발명의 시스템 및 방법이 구성의 넓은 다양한 테스트 스트립으로 사용되고 구성 및 프로세스가 널리 다양하게 제조될 수 있더라도, 본 발명의 제 1 실시형태의 전기화학적 테스트 스트립이 도 2 에 개략적으로 도시되며, 통상적으로 (200) 으로 표시된다. 테스트 스트립 (10) 과 실질적으로 동일한 테스트 스트립 (200) 의 부분은 동일한 도면부호로 표시한다. 도 2 를 참조하여, 테스트 스트립 (200) 은, 50 nm 의 전도성 금층(비제한 적인 예를 들면, 스퍼터링(spttering) 또는 증착(vapor deposition)에 의함)인 상면에 코팅된, 350 ㎛ 두께의 폴리에스테르(듀퐁사로부터 입수가능한 멜리넥스(Melinex) 329)의 불투명체로 형성된 바닥 기판 (12) 을 포함한다. 트레이스(trace) 및 접촉 패드를 연결하는 전극이 레이저 제거 처리에 의해 전도성 층에 새겨진다. 레이저 제거 처리는 크롬 코팅된 석영(chrome-on-quartz) 마스크를 관통하는 엑시머 레이저에 의해서 실행된다. 마스크 패턴은 레이저 필드의 일부를 반사시키고, 필드의 다른 일부를 관통하고, 레이저 라이트에 의해 접촉되어 증발되는 금도금상에 패턴을 생성한다. 레이저 제거 처리는 이하에서 더욱 자세히 설명된다. 예를 들면, 작동 (214a), 대향 (216a), 및 대향 센스 (224a) 전극은 도시된 바와 같이 형성될 수 있으며, 각각의 트레이스 (214c, 216c 및 224c) 에 의해서 각각의 측정 접촉 패드 (214b, 216b, 224b) 에 연결될 수 있다. 기술분야에서 공지된 바와 같이, 테스트 스트립 (200) 이 테스트 미터에 삽입되면, 이러한 접촉 패드 (214b, 216b 및 224b) 는 테스트 스트립 (200) 상에 전도성 영역을 제공하여 테스트 미터의 커넥터 접촉에 의해 접촉된다.Although the systems and methods of the present invention can be used in a wide variety of test strips of construction and the configurations and processes can be manufactured in a wide variety, the electrochemical test strips of the first embodiment of the present invention are schematically illustrated in FIG. It is represented by 200. Portions of the
도 2 및 도 3 은, 테스트 스트립의 대향 전극 라인에서 와류 I-R 강하의 보상을 함으로써 종래 기술의 테스트 스트립을 개선하는 본 발명의 실시형태를 도시한다. 도 2 의 테스트 스트립 (200) 은 대향 센스 전극 (224a), 접촉 패드 (224b), 및 트레이스 (224c) 를 제외하고는, 도 1 의 종래 기술의 테스트 스트립 (10) 과 실질적으로 동일하다. 대향 센스 라인 (224) 의 제공은 테스트 미터(후술)가 접촉 패드 (216b, 224b) 사이의 와류 저항을 보상하게 한다. 도 3 의 회로를 사용하면, 도 2 의 실시형태는 테스트 스트립 (200) 의 대향 전극측에서 I-R 강하만을 보상한다. 작동 전극측에서 모방될 수 있더라도, 테스트 스트립 (200) 의 작동 전극측의 와류 저항은 이 회로를 사용하여 검출될 수 없으며, 이는 본 발명을 참조하면 당업자에게 명백하다. 테스트 스트립의 작동측과 대향측상에서 와류 저항을 보상하는 다른 방법이 이하에 표현된다. 따라서, 도 2 의 대향 라인 (216) 은 테스트 미터가 소정의 와류 저항 전위 강하를 보상하게 하고, 도 3 에 의해서 더욱 상세하게 설명된다.2 and 3 show an embodiment of the present invention that improves the test strip of the prior art by compensating for the vortex I-R drop in the opposite electrode line of the test strip. The
도 3 은 테스트 미터내에 장착된 제 1 실시형태의 전극 보상 회로(통상 (300) 으로 표시)의 개략적인 전기회로 선도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 테스트 스트립 (200) 이 테스트 미터에 삽입되면 회로는 접촉 패드 (214b, 216b 및 224b) 에 연결한다. 당업자가 알 수 있듯이, 전위가 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용되고, 반응물 (18) 에 적용된 생물의 샘플에 존재하는 분석 대상물의 양의 비율로, 대향 전극 (216a) 과 작동 전극 (214a) 사이에 전류를 생성한다. 작동 전극 (214a) 으로부터의 전류는, 작동 전극 트레이스 (214c) 에 의해서 작동 전극 접촉 패드 (214b) 로 전송되고, 전류-전압 증폭기 (310) 에 제공된다. 증폭기 (310) 의 아날로그 출력 전압이 아날로그-디지털 변환기(A/D) (312) 에 의해 디지털 신호로 변환된다. 이 디지털 신호는 테스트 스트립 (200) 에 적용된 생물의 샘플내의 분석 대상물의 농도를 판정하기 위해서 미리 저장된 프로그램에 따라, 마이크로프로세서 (314) 에 의해 처리된다. 이 농도는 액정 표시장치(LCD) 화면과 같은 적절한 출력 장치 (316) 에 의해 사용자에게 표시된다.FIG. 3 shows a schematic electrical circuit diagram of the electrode compensation circuit (usually denoted 300) of the first embodiment mounted in a test meter. As shown, the circuitry connects to the
