KR102346982B1 - 전극 파단 검출 - Google Patents

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테리 에이 비티
마이클 해리슨 휠러
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에프. 호프만-라 로슈 아게
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Abstract

2 개의 주변 전극들, 원위 전극 및 근위 전극을 갖는 바이오센서에 대한 페일세이프 (failsafe) 값을 결정하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 액체 측정 매체는 바이오센서의 모세관 채널에 적용된다. 방법은 주변 전극과 근위 전극에 교류 전압을 인가하는 단계, 주변 전극과 근위 전극 사이의 제 1 임피던스를 결정하기 위해 전도도를 측정하는 단계, 주변 전극과 원위 전극에 교류 전압을 인가하는 단계, 주변 전극과 원위 전극 사이의 제 2 임피던스를 결정하기 위해 전도도를 측정하는 단계, 제 1 임피던스 및 제 2 임피던스를 사용하여 값을 결정하는 단계, 및 값이 허용오차를 벗어나는 경우 사용자에게 에러 메시지를 제공하는 단계를 포함한다. 값이 허용오차를 벗어나면, 반응 영역에서 전극들 및/또는 시약에서 결함 또는 파단이 존재하며 방법은 테스트 결과를 허용하지 않는다.

Description

전극 파단 검출
본 특허 출원은 일반적으로 공학 및 의료 진단에 관한 것으로, 특히 전극 파단 및/또는 시약 결함을 검출하기 위해 다중 전극들 사이의 임피던스 측정들을 비교하도록 배열된 이들 다중 전극들을 갖는 전기화학 바이오센서들에 관한 것이다.
저렴한 일회용 전기화학 바이오센서는 일반적으로 가요성 또는 반-강성 기판 상에 형성된 하나 또는 2 개의 얇은 전기 전도성 층을 채용한다. 전기 전도성 층은 바이오센서 상에 전극, 트레이스 및 콘택 패드로서 형성되며, 여기서 바이오센서의 반응 구역을 테스트 미터의 전자 회로에 접속시키는 전도성 트레이스의 저항은 수백 옴 이상을 측정할 수 있다. 이러한 저항은 반응 구역에서 측정 전극들에 제시되는 전위가 바이오센서의 콘택 구역에서 바이오센서의 콘택 패드들에 테스트 미터에 의해 인가된 전위보다 작도록, 트레이스들의 길이를 따라 전위 드롭 (potential drop) 을 야기한다. 이들 기판은 전도성 트레이스를 스트레스 또는 파단할 수도 있는 다중의 물리적 스트레스에 영향을 받기 쉽다. 스트레스는 제조, 배송, 사용자 핸들링 또는 극한 저장 조건에서 발생할 수도 있다. 스트레스는 일련의 파열 또는 부분적 중단일 수 있어서, 예상치 못한 높은 트레이스 임피던스를 생성한다. 심한 스트레스는 하나 이상의 전극들에서 파단 또는 개방 회로를 생성할 수도 있다. 접속 트레이스에서의 전극 파단은 온전한 루프 저항을 확인하거나 개방 회로를 측정함으로써 검출될 수도 있다. 활성 반응 영역에서의 전극 파단은 검출하기가 어려울 수도 있고 바이오센서의 정상 동작에 악영향을 미칠 수도 있어서, 보고된 결과에서 에러를 도입한다.
전기화학 바이오센서의 제조 공정은 또한 건조 후 균열 (cracking) 이 발생하기 쉬울 수도 있는 시약 필름의 얇은 층들을 연속적으로 적용하는 것을 포함할 수 있다. 시약 필름의 균열은 다양한 상황들 중 어느 하나에 의해 제조 공정 동안 발생할 수도 있다. 예를 들어, 균열은 시약 근방에서 또는 시약을 통해 기계적으로 절단할 때 발생할 수 있다. 다른 예로서, 균열은 제조 동안 베이스 기판의 비틀림, 구부러짐, 신장 또는 굴곡과 같은 물리적 스트레스로 인해 발생할 수 있다. 또 다른 예로서, 균열은 전기화학 바이오센서의 제조 공정 동안 가이드 롤러 상의 잔해 또는 점 결함 상부에서 베이스 기판을 압축 또는 핀칭할 때 발생할 수 있다.
또한, 시약 필름 균열은 시간에 걸쳐, 특히 높은 상대 습도에 대한 짧은 반복된 또는 단일 확장된 노출 다음에 형성될 수도 있다. 건식 시약 필름은 수분을 흡수하는 경향이 있기 때문에 고의로 다소 친수성이다. 노출 시간 또는 상대 습도가 증가함에 따라, 시약 필름은 부분적으로 수화되고, 건조시 물리적으로 재배열될 수도 있다. 재구성된 시약 필름은 의도된 것보다 덜 균질하고 분리 및/또는 균열이 더 발생하기 쉬울 수도 있다. 균열된 시약 필름은 상대적 접착력, 탄성 및 두께에 의존하여, 아래에 놓인 전도성 트레이스들 및 비전도성 지지 베이스 재료로 확장할 수 있다. 심각한 경우, 시약 균열은 바이오센서의 활성 반응 영역에서 전극 파단을 일으킬 수 있다. 전극 파단은 다중의 총체 개방 회로들을 포함하는 기능성의 손실을 야기하거나, 활성 전극 또는 작동 전극의 영역을 미묘하게 변경하여 전극 임피던스에 카운터 (counter) 하여 검출불가능하고 바람직하지 않게 원하는 분석 농도의 정확한 보정 또는 산출에 영향을 미친다.
전기화학 바이오센서들의 일부 제조 공정들에서, 가장 일반적인 문제는 외부 카운터 전극의 파단이며, 이는 시약 및 가요성 베이스를 절단할 때 모세관 입구 근방에서 생성된 악화된 시약 균열들에 기인할 수도 있다. 예를 들어, 반응 영역에서의 2 개의 카운터 전극 세그먼트들에 의해, 카운터 전극 영역은 작동 전극 영역의 적어도 1.5 배이다. 외부 카운터 전극에서만의 결함 또는 파단은 바이오센서의 DC 응답에 최소 영향을 미치게 되며, 이는 작동 전극 영역에 비례해야 한다. 기능 영역에 영향을 미치는 작동 전극 무결성의 임의의 결함은 DC 응답에 선형적으로 부정적인 영향을 미치게 되고, 의도치 않게 작동 전극을 증가시켜 전극 임피던스에 카운터할 수도 있다. 결함성 카운터 전극 세그먼트는 DC 응답에 악영향을 미치지 않을 수도 있지만, 작동 전극이 전극 임피던스에 카운터하여 예상보다 현저히 높게 나타나게 하여, 과도-보정된 분석물 농도를 야기할 수 있다.
따라서, 이 분야에서 개선을 위한 필요성이 있다.
바이오센서에서 검출 또는 반응 구역의 표면에서의 편차를 식별하여 에러성 값들의 생성을 감소 또는 제거하는 방법이 개시된다. 바이오센서는 검출 및 반응 구역들에서 전극 구조들의 임의의 적절한 배열과 함께, 모세관 채널에 또는 그 근방에 위치된 시약을 포함한다. 이들은 작동 전극, 하나 이상의 카운터 전극들, 및 하나 이상의 대응 샘플 충분도 (sufficiency) 전극들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
동작에 있어서, 주변 전극과 최 근위 전극 사이에 저 진폭, 고 주파수 AC 신호가 부과되고, 제 1 임피던스가 측정된다. 동일한 주변 전극과 더 원위 전극 사이에 유사한 AC 신호가 인가되고, 대응하는 제 2 임피던스가 측정된다. 이들의 공간 관계로 인해, 주변 전극과 근위 전극 사이의 임피던스는 주변 전극과 원위 전극 사이의 임피던스보다 작아야 한다. 이들 2 개의 임피던스들의 실제 부분들을 비교하는 것은 광범위한 테스트 및 재료 조건들에 걸쳐, 효과적인 근위 또는 원위 전극 파단 결함 검출을 제공한다. 전극 파단 검출은 제 2 주변 전극을 사용하여 시퀀스를 복제함으로써 강화된다.
페일세이프 (failsafe) 는 반응 영역에 하나 이상의 손상된 전극들을 갖는 바이오센서들을 식별하는 방법 또는 수단을 제공한다. 하나의 전극과 그의 2 개의 최근방 이웃들 사이의 임피던스를 비교함으로써, 더 근방 전극의 무결성의 합리적인 평가가 평가될 수 있다. 베이스 (주변) 전극과 최 근위 전극 사이의 임피던스가 동일한 베이스 전극과 더 근위 전극 사이의 임피던스보다 높은 경우, 근위 전극은 결함성일 가능성이 높다. 이들 저항의 비율은 거의 일치해야 하고 재료, 제조, 환경 조건 또는 테스트 솔루션의 일반적인 변동들에 본질적으로 민감하지 않다. 저 진폭, 고 주파수 AC 신호를 활용하면 분석물 농도를 평가하기 위해 사용된 전기화학 셀을 편광 또는 방해하는 잠재성을 최소화한다.
