KR101102265B1 - 샘플에서 어날라이트를 측정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일부 에러 소스를 고려하여 보정된 어날라이트 농도를 측정하는 방법이 제공된다. 방법은 다양한 어날라이트 및/또는 에러의 다양한 소스의 측정을 위해 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 방법은 샘플 내에서 보이는 헤마토크리트의 극단 레벨을 고려하여 보정된 글루코오스 농도를 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다양한 시스템 에러 및/또는 결함을 확인하기 위한 방법이 제공된다. 예를 들어, 이러한 에러는 부분 충전 또는 이중 충전 상황, 높은 트랙 저항, 및/또는 샘플 누설을 포함할 수 있다. 보정된 어날라이트 농도를 측정 및/또는 일부 시스템 에러를 검출하기 위한 시스템이 또한 제공된다.
혈액, 어날라이트 농도, 글루코오스, 전압, 전류

Description

샘플에서 어날라이트를 측정하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING AN ANALYTE IN A SAMPLE}
본 발명은 샘플의 어날라이트 농도(analyte concentration)를 측정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
예를 들어, 혈액 또는 혈액 파생 제품들(blood derived products)과 같은 생리학적 유체에서 어날라이트 검출은 항상 그렇듯이 오늘날의 사회에서 중요도가 증가하고 있다. 어날라이트 검출 분석 평가는 그러한 테스트의 결과가 다양한 질병 상태의 진단 및 관리에서 중요한 역할을 행사하는 임상 실험 테스트, 가정 테스트 등을 포함하는 다양한 응용물에서의 사용을 제공한다. 중요한 어날라이트는 당뇨병 관리, 콜레스테롤 등을 위한 글루코오스를 포함한다. 이러한 어날라이트 검출의 증가하는 중요도에 응하여, 병원 및 가정을 위한 다양한 어날라이트 검출 프로토콜 및 장치들이 개발되었었다.
어날라이트 검출을 위해 채택되는 하나의 형태의 방법은 전기 화학적 방법이다. 이러한 방법에서, 수용액 샘플은 예를 들어 대응 전극과 작업 전극의 적어도 2개의 전극들을 포함하는 전기 화학 전지에 있는 샘플 수용 챔버 내에 배치된다. 어날라이트는 어날라이트 농도에 대응하는 양으로 산화 가능한(또는 환원 가능한) 물질을 형성하기 위해 산화 환원 반응 시약(redox reagent)과 반응하도록 허용된다. 제공되는 산화 가능한(또는 환원 가능한) 물질의 양은 전기 화학적으로 평가되고 초기 샘플에 제공된 어날라이트의 양과 관계된다.
이러한 시스템들은 다양한 모드의 비능률 및/또는 에러에 영향을 받기 쉽다. 예를 들어, 분석 평가되는 생리학적 샘플이 전혈(whole blood) 또는 전혈의 파생물인 경우에, 샘플의 헤마토크리트(hematocrit)는 최종의 어날라이트 농도 측정에서의 분석적 에러(analytical error)의 소스일 수 있다. 그러므로, 어날라이트 농도가 관측된 시간-전류 트랜션트(time-current transient)들로부터 파생되는 전기 화학적 측정 프로토콜에서, 증가된 헤마토크리트 레벨은 샘플 점성을 증가시킬 수 있고, 차례로 효소, 어날라이트, 및 매개 물질의 확산을 느리게 하여, 테스트 전류를 약화시키고, 분석적 에러를 유발할 수 있다. 부가적으로, 샘플 수용 챔버의 부분 충전 또는 이중 충전, 결함성 테스트 스트립, 및/또는 샘플의 누설은 부정확성 및/또는 비효율적인 테스트를 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 샘플의 어날라이트 농도를 측정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
샘플의 보정된 어날라이트 농도를 계산하는 방법들의 다양한 양태가 제공된다. 즉, 방법은 전형적으로 초기 어날라이트 측정을 하는 단계, 다양한 시스템 측정치 및/또는 파라미터에 기초하여 보정 인자(correction factor)를 결정하는 단계, 및 보정 인자에 기초하여 초기 어날라이트 농도를 변경하여 에러의 특정 소스를 극복하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 어날라이트는 글루코오스일 수 있으며, 에러 소스는 고치지 않으면 부정확한 판독을 초래할 수 있는 증가된 헤마토크리트 레벨일 수 있다. 다른 방법들은 이중 투여 사고, 최대 전류 검사, 최소 전류 검사, 높은 저항 트랙, 및/또는 누설과 같은 다양한 시스템 에러에 대해 설명한다. 아래에 제공된 방법들이 글루코오스의 검출에 초점을 맞추었지만, 다양한 다른 프로토콜들이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다. 예를 들어, 이 방법은 유산염, 콜레스테롤, 헤모글로빈 또는 전체 산화 방지제의 검출 또는 측정을 위해 이용될 수 있다.
사용시에, 상기 방법들은 샘플(예를 들어, 혈액)을 수용하는 크기로 구성되는 전기 화학 전지에 의해 수행된다. 전기 화학 전지는 전형적으로 밀접하게 이격되고 작은 체적의 액체에 의해 적셔질 수 있도록 구성되는 적어도 2개의 전극들을 포함한다. 다양한 방법들은 하나 또는 다수의 전압 인가 동안 다양한 전류 판독치를 측정하는 것에 의하여 일부 에러 소스 또는 일부 시스템 에러를 고려하여 정확한 어날라이트 농도를 측정하고, 다양한 판독치로부터 보정 인자를 결정하고, 이러한 보정 인자를 사용하여 보정된 어날라이트 농도를 측정할 수 있다. 전기 화학 전지는 계기와 결합하여 사용된다. 계기에 있는 전원, 예를 들어 배터리는 전기 화학 전지의 전극들에 걸쳐서 전압 또는 일련의 전압을 인가하여, 전류가 흐르게 하는데 사용된다. 흐르는 전류는 시간의 함수로서 계기에 있는 전자 회로 소자에 의해 측정되고, 전류 측정치는 중요한 어날라이트의 농도를 유도하도록 사용될 수 있다.
명세서에 제공된 방법들은 전형적으로 특정의 사전 결정된 시간 간격 동안 다양한 테스트 전압을 인가하는 단계, 이러한 시간 간격 동안 제시된 테스트 전류를 측정하는 단계, 초기 어날라이트 농도, 보정 인자, 에러 소스, 및 보정된 어날라이트 농도를 측정하도록 상기 측정치들을 이용하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 이 방법은 공지되지 않은 글루코오스 농도를 가진 샘플(예를 들어, 혈액)을 전기 화학 전지에 제공하는 단계, 제 1 시간 간격(T1) 동안 제 2 전극에서 환원된 매개 물질(reduced mediater)을 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압(V1)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계를 포함한다. 부가적으로, 상기 방법은 제 2 시간 간격(T2) 동안 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 2 테스트 전압(V2)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계를 포함할 수 있으며, 제 1 테스트 전압(V1)은 제 2 테스트 전압(V2) 전에 인가된다. 이 예에서, 이 방법은 제 1 시간 간격(T1) 및 제 2 시간 간격(T2) 동안의 테스트 전류값들에 기초하여 초기 글루코오스 농도(G1)를 계산하는 단계, 에러 소스, 이 경우에는 증가된 헤마토크리트 레벨(H)을 계산하는 단계, 및 초기 글루코오스 농도(G1)와 헤마토크리트 레벨(H)에 기초하여 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 보정된 글루코오스 농도를 계산하는 단계는 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL, 예를 들어, 약 30%)보다 낮고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU, 예를 들어, 약 300㎎/dL)보다 낮으면 제 1 함수로 보정값(Corr)을 계산하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 함수는 수학식 Corr = K1(HL - H) G1일 수 있으며, 여기에서 Corr은 보정값이며, K1은 제 1 상수(예를 들어 약 -0.004)이며, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(예를 들어 약 30%)이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, G1은 초기 글루코오스 농도이다. 수학식에 있는 다양한 상수들은 전형적으로 경험적으로 유도되며, 테스트 결과들의 세트는 중요한 범위에 걸쳐 있는 상이한 헤마토크리트 및 글루코오스 농도를 가진 전혈을 사용하여 측정 시스템에 의해 얻어진다. 전형적으로, 전류 데이터로부터 유도된 중요한 파라미터의 값과 파라미터의 실제값 사이의 최소 전체적인 차이를 주는 상수들이 결정되는 비선형 최소 자승 근사법(least squares fitting procedure)이 사용된다. 중요한 파라미터는 적어도 부분적으로 결정되는 상수들에 의존한다. 예를 들어, 상수들이 샘플의 헤마토크리트를 평가한 수학식의 부분을 형성하였으면, 샘플 헤마토크리트는 중요한 파라미터가 된다. 상기에서 주어진 Corr에 대한 수학식에 있는 상수들의 경우에, 중요한 파라미터는 혈액에서의 글루코오스의 농도이다. 당업자는 다양한 다른 통계학적 분석 방법들이 상수들을 위한 값들을 제공하도록 이용될 수 있다는 것을 예측할 것이다.
보정 인자는 헤마토크리트 레벨과 초기 글루코오스 농도가 다른 범위에 놓이면 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 2 글루코오스 농도를 계산하는 단계는, 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL, 예를 들여 약 30%)보다 낮고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU, 예를 들어 약 300㎎/dL)보다 높으면 제 2 함수로 보정값(Corr)을 계산하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 이 방법은 또한 초기 글루코오스 농도(G1), 헤마토크리트 레벨(H), 및 보정값(Corr)에 기초하여 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함한다. 부가적으로, 제 2 함수는 Corr = K2(HL - H) (Gmax - G1)과 같은 수학식일 수 있으며, 여기에서 Corr은 보정값이며, K2는 제 2 상수(예를 들어, -0.004)이며, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(예를 들어, 약 30%)이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, Gmax는 사전 결정된 최대 글루코오스 농도(예를 들어, 약 600㎎/dL)이며, G1은 제 1 글루코오스 농도이다.
특정 상황에서, 이 방법은 또한 0인 보정값(Corr)을 할당하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 보정된 글루코오스 농도(G2)는, 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU, 예를 들어 50%)보다 높고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(G1, 약 100㎎/dL)보다 낮거나 또는 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU, 예를 들어 약 50%)보다 낮고 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL, 약 30%)보다 높으면, 실질적으로 초기 글루코오스 농도(G1)과 같다(즉 Corr = 0).
하나의 실시예에서, 제 2 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계는, 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU, 예를 들어 약 50%)보다 높고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL, 약 100㎎/dL)보다 높으면, 제 4 함수로 보정값(Corr)을 계산하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 이 방법은 또한 초기 글루코오스 농도(G1), 헤마토크리트 레벨(H), 및 보정값(Corr)에 기초하여 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함한다. 부가적으로, 제 4 함수는 Corr = K4(H - HU) (G1 - GL)과 같은 수학식일 수 있으며, 여기에서, Corr는 보정값이며, K4는 제 4 상수(예를 들어, 0.011)이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, HU는 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(예를 들어, 약 50%)이며, G1은 초기 글루코오스 농도이며, GL은 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(예를 들어, 약 100㎎/dL)이다.
다양한 보정 수학식이 보정된 글루코오스 농도(G2)에 대한 값을 구하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 보정 수학식은 일부 글루코오스 임계치에 대해 초기 글루코오스 농도에 기초하여 선택될 수 있다. 즉, 이 방법은 이러한 경우에 보정 수학식을 이용하여 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함할 수 있으며, 초기 글루코오스 농도(G1)는 G2 = G1 + Corr인 보정 수학식에 의해 글루코오스 임계치보다 작다. 또한, 이 방법은 초기 글루코오스 농도(G1)가 글루코오스 임계치보다 높으면
Figure 112011033033895-pat00001
인 보정 수학식을 사용하여 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
당업자에 의해 예측될 수 있는 바와 같이, 임의의 수 및 크기의 테스트 전압이 임의의 수 또는 패턴의 시간 간격으로 샘플에 공급될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 제 2 테스트 전압(V2)은 제 1 테스트 전압(V1) 후에 바로 인가될 수 있다. 또한, 제 1 테스트 전압(V1)은 제 1 극성을 가지며, 제 2 테스트 전압(V2)은 제 2 극성을 가지며, 제 1 극성은 제 2 극성의 크기 또는 부호와 반대이다. 기술된 바와 같이, 제 1 및 제 2 테스트 전압은 필요한 효과를 제공할 수 있는 사실상 임의의 양일 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 제 1 테스트 전압(V1)은 제 2 전극에 대하여 약 -100㎷ 내지 약 -600㎷의 범위에 있으며, 제 2 테스트 전압(V2)은 제 2 전극에 대하여 약 +100㎷ 내지 약 +600㎷의 범위에 있다. 부가적으로, 이 방법은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제 3 시간 간격(T3) 동안 제 3 테스트 전압(V3)을 인가하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 결과적인(resulting) 테스트 전류의 절대 크기는 제 2 테스트 전압(V2)에 대한 결과적인 테스트 전류의 절대 크기보다 상당히 작다. 제 3 테스트 전압은 필요에 따라 제 1 테스트 전압(V1) 전에 또는 임의의 다른 시간 간격(예를 들어, 제 2 테스트 전압 후에)에서 인가될 수 있다. 부가적으로, 전극들의 다양한 배열 및/또는 구성이 본 발명에 포함된다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 제 1 전극과 제 2 전극은 마주하는 페이스 배열(opposing face arrangement)을 가질 수 있다. 부가적으로, 시약층이 제 1 전극 상에 배치될 수 있다.
방법은 또한 환자의 헤마토크리트 레벨을 측정하는 다양한 방법을 제공한다. 예를 들어, 헤마토크리트 레벨(H)은 제 1 시간 간격(T1) 및 제 2 시간 간격(T2) 동안의 테스트 전류값에 기초할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 헤마토크리트 레벨(H)은 헤마토크리트 수학식을 사용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 헤마토크리트 수학식은 H = K5 ln(|i2|) + K6 ln(G1) + K7일 수 있으며, 여기에서, H는 헤마토크리트이며, K5은 제 5 상수(예를 들어, -76.001)이며, i2는 제 2 시간 간격 동안의 적어도 하나의 전류값이며, K6은 제 6 상수(예를 들어, 56.024)이며, G1은 초기 글루코오스 농도이며, K7은 제 7 상수이다(예를 들어, 250).
또 다른 양태에서, 제 1 시간 간격(T1) 동안, 제 2 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압(V1)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계와, 제 2 시간 간격(T2) 동안, 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 2 테스트 전압(V2)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계를 포함하는 어날라이트 농도를 계산하는 방법이 제공된다. 이 방법은 또한 제 1 시간 간격(T1) 및 제 2 시간 간격(T2) 동안 테스트 전류값에 기초하여 초기 글루코오스 농도(G1)를 계산하는 단계를 포함한다. 이 방법은 헤마토크리트 레벨(H)을 계산하는 단계, 및 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)보다 낮고 헤마토크리트 레벨이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)보다 낮으면, 보정된 글루코오스 농도를 계산하도록 제 1 함수를 적용하는 단계를 추가로 포함한다. 이 방법은 또한 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)보다 높고 헤마토크리트 레벨이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)보다 낮으면, 보정된 글루코오스 농도를 계산하도록 제 2 함수를 적용하는 단계, 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)보다 낮고 헤마토크리트 레벨이 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU)보다 높으면, 보정된 글루코오스 농도를 계산하도록 제 3 함수를 적용하는 단계, 및 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)보다 높고 헤마토크리트 레벨이 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU)보다 높으면, 보정된 글루코오스 농도를 계산하도록 제 4 함수를 적용하는 단계를 또한 포함한다.