마이크로프로세서 (314) 는 또한 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용되는 전위를 나타내는 디지털 신호를 출력한다. 이 디지털 신호는 디지털-아날로그 변환기(D/A) (318) 에 의해서 아날로그 전압 신호로 변환된다. D/A (318) 의 아날로그 출력은 OP 증폭기 (320) 의 제 1 입력에 적용된다. OP 증폭기 (320) 의 제 2 입력은 대향 센스 전극 접촉 패드 (224b) 에 연결된다. OP 증폭기 (320) 는 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 연결된다.The
OP 증폭기 (320) 는 전압 폴로워 배열에 연결되어 있고, 증폭기는 제 2 입력에서 나타나는 전압이 제 1 입력에서 나타나는 전압과 동일해질 때까지 출력(오퍼레이션의 물리적 제한)을 조절한다. OP 증폭기 (320) 의 제 2 입력은 높은 임피던스 입력이고, 따라서 실질적으로는 대향 센스 라인 (224) 으로 전류가 흐르지 않는다. 실질적으로 흐르는 전류가 없기 때문에, 대향 센스 라인 (224) 의 소 정의 와류 저항은 전위 강하를 일으키지 않고, OP 증폭기 (320) 의 제 2 입력에 나타나는 전압은 대향 센스 전극 (224a) 에서의 전압과 실질적으로 동일하며, 반대로 그 근접한 물리적 근접에 의해 대향 전극 (216a) 에서 나타나는 전압과 실질적으로 동일하다. 따라서 대향 전극 (216a)(대향 센스 라인 (224) 으로 피드백함)에서 나타나는 실제 전위가 마이크로프로세서 (314) 에 의해 명명된 전위와 동일하게 될 때까지, OP 증폭기 (320) 는 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용된 전위를 변화시키는 역할을 한다. 따라서 OP 증폭기(320) 는 대향 전극 트레이스 (216c) 에서의 와류 저항에 의해 생긴 소정의 전위 강하를 자동으로 보상하고, 대향 전극 (216a) 에서 나타나는 전위가 소망하는 전위이다. 전류를 생성하는 전압이 마이크로프로세서 (314) 에 의해 명령된 전압과 완전히 동일하기 때문에, 작동 전극에 의해 생성된 전류로부터 생물의 샘플내의 분석 대상물 농도의 계산이 더욱 정확해진다. 회로 (300) 에 의해 제공된 와류 저항 전압 강하를 보상하지 않고, 마이크로프로세서 (314) 는 명령된 전압이 대향 전극 (216a) 에 실질적으로 적용되는 잘못된 추정하에서 전류를 분석한다.
탄소 잉크 프린팅, 은페이스트(silver paste) 실크-스크리닝, 금속화된 플라스틱 스크라이빙(scribing), 전기 도금, 화학적 도금, 및 광화학적 에칭과 같은 예에 제한되지 않는 방법은, 다중 전극을 갖는 테스트 스트립을 제공하는데 유용하다. 여기서 설명된 바와 같이 추가적인 전극 센스를 갖는 테스트 스트립을 제공하는 바람직한 한 방법은 레이저 제거 기술의 사용이다. 바이오센서용 전극을 제공하는 이러한 기술의 사용의 예는, 2001년 5월 25일에 출원된 미국특허 출원 번호 제 09/866,030 호의 "연속적인 카버레이(Coverlay) 채널을 구비한 레이저 제거 전극을 갖는 바이오센서", 1999년 10월 4일에 출원된 미국특허 출원번호 제 09/411,940 호의 "패턴화된 라미네이트 및 전극용 특징으로 형성된 레이저" 에서 설명되어 있으며, 양 공개공보가 참조 되었다. 극히 작은 최소 배선폭(feature size)을 가지는 전도성 영역이 반복적 방법으로 정확하게 제조되기 때문에, 레이저 제거는 특히 본 발명에 따른 테스트 스트립을 제공하는데 유용하다. 레이저 제거는 테스트 스트립의 크기를 확장하지 않고 테스트 스트립에 본 발명의 여분의 센스 라인을 추가하는 수단을 제공한다.Methods that are not limited to examples such as carbon ink printing, silver paste silk-screening, metallized plastic scribing, electroplating, chemical plating, and photochemical etching include testing with multiple electrodes. Useful for providing strips. One preferred method of providing test strips with additional electrode senses as described herein is the use of laser ablation techniques. An example of the use of this technique to provide an electrode for a biosensor is to have a laser ablation electrode with a continuous Coverer channel of US Patent Application No. 09 / 866,030, filed May 25, 2001. Biosensor ", US Patent Application No. 09 / 411,940, filed Oct. 4, 1999," Laser Formed with Patterned Laminates and Electrodes ", both publications are referenced. Laser conduction is particularly useful for providing test strips according to the present invention, since conductive regions with extremely small feature sizes are produced accurately in an iterative manner. Laser ablation provides a means to add an extra sense line of the present invention to the test strip without expanding the size of the test strip.