방법들은 또한 제 1 전극이 배치되는 전극 지지 기판을 갖는 바이오센서를 제공하는 단계를 포함한다. 제 1 전극은 제 1 바디 부분 및 제 1 바디 부분으로부터 연장하는 접속성 넥 (neck) 을 포함한다. 전극 지지 기판은 또한 그 위에 배치된 제 2 전극을 가지며, 여기서 제 2 전극은 제 2 바디 부분 및 대향 쌍의 접속성 넥들을 포함한다. 대향 쌍의 접속성 넥들의 각각의 넥은 제 2 바디 부분의 개개의 단부로부터 연장한다. 또한, 적어도 2 개의 샘플 충분도 전극들이 전극 지지 기판 상에 제공되고, 샘플 충분도 전극들 각각은 전극 지지 기판의 개개의 측면 에지를 따라 위치되며, 샘플 충분도 전극들은 그 사이의 갭을 정의한다. 스페이서는 또한 전극 지지 기판 상에 배치되고, 여기서 스페이서는 커버와 전극 지지 기판 사이에 형성된 모세관 채널의 경계를 정의하는 적어도 하나의 에지를 포함한다. 또한, 적어도 2 개의 샘플 충분도 전극들은 모세관 채널에서 제 1 전극을 둘러싸서 제 1 전극 주위에 루프 회로를 형성한다. 제 2 전극의 제 2 바디 부분 및 대향 쌍의 접속성 넥들은 모세관 채널에서 제 1 전극을 둘러싸서 제 1 전극 주위에 루프 회로를 형성한다. 대안의 바이오센서들은 페일세이프가 결정될 수 있는, 3 개 또는 4 개의 전극들을 갖는 바이오센서를 포함하는 다른 전극 패턴들을 포함한다.
양태 1 은 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법에 관련되며, 방법은 바이오센서 상의 주변 전극, 근위 전극 및 원위 전극에 액체 측정 매체를 적용하는 단계, 주변 전극 및 근위 전극에 교류 전압을 인가하는 단계, 주변 전극과 근위 전극 사이의 제 1 임피던스를 결정하기 위해 사용되는 전도도를 측정하는 단계, 주변 전극과 원위 전극에 상기 교류 전압을 인가하는 단계, 주변 전극과 원위 전극 사이의 제 2 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계, 제 1 임피던스 및 제 2 임피던스를 사용하여 값을 결정하는 단계, 및 값이 허용오차를 벗어나는 경우 에러 메시지를 제공하는 단계를 포함한다.
양태 2 는 양태 1 의 방법에 관련되며, 주변 전극은 샘플 충분도 카운터 전극이다.
양태 3 은 양태 1 에 따른 방법에 관련되며, 주변 전극은 샘플 충분도 작동 전극이다.
양태 4 는 양태들 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 방법에 관련되며, 근위 전극은 작동 전극 또는 카운터 전극 중 하나이고, 원위 전극은 작동 전극 또는 카운터 전극 중 다른 하나이다.
양태 5 는 양태들 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 방법에 관련되며, 근위 전극에서의 결함을 검출하는 단계를 더 포함한다.
양태 6 은 양태들 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 방법에 관련되며, 원위 전극에서의 결함을 검출하는 단계를 더 포함한다.
양태 7 은 양태들 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 방법에 관련되며, 값은 제 1 임피던스와 제 2 임피던스 사이에 형성된 비율이다.
양태 8 은 양태 7 에 따른 방법에 관련되며, 에러 메시지를 제공하는 단계는, 값이 1.0 미만이고, 주변 전극이 샘플 충분도 작동 전극이고, 근위 전극이 작동 전극이며, 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생한다.
양태 9 는 양태 7 에 따른 방법에 관련되며, 에러 메시지를 제공하는 단계는, 값이 1.0 초과이고, 주변 전극이 샘플 충분도 카운터 전극이고, 근위 전극이 작동 전극이며, 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생한다.
양태 10 은 양태들 1 내지 9 중 어느 하나의 방법에 관련되며, 값이 ZREAL (주변 전극-근위 전극)/ZREAL (주변 전극-원위 전극) 의 비율이고, 값이 1.0 미만인 것은 원위 전극이 결함성인 것을 표시한다.
양태 11 은 양태들 1 내지 10 중 어느 하나의 방법에 관련되며, 값이 ZREAL (주변 전극-근위 전극)/ZREAL (주변 전극-원위 전극) 의 비율이고, 값이 1.0 초과인 것은 근위 전극이 결함성인 것을 표시한다.
양태 12 는 양태들 1 내지 9 중 어느 하나의 방법에 관련되며, 제 2 주변 전극과 근위 전극에 교류 전압을 인가하는 단계, 제 2 주변 전극과 근위 전극 사이의 제 3 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계, 제 2 주변 전극과 원위 전극에 교류 전압을 인가하는 단계, 제 2 주변 전극과 원위 전극 사이의 제 4 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계, 제 3 임피던스 및 제 4 임피던스를 사용하여 제 2 값을 결정하는 단계, 및 제 2 값이 허용오차를 벗어나는 경우 제 2 에러 메시지를 제공하는 단계를 더 포함한다.
양태 13 은 바이오센서의 에러 검사를 위한 측정 기기에 관련되며, 측정 기기는 바이오센서 상의 제 1 주변 전극, 제 2 주변 전극, 근위 전극 및 원위 전극에 전기적으로 접속하는 콘택들, 테스트 전압을 생성하고 제 1 주변 전극, 제 2 주변 전극, 근위 전극 및 원위 전극으로부터 센서 신호들을 검출하는 전자기기, 바이오센서의 전극들 중 2 개의 전극들에 교류 전압을 인가하는 것으로서, 2 개의 전극들 중 하나는 제 1 주변 전극 또는 제 2 주변 전극 중 어느 하나이고, 2 개의 전극들 중 제 2 전극은 근위 전극 또는 원위 전극 중 어느 하나인, 상기 교류 전압을 인가하고, 2 개의 전극들 사이의 제 1 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하고, 바이오센서의 나머지 2 개의 전극들에 교류 전압을 인가하고 나머지 2 개의 전극들 사이의 제 2 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하고, 제 1 임피던스 및 제 2 임피던스를 사용하여 값을 결정하며, 그리고 값이 허용오차를 벗어나는 경우 에러 메시지를 제공하도록 프로그래밍된, 프로세서, 및 에러 메시지를 제공하는 출력 유닛을 포함한다.
양태 14 는 양태 13 의 측정 기기에 관련되며, 값은 제 1 임피던스와 제 2 임피던스 사이에 형성된 비율이다.
양태 15 는 양태 13 또는 14 중 어느 하나에 따른 측정 기기에 관련되며, 에러 메시지를 제공하는 것은, 값이 1.0 미만이고, 제 1 주변 전극이 샘플 충분도 작동 전극이고, 근위 전극이 작동 전극이며, 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생한다.
양태 16 은 양태 13 또는 14 중 어느 하나에 따른 측정 기기에 관련되며, 에러 메시지를 제공하는 것은, 값이 1.0 초과이고, 제 2 주변 전극이 샘플 충분도 카운터 전극이고, 근위 전극이 작동 전극이며, 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생한다.
본 발명의 추가적인 형태, 목적, 피처, 양태, 이점, 장점 및 실시형태는 여기에 제공된 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 바이오센서에서 검출 또는 반응 구역의 표면에서 편차를 식별하는 방법의 일 예를 도시하는 플로우 챠트이다.
도 2 는 예시적인 바이오센서의 사시도이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 바이오센서의 평면도이다.
도 4 는 예시적인 전극 배열을 나타내는 도 2 에 나타낸 바이오센서의 부분 평면도이다.
도 5 는 단순한 애플리케이션을 나타내는 도 4 에 나타낸 바이오센서의 부분 평면도이다.
도 6 은 도 2 에 나타낸 바이오센서를 사용하도록 구성된 테스트 미터 또는 다른 디바이스에서의 아날로그 스위치 매트릭스의 평면도이다.
도 7 은 SSCE 로부터 카운터 전극까지의 임피던스 측정 및 SSWE 로부터 카운터 전극까지의 임피던스 측정이 측정되고 있는 것을 나타내는 도 4 에 나타낸 바이오센서의 부분 평면도이다.
도 8 은 SSCE 로부터 카운터 전극까지의 임피던스 측정 및 SSWE 로부터 카운터 전극까지의 임피던스 측정이 측정되고 있는 것을 나타내는 카운터 전극에서의 결함을 갖는 도 4 에 나타낸 바이오센서의 부분 평면도이다.
도 9 는 도 4 에 나타낸 바이오센서에 대해 옴으로 측정된 y-축을 따라 플롯팅된 ｜Z｜SSWE -CE 및 옴으로 측정된 x-축을 따라 플로팅된 ｜Z｜SSCE- CE 의 테스트 결과들을 플롯팅한다.
도 10 은 도 4 에 나타낸 바이오센서에 대해 옴으로 측정된 y-축을 따라 플롯팅된 ｜Z｜SSWE -WE 및 옴으로 측정된 x-축을 따라 플로팅된 ｜Z｜SSCE- WE 의 테스트 결과들을 플롯팅한다.
