KR102520301B1

KR102520301B1 - 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR102520301B1
Application number: KR1020197020628A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 마르쿠안트; 자무엘 에프긴; 멜라니 클라인
Original assignee: 에프. 호프만-라 로슈 아게
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2023-04-10
Also published as: WO2018115135A1; EP3559646B1; CA3046886A1; JP2020502532A; EP3339850A1; US20190310221A1; JP7003138B2; US11125712B2; US11782009B2; US20210349049A1; ES2905452T3; ES2749649T3; EP3339850B1; EP3559646A1; CN110268256A; CN110268256B; US20200292483A9; KR20190097167A

Abstract

체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다: - 적어도 하나의 신호 생성 단계 (110) 로서, 적어도 하나의 여기 전압 신호가 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스 (112) 에 의해 생성되고, 상기 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함하며, 상기 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함하는, 상기 적어도 하나의 신호 생성 단계 (110); - 적어도 하나의 신호 인가 단계 (130) 로서, 상기 여기 전압 신호가 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 에 인가되는, 상기 적어도 하나의 신호 인가 단계 (130); - 적어도 하나의 측정 단계 (134) 로서, 상기 측정 전극들 (132) 을 이용하여 응답이 측정되는, 상기 적어도 하나의 측정 단계 (134); - 적어도 하나의 평가 단계 (136) 로서, 적어도 하나의 평가 디바이스 (128) 에 의해 상기 응답으로부터 각 주파수에 대한 AC 전류 응답 및 DC 전류 응답이 평가되고, 각 주파수에 대해 상기 평가 디바이스 (128) 에 의해 상기 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보가 평가되는, 상기 적어도 하나의 평가 단계 (136) ; - 적어도 하나의 결정 단계 (140) 로서, 상기 분석물의 상기 농도는 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 상기 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 상기 DC 전류 응답으로부터 결정되는, 상기 적어도 하나의 결정 단계 (140).

Description

적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법 및 디바이스

발명의 분야

본 발명은 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법 및 디바이스들을 개시한다. 본 발명에 따른 방법 및 디바이스들은 신체 조직 또는 체액 중 하나 또는 양자 모두에 존재하는 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위해 사용될 수도 있고, 특히 이 방법 및 디바이스들은, 전문 진단 분야 및 가정 모니터링 분야 양자 모두에서, 혈액, 바람직하게는 전혈, 혈장, 혈청, 뇨, 타액, 간질액 또는 다른 체액들과 같은 체액들에서 글루코스, 락테이트, 트리글리세라이드들, 콜레스테롤 또는 다른 분석물들, 바람직하게는 대사물들과 같은 하나 이상의 분석물들을 검출하는 분야에 적용된다. 그러나, 다른 적용 분야들이 실현 가능하다.

관련 기술

의학 기술 및 진단 분야에서, 체액 내의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 다수의 디바이스들 및 방법들이 알려져 있다. 이 방법 및 디바이스들은, 혈액, 바람직하게는 전혈, 혈장, 혈청, 뇨, 타액, 간질액 또는 다른 체액들과 같은 체액들에서, 신체 조직 또는 체액 중 하나 또는 양자 모두에 존재하는 적어도 하나의 분석물, 특히 글루코스, 락테이트, 트리글리세라이드, 콜레스테롤 또는 다른 분석물들, 바람직하게는 대사물과 같은 하나 이상의 분석물들을 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 활성화 시간들, 예를 들어 응고 모니터링을 위한 트롬빈 활성 시간을 측정하기 위한 추가의 디바이스들이 알려져 있다. 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 다음에서는 예시적이고 바람직한 분석물로서 글루코스의 결정을 주로 참조한다.

혈당 뿐만 아니라 대응하는 약물의 분석물 농도의 결정은 많은 당뇨병 환자에게 일상적으로 필수적인 부분이다. 편의성을 증가시키고, 허용 가능한 정도보다 많이 일상 생활을 제한하는 것을 회피하기 위해, 예컨대 작업, 여가 또는 집을 떠나 다른 활동들 동안 혈당 농도를 측정하기 위한 휴대용 디바이스들 및 테스트 엘리먼트들이 이 분야에 알려져 있다. 그 동안에, 많은 테스트 디바이스들이 상용 가능하다. 테스트 스트립들의 형태로 테스트 엘리먼트들의 사용에 기초하는 다수의 테스트 디바이스들 및 테스트 시스템들의 알려져 있다. 다수의 테스트 스트립들이 매거진에 의해 제공되고, 매거진으로부터의 테스트 스트립이 자동으로 테스팅 디바이스에 제공될 수도 있는 애플리케이션들이 알려져 있다. 그러나, 사용자에 의해 테스팅 디바이스 안으로 수동으로 삽입되는, 단일의 테스트 스트립들이 사용되는 다른 애플리케이션들이 알려져 있다. 통상적으로, 테스트 스트립의 단부는 테스팅 디바이스 안으로 삽입되고 분석물을 검출하기 위해 적응되고 (adapted), 테스트 스트립의 대향 단부는 사용자가 테스트 스트립을 테스팅 디바이스 안으로 밀거나 또는 테스팅 디바이스로부터 테스트 스트립을 제거하게 할 수 있는 핸들로서 역할을 한다. 샘플을 테스트 엘리먼트에 공급하기 위해, 통상적인 테스트 엘리먼트는 캐필러리 테스트 엘리먼트의 캐필러리 개구 또는 상부 도징 시스템을 갖는 광학 테스트 스트립들의 스트라이프 망과 같은 적어도 하나의 샘플 적용 사이트를 제공한다. 이 유형의 테스트 스트립들은, 예를 들어 상품명 Accu-Chek Active® 하에서 상용 가능하다. 홈 케어 애플리케이션들 대신에, 이러한 테스트 엘리먼트들은 병원 애플리케이션들에서와 같은 전문적인 진단들에서 사용될 수도 있다.

많은 경우들에서, 분석물을 검출하기 위해, 하나 이상의 테스트 화학물질들을 갖는 하나 이상의 테스트 필드들을 포함하는, 테스트 스트립들과 같은 테스트 엘리먼트들이 사용된다. 테스트 화학물질들은 검출될 분석물의 존재 시에 하나 이상의 검출 가능한 특성들을 변화시키도록 적응된다. 따라서, 테스트 화학물질의 전기 화학적으로 검출 가능한 특성들 및/또는 테스트 화학물질의 광학적으로 검출 가능한 특성들은 분석물의 존재의 영향으로 인해 변화될 수도 있다. 본 발명 내에서 사용될 수도 있는 잠재적인 테스트 화학물질에 대해서는, J. Hones 등:Diabetes Technology and Therapeutics, Vol.10, Supplement 1, 2008, S-10 내지 S-26 을 참조할 수 있다. 그러나, 테스트 화학물질들의 다른 유형들이 본 발명 내에서 사용될 수도 있다.

일반적으로, 적어도 하나의 분석물의 검출은 전기화학 바이오센서를 사용함으로써 수행될 수 있다. 전기화학 바이오센서들, 예컨대, 혈액 샘플에서의 글루코스의 농도를 결정하기 위한 전기화학 바이오센서는 분석물과의 특정 반응을 제공하기 위해 효소를 사용한다. 글루코스는 영구적으로 또는 일시적으로 효소에 구속되는 효소 보조인자 (co-factor) 에 의해 특정적으로 산화되게 된다. 영구적으로 구속되는 보조인자와 함께, 전자 수용체로서 그 효소 보조인자와의 반응에 의해 환원되게 되는 제 2 산화환원 활성 물질이 필요하다. 확산 프로세스에 의해, 환원된 물질은 전극으로 이동되고, 여기서, 적절한 산화환원 전위를 인가함으로써, 그것은 재산화되게 된다. 전달된 전자들은 글루코스 농도에 대한 측정으로서 결과적인 전류에 의해 측정될 수 있다. 추가적인 예들은 활성화 시간을 측정하기 위한 전기화학 바이오센서들이고, 여기서, 테스트 샘플에서의 자극된 생물학적 프로세스의 특정 상태가 도달된다. 일 예는 응고 시간 바이오센서 테스트 스트립이고, 여기서, 프로테아제 트롬빈의 활성화는 활성화된 트롬빈이 인공 펩티드 기질로부터 산화환원 태그를 절단할 때 검출된다. 감소된 산화환원 태그는 적어도 2 개의 전극들 사이에 적절한 전압을 인가하고 전류법적 (amperometric) 반응을 모니터링함으로써 검출될 수 있다.

전기화학 바이오센서들에서, 전류법적 또는 전압전류법적 (voltammetric) 측정 방법들이 사용된다. 하지만, 다수의 부작용들, 예컨대, 주위 온도 및 습도와 같은 주위 조건들은, 특히 테스트되는 샘플이 전혈인 경우에, 심각하게 잘못된 농도 결과들을 야기할 수 있다. 온도, 및 간접적으로 습도는 테스트 구역에서의 확산 속도를 변화시킬 수도 있고, 변화하는 전체 반응 속도들, 확산 및 전극 프로세스들을 초래하게 된다. 또한, 측정 결과는 샘플 온도, 헤마토크릿 레벨, 또는 추가 임피던스 측정의 경우 샘플의 이온 강도와 같은 혈액 샘플의 특성들에 의해 영향을 받을 수도 있다. 또한, 혈액 샘플들은, 특히 정맥 주사 약물과 같은 간섭 물질의 농도가 높은 농도에 도달 할 수 있는 병원의 중환자의 혈액 샘플이 사용되는 경우, 분석적 검출 반응과 복잡한 간섭을 일으키는 물질을 포함할 수 있다. 이들 혈액 샘플들의 이온 강도, 헤마토크릿 및 단백질 레벨들은 자주 극단적 레벨들에 있을 수 있다. 측정 결과들의 정확도는 또한, 생산되는 테스트 스트립들의 생산 로트 내의 제조 프로세스 공차들에 의해 제한될 수도 있다. 예를 들어, 변화하는 시약 (reagent) 코팅 두께들에 의해 야기되는 전극 표면 변화들 및 전극 거리 변화들이 발생할 수도 있다. 추가로, 테스트 스트립의 거동은 저장 조건들 하에서의 에이징 (aging) 또는 실제 측정을 시작하기 전의 노출의 시간에 의해 변경될 수 있다. 또한, 시약 용해, 샘플 증발, 활성 전극 표면의 변화 및 주위 온도 변화와 같은 검출 프로세스 동안의 전반적인 테스트 배열 및 조건들의 변화들이 측정 결과에 영향을 미칠 수도 있다. 또한, 몇가지 종류들의 그라디언트 효과들 (gradient effects) 이 고려되어야 한다. 예를 들어, 검출 단계 중에 샘플 온도가 변할 수도 있고; 반응성 성분들의 농도가 느린 간섭 반응들로 인해 변할 수 있으며; 확산 층들이 샘플 투여 효과로 인해 샘플의 움직임에 의해 교란될 수도 있고; 시약 층 균질성은 용해, 팽윤 또는 섞임 효과로 인해 테스트 시간 동안 변할 수도 있으며; 샘플은 증발 효과로 인해 부분적으로 건조되거나 중간 반응 생성물들이 불안정하거나 휘발성일 수도 있다. 또한, 테스트 스트립 기반 시스템들에서, 정상 상태 상황은 결코 도달되지 않을 수도 있다.

상업적으로 이용가능한 테스트 스트립 기반의 혈당 시스템들은 변화하는 주위 온도의 영향을 보정하기 위해 접속된 미터에서의 온도 센서를 사용한다. 하지만, 테스트 스트립들은 미터에서의 온도 센서와는 상이한 온도들을 가질 수도 있다. 또한, 테스트 시간 동안의 샘플 온도 및 변화하는 샘플 온도들과 같은 추가적인 효과들이 고려되지 않는다. 다른 시스템들은 테스트 시간 동안 전류법적 측정 곡선들의 진행을 분석하거나, 동일 또는 역 극성의 일련의 직류 (DC) 펄스들을 구현하여 특정 간섭 효과들을 보정한다. 하지만, DC 방법만 사용하면, 모든 관련 간섭 효과들이 구별될 수 없으므로, 특히 신호 레벨 및 기울기들이 분석물 농도 및 테스트 샘플의 다른 변화하는 특성들에 따라 상이할 수도 있기 때문에, 충분한 에러 보상이 가능하지 않을 수도 있다. 다른 시스템들은 간섭 효과들을 보상하기 위해 특정 간섭 효과들 및 샘플 특성들에 민감한 추가적인 전극들을 사용한다. 하지만, 측정 결과는 상이한 전극들의 응답들로부터 계산되어야 하므로, 정확도는 개별 신호 잡음의 기하학적 에러 합산에 의해 제한될 수도 있다. 또한, 다수의 전극들의 구현은 테스트 스트립들의 복잡성을 증가시킬 수도 있고, 따라서, 생산 비용 및 제조 견고성을 증가시킬 수도 있다.

간섭 효과들은 임피던스 측정과 전류법적 측정의 조합을 이용함으로써 분석물 농도로부터 독립적으로 추정될 수 있다. 예를 들어, WO 2011/079938 A2 에서, 전기화학적 테스팅 프로세스를 이용하여 생물학적 유체 중에 존재하는 분석물의 양을 측정하기 위한 다양한 방법들이 기술된다. AC 테스트 신호들의 사용 및 약 2.0 초 내의 전체 테스트 시간을 갖는 테스트들의 수행, 및/또는 임상적으로 낮은 전체 시스템 에러를 갖는 것을 포함하는 다양한 실시형태들이 개시된다.

US 2007/0264721 A1은, 생물학적 유체에서의 의학적으로 중요한 성분의 농도를 계산하기 위해, 그러한 유도 전류 응답을 생성하기에 충분한 AC 여기 전위가 샘플에 인가 될 때 생물학적 유체 샘플에 의해 생성 된 비선형, 유도 전류 응답의 선형 성분을 이용하는 것을 기술한다. 전류 응답은 인가된 전위에 의해 샘플 내의 전기화학적 프로세스들의 여기에 의해 생성된다. 통상적으로, 인가된 AC 전위에 대한 전류 응답의 선형 성분은 의학적으로 중요한 성분의 농도에 상관될 수도 있는 위상 각 및/또는 어드미턴스 정보를 포함한다. 또한, 통상적으로, 전류 응답의 기본 선형 성분이 개시된 시스템들 및 방법들에서 이용된다. 기본 선형 성분의 고조파들이 또한 사용될 수도 있다.

EP 1 613 955 B1 은 샘플에서의 분석물의 전기화학적 결정을 위한 바이오센서 시스템을 기술한다. 분석 반응물 및 적어도 2 개의 전극들을 포함하는 시스템은, 반응 액체를 형성하기 위해 분석 반응물을 샘플과 혼합하고, 거기에 인가된 DC 전압에 응답하여 전극들 사이에 흐르는 분석물 검출 전류의 측정을 위해 그것을 전극들에 접촉시키도록 적응된다. 분석물 검출 전류는 전극 표면을 통한 전자들의 이송을 포함하는 전극 반응 및 반응 액체에서 발생하는 분석물 특정적 반응을 포함하는 반응 시퀀스 덕분에 샘플에서의 분석물 농도의 특성이다. 시스템은, DC 전압 소스를 포함하거나 필요한 DC 전압을 전극들에 인가하는 전자 회로, 및 분석물 검출 전류 대 시간의 곡선의 복수의 값들을 측정하고 평가 알고리즘에 의해 그것으로부터 분석물 농도를 도출하기 위한 측정 및 평가 일렉트로닉스 (electronics) 를 포함한다. 분석물-특정적 반응 동안 전극들에 DC 전압이 인가되고, 이에 의해 분석물-특정적 반응 및 전극 반응이 동시에 발생하여, 전류가 시간에 대해 상승하는 섹션을 포함하는 분석물 검출 전류 대 시간 곡선을 초래한다. 분석물 검출 전류는 상승 섹션에서 시간의 적어도 2 개의 포인트들에서 측정되고, 상기 적어도 2 개의 측정들로부터 발생하는 분석물 검출 전류이 값들은 온도 에러 보상을 위해 평가 알고리즘에서 사용된다.

WO 2014/140173 A1 은 유체 샘플에서의 분석물 농도를 측정하기 위한 방법들을 기술한다. 그것은, 이러한 방법들이 분석물 농도를 제공하기 전에 헤마토크릿, 염 농도 및/또는 온도와 같은 교란 변수들 (confounding variables) 을 보정 및/또는 보상하도록 허용하는 것을 기술한다. 측정 방법들은 적어도 하나의 DC 블록을 갖는 테스트 시퀀스로부터의 응답 정보를 이용하고, 여기서, DC 블록은 적어도 하나의 여기 펄스 및 적어도 하나의 회복 펄스를 포함하며, 여기서, 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건은 적어도 하나의 회복 펄스 동안 유지된다. 여기 및 회복 펄스들에서 인코딩된 정보는 분석물 농도에 대한 헤마토크릿, 염 농도 및/또는 온도 효과들에 대해 보정/보상하기 위해 펄스 내 및 펄스 간 디스크립터들을 구축하기 위해 사용된다.