본 발명에서는, 서로에 대해서 그리고 바이오 센서 전반에 대한 전기적 콤포넌트의 정확한 배치를 제공하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에서는, 콤포넌트의 상대적 배치는, 전기적 콤포넌트용으로 정확한 패턴을 가지는 마스크 또는 다른 장치를 통해서 실행되는 넓은 필드 레이저 제거의 사용에 의해 적어도 부분적으로 이루어진다. 이는 인접한 모서리의 위치조정을 정확하게 하고, 모서리의 부드러움이 근접한 허용오차로 향상된다.In the present invention, it is desirable to provide accurate placement of electrical components with respect to each other and throughout the biosensor. In a preferred embodiment, the relative placement of the components is at least partly made by the use of wide field laser ablation, which is carried out through a mask or other device having the correct pattern for the electrical component. This precisely positions the adjacent edges and improves the smoothness of the edges to close tolerances.
도 4 는 본 발명의 레이저 제거 처리를 설명하는데 유용한 간단한 바이오센서 (401) 를 도시하며, 제 1 전극 세트 (404) 및 제 2 전극 세트 (405), 및 각각 대응하는 트레이스 (406, 407) 및 접촉 패드 (408, 409) 를 포함하는 전극 시스템을 형성하는 전도성 재료 (403) 에 형성된 기판 (402) 을 포함한다. 바이오센서 (401) 는 레이저 제거 처리를 설명할 목적으로 사용되고, 본 발명의 센스 라인에 구체화되지 않는다. 전도성 재료 (403) 는 순금속 또는 합금, 또는 금속 도 체인 다른 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전도성 재료는 전극을 형성하는데 사용되는 레이저의 파장을 흡수하고 신속하고 정확한 처리에 따른 두께를 갖는다. 비제한적인 예는, 알루미늄, 탄소, 구리, 크롬, 금, 산화 인듐 주석(ITO), 팔라듐, 백금, 은, 산화 주석/금, 티타늄, 그 혼합물, 및 합금 또는 이러한 원소의 금속 조성을 포함한다. 바람직하게는, 전도성 재료는 순금속 또는 합금 또는 그들의 산화물을 포함한다. 가장 바람직하게는, 전도성 재료는 금, 팔라듐, 알루미늄, 티타늄, 백금, ITO 및 크롬을 포함한다. 전도성 재료는 두께가 약 10 내지 80 nm 이고, 더욱 바람직하게는 30 내지 70 nm 이며, 가장 바람직하게는 50 nm 이다. 전도성 재료의 두께는 재료의 전송 특성 및 바이오센서의 사용에 관련된 다른 인자에 따른다.4 shows a
도시되지는 않았지만, 패턴화된 전도성 재료는 추가적인 금속층으로 코팅 또는 도금될 수 있다. 예를 들면, 전도성 재료는 구리가 될 수 있으며, 레이저를 통해 전극 패턴으로 제거되며, 그 후에, 구리는 티타늄/텅스텐층, 그리고 금층으로 도금될 수 있어서 소망하는 전극을 형성한다. 바람직하게는, 전도성 재료의 단일층이 사용되며 베이스 (402) 에 놓여있다. 통상적으로는 필요가 없더라도, 당업분야에서 알려진 바와 같이, 크롬 니켈 또는 티타늄과 같은 시드(seed) 또는 보조층을 사용함으로써, 베이스에 전도성 재료의 접착을 향상시킬 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 바이오센서 (401) 는 금, 팔라듐, 백금 또는 ITO 의 단일층을 갖는다.Although not shown, the patterned conductive material may be coated or plated with additional metal layers. For example, the conductive material may be copper, which is removed with a laser pattern through a laser, after which the copper may be plated with a titanium / tungsten layer, and a gold layer to form the desired electrode. Preferably, a single layer of conductive material is used and lies on the
바이오 센서 (401) 는 도 5, 도 6 및 도 7 에 각각 도시된 2 개의 장치 (10, 10') 를 사용하여 예시적으로 제조된다. 다른 방법으로 설명되지 않았더라도, 장치 (410, 410') 는 유사한 방식으로 작동한다. 도 5 를 참조하여, 바이오센서 (401) 는 80 nm 의 금 라미네이트를 가지며, 폭이 약 40 mm 인 리본 롤 (420) 을 공급함으로써 주문 제작된 넓은 필드 레이저 제거 장치 (410) 로 제조된다. 장치 (410) 는 레이저광 (412) 의 광선을 생성하는 레이저 소스 (411), 크롬 도금된 석영 마스크 (414), 및 렌즈 (416) 를 포함한다. 도시된 렌즈 (416) 가 단일의 렌즈일지라도, 렌즈 (416) 는 광 (412) 을 미리 정해진 형태로 만드는데 협력하는 다수의 렌즈가 바람직하다.The
적절한 제거 장치 (410 ; 도 5 내지 6) 의 비제한적인 예는, 독일 가르브센(Garbsen)의 LPKF 레이저 전기 게엠바하(LPKF Laser Electronic GmbH)로부터 상업적으로 입수 가능한 주문 제작된 마이크로라인레이저 200-4 레이저 시스템, 독일 게튕젠(Gottingen)의 람브다 피직 아게(Lambda Physik AG)로부터 상업적으로 입수 가능한 LPX-400, LPX-300 또는 LPX-200 레이저 시스템, 및 콜로라도 스프링사(Colorado Spring, Co)의 국제 포토툴 회사(International Phototool Company)로부터 상업적으로 입수 가능한 크롬 도금된 석영 마스크이다.Non-limiting examples of suitable removal devices 410 (FIGS. 5-6) are custom-made microline lasers 200-4 commercially available from LPKF Laser Electronic GmbH of Garbsen, Germany. Laser systems, LPX-400, LPX-300 or LPX-200 laser systems commercially available from Lambda Physik AG of Gottingen, Germany, and International of Colorado Springs, Co. A chrome plated quartz mask commercially available from International Phototool Company.