도 11 은 χ ± 5σ 제한들을 갖는 도 9 로부터의 테스트 결과들 및 다양한 전극 파단들로 구성된 도 4 에 나타낸 바이오센서들로부터의 테스트 결과들을 플롯팅한다.
도 12a 는 카운터 전극에서 결함을 갖는 도 4 에 나타낸 바이오센서의 부분 평면도이다.
도 12b 는 도 12a 의 카운터 전극에서의 결함 측정의 평면도이다.
도 12c 는 이들 전극들 중 어느 것의 0 %, 25 %, 50 %, 75 % 또는 95 % 손실 (missing) 을 시뮬레이션하기 위해 도 4 에 나타낸 바이오센서의 카운터 전극 및/또는 작동 전극에서의 결함들에 대한 상이한 로케이션들을 나타내는 그래프이다.
도 13 은 도 2 의 바이오센서에 대해 주변 전극 및 근위 전극과 동일한 주변 전극 및 유사하지만 더 근위인 2차 전극 사이의 일 측면 (one-sided) 비교를 도시한다.
도 14a 는 도 13 의 바이오센서에 대한 일 측면 ZREAL 관계를 플롯팅한다.
도 14b 는 도 13 의 바이오센서에 대한 일 측면 ZREAL 관계를 플롯팅한다.
도 15 는 도 14a 로부터의 일 측면 ZREAL 관계들 및 공칭 전극들을 갖는 약 2200 개의 바이오센서들을 사용하여 수용성 테스트 용액들 및 혈액 샘플들에 대한 임피던스 비율과 의도적으로 결함성 전극들을 갖는 약 200 개의 바이오센서들을 사용하여 취해진 유사한 측정들을 플롯팅한다.
도 16 은 도 14b 로부터의 일 측면 ZREAL 관계들 및 제 1 테스트 파일럿으로부터의 2 개의 의도적 결함들 각각에 대한 약 200 개의 선형성 및 혈액 샘플들에 대한 임피던스 비율들을 플롯팅한다.
도 17 은 도 2 에 나타낸 손상되지 않은 바이오센서들에 대한 일 측면 ZREAL 비율 및 도 2 에 나타낸 바이오센서들의 외부 카운터 전극 및/또는 작동 전극에서 유도된 전극 파단을 플롯팅한다.
도 18 은 도 2 에 나타낸 손상되지 않은 바이오센서들에 대한 일 측면 ZREAL 비율 및 도 2 에 나타낸 바이오센서들의 외부 카운터 전극 및/또는 작동 전극에서 유도된 전극 파단을 플롯팅한다.
발명의 원리에 대한 이해를 증진시키기 위해, 이제 도면에 도시된 실시형태들이 참조될 것이고 이를 설명하기 위해 특정 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 이로써 발명의 범위의 제한이 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 설명된 실시형태들에서의 임의의 변경 및 추가 수정, 그리고 본 명세서에 설명된 바와 같은 발명의 원리의 임의의 추가 적용은 발명이 관련되는 당업자에게 일반적으로 발생하게 되는 것으로 고려된다. 발명의 일 실시형태는 매우 상세하게 나타내지만, 본 발명과 관련이 없는 일부 피처들은 명확성을 위해 나타내지 않을 수도 있음이 당업자에게는 명백할 것이다.
본 출원은 바이오센서의 반응 영역에서 손상된 전극의 식별을 가능하게 하고 따라서 에러성 측정 값들의 생성을 방지하는 방법을 설명한다. 이 결과를 달성하기 위해 취해진 액션들이 도 1 에 도시된다. 바이오센서의 모세관 채널은 100 에서 액체 측정 매체로 채워진다. 액체 측정 매체의 일부 예들은 체액, 예컨대 혈액, 혈청, 혈장, 타액, 수성 환경 샘플, 공정 액체, 수성 대조군 (control) 또는 교정 액체를 포함한다.
110 에서, 주변 전극과 근위 전극 사이에 교류 전압이 인가되고 샘플에 걸친 교류 전압 (임피던스) 이 제 1 임피던스 측정을 제공하는 120 에서 측정된다. 교류 전압은 또한 130 에서 주변 전극과 원위 전극 사이에 인가되고, 샘플에 걸친 제 2 임피던스 측정이 단계 140 에서 측정된다. 이들 제 1 및 제 2 임피던스의 실제 부분들은 150 에서 결정되고 비교된다. 단계 150 으로부터의 값들이 허용오차를 벗어나면, 160 에서 출력 에러 또는 페일세이프 에러가 사용자에게 제공된다. 하기에 논의되는 바와 같이, 이 허용 오차는 약 1.0 초과, 약 1.043 초과, 약 1.100 초과, 또는 그 이상의 값과 같은 임의의 적합한 값일 수 있다. 1.0 과 약 1.1 사이의 값들은 공칭으로 간주될 수도 있는 한편, 약 1.0 미만 또는 약 0.097 미만의 값들은 또한 실패를 표시할 수도 있다.
바이오센서에서 다중의 상이한 전극들 중 어느 것에 대해 이러한 일반적인 시퀀스를 복제함으로써 전극 파단 검출이 강화된다. 170 에서, 제 2 주변 전극과 근위 전극 사이에 교류 전압이 인가되고 샘플에 걸친 교류 전압 (임피던스) 이 제 3 임피던스 측정을 제공하는 180 에서 측정된다. 190 에서, 제 2 주변 전극과 원위 전극 사이에 교류 전압이 인가되고 샘플에 걸친 임피던스가 제 4 임피던스 측정을 산출하는 200 에서 측정된다. 이들 2 개의 임피던스들의 실제 부분들은 210 에서 결정되고 비교된다. 210 으로부터의 값들이 허용오차를 벗어나면, 220 에서 출력 에러 또는 페일세이프 에러가 사용자에게 제공된다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이 허용오차는 어느 전극이 결함에 대해 테스트되는지에 의존하여 1.0 초과 또는 1.0 미만의 값과 같은 임의의 적절한 값일 수 있다.
도 1 은 바이오센서 전극들에서 불규칙성들 (irregularities) 에 대해 취해질 수도 있는 액션들의 일 예를 도시한다. 개시된 임피던스 측정들 및 비교들은 도 1 에 나타낸 바와 같이, 또는 임의의 다른 적절한 순서로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 주변 전극과 원위 전극 사이의 임피던스는 주변 전극과 근위 전극 사이의 임피던스 전에 측정될 수도 있다. 유사하게, 제 2 주변 전극과 원위 전극 사이의 임피던스는 제 2 주변 전극과 근위 전극 사이의 임피던스 전에 측정될 수도 있다. 또한, 부가 임피던스들이 부가 전극들을 갖는 바이오센서에 존재할 수도 있는 전극들 사이에서 측정될 수도 있다. 다른 경우들에서, 바이오센서는 더 적은 전극들을 가질 수도 있고, 따라서 도 1 에 나타낸 일부 액션들은 그에 따라 생략될 수도 있다.
도 1 의 애플리케이션에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템은 바이오센서 및 측정 기기를 포함한다. 측정 기기는 바이오센서에서 전극들에 접속하기 위한 콘택들 및 교류 전압의 적어도 하나의 소스를 포함한다. 측정 기기는 또한, 콘택들 상에 전압들을 생성하고 센서 신호들을 검출하는 제어 및 측정 전자기기, 및 애플리케이션에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램에 기초하여 센서 신호들을 비교 및 상관시키는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 측정 기기는 값이 허용오차로부터 벗어날 때 에러 메시지를 제공하기 위해, 출력 유닛, 예를 들어 램프, 발광 다이오드, 디스플레이, 데이터 인터페이스, 프린터, 프린터 접속 등을 더 포함한다. 허용오차 및 측정 프로세스의 다른 양태들을 미세 튜닝하기 위해 측정 기기에 소프트웨어 업데이트들이 제공될 수 있다.
도 2 는 예시적인 바이오센서의 사시도를 10 으로 나타낸다. 도 3 은 도 2 에 나타낸 바이오센서 (10) 의 평면도이다. 도 3 은 예시적인 전극 배열을 나타내는 도 2 에 나타낸 바이오센서 (10) 의 부분 평면도이다. 예시적인 실시형태에서, 바이오센서 (10) 는 전극 지지 기판 (12), 복수의 전극 트레이스들 (16, 18, 19, 20, 21 및 22) 을 정의하는 전극 지지 기판 (12) 상에 형성된 전기 전도체 (14), 전극 지지 기판 (12) 상에 위치된 스페이서 (23), 및 스페이서 (23) 상에 위치된 커버 (24) 를 포함한다. 일부 경우들에서, 전기 전도체 (14) 는 바이오센서 (10) 가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능하는 것을 가능하게 하는 임의의 수의 전극 트레이스들을 형성할 수도 있다. 그러나, 도 2 및 도 3 에서는, 명확성을 위해 스페이서 (23) 가 나타나 있지 않다.