WO 2010/040482 A1 은 테스트 미터에 의해 인식되는 제어 및 교정 솔루션들을 기술하고, 이는 미터로 하여금, 생물학적 유체들에 대해 몰특성적인, 제어 및 교정 솔루션들의 측정된 AC 어드미턴스에 기초하여, 규칙적 테스트 데이터로부터 제어 및 교정 데이터를 분리하도록 허용한다.

US 2004/157338 A1 은, 생물학적 유체에서의 분석물을 측정하기 위한 방법이 DC 성분 및 AC 성분을 갖는 여기 신호를 인가하는 것을 포함하는 것을 기술한다. AC 및 DC 응답들이 측정되고; 보정된 DC 응답이 AC 응답을 이용하여 결정되며; 분석물의 농도는 그 보정된 DC 응답에 기초하여 결정된다.

상술된 전개들에 의해 달성되는 이점들 및 진전에도 불구하고, 몇몇 심각한 기술적 도전들이 남아 있다. 임피던스 측정은 추가적인 간섭 효과들을 도입할 수도 있고, 이는 전류법적 측정에 대해서는 아니지만 임피던스 측정에 대해 심각한 영향을 가질 수도 있다. 예를 들어, 혈액 샘플에서의 변화하는 이온 강도는 측정 결과에 대한 추가적인 부정확성을 야기할 수도 있다. 또한, 이러한 방법들에서, 상이한 주파수 스텝들이 순차적 방식으로 적용될 수도 있고, 임피던스 측정 이후에 또는 전에 전류법적 측정이 수행된다. 결과로서, 단계적 방식으로 실행되는 테스트 시퀀스 동안 전체 테스트 조건들이 시간에 따라 변화하는 경우에, 전류법적 측정이 과보상 또는 미흡 보상될 수 있다. 예를 들어, 테스트 시간 동안 샘플 온도가 변경되는 경우에, 임피던스 측정의 시간에서의 온도는 전류법적 측정이 실행될 때의 시간에 비해 다를 수 있을 것이다. 결과로서, 온도 그라디언트 효과에 의해 추가적인 바이어스들이 야기될 수도 있다. 추가로, 예를 들어, 임피던스 응답이 총 테스트 시간의 짧은 시간 간격 동안만 결정되는 경우에, 그 테스트 시간 동안의 임의의 시간에서의 관련 정보는 관찰되지 않을 수도 있다. 또한, 수개의 간섭 효과들 및 그라디언트들이 보상되어야 하는 경우에, 보상은 불충분할 수도 있다. 순차적 임피던스 측정 및 전률법적 측정을 이용하여 모든 간섭 효과들이 보상될 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 비경구 투여 약물로부터의 산화환원 활성 간섭 물질들이 검출 시약들에서 사용된 산화환원 매개체와 반응하는 경우에, 교류 임피던스 반응에서 관찰되지 않을 수도 있는 높은 직류 반응 바이어스들이 발생할 수도 있다.

해결하려는 과제

따라서, 본 발명의 목적은 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 결정하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하기 위한 것이고, 이는 이러한 종류의 알려진 디바이스들 및 방법들의 단점들을 적어도 부분적으로 회피하고 상술된 도전드을 적어도 부분적으로 해결한다. 구체적으로, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도의 측정 결과들의 신회도가 향상될 것이다.

발명의 요약

이러한 문제는 독립 청구항들의 특징들로 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법 및 디바이스에 의해 해결된다. 격리된 방식으로 또는 어떠한 임의의 조합으로 실현될 수도 있는 선호된 실시형태들은 종속 청구항들에 나열된다.

이하에서 사용될 때, 용어들 “갖는다 (have)", "포함한다 (comprise)" 또는 "포함한다 (include)" 또는 어떤 임의의 이의 문법적 변형들이 비배타적 방법으로 사용된다. 따라서, 이들 용어들은, 이들 용어들에 의해 도입된 특징 이외에, 이 컨텍스트에서 기술된 엔터티에서 어떠한 추가적인 특징들도 존재하지 않는 상황, 및 하나 이상의 추가적인 특징들이 존재하는 상황 양자 모두를 지칭할 수도 있다. 일 예로서, 표현들 "A 는 B 를 갖는다", "A 는 B 를 구비한다" 및 "A 는 B 를 포함한다" 는, B 이외에, A 에 다른 엘리먼트가 존재하지 않는 상황 (즉, A 가 단독으로 및 배타적으로 B 로 이루어지는 상황), 및 B 이외에, 엔터티 A 에 엘리먼트 C, 엘리먼트들 C 및 D 또는 더 추가적인 엘리먼트들과 같은 하나 이상의 추가적인 엘리먼트들이 존재하는 상황 양자 모두를 지칭할 수도 있다.

추가로, 특징 또는 엘리먼트가 1회 또는 1회 초과로 존재할 수도 있음을 표시하는 용어들 "적어도 하나", "하나 이상" 또는 유사한 표현들은 개별 특징 또는 엘리먼트를 도입할 때 통상적으로 오직 1회만 사용될 것임이 주목될 것이다. 이하에서, 대부분의 경우, 개별 특징 또는 엘리먼트를 지칭할 때, 표현들 "적어도 하나" 또는 "하나 이상" 은, 개별 특징 또는 엘리먼트가 1회 또는 1회 초과로 존재할 수도 있다는 사실에도 불구하고, 반복되지 않을 것이다.

추가로, 다음에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "바람직하게", "더 바람직하게", "특히", "더 특히", "구체적으로", "더 구체적으로" 또는 유사한 용어들은 대안적인 가능성들을 제한하지 않고도 옵션적인 특징들과 함께 사용된다. 따라서, 이들 용어들에 의해 도입된 특징들은 옵션적인 특징들이고, 어떠한 방식으로든 청구항들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명은, 당업자가 인식할 바와 같이, 대안적인 특징들을 사용함으로써 수행될 수도 있다. 유사하게, "본 발명의 일 실시형태에 있어서" 또는 유사한 표현들에 의해 도입된 특징들은, 본 발명의 대안적인 실시형태들에 관한 어떠한 제한없이, 본 발명의 범위에 관한 어떠한 제한들없이, 그리고 본 발명의 다른 옵션적인 또는 비-옵션적인 특징들과 그러한 방식으로 도입된 특징들을 결합할 가능성에 관한 어떠한 제한없이, 옵션적인 특징들인 것으로 의도된다.

본 발명의 제 1 양태에서, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 독립 청구항들에서 주어진 바와 같은 그리고 하기에 열거된 것과 같은 방법 단계들을 포함한다. 방법 단계들은 주어진 순서로 수행될 수도 있다. 그러나, 방법 단계들의 다른 순서가 가능하다. 또한, 하나 이상의 방법 단계는 병렬로 및/또는 시간 중첩 방식으로 수행될 수도 있다. 또한, 방법 단계들 중 하나 이상이 반복적으로 수행될 수도 있다. 또한, 열거되지 않은 추가적인 방법 단계들이 존재할 수도 있다.

본 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

- 적어도 하나의 신호 생성 단계로서, 적어도 하나의 여기 전압 신호가 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스에 의해 생성되고, 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함하며, 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함하는, 상기 적어도 하나의 신호 생성 단계;

- 적어도 하나의 신호 인가 단계로서, 여기 전압 신호가 적어도 2 개의 측정 전극들에 인가되는, 상기 적어도 하나의 신호 인가 단계;

- 적어도 하나의 측정 단계로서, 상기 측정 전극들을 이용하여 응답이 측정되는, 상기 적어도 하나의 측정 단계;

- 적어도 하나의 평가 단계로서, 적어도 하나의 평가 디바이스에 의해 상기 응답으로부터 각 주파수에 대한 AC 전류 응답 및 DC 전류 응답이 평가되고, 각 주파수에 대해 평가 디바이스에 의해 상기 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보가 평가되는, 상기 적어도 하나의 평가 단계;

- 적어도 하나의 결정 단계로서, 상기 분석물의 농도는 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 상기 DC 전류 응답으로부터 결정되는, 상기 적어도 하나의 결정 단계.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "체액 (bodily fluid)” 은 통상적으로 사용자 또는 환자의 신체 또는 신체 조직에 존재하고 및/또는 사용자 또는 환자의 신체에 의해 생성될 수도 있는 유체를 일반적으로 지칭한다. 특히, 체액은 체액의 샘플일 수도 있다. 신체 조직의 일 예로서, 간질 조직 (interstitial tissue) 이 명명될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 체액은 혈액 및 간질액으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 예를 들어, 체액은 전혈 (whole blood) 일 수도 있다. 그러나, 부가적으로 또는 대안적으로 타액, 눈물, 소변 또는 다른 체액들과 같은 하나 이상의 다른 유형들의 체액들이 사용될 수도 있다. 일반적으로, 임의의 유형의 체액이 사용될 수도 있다.

특히, 적어도 하나의 분석물의 농도는 체액의 샘플에서 결정될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "샘플 (sample)” 은 분석, 테스팅 또는 조사를 위해 취해진 임의의 재료 또는 재료들의 조합을 지칭할 수도 있다. 샘플은 더 많은 양과 유사하고 더 많은 양을 표현하려고 하는 제한된 양의 무엇일 수도 있다. 그러나, 샘플은 또한, 전체 표본을 포함할 수도 있다. 샘플은 고체 샘플, 액체 샘플 또는 기체 샘플 또는 이들의 조합일 수도 있다. 구체적으로, 샘플은 유체 샘플, 즉 완전히 또는 부분적으로 액체 상태 및/또는 기체 상태에 있는 샘플일 수도 있다. 샘플의 양은 그것의 부피, 질량 또는 크기의 면에서 기술가능할 수도 있다. 그러나, 다른 치수들도 가능하다. 샘플은 단지 하나의 재료 또는 단지 하나의 화합물을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 샘플은 몇 가지 재료들 또는 화합물들을 포함할 수도 있다.

본원에 추가로 사용된 바와 같이, 용어 "분석물 (analyte)" 은 체액에 존재할 수도 있는 임의의 요소, 성분 또는 화합물을 지칭할 수도 있고, 그것의 농도는 사용자 또는 환자에 대해 관심대상의 것일 수도 있다. 바람직하게는, 분석물은 적어도 하나의 대사물과 같은 환자의 신진 대사의 일부일 수도 있는 임의의 화학 물질 또는 화학적 화합물일 수도 있거나 이를 포함할 수도 있다. 일 예로서, 적어도 하나의 분석물은 글루코스, 콜레스테롤, 트리글리세라이드들, 락테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 그러나, 부가적으로 또는 대안적으로, 다른 유형들의 분석물들이 사용될 수도 있고/있거나 분석물들의 임의의 조합이 결정될 수도 있다.

본 발명에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 “사용자” 및 “환자” 는 각각 인간 또는 동물이 각각 건강한 상태에 있을 수도 있거나 또는 하나 이상의 질병들에 걸릴 수도 있다는 사실과는 독립적으로, 인간 또는 동물을 지칭할 수도 있다. 일 예로서, 환자는 당뇨병을 앓고 있는 인간이거나 동물일 수도 있다. 그러나, 부가적으로 또는 대안적으로, 본 발명은 다른 유형들의 사용자들 또는 환자들에게 적용될 수도 있다.

용어 “체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정” 한다는 것은 일반적으로 적어도 하나의 분석물의 정량적 검출을 지칭한다. 그 결정의 결과로서, 그 결정의 결과를 특징짓는 적어도 하나의 측정 신호, 및/또는 적어도 하나의 측정 값과 같은 적어도 하나의 신호가 생성되고/거나 제공될 수도 있다. 그 신호는 구체적으로 적어도 하나의 전압 및/또는 적어도 하나의 전류와 같은 적어도 하나의 전자적 신호일 수도 있거나 또는 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 신호는 적어도 하나의 아날로그 신호일 수도 있거나 또는 포함할 수도 있고 및/또는 적어도 하나의 디지털 신호일 수도 있거나 또는 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, “적어도 하나의 여기 전압 신호” 는, 예컨대 적어도 2 개의 전극들을 이용함으로써, 체액에 인가가능한 적어도 하나의 임의의 전압 신호를 일반적으로 지칭한다. 여기 전압 신호는 적어도 하나의 테스트 시퀀스, 예를 들어 시간 시퀀스 동안 인가될 수도 있다. 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 AC 전압 및 적어도 하나의 DC 전압 프로파일을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, AC 여기로서 또한 표시되는, 용어 “AC 전압” 은 주기적 신호 파형, 예를 들어 사인 또는 삼각 파형을 갖는 교류 전압을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “다주파수 (poly frequent)” 는 일반적으로, 적어도 제 1 주파수 및 적어도 하나의 제 2 주파수를 포함하는 적어도 하나의 AC 전압을 지칭하고, 여기서, 제 1 및 제 2 주파수들은 상이하다. 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함한다. AC 전압은 사인 또는 삼각 파형을 가질 수도 있다. 다른 파형들이 가능하다. 예를 들어, AC 전압은 상이한 주파수들을 갖는 적어도 2 개의 AC 사인 파들을 포함할 수도 있다. AC 전압은 상이한 주파수들을 갖는 적어도 2 개의 사인 파들을 포함할 수도 있고, 여기서, 이 2 개의 AC 신호들은 중첩된다. 다주파수 AC 전압은 3 개, 4 개 또는 그보다 많은 주파수들을 포함할 수도 있다. 그 주파수들은 500Hz 내지 20 kHz 의 범위에 있을 수도 있다. 다주파수 AC 전압은 4 개의 중첩되는 주파수들, 예를 들어, 1 kHz, 2 kHz, 10 kHz 및 20 kHz 를 포함할 수도 있다.

AC 전압은 아무런 유도 전류 응답도 발생되지 않도록 하는 크기 또는 진폭을 가질 수도 있다. 예를 들어, AC 전압의 크기는 30mV rms (root mean square) 미만일 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “DC 전압 프로파일 (DC voltage profile)” 은 일반적으로, 시간 프로파일을 갖는 임의의 DC 전압을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “DC 전압” 은 본질적인 일정한 전압의 연속적인 위상들 및/또는 램프 섹션들을 갖는 직류 전압을 지칭한다. 이러한 위상들 또는 램프 섹션들의 시간 범위는 1/10 초보다 더 클 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, “본질적인 일정한 (essential constant)” 이란 일반적으로, 1V/s 까지의 증가율의 램프들을 갖는 DC 전압 프로파일을 지칭한다. DC 전압 프로파일은 시간 프로파일을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “시간 프로파일” 은 측정 사이클 또는 테스트 사이클, 측정 간격 또는 테스트 간격, 측정 시퀀스 또는 테스트 시퀀스, 전체 또는 총 측정 또는 테스트 시간 중 하나 이상 동안 DC 전압의 변화를 지칭한다. DC 전압은 변경될 수도 있고/거나 연속적으로 또는 단계적으로 변화될 수도 있다. 예를 들어, DC 전압은 적어도 하나의 스텝 시퀀스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, DC 전압 프로파일은 적어도 2 개의 전압 스텝들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, DC 전압 프로파일은 3 개, 4 개 또는 5 개의 전압 스텝들을 포함할 수도 있다. 더 많은 전압 스텝들이 가능하다. DC 전압 프로파일의 스텝들은 분석적 반응과 다양한 간섭 반응들 사이의 차별화를 허용하도록 선택될 수도 있다. DC 전압은 직사각형 파형을 가질 수도 있다. 다른 파형들이 가능하다.

DC 전압 프로파일은 전압전류법적 전압 프로파일 (voltammetric voltage profile); 전류법적 전압 프로파일 (amperometric voltage profile) 로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.

DC 전압 프로파일들로서, 전압전류법들의 모든 종류들의 전압전류법적 프로파일들, 예를 들어, 사이클릭 전압전류법 또는 차동 펄스 전압전류법이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사이클릭 전압전류법에서, 예컨대, 작업 전극과 카운터 또는 기준 전극 사이에 인가된 DC 전압은 시간에 대해 선형적으로 램프될 수도 있다. 사이클릭 전압전류법의 하나의 실시형태에서, DC 전압 프로파일은, DC 전압을 시작 값으로부터 제 1 터닝 포인트까지 예컨대 스텝들로 증가시키는 것, 후속하여 제 1 터닝 포인트로부터 제 2 터닝 포인트까지 감소시키는 것, 및 후속하여 제 2 터닝 포인트로부터 시작 값까지 증가시키는 것을 포함할 수도 있다. 사이클릭 전압전류법 또는 차동 펄스 전압전류법과 같은 전압전류법들을 이용하는 것은, 전자 매개체 또는 측정 전극들과 반응하는 산화환원 활성 물질들의 간섭 효과들을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 사용될 수 있는 정보를 획득하는 것을 허용한다. 전압전류법을 이용함으로써, 간섭 물질들은 분석적 검출을 표시하기 위해 사용되는 산화환원 매개체에 비해 다른 전위들에서 환원되거나 산화되게 될 것이다. 전압전류법들은 간섭 효과들에 대해 식별하고 보상하기 위해 사용될 수 있는 정보를 획득하는 것을 헝요할 수도 있다. 구체적으로, 사이클릭 전압전류법 또는 차동 펄스 전압전류법과 같은 전압전류법들은 혈액에서의 물질들의 영향에 대한 보상을 허용할 수도 있고, 이는 기질- 또는 효소-시스템에 대해 경쟁하여 산화환원 매개체를 감소시키고, 긍정적인 바이어싱된 테스트 결과를 야기할 수도 있다. 예를 들어, 전압 프로파일은 이러한 간섭들을 차별화하도록 구성된 적어도 하나의 시퀀스, 예를 들어 상이한 극성을 갖는 DC-측정을 포함할 수도 있다. 이 시퀀스 동안의 동시적 임피던스 측정은 젖은 시약 층의 점성 및/또는 샘플의 온도로 인한 영향들에 대해 보상하기 위해 사용될 수 있다.