마이크로라인레이저 200-4 레이저 시스템(도 5 내지 6)에 있어서, 레이저 소스 (411) 는 LPX-200 KrF-UV-레이저이다. 하지만, 높은 파장 UV 레이저가 사용될 수 있다. 레이저 소스 (411) 은 248 nm 에서, 600 mJ 의 펄스 에너지, 및 50 Hz 의 펄스 반복 주파수로 작동한다. 레이저 빔 (412) 의 세기는 유전체의 빔 감쇠기(도시되지 않음)에 의해 3 % 와 92 % 사이에서 무한히 조절될 수 있다. 빔 프로파일은 27x15 ㎟ (0.62 제곱인치)이고, 펄스 지속시간은 25 ns 이다. 마스크 (414) 상의 배치도는 광학 소자 빔 확장기, 균질화기(homogenizer), 및 필드 렌즈(도시되지 않음)에 의해서 동일하게 투영된다. 호모지나이저의 성능은 에너지 프로파일의 측정에 의해서 판정된다. 이미징 렌즈 (416) 는 마스크 (414) 의 구조를 리본 (420) 으로 전송한다. 이미징 비율은 2:1 인데, 이는 일방의 손에서 큰 영역이 제거되지만, 타방의 손에서 적용된 크롬 마스크의 제거점 미만의 에너지 밀도를 유지하기 위해서이다. 2:1 의 이미징이 도시되었지만, 소망하는 디자인 요구에 따라 소정의 다른 비율이 가능하다. 리본 (420) 은 화살표 (425) 로 도시된 바와 같이 이동해서 다수의 레이아웃 세그먼트가 연속으로 제거되게 한다.In the microline laser 200-4 laser system (FIGS. 5-6), the
마스크 (414) 의 위치조정, 리본 (420) 의 이동, 및 레이저 에너지는 컴퓨터제어된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 (412) 은 리본 (420) 에 투영되어서 제거된다. 투명 영역 또는 마스크 (414) 의 창 (418) 을 통과하는 광 (412) 은 리본 (420) 으로부터 금속을 제거한다. 마스크 (414) 의 크롬 코팅된 영역 (424) 은 레이저광 (412) 을 차단하고 그 영역에서의 제거를 방지하여, 리본 (420) 표면에 도금된 구조가 된다. 도 6 을 참조하여, 전기적 콤포넌트의 완전한 구조는 제 2 마스크 (414') 를 통한 추가적인 제거 단계를 요구할 수 있다. 제거되는 렌즈 및 전기적 콤포넌트의 크기에 따라, 단일의 제거 단계 또는 2 개 이상의 제거 단계만이 필수적일 수 있다. 게다가, 다중의 마스크 대신에, 다중 필드가 동일한 마스크에 형성될 수 있다.Positioning of
구체적으로, 적절한 제거 장치 (410' ; 도 7) 의 비제한적인 제 2 예는, 독일 가르브센(Garbsen)의 LPKF 레이저 전기 게엠바하(LPKF Laser Electronic GmbH)로부터 상업적으로 입수 가능한 주문 제작된 레이저 시스템, 독일 게튕젠(Gottingen)의 람브다 피직 아게(Lambda Physik AG)로부터 상업적으로 입수 가능한 람브다 스틸(STEEL ; Stable energy eximer laser) 레이저 시스템, 및 콜로라도 스프링사(Colorado Spring, Co)의 국제 포토툴 회사(International Phototool Company)로부터 상업적으로 입수 가능한 크롬 도금된 석영 마스크이다. 레이저 시스템은 308 nm 파장에서 1000 mJ 펄스 에너지를 나타낸다. 게다가, 레이저 시스템은 100 Hz 의 주파수를 갖는다. 장치 (410') 는 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 2 개를 통과하는 바이오센서를 생성하도록 형성될 수 있지만, 바람직하게는 그 렌즈는 25 ns 로 단일 통과시 10x40 mm 패턴의 형성을 허용한다.Specifically, a non-limiting second example of a suitable removal device 410 '(FIG. 7) is a custom laser system commercially available from LPKF Laser Electronic GmbH of Garbsen, Germany. , The Stable energy eximer laser (STEEL) laser system commercially available from Lambda Physik AG of Gottingen, Germany, and the international phototool of Colorado Springs, Co. Chromium plated quartz mask commercially available from International Phototool Company. The laser system exhibits 1000 mJ pulse energy at 308 nm wavelength. In addition, the laser system has a frequency of 100 Hz. The device 410 'can be configured to produce a two pass biosensor as shown in FIGS. 5 and 6, but preferably the lens allows the formation of a 10x40 mm pattern in a single pass at 25 ns. do.