다양한 함수들은 다양한 수학식을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 함수는 Corr = K1(HL - H) G1과 같은 수학식을 포함할 수 있으며, 여기에서, Corr는 보정값이며, K1은 제 1 상수(예를 들어, -0.004)이고, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(예를 들어, 약 30%)이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, G1은 초기 글루코오스 농도이다. 제 2 함수는 Corr = K2(HL - H) (Gmax - G1)와 같은 수학식을 포함할 수 있으며, 여기에서, Corr는 보정값이며, K2는 제 2 상수(예를 들어, -0.004)이며, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(예를 들어, 약 30%)이며, H는 헤마토크리트 레벨이고, Gmax는 사전 결정된 최대 글루코오스 농도(예를 들어, 약 600㎎/dL)이며, G1은 초기 글루코오스 농도이다. 제 3 함수는 Corr = 0과 같은 수학식을 포함할 수 있으며, 여기에서, Corr는 보정값이며, 제 4 함수는 Corr = K4(H - HU)(G1 - GL)와 같은 수학식을 포함할 수 있으며, 여기에서, Corr는 보정값이며, K4는 제 4 상수(예를 들어, 0.011), H는 헤마토크리트 레벨이며, Hu은 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(예를 들어, 약 50%)이며, G1은 초기 글루코오스 농도이고, GL은 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(예를 들어, 약 100㎎/dL)이다.
부가적으로, 다양한 보정값들이 조정된 어날라이트값을 제공하도록 구성된 보정 수학식의 다양한 실시예들과 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 초기 글루코오스 농도(G1)가 글루코오스 임계치보다 낮으면 G2 = G1 + Corr과 같은 보정 수학식으로 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 초기 글루코오스 농도(G1)가 글루코오스 임계치보다 높으면
Figure 112011033033895-pat00002
인 보정 수학식으로 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 이 방법은 또한 제 3 시간 간격(T3) 동안 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 결과적인 테스트 전류의 절대 크기가 제 2 테스트 전압(V2)에 대한 결과적인 테스트 전류의 절대 크기보다 상당히 작은 제 3 테스트 전압(V3)을 인가하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 제 3 테스트 전압(V3)은 제 1 테스트 전압(V1) 전에 인가될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 3 테스트 전압(V3)은 V1 및 V2의 인가 동안 측정되는 전류들과의 간섭을 최소화하도록 제 2 테스트 전압(V2)에 대한 결과적인 테스트 전류의 절대 크기보다 상당히 작은 테스트 전류를 초래하는 크기의 것이다. V3의 인가 동안 흐르는 보다 적은 전류는 보다 적은 양의 산화 환원 반응 종들이 전극들에서 전기 화학적으로 반응되는 것을 의미하고, 따라서 전기 화학 전지에서의 산화 환원 반응 종(species)들의 농도 프로파일들의 보다 작은 분열(disruption)이 V3의 인가에 의해 유발될 것이다.
테스트 스트립에서의 결함(예를 들어, 높은 트랙 저항)을 확인하는 다양한 방법들이 또한 제공된다. 하나의 이러한 양태에서, 제 1 테스트 시간 간격 동안, 제 2 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계, 제 2 테스트 시간 간격 동안 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 전압을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 대안적으로, 단지 제 1 시간 간격 동안 인가되는 제 1 테스트 전압만이 상기 방법을 실시하도록 요구된다. 이 방법은 또한 제 1 또는 제 2 테스트 시간 간격 동안 발생하는 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류를 측정하는 단계로서, 제 2 테스트 전류가 동일한 시간 간격동안 제 1 테스트 전류 후에 발생하는 단계, 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류에 기초하는 수학식을 사용하여 테스트 스트립이 결함을 가지는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제 2 테스트 전압은 제 1 테스트 전압 후에 바로 인가될 수 있다.
이러한 수학식의 다양한 실시예들이 본 발명에서 제공된다. 예를 들어, 수학식은 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류 사이의 비를 포함할 수 있다. 부가적으로, 수학식은 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류 사이의 차이와 제 1 테스트 전류 사이의 비를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 테스트 전류는 거의 제 1 또는 제 2 테스트 시간 간격의 시작시에 발생할 수 있으며, 제 1 테스트 전류는 제 1 또는 제 2 테스트 시간 간격 동안 발생하는 최대 전류값일 수 있다. 또한, 제 2 테스트 전류는 거의 제 1 또는 제 2 테스트 시간 간격의 종료시에 발생할 수 있으며, 제 2 테스트 전류는 제 1 또는 제 2 테스트 시간 간격 동안 발생하는 최소 전류값이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 수학식은
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일 수 있으며, 여기에서, i1은 제 1 테스트 전류이며, i2는 제 2 테스트 전류이다. 사용시에, 이 방법은 또한 상기 비가 제 1 사전 결정된 임계치(예를 들어, 약 1.2)보다 크면 결함이 있는 테스트 스트립을 지시하는 에러 메시지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 유사하게, 전극들의 다양한 배열 및/또는 구성들은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함된다. 예를 들어, 제 1 테스트 전압의 극성은 제 2 테스트 전압의 극성과 반대이다. 또한, 제 1 전극과 제 2 전극은 마주하는 페이스 배열(face arrangement)을 가진다. 부가적으로, 제 1 전압 및/또는 제 2 전압은 다양한 전압의 범위들 중 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 제 1 테스트 전압은 제 2 전극에 대해 약 0 내지 약 -600㎷의 범위에 있으며, 제 2 테스트 전압은 제 2 전극에 대해 약 10㎷ 내지 약 600㎷의 범위에 있다.
상술한 바와 같이, 상기 방법의 실시예에 의해 확인되는 하나의 이러한 결함은 높은 트랙 저항일 수 있다. 예를 들어, 높은 트랙 저항은 전극 커넥터와 전기 화학 전지에서의 전극들 사이에 있을 수 있다. 전류는 이러한 트랙들의 아래로 흐르지만, 계기에 인가되는 전압의 일부는 옴의 법칙에 따라서 트랙들을 따라 분산되며, 트랙 아래로 흐르는 전기 저항과 전류가 높으면 높을수록, 전압 강하가 커진다. 이 실시예에서, 상기 방법은 짧은 시간에 전극에 밀접한 환원된 매개 물질의 초기의 보다 높은 농도로 인하여, 보다 긴 시간에 흐르는 전류보다 높은 전압의 인가 후에 짧은 시간에 전극들 사이에 흐르는 전류에 기초한다. 트랙 저항이 너무 높으면, 전류가 흐르는 동안, 트랙들을 따라서 발생하는 전압 강하는 보다 큰 초기 전류가 흐르도록 시도할 때 필요한 것보다 크게 된다. 필요한 전압 강하보다 큰 이러한 전압 강하는 전기 화학 전지에 있는 전극들 사이에 불충분한 전압이 인가되도록 하고, 차례로 수용 가능한 트랙 저항이 있는 경우보다 낮은 전류가 흐르게 한다. 이러한 실시예에 따라서, 짧은 시간에 흐르는 예상보다 낮은 전류는, 이 전류를 상술한 방법들에 의하여 보다 긴 시간에 흐르는 전류와 비교하는 것에 의하여 검출되며, 당연히 보다 낮은 전류는 높은 트랙 저항에 의해 영향을 받지 않는다.
또 다른 양태에 있어서, 테스트 스트립에서의 결함(예를 들어, 누설)을 확인하는 방법이 제공된다. 이러한 방법은 제 1 테스트 시간 간격 동안, 제 2 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계, 및 제 2 테스트 시간 간격 동안, 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 2 테스트 전압을 제 1 전극과 제 2 전극 사이 에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 제 2 시간 간격 동안 발생하는 제 1 테스트 전류, 제 2 테스트 전류, 제 3 테스트 전류, 및 제 4 테스트 전류를 측정하는 단계, 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류에 기초한 제 1 비의 제 1 대수(logarithm)를 계산하는 단계, 제 3 테스트 전류와 제 4 테스트 전류에 기초한 제 2 비의 제 2 대수를 계산하는 단계, 및 제 1 대수 및 제 2 대수에 기초한 수학식을 사용하여 테스트 스트립이 결함을 가지는지를 결정하는 단계를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 상기 결함은 스페이서와 제 1 전극 사이의 누설이다. 일부 실시예들에서, 시약층의 일부분이 스페이서와 제 1 전극 사이에 있을 수 있도록 시약층이 제 1 전극 상에 배치될 수 있다.
상기와 유사하게, 다양한 이러한 수학식들이 제공된다. 예시적인 실시예에서, 수학식은
Figure 112011033033895-pat00004
에 의해 표현되는 제 3 비이며, 여기에서, i1은 제 1 테스트 전류이며, i2는 제 2 테스트 전류이며, i3은 제 3 테스트 전류이며, i4는 제 4 테스트 전류이다. 사용시에, 이 방법은 또한 제 3 비가 사전 결정된 임계치(예를 들어, 약 1, 약 0.95 등)보다 작으면 결함성 테스트 스트립을 지시하는 에러 메시지를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류는 제 2 시간 간격 동안 2개의 최대 전류값들일 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 4 테스트 전류는 제 2 시간 간격 동안 발생하는 최소 전류값일 수 있다. 또한, 하나의 실시예에서, 제 4 테스트 전류 시간과 제 3 테스트 전류 시간 사이의 차이는 제 2 테스트 전류 시간과 제 1 테스트 전류 시간 사이의 차이보다 크다. 이 실시예에서, 이 방법은 전류 트랜션트의 형상이 수용 가능한지에 대한 판정 또는 결정을 하기 위하여, 측정된 전류들(i1, i2, i3, 및 i4)에 의해 구현되는 바와 같은 전류 대 시간 프로파일의 형상을, 사전 결정된 임계치에 의해 구현되는 바와 같은 예측된 형상과 비교하는 단계를 포함한다.
부가적으로, 테스트 스트립에 의한 테스트를 실시하는데 있어서의 에러를 확인하는 방법의 다양한 양태가 본 발명에서 제공된다. 하나의 이러한 양태에 있어서, 이 방법은 제 1 시간 간격 동안, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 테스트 전압을 인가하는 단계, 제 1 테스트 전류, 제 2 테스트 전류 및 제 3 테스트 전류를 연속으로 측정하는 단계, 및 제 2 테스트 전류와, 제 1 테스트 전류의 절대값 및 제 3 테스트 전류의 절대값의 합에 기초한 수학식을 사용하여 에러가 수행되었는지를 결정하는 단계를 포함한다. 측정들 사이에 다양한 시간 차이가 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 테스트 전류와 제 2 테스트 전류의 측정치들 사이의 시간 차이는 약 1㎱ 내지 약 100㎳의 범위에 있다.
상기와 유사하게, 수학식의 다양한 실시예들이 본 발명에서 제공된다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 수학식은 Y = 2*abs(i(t))-abs(i(t-x))-abs(i(t+x))이며, 여기에서, i(t)는 제 2 테스트 전류이며, i(t-x)는 제 1 테스트 전류이며, i(t+x)는 제 3 테스트 전류이며, t는 시간이며, x는 시간의 증분(increment)이며, abs는 절대 함수이다. 하나의 실시예에서, 수학식은 Z = abs(i(t+x))-abs(i(t))이며, 여기에서, i(t)는 제 2 전류이며, i(t+x)는 제 3 전류이며, t는 시간이며, x는 시간의 증분이며, abs는 절대 함수이다. 이러한 수학식들은 전류에서의 예측하지 않은 신속한 증가 또는 감소를 검출하는데 유용할 수 있으며, 이 증가 또는 감소는 테스트에 의한 에러가 발생되었는지를 지시한다.
어날라이트 농도를 측정 또는 처리 또는 시스템 에러를 측정하기 위한 시스템의 다양한 양태들이 본 발명에서 제공된다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 시스템은 적어도 2개의 전극들을 가지는 전기 화학 전지를 포함하며, 이 전지는 샘플(예를 들어, 혈액)을 수용하는 크기 및 구성이다. 전기 화학 전지는 초기 어날라이트 농도(예를 들어, 글루코오스)를 측정하고 또한 사전 결정된 양의 시간 동안 제 1 및 제 2 전극들 사이에서 사전 결정된 전압을 발생시키고, 또한 상기 사전 결정된 시간 동안 샘플의 적어도 하나의 결과적인 전류를 측정하도록 추가로 구성될 수 있다. 시스템은 또한 전기 화학 전지로부터 초기 어날라이트 농도, 적어도 하나의(또는 다수의) 인가 전압, 및 적어도 하나의 결과적인 전류를 포함하는 데이터 세트를 수신하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 보정된 어날라이트 농도를 측정하기 위하여 또는 시스템 에러(예를 들어 높은 트랙 저항, 누설 등)를 측정하기 위하여 이러한 데이터를 이용하도록 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 프로세서는 극단(extreme) 헤마토크리트 레벨을 고려하여 보정된 글루코오스 농도를 제공하도록 이용될 수 있다. 이러한 기능을 수행하는데 있어서, 프로세서는 헤마토크리트 레벨 및 초기 글루코오스 농도에 따라서 보정 기간을 결정하도록 수학식 세트를 이용한다. 프로세서는 필요한 계산 및/또는 전기 화학 전지로부터 얻어진 데이터에 의존하여 다른 수학식 또는 파라미터들을 사용하도록 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
보정된 어날라이트 농도를 측정하는데 사용하기 위한 장치의 다양한 양태들이 본 발명에서 제공된다. 하나의 이러한 양태에 있어서, 장치는 샘플이 적어도 제 1 및 제 2 전극들과 통신하도록 샘플을 수용하기 위해 구성된 샘플 반응 챔버를 가지는 테스트 스트립을 포함한다. 장치는 또한 적어도 하나의 전극 상에 배치된 시약층을 포함하며, 시약층은, 적어도 2개의 시간 간격으로 샘플에 인가되는 적어도 2개의 전압이 초기 어날라이트 농도와 보정된 어날라이트 농도를 지시하는 샘플 내의 대응 전류들을 발생시키기 위해 샘플과 반응하도록 구성된 적어도 하나의 성분(예를 들어, 매개 물질, 효소 등)으로 형성된다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 보다 전체적으로 이해될 수 있다.
본 발명에 따라서, 어날라이트 농도가 관측된 시간-전류 트랜션트로부터 파생되는 전기 화학적 측정 프로토콜에서, 테스트 전류의 약화 및 분석적 에러를 방지하고, 샘플 수용 챔버의 부분 충전 또는 이중 충전, 결함성 테스트 스트립, 및/또는 샘플의 누설에 따른 부정확성 및/또는 비효율적인 테스트가 방지될 수 있다.
