KR20060120152A - 2개의 다른 인가전위들을 이용한 전기화학 센서에서의 간섭감소 방법을 사용하는 계량기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시료들의 측정에서 간섭 화합물의 영향들을 감소시키는 방법을 이용하는 개선된 계량기에 관한 것이고, 보다 상세하게는 테스트 스트립이 2개 이상의 작업 전극들을 이용하는 시스템에서 간섭 화합물들의 영향을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 있어서, 제1 전위(E1)는 제1 작업 전극(12)에 인가되고, 동일한 극성을 가지지만 제1 전위(E1)보다 큰 크기를 가지는 제2 전위는 제2 작업 전극(14)에 인가되는 계량기를 설명하고 있다. 이 계량기는 발생된 전류를 측정하고, 측정된 전류를 교정하여 샘플에서의 간섭 화합물의 존재를 보상하도록 소정 알고리즘을 사용한다.
계량기, 포도당, 시료, 테스트 스트립, 간섭 화합물, 작업 전극, 기준 전극.

Description

2개의 다른 인가전위들을 이용한 전기화학 센서에서의 간섭 감소 방법을 사용하는 계량기{A METER FOR USE IN AN IMPROVED METHOD OF REDUCING INTERFERENCES IN AN ELECTROCHEMICAL SENSOR USING TWO DIFFERENT APPLIED POTENTIALS}
본 발명은 시료들의 측정에서 간섭 화합물들의 영향을 감소시키는 방법을 사용하는 계량기에 관한 것이고, 특히 테스트 스트립이 2개 이상의 작업 전극들을 이용하는 시스템에서 간섭 화합물의 영향들을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
라이프스캔 인코포레이티드(LifeScan, Inc.)사로부터 이용 가능한 등록상표 OneTouch Ultra의 전혈 테스트 키트(whole blood testing kit)에서 사용되는 것과 같은 전기화학 포도당 테스트 스트립(test strip)들은 당뇨병 환자로부터의 혈액 샘플에 포도당 농도를 측정하도록 설계된다. 포도당의 측정은 포도당 산화효소에 의한 포도당의 규정 산화(specific oxidation)에 근거한다. 이러한 반응 동안, 효소는 환원된다. 효소는 과정 또는 반응 동안 스스로 환원되는 매개체 페리시안산염과의 반응에 의하여 재산화된다. 이러한 반응들을 요약하면 아래와 같다.
[반응식 1]
D-포도당 + GOx(OX) → 글루콘산 + GOx(RED)
GOx(RED) + 2Fe(CN)6 3- → GOx(OX) + 2Fe(CN)6 4-
상술한 반응이 2개의 전극들 사이에 인가전위(applied potentials)로 수행될 때, 전류는 전극 표면에서 환원된 매개체 이온(페로시안산염)의 전기화학적 재산화에 의해 생성될 수도 있다. 그러므로, 이상적인 환경에서, 상술한 화학 반응 동안 생성된 페로시안산염의 양이 전극들 사이에 위치된 샘플에서의 포도당의 양에 직접 비례하기 때문에, 발생된 전류는 샘플의 포도당 함유량에 비례하게 된다. 페리시안산염과 같은 산화환원 매개체는 포도당 산화 효소와 같은 산화환원 효소와 전극 사이에 전자들을 교환하는 복합체이다. 샘플에서의 포도당의 농도가 증가함에 따라서, 형성된 환원 매개체의 양 또한 증가하고, 그러므로, 환원 매개체의 재산화로부터 따르는 전류와 포도당 농도 사이에 직접적인 관계가 있다. 특히, 전기 인터페이스(interface)를 가로지르는 전자들의 이동은 전류의 흐름을 초래한다(산화되는 포도당의 매 몰(mole)에 대해 2몰의 전자). 그러므로, 포도당의 주입으로부터 발생되는 전류는 포도당 전류로서 언급된다.