특수한 이론과 결합되지 않더라도, 마스크 (414, 414', 414'') 를 관통하는 레이저 펄스 또는 빔 (412) 은 리본 (420) 에서 1 ㎛ 미만의 표면 (402) 내에서 흡수된다. 빔 (412) 의 광자는 광해리 및 금속/중합체 인터페이스에서 화학적 결합의 급격한 파괴를 유발하기에 충분한 에너지를 가진다. 이러한 급격한 화학적 결합 파괴는 흡수 영역 및 힘 부재(금속 필름 (403)) 내에서 급격한 압력 증가를 유발하여 중합체 베이스 표면으로부터 배출된다. 통상의 펄스 지속시간은 약 20 내지 25 ns 이기 때문에, 재료와의 상호 작용이 급격하게 유발하고 전도성 재료 (403) 의 모서리로의 열 손상을 유발하여, 구조물 주변이 최소화된다. 본 발명에 의해 의도된 바와 같이, 전기적 콤포넌트의 모서리는 높은 모서리 특성 및 정확한 위치를 가진다.Although not combined with a particular theory, laser pulses or
리본 (420) 으로부터 금속을 제거하는데 사용된 에너지 밀도는, 리본 (420) 이 형성되어 있는 재료, 베이스 재료에 금속 필름의 접착, 금속 필름의 두께, 및 예컨대, 지지 및 증착과 같이 베이스에 필름을 위치시키는데 사용된 가능한 처리에 따른다. 금용 에너지 밀도 레벨은 KALADEX® 상에서 약 50 내지 약 90 mJ/㎠ 이고, 폴리이미드상에서 약 100 내지 120 mJ/㎠ 이며, MELINEX® 상에서 약 60 내지 120 mJ/㎠ 이다. 상기 언급된 에너지 밀도 레벨의 미만 또는 초과인 에너지 밀도 레벨은 본 발명에 따른 다른 베이스 재료에 적합하다.The energy density used to remove the metal from the
리본 (420) 의 영역의 패턴화는 마스크 (414, 414') 를 사용하여 이루어진다. 각 마스크 (414 414') 는, 형성되는 전극 콤포넌트 패턴의 미리 정해진 부분의 정확한 2 차원적 도시를 포함하는 마스크 필드 (422) 를 예시적으로 포함한다. 도 5 는 접촉 패드 및 트레이스의 부분을 포함하는 마스크 필드 (422) 를 도시한다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 제 2 마스크 (414') 는 핑거(finger) 를 포함하는 전극 패턴 및 트레이스의 제 2 대응 부분을 포함한다. 전술한 바와 같이, 제거되는 영역의 크기에 따라, 마스크 (414) 는 전극 패턴(도 7)의 완전한 도시, 또는 도 5 및 도 6 에 도시된 것과 다른 패턴의 부분을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태에서는, 테스트 스트립상의 전기적 콤포넌트의 전체 패턴이 동시에 제거되도록, 즉 넓은 필드가 테스트 스트립(도 7)의 전체 크기를 내포하게 된다. 대안으로, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 전체 바이오 센서의 부분은 연속적으로 실행된다.Patterning of the area of the
마스크 (414) 가 이하에서 논의되더라도, 다른 방식으로 표시된 것을 제외하고는 상기 논의는 마스크 (414', 414'') 에 적용된다. 도 5 를 참조하여, 크롬에 의해 보호된 마스크 필드 (422) 의 영역 (424) 은 리본 (420) 으로의 레이저 빔 (412) 투과를 방지한다. 마스크 필드 (422) 의 투명 영역 또는 윈도우 (418) 는 레이저 빔 (412) 이 마스크 (414) 를 관통하고, 리본 (420) 의 미리 정해진 영역을 가압한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 마스크 필드 (422) 의 투명 영역 (418) 은 전도성 재료 (403) 가 제거되는 리본 (420) 의 영역에 대응한다.Although the
게다가, 마스크 필드 (422) 는 라인 (430) 으로 도시된 길이 및 라인 (432) 으로 도시된 폭을 갖는다. LPX-200 의 2:1 의 이미징 비가 주어지며, 마스크의 길이 (430) 는 패턴화된 길이 (434) 의 2 배의 길이이고, 마스크의 폭 (432) 은 리본 (420) 상에 패턴화된 폭 (436) 의 2 배의 폭이다. 렌즈 (416) 는 리본 (420) 에 닿는 레이저 빔 (412) 의 크기를 감소시킨다. 마스크 필드 (422) 의 상대적 치수 및 패턴화는 본 발명에 따라 변형될 수 있다. 마스크 (414' ; 도 6) 는 전기적 콤포넌트의 2 차원적 도시를 완성하는데 사용된다.In addition, the
도 5 를 계속하여 참조하면, 레이저 제거 장치 (410) 에서 엑시머 레이저 소스 (411) 는 빔 (412) 을 방출하고, 빔은 크롬 코팅된 석영 마스크 (414) 를 관통한다. 마스크 필드 (422) 는 레이저 빔 (412) 의 일부를 반사시키고, 빔의 다른 일부는 관통시키며, 레이저 빔 (412) 에 의해 가압된 금 필름상에 패턴을 생성시킨다. 리본 (420) 은 장치 (410) 에 대하여 정지해 있을 수 있거나, 장치 (410) 를 통한 롤상에서 연속적으로 이동할 수 있다. 따라서, 리본 (420) 의 비제한적인 이동 속도는 약 0 m/min 내지 약 100 m/min 이며, 더욱 바람직하게는 약 30 m/min 내지 약 60 m/min 이다. 리본 (420) 의 이동 속도 (420) 는 선택된 장비 (410) 에 의해서만 제한되고, 본 발명에 따라 레이저 소스 (411) 의 펄스 지속시간에 따라 100 m/min 를 초과할 수 있다.With continued reference to FIG. 5, in the