특정의 예시적인 실시예들이 본원에 개시된 장치, 시스템, 및 방법의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리의 전체적인 이해를 제공하도록 기술된다. 이러한 실시예들 중 하나 이상의 예들은 첨부된 도면에 도시된다. 당업자는 본 발명에서 특별하게 기술되고 첨부된 도면에 도시된 장치와 방법이 비제한적인 예시적 실시예들이며, 본 발명의 범위가 단지 특허청구범위에 의해 한정된다는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 도시 또는 기술된 특징들은 다른 실시예들의 특징들과 결합될 수 있다. 이러한 변경 및 변형예들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
개시된 시스템 및 방법은 다양한 샘플들에서의 다양한 어날라이트의 측정에 사용하는데 적합하고, 특히 전혈, 혈장, 혈청, 세포간 체액, 또는 그 유도체(derivative)에서의 어날라이트의 측정에 사용하는데 적합하다. 예시적인 실시예에서, 마주한 전극들과, 신속한 분석 시간(예를 들어, 약 5초)을 제공하고 작은 샘플(예를 들어, 약 0.4㎖)를 요구하며 개선된 혈액 글루코오스 측정의 신뢰성 및 정확성을 제공하는 삼중 펄스 전기 화학 검출을 구비한 박층 전지 설계에 기초한 글루코오스 테스트 시스템이 제공된다. 반응 전지에서, 샘플에 있는 글루코오스는 글루코오스 탈수소 효소를 사용하여 글루코노락톤(gluconolactone)으로 산화될 수 있으며, 전기 화학적으로 활성인 매개 물질은 효소로부터 팔라듐 작업 전극으로 전자를 수송하도록 사용될 수 있다. 정전위기(potentiostat)는 작업 및 대응 전극들에 삼중 펄스 전위 파형을 인가하여, 글루코오스 농도를 계산하도록 사용되는 3개의 전류 트랜션트를 초래하는데 이용될 수 있다. 또한, 3개의 전류 트랜션트로부터 획득된 부가의 정보는 샘플 매트릭스들 사이를 식별하여, 헤마토크리트, 온도 변수 또는 전기 화학적으로 활성인 성분들로 인하여 혈액 샘플에서의 변이성(variability)을 보정하도록 사용될 수 있다.
현재 개시된 방법은 원칙적으로 서로 이격된 제 1 및 제 2 전극과 시약층을 가지는 임의의 형태의 전기 화학 전지와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 화학 전지는 테스트 스트립의 형태로 할 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 테스트 스트립은 시약층이 배치되는 샘플 수용 챔버 또는 구역을 형성하기 위하여 얇은 스페이서에 의해 분리된 2개의 대향 전극들을 포함할 수 있다. 당업자는 예를 들어 동일 평면 전극들 뿐만 아니라 2개 이상의 전극들을 구비한 테스트 스트립을 포함하는 다른 형태의 테스트 스트립이 또한 여기에 설명된 방법들과 함께 사용될 수 있다는 것을 예측할 것이다.
도 1a 내지 도 4b는 본 명세서에 개시된 방법 및 시스템과 함께 사용하는데 적합한 예시적인 테스트 스트립(62)의 다양한 도면을 도시한다. 예시적인 실시예에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 원위 단부(80)로부터 근위 단부(82)로 연장하고 측면 가장자리(56, 58)를 가지는 세장형 몸체를 포함하는 테스트 스트립(62)이 제공된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 테스트 스트립(62)은 또한 제 1 전극층(66), 제 2 전극층(64), 및 2개의 전극층(64, 66)들 사이에 샌드위치된 스페이서(60)를 포함한다. 제 1 전극층(66)은 제 1 전극(66), 제 1 연결 트랙(76), 및 제 1 접촉 패드(67)를 포함하며, 제 1 연결 트랙(76)은 도 1b 및 도 4b에 도시된 바와 같이 제 1 전극(66)을 제 1 접촉 패드(67)에 전기적으로 연결한다. 도 1b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(66)이 시약층(72) 바로 밑에 있는 제 1 전극층(66)의 일 부인 것을 유의하여야 한다. 유사하게, 제 2 전극층(64)은 제 2 전극(64), 제 2 연결 트랙(78), 및 제 2 접촉 패드(63)를 포함할 수 있으며, 도 1b, 도 2, 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 연결 트랙(78)은 제 2 전극(64)을 제 2 접촉 패드(63)와 연결한다. 제 2 전극(64)은 도 4b에 도시된 바와 같이 시약층(72) 바로 위에 있는 제 2 전극층(64)의 일부분이다.
도시된 바와 같이, 샘플 수용 챔버(61)는 도 1b 및 도 4b에 도시된 바와 같이 제 1 전극(66), 제 2 전극(64), 및 테스트 스트립(62)의 원위 단부에 가까이 있는 스페이서(60)에 의해 형성된다. 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64)은 도 4b에 도시된 바와 같이 각각 샘플 수용 영역(61)의 바닥 및 상부를 형성할 수 있다. 스페이서(60)의 절개 영역(68)은 도 4b에 도시된 바와 같이 샘플 수용 챔버(61)의 측벽들을 형성할 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 샘플 수용 챔버(61)는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 샘플 입구 및/또는 통기구를 제공하는 포트(70)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포트들 중 하나는 유체 샘플이 진입하는 것을 허용하고, 다른 포트는 통기구로서 작용할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 샘플 수용 챔버(61)는 작은 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, 챔버(61)는 약 0.1㎕ 내지 약 5㎕, 약 0.2㎕ 내지 약 3㎕, 또는 바람직하게 약 0.3㎕ 내지 약 1㎕의 범위에 있는 체적을 가질 수 있다. 작은 샘플 체적을 제공하도록, 절개 영역(68)은 약 0.01㎠ 내지 약 0.2㎠, 약 0.02㎠ 내지 약 0.15㎠, 또는 바람직하게 약 0.03㎠ 내지 약 0.08㎠의 범위에 있는 면적을 가질 수 있다. 부가하여, 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64)은 약 1 미크론 내지 약 500 미크론, 바람직하게 약 10 미크론 내지 약 400 미크론, 보다 바람직하게 약 40 미크론 내지 약 200 미크론의 범위에서 이격될 수 있다. 전극들 사이의 보다 근접한 공간은 산화 환원 반응 사이클이 발생하는 것을 허용하고, 제 1 전극(66)에서 발생된 산화 매개 물질은 환원되도록 제 2 전극(64)으로 확산하고 다시 산화되도록 제 1 전극(66)으로 다시 연속하여 확산할 수 있다. 당업자는 전극들의 이러한 다양한 체적, 면적, 및/또는 공간이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다는 것을 예측할 것이다.
하나의 실시예에서, 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64)은 금, 팔라듐, 탄소, 은, 백금, 주석 산화물, 이리듐, 인듐, 또는 그 조합(예를 들어 인듐 도핑 산화 주석)과 같은 물질로 형성된 전도성 물질일 수 있다. 부가하여, 전극들은 전도성 물질을 스퍼터링, 전해도금, 또는 스크린 인쇄 공정에 의해 절연 시트(도시되지 않음) 상에 배치하는 것에 의해 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 제 1 전극층(66)과 제 2 전극층(64)은 각각 스퍼터링된 팔라듐과 스퍼터링된 금으로 만들어질 수 있다. 스페이서(60)로서 채택될 수 있는 적합한 물질은 예를 들어 플라스틱(예를 들어, PET, PETG, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌), 실리콘, 세라믹, 유리, 접착제, 및 그 조합과 같은 다양한 절연 물질을 포함한다. 하나의 실시예에서, 스페이서(60)는 폴리에스터 시트의 양쪽 측면 상에 코팅된 양면 접착제의 형태로 할 수 있으며, 접착제는 압력 민감성 또는 열 활성형일 수 있다. 당업자는 제 1 전극층(66), 제 2 전극층(64), 및/또는 스페이서(60)를 위한 다양한 물질들이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다는 것을 예측할 것이다.
다양한 메커니즘 및/또는 공정들이 샘플 수용 챔버(61) 내에 시약층(72)을 배치하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 시약층(72)은 슬롯 코팅, 튜브의 단부로부터의 분배, 잉크젯, 및 스크린 인쇄와 같은 공정들을 이용하여 샘플 수용 챔버(61) 내에 배치될 수 있다. 하나의 실시예에서, 시약층(72)은 적어도 매개 물질과 효소를 포함할 수 있으며, 제 1 전극(66) 상에 증착된다. 적합한 매개 물질의 예들은 페리시안 화합물, 페로센(ferrocene), 페로센 유도체, 오스뮴 비피리딜 복합체(osmium bipyridyl complexes), 및 퀴논 유도체들을 포함한다. 적합한 효소의 예는 글루코오스 산화 효소, 피롤로퀴놀린 퀴논(PQQ) 보조 인자(co-factor)를 사용한 글루코오스 탈수소 효소(GDH), 니코닌아미드 아데닌 디뉴클레오타이드(NAD) 보조 인자를 사용한 GDH, 플라빈 아데닌 디뉴클레오타이드(FAD) 보조 인자 [E.C.1.1.99.10]을 사용한 GDH를 포함한다. 시약층(72)은 33mM 포타슘 시트라코네이트(citraconate), pH 6.8, 0.033% 풀루로닉 P103, 0.017% 풀루로닉 F87, 0.85mM CaCl2, 30mM 자당(sucrose), 286μM PQQ, 15㎎/mL GDH, 및 0.6M 페리시안 화합물(ferricyanide)을 함유하는 제형(formulation)으로 준비될 수 있다. 풀루로닉은 소포제(antifoaming agent) 및/또는 습윤제로서 기능할 수 있는 에틸렌 산화물, 프로필렌 산화물 기반 블록 공중합체이다.
제형은 약 10m/min으로 움직이는 팔라듐 웹(palladium web)의 약 150㎛ 위에서 자세를 취하는 13 게이지 니들을 사용하여 특정의 필요한 속도(예를 들어, 약 570㎕/min)로 도포될 수 있다. 효소 제형으로 팔라듐 웹을 코팅하기 전에, 웹은 2-메르캅토에탄 술폰산(MESA)으로 코팅될 수 있다. 특정의 필요한 폭(예를 들어, 약 1.2㎜)을 가지는 채널 절개부와 함께 필요한 두께(예를 들어, 약 95㎛)를 가지는 스페이서는 특정의 필요한 온도(예를 들어, 약 70℃)에서 시약층과 팔라듐 웹 상에 적층될 수 있다. MESA-코팅 금 웹은 스페이서의 다른 측부에 적층될 수 있다. 스페이서는 비교적 높은 분자량을 가지는 선형 포화 폴리에스터 수지인 열가소성 접착제가 양측부 상에 코팅된 폴리에스터와 같은 중합체 기판으로 만들어질 수 있다. 이면지는 적층까지 접착제를 보호하도록 스페이서의 각각의 측부 상의 접착제층의 상부에 선택적으로 적층될 수 있다. 결과적인 적층물은 샘플 수용 챔버의 충전 경로가 약 3.5㎜ 길이이고, 그러므로 약 0.4㎕의 전체 체적을 준다.
하나의 실시예에서, 시약층(72)은 제 1 전극(66)의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 스페이서(60)의 일부분은 시약층(72)을 중첩하고 접촉할 수 있다. 스페이서(60)는 시약층(72)의 일부분이 스페이서(60)와 제 1 전극(66) 사이에 있을지라도 제 1 전극(66)에 대해 액체 불침투성 밀봉을 형성하도록 구성될 수 있다. 스페이서(60)는 적어도 전체 테스트 시간 동안 전극 면적을 형성하는데 충분한, 제 1 전극(66)에 대한 액체 불침투성 결합을 형성하도록 시약층(72)의 일부분을 혼합하거나 또는 부분적으로 용해한다. 시약층(72)이 충분히 건조되지 않거나 또는 먼지 입자와 같은 오염물이 존재하는 특정의 환경 하에서, 스페이서(60)는 액체 불침투성 밀봉을 형성할 수 없으며, 그 결과, 액체는 스페이서(60)와 제 1 전극(66) 사이로 스며들 수 있다. 이러한 누설은 부정확한 글루코오스 측정을 유발할 수 있다.
제 1 전극(66) 또는 제 2 전극(64)은 인가된 테스트 전압의 크기 및/또는 극 성에 따라서 작업 전극의 기능을 수행할 수 있다. 작업 전극은 환원된 매개 물질 농도에 비례하는 제한적 테스트 전류를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전류 제한 종(species)이 환원된 매개 물질(예를 들어, 페로시안 화합물)이면, 테스트 전압이 제 2 전극(64)에 대해 산화 환원 반응 매개 물질 전위보다 충분히 큰 양(positive)의 것인 한 환원된 매개 물질은 제 1 전극(66)에서 산화될 수 있다. 이러한 상황에서, 제 1 전극(66)은 작업 전극의 기능을 수행하고, 제 2 전극(64)은 대응/기준 전극의 기능을 수행한다. 당업자는 대응/기준 전극을 간단하게 기준 전극 또는 대응 전극으로서 지칭할 수 있다. 제한적 산화는, 측정된 산화 전류가 작업 전극 표면으로 확산하는 환원된 매개 물질의 유동률(flux)에 비례하도록, 모든 환원된 매개 물질이 작업 전극 표면에서 고갈되었을 때 발생한다. 테스트 스트립(62)에 대해 달리 기술되지 않으면, 테스트 계기(100)에 의해 인가되는 모든 전위들은 이후에 제 2 전극(64)에 대해 기술되는 것을 유념하여야 한다.
유사하게, 테스트 전압이 산화 환원 반응 매개 물질 전위보다 충분히 큰 음(negative)의 값이면, 환원된 매개 물질은 제한적 전류로서 제 2 전극(64)에서 산화될 수 있다. 이러한 상황에서, 제 2 전극(64)은 작업 전극의 기능을 수행하고, 제 1 전극(66)은 대응/기준 전극의 기능을 수행한다.
초기에, 분석을 수행하는 것은 포트(70)를 경유하여 샘플 수용 챔버(61) 내로 일정량의 유체 샘플을 도입하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 포트(70) 및/또는 샘플 수용 챔버(61)는 모세관 작용이 샘플 수용 챔버(61)에 유체 샘플을 충전하도록 구성될 수 있다. 제 1 전극(66) 및/또는 제 2 전극(64)은 샘플 수용 챔버(61)의 모세관 현상을 촉진하도록 친수성 시약이 코팅될 수 있다. 예를 들어, 2-메르캅토에탄 술폰산과 같은 친수성 반족(hydrophilic moiety)을 가지는 티올 유도체 합성 시약(thiol derivatized reagent)이 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 코팅될 수 있다.