혈액에, 특히 당뇨병이 있는 사람의 혈액에서 포도당의 농도를 아는 것은 매우 중요할 수 있기 때문에, 어떤 주어진 시간에 포도당 농도를 결정하도록 평균인의 혈액의 견본을 뽑아서 테스트할 수 있도록 상기 원리들을 사용하는 계량기들이 개발되었었다. 발생된 포도당 전류는 계량기에 의해 감시되고, 간단한 수학적 공식을 통해 포도당 농도와 전류를 결부하는 미리 맞춰진 알고리즘을 사용하여 포도당 농도의 판독으로 변환된다. 일반적으로, 계량기들은 1회용 스트립과 결합하여 작업 하고, 1회용 스트립은 샘플 챔버(chamber)와, 효소(예를 들어, 포도당 산화효소)와 매개체(예를 들어 페리시안산염)에 추가하여 샘플 챔버에 배치되는 적어도 2개의 전극들을 포함한다. 사용시에, 사용자는 출혈을 유도하도록 손가락 또는 다른 편리한 부위를 바늘로 찌르고, 샘플 챔버에 혈액 샘플을 주입하며, 따라서 상술한 화학 반응을 개시한다.
전기화학적 조건들에서, 계량기의 기능은 2가지(two fold)이다. 먼저, 계량기는 전기 인터페이스를 분극하고 탄소가 활동하는 전극 표면에서 전류가 흐르는 것을 허용하는 분극 전압(등록상표 OneTouch Ultra의 경우에 대략 0.4V)을 제공한다. 두 번째로, 계량기는 음극(작업 전극)과 양극(기준 전극) 사이의 외부 회로에서 흐르는 전류를 측정한다. 그러므로, 계량기는 실제로 제 3 전극, 심지어 제 4 전극이 포도당을 용이하게 측정하도록 및/또는 계량기에서 다른 기능들을 수행하도록 사용될지라도 2개의 전극 모드로 작동하는 간단한 전기화학 시스템인 것으로 생각될 수 있다.
대부분의 상황에 있어서, 상술한 반응식은 테스트 스트립에서 발생하는 화학 반응에 충분히 근접하며, 계량기는 혈액 샘플의 포도당 함유량을 상당히 정확하게 표시하는 것으로 생각된다. 그러나, 어떤 상황 하에서 그리고 어떤 목적을 위하여, 측정의 정확성을 개선하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 전극에서 측정된 전류의 일부가 샘플에서 다른 화학 약품들 또는 화합물이 존재함으로부터 초래될 수 있다. 이러한 추가의 화학 약품들 또는 화합물들이 존재하는 경우에, 이것들은 간섭 화합물로서 언급되며, 생성된 추가 전류는 간섭 전류(Interfering Currents)로 서 언급된다.
전위적으로 간섭하는 화학 약품들(즉, 전기장이 나타날 때 간섭 전류를 발생시킬 수 있는 혈액과 같은 생리학적 유체들에서 발견되는 화합물들)의 예를 들면 아스코르브산염, 요산염, 아세트아미노펜(등록상표 Tylenol 또는 파라세타몰(Paracetamol))이 있다. 생리학적 유체에서 시료(analyte)의 농도를 측정하기 위한 전기 화학적 계량기(예를 들어, 포도당 계량기)에서 간섭 전류를 발생하는 하나의 메커니즘은 효소(예를 들어 포도당 산화 효소)의 환원에 의하여 하나 이상의 간섭 화합물들의 산화를 수반한다. 이러한 계량기에서 간섭 전류를 발생시키기 위한 다른 메커니즘은 매개체(예를 들어 페리시안산염)의 환원에 의하여 하나 이상의 간섭 화합물들의 산화를 수반한다. 이러한 계량기에서 간섭 전류를 발생시키기 위한 추가의 메커니즘은 작업 전극에서의 하나 이상의 화합물들의 산화를 수반한다. 그러므로, 작업 전극에서 측정된 전체 전류는 시료의 산화에 의하여 발생된 전류와 간섭 화합물들의 산화에 의해 발생된 전류와의 중첩된 것이다. 간섭 화합물들의 산화는 효소 또는 매개체와의 상호작용의 결과일 수 있으며, 또는 작업전극에서 직접 발생할 수도 있다.
일반적으로, 전위적으로 간섭하는 화합물들은 전극 표면에서 및/또는 산화환원 매개체에 의해 산화될 수 있다. 포도당 측정 시스템에서의 간섭 화합물의 이러한 산화는 측정된 산화 전류가 포도당과 간섭 화합물 양쪽에 의하여 달라지도록 하는 원인이 된다. 그러므로, 간섭 화합물의 농도가 포도당만큼 효율적으로 산화시키면, 및/또는 간섭 화합물 농도가 포도당 농도에 비하여 상당히 높으면, 간섭 화합 물 농도는 측정된 포도당 농도에 강한 영향을 줄 수 있다.