마스크 (414) 의 패턴이 리본 (420) 에 생성된 후에, 리본은 마스크 (414' ; 도 6) 와 함께 장치 (410) 를 통해서 다시 감기고 이송된다. 대안으로, 레이저 장치 (410) 는 본 발명에 따라 직렬로 위치될 수 있다. 따라서, 마스크 (414, 414') 를 사용함으로써, 리본 (420) 의 큰 영역이 동일한 마스크 영역에서 다중 마스크 필드 (422) 를 포함하는 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 공정을 사용하여 패턴화 되어서, 베이스의 기판에 복잡한 전극 패턴 및 다른 전기적 콤포넌트의 경제적인 생산, 전극 콤포넌트의 정확한 모서리, 및 베이스 재료로부터 많은 양의 금속 필름의 제거를 가능하게 한다.After the pattern of the
도 8 및 도 9 에 도시된 본 발명의 제 2 실시형태는 테스트 스트립상의 작동 및 대향 전극 리드의 I-R 강하 보상을 제공함으로써 종래 기술을 개선한다. 도 8 은, 통상적으로 (800) 으로 표시된, 본 발명의 제 2 실시형태의 테스트 스트립의 구성을 개략적으로 도시한다. 테스트 스트립 (800) 은 50 nm 의 전도성 금층(예를 들어, 스퍼터링 또는 증착과 같은 비제한적인 실시예의 방법에 의함)으로 그 상면에 코팅된 바닥 기판 (12) 를 포함한다. 트레이스 및 접촉 패드를 연결하는 전극이 상기 기술된 바와 같이 레이저 제거 처리에 의해 전도성 층에 패턴화된 다. 예를 들면, 작동 (814a), 작동 센스 (826a), 대향 (216a), 및 대향 센스 (224a) 전극이 도시된 바와 같이 형성되고, 각각의 트레이스 (814c, 826c, 216c 및 224c) 에 의해서 각각의 측정 접촉 패드 (814b, 826b, 216b 및 224b) 에 결합될 수 있다. 이러한 접촉 패드 (814b, 826b, 216b 및 224b) 는 테스트 스트립 (800) 상에 전도성 영역을 제공하여, 테스트 스트립 (800) 이 테스트 미터에 삽입된 후에, 테스트 미터(도시되지 않음)의 접속기 접촉에 의해서 접촉된다.The second embodiment of the present invention shown in FIGS. 8 and 9 improves on the prior art by providing operation on the test strip and I-R drop compensation of the counter electrode leads. 8 schematically shows the configuration of a test strip of the second embodiment of the present invention, typically indicated at 800. The
작동 센스 전극 (826a), 접촉 패드 (826b), 및 트레이스 (826c) 의 추가를 제외하고는, 도 8 의 테스트 스트립 (800) 은 도 2 의 제 1 실시형태의 테스트 스트립 (200) 과 실질적으로 동일하다. 작동 센스 라인 (826)의 제공은 테스트 미터가 접촉 패드 (814b 및 216b) 로의 접속의 접촉 저항에 의해 발생한 소정의 I-R 강하를 보상하고, 트레이스 (814c 및 216c) 의 트레이스 저항을 보상한다.With the exception of the addition of the
도 9 는, 테스트 미터내에 장착된 제 2 실시형태의 전극 보상 회로(통상 (900) 으로 표시)의 개략적인 전기적 회로 선도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 테스트 스트립 (800) 이 테스트 미터에 삽입되면, 회로는 접촉 패드 (826b, 814b, 216b 및 224b) 에 연결된다. 당업자가 알 수 있듯이, 전위는 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용되고, 반응물 (18) 에 적용된 생물의 샘플에 존재하는 분석 대상물의 양에 비례하는 전류가 대향 전극 (216b) 과 작동 전극 (814a) 사이에서 발생한다. 작동 전극 (814a) 으로부터의 전류는 작동 전극 트레이스 (814c) 에 의해서 작동 전극 접촉 패드 (814b) 로 전송되고, 전류-전압 증폭기 (310) 로 전송된다. 증폭기 (310) 의 아날로그 출력 전압은 A/D (312) 에 의해서 디지털 신호로 변환된다. 상기 디지털 신호는, 테스트 스트립 (800) 에 적용된 생물의 샘플에 관련된 분석 대상물의 농도를 판정하기 위해서, 미리 저장된 프로그램에 따라 마이크로프로세서 (314) 에 의해 처리된다. 상기 농도는 LCD 출력 장치 (316) 에 의해서 사용자에게 표시된다.9 shows a schematic electrical circuit diagram of an electrode compensation circuit (usually indicated by 900) of a second embodiment mounted in a test meter. As shown, when the
마이크로프로세서 (314) 는 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용되는 전위를 나타내는 디지털 신호를 출력한다. 상기 디지털 신호는 D/A (318) 에 의해 아날로그 전압 신호(기준 전압원)로 변환된다. D/A (318) 의 아날로그 신호는 OP 증폭기 (320) 의 제 1 입력으로 작용한다. OP 증폭기 (320) 의 제 2 입력은 OP 증폭기 (910) 의 출력에 연결된다. OP 증폭기 (910) 는 기계 증폭기를 사용하여 다른 증폭기 구성으로 연결된다. OP 증폭기 (910) 의 제 1 입력은 작동 센스 전극 접촉 패드 (826b) 에 연결되고, OP 증폭기 (910) 의 제 2 입력은 대향 센스 전극 접촉 패드 (224b) 에 연결된다. OP 증폭기 (320) 의 출력은 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 연결된다. 바이오센서 테스트 스트립 (800) 이 테스트 미터에 연결되면, OP 증폭기 (910) 의 제 1 입력은 작동 센스 트레이스 (826c) 에 연결되고, 제 2 입력은 대향 센스 트레이스 (224c) 에 연결된다. OP 증폭기의 출력은 대향 전극 트레이스에 연결된다. 상기 구성에서 OP 증폭기 (910) 는 차동 증폭기로 작동한다.The