DC 전압 프로파일은 전류법적 전압 프로파일일 수도 있거나 이를 포함할 수도 있다. 전류법적 전압 프로파일은 상이한 전압 스텝들, 예를 들어, 상이한 전압들에서의 일련의 전류법적 스텝들을 포함할 수도 있다. DC 전압 프로파일은 적어도 2 개이 상이한 전압 스텝들을 포함하는 적어도 하나의 전률법적 DC 전압 스텝일 수도 있거나 이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, DC 전압 프로파일은 3 개의 전압 스텝들을 포함할 수도 있고, 여기서, 제 1 전압 스텝에서 DC 전압의 양은 500mV 까지이고, 제 2 전압 스텝에서 DC 전압의 양은 200mV 까지이며, 제 3 전압 스텝에서 DC 전압의 양은 -400mV 까지이다. 하지만, 다른 전압 스텝들이 가능하다. 전류법적 응답의 시간 프로파일로부터의 정보를 이용하는 것은, 간섭하는 물질과의 산화환원 매개체의 원치않는 부 반응 및/또는 실제 검출 반응에 비해 상이한 반응 속도 및/또는 전극들과 직접 간섭하는 샘플에서의 물질들 중 하나 이상에 대한 보상을 허용한다. 또한, 전류법적 반응의 시간 프로파일을 이용하는 것은 저장 시간들로부터의 에이징 효과들 또는 주 테스트 엘리먼트 패키징을 개방하는 것과 실제 측정 사이의 노출 시간들을 보상하는 것을 허용한다. 에이징 효과들은 검출 시약에서의 특정 에이전트로서 효소들의 활동성의 손실들로 인해 발생할 수도 있다. 다른 에이징 또는 노출 시간 효과는 매개체 열화 (mediator degradation) 일 수도 있고, 이는 증가하는 블랭크 전류들 또는 신호 손실을 야기할 수 있다. 전류법적 반응 시간 프로파일들을 이용함으로써, 에이징 효과들 및/또는 에이징 효과들의 영향들이 결정될 수 있다. 전류법적 응답 시간 프로파일들을 이용함으로써, 산화환원 활성 간섭 물질들에 의해 야기되는 바이어스들, 효소 활동성 손실 또는 산화환원 매개체 열화 및 주위 온도 효과들의 대부분이 보상될 수도 있다. 특히, 전류법적 반응 시간 진행을 이용한 간섭 물질들 및/또는 온도 효과들의 효과들의 보상은, 경쟁하는 반응의 반응 속도가 현저하게 상이한 경우에 그리고 임피던스 측정이 동시에, 즉, 반응의 완료 후에만이 아니라, 반응의 전개 동안, 특히 선행하는 화학적 반응들 동안 수행되는 경우에, 가능할 수도 있다.

본 명세서에서 추가로 사용된 바와 같이, 용어 “신호 발생기 디바이스” 는 일반적으로, 전압 신호를 발생시키도록 구성되는 디바이스, 예를 들어, 전압 소스를 지칭한다. 신호 발생기 디바이스는 적어도 하나의 AC-전압 소스 및 적어도 하나의 DC-전압 소스를 포함할 수도 있다. 신호 발생기 디바이스는 적어도 하나의 다주파수 AC 전압을 발생시키도록 적응될 수도 있다. 예를 들어, 신호 발생기는 상이한 주파수들을 각각 갖는 다수의 AC 전압 신호들을 발생시키도록 그리고 그 다수의 AC 신호들을 합산하도록 적응될 수도 있다. 신호 발생기 디바이스는 적어도 하나의 DC 프로파일을 발생시키도록 적응될 수도 있다.

AC 전압 및 DC 프로파일은 중첩되어 여기 전압 신호를 형성할 수도 있다. 신호 발생기 디바이스는 체액에 AC 전압 및 DC 프로파일을 동시에 적용하도록 적응될 수도 있다. 신호 발생기 디바이스는 체액에 중첩된 다주파수 AC 전압 및 DC 프로파일을 포함하는 여기 전압 신호를 적용하도록 적응될 수도 있다. 다주파수 AC 전압 및 DC 프로파일은 오프셋 시간 및/또는 시간 지연 없이 측정 전극들에 인가될 수도 있다.

신호 발생기 디바이스는 측정 전극들의 일부일 수도 있고, 및/또는, 측정 일렉트로닉스에 접속될 수도 있다. 신호 발생기는 측정 일렉트로닉스의, 예컨대, 평가 디바이스의 일부일 수도 있거나 별개의 디바이스로서 구현될 수도 있다.

여기 전압 신호는 적어도 하나의 신호 적용 스텝에서 적어도 2 개의 측정 전극들에 적용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “측정 전극들” 은 일반적으로, 체액과 접촉하는 그리고 전기적으로 또는 전기화학적으로 분석물을 결정하도록 적응되는, 예컨대, 적어도 하나의 테스트 엘리먼트의, 전극들을 지칭한다. 방법은 샘플 적용 스텝을 포함할 수도 있고, 여기서, 체액의 샘플은 측정 전극들과 접촉하게 된다. 예를 들어, 샘플 적용 스텝에서, 샘플 적용 개구 및 모세관 채널을 갖는 테스트 엘리먼트가 사용될 수도 있다. 따라서, 체액의 샘플은 샘플 적용 개구에 적용될 수도 있고, 모세관 채널에 의해 측정 전극들로 운반될 수도 있다. 대안적으로, 샘플 적용 스텝에서, 샘플은, 예를 들어 대면 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트를 이용하여, 전극들과 직접 접촉하게 될 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “전극” 은 일반적으로, 분석물을 전기적으로 또는 전기화학적으로 검출하도록 구성되는 또는 분석물을 전기적으로 또는 전기화학적으로 검출하기 위해 사용가능한 임의의 엘리먼트를 지칭할 수도 있다. 하나 이상의 작업 전극들과 같은 전극들 중 하나 이상에서 전기화학적 반응이 발생하도록 적어도 2 개의 측정 전극들이 구현될 수도 있다. 따라서, 전극들은 산화 반응 및/또는 환원 반응이 이 전극들 중 하나이상에서 발생할 수도 있도록 구현될 수도 있다. 전기 화학적 검출 반응은 작업 전극의 정전 전위와 같은 하나 이상의 전극 전위들을 카운터 전극 또는 기준 전극과 같은 하나 이상의 추가의 전극들의 정전 전위와 비교함으로써 검출될 수도 있다. 일반적으로, 2 개 이상의 측정 전극들이 전류법적 측정 및/또는 전압전류법적 측정 중 하나 이상을 위해 사용될 수도 있다.

그 적어도 2 개이 전극들은 적어도 하나의 작업 전극을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "작업 전극 (working electrode)" 은 체액 내의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위해 적어도 하나의 전기 화학적 검출 반응을 수행하기 위해 적응되는 또는 사용가능한 전극을 지칭한다. 작업 전극은 검출될 분석물에 민감한 적어도 하나의 테스트 화학물질을 가질 수도 있거나 그러한 테스트 화학물질과 접촉하게 될 수도 있다. 그러한 적어도 하나의 테스트 화학물질은 적어도 하나의 체액과 접촉할 수도 있는 적어도 하나의 테스트 화학물질 표면을 형성할 수도 있다. 적어도 2 개이 전극들은 적어도 하나의 카운터 전극을 더 포함할 수도 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "카운터 전극 (counter electrode)" 은 적어도 하나의 전기 화학적 카운터 반응을 수행하기 위해 적응된 그리고 작업 전극에서의 검출 반응에 의해 요구된 전류 흐름을 밸런싱하기 위해 적응된 전극을 지칭한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 그 적어도 2 개이 전극들은 적어도 하나의 기준 전극을 더 포함할 수도 있다. 기준 전극은 안정적인 그리고 잘 알려진 전극 전위를 가질 수도 있다. 기준 전극의 전극 전위는 바람직하게는 고도로 안정적일 수도 있다. 카운터 전극 및 기준 전극은 공통 전극 또는 2 개의 분리된 전극들 중 하나일 수도 있다.

적어도 하나의 측정 단계에서, 측정 전극들을 이용하여 응답이 측정된다. 그 응답은 상이한 측정 시간 포인트들에서 측정될 수도 있다. 응답은 연속적으로 또는 선택가능한 및/또는 조정가능한 측정 시간 포인트들에서 측정될 수도 있다. 시간에 걸친 응답은 선택가능한 및/또는 조정가능한 시간 단위들을 이용함으로써 측정될 수도 있다. 예를 들어, 응답은 매 10 분의 1 초마다 또는 심지어 더 자주 측정될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “응답” 은 일반적으로 인가된 여기 전압 신호에 응답하여 적어도 2 개의 측정 전극들에 의해 생성된 응답 신호를 지칭한다. 응답은 전류 응답일 수도 있다. 응답은 다수의 신호들을 포함할 수도 있다. 응답은 AC 및 DC 응답을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “측정” 은 일반적으로, 응답, 예컨대, 전류 신호의 정량적 및/또는 정성적 결정을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, “측정 시간 포인트” 는 일반적으로, 분석물의 농도의 결정 동안, 즉, 응답이 결정되는, 측정 사이클 또는 테스트 사이클, 측정 간격 또는 테스트 간격, 측정 시퀀스 또는 테스트 시퀀스, 전체 또는 총 측정 또는 테스트 시간 중 하나 이상 동안, 임의의 시점 및/또는 임의의 기간, 특히 시간 간격을 지칭한다. 측정 시간 포인트들은, 예를 들어 DC 프로파일의 상이한 여기 전압들에서, 테스트 시퀀스 동안 상이한 시간 포인트들에 있을 수도 있다.

본 발명은 적어도 하나의 평가 단계를 포함하고, 여기서, 적어도 하나의 평가 디바이스에 의해 응답으로부터 각 주파수에 대한 AC 전류 응답 및 DC 전류 응답이 평가되고, 각 주파수에 대해 평가 디바이스에 의해 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보가 평가된다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “평가 디바이스” 는 일반적으로 데이터로부터 적어도 하나의 정보 아이템을 도출하도록 구성된 임의의 디바이스를 지칭한다. 평가 디바이스는 적어도 하나의 신호로부터 체액 내의 분석물의 존재 및/또는 농도에 관한 정보 또는 체액의 파라미터 중 적어도 하나의 아이템을 도출하도록 구성될 수도 있다. 평가 디바이스는 응답을 평가하도록 구성될 수도 있다. 일 예로서, 평가 디바이스는, 하나 이상의 애플리케이션-특정적 집적 회로 (ASIC) 들과 같은 하나 이상의 집적 회로들, 및/또는, 하나 이상의 컴퓨터들, 바람직하게는 하나 이상의 마이크로컴퓨터들 및/또는 마이크로제어기들과 같은 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스들일 수도 있거나 이들을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 컨버터들 및/또는 하나 이상의 필터들과 같은, 전극 신호들의 수신 및/또는 전처리를 위한 하나 이상의 디바이스들과 같은, 하나 이상의 전처리 디바이스들 및/또는 데이터 획득 디바이스들과 같은 추가적인 컴포넌트들이 포함될 수도 있다. 추가로, 평가 디바이스는 하나 이상의 데이터 저장 디바이스를 포함할 수도 있다. 추가로, 상기 개괄한 바와 같이, 평가 디바이스는 하나 이상의 무선 인터페이스들 및/또는 하나 이상의 유선-결합 인터페이스들과 같은 하나 이상의 인터페이스들을 포함할 수도 있다. 평가 디바이스는 혈당 미터, 예를 들어, 테스트 스트립 기반 미터, 인슐린 펌프, 마이크로프로세서, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 퍼스널 디지털 어시스턴트, 퍼스널 컴퓨터, 또는 컴퓨터 서버를 포함할 수도 있다.

평가 디바이스는 AC 전류 응답 및 대응하는 DC 전류 응답의 각 주파수에 대해 응답을 위상 정보 및 임피던스, 즉, 허수 및 실수 성분들로 분할 및/또는 분리하도록 적응될 수도 있다. 본 방법은 평가 디바이스에 의해 AC 전류 응답으로부터 각 주파수에 대해 어드미턴스의 적어도 하나의 실수 및 허수 부분을 평가하는 것을 포함할 수도 있다. 특히, 평가 디바이스는 AC 전류 응답으로부터 각 주파수에 대해 어드미턴스의 적어도 하나의 실수 및 허수 부분을 평가하도록 적응될 수도 있다. 용어 “임피던스” 또는 “임피던스 정보” 는 복소 임피던스 및/또는 어드미턴스 정보를 지칭한다. 일반적으로, 복소 임피던스 Z 는 여기 전압을 인가하는 경우에 전류에 대한 회로의 반발을 지칭하고, Z=R+iX 로서 기술될 수 있으며, 여기서, 실수부 R 은 옴 저항이고, 허수부 X 는 리액턴스이다. DC 여기 전압만을 인가하는 경우에, 임피던스는 오직 실수부들만을 포함하는 반면에, 중첩된 AC 여기 전압을 인가하는 경우에는 추가로 허수부들을 포함한다. 극 형태에서, 복소 임피던스는 위상 각 및 크기에 의해 기술될 수 있다. 따라서, 용어 “위상 정보 (phase information)” 는 위상 각에 대한 정보를 일반적으로 지칭한다. 어드미턴스는 임피던스의 역이다. 어드미턴스 Y 및 임피던스 Z 는 서로 변환될 수 있다

. 어드미턴스는 복수소이고, 위상 각 및 크기에 의해 극 형태로 기술될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, “AC 전류 응답” 및 “DC 전류 응답” 은 일반적으로, 응답의 AC 및 DC 부분들 또는 부들을 지칭한다. AC 전류 응답 및 DC 전류 응답은 주파수 범위에 대해 분리될 수도 있다. 평가 디바이스는 전류 응답의 부분을 미리결정된 주파수 범위에 대해 AC 로서 또는 DC 로서 분류하도록 적응될 수도 있다. 평가 디바이스는, 응답을 약 100Hz 와 500Hz 사이에서 AC 전류 응답 및 대응하는 DC 전류 응답으로 분리하도록 적응된, 적어도 하나의 전자적 필터, 예컨대, 양방향 아날로그 전자적 필터를 포함할 수도 있다. 평가 디바이스는 응답을 느린 DC 전류 응답 및 빠르게 변하는 AC 전류 응답으로 분리하도록 적응될 수도 있다. 예를 들어, 평가 디바이스는 주파수에 따라 응답 신호들을 증폭하도록 적응된 적어도 하나의 트랜스임피던스 증폭기를 포함할 수도 있다. 후속하여, 응답 신호들은 크로스오버에 의해 분리될 수도 있다. 특히 500 에서부터 20kHz 까지의 주파수 범위에서 500 Hz 에 걸친 AC 전류 응답은 주기적으로 평가될 수도 있고, 1 V/s 미만의 증가율을 갖는 DC 전류 응답은 시간 진행에 따라 평가된다. 100Hz 미만에서 응답은 DC 전류 응답으로서 분류될 수도 있고, 500Hz 이상에서 응답은 AC 전류 응답으로서 분류될 수도 있다. 평가 단계에서, AC 전류 응답 및 DC 전류 응답은 약 100Hz 및 500Hz 사이에서 신호들을 나누는 적어도 하나의 양방향 아날로그 전자적 필터를 이용하여 분리될 수도 있고, 여기서, 100Hz 미만에서 응답은 DC 로서 분석되고 500Hz 이상에서는 그것은 AC 로서 분석된다. 평가 디바이스는 적어도 하나의 주파수 분석기를 포함할 수도 있다. 따라서, DC 전류 응답 및 AC 전류 응답은, 특히 하나의 응답으로서, 동시에 결정될 수도 있다. 따라서, DC 전류 응답 및 AC 전류 응답은 오프셋 시간 및/또는 시간 지연 없이 결정 및/또는 측정될 수도 있다.

본 방법은 적어도 하나의 결정 단계를 포함하고, 여기서, 분석물의 농도는 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 DC 전류 응답으로부터 결정된다. 분석물의 농도는 평가 디바이스에 의해, 예컨대, 평가 디바이스의 적어도 하나의 컴퓨팅 디바이스에 의해 결정될 수도 있다.