간섭 화합물과 시료(예를 들어 포도당)의 공통 산화는 간섭 화합물의 표준 전위(즉, 화합물을 산화시키는 전위)가 산화환원 매개체의 표준 전위와 크기에 있어서 유사하여, 간섭 전류의 상당한 부분이 작업 전극에서의 간섭 화합물의 산화에 의해 발생할 때 특히 문제가 된다. 작업 전극에서 간섭 화합물의 산화로부터 초래되는 전류는 직접 간섭 전류로서 언급될 수 있다. 그러므로, 시료 농도의 측정에서 직접 간섭 전류의 영향을 감소 또는 최소화하는 것이 유익하다. 직접 간섭 전류를 감소 또는 제거하는 이전의 방법들은 간섭 화합물들이 작업 전극에 도달하는 것을 방지하는 테스트 스트립들을 설계하여, 배제된 화합물들에 기여할 수 있는 직접 간섭 전류를 감소 또는 제거하는 것을 포함한다.
직접 간섭 전류를 발생시키는 간섭 화합물의 영향들을 감소시키기 위한 하나의 방법은 작업 전극의 상부에 음전하 대전막(negatively charged membrane)을 배치하는 것이다. 하나의 예로서, 등록상표 NAFION과 같은 술폰산염 불소중합체(sulfonated fluoropolymer)가 모든 음전하 대전된 화학 약품들을 억제하도록 작업 전극 위에 배치될 수도 있다. 일반적으로, 아스코르브산염 및 요산염을 포함하는 많은 간섭 화합물들은 음전하를 포함하고, 그러므로, 작업 전극의 표면이 음전하 대전막으로 덮여질 때 작업 전극에서 산화되는 것으로부터 배제된다. 그러나, 아세트아미노펜과 같은 일부 간섭 화합물들이 음전하로 대전되지 않아서, 음전하 대전막을 통과할 수 있기 때문에, 음전하 대전막의 사용은 직접 간섭 전류를 제거하지 못한다. 음전하 대전막으로 작업 전극을 덮는 것의 또 다른 결점은 페리시안 산염과 같은 공통으로 사용된 산화환원 매개체들이 음전하로 대전되어, 전극과의 전자들을 교환하도록 막을 통과할 수 없다는 것이다. 작업 전극 위에서 음전하 대전막을 사용하는 것의 추가적인 결점은 작업 전극으로의 환원된 매개체의 확산을 느리게 하여 테스트 시간을 증가시킬 잠재성이 있다. 작업 전극 위에서 음전하 대전막을 사용하는 것의 추가의 결점은 복잡성을 증가시키고 음전하 대전막으로 테스트 스트립을 제조하는 비용을 증가시키는 것이다.
직접 간섭 전류의 영향을 감소시키도록 사용될 수 있는 또 다른 방법은 작업 전극의 상부에 크기 선택성 막(size selective membrane)을 위치시키는 것이다. 하나의 예로서, 셀룰로스 아세테이트와 같은 100달톤(Dalton) 크기 배제(size exclusion) 막이 100달톤 보다 큰 분자량을 가지는 화합물을 배제하도록 작업 전극 위에 배치될 수도 있다. 이 실시예에서, 포도당 산화효소와 같은 산화환원 효소는 크기 배제 막 위에 배치된다. 포도당 산화효소는 포도당과 산소의 존재하에서 포도당 농도에 비례하는 양으로 과산화수소를 발생시킨다. 포도당 및 대부분의 산화환원 매개체들은 100달톤 이상의 분자량을 가지며, 그러므로 크기 선택성 막을 통과할 수 없다는 것을 유의해야 한다. 그러나, 과산화수소는 34달톤의 분자량을 가지며, 그러므로 크기 선택성 막을 통과할 수 있다. 일반적으로, 대부분의 간섭 화합물은 100 달톤 이상의 분자량을 가지며, 그러므로 전극 표면에서 산화되는 것이 배제된다. 일부 간섭 화합물이 더 작은 분자량을 가지므로, 크기 선택성 막을 통과할 수 있기 때문에, 크기 선택성 막의 사용은 직접 간섭 전류를 제거할 수 없다. 작업 전극 위에 크기 선택성 막을 사용하는 것의 추가의 결점은 복잡성을 증가시키고 크 기 선택성 막으로 테스트 스트립을 제조하는 비용을 증가시킨다.