도 5는 제 1 접촉 패드(67a, 67b) 및 제 2 접촉 패드(63)와 조화하는 테스트 계기(100)를 도시하는 단순 개략도를 제공한다. 제 2 접촉 패드(63)는 도 2에 도시된 바와 같이 U자 형상의 노치(65)를 통하여 테스트 계기에 대한 전기적인 연결을 확립하도록 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 테스트 계기(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 전극 커넥터(101), 제 1 전극 커넥터(102a, 102b)들, 테스트 전압 유닛(106), 전류 측정 유닛(107), 프로세서(212), 메모리 유닛(210), 및 영상 디스플레이(202)를 포함할 수 있다. 제 1 접촉 패드(67)는 2개의 지류 부분(67a, 67b, prong)을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 전극 커넥터(102a, 102b)들은 각각 지류 부분( 67a, 67b)에 별개로 연결된다. 제 2 전극 커넥터(101)는 제 2 접촉 패드(63)에 연결될 수 있다. 테스트 계기(100)는 테스트 스트립(62)이 테스트 계기(100)에 전기적으로 연결되었는지를 측정하도록 지류 부분(67a, 67b)들 사이의 저항 또는 전기적 연속성을 측정할 수 있다. 당업자는 테스트 스트립(62)이 테스트 계기(100)에 대해 적절하게 위치되었을 때를 측정하도록 테스트 계기(100)가 다양한 센서 및 회로들을 사용할 수 있다는 것을 예측할 것이다.
하나의 실시예에서, 테스트 계기(100)는 제 1 접촉 패드(67)와 제 2 접촉 패드(63) 사이에 테스트 전압 및/또는 전류를 인가할 수 있다. 스트립(62)이 삽입된 것을 테스트 계기(100)가 인식하면, 테스트 계기(100)는 켜져서 유체 검출 모드를 개시한다. 하나의 실시예에서, 유체 검출 모드는 약 0.5㎂의 일정 전류가 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64) 사이에 흐르도록 테스트 계기(100)가 전압을 인가하게 한다. 테스트 스트립(62)이 초기에 건조되어 있기 때문에, 테스트 계기(100)는 이 테스트 계기가 공급할 수 있는 최대 전압에 의해 제한될 수 있는 비교적 큰 전압을 측정한다. 유체 샘플이 투여 공정 동안 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64) 사이의 갭을 건너 연결할 때, 테스트 계기(100)는 인가된 전압에서의 감소를 측정하고, 측정값이 사전 결정된 임계치 아래에 있을 때, 테스트 계기(100)는 글루코오스 테스트를 자동으로 개시하게 된다.
하나의 실시예에서, 테스트 계기(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 사전 결정된 시간 간격 동안 다수의 테스트 전압을 인가하는 것에 의하여 글루코오스 테스트를 수행할 수 있다. 다수의 테스트 전압은 제 1 시간 간격(T1) 동안의 제 1 테스트 전압(V1), 제 2 시간 간격(T2) 동안의 제 2 테스트 전압(V2), 및 제 3 시간 간격(T3) 동안의 제 3 테스트 전압(V3)을 포함할 수 있다. 글루코오스 테스트 시간 간격(TG)은 글루코오스 테스트를 수행하는 시간의 양을 나타낸다(그러나, 글루코오스 테스트와 관련된 모든 계산에 필요한 것은 아니다). 글루코오스 테스트 시간 간격(TG)은 약 1초 내지 약 15초의 범위 또는 보다 길 수 있으며, 바람직하게 약 1초 내지 약 5초이다. 제 1, 제 2, 및 제 3 시간 간격 동안 측정된 다수의 테스트 전류값들은 약 1㎱당 하나의 측정 내지 약 100㎳당 하나의 측정 범위의 빈도로 수행될 수 있다. 일련의 방식으로 3개의 테스트 전압을 사용하는 실시예가 기술되었지만, 당업자는 글루코오스 테스트가 상이한 수의 개방 회로 및 테스트 전압을 포함할 수 있다는 것을 예측할 것이다. 예를 들어, 대안적인 실시예로서, 글루코오스 테스트는 제 1 시간 간격 동안의 개방 회로, 제 2 시간 간격 동안의 제 2 테스트 전압, 및 제 3 시간 간격 동안의 제 3 테스트 전압을 포함할 수 있다. 당업자는 용어 "제 1", "제 2", 및 "제 3"이 편리를 위해 선택되고, 테스트 전압이 인가되는 순서를 반드시 반영한 것이 아니라는 것을 예측할 것이다. 예를 들어, 실시예는 전위 파형을 가질 수 있으며, 여기서 제 3 테스트 전압은 제 1 및 제 2 테스트 전압의 인가 전에 인가될 수 있다.
글루코오스 분석 평가가 개시되었으면, 테스트 계기(100)는 제 1 시간 간격(T1, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 약 1초) 동안 제 1 테스트 전압(V1, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 약 -20㎷)을 인가할 수 있다. 제 1 시간 간격(T1)은 약 0.1초 내지 약 3초, 바람직하게 약 0.2초 내지 약 2초, 가장 바람직하게 약 0.3초 내지 약 1초의 범위에 있다.
제 1 시간 간격(T1)은, 샘플 수용 챔버(61)가 샘플로 완전히 충전되어서 시약층(72)이 적어도 부분적으로 용해 또는 용매화되도록 충분히 길 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 제 1 테스트 전압(V1)은 비교적 작은 양의 환원 또는 산화 전류가 측정되도록 비교적 낮은 값일 수 있다. 도 7은 제 2 및 제 3 시간 간격(T2 및 T3)과 비교하여 제 1 시간 간격(T1) 동안 비교적 작은 양의 전류가 관측되는 것을 도시한다. 예를 들어, 매개 물질로서 페리시안 화합물 및/또는 페로시안 화합물을 사용할 때, 제 1 테스트 전압(V1)은 약 -100㎷ 내지 약 -1㎷, 바람직하게 약 -50㎷ 내지 약 -5㎷, 가장 바람직하게 약 -30㎷ 내지 약 -10㎷의 범위에 있다.
제 1 테스트 전압(V1)의 인가 후에, 테스트 계기(100)는 제 2 시간 간격(T2, 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 약 3초) 동안 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64) 사이에 제 2 테스트 전압(V2, 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 약 -0.3V)을 인가한다. 제 2 테스트 전압(V2)은 제한적 산화 전류가 제 2 전극(64)에서 측정되도록 매개 물질 산화 환원 반응 전위를 충분하게 음으로 만드는 값일 수 있다. 예를 들어, 매개 물질로서 페리시안 화합물 및/또는 페로시안 화합물을 사용할 때, 제 2 테스트 전압(V2)은 약 -600㎷ 내지 약 0㎷, 바람직하게 약 -600㎷ 내지 약 -100㎷, 가장 바람직하게 약 -300㎷일 수 있다.
제 2 시간 간격(T2)은 환원된 매개 물질(예를 들어, 페로시안 화합물)의 발생 속도가 제한적 산화 전류의 크기에 기초하여 모니터링될 수 있도록 충분히 길어야 한다. 환원된 매개 물질은 시약층(72)과의 효소 반응에 의해 발생된다. 제 2 시간 간격(T2) 동안, 제한적인 양의 환원된 매개 물질은 제 2 전극(64)에서 산화되고, 비제한적인 양의 산화된 매개 물질은 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64) 사이에 농도 기울기(gradient)를 형성하도록 제 1 전극(66)에서 환원된다.
예시적인 실시예에서, 제 2 시간 간격(T2)은 충분한 양의 페리시안 화합물이 제 2 전극(64)에서 발생될 수 있도록 충분히 길어야 한다. 제한적 전류가 제 3 테스트 전압(V3) 동안 제 1 전극(66)에서 페로시안 화합물을 산화시키기 위하여 측정될 수 있도록, 충분한 양의 페리시안 화합물이 제 2 전극(64)에서 요구된다. 제 2 시간 간격(T2)은 약 60초 미만이며, 바람직하게 약 1초 내지 약 10초, 가장 바람직하게 약 2초 내지 약 5초의 범위에 있다.
도 7은 제 2 시간 간격(T2) 동안 산화 전류의 절대값의 점차적인 증가에 따라 일어나는 제 2 시간 간격(T2)의 시작 시의 비교적 작은 피크(ipb)를 도시한다. 작은 피크(ipb)는 약 1초에서 환원된 매개 물질의 초기 고갈(depletion)로 인하여 발생한다. 작은 피크(ipb) 후의 산화 전류에서의 점차적인 증가는 시약층(72)에 의한 페로시안 화합물의 발생에 의해 유발되며, 페로시안 화합물은 그런 다음 제 2 전극(64)으로 확산한다.
제 2 테스트 전압(V2)을 인가한 후에, 테스트 계기(100)는 제 3 시간 간격(T3, 예를 들어 도 6에서 1초) 동안 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64) 사이에 제 3 테스트 전압(V3, 예를 들어 도 6에서 약 +0.3V)을 인가한다. 제 3 테스트 전압(V3)은 제한적 산화 전류가 제 1 전극(66)에서 측정되도록 매개 물질 산화 환원 반응 전위를 충분하게 양(positive)으로 만드는 값일 수 있다. 예를 들어, 매개 물질로서 페리시안 화합물 및/또는 페로시안 화합물을 사용할 때, 제 3 테스트 전압(V3)은 약 0㎷ 내지 약 600㎷, 바람직하게, 약 100㎷ 내지 약 600㎷, 가장 바람직하게 약 300㎷일 수 있다.
제 3 시간 간격(T3)은 산화 전류의 크기에 기초하여 제 1 전극(66) 가까이에서 환원된 매개 물질(예를 들어, 페로시안 화합물)의 확산을 모니터링하도록 충분히 길 수 있다. 제 3 시간 간격(T3) 동안, 제한적인 양의 환원된 매개 물질은 제 1 전극(66)에서 산화되며, 비제한적인 양의 산화된 매개 물질은 제 2 전극(64)에서 환원된다. 제 3 시간 간격(T3)은 약 0.1초 내지 약 5초, 바람직하게 약 0.3초 내지 약 3초, 가장 바람직하게 약 0.5초 내지 약 2초의 범위에 있다.
도 7은 정상 상태 전류(steady-state current, iss) 값으로의 감소에 따라 일어나는 제 3 시간 간격(T3)의 시작시에서의 비교적 큰 피크(ipc)를 도시한다. 하나의 실시예에서, 제 2 테스트 전압(V2)은 제 1 극성을 가질 수 있으며, 제 3 테스트 전압(V3)은 제 1 극성과 반대인 제 2 극성을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 2 테스트 전압(V2)은 매개 물질 산화 환원 반응 전위를 충분히 음으로 만들 수 있으며, 제 3 테스트 전압(V3)은 매개 물질 산화 환원 반응 전위를 충분히 양으로 만들 수 있다. 제 3 테스트 전압(V3)은 제 2 테스트 전압(V2) 후에 바로 인가될 수 있다. 그러나, 당업자는 제 2 및 제 3 테스트 전압의 크기 및 극성이 어날라이트 농도를 측정하는 방식에 따라서 선택될 수 있다는 것을 예측할 것이다.
테스트 스트립이 도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 마주하는 페이스 또는 대면 배열를 가지며 도 6에 도시된 바와 같이 테스트 스트립에 전위 파형이 인가되는 것으로 가정하면, 초기 글루코오스 농도(G1)는 수학식 1에 의해 표현된 바와 같은 글루코오스 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure 112009002838857-pat00005
수학식 1에서, i1은 제 1 테스트 전류값이며, i2는 제 2 테스트 전류값이며, i3은 제 3 테스트 전류값이며, 문자 p, z, 및 a는 경험적으로 유도된 교정 상수들이다. 수학식 1에 있는 모든 테스트 전류값(즉, i1, i2, 및 i3)들은 전류의 절대값을 사용한다. 제 1 테스트 전류값(i1)과 제 2 테스트 전류값(i2)은 제 3 시간 간격(T3) 동안 발생하는 하나 이상의 사전 결정된 전류값들의 평균 또는 합에 의해 각각 정의될 수 있다. 제 3 테스트 전류(i3)는 제 2 시간 간격(T2) 동안 발생하는 하나 이상의 사전 결정된 테스트 전류값들의 평균 또는 합에 의해 정의될 수 있다. 당업자는 명칭 "제 1", "제 2", 및 "제 3"이 편리를 위해 선택되며, 전류값을 계산하는 순서를 반드시 반영한 것이 아니라는 것을 예측할 것이다.
수학식 1은 더욱 정확한 글루코오스 농도를 제공하도록 변경될 수 있다. 테스트 전류값들의 단순 평균 또는 합을 사용하는 대신에, 용어 "i1"은 수학식 2에 기 술된 바와 같이 피크 전류값(ipb 및 ipc)과 정상 상태 전류(iss)를 포함하도록 정의될 수 있다.
Figure 112009002838857-pat00006
정상 상태 전류(iss)의 계산은 수학적 모델, 외삽법(extrapolation), 사전 결정된 시간 간격의 평균, 또는 그들의 조합에 기초할 수 있다. iss를 계산하는 방법의 하나의 예는 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합되는 미국 특허 제6,413,410호 및 제5,942,102호에 개시되어 있다.
수학식 2는 수학식 1과 결합되어 혈액 샘플에서의 내생적(endogenous) 및/또는 외생적(exogenous) 간섭(interferent)의 존재를 보상할 수 있는 보다 정확한 글루코오스 농도를 측정하기 위한 수학식 3을 만들 수 있다.
Figure 112009002838857-pat00007
내생적 간섭에 부가하여, 특정 환경 하에서의 극단 헤마토크리트 레벨은 글루코오스 측정의 정확성에 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 수학식 3은 샘플이 극단 헤마토크리트 레벨(예를 들어, 약 10% 또는 약 70%)을 가지는 것처럼 정확한 보정 된 글루코오스 농도(G2)를 제공하도록 더욱 변경될 수 있다.
부가적으로, 다양한 시스템, 사용자, 및/또는 장치 비효율성 및/또는 에러들을 고려 및/또는 확인하도록 구성된 방법 및 시스템의 다양한 실시예들이 본 발명에서 제공된다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 시스템은 극단 헤마토크리트 레벨을 가진 샘플의 글루코오스 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 부가적으로, 시스템은 샘플 챔버의 부분 충전 또는 이중 충전을 이용하는 테스트를 확인하도록 구성될 수 있다. 또한, 시스템은 샘플이 샘플 챔버로부터 누설하여 테스트의 완전성을 손상시킬 수 있는 이러한 상황 및/또는 시스템의 일부분(예를 들어, 테스트 스트립)이 손상되는 이러한 상황들을 확인하도록 구성될 수 있다. 이러한 다양한 실시예들이 다음에 기술된다.