결정 단계에서, 분석물의 농도는 간섭 효과들 및 생산 공차들을 고려하여 결정될 수도 있다. 간섭 효과들은, 주위 조건들, 특히 온도 및 습도; 샘플 특성들, 특히 샘플 온도, 헤마토크릿 레벨, 단백질 레벨, 이온 강도로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 상이한 주파수들을 갖는 AC 전압 및 DC 전압 프로파일로 구성된 여기 전압 신호를 인가함으로써, 모든 관련 간섭 효과들 및 스트립 생산 공차들을 고려함으로써, 예컨대, 전체 혈액 샘플에서의 테스트 스트립 기반 분석물 농도 또는 샘플 특성 측정으로부터, 최선의 가능한 퍼포먼스 (performance) 를 얻는 것이 가능할 수도 있다. DC 전류 응답과 결합한 AC 전류 응답의 각 주파수의 위상 정보 및/또는 적어도 하나의 임피던스 정보는 모든 그들 효과들의 상이한 정보를 획득하는 것을 허용할 수도 있다. 예를 들어, 하나보다 많은 주파수로부터의 정보는 온도 및 헤마토크릿과 같은 상이한 간섭 효과들 사이의 구별을 허용할 수도 있다. 특히 인가된 DC 전압 프로파일들로부터의 정보 또는 전류법적 시간 진행 정보가 포함될 때, 진행중인 테스트 시간 동안 테스트 조건들의 변화들로 인한 모든 종류의 그라디언트 효과들로부터의 제한들은, 농도 계산에서 나중에 포함되는, 전압 프로파일 또는 시간 트레이스의 각 DC 시간 포인트와 동시에 임피던스 측정으로부터 정보를 획득함으로써 회피될 수도 있다.

전류법적 응답의 프로파일들 및/또는 전압전류법들과 같은 DC 프로파일들의 사용을 포함하는 알려진 방법들은 임피던스 측정들로부터의 정보를 고려하고 결정하지 않는다. 하지만, 이들 알려진 방법들의 한계는, 필요한 측정 시간 동안, 샘플 온도, 샘플-시약 점성 및/또는 진행중인 모세관 충전 (filling) 과 같은 모든 종료들의 그라디언트 효과들이 발생할 수도 있기 때문에, 테스트 엘리먼트 전기화학적 셀들의 특성들이 일정하지 않다는 것일 수도 있다. 또한, 측정된 시간 프로파일들 또는 전압 프로파일들은, 특히 그것이 혈액 샘플인 경우에, 테스트되는 샘플의 특정 특성들에 의존할 수도 있다. 이들 특성들은, 예를 들어, 샘플과 혼합된 검출 시약에서 활성 성분들의 확산에 심각한 영향을 갖는 헤마토크릿 함량일 수도 있다. 다른 특성들은, 단백질 함량, 지질 함량 또는 이온 강도에 의존하는 혈액 샘플, 예컨대, 중환자들의 혈액 샘플의 전자 전도성에 대한 영향을 가질 수도 있다. 또한, 이러한 방법들은, 전기화학적 셀 지오메트리, 시약 층 두께 및 샘플 도징 (dosing) 효과들에 영항을 갖는 변화하는 주위 및 샘플 온도들, 프로세스 공차들의 효과들을 추정할 수 없다. 이들 효과들은, 다수의 주파수들이 인가되고 주파수 마다의 응답이 분석될 때, 측정 전극들 사이의 AC 임피던스 측정을 수행함으로써 추정될 수 있다. 다주파수 AC 전압 및 DC 프로파일을 적용하는 것 및 DC 전류 응답과 동시에 AC 전류 응답의 각 주파수로붙의 임피던스 정보를 결정하는 것은 동일한 시간 포인트에서 DC 측정을 보정하기 위한 모든 필요한 정보를 획득하는 것을 허용할 수도 있고, 따라서 전체 테스트 시간 동안 그라디언트 효과들을 고려할 수도 있다. 본 방법은 관련 효과들의 구별가능한 정보를 포함하는 측정 신호들을 획득하는 것을 허용할 수도 있다. 본 발명에 따른 방법은, 모든 관련 간섭 효과들 및 스트립 생산 공차들의 고려를 허용함으로써, 전혈에서의 테스트 엘리먼트, 예컨대, 테스트 스트립, 기반 분석물 농도 또는 샘플 특성 측정의 최선의 가능한 퍼포먼스, 예를 들어, 정확도의 달성을 허용할 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “분석물의 농도의 결정” 은 일반적으로 분석물의 농도의 정량적 및/또는 정성적 결정을 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “미리결정된 관계 (predetermined relationship)” 는 분석물의 농도와 DC 전류 응답, 위상 정보 및 임피던스 정보 사이의 알려진 또는 결정가능한 관계를 지칭한다. 그 관계는 경험적으로, 분석적으로 또는 그 외에 반-경험적으로 결정되거나 결정가능할 수 있다. 관계는 적어도 하나의 교정 곡선, 교정 곡선들의 적어도 하나의 세트, 적어도 하나의 함수 또는 언급된 가능성들의 조합을 포함할 수도 있다. 하나 또는 복수의 교정 곡선들은 예를 들어 데이터 저장 디바이스 및/또는 테이블에 예를 들어 값들의 세트 및 그것의 연관된 함수 값들의 형태로 저장될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 하지만, 그 적어도 하나의 교정 곡선은 또한, 예를 들어, 파라미터화된 형태로 및/또는 함수적 식으로서 저장될 수 있다. 다양한 가능성드이 생각가능하고, 또한 결합될 수 있다. 그 미리결정된 관계는 적어도 하나의 룩-업 테이블의 형태로 및/또는 적어도 하나의 수학식들의 형태로 제공될 수도 있다. 미리결정된 관계는 예를 들어 평가 디바이스의 스토리지에 비축되고/거나 저장될 수도 있다. 본 방법은, 분석물의 농도 및 DC 전류 응답, 위상 정보 및 임피던스 정보 사이의 미리결정된 관계를 결정하는 것을 포함할 수도 있다.

평가 디바이스는 미리결정된 관계를 결정하도록 적응될 수도 있다. 평가 디바이스는, 예를 들어 그 평가 디바이스의 데이터 스토리지 및/또는 룩-업 테이블에 저장될 수도 있는 수학적 함수들 및 가중 계수들을 제공하도록 적응될 수도 있다. 본 방법은 적어도 하나의 트레이닝 단계 (training step) 를 포함할 수도 있고, 여기서, 미리결정된 관계가 결정된다. 미리결정된 관계, 특히 미리결정된 관계의 가중 계수들은, 적어도 하나의 트레이닝 데이터 세트에 대해, 다변량 분석 (multivariate analysis), 다중선형 주 성분 분석 (multilinear principal component analysis), 신경망 (neuronal nets), 무빙 메쉬 (moving mesh), 라소 메소드 (lasso method), 부스티드 랜덤 포레스트 (boosted random forest) 및 부트스트랩핑 (bootstrapping) 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수학적 방법들에 의해 선택되는 것, 결정되는 것 및 검증되는 것 중 하나 이상일 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트는 공분산 연구를 수행함으로써 수집될 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트는 예를 들어 균일한 생산된 테스트 엘리먼트들로 및/또는 측정 디바이스의 접속된 전자 회로, 예를 들어 미터로 선택된 테스트 시퀀스를 적용함으로써, 적합한 수의 반복된 측정들을 포함할 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트를 획득하기 위해, 각 테스트 샘플의 분석물 농도는 레퍼런스 방법, 예를 들어 글루코스 농도의 경우에 헥소키나제법으로 결정될 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트를 획득하기 위해, 관련 결합된 간섭 효과들의 각 조합은 각각의 테스트 조합 및 테스트 샘플에 대한 충분한 양의 반복으로 분석물의 관련 농도 범위에 걸쳐 테스트될 수도 있다. 예를 들어, 혈액 샘플에서의 글루코스 농도를 결정하는 경우에, 주요 간섭 효과들은 주위 온도들, 헤마토크릿 레벨, 이온 강도, 플라즈마 농도, 지질 농도, 또는 투여된 간섭 물질들, 특히 항산화제들일 수도 있다. 별개의 충전 충분한 검출 전극들을 포함하지 않을 수도 있는 구조화되지 않은 대면 전극들 (face to face electrodes) 을 갖는 테스트 엘리먼트들의 경우에, 모세관의 충전 레벨 (fill level) 은 트레이닝 데이터 세트 생성에 대해 테스트될 수도 있다. 또 다른 간섭 효과는, 측정을 실행하기 전에 테스트 엘리먼트가 패키지로부터 나올 때, 테스트 엘리먼트, 예컨대, 테스트 스트립의 노출 시간 및 환경적 조건의 영향 또는 주 테스트 엘리먼트 패키지에서의 저장 시간일 수 있을 것이다. 테스트 엘리먼트가 이들 영향들에 대해 충분히 강건하지 않은 경우에, 또한 이들 팩터들은 트레이닝 데이터 세트를 획득할 때 고려될 수도 있다.

하나의 실시형태에서, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i, c_i 는 가중 계수들이며, Y_mi 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들이고, P_mi 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 위상 각도 값들이며, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다. 이 미리결정된 관계는 공면 (coplanar) 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트들에 대해 사용될 수도 있고, 여기서, 전극들은 측정 셀에서 서로 옆에 배열된다. 가중 계수들 a_i, b_i, c_i 는 예를 들어 평가 디바이스의 스토리지에 비축되고/거나 저장될 수도 있다. 가중 계수들 a_i, b_i, c_i 는, 적어도 하나의 트레이닝 데이터 세트에 대해, 다변량 분석, 다중선형 주 성분 분석, 신경망, 무빙 메쉬, 라소 메소드, 부스티드 랜덤 포레스트 및 부트스트랩핑으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수학적 방법들에 의해 선택되는 것, 결정되는 것 및 검증되는 것 중 하나 이상일 수도 있다.

하나의 실시형태에서, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i 및 b_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi 및 Y_(real)mi 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다. 이 미리결정된 관계는 대면 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트들에 대해 사용될 수도 있다. 이 미리결정된 관계는 대면 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트들에 대해 특히 유리할 수도 있고, 여기서, 전극들은 측정 셀의 반대 면들에 배열되고, 이는 그것이 DC 및 AC 신호들 사이의 모든 관련 효과들의 양호한 상관을 허용하기 때문이다. 특히, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j 및 n 은 자연수 정수들이고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_i, 및 Y_j 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 또는 허수부들 중 어느 일방이며, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다.

하나의 실시형태에서, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j, n, f, m 및 l 은 자연수 정수들이고, m 및 l 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi, Y_(real)mi Y_(imag)mj 및 Y_(real)mj 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다. 이 미리결정된 관계는 대면 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트들에 대해 사용될 수도 있다.

가중 계수들은 무빙 메쉬법에 의해 결정될 수도 있다. 대안적으로, 신경망 또는 다중변량 회귀 방법들 또는 이들 방법들의 조합들이 사용될 수도 있다. 독립적 수집된 검증 데이터 세트들에 대해 사용되는 트레이닝 데이터로부터의 발견 모델의 간편성을 향상시키고 복잡성을 감소시키기 위해 총 수를 감소시키기 위해 관련 관찰가능값들을 식별하고 선택하기 위해 다른 수학적 방법들, 예컨대, 라소 메소드가 사용될 수도 있다.

상기 개괄한 바와 같이, 여기 전압 신호는 적어도 하나의 테스트 시퀀스 동안 적용될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “테스트 시퀀스” 는 일반적으로 여기 전압 신호가 인가되는 임의의 기간을 지칭한다. AC 및 DC 전류 응답은 측정 시간 포인트들에서 연속적으로 및/또는 적어도 하나의 테스트 시퀀스 동안 비연속적으로 결정될 수도 있다.

본 방법은 추가로 적어도 하나의 선택 단계를 포함할 수도 있고, 이 선택 단계에서, 측정 시간 포인트들로부터, 적어도 하나의 DC 시간 포인트가 선택된다. 측정 시간 포인트들로부터, 분석 결과의 결정을 위해 사용되는 DC 시간 포인트들이 선택될 수도 있다. 선택 단계에서, 측정 시간 포인트들로부터, 다수의 DC 시간 포인트들이 선택될 수도 있다. 예를 들어, 3 개, 4, 개, 5 개, 6 개, 10 개 또는 심지어 12 개의 DC 시간 포인트들이 적어도 하나의 테스트 시퀀스 동안 및/또는 테스트 시퀀스 동안 여기 전압 신호의 적어도 하나의 전압 스텝 동안 선택될 수도 있다. 심지어 더 높은 수의 DC 시간 포인트들이 가능할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시간-회귀로부터 도출된 계수들에 의한 개별 DC 시간 포인트들의 대체가 가능할 수도 있다. DC 시간 포인트가 결정 단계에서 DC 응답 전류가 사용되는 시간 포인트일 수도 있다.

AC 응답의 측정은 상이한 측정 시간 포인트들에서 수행될 수도 있다. 특정 실시형태에서, 어드미턴스 값들 및 위상 각도 값들은 상이한 측정 시간 포인트들에 대해 결정될 수도 있다. AC 응답은 전체 테스트 시퀀스의 적어도 하나의 측정 시간 간격 동안 측정될 수도 있다. 측정 시간 간격에서, AC 응답은 분석 결과의 계산을 위해 적분될 수도 있다. 예를 들어, 측정 시간 간격에서, 적어도 하나의 측정 벡터가 분석 결과의 계산을 위해 적분될 수도 있다. 측정 시간 간격 및/또는 측정 벡터는 전류 응답의 시간 전개에 관해 선택될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 2 개의 상이한 측정 시간 포인트들 또는 적어도 하나의 측정 시간 간격이 분석 결과의 계산을 위해 선택될 수도 있다.

DC 시간 포인트에서의 DC_i 응답 값은 다양한 간섭 효과들의 구별을 허용하는 시간 포인트들과 같은 소정의 품질 조건들을 충족할 수도 있다.

여기 전압 신호가 측정 전극들에 인가될 수도 있고, 응답은 그 시간 포인트에서 AC 전류 응답 및 대응하는 DC 응답의 각 주파수에 대해 측정되고 평가되고 위상 및 임피던스 정보로 분할된다. 다수의 DC 시간 포인트들에 대해 동시에 획득된 DC_i 응답 값들은 전체 테스트 시퀀스로부터 선택될 수도 있고, 저장될 수도 있으며, 측정 후에, 농도를 계산하기 위해 사용될 수도 있다. 본 방법은 적어도 하나의 저장 단계를 포함할 수도 있고, 이 저장 단계에서, DC 전류 응답은 예를 들어 적어도 하나의 룩-업 테이블에서 테스트 시퀀스의 적합한 수의 시간 포인트들에 대해 저장된다. DC 전류 응답은 평가 디바이스에 의해, 예를 들어, 평가 디바이스의 적어도 하나의 데이터 저장 디바이스 및/또는 데이터 캐리어에 저장될 수도 있다. 선택된 DC 시간 포인트들의 수 및/또는 DC 시간 포인트들의 선택은 시간 포인트들의 품질, 프로파일 형상 및/또는 특성들과 같은 DC 프로파일, 테스트 시퀀스의 길이 또는 지속기간, 예상되는 간섭들, 분석물 반응의 시간 전개, 분석물 반응의 동역학 중 하나 이상에 의존할 수도 있다. 예를 들어, DC 시간 포인트들은 특정 기간, 예컨대 테스트 시퀀스에 걸쳐 고르게 이격될 수도 있거나, 서로로부터 변화하는 간격들로 이격될 수도 있다. DC 시간 포인트들은 적어도 각각의 DC 전압 스텝에서 하나의 DC 시간 포인트가 선택되도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 3 개의 DC 전압 스텝들의 경우에, 각 전압 스텝에 대해, 적어도 4 개의 DC 시간 포인트들이 선택될 수도 있다.

본 방법은 적어도 하나의 교정 단계를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 방법은 로트 (lot) 교정 단계를 포함할 수도 있고, 여기서, 측정된 응답은 테스트 엘리먼트 셀 상수에 대한 영향을 갖는 테스트 엘리먼트 생산 공차들에 의해 발생된 간섭 효과들을 감소시키기 위해 재-스케일링될 수도 있다. 테스트 엘리먼트 셀 상수, 예컨대, 모세관 높이 및 폭, 시약 두께에 대한 영향을 갖는 테스트 엘리먼트 생산 공차들에 의해 발생된 간섭 효과들은 측정 응답을 재-스케일링함으로써 감소될 수도 있다. 조정된 혈액 샘플들을 이용한 테스트 측정들에 기초하여, 측정 응답은 특별히 선택된 마스터 로트로 획득된 동등 데이터에 대해 재-스케이링될 수도 있다. 재-스케일링 (re-scaling) 은 측정된 응답, 즉, 관측가능값에 직접 적용될 수도 있다. 스케일링 팩터들은 교정될 테스트 엘리먼트로 결정된 분석 결과와 알려진 테스트 엘리먼트, 즉, 알려진 특성들을 갖는 테스트 엘리먼트로 결정된 분석 결과의 비율일 수도 있거나 그 비율로부터 결정될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 미리결정된 관계의 수학식 항들의 각각은 재-스케일링될 수도 있다. 예를 들어, 스케일링 팩터들은 교정될 테스트 엘리먼트에 대한 수학식 항들의 각각의 그리고 알려진 테스트 엘리먼트로 결정된 대응하는 수학식 항의 비율들일 수도 있거나 그 비율들로부터 결정될 수도 있다. 그 측정은 교정 데이터 미스매치를 회피하기 위해 각 테스트 엘리먼트로부터 직접 스트립 로트를 식별 가능할 수도 있다. 결정 단계에서, 분석물의 농도는 교정 단계들로부터의 정보를 이용하여 결정될 수도 있다.