직접 간섭 전류의 영향을 감소시키는데 사용될 수 있는 또 다른 방법은 낮은 산화환원 전위, 예를 들어 약 -300㎷ 내지 +100㎷(표준 염화 제1 수은 전극에 대하여) 범위의 산화환원 전위를 사용하는 것이다. 이러한 것은 작업 전극에서의 인가전위가 비교적 낮게 되며, 그 다음에 간섭 화합물이 작업 전극에 의하여 산화되는 비율을 감소시킨다. 비교적 낮은 산화환원 전위를 가지는 산화환원 매개체들의 예를 들면 오스뮴 비피리딜 복합체들, 페로센 유도체들, 및 퀴논 유도체들이 있다. 그러나, 비교적 낮은 전위를 가지는 산화환원 매개체들은 종종 합성하는 것이 곤란하고, 비교적 불안정하며 비교적 불용성이다.
간섭 화합물의 영향을 감소시키는데 사용될 수 있는 또 다른 방법은 작업 전극과 관련하여 견본 전극(dummy electrode)을 사용하는 것이다. 그 때 견본 전극에서 측정된 전류는 간섭 화합물의 영향을 보상하기 위하여 작업 전극에서 측정된 전류로부터 공제될 수 있다. 견본 전극이 노출되어 있으면(즉, 효소 또는 매개체에 의해 덮여져 있지 않으면), 견본 전극에서 측정된 전류는 직접 간섭 전류에 비례하게 되고, 작업 전극에서 측정된 전류로부터 견본 전극에서 측정된 전류를 공제하는 것은 작업 전극에서의 간섭 화합물의 직접적인 산화의 영향을 감소 또는 제거하게 된다. 견본 전극이 산화환원 매개체로 코팅되면, 견본 전극에서 측정된 전류는 직접 간섭 전류와, 간섭 화합물에 의한 산화환원 매개체의 환원으로부터 초래되는 간섭전류의 조합일 것이다. 그러므로, 작업 전극에서 측정된 전류로부터 산화환원 매개체로 코팅된 견본 전류에서 측정된 전류를 공제하는 것은 간섭 화합물의 직접 산 화의 영향과, 작업 전극에서의 간섭 화합물에 의한 산화환원 매개체의 환원으로부터 초래되는 간섭의 영향을 감소 또는 제거하게 된다. 어떤 상황에서는, 견본 전극은 또한 확산하는 산화환원 매개체와 효소의 영향을 모의실험하기 위하여 불활성 단백질 또는 비활성(deactivated) 산화환원 효소로 코팅될 수도 있다. 당뇨병을 가진 사람들이 큰 혈액 샘플을 제공하지 못할 정도로 테스트 스트립들이 작은 샘플 챔버를 가지게 하는 것이 바람직하기 때문에, 시료(예를 들어 포도당)를 측정하는데 여분의 전극이 사용되지 않는 경우에 샘플 챔버 용적을 점진적으로 증가시키는 여분의 전극을 포함하는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 아울러, 견본 전극에서 측정된 전류를 작업 전극에서의 간섭전류와 바로 상관시키는 것은 어려울 수도 있다. 끝으로, 견본 전극이 작업 전극을 덮도록 사용된 물질(예를 들어 산화환원 매개체 또는 효소)들과 다른 물질 또는 물질들(예를 들어 산화환원 매개체)로 코팅되기 때문에, 다중 작업 전극 시스템에서 간섭 화합물의 영향을 감소 또는 제거하는 방법으로서 견본 전극들을 사용하는 테스트 스트립들은 테스트 스트립의 제조비용 및 복잡성을 증가시킬 수도 있다.