도 2 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, 바이오센서 (10) 는 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다; 그러나, 바이오센서 (10) 가 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능하는 것을 가능하게 하는 다수의 형태들 중 임의의 형태가 고려된다. 또한, 바이오센서 (10) 는 본 개시의 원리들에 따라 재료의 롤들, 재료의 시트들 또는 임의의 다른 재료 스톡 (stock) 으로부터 제작된 복수 중 어느 하나일 수 있다. 일반적으로, 바이오센서 (10) 를 제조하기 위한 재료 선택은 롤 프로세싱을 위해 충분히 가용성이지만, 완성된 바이오센서 (10) 에 유용한 강성 (stiffness) 을 제공하기에 충분히 단단한 임의의 재료를 포함한다.
예시적인 실시형태에서, 바이오센서 (10) 의 전극 지지 기판 (12) 은 스페이서 (23) 와 대면하는 제 1 표면 (42) 및 제 1 표면 (42) 에 반대 쪽의 제 2 표면 (44) 을 포함한다. 또한, 전극 지지 기판 (12) 은 대향 제 1 및 제 2 단부들 (46, 48) 과, 제 1 및 제 2 단부들 (46, 48) 사이에서 연장하는 대향 측면 에지들 (50, 52) 을 갖는다. 일부 경우들에서, 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 및 제 2 단부들 (46, 48) 및 대향 측면 에지들 (50, 52) 은 일반적으로 직사각형 형상을 형성한다. 대안으로, 제 1 및 제 2 단부들 (46, 48) 과 대향 측면 에지들 (50, 52) 은 바이오센서 (10) 가 본원에 기재된 바와 같은 기능하는 것을 가능하게 하는 다양한 형상들 및 사이즈들 중 어느 하나를 형성하도록 배치될 수도 있다. 일부 경우들에서, 전극 지지 기판 (12) 은 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN) 와 같은 폴리이미드 또는 폴리에스테르를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 가요성 중합체로 제조될 수 있다. 대안으로, 전극 지지 기판 (12) 은 전극 지지 기판 (12) 이 본 명세서에 기재된 바와 같이 기능하는 것을 가능하게 하는 임의의 다른 적절한 재료들로 제조될 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 전극 트레이스들 (16, 18, 19, 20, 21 및 22) 을 형성하는 전기 전도체 (14) 는 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 표면 (42) 상에 제공된다. 전기 전도체 (14) 는 알루미늄, 탄소 (예를 들어, 흑연), 코발트, 구리, 갈륨, 금, 인듐, 이리듐, 철, 납, 마그네슘, 수은 (아말감으로서), 니켈, 니오븀, 오스뮴, 팔라듐, 백금, 레늄, 로듐, 셀레늄, 실리콘 (예를 들어, 고 도핑된 다결정 실리콘), 은, 탄탈, 주석, 티타늄, 텅스텐, 우라늄, 바나듐, 아연, 지르코늄 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 재료들로부터 제조될 수도 있다. 일부 경우들에서, 전극 트레이스들 (16, 18, 19, 20, 21 및 22) 은 레이저 애블레이션 (ablation) 또는 레이저 스크라이빙에 의해 전기 전도체 (14) 의 나머지로부터 격리되며, 양자 모두는 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 방식으로, 전극 트레이스들 (16, 18, 19, 20, 21 및 22) 은 브로드 필드 애블레이션에 의해서와 같이 넓게, 또는 라인 스크라이빙에 의해서와 같이 최소로 전극들 주위로 연장하는 영역으로부터 전기 전도체 (14) 를 제거함으로써 제조될 수 있다. 대안으로, 전극 트레이스들 (16, 18, 19, 20, 21 및 22) 은 예를 들어, 라미네이션, 스크린-인쇄, 포토리소그라피 등과 같은 다른 기법들에 의해 제조될 수도 있다.
예시적인 실시형태에서, 바이오센서 (10) 는 전극 지지 기판의 제 1 단부 (46) 에서 유입구 또는 모세관 채널 (26) 을 갖는 전폭 엔드 도즈 ("FWED"; 일 측면 상에 바운딩된 모세관 채널을 가짐) 바이오센서가다. 그러나, 모세관 채널 (26) 은 또한 종래의 모세관 채널 (즉, 하나 보다 많은 측면 상에서 바운딩됨) 일 수 있다. FWED 바이오센서에서, 스페이서 (23) 는 커버로 부분적으로 모세관 채널을 형성하기 위해 전극 지지 기판 (12) 의 대향 측면 에지들 (50, 52) 사이에서 연장한다. 스페이서 (23) 는 단일 컴포넌트들 또는 심지어 복수의 컴포넌트들로 제조될 수도 있는 것으로 고려된다. 어쨌든, 스페이서 (23) 는 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 단부 (46) 에 실질적으로 평행하고 그에 대면하는 단부 에지 (28) 를 포함해야 하며, 이에 의해 전극 지지 기판 (12) 의 전체 폭에 걸쳐 연장함으로써 모세관 채널 (26) 의 경계를 정의한다. 대안으로 그리고 위에 언급된 바와 같이, 단부 에지 (28) 는 바이오센서 (10) 의 제 1 단부 (46) 에서 샘플 유입구를 갖는 모세관 채널 (26) 의 경계를 정의하도록 일반적으로 U-형상 패턴을 형성하기 위해 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 및 제 2 단부들 (46, 48) 및 대향 측면 에지들 (50, 52) 사이에 위치된 다수의 부분들을 포함할 수도 있다 (미도시). 다른 적절한 실시형태들은 반구형 (hemi-ovular), 반원형 또는 다른 형상의 모세관 채널들을 형성하는 단부 에지 (28) 를 고려하고, 단부 에지 (28) 하나 이상의 부분들은 그 길이의 전부 또는 일부를 따라 선형 또는 비선형 에지들을 포함할 수도 있다 (미도시).
스페이서 (23) 는, 예를 들어 접착제-코팅된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)-폴리에스테르를 포함한 가요성 중합체와 같은 절연 재료로 제조된다. 적절한 재료의 하나의 특별한 비제한적인 예는 백색 PET 필름을 포함하며, 그 양 측면들은 감압성 접착제로 코팅된다. 스페이서 (23) 는 다양한 재료로 구성될 수도 있고 다양한 상업적으로 입수가능한 접착제들 중 임의의 하나 또는 조합을 사용하여 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 표면 (42) 에 커플링될 수도 있는 내부 표면 (25) 을 포함할 수도 있다. 부가적으로, 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 표면 (42) 이 노출되어 전기 전도체 (14) 에 의해 커버되지 않을 때, 커버 (24) 는 열 또는 초음파 용접과 같은 용접에 의해 기판 (12) 을 지지하도록 커플링될 수도 있다. 또한, 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 표면 (42) 은 예를 들어 바이오센서들 (10) 의 사용을 위한 제품 라벨링 또는 명령들 (도시되지 않음) 로 인쇄될 수도 있다.
또한, 예시적인 실시형태에서, 커버 (24) 는 전극 지지 기판 (12) 의 대향 측면 에지들 (50, 52) 사이에서 연장하고 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 단부 (46) 까지 연장한다. 대안으로, 커버 (24) 는 바이오센서 (10) 가 본 명세서에 기재된 바와 같이 기능하는 것을 가능하게 하는 미리정의된 거리로 제 1 단부 (46) 를 넘어 연장할 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, 모세관 채널 (26) 은 전극 지지 기판 (12) 의 제 1 단부 (46) 및 대향 측면 에지들 (50, 52) 과 스페이서 (23) 의 단부 에지 (28) 에 의해 바운딩된, 전극 지지 기판 (12) 과 커버 (24) 사이의 공간으로서 정의된다.
커버 (24) 는, 예를 들어 PET-폴리에스테르를 포함한 가요성 중합체와 같은 절연 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료의 하나의 특정 비제한적인 예는 투명 또는 반투명 PET 필름을 포함한다. 커버 (24) 는 다양한 재료로 구성될 수도 있고 다양한 상업적으로 입수가능한 접착제들 중 임의의 하나 또는 조합을 사용하여 스페이서 (23) 에 커플링될 수도 있는 하부 표면 (27) 을 포함할 수도 있다. 부가적으로, 커버 (24) 는 열 또는 초음파 용접과 같은 용접에 의해 스페이서 (23) 에 커플링될 수도 있다.
예시적인 실시형태에서, 바이오센서 (10) 는 모세관 채널 (26) 에 걸쳐 연장하고 전극 트레이스들 (18, 19) 에 커플링된 외부 카운터 전극 (30) 및 내부 카운터 전극 (32) 을 포함한다. 또한, 바이오센서 (10) 는 카운터 전극들 (30, 32) 사이의 모세관 채널 (26) 에 위치되는 작동 전극 (34) 을 포함한다. 작동 전극 (34) 은 트레이스들 (20 및 21) 에 커플링된다. 더욱이, 바이오센서 (10) 는 또한 전극 트레이스 (22) 에 커플링된 샘플 충분도 작동 전극 (SSWE)(36) 및 모세관 채널 (26) 에 위치된 전극 트레이스 (16) 에 커플링된 샘플 충분도 카운터 전극 (SSCE)(38) 을 포함한다. SSWE (36) 및 SSCE (38) 는 전극 지지 기판 (12) 의 에지들에 인접하여 위치된다.