극단 헤마토크리트 레벨에서의 어날라이트 검출:
극단 헤마토크리트 레벨에서의 글루코오스 농도를 정확하게 측정하는 방법 및 시스템들이 본 발명에서 제공된다. 예를 들어, 도 8은 극단 헤마토크리트 레벨을 가지는 혈액 샘플을 고려한 정확한 글루코오스 농도를 계산하기 위한 방법(2000)을 도시한 흐름도이다. 사용자는 단계(2001)에서 도시된 바와 같이 테스트 스트립에 샘플을 적용하는 것에 의하여 테스트를 개시할 수 있다. 제 1 테스트 전압(V1)은 단계(2002)에서 도시된 바와 같이 제 1 테스트 시간 간격(T1) 동안 인가될 수 있다. 결과적인 테스트 전류는 그런 다음 단계(2004)에서 도시된 바와 같이 제 1 테스트 시간 간격(T1) 동안 측정된다. 제 1 테스트 시간 간격(T1) 후에, 제 2 테스트 전압(V2)은 단계(2006)에서 도시된 바와 같이 제 2 테스트 시간 간격(T2) 동안 인가된다. 결과적인 테스트 전류는 그런 다음 단계(2008)에서 도시된 바와 같이 제 2 테스트 시간 간격(T2) 동안 측정된다. 제 2 테스트 시간 간격(T2) 후에, 제 3 테스트 전압(V3)은 단계(2010)에서 도시된 바와 같이 제 3 테스트 시간 간격(T3) 동안 인가된다. 결과적인 테스트 전류는 그런 다음 단계(2012)에서 도시된 바와 같이 제 3 테스트 시간 간격(T3) 동안 측정된다.
지금, 테스트 전류값들은 테스트 계기에 의해 수집되었으며, 초기 글루코오스 농도(G1)는 단계(2014)에 도시된 바와 같이 계산될 수 있다. 초기 글루코오스 농도(G1)는 수학식 1 또는 수학식 3을 사용하여 계산될 수 있다. 다음에, 헤마토크리트 레벨(H)은 단계(2016)에서 도시된 바와 같이 계산될 수 있다.
헤마토크리트 레벨은 글루코오스 테스트 시간 간격(TG) 동안 획득된 테스트 전류값들을 사용하여 평가될 수 있다. 대안적으로, 헤마토크리트 레벨(H)은 제 2 테스트 시간 간격(T2) 및 제 3 테스트 시간 간격(T3) 동안 획득된 테스트 전류값들을 사용하여 평가될 수 있다. 하나의 실시예에서, 헤마토크리트 레벨(H)은 초기 글루코오스 농도(G1)와 제 2 테스트 전류값(i2)에 기초한 헤마토크리트 수학식을 사용하여 평가될 수 있다. 예시적인 헤마토크리트 수학식은 수학식 4에서 기술된다.
H = K5 ln(|i2|) + K6 ln(G1) + K7
용어 H는 헤마토크리트 레벨이며, i2는 제 2 시간 간격 동안의 적어도 하나의 테스트 전류값이며, K5는 제 5 상수이며, K6은 제 6 상수이고, K7은 제 7 상수이다. 하나의 실시예에서, K5, K6, 및 K7은 각각 -76, 56, 및 250이다. 도 9는 수학식 4를 사용하여 평가된 헤마토크리트 레벨들이 기준 방법으로 측정된 실제의 헤마토크리트 레벨들과 거의 선형의 상관 관계를 가지는 것을 도시한다.
헤마토크리트 레벨(H)이 단계(2016)에서 계산되었으면, 헤마토크리트 레벨은 단계(2018)에서 도시된 바와 같이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)과 비교된다. 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)은 약 30%일 수 있다. 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)보다 낮으면, 초기 글루코오스 농도(G1)는 단계(2020)에서 도시된 바와 같이 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)와 비교된다. 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)는 약 300㎎/dL일 수 있다. 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)보다 낮지 않으면, 헤마토크리트 레벨(H)은 단계(2022)에서 도시된 바와 같이 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU)과 비교된다. 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨(HU)은 약 50%이다. 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 HU보다 높으면, 초기 글루코오스 농도(G1)는 단계(2028)에서 도시된 바와 같이 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)와 비교된다. 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)은 약 100㎎/dL일 수 있다. 단계 2018 및 2022는 헤마토크리트 레벨(H)이 HL보다 낮지 않고 HU보다 높지 않으면 단계(2034)에서 도시된 바와 같이 초기 글루코오스 농도(G1)를 출력하게 된다.
제 1 함수는 H가 HL보다 낮고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)보다 낮으면 단계(2024)에서 도시된 바와 같이 보정값(Corr)을 계산하도록 사용될 수 있다. 제 1 함수는 수학식 5의 형태로 할 수 있다.
Corr = K1(HL - H) G1
용어 K1은 제 1 상수이며, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨이다. 한 실시예에서, K1 및 HL은 각각 약 -0.004 및 약 30%일 수 있다.
그러나, H가 HL보다 낮고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)보다 낮지 않으면, 제 2 함수가 단계(2026)에서 도시된 바와 같이 보정값(Corr)을 계산하도록 사용될 수 있다. 제 1 함수는 수학식 6의 형태로 할 수 있다.
Corr = K2(HL - H) (Gmax - G1)
용어 K2는 제 2 상수이고, Gmax는 사전 결정된 최대 글루코오스 농도이다. 하나의 실시예에서, K2 및 Gmax는 각각 -0.004 및 약 600㎎/dL일 수 있다. 수학식 5 및 6에 대한 보정값(Corr)은 약 -5 내지 약 0의 범위로 제한될 수 있다. 그러므로, 보정값(Corr)이 -5보다 작으면, 보정값(Corr)은 -5로 설정되고, 보정값(Corr)이 0보다 크면, 보정값(Corr)은 0으로 설정된다.
제 3 함수는 H가 HU보다 높고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)보다 낮으면, 단계(2030)에서 도시된 바와 같이 보정값(Corr)을 계산하도록 사용될 수 있다. 제 3 함수는 수학식 7의 형태로 할 수 있다.
Corr = 0
그러나, H가 HU보다 높고 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)보다 낮지 않으면, 제 4 함수가 단계(2032)에서 도시된 바와 같이 보정값(Corr)을 계산하도록 사용될 수 있다. 제 4 함수는 수학식 8의 형태로 할 수 있다.
Corr = K4(H - HU) (G1 - GL)
용어 K4는 약 0.011일 수 있는 제 4 상수이다. 수학식 8에 대한 보정값(Corr)은 약 0 내지 약 6의 범위로 제한될 수 있다. 그러므로, 보정값(Corr)이 0보다 작으면, 보정값(Corr)은 0으로 설정되고, 보정값(Corr)이 6보다 크면 보정값(Corr)은 6으로 설정된다.
단계(2024)에서 제 1 함수로 보정값(Corr)을 계산한 후에, 제 1 글루코오스 농도는 단계(2036)에서 100㎎/dL과 비교된다. 제 1 글루코오스 농도가 100㎎/dL보다 낮으면, 제 2 글루코오스 농도(G2)는 단계(2038)에서 도시된 바와 같이 제 1 보정 수학식을 사용하여 계산된다. 100㎎/dL은 글루코오스 임계치를 나타내며 제한수로서 해석되지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 하나의 실시예에서, 글루코오스 임계치는 약 70㎎/dL 내지 약 100㎎/dL의 범위일 수 있다. 제 1 보정 방정식은 수학식 9의 형태를 할 수 있다.
G2 = G1 + Corr
초기 글루코오스 농도(G1)가 단계(2036)에 기초하여 100㎎/dL보다 낮지 않으면, 보정된 글루코오스 농도(G2)는 단계(2040)에서 도시된 바와 같이 제 2 보정 방정식을 사용하여 계산될 수 있다. 제 2 보정 방정식은 수학식 10의 형태를 할 수 있다.
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보정된 글루코오스 농도(G2)가 단계(2038) 또는 단계(2040)에서 계산된 후에, 단계(2042)에서 글루코오스 판독값으로서 출력된다.
단계(2026), 단계(203), 또는 단계(2032)에서 보정값(Corr)을 계산한 후에, 보정된 글루코오스 농도(G2)는 단계(2040)에서 수학식 10을 사용하여 계산될 수 있다. 보정값(Corr)이 0일 때(제 3 함수에 관하여), 보정된 글루코오스 농도(G2)는 단계(2042)에서 글루코오스 판독치로서 출력될 수 있는 초기 글루코오스 농도(G1)와 같다.
극단 헤마토크리트 레벨들을 가지는 정확한 글루코오스 농도를 계산하기 위한 방법(2000)은 몇 명의 기증자(donor)들로부터의 혈액을 사용하여 증명되었다. 도 10은 넓은 범위의 헤마토크리트 레벨들 및 글루코오스 농도들을 가지는 혈액 샘플로 시험한 다수의 테스트 스트립들에 대한 편의도(bias plot)를 도시한다. 보다 상세하게, 도 10은 새로운 테스트 시스템의 정확성 및 정밀도에서 넓은 범위의 헤마토크리트를 가지는 전혈 샘플들의 영향을 도시한다. 도시된 바와 같이, YSI 2700 설비(미국, 오하이오, 엘로우 스프링스, 엘로우 스프링스 인스트루먼트사)에 대한 센서 반응의 편의(bias)가 혈장 글루코오스 농도에 대해 점으로 도시되었다. 데이터는 센서들의 3개의 배치(batch)들 및 4개의 혈액 기증자들에 의해 획득되었다. 헤마토크리트는 글루코오스를 구비한 샘플들에 화학 약품을 타기 전에 20%(정사각형), 37-45%(원) 또는 60%(삼각형)으로 조정되었다. 이러한 데이터는 전기 화학적 측정에 대한 박층 전지 및 삼중 펄스 접근법이 혈액 글루코오스 테스트 시스템에 의해 개선된 분석적 성능을 위한 기회를 제공하는 것을 제안한다. 그러므로, 헤마토크리트 레벨(H) 및 초기 글루코오스 농도(G1)에 의존하는 보정값(Corr)의 사용은 혈액 샘플이 극단 헤마토크리트 레벨을 가질지라도 보다 정확한 보정된 글루코오스 농도(G2)의 측정을 허용한다.
시스템 에러 확인:
테스트를 수행할 때의 사용자 에러, 테스트 계기 에러, 및 결함성 테스트 스트립들을 포함할 수 있는 시스템 에러를 확인하기 위한 방법의 다양한 실시예들이 또한 제공된다. 예를 들어, 도 11은 어날라이트 측정을 수행하는데 있어서 시스템 에러를 확인하는 방법(1000)의 예시적인 실시예를 도시하는 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 사용자는 단계(1002)에서 도시된 바와 같이 테스트 스트립에 샘플을 도포하는 것에 의해 테스트를 개시할 수 있다. 샘플이 투여된 후에, 테스트 계기는 단계(1004a)에서 도시된 바와 같이 제 1 시간 간격(T1) 동안 제 1 테스트 전압(V1)을 인가한다. 결과적인 테스트 전류는 단계(1005a)에서 도시된 바와 같이 제 1 시간 간격(T1) 동안 측정된다. 제 1 시간 간격(T1) 동안, 테스트 계기는 이중 투여 검사(1006a) 및 최대 전류 검사(1012a)를 수행한다. 이중 투여 검사(1006a), 또는 최 대 전류 검사(1012a)가 실패하면, 테스트 계기는 단계(1028)에서 도시된 바와 같이 에러 메시지를 디스플레이하게 된다. 이중 투여 검사(1006a) 및 최대 전류 검사(1012a) 모두를 통과하면, 테스트 계기는 단계(1004b)에서 도시된 바와 같이 제 2 시간 간격(T2) 동안 제 2 테스트 전압(V2)을 인가할 수 있다.
결과적인 테스트 전류는 단계(1005b)에서 도시된 바와 같이 제 2 시간 간격(T2) 동안 측정된다. 제 2 테스트 전압(V2)의 인가 동안, 테스트 계기는 이중 투여 검사(1006b), 최대 전류 검사(1012b), 및 최소 전류 검사(1014b)를 수행한다. 검사(1006b, 1012b, 또는 1014b)들 중 하나가 불합격이면, 테스트 계기는 단계(1028)에서 도시된 바와 같이 에러 메시지를 디스플레이하게 된다. 모든 검사(1006b, 1012b, 및 1014b)들을 통과하면, 테스트 계기는 단계(1004c)에서 도시된 바와 같이 제 3 테스트 전압(V3)을 인가하게 된다.
결과적인 테스트 전류는 단계(1005c)에서 도시된 바와 같이 제 3 시간 간격(T3) 동안 측정된다. 제 3 테스트 전압(V3)의 인가 동안, 테스트 계기는 이중 투여 검사(1006c), 최대 전류 검사(1012c), 최소 전류 검사(1014c), 높은 저항 검사(1022c), 및 샘플 누설 검사(1024c)를 수행한다. 모든 검사(1006c, 1012c, 1014c, 1022c, 및 1024c)들을 통과하면, 테스트 계기는 단계(1026)에서 도시된 바와 같이 글루코오스 농도를 디스플레이하게 된다. 검사(1006c, 1012c, 1014c, 1022c, 및 1024c)들 중 하나가 불합격이면, 테스트 계기는 단계(1028)에서 도시된 바와 같이 에러 메시지를 디스플레이하게 된다.
이중 투여 사고(double-dosing event)
이중 투여는 사용자가 샘플 수용 챔버에 불충분한 양의 혈액을 도포하고 샘플 수용 챔버를 더욱 충전하도록 다음의 혈액의 덩어리(bolus)를 적용할 때 발생한다. 사용자의 손가락 끝 또는 흔들리는 손가락 상에서 짜내진 불충분한 양의 혈액은 이중 투여 사고의 발생을 유발할 수 있다. 현재 개시된 시스템 및 방법은 이러한 이중 충전 사고를 확인하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 12는 제 2 시간 간격(T2) 동안 이중 투여 사고가 발생하여 스파이크(spike, 실선 참조)가 관측되는 테스트 전류 트랜션트를 도시한다. 이중 투여 사고가 없을 때, 테스트 전류 트랜션트는 피크(도 12의 점선 참조)를 가지지 않는다.
이중 투여 사고는 글루코오스 테스트가 부정확한 판독치를 가지도록 할 수 있다. 그러므로, 통상적으로 이중 투여 사고를 확인하고, 다음에 계기가 잠재적으로 부정확한 판독치를 출력하는 대신에 에러 메시지를 출력하는 것이 필요하다. 단지 일부분만이 샘플로 적셔질 때, 전극 면적이 사실상 감소되기 때문에, 이중 투여 사고는 초기에 측정된 테스트 전류의 크기가 낮게 되도록 한다. 사용자가 제 2 투여분(dose)을 적용하면, 유효 전극 면적에서의 급격한 증가 때문에, 또한 교류(turbulence)가 한층 환원된 매개 물질이 작업 전극에 밀접하여 운반되도록 하기 때문에, 전류 스파이크가 발생하게 된다. 부가하여, 시약층의 일부분이 전체 테스트 시간 동안 샘플에 의해 적셔지지 않기 때문에, 보다 적은 페로시안 화합물이 발생되게 된다. 그러므로, 글루코오스 알고리즘에서 사용된 테스트 전류값이 이중 투여의 결과로서 강하 또는 상승되면, 부정확한 글루코오스 판독이 발생할 수 있다.