OneTouch® Ultra® 포도당 측정 시스템에서 사용되는 시스템과 같이, 시료를 측정하는데 다중 작업 전극들을 사용하는 어떤 테스트 스트립 디자인들은 2개의 작업 전극들을 사용하기 때문에 유익하다. 그러므로, 이러한 시스템에서는, 간섭 화합물의 영향을 감소 또는 제거하는 방법을 개발하는 것이 유익하다. 특히, 견본 전극, 중간 막, 또는 낮은 산화환원 전위를 가지는 산화환원 매개체를 이용함이 없이 간섭 화합물의 영향을 감소 또는 제거하는 방법을 개발하는 것이 유익하다.
본 발명은 시료들의 측정에서 간섭 화합물들의 영향을 감소시키는 방법을 사용하는 계량기에 관한 것이고, 특히 테스트 스트립이 2개 이상의 작업 전극들을 이용하는 시스템에서 간섭 화합물의 영향들을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 계량기는, 제1 전위는 제1 작업 전극에 인가되고, 제1 전위와 동일한 극성을 가지지만 크기가 큰 제2 전위는 제2 작업 전극에 인가되는 방법을 사용하여 시료를 측정하는데 적합하다. 제2 전위의 크기는 또한 환원 전류가 시료 농도를 측정하는데 사용되는 실시예에서는 제1 전위보다 작을 수도 있다. 하나의 실시예에서, 제1 작업 전극 및 제2 작업 전극은 특정시료에 반응하는 효소 시약 및 산화환원 매개체로 코팅될 수도 있다. 제1 작업 전극에 인가되는 제1 전위는, 이 제1 전위가 확산 제한된 방식으로 환원된 산화환원 매개체를 산화시키는데 충분하고 한편 제2 전위가 제1 전위의 크기보다 큰 크기(즉, 절대값)를 가지도록 선택되어, 그 결과 제2 작업 전극에서 더욱 효과적인 산화를 초래하도록 선택된다. 본 발명의 이 실시예에서, 제1 작업 전극에서 측정된 전류는 시료 전류와 간섭 화합물 전류를 포함하는 한편, 제2 작업 전극에서 측정된 전류는 시료 과전위(overpotential) 전류 및 간섭 화합물 과전위 전류를 포함한다. 시료 전류와 시료 과전위 전류 모두는 시료 농도와 대응하는 전류를 말하고, 이 전류는 환원된 매개체 산화의 결과라는 점에 주목하기 바란다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 제1 및 제2 작업 전극에서의 전류들 사이의 관계는 다음의 수학식 1에 의해 정의된다.
[수학식 1]
Figure 112006037030935-PCT00001
여기에서, A 1은 제1 작업 전극에서의 시료 전류, W 1은 제1 작업 전극에서 측정된 전류, W 2는 제2 작업 전극에서 측정된 전류, X는 시료 의존 전압 영향 인자이고, Y는 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자이다. 상기의 식을 사용하여, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 간섭 화합물의 존재로부터 초래되는 산화 전류들의 영향을 감소시킬 수 있고, 또한 측정되고 있는 샘플에서의 시료의 농도를 더 많이 나타내는 보정된 전류값을 계산하는 것이 가능하다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 테스트 스트립에 배치된 샘플에서의 포도당의 농도는 본 발명에 의한 계량기 안에 삽입되는 테스트 스트립에 샘플을 배치하는 것에 의하여 계산될 수 있다. 이 실시예에서, 테스트 스트립은 제1 작업 전극 및 제2 작업 전극을 가지며, 적어도 제1 작업 전극 및 제2 작업 전극은, 전위가 본 발명에 의한 계량기에 의하여 제1 작업 전극과 기준 전극 사이, 및 제2 작업 전극과 기준 전극 사이에 인가될 때, 포도당의 산화와, 산화된 포도당로부터 제1 작업 전극 및 제2 작업 전극으로 전자들의 이동을 용이하게 하기에 적합한 화학 화합물(예를 들어 효소와 산화환원 매개체)로 코팅된다. 본 발명에 따라서, 제1 전위는 제1 작업 전극과 기준 전극 사이에 인가되고, 샘플에서의 포도당의 산화에 의하여 발생되는 전류의 크기가 인가전압과 다른 인자들(예를 들어 확산)에 의해서만 제한된다는 것을 보장할 정도로 충분한 크기를 갖는 제1 전위가 선택된다. 본 발명에 따라서, 제2 전위는 제2 작업 전극과 기준 전극 사이에 인가되고, 제2 전위는 크기에 있어서 제1 전위보다 크고, 본 발명의 하나의 실시예에서, 제2 전위는 제2 작업 전극에서 간섭 화합물의 산화를 증가시키기 위해 선택된다. 본 발명에 따른 추가의 실시예에서, 계량기는 다음의 수학식 2는 샘플에서의 포도당의 농도를 계산하는데 사용되는 전류에서 간섭 화합물의 존재로부터 초래되는 산화 전류의 영향을 감소시키기 위해 아래의 수학식 2를 사용하도록 프로그램될 수 있다. 특히, 포도당 농도는 수학식 2에 의해 계산된 전류 A 1G 를 사용하여 얻어진다:
[수학식 2]
Figure 112006037030935-PCT00002
여기서, A 1G 는 포도당 전류이고, W 1은 제1 작업 전극에서 측정된 전류이고, W 2는 제2 작업 전극에서 측정된 전류이고, X G는 포도당 의존 전압 영향 인자이고, Y는 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자이다.