예시적인 실시형태에서, SSWE (36) 는 전극 트레이스 (22) 에 의해 콘택 패드 (SSE1) 에 커플링되고, SSCE (38) 는 전극 트레이스 (16) 에 의해 콘택 패드 (SSE2) 에 커플링된다. 마찬가지로, 외부 카운터 전극 (30) 및 내부 카운터 전극 (32) 은 전극 트레이스들 (18, 19) 에 커플링된다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 전극 트레이스 (18) 는 콘택 패드 (CE) 에 커플링되고, 전극 트레이스 (19) 는 콘택 패드 (CS, B 및 A) 에 커플링된다. 더욱이, 작동 전극 (34) 은 전극 트레이스들 (20, 21) 에 커플링되며, 여기서 전극 트레이스 (20) 는 콘택 패드 (WE) 에 커플링되고, 전극 트레이스 (21) 는 콘택 패드 (WS) 에 커플링된다. 이러한 콘택 패드들은 바이오센서 (10) 가 테스트 미터에 삽입되면 테스트 미터 (미도시) 의 커넥터 콘택에 의해 콘택될 바이오센서 (10) 상에 전도성 영역을 제공한다. 전극들의 구성, 전극들의 수 뿐만 아니라 전극들 사이의 스페이싱은 본 개시에 따라 달라질 수도 있음이 추가로 고려된다. 결과적으로, 바이오센서 (10) 는 본 명세서에 도시된 전극들의 수보다 많거나 적게 포함할 수도 있다.
예시적인 실시형태에서, 작동 전극 (34) 은 모세관 채널 (26) 에서 유효 작동 전극 영역을 정의한다. 유효 작동 전극 영역은 모세관 채널 (26) 이 측정 시퀀스를 개시하기에 충분한 체적의 유체 샘플을 포함할 때 모세관 채널 (26) 에서 유체 샘플과 콘택하는 작동 전극의 영역이다. 도 4 에서 알 수 있는 바와 같이, 작동 전극 (34) 은 전극 지지 기판 (12) 의 대향 측면 에지들 (50, 52) 사이에서 측방향으로 연장하는 메인 바디 부분 (60), 및 모세관 채널 (26) 의 에지 (28) 에 걸처 메인 바디 부분 (60) 으로부터 연장하는 접속성 넥 (62) 을 포함한다 (즉, 메인 바디 부분 (60) 으로부터 모세관 채널 (26) 반대 쪽의 바이오센서 (10) 의 단부 (48) 을 향해 횡방향으로). 접속성 넥 (62) 은 전극 지지 기판 (12) 의 일 측면을 따라 연장하는 전극 트레이스들 (20, 21) 에 커플링된다. 스페이서 (23) 는 에지 (28) 가 접속성 넥 (62) 에 걸쳐 연장하도록 그리고 메인 바디 부분 (60) 이 모세관 채널 (26) 내에 완전히 로케이팅되도록 위치된다. 전기화학 검출 시약들은 작동 전극 (34) 상에 위치될 수 있으며, 이는 특정 분석물에 대한 전기화학 프로브들을 제공한다. 특정 시약들의 선택은 당업계에 잘 알려져 있는, 측정될 분석물(들) 에 의존한다. 바이오센서 (10) 에 사용될 수도 있는 검출 시약의 예는 전혈 샘플과 같은 체액 샘플로부터 글루코오스를 측정하기 위한 시약이다.
예시적인 실시형태에서, 내부 카운터 전극 (32) 및 외부 카운터 전극 (30) 은 전극 지지 기판 (12) 의 일 측면을 따라 연장하는 전극 트레이스들 (18, 19) 에 접속된다. 외부 카운터 전극 (30) 은 전극 지지 기판 (12) 의 대향 측면 에지들 (50, 52) 사이에서 측방향으로 연장하고, 모세관 채널 (26) 의 에지 (28) 를 가로질러 메인 바디 부분 (70) 으로부터 각각 연장하는 접속성 넥 (62) 및 연장 트레이스 (68) 를 포함한다 (즉, 메인 바디 부분 (70) 으로부터 모세관 채널 (26) 에 대향하는 바이오센서 (10) 의 단부 (48) 를 향해 횡방향으로). 또한, 모세관 채널 (26) 의 에지 (28) 는 내부 카운터 전극 (32) 을 따라 연장하고 이와 부분적으로 오버랩한다. 일부 경우들에서, 전기화학 검출 시약은 내부 카운터 전극 (32) 및 외부 카운터 전극 (30) 상에 위치될 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 검출 시약은 특정 분석물에 대한 전기화학 프로브를 제공하고 특히 글루코오스를 측정하기 위해, 당업계에 잘 알려져 있다.
바이오센서 (10) 는 도 3 및 도 4 에서 상당히 대칭인 기하학적 구조를 활용하는 활성 전극 영역을 도시한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 샘플 애플리케이션은 먼저 외부 카운터 전극 (30) 과 작동 전극 (34) 사이의 임피던스를 신속하게 측정함으로써 검출된다. 최소 전도도가 초과되면, 이어서 샘플 충분도가 SSCE (38) 와 SSWE (36) 사이의 임피던스를 신속하게 측정함으로써 유사하게 결정된다. SSCE (38) 와 SSWE (36) 사이의 전도도가 프로그램가능한 타임아웃 간격 내에서 프로그램가능한 임계치를 초과하면, 바이오센서 (10) 는 수용가능하게 도즈된 것으로 여겨지고 (도 5), 분석물 농도 측정 시퀀스가 시작될 수도 있다. 최소 샘플 충분도 전도도가 허용된 시간으로 초과하지 않으면, 에러가 표시되고 시퀀스가 중단된다. SSCE (38) 및 SSWE (36) 는 주로 외부 카운터 전극 (30) 및 작동 전극 (34) 이 분석물 측정으로 신뢰성있게 진행하도록 적절히 커버되는 것을 보장하도록 의도된다.
도 2 내지 도 4 의 바이오센서 (10) 는 단지 특정 분석물의 전기화학 검출을 위한 전극들의 많은 가능한 배열들의 일 예를 도시한다. 그러나, 논의된 원리들은 바이오센서에서 전극들의 임의의 적합한 기하학적 구조에 적용가능하다. 예를 들어, 방법은 다중의 작동 전극들 및 단일 카운터 전극을 갖는 바이오센서들에, 또는 근위, 원위 및 주변 전극들의 임의의 적합한 구성을 갖는 바이오센서들에 대해 적용될 수 있다. 유사하게, 개시된 방법은 하나 이상의 카운터 전극들, 하나 이상의 작동 전극들, 및 개시된 SSCE 및 SSWE 전극들과 유사한 기능을 수행하는 전극들의 임의의 적절한 배열을 갖는 바이오센서들에 대해 효과적일 수 있다. 개시된 예들에서 사용된 전극들에 대한 특정 명명 규약들에 기초하여 제한이 암시되지 않아야 한다. 용어들 "원위", "근위", "작동" 및 "SSWE" 및 "SSCE"와 같은 약어들은 또한 한정적이기 보다는 예시적인 것이다. 다른 바이오센서들 및 측정 디바이스들은 다양한 전극들에 대해 상이한 명칭들을 사용할 수도 있지만, 본 명세서에 개시된 원리들이 여전히 적용된다.
바이오센서 (10) 를 사용하도록 구성된 테스트 미터 또는 다른 디바이스는 개별 또는 다중의 전극 콘택들의 원하는 퍼텐시오스타트 (potentiostat) 기능으로의 프로그램가능한 접속을 허용하는 아날로그 스위치 매트릭스 (80) 를 포함한다 (도 6). 스위치 매트릭스 (80) 는 크로스포인트 스위치와 유사하여, 포텐시오스타트의 여기 및 응답 기능들의 교정 부하 (RCAL) 로의 재구성가능한 접속 또는 최대 7 개의 바이오센서 콘택들의 조합을 허락한다. 하나 이상의 센서 콘택들은 함께 접속되어 원하는 기능을 결합하거나 확장할 수도 있다. 계측 증폭기의 입력들은 양의 그리고 음의 여기 피드백 (감지) 입력들을 선택한다. 이들 입력들은 적절한 P 및/또는 N 스위치들을 폐쇄함으로써 바이오센서 콘택들로부터, 또는 도 6 에서 수직 스위치들 중 하나 또는 양자 모두를 폐쇄함으로써 스위치 어레이 뒤의 로컬 피드백으로서 선택될 수도 있다. 스위치 매트릭스 (80) 는 포텐시오스타트가 원격 여기 감지 검출을 위한 작동 감지 및 카운터 감지 접속들로 외부 카운터 전극 (30) 및 작동 전극 (34) 을 조사한 후, SSWE (36) 및 SSCE (38) 에 접속하는 것을 가능하게 한다. 스위치 매트릭스 (80) 는 전극 지지 기판 (12) 상에 형성된 다른 네트워크들의 측정 또는 의도되지 않은 바이오센서 접속들 (단락들) 을 검출하기 위해 다중의 대안의 전극 접속들의 프로그램가능한 선택을 허락한다. 바이오센서 (10) 를 사용하도록 구성된 테스트 미터 또는 다른 디바이스는 생물학적 유체들을 분석하기 위해 바이오센서 (10) 를 사용하기 전에 외부 카운터 전극 (30) 및/또는 작동 전극 (34) 을 따라 전기적 연속성을 검사하기 위해 바이오센서 (10) 에, 예를 들어 AC 신호와 같은 신호를 인가하도록 구성된다. 외부 카운터 전극 (30) 및/또는 작동 전극 (34) 을 따르는 불연속성은 바이오센서 (10) 가 물리적 손상을 지속했을 가능성이 있다는 표시를 야기한다. 따라서, 테스트 미터는 바이오센서 (10) 가 무결성 검사에 실패했고, 따라서 폐기되어야 하는 것을 (즉, 테스트 결과 페이세이프) 를 사용자에게 경고할 수 있다. 바이오센서 (10) 가 무결성 검사를 통과 (즉, 테스트 미터가 외부 카운터 전극 (30) 및/또는 작동 전극 (34) 을 따라 연속성을 확인) 하면, 테스트 미터는 바이오센서 (10) 가 사용하기에 안전하다는 것을 사용자에게 경고할 수 있다.