본 방법은 추가로, 혈액 응고 시간에 대한 표시자로서 트롬빈 활성화와 같은 활성화 시간들을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트는, 적합한 DC 전압이 인가될 때, 전류법적 전류 응답을 허용하도록 작업 전극 및 적어도 하나의 카운터-기준 전극을 커버하는 시약을 포함할 수도 있다. 시약은 가교결합된 산화환원 태그를 갖는 펩티드 기질 및 응고 시작 시약을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트에 투여된 혈액 샘플에서의 응고 반응의 끝에서, 프로테아제 트롬빈은 활성화될 수도 있고, 펩티드 기질로부터 산화환원 태그를 절단한다. 측정 전극들 사이에 적합한 DC 전압이 인가될 때, 산화환원 태그 절단의 시작이 검출될 수 있다. 산화환원 태그 절단까지 혈액 샘플에 의해 시약을 용해하는 것으로부터의 시간은 활성화 시간일 수도 있다. 활성화 시간은, 예를 들어 평가 디바이스에 저장될 수도 있는 미리결정된 임계치가 초과되는 경우에 검출될 수도 있다. 전류 응답은 혈액 헤마토크릿 레벨에 그리고 온도에 의존할 수도 있다. 테스트 엘리먼트들은 온도 감도를 보상하기 위해서 예컨대, 37°C 로 자동온도조절식으로 제어될 수도 있다. AC 임피던스는, 임계치가 교차되는 시간에 영향을 미치는 변화하는 헤마토크릿 레벨들 및 나머지 온도 변화의 효과를 보정하기 위해 사용될 수도 있다. 알려진 방법들, 예컨대, 샘플의 응고 특성들에 의존하여 하나의 시간에서 임피던스를 측정하고 다른 시간에서 DC 임계치가 초과하는 순차적 측정에서, 보정 퍼포먼스는 모든 종류들의 그라디언트 효과들로 인해 제한될 수도 있다. 이들 효과들은, 예를 들어, 주위 온도 변화들, 샘플 증박 및 건조 또는 시약 변동일 수도 있다. 대신에, 본 발명에 따른 방법에서, 동시적 다주파수 AC 및 DC 프로파일이 적용되어서, 임계치가 교차되는 바로 그 시간 포인트에서 그리고 또한 다른 유용한 DC 응답 정보, 예컨대, 배경 전류 보정 또는 실패 안전 측정들이 수집되는 시간 포인트들에서, 항상 DC 응답을 보정하기 위해서 복소 임피던스 측정이 사용될 수 있다.

본 방법은 온도 교정을 포함할 수도 있다. 온도 교정은, 특히 용해된 시약에서, 온도가 측정 시간 동안 허용된 및/또는 미리결정된 한계 내에 있는지를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 온도 교정은 모든 관련 샘플 유형들 대 기준 온도로 측정된 테스트 엘리먼트로부터의 다주파수 임피던스 AC 응답들을 교정하는 것을 포함할 수도 있다. 이 방법 단계는 기후 챔버에서 수행될 수도 있다. 온도 교정에 의해, 총 측정 시간 동안, 온도가 계속적으로 허용된 범위 내에 있는지를 결정하는 것, 온도로 인한 효과들을 보상하는 것, 및/또는, 에러 메시지 또는 경고를 발행하는 것이 가능하다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “허용된 범위” 는 원하는 및/또는 선택된 측정 값으로부터의 허용된 측정 편차를 지칭한다. 예를 들어, 허용된 범위는 온도에 따라 원하는 및/또는 선택된 활성화 시간으로부터의 허용된 측정 편차일 수도 있다. 허용된 범위는 결정 및/또는 선택될 수도 있다. 허용가능한 범위의 한계들은 예를 들어 평가 디바이스의, 예컨대 분석 디바이스의 메모리 내에, 실패-안전 한계들로서 저장될 수도 있다.

본 방법은 적어도 하나의 실패 안전 단계를 포함할 수도 있다. 동시적인 다주파수 AC 및 DC 프로파일 여기들로부터의 응답은 적어도 하나의 실패 안전 단계를 수행하기 위해 사용될 수도 있고, 여기서, 실패 안전 단계는 분석물 농도, 즉, 측정 결과가 미리결정된 한계들 내에서 유효한지를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 미리결정된 한계들은 모든 결정된 분석 결과들의 99% 에 대해 (100 mg/dl 이상의 글로코스 농도에 대해) +/- 10 퍼센트 및 (100 mg/dl 미만의 글로코스 농도에 대해) +/- 7 mg/dl 사이에 있을 수도 있다. 실패 안전 단계는 분석물 농도가 미리결정된 한계들 내에 있지 않은 경우에 에러 메시지를 발행하는 것 및/또는 디스플레이하는 것을 포함할 수도 있다. 특히, 실패 안전 단계는, 분석 결과를 발행 및/또는 디스플레이하는 것을 방지하는 것, 및/또는, 분석물 농도가 미리결정된 한계들, 예를 들어 +/-15mg/dl/ 20% 를 초과하는 경우에 에러 메시지를 발행 및/또는 디스플레이하는 것을 포함할 수도 있다. 본 방법은, 예를 들어, 테스트 엘리먼트가 사양 밖에 있거나 샘플 및 테스트 조건들이 사용자들에 의해 주장된 범위들 또는 핸들링 에러들 밖에 있는 경우에, 실패 모드들을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 미리결정된 관계는 관련 실패 모드들을 고려하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 수학적 함수 및 가중 계수들 및 트레이닝 데이터 세트는 관련 실패 모드에 관해 결정 및/또는 선택될 수도 있다. 실패 안전 단계는, 결정된 미리결정된 관계 및 결정된 분석물 농도를, 예를 들어 평가 디바이스의, 예컨대, 측정 엔진 일렉트로닉 내에 저장하는 것을 포함할 수도 있다. 실패 안전 단계는 측정 데이터 정합성 체크를 허용할 수도 있다. 실패 안전 단계는 경고 및/또는 에러 메시지들을 디스플레이하는 것을 포함할 수도 있다. 실패 안전 단계는, “실제의” 분석 결과들, 즉, 미리결정된 한계들 내의 분석 결과들로부터 미리결정된 한계들 밖의 분석 결과들을 구별하기 위해 적합한 트레이닝 데이터 세트로부터 적어도 하나의 식별자, 예를 들어, 공식을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트는 부정확한 또는 잘못된 테스트 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 또한, 실패 안전 단계는 특정 잘못된 경우들을 식별 및/또는 명확하게 구별하기 위해 적합한 테스트 값들을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 실제 분석 결과들에 대응하는 테스트 값들은 미리결정된 테스트 값 범위 내에 놓일 수도 있고, 및/또는, 낮은 스캐터링을 나타낼 수도 있다. 테스트 값들은 적어도 하나의 측정 값, 복수의 측정 값들, 예컨대, 생산물들, 비율들, 차이들의 조합 중 하나 이상일 수도 있다. 실패 안전 단계는 추가로, 적어도 하나의 결정 트리 매트릭스를 이용하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 분석 결과는, 예를 들어 A 및 B 로서 표시된, 2 개의 측정 값들의 비율이 미리결정된 제 1 한계 이상이지만 미리결정된 제 2 한계보다 더 작은 경우에, 그리고, 동시에 C 로서 표시된 제 3 측정 값 마이너스 D 로서 표시된 제 4 측정 값의 3 배가 제 3 미리결정된 한계보다 더 작은 경우에, 잘못된 것으로 간주될 수도 있다.

본 발명은 프로그램이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 상에서 실행될 때 본원에서 포함된 실시형태들 중 하나 이상에서 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 추가로 개시하고 제안한다. 구체적으로, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터-판독가능한 데이터 캐리어에 저장될 수도 있다. 따라서, 구체적으로, 상기 나타낸 바와 같은 방법 단계들 중 하나, 하나 초과 또는 심지어 모두가 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크를 이용함으로써, 바람직하게는 컴퓨터 프로그램을 이용함으로써 수행될 수도 있다.

본 발명은 추가로 프로그램이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 상에서 실행될 때 본원에서 포함된 실시형태들 중 하나 이상에서 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해, 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품을 개시 및 제안한다. 구체적으로, 프로그램 코드 수단은 컴퓨터-판독가능한 데이터 캐리어 상에 저장될 수도 있다.

추가로, 본 발명은 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크의 작업 메모리 또는 메인 메모리와 같은 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로의 로딩 후 본원에서 개시된 실시형태들 중 하나 이상에 따른 방법을 수행할 수도 있는 데이터 구조가 저장된 데이터 캐리어를 개시 및 제안한다.

본 발명은 프로그램이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 상에서 실행될 때 본원에서 개시된 실시형태들 중 하나 이상에 따른 방법을 수행하도록 머신-판독가능한 캐리어 상에 저장된 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품을 추가로 제안 및 개시한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 컴퓨터 프로그램 제품은 거래가능한 제품으로서의 프로그램을 지칭한다. 제품은 일반적으로 임의의 형식으로, 예컨대 종이 형식으로 또는 컴퓨터-판독가능한 데이터 캐리어 상에 존재할 수도 있다. 구체적으로, 컴퓨터 프로그램 제품은 데이터 네트워크를 통해 배포될 수도 있다.

마지막으로, 본 발명은 본원에서 개시된 실시형태들 중 하나 이상에 따른 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 네트워크에 의해 판독가능한 명령들을 포함하는 변조된 데이터 시그널을 제안 및 개시한다.

바람직하게는, 본 발명의 컴퓨터-구현되는 양태들을 참조하여, 본원에 개시된 하나 이상의 실시형태에 따른 방법의 하나 이상의 방법 단계 또는 모든 방법 단계는 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크를 사용하여 수행될 수도 있다. 따라서, 일반적으로, 데이터의 제공 및/또는 조작을 포함하는 방법 단계들 중 임의의 것은 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크를 이용함으로써 수행될 수도 있다. 일반적으로, 이들 방법 단계들은 전형적으로 샘플 및/또는 실제 측정을 수행하는 특정 양태를 제공하는 것과 같이 수작업을 요구하는 방법 단계는 제외한, 임의의 방법 단계를 포함할 수도 있다.

구체적으로, 본 발명은 추가로 하기를 개시한다:

- 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크로서, 상기 프로세서는 본 명세서에서 기재된 실시형태들 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 적응된, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크,

- 데이터 구조가 컴퓨터 상에서 실행되는 동안, 본 명세서에서 기재된 실시형태들 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 적응된 컴퓨터 로딩가능한 데이터 구조,

- 컴퓨터 프로그램으로서, 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행되는 동안, 본 명세서에서 기재된 실시형태들 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 컴퓨터 프로그램이 적응된, 컴퓨터 프로그램,

- 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 상에서 실행되는 동안 본 명세서에서 기재된 실시형태들 중 하나에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램,

- 상기 실시형태에 따른 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서, 프로그램 수단은 컴퓨터로 판독가능할 수 있는 저장 매체 상에 저장되는, 컴퓨터 프로그램,

- 저장 매체로서, 데이터 구조가 저장 매체에 저장되고, 데이터 구조는 컴퓨터의 또는 컴퓨터 네트워크의 메인 및/또는 작업 저장 공간에 로딩된 후 본 명세서에 기재된 실시형태들 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 적응된, 저장 매체, 및

- 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 프로그램 코드 수단이 컴퓨터에서 또는 컴퓨터 네트워크에서 실행되는 경우에, 이 명세서에 기재된 실시형태 중 하나에 따른 방법을 수행하기 위해, 저장 매체에 프로그램 코드 수단이 저장될 수 있거나 또는 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램 제품.

추가적인 양태에서, 체액에서 적어도 하나의 분석물의농도를 결정하기 위한 분석 디바이스가 개시된다. 그 분석 디바이스는:

- 적어도 하나의 여기 전압 신호를 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스로서, 상기 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함하며, 상기 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함하는, 상기 신호 발생기 디바이스;

- 적어도 하나의 측정 유닛으로서, 상기 측정 유닛은 응답을 수신하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 측정 유닛;

- 상기 응답으로부터 DC 전류 응답 및 각 주파수에 대한 AC 전류 응답을 평가하도록 구성된 적어도 하나의 평가 디바이스로서, 상기 평가 디바이스는 각 주파수에 대해 상기 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보를 평가하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 평가 디바이스를 포함하고,

상기 평가 디바이스는, 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 상기 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 상기 DC 전류 응답으로부터 상기 분석물의 농도를 결정하도록 적응된다.

분석 디바이스의 특징들의 정의들을 위해서 그리고 분석 디바이스의 선택적 상세들을 위해, 상기 개시된 바와 같은 또는 추가로 이하에서 상세히 개시되는 바와 같은 방법의 실시형태들의 하나 이상에 대한 참조가 이루어질 수도 있다.

용어 “측정 유닛” 은 일반적으로, 적어도 하나의 신호, 특히 응답을 검출하도록 구성될 수도 있는 임의의 디바이스, 바람직하게는 전자 디바이스를 지칭할 수도 있다. 측정 유닛은 적어도 2 개의 상이한 측정 시간 포인트들에서 응답을 수신하도록 적응될 수도 있다.

신호 발생기는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트의 적어도 2 개의 측정 전극들에 여기 전압 신호를 인가하도록 적응될 수도 있다. 분석 디바이스는 테스트 앨리먼트와 독립적으로 핸들링될 수도 있고, 에컨대 적어도 하나의 응답을 검출함으로써 분석을 수행하기 위해 테스트 엘리먼트와 상호 작용하도록 적응될 수도 있다. 따라서, 용어 “분석 디바이스” 는 종종 측정 디바이스, 분석 디바이스, 미터 또는 테스트 디바이스로서도 지칭될 수도 있다.

분석 디바이스는, 본 발명에 따른 방법의 실시형태들 중 하나 이상에 따라 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법을 수행하도록 적응될 수도 있다.

본 발명의 추가적인 양태에서, 체액에서 적어도 하나의 분석물의농도를 결정하기 위한 테스트 엘리먼트 분석 시스템이 개시된다. 테스트 엘리먼트 분석 시스템은 다음과 같은 것들을 포함한다:

- 본 발명에 따른 분석 디바이스의 실시형태들 중 하나 이상에 따른 적어도 하나의 분석 디바이스;

- 분석물에 대한 특성인 적어도 하나의 변경을 수행할 수 있는 적어도 하나의 측정 구역을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트, 여기서, 테스트 엘리먼트는 적어도 2 개의 측정 전극들을 포함한다.

테스트 엘리먼트 분석 시스템의 특징들의 정의들을 위해서 그리고 테스트 엘리먼트 분석 시스템의 선택적 상세들을 위해, 상기 개시된 바와 같은 또는 추가로 이하에서 상세히 개시되는 바와 같은 방법 및 분석 디바이스의 실시형태들의 하나 이상에 대한 참조가 이루어질 수도 있다. 구체적으로, 분석 디바이스의 실시형태들의 하나 이상에 따른 분석 디바이스를 지칭하는 특징들을 갖는 테스트 엘리먼트 분석 시스템이 구현될 수도 있다.

본원에서 더 사용된 바와 같이, 용어 "시스템” 은 전체를 형성하는 상호작용하는 또는 상호 의존적인 컴포넌트 부분들의 임의의 세트를 지칭한다. 구체적으로, 컴포넌트들은 적어도 하나의 공통 기능을 충족시키기 위해 서로 상호작용할 수도 있다. 적어도 2 개의 컴포넌트들은 독립적으로 핸들링될 수도 있거나 또는 커플링되거나 접속가능할 수도 있다. 따라서, 용어 "테스트 엘리먼트 분석 시스템” 은 일반적으로, 임의의 테스트 엘리먼트와 상호작용함으로써 적어도 하나의 분석 검출, 구체적으로 샘플의 적어도 하나의 분석물의 적어도 하나의 분석 검출을 수행하기 위해 상호작용 가능한 적어도 2 개의 엘리먼트들 또는 컴포넌트들의 그룹을 지칭한다. 테스트 엘리먼트 분석 시스템은 일반적으로 분석 시스템, 분석 키트, 센서 시스템 또는 측정 시스템으로도 지칭될 수도 있다.

용어 “테스트 엘리먼트” 는 일반적으로 샘플 내의 분석물을 검출하거나 또는 샘플의 파라미터를 결정하는 것이 가능한 임의의 디바이스를 지칭할 수도 있다. 테스트 엘리먼트는 구체적으로 스트립 형상의 테스트 엘리먼트일 수도 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 “스트립 형상 (strip-shaped)” 은 신장된 형상 및 두께를 갖는 엘리먼트를 지칭하며, 여기서 측면 치수에 있어서의 엘리먼트의 연장은 엘리먼트의 두께를 예컨대, 적어도 2 배까지, 바람직하게 적어도 5 배까지, 보다 바람직하게 적어도 10 배까지, 가장 바람직하게는 적어도 20 배 또는 심지어 적어도 30 배까지 초과한다. 따라서, 테스트 엘리먼트는 또한 테스트 스트립 (test strip) 으로 지칭될 수도 있다.