이중 투여 사고(1006a, 1006b, 또는 1006c)를 확인하는 방법은 제 2 테스트 전류와 제 3 테스트 전류를 측정하는 것을 포함하며, 제 2 테스트 전류는 제 3 테스트 전류 전에 발생한다. 제 3 테스트 전류의 절대값과 제 2 테스트 전류의 절대값 사이의 차이에 기초하여 이중 투여 사고를 확인하도록 수학식이 사용될 수 있다. 상기 차이가 사전 결정된 임계치보다 크면, 테스트 계기는 이중 투여 사고를 지시하는 에러 메시지를 출력할 수 있다. 이중 투여 사고를 확인하는 방법은 테스트 전류값들이 테스트 계기에 의해 수집됨으로써 일련의 방법으로 다수 회 수행될 수 있다. 상기 수학식은 이중 투여 사고가 발생되었는지를 측정하기 위한 차이값(Z)를 계산하기 위한 수학식 11의 형태를 할 수 있다.
Z = abs(i(t+x)) - abs(i(t))
용어 i(t)는 제 2 테스트 전류이며, i(t+x)는 제 3 테스트 전류이며, t는 제 2 테스트 전류에 대한 시간이며, x는 전류 측정 사이의 시간의 증분이다. 값(Z)이 약 3㎂의 사전 결정된 임계치보다 크면, 테스트 계기는 이중 투여 사고로 인한 에러 메시지를 출력할 수 있다. 본 발명에 개시된 사전 결정된 임계치들은 테스트 스트립(100)과 도 6의 전압 파형과 함께 사용하기 위해 예시하며, 작업 전극과 기준 전극 모두는 약 0.042㎠의 면적과, 약 90 미크론 내지 약 100 미크론의 범위에 있는 두 전극들 사이의 거리를 가진다. 이러한 사전 결정된 임계치들이 테스트 스트립 설계, 테스트 전압 파형 및 다른 인자들에 기초하여 변경될 수 있다는 것은 당업자에게는 자명한 것이다.
이중 투여 사고(예를 들어, 1006a, 1006b, 또는 1006c)를 확인하기 위한 또 다른 실시예에서, 제 1 테스트 전류, 제 2 테스트 전류, 및 제 3 테스트 전류를 측정하는 단계를 포함하는 방법이 제공되며, 제 1 테스트 전류는 제 2 테스트 전류 전에 발생하고, 제 3 테스트 전류는 제 2 테스트 전류 후에 발생한다. 제 2 테스트 전류의 절대값에서 제 1 테스트 전류의 절대값과 제 3 테스트 전류의 절대값을 뺀 값의 두배에 기초하여 이중 투여 사고를 확인하는 방정식이 제공된다. 방정식은 이중 투여 사고가 발생되었는지를 측정하기 위한 합계값(Y)을 계산하기 위한 수학식 12의 형태를 할 수 있다.
Y = 2*abs(i(t)) - abs(i(t-x)) - abs(i(t+x))
용어 i(t)는 제 2 테스트 전류이며, i(t-x)는 제 1 테스트 전류이며, i(t+x)는 제 3 테스트 전류이며, t는 제 2 테스트 전류에 대한 시간이고, x는 측정들 사이의 시간의 증분이며, abs는 절대 함수를 나타낸다. 합계값(Y)이 사전 결정된 임계치보다 크면, 테스트 계기는 이중 투여 사고로 인한 에러 메시지를 출력할 수 있다. 사전 결정된 임계치는 제 1 시간 간격(T1), 제 2 시간 간격(T2), 및 제 3 시간 간격(T3) 동안 다른 값으로 설정될 수 있다.
하나의 실시예에서, 사전 결정된 임계치는 제 1 시간 간격(T1) 동안 약 2㎂, 제 2 시간 간격(T2) 동안 약 2㎂, 및 제 3 시간 간격(T3) 동안 약 3㎂일 수 있다. 사전 결정된 임계치는 예를 들어 테스트 계기에서의 노이즈, 테스트 전류 측정 빈도, 전극의 면적, 전극들 사이의 거리, 이중 투여 사고의 긍정 오류(false positive) 확인의 개연성, 및 이중 투여 사고의 부정 오류(false negative) 확인의 개연성과 같은 다양한 인자의 결과로서 조정될 수 있다. 수학식 12를 사용하여 이중 투여 사고를 확인하는 방법은 테스트 전류 트랜션트의 복수의(multiple) 부분들에 대해 수행될 수 있다. 제 1 테스트 전류와 제 3 테스트 전류가 기준선 보정(baseline correction)을 제공하기 때문에, 수학식 12가 이중 투여 사고에 대해 수학식 11보다 더 정확할 수 있다는 것을 유념하여야 한다. 도 7의 테스트 전압 파형을 사용할 때, 이중 투여 검사는 피크가 전형적으로 시간 간격들의 시작시에 발생하기 때문에 제 1, 제 2, 및 제 3 시간 간격들의 시작 후에 바로 일정 시간에 수행될 수 있다. 예를 들어, 0초에서 약 0.3초, 약 1.05초, 및 약 4.05초까지 측정된 테스트 전류들은 이중 투여 검사로부터 배제될 것이다.
최대 전류 검사
도 11의 단계(1012a, 1012b, 및 1012c)에 기술된 바와 같이, 최대 전류 검사는 테스트 계기 에러 또는 테스트 스트립 결함을 확인하도록 사용될 수 있다. 테스트 계기 에러의 예는 혈액이 투여된 후에 늦게 검출될 때 발생한다. 결함성 테스트 스트립의 예는 제 1 및 제 2 전극들이 함께 쇼트될 때 발생한다. 도 13은 테스트 전류 트랜션트를 도시하며, 테스트 계기는 테스트 스트립 내로 혈액의 투여를 직접 검출하지 않는다(실선 참조). 이러한 시나리오에 있어서, 늦은 스타트는 제 2 테스트 전압(V2)이 인가되어 비교적 큰 테스트 전류값이 관측되기 전에 상당한 양의 페로시안 화합물을 발생시키게 된다. 대조적으로, 테스트 계기가 혈액이 적용되면 테스트 전압 파형을 적절하게 개시할 때, 제 2 시간 간격 동안의 테스트 전류값들은 도 13에서 점선으로 지시된 바와 같이 훨씬 작다.
늦은 스타트 사고는 부정확한 글루코오스 판독을 유발할 수 있다. 그러므로, 늦은 스타트 사고를 확인하고 부정확한 판독치를 출력하는 대신에 에러 메시지를 출력하는 계기를 가지는 것이 필요하게 된다. 늦은 스타트 사고는 시약층이 페로시안 화합물을 발생시키는데 많은 시간이 소요되기 때문에 측정된 테스트 전류의 크기를 크게 한다. 그러므로, 증가된 테스트 전류값은 글루코오스 농도의 정확성을 왜곡하기 쉽다.
테스트 계기 에러에 부가하여, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 쇼트는 테스트 전류를 증가시킬 수 있다. 이러한 증가의 크기는 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 단락 저항(shunting resistance)의 크기에 의존한다. 단락 저항이 비교적 작으면, 비교적 큰 양의 편의가 테스트 전류에 부가되어 잠재적으로 부정확한 글루코오스 반응을 유발하게 된다.
최대 전류 검사(1012a, 1012b, 및 1012c)는 모든 측정된 테스트 전류값들의 절대값과 사전 결정된 임계치와 비교하여, 측정된 테스트 전류값들 중 하나의 절대 값이 사전 결정된 임계치보다 크면 에러 메시지를 출력하는 것에 의하여 수행될 수 있다. 사전 결정된 임계치는 제 1, 제 2, 및 제 3 시간 간격(T1, T2, 및 T3) 동안 다른 값들로 설정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 사전 결정된 임계치는 제 1 시간 간격(T1) 동안 약 50㎂, 제 2 시간 간격(T2) 동안 약 300㎂, 제 3 시간 간격(T3) 동안 약 3000㎂일 수 있다.
최소 전류 검사
도 11의 단계(1014b 및 1014c)에서 기술된 바와 같이, 최소 전류 검사는 예를 들어, 글루코오스 테스트의 스타트 오류, 테스트 계기에 의한 부적합한 시간 쉬프트(shift), 및 조급한 테스트 스트립 제거와 같은 다양한 잠재적 문제들을 확인하도록 사용될 수 있다. 스타트 오류는 샘플이 테스트 스트립에 도포되지 않았음에도 테스트 계기가 글루코오스 테스트를 개시할 때 발생할 수 있다. 테스트 계기가 테스트를 부주의하게 개시할 수 있는 상황들의 예는 정전기 방전 사고(ESD), 또는 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 일시적 쇼트이다. 이러한 사고들은 액체 샘플이 테스트 스트립 내로 도입되지 않았음에도 테스트를 개시하는 시간 내에 적어도 짧은 순간 동안 비교적 큰 전류가 관측되도록 할 수 있다.
글루코오스 테스트의 부주의한 개시는 샘플이 아직 테스트 스트립에 도포되지 않았음에도 테스트 계기가 낮은 글루코오스 농도를 출력하도록 할 수 있다. 그러므로, 테스트 계기가 허위의 낮은 글루코오스 판독치를 출력하지 않도록 글루코 오스 테스트의 부주의한 개시를 확인하는 것이 필요하게 된다. 대신에, 테스트 계기는 테스트를 다시 수행하기 위하여 사용자에게 동일한 테스트 스트립을 재삽입하도록 하거나 또는 새로운 테스트 스트립을 삽입하도록 지시하는 에러 메시지를 제공하여야 한다.
테스트 계기에 의한 시간 쉬프팅 에러는 제 3 테스트 전압(V3)이 빠르거나 늦게 인가될 때 발생한다. 제 3 테스트 전압(V3)의 빠른 인가는 제 2 시간 간격(T2)의 종료시의 테스트 전류값이 음극성(negative polarity)을 가진 비교적 작은 전류값 대신에 양극성(positive polarity)을 가진 비교적 큰 전류값이 되도록 한다. 제 3 테스트 전압(V3)의 늦은 인가는 제 3 시간 간격의 개시시의 테스트 전류값이 양극성을 가진 비교적 큰 전류값 대신에 음극성을 가진 비교적 작은 전류값이 되도록 한다. 빠르거나 늦은 제 3 테스트 전압(V3)의 인가 모두에 대해, 부정확한 글루코오스 결과를 유발할 가능성이 있다. 그러므로, 부정확한 글루코오스 판독이 발생하지 않도록 최소 전류 검사를 사용하여 테스트 계기에 의한 시간 쉬프팅을 확인하는 것이 필요하게 된다.
글루코오스 테스트의 종료 전에 테스트 계기로부터 테스트 스트립의 조급한 제거는 부정확한 글루코오스 판독이 발생하도록 할 수 있다. 테스트 스트립 제거는 부정확한 글루코오스 출력을 잠재적으로 유발하는 0에 근접한 값으로 테스트 전류를 변화시키게 된다. 따라서, 에러 메시지가 부정확한 글루코오스 판독치를 디스플레이하는 대신에 제공될 수 있도록 최소 전류 검사를 사용하여 조급한 테스트 스트립 제거를 확인하는 것이 또한 필요하게 된다.
최소 전류 검사는 제 2 및 제 3 시간 간격(T2 및 T3) 동안 측정된 모든 테스트 전류값들의 절대값을 사전 결정된 임계치와 비교하여 측정된 전류값들 중 하나의 절대값이 사전 결정된 임계치보다 작으면 에러 메시지를 출력하는 것에 의하여 수행될 수 있다. 사전 결정된 임계치는 제 2 및 제 3 시간 간격 동안 다른 값으로 설정될 수 있다. 그러나, 하나의 실시예에서, 사전 결정된 임계치는 제 1 시간 간격(T1) 및 제 2 시간 간격(T2) 동안 1㎂로 설정될 수 있다. 최소 전류 검사는 제 1 테스트 전압이 매개 물질의 산화 환원 반응 전위의 크기에 근접하기 때문에 테스트 전류값들이 비교적 작으므로 제 1 시간 간격 동안 수행되지 않았음을 유념하여야 한다.
높은 저항 트랙
도 11의 단계(1022c)에 기술된 바와 같이, 높은 저항 트랙은 테스트 스트립 상에서 검출될 수 있고, 이는 부정확한 글루코오스 판독을 초래할 수 있다. 높은 저항 트랙은 절연 스크래치 또는 오염된 전극 표면을 가지는 테스트 스트립에서 발생할 수 있다. 전극층들이 스퍼터링된 금막 또는 팔라듐막으로 만들어진 상황에서는, 테스트 스트립의 취급 및 제조 동안 스크래치들이 용이하게 발생할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극층(66) 상의 한쪽 측면 가장자리(56)로부터 또 다른 측면 가장자리(58)로 진행하는 스크래치는 제 1 접촉 패드(67)와 제 1 전극(66) 사이에 증가된 저항을 유발할 수 있다. 스퍼터링된 금속 막들은 매우 얇아서(예를 들어, 약 10nm 내지 약 50nm), 테스트 스트립의 취급 및 제조 동안 금속 막들을 긁기 쉽다. 부가하여, 스퍼터링된 금속 막들은 예를 들어 탄화 수소와 같은 휘발성 화합물에 노출되는 것에 의해 오염될 수 있다. 이러한 노출은 저항을 증가시키는 절연막을 전극의 표면 상에 형성한다. 높은 저항 트랙을 유발할 수 있는 또 다른 시나리오는 스프터링된 금속 막이 너무 얇을(예를 들어, 약 10㎚ 미만) 때이다. 높은 저항 트랙을 유발할 수 있는 여전히 또 다른 시나리오는 테스트 계기 커넥터가 테스트 스트립 접촉 패드에 대해 충분한 전도성 접촉을 형성하지 못할 때이다. 예를 들어, 테스트 계기 커넥터 상에 건조한 혈액의 존재는 테스트 스트립 접촉 패드들에 대해 충분한 전도성 접촉을 방해할 수 있다.
도 14는 높은 저항 트랙(정사각형) 및 낮은 저항 트랙(삼각형)을 가지는 테스트 스트립에 대해 제 3 시간 간격(T3) 동안의 2개의 테스트 전류 트랜션트를 도시한다. 전극과 전극 접촉 패드 사이의 충분히 높은 저항(R)은 실질적으로 유효하게 인가된 테스트 전압(Veff)의 크기를 상당히 약화시키고, 차례로 결과적인 테스트 전류의 크기를 약화시킬 수 있다. 유효 테스트 전압(Veff)은 수학식 13에 의해 기술된다.
Veff = V - i(t)R
Veff는 제 3 시간 간격(T3)의 시작시에 가장 많이 약화되고, 상기 제 3 시간 간격에서 테스트 전류는 대체로 가장 높은 크기를 가지게 된다. 비교적 높은 트랙 저항(R)과 제 3 시간 간격(T3)의 시작시의 비교적 큰 테스트 전류의 조합은 인가된 테스트 전압에서의 상당한 약화를 유발할 수 있다. 차례로, 이러한 것은 도 14에 예시된 바와 같이, t = 4.05초에서, 제 3 시간 간격(T3)의 시작시에 결과적인 테스트 전류의 약화를 유발할 수 있다. 약 4.05초에서 바로 피크 전류에서의 이러한 약화는 계산된 글루코오스 농도를 부정확하게 할 수 있다. 인가된 테스트 전압에서의 상당한 약화를 피하기 위하여, 트랙 저항(R)은 비교적 작은 값(즉, 낮은 저항 트랙)이어야 한다. 하나의 실시예에서, 낮은 저항 트랙은 제곱당 약 12Ω보다 작은 저항성을 가지는 전극층에 의해 제공될 수 있으며, 높은 저항 트랙은 제곱당 약 40Ω보다 큰 저항성을 가지는 전극층에 의해 제공될 수 있다.