제 1 페일세이프에서, 방법은 활성 전극의 공간 대칭을 사용하여 외부 카운터 전극 (30) 의 파단을 검출한다. 일반적으로, SSWE (36) 또는 SSCE (38) 와 외부 카운터 전극 (30) 사이의 임피던스는 SSWE (36) 및 SSCE (38) 중 어느 하나로의 외부 카운터 전극 (30) 의 근접 또는 인접으로 인해 외부 카운터 전극 (30) 에 의해 더 영향을 받아야 한다. 양자의 임피던스들은 시약 유량, 용액 전도도, 환경 조건 및 금속 저항에 의해 비교할 수 있을 만큼 영향을 받기 때문에, ｜Z｜SSWE -CE 대 ｜Z｜SSCE-CE 의 비율은 이러한 조건들을 추적해야 한다. 일 실시형태에서, 진폭의 AC 신호는 다음에 설명되는 바와 같이 심지어 글루코오스 의존 전류를 부분적으로 생성하게 되는 DC 전위차가 인가되는 것보다 현저히 작다. 저 진폭, 고 주파수 AC 신호는 외부 카운터 전극 (30) 과 SSWE (36) 와 같은 주변 전극 사이에 인가되고, 임피던스는 ｜Z｜SSWE - CE 의 절대 값으로서 측정된다. 다음으로, 저 진폭, 고 주파수 AC 신호가 외부 카운터 전극 (30) 과 SSCE (38) 와 같은 주변 전극 사이에 인가되고, 임피던스는 ｜Z｜SSCE - CE 의 절대 값으로서 측정된다. SSCE (38) 에서 외부 카운터 전극 (30) 까지의 임피던스 및 SSWE (36) 에서 외부 카운터 전극 (30) 까지의 임피던스가 비교된다. 외부 카운터 전극 (30) 에 파단 또는 결함이 없다면, 외부 카운터 전극 (30) 과 SSWE (36) 와 같은 주변 전극 사이의 임피던스는 도 7 에 도시된 바와 같이 카운터 전극 (30) 과 SSCE (38) 와 같은 동일한 영역 및 스페이싱의 다른 주변 전극과 매우 유사하거나 대략 동일해야 한다. ｜Z｜SSWE -CE 및 ｜Z｜SSCE- CE 가 동일하거나 대략 동일하고, 외부 카운터 전극 (30), 내부 카운터 전극 (32), 작동 전극 (34), 시약 및 샘플이 SSWE (36) 및 SSCE (38) 에 대해 전체적으로 대칭적으로 보이면, 외부 카운터 전극 (30) 이 온전하게 상정될 수도 있다. 즉, 외부 카운터 전극 (30) 은 어떠한 파단 또는 결함이 없고 페일세이프가 없다.
도 8 은 도 7 과 등가의 커플링을 도시하지만, 외부 카운터 전극 (30) 이 외부 카운터 전극 (30) 의 중간 부분 (31) 근방의 어딘가에서 파단된 것을 도시한다. 도 8 의 SSCE (38) 로부터 외부 카운터 전극 (30) 까지의 임피던스는 도 7 에서의 유사한 측정과 비교할만하게 되지만, SSWE (36) 는 이제 내부 카운터 전극 (32)(의 일부) 으로부터 더 멀리 로케이팅되기 때문에 도 8 의 SSWE (36) 로부터 외부 카운터 전극 (30) 까지의 임피던스가 더 높게 된다. 카운터 전극이 단지 하나의 외부 카운터 전극 (30) 만을 갖고 내부 카운터 전극 (32) 을 포함하지 않으면, 그 효과는 더욱 더 두드러지게 된다. ｜Z｜SSWE - CE 가 ｜Z｜SSCE- CE 보다 크면, 외부 카운터 전극 (30) 이 손상되거나 파단되고 개방 회로가 형성되며 페일 세이프가 사용자에게 제공되는 가능성이 높다.
제 2 페일세이프에서, 방법은 활성 전극의 공간 대칭을 사용하여 작동 전극 (34) 의 파단을 검출한다. 일 실시형태에서, 진폭의 AC 신호는 다음에 설명되는 바와 같이 심지어 글루코오스 의존 전류를 부분적으로 생성하게 되는 DC 전위차가 인가되는 것보다 현저히 작다. 저 진폭, 고 주파수 AC 신호는 작동 전극 (34) 과 SSWE (36) 와 같은 주변 전극 사이에 인가되고, 임피던스는 ｜Z｜SSWE - WE 로서 측정된다. 다음으로, 저 진폭, 고 주파수 AC 신호가 작동 전극 (34) 과 SSCE (38) 와 같은 주변 전극 사이에 인가되고, 임피던스는 ｜Z｜SSCE - WE 로서 측정된다. SSCE (38) 에서 작동 전극 (34) 까지의 임피던스 및 SSWE (36) 에서 작동 전극 (34) 까지의 임피던스가 비교된다. 작동 전극 (34) 과 SSWE (36) 와 같은 주변 전극 사이의 측면 대 측면 임피던스는 작동 전극 (34) 및 유사한 영역 및 스페이싱의 SSCE (38) 와 같은 다른 주변 전극과 비교할만해야 한다. ｜Z｜SSWE -WE 가 ｜Z｜SSCE-WE 와 동일하거나 대략 동일하면, 작동 전극 (34) 은 온전한 것으로 상정될 수도 있다. 즉, 작동 전극 (34) 은 어떠한 파단 또는 결함이 없고 페일세이프가 없다. ｜Z｜SSCE-WE 가 ｜Z｜SSWE - WE 보다 크면, 작동 전극 (34) 이 손상되거나 파단되고 개방 회로가 형성되며 페일 세이프가 사용자에게 제공되는 가능성이 높다.
도 9 는 넓은 범위의 샘플 전도도, 베이스 금속 두께, 시약 필름 두께, 파일럿 에이지, 저장 조건, 제조 변동들 및 테스트 온도들에 걸쳐 아마도 손상되지 않은 정상 바이오센서들 (10) 에 대해 옴으로 측정된 y-축을 따라 플롯팅된 ｜Z｜SSWE -CE 및 옴으로 측정된 x-축을 따라 플롯팅된 ｜Z｜SSCE- CE 의 테스트 결과들을 도시한다. 임피던스 비는 대략 1 과 동일하고 일 형태에서는 약 0.987 인 것이 발견되었다.
도 10 은 넓은 범위의 샘플 전도도, 베이스 금속 두께, 시약 필름 두께, 파일럿 에이지, 저장 조건, 제조 변동들 및 테스트 온도들에 걸쳐 아마도 손상되지 않은 정상 바이오센서들 (10) 에 대해 옴으로 측정된 y-축을 따라 플롯팅된 ｜Z｜SSWE-WE 및 옴으로 측정된 x-축을 따라 플롯팅된 ｜Z｜SSCE- WE 의 테스트 결과들을 도시한다. 임피던스 비는 대략 1 과 동일하고 일 형태에서는 약 0.973 인 것이 발견되었다.
도 9 및 도 10 과 관련하여, 양자의 테스트 결과들의 세트에 대한 근방 1:1 관계는 상당히 노이즈가 있다. 도 10 은 χ ± 5σ 제한들로 도 9 에서 테스트된 동일한 바이오센서들 (10) 에 대한 ｜Z｜SSWE -CE 대 ｜Z｜SSCE-CE 비율을 플롯팅한다. 도 10 은 또한 다음에 설명되는 바와 같이 도 12c 에 도시되는 다양한 전극 파단들로 구성된 바이오센서들 (10) 로부터의 테스트 결과들을 플롯팅한다. 효과적인 페일세이프의 목표는 이러한 제한들을 초과하는 모두 또는 거의 모두 손상된 센서들을 신뢰성있게 식별하는 것이다.