테스트 엘리먼트는 테스트 화학물질과 같은 샘플에 분석물이 존재할 때 적어도 하나의 검출가능한 특성을 변화시키는 적어도 하나의 컴포넌트 또는 적어도 하나의 시약을 포함할 수도 있다. 테스트 화학물로도 지칭되는 “테스트 화학물질” 이란 용어는 분석물의 존재시 적어도 하나의 검출 가능한 특성을 변화시키도록 적응된 임의의 재료 또는 재료들의 조성물을 지칭할 수도 있다. 일반적으로, 이 특성은 전기화학적으로 검출가능한 특성 및/또는 광학적으로 검출가능한 특성, 예컨대 컬러 변화 및/또는 경감하는 특성들에서의 변화로부터 선택될 수도 있다. 구체적으로, 테스트 화학물질은 분석물이 테스트 엘리먼트에 적용된 체액의 샘플에 존재하는 경우에만 특성을 변화시키지는 반면에, 분석물이 존재하지 않는 경우에는 어떤 변화도 발생하지 않는, 고도 선택성 테스트 화학물질일 수도 있다. 보다 바람직하게는, 특성의 정도 또는 변화는 분석물의 정량적 검출을 허용하기 위해, 체액에서의 분석물의 농도에 의존할 수도 있다.

구체적으로, 테스트 엘리먼트는 체액의 성분들의 응고를 활성화시키도록 구성된 적어도 하나의 시약을 포함할 수도 있다. 시약은 펩티드 기질 및 트롬보플라스틴의 반응성 성분들을 포함할 수도 있다. 따라서, 시약이 샘플에 노출되는 경우에, 트롬보플라스틴은 응고를 활성화시킬 수도 있고, 트롬빈이 발생될 수도 있다. 트롬빈은 펩티드 기질을 절단할 수도 있고, 전기화학적 신호가 발생될 수도 있다. 전기화학적 신호는 그것의 발생의 시간과 관련하여 평가될 수도 있다. 하지만, 다른 시약들 및/또는 측정 원리드이 가능할 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "전기화학적 검출 (electrochemical detection)" 은 전기화학적 검출 반응과 같은, 전기화학적 수단에 의한 분석물의 전기화학적으로 검출 가능한 특성의 검출을 지칭한다. 따라서, 예를 들어, 전기화학적 검출 반응은 작업 전극의 전위와 같은 하나 이상의 전극 전위들을 카운터 전극 또는 기준 전극과 같은 하나 이상의 추가의 전극들의 전위와 비교함으로써 검출될 수도 있다. 이 검출은 분석물 특정적일 수도 있다. 검출은 정성적 및/또는 정량적 검출일 수도 있다.

테스트 엘리먼트는 분석물에 대한 특성 또는 파라미터인 적어도 하나의 변경을 수행 가능한 적어도 하나의 측정 구역을 가질 수도 있다. 본 명세서에서 추가로 사용된 바와 같이, “측정 구역 (measuring zone)” 이라는 용어는 오브젝트의 임의의 영역 또는 구역을 지칭할 수도 있고, 여기서 임의의 측정, 구체적으로 분석 측정이 수행된다. 구체적으로, 상술된 바와 같은 테스트 화학물질은 측정 구역 내에, 특히 측정 구역의 표면 상에 위치될 수도 있다. 테스트 엘리먼트는 전기화학적 테스트 엘리먼트일 수도 있다.

용어 “전기화학적 테스트 엘리먼트 (electrochemical test element)” 는 적어도 하나의 전기화학적 검출을 수행하도록 구성된 임의의 테스트 엘리먼트를 지칭할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "전기화학적 검출" 은 전기화학적 검출 반응과 같은, 적어도 하나의 임의의 분석물의 전기화학적으로 검출가능한 특성의 검출을 지칭한다. 따라서, 예를 들어, 전기화학적 검출 반응은 작업 전극의 정전 전위와 같은 하나 이상의 전극 전위들을 카운터 전극 또는 기준 전극과 같은 하나 이상의 추가의 전극들의 정전 전위와 비교함으로써 검출될 수도 있다. 이 검출은 분석물 특정적일 수도 있다. 이 검출은 정성적 및/또는 정량적 검출일 수도 있다.

테스트 엘리먼트는 샘플을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 모세관을 포함할 수도 있다. 용어 “모세관 (capillary)” 은 일반적으로 소형 튜브와 같은 임의의 소형의 긴 공극 체적을 지칭한다. 일반적으로, 모세관은 밀리미터 또는 서브-밀리미터 범위의 치수들을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 유체 매질은 모세관 작용에 의해 모세관을 통해 이동할 수도 있는데, 여기서 유체 매질은 유체 매질과 유체 매질을 대면하는 모세관의 표면 사이의 분자간 힘으로 인해 중력과 같은 외부 힘의 도움없이 모세관의 좁은 공간들에서 흐를 수도 있다. 예를 들어, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 대면 전극 구성을 가질 수도 있다. 테스트 엘리먼트는 3 개의 측면들에 적어도 하나의 모세관 개구를 가질 수도 있다. 대면 전극 표면들은 흡수성 시약 층으로 코팅될 수도 있어서, 샘플은 시약 코팅을 통해 흡수되고 확산된다. 대면 전극 표면들은 액체 층을 이용함으로써 전도성으로 접속될 수도 있다.

분석 디바이스는 테스트 엘리먼트 홀더를 포함할 수도 있다. 용어 “테스트 엘리먼트 홀더” 는 일반적으로 임의의 테스트 엘리먼트를 수용하거나 유지하도록 구성되는 임의의 오브젝트를 지칭할 수도 있다. 구체적으로, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 방향으로의 테스트 엘리먼트의 이동이 적어도 상당히 억제될 수도 있도록, 테스트 엘리먼트 홀더 내의 특정 포지션에 포지셔닝될 수도 있다. 따라서, 테스트 엘리먼트의 측정 구역은 측정 유닛에 대해 미리 결정된 포지션에 위치될 수도 있다. 테스트 엘리먼트는 구체적으로, 테스트 엘리먼트 홀더 내로 가역적으로 배치되도록 구성될 수도 있다. 따라서, 테스트 엘리먼트는 추가적인 노고 없이 테스트 엘리먼트 홀더로부터 제거가능할 수도 있다. 또, 다른 실시형태들이 가능하다. 테스트 엘리먼트는 테스트 엘리먼트 홀더 내에 적어도 부분적으로 수용될 수도 있다. 용어 “수용되는” 은 일반적으로, 리셉터클 내로 또는 다른 엘리먼트의 개구 내로 완전히 또는 적어도 부분적으로 삽입되거나 위치되는 것으로서의 오브젝트의 상태를 지칭할 수도 있다. 따라서, 오브젝트의 일부는 다른 엘리먼트의 외부에 위치될 수도 있다. 예시적으로, 테스트 엘리먼트 홀더는 테스트 엘리먼트를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 리셉터클을 포함할 수도 있다. 따라서, 리셉터클은 테스트 엘리먼트에 대해 상보적으로 성형될 수도 있다. 따라서, 리셉터클 및 테스트 엘리먼트는 형태-맞춤 접속을 확립하도록 구성될 수도 있다. 테스트 엘리먼트 홀더는, 테스트 엘리먼트와 테스트 엘리먼트 홀더 사이의 전기적 접촉을 허용하는 적어도 하나의 접촉 엘리먼트를 포함할 수도 있다.

제안된 방법, 분석 디바이스 및 테스트 엘리먼트 분석 시스템은 공지의 디바이스들 및 방법들에 비해 많은 이점들을 제공한다. 특히, 제안된 방법, 분석 디바이스 및 테스트 엘리먼트 분석 시스템은 간섭 효과들 및 생산 공차들을 고려한 분석물의 농도의 결정을 허용한다. 상이한 주파수들을 갖는 AC 전압 및 DC 전압 프로파일로 구성된 여기 전압 신호를 인가함으로써, 모든 관련 간섭 효과들 및 스트립 생산 공차들을 고려함으로써, 예컨대, 전체 혈액 샘플에서의 테스트 스트립 기반 분석물 농도 또는 샘플 특성 측정으로부터, 최선의 가능한 퍼포먼스를 얻는 것이 가능할 수도 있다. DC 전류 응답과 결합한 AC 전류 응답의 각 주파수의 위상 정보 및/또는 적어도 하나의 임피던스 정보는 간섭 효과들 및 생산 공차들의 구별가능한 정보를 획득하는 것을 허용할 수도 있다.

본 발명의 발견들을 요약하면, 다음과같은 실시형태들이 바람직하다:

실시형태 1: 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법으로서, 그 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:

실시형태 2: 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 상기 AC 전압 및 DC 프로파일은 중첩되어 여기 전압 신호를 형성한다.

실시형태 3: 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i, c_i 는 가중 계수들이며, Y_mj 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들이고, P_mj 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 위상 각도 값들이며, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다.

실시형태 4: 실시형태 1 에 따른 방법으로서, 상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i 및 b_i는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi 및 Y_(real)mi 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다.

실시형태 5: 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j 및 n 은 자연수 정수들이고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_i, 및 Y_j 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 또는 허수부들 중 어느 일방이며, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다.

실시형태 6: 2 개의 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j, n, f, m 및 l 은 자연수 정수들이고, m 및 l 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi, Y_(real)mi Y_(imag)mj 및 Y_(real)mj 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다.

실시형태 7: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 평가 디바이스에 의해 AC 전류 응답으로부터 각 주파수에 대해 어드미턴스의 적어도 하나의 실수 및 허수 부분이 평가된다.

실시형태 8: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 이 방법은, 상기 분석물의 농도 및 상기 DC 전류 응답, 상기 위상 정보 및 임피던스 정보 사이의 미리결정된 관계를 결정하는 단계를 포함한다.

실시형태 9: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 결정 단계에서 상기 분석물의 농도는 간섭 효과들 및 생산 공차들을 고려하여 결정된다.

실시형태 10: 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 간섭 효과들은, 주위 조건들, 특히 온도 및 습도; 샘플 특성들, 특히 샘플 온도, 헤마토크릿 레벨, 단백질 레벨, 이온 강도로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

실시형태 11: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 체액은 전혈이다.

실시형태 12: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 분석물은 글루코스이다.

실시형태 13: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 다주파수 AC 전압은 적어도 3 개의 주파수들을 포함한다.

실시형태 14: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 AC 전압은 30 mV rms 미만의 크기를 갖는다.

실시형태 15: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은 적어도 하나의 선택 단계를 더 포함하고, 상기 선택 단계에서, 측정 시간 포인트들로부터 적어도 하나의 DC 시간 포인트가 선택되며, 여기서, 상기 DC 시간 포인트는 상기 결정 단계에서 DC 응답 전류가 사용되는 시간 포인트이다.

실시형태 16: 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 상기 DC 시간 포인트는 소정의 품질 조건들을 충족시킨다.

실시형태 17: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 DC 전압 프로파일은 시간 프로파일을 포함한다.

실시형태 18: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 DC 전압 프로파일은 전압전류법적 전압 프로파일; 전류법적 전압 프로파일로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.

실시형태 19: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 테스트 시퀀스 동안 여기 전압 신호가 인가된다.

실시형태 20: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은 적어도 하나의 저장 단계를 포함하고, 이 저장 단계에서, 테스트 시퀀스의 적합한 수의 시간 포인트들에 대해 DC 전류 응답이 저장된다.

실시형태 21: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은, 적어도 하나의 교정 단계를 포함한다.

실시형태 22: 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 상기 방법은 또한 적어도 하나의 로트 교정 단계를 포함하고, 여기서, 측정된 응답은 재-스케일링될 수도 있다.

실시형태 23: 2 개의 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 결정 단계에서 상기 분석물의 농도는 교정 단계로부터의 정보를 이용하여 결정된다.

실시형태 24: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 평가 단계에서, 상기 AC 전류 응답 및 상기 DC 전류 응답은 약 100Hz 및 500Hz 사이에서 신호들을 나누는 적어도 하나의 양방향 아날로그 전자적 필터를 이용하여 분리되고, 여기서, 100Hz 미만에서 상기 응답은 DC 로서 분석되고 500Hz 이상에서는 AC 로서 분석된다.

실시형태 25: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 미리결정된 관계는, 적어도 하나의 트레이닝 데이터 세트에 대해, 다변량 분석, 신경망, 무빙 메쉬, 라소 메소드, 부스티드 랜덤 포레스트 및 부트스트랩핑으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수학적 방법들에 의해 선택되는 것, 결정되는 것 및 검증되는 것 중 하나 이상이다.

실시형태 26: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은 활성화 시간들을 결정하는 것을 포함한다.

실시형태 27: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은 온도 교정을 포함하고, 여기서, 온도 교정은, 측정 시간 동안 온도가 허용된 및/또는 미리결정된 한계 내에 있는지를 결정하는 것을 포함한다.

실시형태 28: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은 적어도 하나의 실패 안전 단계를 포함하고, 상기 실패 안전 단계는 상기 분석물의 농도가 미리결정된 한계들 내에서 유효한지를 결정하는 것을 포함한다.

실시형태 29: 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 상기 방법은 샘플 적용 단계를 포함하고, 여기서, 체액의 샘플이 상기 측정 전극들과 접촉하게 된다.

실시형태 30: 프로그램이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 상에서 실행될 때, 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따라, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.

실시형태 31: 이전 실시형태들 중 어느 것에 따라, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령들을 갖는 컴퓨터-판독가능 매체로서, 여기서, 컴퓨팅 디바이스는 컴퓨터에 의해 제공된다.

실시형태 32: 프로그램이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 상에서 실행될 때, 이전 실시형태들 중 어느 것에 따라, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법을 수행하기 위해, 머신-판독가능 캐리어 상에 저장된 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품.

실시형태 33: 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 분석 디바이스로서, 상기 분석 디바이스는:

실시형태 34: 이전 실시형태에 따른 분석 디비아스로서, 상기 신호 발생기 디바이스는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트의 적어도 2 개의 측정 전극들에 여기 전압 신호를 인가하도록 구성된다.

실시형태 35: 2 개의 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 분석 디바이스로서, 상기 분석 디바이스는, 방법을 지칭하는 이전 실시형태들의 어느 것에 따라 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법을 수행하도록 적응된다.

실시형태 36: 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 테스트 엘리먼트 분석 시스템으로서,

- 분석 디바이스를 지칭하는 이전 실시형태들 중 어느 것에 따른 적어도 하나의 분석 디바이스;

- 분석물에 대한 특성인 적어도 하나의 변경을 수행할 수 있는 적어도 하나의 측정 구역을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트

를 포함하고, 여기서, 테스트 엘리먼트는 적어도 2 개의 측정 전극들을 포함한다.

실시형태 37: 이전 실시형태에 따른 테스트 엘리먼트 분석 시스템으로서, 상기 테스트 엘리먼트는 전기화학적 테스트 엘리먼트이다.

실시형태 38: 테스트 엘리먼트 분석 시스템을 지칭하는 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 테스트 엘리먼트 분석 시스템으로서, 테스트 엘리먼트는 체액의 샘플을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 모세관을 포함한다.

실시형태 39: 테스트 엘리먼트 분석 시스템을 지칭하는 이전 실시형태들 중 어느 하나에 따른 테스트 엘리먼트 분석 시스템으로서, 분석 디바이스는 테스트 엘리먼트를 포지셔닝시키기 위한 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 홀더를 포함한다.

도면들의 간단한 설명
추가적인 옵션적인 특징들 및 본 발명의 실시형태들이 바람직한 실시형태들의 후속 설명에서, 바람직하게는 종속항들과 함께, 좀더 자세히 개시될 것이다. 여기서, 각각의 옵션적인 특징들은, 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 어떤 임의의 실현가능한 조합으로 뿐만 아니라 분리된 방식으로 실현될 수도 있다. 본 발명의 범위는 바람직한 실시형태들에 의해 한정되지 않는다. 실시형태들이 도면들에 개략적으로 도시된다. 여기서, 이들 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 기능적으로 비견할만한 엘리먼트들을 지칭한다.
도면들에서:
도 1 은 본 발명에 따른 방법의 일 실시형태를 도시한다.
도 2 는 테스트 엘리먼트 분석 시스템의 일 실시형태를 도시한다.
도 3 은 분석 디바이스의 일 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 4 는 다주파수 AC 전압의 구성의 일 실시형태를 도시한다.
도 5 는 DC 프로파일 및 DC 응답으로서 전류법적 전압 프로파일을 이용하여 여기 전압 신호의 시간에 걸친 전개를 도시한다.
도 6 은 DC 응답의 경사의 시간에 걸친 전개를 도시한다.
도 7 은 DC 시간 포인트들의 선택으리 일 예를 도시한다.
도 8 은 대면 전극 테스트 엘리먼트에 대한 실험적 결과들을 도시한다.
도 9 및 도 10 은 DC 펄스들과 중첩된 그리고 추가적으로 다주파수 AC 전압과 중첩된 사이클릭 전압전류법의 조합을 이용하는 여기 전압 신호의 일 예를 도시한다.
도 11 내지 도 13 은 도 9 및 도 10 의 여기 신호에 대한 글루코스 테스트 스트립에 대한 실험적 결과들을 도시한다.

실시형태들의 상세한 설명

도 1 에서, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법의 일 예시적인 실시형태의 개략적인 개관이 도시된다. 이 방법은 적어도 하나의 신호 생성 단계 (110) 를 포함한다. 신호 생성 단계 (110) 에서, 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스 (112) 에 의해 적어도 하나의 여기 전압 신호가 생성될 수도 있다. 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함한다.