본 발명의 신규한 특징들은 첨부된 청구범위에서 상세하게 설정된다. 본 발명의 특징들 및 이점들을 보다 용이한 이해는 본 발명의 원리들이 이용되는 예시적인 실시예들을 설정하는 다음의 상세한 설명을 참조하는 것에 의하여 얻어질 것이다:
도 1은 본 발명에서 사용하기 위한 테스트 스트립 실시예의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에서 사용하기 위한 계량기와 스트립의 개략도.
도 3은 측정된 전류에 따른 인가전압의 의존성을 예시하는 유체 역학의 전압 전류도.
본 발명은 시료를 측정하기 위해 본원에서 설명된 방법을 사용하는 테스트 스트립과 함께 사용하기 위한 계량기에 관한 것으로서, 특히 본원에서 설명된 방법에 따라 프로그램되어 있는 도 2에 도시된 바와 같은 계량기에 관한 것이다.
본 발명은 혈액에서의 포도당 농도의 측정에 특히 적합하지만, 여기에 기술된 방법이 생리학적 유체들에서의 시료의 전기 화학적 측정을 위하여 사용되는 다른 시스템들의 선택성을 개선하는데 적합할 수도 있다는 것을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다. 본 발명에 따른 방법을 사용하여 선택성을 개선하는데 적합할 수 있는 시스템들의 예들은 생리학적 유체에서의 유산염의 농도, 유산염, 알콜, 콜레스테롤, 아미노산, 콜린, 및 프럭토사민을 측정하도록 사용되는 전기 화학 센서들을 포함한다. 이러한 시료들을 함유할 수도 있는 생리학적 유체들은 혈액, 혈장, 혈청 및 세포간 유체를 포함한다. 본 발명의 방법이 측정된 전류가 산화에 의해 만들어지는 전기화학적 시스템에서 기술되었지만, 본 발명은 측정된 전류가 환원에 의하여 생성되는 시스템에 마찬가지로 인가될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 혈당 측정 시스템에서 사용하기에 특히 적합한 전기화학적 시스템의 선택성을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 직접 간섭 전류의 영향을 부분적으로 또는 전체적으로 교정함으로써 혈당 측정 시스템의 선택성을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 시스템에서의 선택성은 간섭 전류를 만드는 하나 이상의 화합물들을 포함하는 생리학적 유체의 샘플에서의 포도당 농도를 정확하게 측정하기 위한 시스템 능력의 측정단위(measure)이다. 그러므로 선택성을 개선하면 간섭 화합물(즉, 간섭 전류를 발생시키도록 산화하는 포도당 이외의 다른 화합물들)의 존재에 의하여 작업 전극에서 발생된 전류가 감소되며, 측정된 전류가 포도당 농도를 더 정확하게 나타내도록 한다. 특히, 측정된 전류는 예를 들어 아세트아미노펜(등록상표 Tylenol 또는 파라세타몰), 아스코르브산, 빌리루빈, 도파민, 젠티산, 굴루타티온, 레보도파(levodopa), 메틸도파, 톨라졸린, 톨부타마이드, 및 요산과 같은 생리학적 유체에서 공통적으로 발견되는 간섭 화합물의 산화에 따라 변할 수 있다. 이러한 간섭 화합물들은 예를 들어 산화환원 매개체와 화학적으로 반응하는 것에 의하여, 또는 전극 표면에서 산화하는 것에 의하여 산화될 수도 있다.