테스트 결과들
제 1 테스트 파일럿은 바이오센서들 (10) 로 수행되었으며, 여기서 바이오센서들 각각은 임의의 작동 전극 (34) 및/또는 외부 카운터 전극 (30) 중 임의의 것에서 의도적인 결함들의 상이한 로케이션을 포함하였다. 의도적인 결함들은 약 30㎛ 의 폭을 갖는 카운터 전극 (30) 및/또는 작동 전극 (34) 에서의 갭 (G) 또는 전극 파단을 포함하였다. 전극 구조들에서의 의도적인 결함들 또는 전극 파단들의 총 15 개의 상이한 로케이션들이 도 12a, 도 12b 및 도 12c 에 도시되어 있다. 변동들 또는 전극 파단들은 도 12c 에 도시된 작동 전극 (34) 및/또는 외부 카운터 전극 (30) 의 0 %, 25 %, 50 % 75 % 및 95 % 손실을 시뮬레이션하도록 설계되었다. 도 12a 는 또한 확대도로 나타낸 일 예 (지정된 롤 4) 를 포함한다. 도 12c 로부터 테스트된 바이오센서들 (10) 의 작동 전극 (34) 및/또는 외부 카운터 전극 (30) 에서 10 개의 전극 파단들의 변동들에 대한 ｜Z｜SSWE -CE 대 ｜Z｜SSCE-CE 임피던스 비율은 도 10 에 플롯팅되며 롤 3, 롤 4, 롤 5, 롤 6, 롤 9, 롤 10, 롤 11, 롤 15, 롤 16 및 롤 17 로 라벨링된다.
테스트 용액들은 롤 3, 롤 4, 롤 5, 롤 6, 롤 9, 롤 10, 롤 11, 롤 15, 롤 16 및 롤 17 로 라벨링된 바이오센서들 (10) 에 사용되고 적용된 실온에서 공칭 혈액 및 수성 선형성 용액의 다중 클루코스 농도들을 포함하였다. 도 10 으로부터 요약하면, 테스트 파일럿 ｜Z｜SSWE -CE 대 ｜Z｜SSCE- CE 의 82.3 %는 χ ± 5σ 제한들 내에 있거나, 17.7 % 유효 페일세이프와 다름없다.
테스팅은 ｜Z｜SSWE -CE 대 ｜Z｜SSCE- CE 의 비율의 양 측면 비교가 SSCE (38) 및 SSWE (36) 에 대한 등가 커버리지, 콘택 저항 및 전극 무결성의 불규칙성에 대한 충분한 경고를 제공하지 않는다. 따라서, 전극 파단 검사는 도 13 에 도시된 바와 같이 일 측면 비교로 제한되었다. 이 수정된 페일세이프는 주변 전극 (SSCE (38) 또는 SSWE (36)) 과 1 차 전극 (외부 카운터 전극 30) 과 같은 근위 전극 (도 13) 그리고 동일한 주변 전극과 유사하지만 더 원위인 2 차 전극 (작동 전극 (34))(도 13) 사이의 임피던스를 비교한다. "좌측" 검사는 SSWE (36) 임피던스를 조사하고 "우측" 검사는 SSCE (38) 임피던스를 조사한다. 고의로, SSWE (36) 와 더 먼 작동 전극 (34) 사이의 임피던스는 SSWE (36) 와 더 근접한 (외부) 카운터 전극 (30) 사이의 임피던스보다 커야 한다. SSWE (36) 와 손상되지 않은 2 차 전극 (외부 카운터 전극 (30) 또는 작동 전극 (34)) 사이의 임피던스는 샘플 전도도, 온도, 전극 영역 및 금속 시트 저항에 의해 크게 영향을 받는다.
그러나, 선택된 2 차 전극에 관계없이, 주어진 샘플 충분도 전극들 (SSCE (38) 또는 SSWE (36)) 에 대해 이러한 효과들이 결정적이어야 한다. ZREAL (SSWE-WE)/ZREAL (SSWE-CE) 원위/근위 임피던스 비율은 이러한 팩터들에 의해 영향을 받지 않아야 하며 넓은 범위의 샘플 및 테스트 조건들에 걸쳐 1 (unitity) 보다 약간 더 크게 유지해야 한다. 따라서, ZREAL (SSWE-WE)/ZREAL (SSWE-CE) 원위/근위 임피던스 비율이 약 1.005 미만이면, 이는 외부 카운터 전극 (30) 이 파단되거나 결함성이고 의도된 바와 같이 방해받지 않고 연속적으로 확장하기 때문일 가능성이 있다.
우측 검사는 SSCE (38) 를 유사하게 조사한다. ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 의 비율이 약 1.043 와 약 1.100 사이이면, 이는 외부 카운터 전극 (30) 이 파단되거나 결함성이기 때문일 가능성이 높다. ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 원위/근위 임피던스 비율이 약 1.100 보다 크면, 이는 작동 전극 (34) 이 파단되거나 결함성인 것을 표시하는, 큰 ZREAL (SSCE-WE) 임피던스로 인한 것일 가능성이 높다. 도 14a 및 14b 는 공칭 바이오센서들 (10) 에 대한 일 측면 ZREAL 관계들이 바이오센서 에이지, 시약 두께, 제조 제한들, 금속화 두께, 테스트 환경 뿐만 아니라 용액 타입 및 전도도 (HCT) 에 대해 극히 예측가능한 것을 나타낸다.
결함 검출 능력을 결정하기 위해, 약 2,200 개의 공칭 바이오센서들 (10) 에 대한 도 14a 및 14b 임피던스 데이터는 임피던스 비율로서 도시되고, 도 15 에서 A 로 라벨링되고 도 16 에서 B 로 라벨링된다. 도 15 및 16 에는 각각의 일 측면 비율에 대한 공칭 평균 χ ± 5σ 제한들이 포함된다. SSCE 측면 비율 (도 16) 은 도 17a 및 도 17b 에서는 명백하지 않지만 SSWE 측면 비율 (도 15) 보다 가변성이 적은 것이 발견되었다. 도 15 및 도 16 에 플롯팅된 정상 바이오센서 (10) 변동들에 인접하여 테스트 파일럿으로부터의 2 개의 의도적 결함들에 대한 200 개의 선형성 및 혈액 샘플들에 대한 일 측면 SSWE 및 SSCE 임피던스 비율들이 플로팅된다: 작동 전극 (34) 의 50 % 손실인 롤 17 및 외부 전극 (30) 의 25 % 손실인 롤 5. 도 15 로부터, 일 측면 SSWE 임피던스 비율은 테스트 파일럿 롤 17 의 작동 전극 (34) 에서의 중간지점 파단을 공칭 재료로부터 신뢰성있게 구별할 수 없지만, 테스트 파일럿 롤 5 의 25 % 파단된 카운터 전극을 쉽게 검출하는 것이 발견되었다. 즉, 일 측면 SSWE 임피던스 비율은 모든 테스트 결과들에서 1 미만이고, 이는 외부 카운터 전극 (30) 에서의 전극 파단 또는 결함이 있음을 표시한다. 도 16 으로부터, 일 측면 SSCE 임피던스 비율이 롤 5 의 외부 카운터 전극 (30) 에서의 파단을 공칭 재료로부터 구별하는데 효과적이지 않지만, 테스트 파일럿 롤 17 의 작동 전극 (34) 에서 중간지점 파단의 모든 경우를 신뢰성있게 검출하는 것이 발견되었다. 즉, 일 측면 SSWE 임피던스 비율은 모든 테스트 결과들에서 1 초과이고, 이는 작동 전극 (34) 에서의 전극 파단 또는 결함이 있음을 표시한다.