다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함한다. AC 전압은 사인 파형을 가질 수도 있다. 다른 파형들이 가능하다. 예를 들어, AC 전압은 상이한 주파수들을 갖는 적어도 2 개의 AC 사인 파들을 포함할 수도 있다. AC 전압은 상이한 주파수들을 갖는 적어도 2 개의 사인 파들을 포함할 수도 있고, 여기서, 이 2 개의 AC 신호들은 중첩된다. 다주파수 AC 전압은 3 개, 4 개 또는 그보다 많은 주파수들을 포함할 수도 있다. 그 주파수들은 500Hz 내지 20 kHz 의 범위에 있을 수도 있다. 도 4 에서, 다주파수 AC 전압의 구성의 개략적 실시형태가 도시된다. 다주파수 AC 전압은 4 개의 중첩되는 주파수들, 예를 들어, (참조 번호 114 로 표시된) 1kHz, (참조 번호 116 으로 표시된) 2kHz, (참조 번호 118 로 표시된) 10kHz 및 (참조 번호 120 으로 표시된) 20kHz 를 포함할 수도 있다. 신호 발생기 디바이스 (112) 는 적어도 하나의 AC-전압 소스 (122) 및 적어도 하나의 DC-전압 소스 (124) 를 포함할 수도 있다. 신호 발생기 디바이스 (112) 는 적어도 하나의 다주파수 AC 전압을 발생시키도록 적응될 수도 있다. 예를 들어, 신호 발생기 (12) 는 상이한 주파수들을 각각 갖는 다수의 AC 전압 신호들 (114, 116, 118, 120) 을 발생시키도록 그리고 그 다수의 AC 신호들을 합산하도록 적응될 수도 있다. 합산된 신호는 도 4 에서 참조 번호 126 으로 표시된다. AC 전압, 특히 합산된 신호는 아무런 유도 전류 응답도 발생되지 않도록 하는 크기 또는 진폭을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 4 에서 도시된 실시형태에서, AC 전압 신호들 (114, 116, 118, 120) 의 각각은 10mV rms 이하의 크기를 가질 수도 있고, AC 전압 (126) 의 크기는 30mV rms 미만일 수도 있다.

신호 발생기 디바이스 (112) 는 적어도 하나의 DC 프로파일을 발생시키도록 적응될 수도 있다. DC 전압 프로파일은 시간 프로파일을 포함할 수도 있다. DC 전압은 측정 시간 동안 변경될 수도 있고/거나 연속적으로 또는 단계적으로 변화될 수도 있다. 예를 들어, DC 전압은 적어도 하나의 스텝 시퀀스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, DC 전압 프로파일은 적어도 2 개의 전압 스텝들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, DC 전압 프로파일은 3 개, 4 개 또는 5 개의 전압 스텝들을 포함할 수도 있다. 더 많은 전압 스텝들이 가능하다. DC 전압 프로파일의 스텝들은 분석적 반응과 다양한 간섭 반응들 사이의 차별화를 허용하도록 선택될 수도 있다. DC 전압은 직사각형 파형을 가질 수도 있다. 다른 파형들이 가능하다. DC 전압 프로파일은 전압전류법적 전압 프로파일; 전류법적 전압 프로파일로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.

AC 전압 및 DC 프로파일은 중첩될 수도 있다. 신호 발생기 디바이스 (112) 는 체액에 AC 전압 및 DC 프로파일을 동시에 적용하도록 적응될 수도 있다. 신호 발생기 디바이스 (112) 는 체액에 중첩된 다주파수 AC 전압 및 DC 프로파일을 포함하는 여기 전압 신호를 적용하도록 적응될 수도 있다. 신호 발생기 디바이스 (112) 는 측정 전극들의 일부일 수도 있고, 및/또는, 예를 들어 적어도 하나의 평가 디바이스 (128) 의, 측정 일렉트로닉스에 접속될 수도 있다. 신호 발생기 디바이스 (112) 는 평가 디바이스 (128) 의 일부일 수도 있거나 별개의 디바이스로서 구현될 수도 있다.

본 방법은 추가로 적어도 하나의 신호 인가 단계 (130) 를 포함하고, 여기 전압 신호가 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 에 인가된다. 본 방법은 적어도 하나의 측정 단계 (134) 를 포함한다. 측정 단계 (134) 에서, 응답이 측정된다. 응답은 측정 전극들 (132) 을 이용함으로써 적어도 2 개의 상이한 측정 시간 포인트들에서 측정될 수도 있다. 본 방법은 적어도 하나의 평가 단계 (136) 를 포함하고, 여기서, 적어도 하나의 평가 디바이스 (128) 에 의해 응답으로부터 각 주파수에 대한 AC 전류 응답 및 DC 전류 응답이 평가되고, 각 주파수에 대해 평가 디바이스 (128) 에 의해 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보가 평가된다. 본 방법은 적어도 하나의 결정 단계 (138) 를 포함하고, 여기서, 분석물의 농도는 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 DC 전류 응답으로부터 결정된다.

도 2 에서, 테스트 엘리먼트 분석 시스템 (140) 의 일 실시형태가 묘사된다. 테스트 엘리먼트 분석 시스템 (140) 은, 분석물에 대한 특성인 적어도 하나의 변경을 수행할 수 있는 적어도 하나의 측정 구역 (146) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (144) 및 적어도 하나의 분석 디바이스 (142) 를 포함하고, 테스트 엘리먼트 (144) 는 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 을 포함한다. 테스트 엘리먼트 (144) 는 테스트 스트립일 수도 있다. 테스트 엘리먼트 (144) 는 체액을 적용하기 위한 적어도 하나의 샘플 개구 (148) 를 포함할 수도 있다. 분석 디바이스는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 홀더 (150) 를 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트 (144) 는 분석 디바이스 (142) 내로 삽입될 수도 있다. 테스트 엘리먼트 (144) 는 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 에 전기적으로 접속되는 적어도 2 개의 전기적 접촉부들 (152) 을 포함할 수도 있다. 분석 디바이스 (142) 는, 특히 전기적 접촉부들 (152) 을 접촉시킴으로써, 테스트 엘리먼트 (144) 를 전기적으로 접촉하도록 적응될 수도 있다.

도 3 에서, 분석 디바이스 (142) 의 일 예시적인 실시형태가 고도로 개략적으로 도시된다. 분석 디바이스 (142) 는, 적어도 하나의 여기 전압 신호를 발생시키도록 적응된 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스 (112) 를 포함하고, 여기서, 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함하며, 상기 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함한다. 분석 디바이스 (142) 는 적어도 하나의 측정 유닛 (154) 을 포함하고, 여기서, 측정 유닛 (154) 은, 특히 적어도 2 개의 상이한 측정 시간 포인트드에서, 응답을 수신하도록 적응된다. 분석 디바이스 (142) 는 적어도 하나의 평가 디바이스 (128) 를 포함한다. 측정 유닛 (145) 은 평가 유닛 (128) 의 일부일 수도 있다.

평가 디바이스 (128) 는 응답으로부터 각각의 주파수에 대한 AC 전류 응답 및 DC 전류 응답을 평가하도록 적응된다. 평가 디바이스 (128) 는 각 주파수에 대해 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보를 평가하도록 적응된다. 평가 디바이스 (128) 는, 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 DC 전류 응답으로부터 분석물의 농도를 결정하도록 적응된다.

도 5 는 DC 프로파일 및 DC 응답으로서 전류법적 전압 프로파일을 이용하여 여기 전압 신호의 시간에 걸친 전개를 도시한다. 본 발명에 따른 방법은 글루코스 테스트 스트립을 이용한 글루코스 측정 상으로의 높은 농도의 간섭하는 물질 아스코르브산에 의해 야기되는 바이어스를 보상하기 위해 사용될 수도 있다. 아스코르브산은 글루코스 탈수소효소 효소 및 글루코스에 대한 경쟁에서 검출 시약에서 산화환원 매개체를 감소시킬 수도 있고, 포지티브 (positive) 바이어싱된 테스트 결과를 야기할 수도 있다. 도 5 에서, mV 대 시간 t 에서의 여기 전압 U_ex 이 묘사된다. 실선들로, 여기 전압 신호가 도시된다. 여기 신호는 다주파수 AC 전압을 포함하고, 이는 박스 (156) 에서 확대되어 묘사된다. 도 5 에서, 여기 전압 신호는 분석 반응 및 다양한 간섭 반응들 사이의 구별을 허용하기 위해 3 개의 DC 전압 스텝들을 포함한다. 여기 전압 신호는 2 개의 측정 전극들 (132) 사이에 적용될 수도 있고, 여기서, 하나의 전극은 글루코스 농도를 측정하기 위한 시약으로 덮일 수도 있고, 제 2 전극은 카운터-기준 전극으로서 은/염화은 층으로 덮일 수도 있다. 예를 들어, 테스트 엘리먼트 (144) 는 공면 전극들로서 배열된 2 개의 측정 전극들 (132) 을 포함할 수도 있다.

또한, 도 5 에서, 시간에 대한 μA 에서의 응답 I 가, 0 mg/dl 아스코르브산 (다이아몬드로 도시) 에 대해, 30 mg/dl 아스코르브산 (정사각형으로 도시) 에 대해 그리고 100 mg/dl 아스코르브산 (삼각형으로 도시) 에 대해, 각각 동일한 글루코스 농도로 아스코르브산의 3 개의 레벨에 대한 3 개의 샘플들에 대해 도시된다. 오직 글루코스만을 포함하는 샘플의 응답을 글루코스 및 아스코르브산을 포함하는 샘플에 대해 비교할 때, 응답 시간 프로파일은 경쟁 반응들의 상이한 반응 속도 때문에 상이할 수도 있다. 예를 들어, 샘플이 투여된 후의 이른 테스트 시간들에서, 예컨대 측정의 처음 2 초 내에서, 차이가 보일 수 있다. 전형적인 간섭 물질로서의 아스코르브산은 DC 응답의 포지티브 바이어스를 야기할 수도 있다. 응답 신호의 매우 초기 부분에서, 처음 2 초 내에서, 아스코르브산과의 산화환원 매개체 반응 및 글루코스 효소 시스템과의 반응의 상이한 속도들로 인해 경사는 상이할 수도 있다. 이어서, 응답 신호의 매우 초기 부분 동안 결정된 DC 응답은 조기 DC 시간 포인트들에서 표시될 것이다. 나중의 시간 포인트에서, 반응들이 거의 끝날 때, 아무런 구별도 가능하지 않을 수도 있다. 이어서, 응답 신호의 나중의 시간 포인트들 동안 결정된 DC 응답은 나중의 DC 시간 포인트들에서 표시될 것이다. 도 6 은, 예를 들어 도 5 에서 도시된 샘플들에 대해, DC 응답들의 μA/s 에서의 경사들 dI/dt 의 시간에 걸친 전개를 도시한다. 분석물 농도의 결정은, 아스코르브산 간섭이 보상될 수 있도록 미리결정된 관계를 이용함으로써 조기 DC 시간 포인트들 및 나중의 DC 시간 포인트들을 가중하는 것을 포함할 수도 있다.

혈액 샘플의 헤마토크릿 레벨들 또는 주위 온도가 상이할 때 또는 스트립들이 에이징될 때, 도 5 및 도 6 에 도시된 예에 비해, DC 응답들의 반응 속도들 및 크기의 관계가 변화할 수도 있다. 이러한 간섭 효과들은 동일한 시간 포인트에서 다주파수 임피던스 측정으로부터의 대응하는 결과들을 DC 시간 포인트들의 각각에 대해 결정함으로써 보상될 수도 있다. 분석물 농도는 미리결정된 관계를 이용함으로써 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 DC 전류 응답으로부터 결정된다. 각각의 관찰된 DC 응답 시간 포인트에 대해, 동시적인 4-주파수 AC 여기로부터의 AC 전류 응답은 4 개의 어드미턴스들 및 4 개의 위상 각들로서 결정될 수도 있다.

공면 전극 배열을 갖는 테스트 엘리먼트에 대해, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i, c_i 는 가중 계수들이며, Ym_i 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들이고, Pm_i 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 위상 각도 값들이며, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다.

전극들은 또한 대면 구성으로 배열될 수 있고, 여기서, 활성 전극 표면은 둘러싸는 층들을 고립시킴으로써 정의된다. 테스트 엘리먼트는 액체 샘플을 운반하기 위한 그리고 측정 셀을 정의하는 모세관을 가질 수도 있다. 충분한 충전 레벨을 검출하기 위해, 완전한 측정 전극 커버리지를 검증하기 위해 모세관 채널을 따라 측정 전극들을 따르는 별개의 전극들이 종종 구현된다. 구조화되지 않은 대면 전극들의 경우에, 활성 전극 표면들은 샘플 충전 레벨에 의존적일 수도 있다. 이 효과는 특정 미리결정된 관계를 이용함으로서 보상될 수 있다. 예를 들어, 대면 전극 배열을 갖는 테스트 엘리먼트에 대해, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i 및 b_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi 및 Y_(real)mi 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다. 특히, 미리결정된 관계는

하나의 실시형태에서, 미리결정된 관계는

일 수도 있고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j, n, f, m 및 l 은 자연수 정수들이고, m 및 l 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi, Y_(real)mi Y_(imag)mj 및 Y_(real)mj 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들이다. 이 미리결정된 관계는 대면 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트들에 대해 사용될 수도 있다.

본 방법은 추가로 적어도 하나의 선택 단계를 포함할 수도 있고, 이 선택 단계에서, 측정 시간 포인트들로부터, 적어도 하나의 DC 시간 포인트가 선택된다. 선택 단계에서, 측정 시간 포인트들로부터, 다수의 DC 시간 포인트들이 선택될 수도 있다. 예를 들어, 3 개, 4, 개, 5 개, 6 개, 10 개 또는 심지어 12 개의 DC 시간 포인트들이 적어도 하나의 테스트 시퀀스 동안 및/또는 테스트 시퀀스 동안 여기 전압 신호의 적어도 하나의 전압 스텝 동안 선택될 수도 있다. 심지어 더 높은 수의 DC 시간 포인트들이 가능할 수도 있다. DC 시간 포인트는 결정 단계에서 DC 응답 전류가 사용되는 시간 포인트일 수도 있다. DC 시간 포인트 는 기준 글루코스 값들과의 그리고 다양한 간섭 효과들과의 양호한 관계와 같은, 소정의 품질 조건들을 충족시킬 수도 있다. 도 7 은 도 5 와 관련하여 설명된 바와 같이 여기 프로파일 및 100 mg/dl 아스코르브산 샘플 (삼각형으로 도시) 에 대한 DC 시간 포인트들의 선택의 일 예를 도시한다. 도 7 에서, DC1 내지 DC12 로서 표시된 12 개의 DC 시간 포인트들이 선택된다. 각각의 DC 전압 스텝에 대해 4 개의 DC 시간 포인트들이 선택되고, 여기서, 2 개의 DC 시간 포인트들은 각각의 DC 전압 스텝의 시작부에서 선택되고, 2 개의 DC 시간 포인트들은 각각의 DC 전압 스텝 동안의 나중의 시간 포인트들에서 선택된다. 선택된 DC 시간 포인트들의 각각에 대해, DC_i 응답 값이 결정되고 및/또는 저장될 수도 있다. 동일한 시간 포인트, 즉, DC 시간 포인트에서, AC 응답 값은 중첩된 주파수들의 각각에 대해 결정될 수도 있다. 분석물 농도는, 간섭 효과들의 현저하게 감소된 영향과의 상술된 미리결정된 관계를 이용함으로써 DC 응답 값들 및 동시에 결정된 AC 응답 값들로부터 결정 및/또는 계산될 수도 있다.

평가 디바이스 (128) 는 미리결정된 관계를 결정하도록 적응될 수도 있다. 평가 디바이스 (128) 는, 예를 들어 그 평가 디바이스 (128) 의 데이터 스토리지 및/또는 룩-업 테이블에 저장될 수도 있는 수학적 함수들 및 가중 계수들을 제공하도록 적응될 수도 있다. 본 방법은 적어도 하나의 트레이닝 단계를 포함할 수도 있고, 여기서, 미리결정된 관계가 결정될 수도 있다. 미리결정된 관계, 특히 미리결정된 관계의 가중 계수들은, 적어도 하나의 트레이닝 데이터 세트에 대해, 다변량 분석, 신경망, 무빙 메쉬, 라소 메소드, 부스티드 랜덤 포레스트 및 부트스트랩핑으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수학적 방법들에 의해 선택되는 것, 결정되는 것 및 검증되는 것 중 하나 이상일 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트는 공분산 연구를 수행함으로써 수집될 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트는 예를 들어 균일한 생산된 테스트 엘리먼트들로, 측정 디바이스의 접속된 전자 회로, 예를 들어 미터로 선택된 테스트 시퀀스를 적용함으로써, 적합한 수의 반복된 측정들을 포함할 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트를 획득하기 위해, 각 테스트 샘플의 분석물 농도는 레퍼런스 방법, 예를 들어 글루코스 농도의 경우에 헥소키나제법으로 결정될 수도 있다. 트레이닝 데이터 세트를 획득하기 위해, 관련 결합된 간섭 효과들의 각 조합은 각각의 테스트 조합 및 테스트 샘플에 대한 충분한 양의 반복으로 분석물의 관련 농도 범위에 걸쳐 테스트될 수도 있다. 예를 들어, 혈액 샘플에서의 글루코스 농도를 결정하는 경우에, 주요 간섭 효과들은 주위 온도들, 헤마토크릿 레벨, 이온 강도, 플라즈마 농도, 지질 농도, 또는 투여된 간섭 물질들, 특히 항산화제들일 수도 있다. 별개의 충전 충분한 검출 전극들을 포함하지 않을 수도 있는 구조화되지 않은 대면 전극들을 갖는 테스트 엘리먼트들의 경우에, 모세관의 충전 레벨은 트레이닝 데이터 세트 생성에 대해 테스트될 수도 있다. 또 다른 간섭 효과는, 측정을 실행하기 전에 테스트 엘리먼트가 패키지로부터 나올 때, 테스트 엘리먼트, 예컨대, 테스트 스트립의 노출 시간 및 환경적 조건의 영향 또는 주 테스트 엘리먼트 패키지에서의 저장 시간일 수 있을 것이다. 테스트 엘리먼트가 이들 영향들에 대해 충분히 강건하지 않은 경우에, 또한 이들 팩터들은 트레이닝 데이터 세트를 획득할 때 고려될 수도 있다.