OP 증폭기 (320) 는 전압 폴로워 구성내에 연결되고, 증폭기는 제 2 출력에서 나타난 전압이 제 1 입력에서 나타난 명령된 전압과 동일해질 때까지 그 출력(작동의 물리적 제한내)을 조절한다. OP 증폭기(910) 의 두 입력은 높은 임피던 스 입력이어서, 대향 센스 라인 (224) 또는 작동 센스 라인 (826) 에서 실질적으로 흐르는 전류가 없다. 실질적으로 흐르는 전류가 없기 때문에, 대향 센스 라인 (224) 또는 작동 센스 라인 (826) 에서의 소정의 저항은 전위 강하를 유발하지 않고, OP 증폭기 (910) 의 입력을 나타내는 전압은 실질적으로 측정 셀 사이(즉, 대향 전극 (216a) 과 작동 전극 (814a) 사이)의 전압과 실질적으로 동일하다. OP 증폭기 (910) 가 차동 증폭기 형상으로 연결되기 때문에, OP 증폭기의 출력은 측정 셀 사이의 전압을 나타낸다.
OP 증폭기 (320) 는 측정 셀 사이를 나타내는 실질적 전위가 마이크로프로세서 (314) 에 의해 명령된 전위와 동일하게 될 때까지 출력(즉, 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용된 전위)을 조정하기 위해서 작동한다. OP 증폭기 (320) 는 대향 전극 트레이스 (216c), 대향 전극 패드 (216b), 작동 전극 트레이스 (814c), 및 작동 전극 접촉 (814b) 에서의 와류 저항에 의해 발생된 소정의 전위 강하를 자동으로 보상하고, 따라서 측정 셀 사이를 나타내는 전위는 소망하는 전위이다. 작동 전극에 의해 생성된 전류로부터 생물의 샘플에서의 분석 대상물 농도의 계산이 더욱 정확하게 된다.
도 8 과 결합하는 도 10 은, 작동 전극과 대향 전극 라인의 I-R 강하 보상을 제공할 뿐만 아니라, 테스트 미터가 I-R 강하를 보상할 수 있도록 보장하기 위해서, 작동 전극 및 대향 전극 라인의 두 저항이 미리 정해진 한계를 넘지 않는 검사를 제공함으로써, 종래 기술을 개선하는 본 발명의 제 3 실시형태를 도시한다. 도 10 은 테스트 미터 내에 장착된 제 3 실시형태의 전극 보상 회로(통상적으로 (1000) 으로 표시)의 개략적인 전기적 회로 선도를 도시한다. 전극 보상 회로 (1000) 는 도 8 의 테스트 스트립 (800) 과 함께 작동한다. 나타난 바와 같이, 테스트 스트립 (800) 이 테스트 미터에 삽입되면, 회로는 접촉 패드 (826b, 814b, 216b 및 224b) 에 연결된다. 당업자가 알 수 있듯이, 전위는 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 적용되고, 반응물 (18) 에 적용된 생물의 샘플내에 존재하는 분석 대상물의 양에 비례하는 전류를 대향 전극 (216a) 과 작동 전극 (814a) 사이에서 생성한다. 작동 전극 (814a) 으로부터의 전류는 작동 전극 트레이스 (814c) 에 의해서 작동 전극 접촉 패드 (814b) 에 전송되고, 전류-전압 증폭기 (310) 에 제공된다. 스위치 (1004) 가 폐쇄 위치에 있을 때, 전류-전압 증폭기 (310) 의 출력은 유니티 게인(unity gain)을 갖는 버퍼로 형성되는 기계 증폭기 (1002) 의 입력에 사용된다. 증폭기 (1002) 의 아날로그 출력 전압은 A/D (312) 에 의해 디지털 신호로 변환된다. 그 후에 디지털 신호는, 테스트 스트립 (800) 에 사용되는 생물의 샘플내의 분석 대상물의 농도를 판정하기 위해서, 미리 저장된 프로그램에 따라 마이크로프로세서 (314) 에 의해 처리된다. 이 농도는 LCD 출력 장치 (316) 에 의해서 사용자에게 표시된다.10, in combination with FIG. 8, not only provides IR drop compensation of the working electrode and the counter electrode line, but also ensures that the test meter can compensate for the IR drop, so that the two resistors of the working electrode and the counter electrode line are pre-set. A third embodiment of the present invention is shown which improves on the prior art by providing an inspection that does not exceed a defined limit. FIG. 10 shows a schematic electrical circuit diagram of an electrode compensation circuit (typically denoted by 1000) of a third embodiment mounted in a test meter. The