완전하게 선택적인 시스템에서, 어떠한 간섭 화합물에 의해 발생되는 산화 전류가 없고, 완전한 산화 전류는 포도당의 산화에 의해 발생될 수 있다. 그러나, 간섭 화합물의 산화와 그 결과의 산화 전류가 회피될 수 없으면, 본 발명은 간섭 화합물들에 의해 발생된 전체적인 산화 전류의 비율을 정량화하고 그 양을 전체적인 산화 전류로부터 공제하는 것에 의하여 간섭 화합물들의 영향의 일부 또는 모두 를 제거하는 방법을 기술한다. 특히, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 제1 및 제2 작업 전극들을 포함하는 테스트 스트립을 사용하여, 2개의 상이한 전위들이 인가되고, 각각의 작업 전극들에서 발생된 산화 전류는 포도당과 간섭 화합물 모두에 대한 각각의 산화 전류 비율들을 평가하는데 사용된 측정단위이다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 제1 작업 전극, 제2 작업 전극, 및 기준 전극을 수용하는 샘플 챔버를 포함하는 테스트 스트립이 사용된다. 제1 작업 전극, 제2 작업 전극 및 기준 전극들은 포도당 산화효소(효소)와 페리시안산염(산화환원 매개체)에 의해 덮여진다. 혈액(생리학적 유체)의 샘플이 샘플 챔버에 배치될 때, 포도당 산화효소는 글루콘산을 발생시키는 혈액 샘플에서의 포도당에 의하여 환원된다. 그 때 글루콘산은 페리시안산염이 페로시안산염으로 환원됨으로써 산화되어, 포도당 농도에 비례한 농도에 따라 환원된 산화환원 매개체를 산출한다. 본 발명에 따른 방법에서 사용하기에 적합한 테스트 스트립의 예는 미국, 캘리포니아, 밀피타스에 소재하는 라이프스캔, 인코포레이티드사에 의해 판매되는 등록상표 OneTouch Ultra이다. 다른 적절한 스트립들은 국제특허공개 WO 제01/67099A1호 및 WO 제01/73124A2호에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 실시예에 있어서, 제1 전위는 제1 작업 전극에 인가되고, 제2 전위는 제2 작업 전극에 인가된다. 이 실시예에서, 제1 전위는 포도당 전류 반응이 인가전위에 비교적 둔감하게 반응하는 범위에서 선택되고, 그러므로, 제1 작업 전극에서의 포도당 전류의 크기는 제1 작업 전극으로 확산하는 환원된 산화환원 매개체의 양에 의해 제한된다. 포도당이 작업 전극에서 직접 산화 되지 않고, 대신에 산화환원 효소와 산화환원 매개체를 사용하여 간접적으로 산화되는 것에 유의해야 한다. 본 발명의 설명에서, 포도당 전류는 포도당 농도에 상관하는 환원된 산화환원 매개체의 산화를 말한다. 페리시안산염/페로시안산염이 산화환원 매개체이고 탄소가 작업 전극인 본 발명의 실시예에서, 제1 전위는 약 0밀리볼트 내지 약 500밀리볼트의 범위이며, 보다 바람직하게 약 385밀리볼트 내지 415밀리볼트의 범위이고, 보다 바람직하게는 약 395밀리볼트 내지 약 405밀리볼트의 범위에 놓인다. 제2 전위가 제1 전위보다 크도록 제2 전위는 제2 작업 전극에 인가된다. 인가전위는 포도당을 산화시키는데 필요한 전위보다 크다. 페리시안산염/페로시안산염이 산화환원 매개체이고 탄소가 작업 전극인 본 발명의 실시예에서, 제2 전위는 약 50밀리볼트 내지 약 1000밀리볼트의 범위에 놓이고, 보다 바람직하게는 약 420 내지 약 1000밀리볼트의 범위에 놓인다.