테스트 스트립이 높은 트랙 저항을 가지는지의 결정은 모두 제 3 시간 간격(T3) 동안 발생하는 제 1 테스트 전류(i1)와 제 2 테스트 전류(i2)에 기초한 수학식을 사용할 수 있다. 제 1 테스트 전류(i1)는 거의 제 3 시간 간격(T3, 예를 들어 약 4.05초)의 시작시에 측정될 수 있으며, 그 크기는 최대이거나 또는 최대에 근접한다. 제 2 테스트 전류(i2)는 거의 제 3 시간 간격(T3, 예를 들어 약 5초)의 시작시에 측정될 수 있으며, 그 크기는 최소이거나 또는 최소에 근접한다.
높은 트랙 저항을 확인하기 위한 수학식은 수학식 14의 형태를 할 수 있다.
Figure 112009002838857-pat00009
제 1 비(R1)가 사전 결정된 임계치보다 크면, 테스트 계기는 높은 저항 트랙을 가지는 테스트 스트립으로 인하여 에러 메시지를 출력할 수 있다. 사전 결정된 임계치는 1.2일 수 있다. 제 1 테스트 전류가 수학식 13에 따른 저항 변화에 가장 민감하기 때문에, 제 1 테스트 전류(i1)가 거의 최대 전류값인 것은 중요하다. 제 1 테스트 전류(i1)가 최소 전류값에 보다 근접한 시간에 측정되면, 수학식 14는 높은 저항 트랙이 존재하였는지를 측정하기 위하여 덜 민감하게 된다. 낮은 저항 테스트 스트립을 테스트할 때 제 1 비(R1)에서의 비교적 낮은 변화를 가지는 것이 유익하다. 비교적 낮은 변화는 높은 저항 트랙 테스트 스트립을 착오하여 확인할 가능성을 감소시킨다. 본 명세서에 결정되고 기술된 바와 같이, 낮은 저항 트랙을 가진 테스트 스트립에 대한 제 1 비(R1) 값의 변화량은 제 1 비(R1) 값이 제 3 시간 간격(T3) 동안의 전류값들의 합에 대립하는 것으로서, 제 3 테스트 전압(V3)의 인가 후에 바로 전류값으로서 정의되었을 때보다 대략 4배 낮다. 낮은 저항의 테스트 스트립에 대한 제 1 비(R1) 값에서 높은 변화량이 있을 때, 높은 저항 트랙을 착오로 확인할 가능성이 증가한다.
도 15는 2개의 테스트 스트립 로트(lot)들에 대해 수학식 14로 계산된 R1 값들을 도시한 도면이며, 하나의 로트는 높은 저항 트랙을 가지며, 다른 로트는 낮은 저항 트랙을 가진다. 테스트 스트립의 하나의 로트는 수 주일 동안 탄화수소를 함유한 대기에 노출시키는 것에 의하여 적절하게 오염된 팔라듐 전극들을 사용하는 것에 의해 높은 저항으로 의도적으로 제조되었다. 두 번째 테스트 스트립은 전극 표면을 적절하게 오염시킴이 없이 제조되었다. 오염을 방지하도록, 스퍼터링 코팅된 팔라듐의 롤(roll)은 시약층으로 코팅되기 전에 MESA로 코팅되었다. 오염되지 않은 모든 낮은 저항 테스트 스트립들은 수학식 14가 낮은 트랙 저항 테스트 스트립들을 확인하는 것을 지시하는 약 1.1보다 작은 R1 값을 가졌었다. 유사하게, 적절하게 오염된 모든 높은 저항 테스트 스트립은 본질적으로 수학식 14가 높은 트랙 저항 테스트 스트립들을 확인할 것을 지시하는 약 1.1보다 큰 R1 값을 가졌었다.
누설
도 11의 단계(1204c)에서 이전에 기술된 바와 같이, 누설은 스페이서(60)가 제 1 전극층(66)과 함께 충분히 강한 액체 불침투성 밀봉을 형성하지 못하엿을 때 테스트 스트립 상에서 검출될 수 있다. 누설은 스페이서(60)와 제 1 전극(66) 및/또는 제 2 전극(64) 사이에 액체가 스며들 때 발생한다. 도 4b는 스페이서(60)의 벽들에 바로 인접한 시약층(72)을 도시한다. 그러나, 누설이 더욱 발생하기 쉬운 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 시약층(72)은 절개(cutout) 영역(68)보다 큰 면적을 가질 수 있으며, 이는 시약층(72)의 일부분이 스페이서(60)와 제 1 전극층(66) 사이에 있도록 한다. 특정 상황 하에서, 스페이서(60)와 제 1 전극층(66) 사이에 시약층(72)의 일부분이 개입하는 것은 액체 불침투성 밀봉의 형성을 방지할 수 있다. 그 결과, 제 1 전극(66) 상에도 보다 큰 유효 면적을 생성하는 누설이 발생할 수 있고, 이것이 차례로 부정확한 글루코오스 판독을 유발할 수 있다. 제 1 전극(66)과 제 2 전극(64) 사이의 면적에서의 불균형은 테스트 전류 트랜션트를 왜곡할 수 있으며, 여기서 여분의 험프(extra hump)가 도 16에 도시된 바와 같이 제 3 시간 간격(T3) 동안 나타난다.
도 16은 3개의 상이한 형태의 테스트 스트립 로트에 대해 제 3 시간 간격(T3) 동안의 테스트 전류 트랜션트를 도시하며, 테스트 스트립 로트 1(정사각형)은 스페이서와 제 1 전극 사이에 액체의 누설을 가진다. 테스트 스트립 로트 1은 시약층을 충분히 건조시키지 않는 건조기 세팅(setting)을 사용하여 구성되었으며, 또한 전극들에 대한 액체 불침투성 밀봉을 형성하는데 충분하지 않은 압력 세팅으로 적층되었다. 정상적으로, 시약층은, 스페이서(60)의 접착 부분이 시약층과 섞일 수 있고 제 1 전극(66)에 대한 액체 불침투성 밀봉을 형성하도록 충분히 건조된다. 부가하여, 스페이서(60)의 접착 부분이 제 1 전극(66)에 대한 액체 불침투성 밀봉을 형성할 수 있도록 충분한 압력이 적용되어야만 한다. 테스트 스트립 로트 2는 약 2주 동안 37℃에서 저장된 것 외에는 테스트 스트립 로트 1과 유사하게 준비되었다. 테스트 스트립 로트 2의 저장은 접착 결합을 어닐링하도록 하여 전극들에 대한 액체 불침투성 밀봉을 생성한다. 테스트 스트립 3은 시약층을 건조시키는네 충분한 건조기 세팅을 사용하여 구성되었으며, 액체 불침투성 밀봉을 형성하는데 충분한 압력 세팅으로 적층되었다. 테스트 스트립 로트 2 및 3(각각 삼각형들과 원)들은 도 16에 도시된 바와 같이 테스트 스트립 1(정사각형)과 비교되는 시간과 함께 테스트 전류 크기에서의 보다 빠른 쇠퇴를 도시한다.
테스트 스트립이 누설하는지의 결정은 제 3 테스트 시간 간격 동안 발생하는 제 1 테스트 전류, 제 2 테스트 전류, 제 3 테스트 전류, 및 제 4 테스트 전류에 기초한 수학식을 사용하여 수행될 수 있다. 제 2 비의 제 1 대수는 제 1 테스트 전류(i1)와 제 2 테스트 전류(i2)에 기초하여 계산될 수 있다. 제 3 비의 제 2 대수는 제 3 테스트 전류(i3)와 제 4 테스트 전류(i4)에 기초하여 계산될 수 있다. 수학식은 제 1 대수와 제 2 대수에 기초하여 제 4 비(R4)를 계산하도록 사용될 수 있다. 제 4 비(R4)가 사전 결정된 비보다 작으면, 테스트 계기는 누설로 인한 에러 메시지를 출력하게 된다. 사전 결정된 임계치는 약 0.95 내지 약 1의 범위에 있을 수 있다. 누설을 확인하기 위한 수학식은 수학식 15의 형태를 할 수 있다.
Figure 112009002838857-pat00010
하나의 실시예에서, 제 1 테스트 전류(i1)와 제 2 테스트 전류(i2)는 제 3 시간 간격(T3) 동안 발생하는 거의 2개의 최대 전류값들일 수 있다. 제 4 테스트 전류(i4)는 제 3 시간 간격(T3) 동안 발생하는 최소 전류값일 수 있다. 제 3 테스트 전류(i3)는 제 4 테스트 시간과 제 3 테스트 시간 사이의 차이가 제 2 테스트 시간과 제 1 테스트 시간 사이의 차이보다 크도록 제 3 테스트 시간에 선택될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 제 1 테스트 전류, 제 2 테스트 전류, 제 3 테스트 전류, 및 제 4 테스트 전류는 각각 약 4.1초, 약 4.2초, 약 4.5초, 및 약 5초에서 측정될 수 있다.
도 17은 도 16에 대해 3개의 테스트 스트립 로트들에 대해 수학식 15로 계산된 다수의 R4 값들을 도시하는 도면이다. 따라서, 테스트 스트립 로트 1은 1보다 작은 제 4 비 값들을 가지며, 테스트 스트립 로트 2 및 3은 모두 1보다 큰 제 4 비(R4) 값들을 가지며, 이는 수학식 15가 스트립 누설을 성공적으로 확인할 수 있다는 것을 나타낸다.
대안적인 실시예에서, 테스트 스트립이 누설을 가졌는지의 결정은 수학식 15에 도시된 바와 같은 4개의 테스트 전류값들을 사용하는 대신 3개의 테스트 전류값들에 기초한 수학식을 사용하여 수행될 수 있다. 3개의 테스트 전류값들은 모두 제 3 시간 간격(T3) 동안 발생하는 제 1 테스트 전류(i1), 제 3 테스트 전류(i3), 및 제 4 테스트 전류(i4)를 포함할 수 있다. 제 5 비의 제 3 대수는 제 1 테스트 전 류(i1)와 제 3 테스트 전류(i3)에 기초하여 계산될 수 있다. 제 3 비의 제 2 대수는 제 3 테스트 전류(i3)와 제 4 테스트 전류(i4)에 기초하여 계산될 수 있다. 수학식은 제 3 대수와 제 2 대수에 기초하여 제 5 비(R5)를 계산하도록 사용될 수 있다. R5가 사전 결정된 비보다 작으면, 테스트 계기는 누설로 인한 에러 메시지를 출력하게 된다. 누설을 확인하기 위한 수학식은 수학식 16의 형태를 할 수 있다.
Figure 112009002838857-pat00011
당업자는 상기된 실시예들에 기초하여 본 발명의 추가의 특징 및 이점을 예측할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 지시된 것 외에 특정하여 도시되고 기술된 것에 의해 한정되지 않는다. 본 명세서에 기술된 모든 공개 및 인용 문헌들은 그 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 명백하게 통합된다.
도 1a는 테스트 스트립의 사시도.
도 1b는 도 1a의 테스트 스트립의 분해 사시도.
도 1c는 도 1a의 테스트 스트립의 원위 부분의 사시도.
도 2는 도 1a의 테스트 스트립의 저면도.
도 3은 도 1a의 테스트 스트립의 측면도.
도 4a는 도 1a의 테스트 스트립의 평면도.
도 4b는 도 4a의 화살표 4B-4B와 일치하는 테스트 스트립의 원위 부분(distal portion)의 부분 측면도.
도 5는 테스트 스트립 접촉 패드들과 전기적으로 조화하는 테스트 계기를 도시한 단순 개략도.
도 6은 사전 결정된 시간 간격들 동안 테스트 계기가 다수의 테스트 전압을 인가하는 테스트 전압 파형을 도시한 도면.
도 7은 도 6의 테스트 전압 파형에 의해 발생된 전류 트랜션트를 도시한 도면.
도 8은 극단 헤마토크리트 레벨을 가지는 샘플들에 대한 어날라이트 농도를 계산하는 방법의 예시적인 실시예를 도시하는 흐름도.
도 9는 기준 방법을 사용하여 측정된 헤마토크리트 레벨들과 도 1의 테스트 스트립을 사용하여 측정된 헤마토크리트 레벨들 사이의 상관 관계를 도시한 도면.
도 10은 넓은 범위의 헤마토크리트 레벨을 가지는 혈액 샘플이 테스트된 다수의 테스트 스트립들을 도시한 편의도.
도 11은 시스템 에러를 확인하는 방법의 실시예를 도시하는 흐름도.
도 12는 사용자가 이중 투여를 수행할 때(실선)와 이중 투여를 수행하지 않을 때(점선)의 제 2 테스트 시간 간격의 테스트 전류 트랜션트를 도시한 도면.
도 13은 늦은 시작 에러가 테스트 계기에 의해 발생했을 때(실선)와 발생하지 않았을 때(점선)의 제 2 테스트 시간 간격의 테스트 전류 트랜션트를 도시한 도면.
도 14는 높은 저항 트랙(정사각형)과 낮은 저항 트랙(삼각형)을 가지는 테스트 스트립에 대한 제 3 테스트 시간 간격의 테스트 전류 트랜션트를 도시한 도면.
도 15는 높은 저항 테스트 스트립 로트가 낮은 저항 테스트 스트립 로트로부터 분산될 수 있는 것을 나타내는 다수의 비 값을 도시한 도면.
도 16은 스페이서와 제 1 전극 사이의 누설을 가지는 테스트 스트립 로트(정사각형)와 충분히 적은 양의 누설을 가지는 테스트 스트립(원 또는 삼각형)들에 대한 다수의 테스트 전류 트랜션트를 도시한 도면.