도 17 및 도 13 은 이전에 논의된 롤들 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 15, 16 및 17 에서 모든 테스트 파일럿 유도 전극 파단들을 갖는 손상되지 않은 바이오센서들 (10) 의 선형성 및 혈액 샘플들에 대한 일 측면 ZREAL 비율을 나타낸다. 도 17 은 외부 카운터 전극 (30) 의 파단들을 검출하도록 의도되는 비율 ZREAL (SSWE-WE)/ZREAL(SSWE-CE) 을 플롯팅한다. 이 일 측면 비율은 각각의 외부 카운터 전극 (30) 결함을 신뢰성있게 검출하지만, 온전한 외부 카운터 전극 (30) 을 갖는 롤 17 및 바이오센서 (10) 에서의 작동 전극 (34) 의 중간지점 파단을 어떠한 전극 파단들도 갖지 않는 정상 바이오센서들 (10) 과 구별할 수 없다. 도 13 은 작동 전극 (34) 에서 파단 또는 결함을 검출하는 비율 ZREAL (SSWE-WE)/ZREAL(SSWE-CE) 이다. 이 비율 ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 은 도 17 에서 비율 ZREAL(SSWE-WE)/ZREAL (SSWE-CE) 에 의해 "손실된" 롤 17 의 작동 전극 (34) 에서의 중간지점 파단을 신뢰성있게 검출한다. 비율 ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 은 평가된 롤들 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 15, 16 및 17 의 작동 전극 (34) 에서 남아 있는 파단들의 대부분을 포착하지만, 온전한 작동 전극 (34) 을 롤들 3, 4, 5 로부터, 그리고 정상적인 바이오센서들 (10) 로부터 구별할 수 없다. 비율 ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 은 또한, 작동 전극 (34) 에서의 중간지점 파단으로 인해 상승된 ZREAL (SSCE-WE) 을 오프셋하는, 높은 ZREAL (SSCE-CE) 를 생성하는 외부 카운터 전극 (30) 의 작은 스텁 (stub) 으로 인해, 어떠한 전극 파단도 갖지 않는 정상 바이오센서들 (10) 로부터 (바이오센서 (10) 상에 존재하는 외부 카운터 전극 (30) 의 5% 및 작동 전극 (34) 의 중간지점 파단) 롤 15 을 구별하는데 효과적이지 않다. 비율 ZREAL (SSWE-WE)/ZREAL (SSWE-CE) 은 롤 15를 결함성으로서 쉽게 식별한다. 비율 ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 검출 규칙은 롤 9 에 대한 온전한 작동 전극 (34) 에 대해 실패한다. 롤 9 에 대한 비율 ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 은 분자 ZREAL (SSCE-WE) 이 비교적 정상이지만 분모 ZREAL (SSCE-CE) 은 크게 접속되지 않은 외부 카운터 전극 (30) 으로 인해 예상된 것보다 훨씬 크기 때문에 1 보다 작다. 비율 ZREAL (SSWE-WE)/ZREAL (SSWE-CE) 및 비율 ZREAL (SSCE-WE)/ZREAL (SSCE-CE) 은, 글루코오스 농도, 샘플 타입, 헤마토크릿, 온도, 시약 유량, 모세관 높이, 스페이서 배치, 금속화 제한들, 2 년 이상 폐쇄된 바이알 (vial) 에 저장된 바이오센서들, 사용 경우 노출, 원료들, 제조 공정들, 환경 조건들 및 테스트 솔루션의 변동들에 민감하지 않다.
바이오센서에 대한 전극 배열들의 예시적인 실시형태들은 위에 상세히 설명되어 있다. 장치들 및 방법들은 본 명세서에 설명된 특정 실시형태들에 제한되지 않는 것이 아니라, 오히려 방법들의 동작들 및 시스템들의 컴포넌트들은 본 명세서에 설명된 다른 동작들 또는 컴포넌트들로부터 독립적으로 그리고 별도로 활용될 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 방법들 및 장치들은 다른 산업 또는 소비자 애플리케이션들을 가질 수도 있으며 본 명세서에 설명된 바와 같은 바이오센서 컴포넌트들로 실행하는 것에 제한되지 않는다. 오히려, 하나 이상의 실시형태들은 다른 산업들과 관련하여 구현되고 활용될 수도 있다.
발명이 도면들 및 상기 설명에서 상세히 예시되고 설명되었지만, 발명은 특성상 제한적이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 단지 바람직한 실시형태만이 나타나 있고 설명되었으며, 다음의 청구항들에 의해 정의된 발명의 사상 내에 들어오는 모든 변경들, 균등물들, 및 수정들은 보호되는 것이 바람직하다는 것이 이해된다. 본 명세서에 인용된 모든 공보들, 특허들 및 특허 출원들은, 각 개개의 공보, 특허, 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참조에 의해 통합되고 본 명세서에 그 전부가 기술되는 것처럼 참조로서 통합된다.

Claims (16)

  1. 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법으로서,
    상기 바이오센서 상의 주변 전극, 근위 전극 및 원위 전극에 액체 측정 매체를 적용하는 단계로서, 상기 주변 전극은 상기 바이오센서의 측면 에지에 위치하고, 상기 주변 전극은 상기 원위 전극보다 상기 근위 전극에 더 가까운, 상기 액체 측정 매체를 적용하는 단계;
    상기 주변 전극 및 상기 근위 전극에 교류 전압을 인가하는 단계;
    상기 주변 전극과 상기 근위 전극 사이의 제 1 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계;
    상기 주변 전극 및 상기 원위 전극에 상기 교류 전압을 인가하는 단계;
    상기 주변 전극과 상기 원위 전극 사이의 제 2 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계;
    상기 제 1 임피던스 및 상기 제 2 임피던스를 사용하여 임피던스들 간의 비율을 나타내는 값을 결정하는 단계; 및
    상기 값이 허용오차를 벗어나는 경우 에러 메시지를 제공하는 단계를 포함하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 전극은 샘플 충분도 (sufficiency) 카운터 전극인, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 전극은 샘플 충분도 작동 전극인, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 근위 전극은 작동 전극 또는 카운터 전극 중 하나이고, 상기 원위 전극은 상기 작동 전극 또는 상기 카운터 전극 중 다른 하나인, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 근위 전극에서의 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원위 전극에서의 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 값은 상기 제 1 임피던스와 상기 제 2 임피던스 사이에 형성된 비율인, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에러 메시지를 제공하는 단계는, 상기 값이 1.0 미만이고, 상기 주변 전극이 샘플 충분도 작동 전극이고, 상기 근위 전극이 작동 전극이며, 상기 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 에러 메시지를 제공하는 단계는, 상기 값이 1.0 초과이고, 상기 주변 전극이 샘플 충분도 카운터 전극이고, 상기 근위 전극이 작동 전극이며, 상기 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 값은 ZREAL (주변 전극-근위 전극)/ZREAL (주변 전극-원위 전극) 의 비율이고, 상기 값이 1.0 미만인 것은 상기 원위 전극이 결함성인 것을 표시하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 값은 ZREAL(주변 전극-근위 전극)/ZREAL (주변 전극-원위 전극) 의 비율이고, 상기 값이 1.0 을 초과하는 것은 상기 근위 전극이 결함성인 것을 표시하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 주변 전극 및 상기 근위 전극에 상기 교류 전압을 인가하는 단계로서, 상기 제 2 주변 전극은 상기 제 1 주변 전극과는 상이하고 상기 바이오센서의 다른 측면 에지에 위치하는, 상기 교류 전압을 인가하는 단계;
    상기 제 2 주변 전극과 상기 근위 전극 사이의 제 3 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계;
    상기 제 2 주변 전극 및 상기 원위 전극에 상기 교류 전압을 인가하는 단계;
    상기 제 2 주변 전극과 상기 원위 전극 사이의 제 4 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하는 단계;
    상기 제 3 임피던스 및 상기 제 4 임피던스를 사용하여 임피던스들 간의 비율을 나타내는 제 2 값을 결정하는 단계; 및
    상기 제 2 값이 허용오차를 벗어나는 경우 제 2 에러 메시지를 제공하는 단계를 더 포함하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 방법.
  13. 바이오센서의 에러 검사를 위한 측정 기기로서,
    상기 바이오센서 상의 제 1 주변 전극, 제 2 주변 전극, 근위 전극 및 원위 전극에 전기적으로 접속하는 콘택들로서, 상기 제 1 및 제 2 주변 전극은 상기 바이오센서의 측면 에지들에 위치하고, 상기 제 1 및 제 2 주변 전극은 상기 원위 전극보다 상기 근위 전극에 더 가까운, 상기 콘택들;
    테스트 전압을 생성하고 상기 제 1 주변 전극, 상기 제 2 주변 전극, 상기 근위 전극 및 상기 원위 전극으로부터 센서 신호들을 검출하는 전자기기;
    상기 바이오센서의 상기 전극들 중 2 개의 전극들에 교류 전압을 인가하는 것으로서, 상기 2 개의 전극들 중 하나는 상기 제 1 주변 전극 또는 상기 제 2 주변 전극 중 어느 하나이고, 상기 2 개의 전극들 중 제 2 전극은 상기 근위 전극 또는 상기 원위 전극 중 어느 하나인, 상기 교류 전압을 인가하고, 상기 2 개의 전극들 사이의 제 1 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하고,
    상기 바이오센서의 나머지 2 개의 전극들에 상기 교류 전압을 인가하고 상기 나머지 2 개의 전극들 사이의 제 2 임피던스를 결정하는데 사용되는 전도도를 측정하고;
    상기 제 1 임피던스 및 상기 제 2 임피던스를 사용하여 임피던스들 간의 비율을 나타내는 값을 결정하며; 그리고
    상기 값이 허용오차를 벗어나는 경우 에러 메시지를 제공
    하도록 프로그래밍된, 프로세서; 및
    상기 에러 메시지를 제공하는 출력 유닛을 포함하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 측정 기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 값은 상기 제 1 임피던스와 상기 제 2 임피던스 사이에 형성된 비율인, 바이오센서의 에러 검사를 위한 측정 기기.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 에러 메시지를 제공하는 것은, 상기 값이 1.0 미만이고, 상기 제 1 주변 전극이 샘플 충분도 작동 전극이고, 상기 근위 전극이 작동 전극이며, 상기 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 측정 기기.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 에러 메시지를 제공하는 것은, 상기 값이 1.0 초과이고, 상기 제 2 주변 전극이 샘플 충분도 카운터 전극이고, 상기 근위 전극이 작동 전극이며, 상기 원위 전극이 카운터 전극인 경우 발생하는, 바이오센서의 에러 검사를 위한 측정 기기.
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