미리결정된 관계, 특히 가중 계수들은 요구되는 퍼포먼스로 농도 측정 결과를 얻기 위해 결정될 수도 있다. 글루코스 농도의 결정의 예에 대해, 그것은, 모든 관련 샘플 재료 및 테스트 조건들과 함께 테스트될 때, 측정들의 95% 보다 더 많은 농도는 사용되는 레퍼런스 방법으로부터 +/- 10%, 또는 10 mg/dl 보다 더 많이 상이하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 랜덤 오실레이팅 스텝 사이즈를 갖는 무빙 메쉬법이 가중 계수를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 트레이닝 단계는 최적화를 포함하고, 여기서, 목적 함수 (objective function) 의 최소치가 결정된다. 목적 함수로서, MSD (mean square deviation) 와 동등한 레퍼런스 방법에 대한 정규화된 에러가 사용될 수도 있다:

여기서, NE_i 는 정규화된 에러이고:

NE_i = bG_i- Gref_i, for Gref_i < 100 mg/dl, 또는

NE_i = (bG_i- Gref_i)/ Gref_i _·100, for Gref_i > 100 mg/dl,

여기서, bG_i 는 결정된 글루코스 농도이고, Gref_i 는 글루코스 기준 값이다.

도 8 은 작업 전극 및 은/염화은 카운터-기준-전극으로서 금 표면 상에 글루코스 효소-산화환원-매개체를 갖는 대면 전극 테스트 엘리먼트에 대한 실험적 결과들을 도시한다. 계산된 글루코스 결과들 대 레퍼런스 방법의 정규화된 에러가 도시된다. 실험에 대해, 0 내지 70 % 의 헤마토크릿 레벨로 각각 조정된 3 개의 글루코스 레벨들의 혈액 샘플들이 12, 23 및 40 °C 의 주위 온도에서 테스트된다. 3 개의 글루코스 레벨들에서의 100 mg/dl 까지의 아스코르브산의 높은 농도로 스파이크된 혈액 샘플들에 대한 결과들이 또한 포함된다. AC 정보를 이용함이 없이 전류법적 DC 측정들이 크로스들로 묘사된다. 본 발명에 따른 방법을 이용하여, 예컨대 동시적 다주파수 AC 및 3 스텝 DC 의 응답을 이용하여, 분석물 농도에 대해 정규화된 에러들은 다이아몬드들로서 묘사되고, 도시된 트레이닝 데이터 세트에 대해 +/- 5% 또는 mg/dl 의 범위 내에서 100% 이다.

도 9 및 도 10 은 DC 펄스들과 중첩된 그리고 추가적으로 다주파수 AC 전압과 중첩된 사이클릭 전압전류법의 조합을 이용하는 mV 대 시간에서의 여기 전압 신호 U_ex 의 일 예를 도시한다. 도 9 는 사이클릭 전압전류법을 이용한 DC 프로파일을 도시한다. DC 전압은 직사각형 파형을 갖는다. 0 mV 에서 기본 전압 또는 시작 값이 도시된다. DC 전압 프로파일은, DC 전압을 시작 값으로부터 제 1 터닝 포인트까지 예컨대 스텝들로 증가시키는 것, 후속하여 제 1 터닝 포인트로부터 제 2 터닝 포인트까지 감소시키는 것, 및 후속하여 제 2 터닝 포인트로부터 시작 값까지 증가시키는 것을 포함할 수도 있다. 도 10 은 DC 전압 프로파일 및 다주파수 AC 전압을 포함하는 여기 전압 신호를 도시한다. 여기 전압 신호의 영역 (원) 은 여기 전압 신호의 구성을 시각화하기 위해 확대된다. 큰 박스에서 다주파수 AC 전압이 도시된다. 점선들의 큰 원에서, 여기 전압 신호가 실선으로 묘사된다. 중첩된, 기준에 대한, 대응하는 응답, 즉, 전류 응답이 점선들로 도시된다. DC_i 값들은 각각의 직사각형 DC 펄스로부터 하이 펄스 및 로우 펄스 페이즈의 단부로부터 선택될 수도 있고, 여기서, 기본 전압은 제 1 터닝 포인트까지 단계적으로 증가되고, 제 2 터닝 포인트까지 아래로 진행하며, 다시 시작 전압으로 돌아간다. 전압 변화 범위 및 방향은 사용된 산화환원 매개체들 및 관련 산화환원 활성 간섭 물질들에 대해 조정될 수도 있고, 이는 테스트 샘플에서 발생할 수 있다. 테스트 스트립 기반 시스템들에 대해 통상적으로, 테스트 시간 동안, 반응 구역으로서도 표시되는 측정 구역은 용해된 시약 층, 샘플 온도 그라디언트들 및/또는 투여 효과들로 인해 정상 상태 상황에 있지 않다. 이들 효과들은 관련된 DC 응답과 결합하여 다주파수 AC 응답으로부터의 정보를 이용함으로써 보상될 수 있다. 다주파수 AC 여기와 중첩된, 각각의 직사각형 DC 펄스로부터 2 개의 DC_i 값들 및 중첩된 주파수들로부터 관련 어드미턴스 및 위상 값들이 선택될 수도 있다.

도 9 및 도 10 에서 도시된 예에 대해, 상술된 미리결정된 관계는 분석 결과, 즉, 분석 농도를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 가중 계수들은 무빙 메쉬법을 이용하여 결정될 수도 있다. 대안적으로, 신경망 또는 다중변량 회귀법들 또는 이들 방법들의 조합들이 사용될 수도 있다. 관련 관찰가능값들을 식별하고 선택하기 위해 그리고 결정의 복잡성을 감소시키고 독립적으로 수집된 검증 데이터 세트들에 대해 사용되는 트레이닝 데이터로부터의 발견된 미리결정된 관계의 간편성을 향상시키기 위해 다른 수학적 방법들 (예컨대, 라소 메소드) 이 사용될 수도 있다.

도 11 내지 도 13 에서, 도 9 및 도 10 의 여기 신호에 대한 글루코스 테스트 스트립에 대한 실험적 결과들이 도시된다. 테스트 엘리먼트들은 테스트 샘플을 수용하기 위한 모세관 및 그 모세관의 바닥에 구조화된 금 전극들을 가질 수도 있고, 이 양자는 동일한 건조된 검출 시약으로 덮인다. 그 전극들은 동일하고, 검출 시약은 양극 및 음극 전극 반응을 지원할 수도 있다. 카운터 및 작업 전극은 그 전극들 중 하나 상에서 분석물 반응을 발생시키는 극성에 의해 정의될 수도 있다. 도 11 은 레퍼런스 방법에 대한 결정된 분석물 농도, 즉, 글루코스 값의 정규화된 에러 (NE) 를 도시한다. 모든 관련 테스트 조건들 및 샘플 유형들이 주어진 알고리즘 모델에 대한 계수를 도출하기 위해 사용된 트레이닝 데이터 세트에 포함된다. NE 들의 99% 초과가 트레이닝 데이터 세트에 대해 +/- 8% (mg/dl) 내에 있는 것으로 발견된다. 도 12 는 분석물 농도를 결정하기 위해 전류법적 측정의 DC 응답을 이용하는 것 (십자들) 에 비교되는, 다주파수 AC 및 DC 프로파일 정보를 동시에 이용하는 것 (다이아몬드들) 에 대한 정규화된 에러들을 도시한다. 전류법적 측정의 DC 응답을 이용한 결정은 오직, 다주파수 AC 및 DC 프로파일 정보를 동시에 이용한 결정에 비해 더 큰 스캐터링 거동을 나타낸다. 도시된 데이터에 대해, 0 내지 70 % 의 헤마토크릿 레벨들, 110 내지 190 mmol/l 의 나트륨 레벨들, 450 mg/ml 까지의 브롬화 칼륨 농도 및 100 mg/dl 까지의 아스코르브산 및 글루타티온 레벨들을 갖는 조작된 혈액 샘플들이 12 내지 40 °C 사이의 주위 온도들에서 사용된다. 테스트 엘리먼트들은 열대 환경 조건들에서 96 시간까지의 노출 시간으로 보호 포장으로부터 나온 후에 즉시 테스트되었다. 트레이닝 데이터 세트는 상술된 테스트 조건들 및 샘플 유형들의 모든 종류의 조합들을 포함한다.

도 13 은 검증 데이터 세트에 대한 정규화된 에러를 도시한다. 검증 데이터 세트는 가중 계수 도출을 위해 사용되지 않은 측정 데이터를 포함한다. 도 13 에 대해, 트레이닝 데이터 세트로 결정된 미리결정된 관계, 특히 수학적 모델 및 가중 계수들은 분석물 농도를 결정하기 위해 검증 데이터 세트에 대해 사용된다. 여전히 정규화된 에러들의 96% 초과는 +/- 8% (mg/dl) 내에 있다.

도면 번호들의 리스트
110 신호 생성 단계
112 신호 발생기 디바이스
114 AC 전압 신호
116 AC 전압 신호
118 AC 전압 신호
120 AC 전압 신호
122 AC-전압 소스
124 DC-전압 소스
126 AC 전압
128 평가 디바이스
130 신호 인가 단계
132 측정 전극들
134 측정 단계
136 평가 단계
138 결정 단계
140 테스트 엘리먼트 분석 시스템
142 분석 디바이스
144 테스트 엘리먼트
146 측정 구역
148 샘플 개구
150 테스트 엘리먼트 홀더
152 전극 접촉부들
154 측정 유닛
156 박스

Claims

체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
- 적어도 하나의 신호 생성 단계 (110) 로서, 적어도 하나의 여기 전압 신호가 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스 (112) 에 의해 생성되고, 상기 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함하며, 상기 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함하는, 상기 적어도 하나의 신호 생성 단계 (110);
- 적어도 하나의 신호 인가 단계 (130) 로서, 상기 체액과 접촉하고 상기 분석물을 전기적으로 또는 전기화학적으로 결정하도록 구성되는 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 에 상기 여기 전압 신호가 인가되는, 상기 적어도 하나의 신호 인가 단계 (130);
- 적어도 하나의 측정 단계 (134) 로서, 상기 측정 전극들 (132) 을 이용하여 응답이 측정되는, 상기 적어도 하나의 측정 단계 (134);
- 적어도 하나의 평가 단계 (136) 로서, 적어도 하나의 평가 디바이스 (128) 에 의해 상기 응답으로부터 각 주파수에 대한 AC 전류 응답 및 DC 전류 응답이 평가되고, 각 주파수에 대해 상기 평가 디바이스 (128) 에 의해 상기 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보가 평가되는, 상기 적어도 하나의 평가 단계 (136) ;
- 적어도 하나의 결정 단계 (140) 로서, 상기 분석물의 상기 농도는 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 상기 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 상기 DC 전류 응답으로부터 결정되는, 상기 적어도 하나의 결정 단계 (140) 를 포함하고,
상기 AC 전압 및 DC 프로파일은 중첩되어 상기 여기 전압 신호를 형성하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i, c_i 는 가중 계수들이며, Ym_j 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들이고, Pm_j 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 위상 각도 값들이며, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, n, f 및 m 은 자연수 정수들이고, m 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi 및 Y_(real)mi 는 시간 포인트들에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j 및 n 은 자연수 정수들이고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_i, 및 Y_j 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 또는 허수부들 중 어느 일방이며, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 미리결정된 관계는

이고, 여기서, bG 는 결정된 상기 분석물의 농도이고, i 및 j 는 측정 시간 포인트들의 수를 표시하며, 여기서, i, j, n, f, m 및 l 은 자연수 정수들이고, m 및 l 은 주파수들의 수를 표시하고, a_i, b_i 및 c_i 는 가중 계수들이며, Y_(imag)mi, Y_(real)mi Y_(imag)mj 및 Y_(real)mj 는 시간 포인트들 i 및 j 에서의 상이한 주파수들에서의 AC 응답으로부터의 어드미턴스 값들의 실수 및 허수부들이고, DC_i, DC_j 는 선택된 DC 응답 시간 포인트들에서의 DC 응답 값들인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 분석물의 농도 및 상기 DC 전류 응답, 상기 위상 정보 및 임피던스 정보 사이의 미리결정된 관계를 결정하는 단계를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결정 단계에서 상기 분석물의 농도는 간섭 효과들 및 생산 공차들을 고려하여 결정되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 AC 전압은 30 mV rms 미만의 크기를 갖는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은 적어도 하나의 선택 단계를 더 포함하고, 상기 선택 단계에서, 측정 시간 포인트들로부터 적어도 하나의 DC 시간 포인트가 선택되며, 여기서, 상기 DC 시간 포인트는 상기 결정 단계에서 DC 응답 전류가 사용되는 시간 포인트인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 DC 전압 프로파일은 시간 프로파일을 포함하며, 여기서, DC 전압 프로파일은 전압전류법적 전압 프로파일; 전류법적 전압 프로파일로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 평가 단계에서, 상기 AC 전류 응답 및 상기 DC 전류 응답은 100Hz 및 500Hz 사이에서 신호들을 나누는 적어도 하나의 양방향 아날로그 전자적 필터를 이용하여 분리되고, 여기서, 100Hz 미만에서 상기 응답은 DC 로서 분석되고 500Hz 이상에서는 AC 로서 분석되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 미리결정된 관계는, 적어도 하나의 트레이닝 데이터 세트에 대해, 다변량 분석, 다중선형 주 성분 분석, 신경망, 무빙 메쉬, 라소 메소드, 부스티드 랜덤 포레스트 및 부트스트랩핑으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 수학적 방법들에 의해 선택되는 것, 결정되는 것 및 검증되는 것 중 하나 이상인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은 적어도 하나의 실패 안전 단계를 포함하고, 상기 실패 안전 단계는 상기 분석물의 농도가 미리결정된 한계들 내에서 유효한지를 결정하는 것을 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은 샘플 적용 단계를 포함하고, 여기서, 체액의 샘플이 상기 측정 전극들과 접촉하게 되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 분석 디바이스 (142) 로서,
상기 분석 디바이스 (142) 는,
- 적어도 하나의 여기 전압 신호를 발생시키도록 구성된 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스 (112) 로서, 상기 여기 전압 신호는 적어도 하나의 다주파수 교류 (AC) 전압 및 적어도 하나의 직류 (DC) 전압 프로파일을 포함하며, 상기 다주파수 AC 전압은 적어도 2 개의 주파수들을 포함하는, 상기 적어도 하나의 신호 발생기 디바이스 (112);
- 적어도 하나의 측정 유닛 (154) 으로서, 상기 측정 유닛 (154) 은 응답을 수신하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 측정 유닛 (154);
- 상기 응답으로부터 DC 전류 응답 및 각 주파수에 대한 AC 전류 응답을 평가하도록 구성된 적어도 하나의 평가 디바이스 (128) 로서, 상기 평가 디바이스 (128) 는 각 주파수에 대해 상기 AC 전류 응답으로부터 적어도 하나의 위상 정보 및 적어도 하나의 임피던스 정보를 평가하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 평가 디바이스 (128)
를 포함하고,
상기 평가 디바이스 (128) 는, 적어도 하나의 미리결정된 관계를 이용하여 상기 위상 정보 및 임피던스 정보의 일방 또는 양방으로부터 그리고 상기 DC 전류 응답으로부터 상기 분석물의 농도를 결정하도록 구성되며,
상기 AC 전압 및 DC 프로파일은 중첩되어 상기 여기 전압 신호를 형성하는, 분석 디바이스 (142).
제 15 항에 있어서,
상기 신호 발생기 디바이스 (112) 는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (144) 의 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 에 상기 여기 전압 신호를 인가하도록 구성되는, 분석 디바이스 (142).
체액에서의 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위한 테스트 엘리먼트 분석 시스템 (140) 으로서,
- 제 15 항에 따른 적어도 하나의 분석 디바이스 (142);
- 상기 분석물에 대한 특성인 적어도 하나의 변경을 수행할 수 있는 적어도 하나의 측정 구역 (146) 을 갖는 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (144) 로서, 상기 테스트 엘리먼트 (144) 는 적어도 2 개의 측정 전극들 (132) 을 포함하는, 상기 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (144) 를 포함하는, 테스트 엘리먼트 분석 시스템 (140).
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