마이크로프로세서 (314) 는 또한 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 사용되는 전위를 나타내는 디지털 신호를 출력한다. 상기 디지털 신호는 D/A (318) 에 의해 아날로그 전압 신호로 변환된다. D/A (318) 의 아날로그 출력은 스위치 (1006) 가 도시된 위치일 때, 전압 폴러워로 형성되는 OP 증폭기(320) 의 입력에 사용된다. OP 증폭기 (320) 의 출력은 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 연결되 고, 반응물 (18) 에 적용되는 생물의 체액을 측정한다. 게다가, 스위치 (1006, 1008 및 1010) 가 도 10 에 도시된 위치이면, 회로는 도 9 와 같이 구성되고, 도 9 에 대하여 상술한 바와 같이 와류 저항 및 접촉 저항을 자동으로 보상하는데 사용될 수 있다.The
대향 전극 라인 (216) 에서의 와류 저항의 양을 측정하기 위해서, 스위치 (1008) 는 도 10 에 도시된 위치에, 스위치 (1006) 는 도 10 에 도시된 반대의 위치에 배치되고, 스위치 (1010) 는 폐쇄된다. OP 증폭기 (320) 는 유니티 게인을 갖는 버퍼의 역할을 하고, 공지의 저항 (Rnom) 을 통해서 전위를 대향 전극 접촉 패드 (216b) 에 사용한다. 이 저항은 전류를 발생시켜서 전류-전압 증폭기 (310) 에 의해 감지되는 대향 전극 라인 (216) 및 대향 센스 라인 (224) 에서 흐르게 하고, 스위치 (1010) 를 통해서 전류 센스 라인에 연결된다. 전류-전압 증폭기 (310) 의 출력은 A/D (312) 를 통해서 마이크로프로세서 (314) 에 제공된다. Rnom 의 값을 알기 때문에, 마이크로프로세서 (314) 는 대향 센스 라인 (224) 및 대향 전극 라인 (216) 에서의 소정의 와류 저항의 값을 계산할 수 있다. 이 와류 저항값은, 테스트 스트립 (800) 에 물리적 손상이 발생 여부, 또는 비전도성 축적이 접촉 패드상에 존재하는지 여부를 판정하기 위해서, 테스트 미터에 저장된 미리 정해진 한계값이 비교되고, 테스트 스트립 (800) 이 테스트를 신뢰성 있게 사용될 수 없는 크기를 비교될 수 있다. 그런 경우에, 테스트 미터는, 테스트를 진행하기 전에 대안의 테스트 스트립이 테스트 미터로 삽입되어야 하는 것을 사용자에 게 알리도록 프로그램화될 수 있다.In order to measure the amount of eddy current resistance in the counter electrode line 216, the
작동 전극 라인 (814) 에서의 와류 저항의 양을 측정하기 위해서, 스위치 (1006 및 1008) 은 도 10 에 도시된 위치의 반대 위치에 배치되고, 스위치 (1010) 는 개방된다. OP 증폭기 (320) 는 유니티 게인을 갖는 버퍼의 역할을 하고, 전위를 알려진 저항 (Rnom) 을 통해서 작동 센스 접촉 패드 (826b) 에 사용한다. 이 저항은 전류를 발생시켜서, 전류-전압 증폭기 (310) 에 의해 감지되는 작동 센서 라인 (826) 및 작동 전극 라인 (814) 에서 흐르게 한다. 전류-전압 증폭기 (320) 의 출력은 A/D (312) 를 통해서 마이크로프로세서 (314) 에 제공된다. Rnom 의 값을 알기 때문에, 마이크로프로세서 (314) 는 작동 센스 라인 (826) 및 작동 전극 라인 (814) 에서의 소정의 와류 저항의 값을 계산할 수 있다. 이 와류 저항값은, 테스트 스트립 (800) 에 물리적 손상이 발생 여부, 또는 비전도성 축적이 접촉 패드상에 존재하는지 여부를 판정하기 위해서, 테스트 미터에 저장된 미리 정해진 한계값이 비교되고, 테스트 스트립 (800) 이 테스트를 신뢰성 있게 사용될 수 없는 크기를 비교될 수 있다. 그런 경우에, 테스트 미터는, 테스트를 진행하기 전에 대안의 테스트 스트립이 테스트 미터로 삽입되어야 하는 것을 사용자에게 알리도록 프로그램화될 수 있다.In order to measure the amount of eddy current resistance in the working electrode line 814, the
본원에 기재된 모든 공보, 종래 출원, 다른 문헌은 개별적으로 및 전체적으로 참조된 바와 같이 본원에 참조 되었다.All publications, conventional applications, and other documents described herein are incorporated herein by reference individually and in their entirety.
본 발명이 도면 및 전술한 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었더라도, 설 명은 예시적인 것으로, 그에 제한되지 않는다. 바람직한 실시형태의 사용 또는 형성 방법을 추가로 설명하는데 도움이 되는 바람직한 실시형태, 및 소정의 다른 실시형태가 도시되었다. 본 발명의 사상 내에서 모든 변형과 수정은 보호되는 것이 바람직하다.Although the present invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, the description is by way of example and not limitation. Preferred embodiments, and certain other embodiments, are shown to help further illustrate the use or formation of the preferred embodiments. All variations and modifications within the spirit of the invention are preferably protected.
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