도 17은 상이한 제조 조건으로 준비된 테스트 스트립 로트에 대한 액체의 누설을 확인하기 위한 다수의 비 값을 도시하는 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
60 : 스페이서 62 : 테스트 스트립
64 : 제 2 전극층 또는 전극 66 : 제 1 전극층 또는 전극
71 : 시약층 100 : 테스트 계기

Claims (56)

  1. 샘플의 어날라이트(analyte) 농도를 계산하기 위한 방법으로서,
    제 1 전극과 제 2 전극을 포함하는 전기 화학 전지에 샘플을 도입하는 단계;
    제 1 시간 간격(T1) 동안, 상기 제 2 전극에서 환원된 매개 물질을 적어도 부분적으로 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압(V1)을 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가하는 단계;
    제 2 시간 간격(T2) 동안, 상기 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 적어도 부분적으로 산화시키는데 충분한 제 2 테스트 전압(V2)을 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 인가하는 단계;
    상기 제 1 시간 간격(T1)과 제 2 시간 간격(T2) 동안 측정된 적어도 하나의 테스트 전류값에 기초하여 상기 샘플의 초기 어날라이트 농도를 계산하는 단계;
    상기 샘플의 에러 소스를 계산하는 단계; 및
    상기 초기 어날라이트 농도와 상기 에러 소스에 기초하여 보정된 어날라이트 농도를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 어날라이트는 글루코오스이며, 상기 에러 소스는 상기 샘플의 헤마토크리트 레벨(hematocrit level)(H)을 포함하며, 상기 계산 단계들은 상기 제 1 시간 간격(T1)과 제 2 시간 간격(T2) 동안 측정된 적어도 하나의 테스트 전류값에 기초하여 상기 샘플의 초기 글루코오스 농도(G1)를 계산하는 단계, 상기 샘플의 헤마토크리트 레벨(H)을 계산하는 단계, 및 상기 초기 글루코오스 농도(G1)와 상기 헤마토크리트 레벨(H)에 기초로 한 수학식들의 세트를 사용하여 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함하는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보정된 글루코오스 농도를 계산하는 단계는,
    상기 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(HL)보다 낮고 상기 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)보다 낮으면 이용되는 함수로 보정값(Corr)을 계산하는 단계; 및
    상기 초기 글루코오스 농도(G1), 상기 헤마토크리트 레벨(H), 및 상기 보정값(Corr)에 기초하여 상기 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함하는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 함수는,
    Corr = K1(HL - H)G1인 수학식이며,
    여기에서, Corr은 보정값이며, K1은 제 1 상수이며, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, G1은 초기 글루코오스 농도인, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 보정된 글루코오스 농도(G2)는 상기 초기 글루코오스 농도(G1)가 글루코오스 임계치보다 낮으면 수학식 G2 = G1 + Corr에 의해 결정되는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 보정된 글루코오스 농도(G2)는 상기 초기 글루코오스 농도(G1)가 글루코오스 임계치보다 높으면 수학식
    Figure 112011033033895-pat00012
    에 의해 결정되는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보정된 글루코오스 농도 계산 단계는,
    상기 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨(H1)보다 낮고 상기 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 상위 글루코오스 농도(GU)보다 높으면 이용되는 함수로 보정값(Corr)을 계산하는 단계; 및
    상기 초기 글루코오스 농도(G1), 상기 헤마토크리트 레벨(H), 및 상기 보정값(Corr)에 기초하여 상기 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함하는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 함수는,
    Corr = K2(HL - H) (Gmax - G1)인 수학식이며,
    상기에서, Corr은 보정값이며, K2는 제 2 상수이며, HL은 사전 결정된 하위 헤마토크리트 레벨이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, Gmax는 사전 결정된 최대 글루코오스 농도이며, G1은 초기 글루코오스 농도인, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 보정된 글루코오스 농도(G2)는 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 헤마토크리트 레벨(HU)보다 높고 제 1 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)보다 낮으면 실질적으로 초기 글루코오스 농도(G1)와 같도록 결정되는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 보정된 글루코오스 농도를 계산하는 단계는,
    상기 헤마토크리트 레벨(H)이 사전 결정된 헤마토크리트 레벨(HU)보다 높고 상기 초기 글루코오스 농도(G1)가 사전 결정된 하위 글루코오스 농도(GL)보다 높으면 이용되는 제 4 함수로 보정값(Corr)을 계산하는 단계; 및
    상기 초기 글루코오스 농도(G1), 상기 헤마토크리트 레벨(H), 및 상기 보정값(Corr)에 기초하여 상기 보정된 글루코오스 농도(G2)를 계산하는 단계를 포함하는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 4 함수는,
    Corr = K4(H - HU) (G1 - GL)인 수학식이며,
    여기에서, Corr은 보정값이며, K4는 제 4 상수이며, H는 헤마토크리트 레벨이며, HU는 사전 결정된 상위 헤마토크리트 레벨이며, G1은 초기 글루코오스 농도이고, GL은 사전 결정된 하위 글루코오스 농도인, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 헤마토크리트 레벨(H)은 제 1 시간 간격(T1)과 제 2 시간 간격(T2) 동안 측정된 적어도 하나의 테스트 전류값에 기초하는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 헤마토크리트 레벨(H)은 H = K5 ln(|i2|) + K6 ln(G1) + K7인 수학식을 사용하여 계산되며,
    여기에서, H는 헤마토크리트 레벨이며, K5는 제 5 상수이며, i2는 제 2 시간 간격 동안의 적어도 하나의 전류값이며, K6은 제 6 상수이고, G1은 초기 글루코오스 농도이며, K7은 제 7 상수인, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 테스트 전압(V2)은 상기 제 1 테스트 전압(V1) 후에 바로 인가되는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전압(V1)은 제 1 극성을 가지며, 상기 제 2 테스트 전압(V2)은 제 2 극성을 가지며, 상기 제 1 극성은 상기 제 2 극성에 대해 부호가 반대인, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전압(V1)은 상기 제 2 전극에 대해 -100㎷ 내지 -600㎷의 범위에 있는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 테스트 전압(V2)은 상기 제 2 전극에 대해 +100㎷ 내지 +600㎷의 범위에 있는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 마주하는 페이스 배 열을 가지는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 시약층이 상기 제 1 전극 상에 배치되는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 제 3 시간 간격(T3) 동안, 결과적인 테스트 전류의 절대 크기가 상기 제 2 테스트 전압(V2)의 결과적인 테스트 전류의 절대값보다 상당히 작은 제 3 테스트 전압(V3)을 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 제 3 테스트 전압(V3)은 상기 제 1 테스트 전압(V1) 전에 인가되는, 샘플의 어날라이트 농도 계산 방법.
  21. 테스트 스트립에서의 결함을 확인하는 방법으로서,
    제 1 시간 간격(T1) 동안, 제 2 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압(V1)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계;
    제 2 시간 간격(T2) 동안, 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 2 테스트 전압(V2)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계;
    상기 제 2 시간 간격(T2) 동안 발생하는 제 1 테스트 전류(i1) 및 제 2 테스트 전류(i2)를 측정하는 단계로서, 상기 제 2 테스트 전류(i2)는 상기 제 1 테스트 전류(i1) 후에 발생하는, 상기 측정 단계; 및
    상기 제 1 테스트 전류(i1) 및 상기 제 2 테스트 전류(i2)에 기초한 수학식을 사용하여 상기 테스트 스트립이 결함을 가지는지를 결정하는 단계를 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 테스트 전압(V2)은 상기 제 1 테스트 전압(V1) 후에 바로 인가되는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 수학식은 상기 제 1 테스트 전류(i1)와 상기 제 2 테스트 전류(i2) 사이의 비를 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 수학식은 상기 제 1 테스트 전류(i1)와, 상기 제 1 테스트 전류(i1)와 상기 제 2 테스트 전류(i2) 사이의 차이 사이의 비를 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전류(i1)는 상기 제 2 시간 간격(T2)의 시작시에 측정되는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전류(i1)는 상기 제 2 시간 간격(T2) 동안 발생하는 최대 전류값인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 테스트 전류(i2)는 상기 제 2 시간 간격(T2)의 종료시에 측정되는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  28. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 테스트 전류(i2)는 상기 제 2 시간 간격(T2) 동안 발생하는 최소 전류값인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  29. 제 23 항에 있어서, 상기 비(ratio)가 제 1 사전 결정된 임계치보다 높으면 결함성 테스트 스트립을 지시하는 에러 메시지를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제 1 사전 결정된 임계치는 1.2인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  31. 제 21 항에 있어서, 상기 수학식은
    Figure 112011033033895-pat00013
    이며, 여기에서 i1은 상기 제 1 테스트 전류이고, i2는 상기 제 2 테스트 전류인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  32. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전압은 상기 제 2 전극에 대해 0 내지 -600㎷의 범위에 있는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  33. 제 21 항에 있어서, 상기 제 2 테스트 전압은 상기 제 2 전극에 대해 10㎷ 내지 600㎷의 범위에 있는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  34. 제 21 항에 있어서, 상기 결함은 트랙 저항(R)인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 트랙 저항(R)은 계기 상의 연결 지점과 상기 테스트 스트립의 제 1 전극 또는 제 2 전극 사이에 있는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  36. 테스트 스트립에서의 결함을 확인하는 방법으로서,
    제 1 시간 간격(T1) 동안, 제 2 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 1 테스트 전압(V1)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계;
    제 2 시간 간격(T2) 동안, 제 1 전극에서 환원된 매개 물질을 산화시키는데 충분한 제 2 테스트 전압(V2)을 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 인가하는 단계;
    상기 제 2 시간 간격(T2) 동안 발생하는 제 1 테스트 전류(i1), 제 2 테스트 전류(i2), 제 3 테스트 전류(i3) 및 제 4 테스트 전류(i4)를 측정하는 단계;
    상기 제 1 테스트 전류(i1)와 상기 제 2 테스트 전류(i2)에 기초하여 제 1 비의 제 1 대수를 계산하는 단계;
    상기 제 3 테스트 전류(i3)와 상기 제 4 테스트 전류(i4)에 기초하여 제 2 비의 제 2 대수를 계산하는 단계; 및
    상기 제 1 대수와 상기 제 2 대수에 기초한 수학식을 사용하여 상기 테스트 스트립이 결합을 가지는지를 결정하는 단계를 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 결함은 스페이서와 상기 제 1 전극 사이의 유체의 누설인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 시약층의 일부분이 상기 스페이서와 상기 제 1 전극 사이에 있도록, 상기 시약층이 상기 제 1 전극 상에 배치되는, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  39. 제 36 항에 있어서, 상기 수학식은
    Figure 112011033033895-pat00014
    으로 표현되는 제 3 비이며, 여기에서, i1은 제 1 테스트 전류이고, i2는 제 2 테스트 전류이고, i3은 제 3 테스트 전류이며, i4는 제 4 테스트 전류인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 제 3 비가 사전 결정된 임계치보다 낮으면 결함성 테스트 스트립을 지시하는 에러 메시지를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계치는 1인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  42. 제 40 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계치는 0.95인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  43. 제 36 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전류(i1)와 상기 제 2 테스트 전류(i2)는 상기 제 2 시간 간격(T2) 동안 2개의 최대 전류값을 포함하는 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  44. 제 36 항에 있어서, 상기 제 4 테스트 전류(i4)는 상기 제 2 시간 간격(T2) 동안 발생하는 최소 전류값인, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  45. 제 36 항에 있어서, 제 4 테스트 전류 시간과 제 3 테스트 전류 시간 사이의 차이는 제 2 테스트 전류 시간과 제 1 테스트 전류 시간 사이의 차이보다 큰, 테스트 스트립 결함 확인 방법.
  46. 테스트 스트립에 의한 테스트 수행시의 에러를 확인하는 방법으로서,
    제 1 시간 간격(T1) 동안 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제 1 테스트 전압(V1)을 인가하는 단계;
    제 1 테스트 전류(i1), 제 2 테스트 전류(i2), 및 제 3 테스트 전류(i3)를 연속적으로 측정하는 단계; 및
    상기 제 2 테스트 전류(i2)와, 상기 제 1 테스트 전류(i1)의 절대값 및 상기 제 3 테스트 전류(i3)의 절대값의 합에 기초한 수학식을 사용하여 에러가 수행되었 는지를 결정하는 단계를 포함하는, 테스트 스트립에 의한 테스트 수행시의 에러 확인 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전류(i1)의 측정과 상기 제 2 테스트 전류(i2)의 측정 사이의 시간 차이가 1㎱ 내지 100㎳의 범위에 있는, 테스트 스트립에 의한 테스트 수행시의 에러 확인 방법.
  48. 제 46 항에 있어서, 상기 제 1 테스트 전류(i1)의 측정과 상기 제 3 테스트 전류(i3)의 측정 사이의 시간 차이가 1㎱ 내지 100㎳의 범위에 있는, 테스트 스트립에 의한 테스트 수행시의 에러 확인 방법.
  49. 제 46 항에 있어서, 상기 수학식은 Y = 2*abs(i(t)) - abs(i(t-x)) - abs(i(t+x))이며, 여기에서, i(t)는 제 2 테스트 전류이며, i(t-x)는 제 1 테스트 전류이며, i(t+x)는 제 3 테스트 전류이며, t는 시간이며, x는 시간의 증분이며, abs는 절대 함수를 나타내는, 테스트 스트립에 의한 테스트 수행시의 에러 확인 방법.
  50. 제 46 항에 있어서, 상기 수학식은 Z = abs(i(t+x)) - abs(i(t))이며, 여기에서, i(t)는 제 2 테스트 전류이며, i(t+x)는 제 3 테스트 전류이며, t는 시간, x는 시간의 증분이며, abs는 절대 함수를 나타내는, 테스트 스트립에 의한 테스트 수행시의 에러 확인 방법.
  51. 어날라이트 농도를 측정하기 위한 시스템으로서,
    적어도 2개의 전극을 갖고 샘플을 수용하는 크기 및 구성의 전기 화학 전지로서, 초기 어날라이트 농도를 결정하고 사전 결정된 시간 동안 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 사전 결정된 전압을 발생시키도록 구성되며, 상기 사전 결정된 시간 동안 상기 샘플의 적어도 하나의 결과적인 전류를 측정하도록 구성된 상기 전기 화학 전지; 및
    상기 전기 화학 전지로부터, 초기 어날라이트 농도, 적어도 하나의 인가 전압, 및 적어도 하나의 결과적인 전류를 포함하는 데이터 세트를 수신하고, 보정된 어날라이트 농도를 결정하기 위해 상기 데이터를 이용하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
    상기 어날라이트는 글루코오스를 포함하고, 상기 전기 화학 전지는 헤마토크리트 레벨을 계산하도록 추가로 구성되고, 상기 프로세서는 상기 보정된 어날라이트 농도를 결정하는데 있어서 계산된 헤마토크리트 레벨과 상기 초기 글루코오스 농도에 의존하여 보정 기간을 결정하도록 수학식들의 세트를 이용하는, 어날라이트 농도 측정 시스템.
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
  55. 삭제
  56. 보정된 어날라이트를 측정하는데 사용하는 장치로서,
    샘플이 적어도 제 1 및 제 2 전극들과 통신하도록 상기 샘플을 수용하기 위해 구성된 샘플 반응 챔버를 가지는 테스트 스트립; 및
    적어도 하나의 전극에 배치된 시약층으로서, 상기 시약층은 상기 샘플과 반응하도록 구성되는 적어도 하나의 성분으로 형성되어, 적어도 2개의 시간 간격으로 상기 샘플에 인가되는 적어도 2개의 전압이 초기 어날라이트 농도 및 보정된 어날라이트 농도를 지시하는 상기 샘플 내의 대응하는 전류들을 발생시키는, 상기 시약층을 포함하고,
    상기 어날라이트는 글루코오스를 포함하고, 상기 보정된 어날라이트 농도는 계산된 헤마토크리트 레벨과 상기 샘플의 상기 초기 글루코오스 농도에 기초한 수학식들의 세트에 의하여 계산되는, 보정된 어날라이트를 측정하는데 사용하는 장치.
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