포도당 전류가 증가하는 전위와 함께 증가하지 않거나 또는 단지 최소한으로 증가하기 때문에, 제2 작업 전극에서의 전위가 제1 작업 전극에서의 전위보다 클지라도, 제2 작업 전극에서의 포도당 전류는 제1 작업 전극에서의 포도당 전류와 실질적으로 같아야 한다. 그러므로, 제2 작업 전극에서 측정된 어떤 추가의 전류는 간섭 화합물의 산화에 기인할 수도 있다. 즉, 제2 작업 전극에서의 고전위(higher current)는 포도당 과전위 전류가 제2 작업 전극에서 측정되도록 하고, 이 포도당 과전위 전류는 제1 전위 및 제2 전위가 인가전위에서의 변화에 민감하지 않은 제한된 포도당 전류 범위에 있기 때문에, 크기에 있어서 제1 작업 전극에서의 포도당 전류와 같거나 또는 실질적으로 같다. 그러나, 실제에 있어서, 다른 매개변수들은 예를 들어 고전위가 제2 작업 전극에 인가되는 경우에 측정된 전류에 영향을 줄 수도 있으며, IR 강하(drop) 또는 용량성 효과(capacitive effect)들의 결과로서 가끔 제2 작업 전극에서의 전체적인 전류에서의 약간의 증가가 있다. IR 강하(즉, 보정되지 않은 저항)가 시스템에서 나타날 때, 더 높은 인가전위는 측정된 전류의 크기를 증가시킨다. IR 강하들의 예들은 제1 작업 전극, 제2 작업 전극, 기준 전극, 작업 전극과 기준 전극 사이의 생리학적 유체의 공칭저항일 수 있다. 덧붙여, 고전위의 인가는 전극/액체 인터페이스에서 형성되는 더 큰 이온 이중층을 형성하도록 만들고, 제1 작업 전극 또는 제2 작업 전극 어느 것에서 이온 커패시턴스(ionic capacitance) 및 그 결과의 전류를 증가시킨다.
제1 작업 전극에서 측정된 포도당 전류와 제2 작업 전극에서 측정된 포도당 전류 사이의 실제적인 관계를 결정하기 위하여, 적절한 방정식을 전개하는 것이 필요하다. 제2 작업 전극에서의 포도당 전류가 또한 포도당 과전위 전류로서 언급될 수도 있다는 것을 유의해야 한다. 포도당 전류와 포도당 과전위 전류 사이의 직접 비례 관계는 다음의 수학식 3에 의하여 기술될 수도 있다.
[수학식 3]
Figure 112006037030935-PCT00003
여기에서, X G 는 포도당 의존 전압 영향 인자, A 1G 는 제1 작업 전극에서의 포도당 전류, A 2G 는 제2 작업 전극에서의 포도당 전류이다.
본 발명의 실시예에서, 페리시안산염/페로시안산염이 산화환원 매개체이고 탄소가 작업 전극인 경우에, 포도당을 위한 전압 영향 인자 X G 는 약 0.95 내지 약 1.1사이로 예측될 수 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 고전위들은 산화환원 매개체(페로시안산염)가 작업 전극과 함께 신속한 전자 이동 운동 에너지들과 가역성 전자 이동 특성들을 가지기 때문에 포도당 산화 전류에 상당한 충격을 주지 않는다. 포도당 전류가 어떤 지점 후에 증가하는 전위와 함께 증가하지 않기 때문에, 포도당 전류는 포화되어 있거나 또는 확산 제한 체제에 있다고 말할 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서, 포도당은 작업 전극에서 페로시안산염을 산화하는 것에 의하여 간접적으로 측정되고, 페로시안산염 농도는 포도당 농도에 정비례한다. 특정 전기화학 합성물을 위한 표준 전위값(E°)은 다른 화학 화합물들로 전자들을 교환하는 화합물의 능력의 측정단위이다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 제1 작업 전극에서의 전위는 산화환원 매개체의 표준 전위(E°)보다 크게 되도록 선택된다. 제1 전위가 산화환원 커플(couple)의 E° 값보다 충분히 크게 되도록 선택되기 때문에, 산화 속도는 인가전위가 증가함에 따라 실질적으로 증가하지 않는다. 그러므로, 제2 작업 전극에서 더 큰 전위를 인가하는 것은 제2 작업 전극에서 산화를 증가시키지 않게 되고, 고전위 전극에서 측정된 어떠한 증가된 전류는 예를 들어 간섭 화합물의 산화와 같은 다른 인자에 기인하여야만 된다.
도 3은 페리시안산염/페로시안산염이 산화환원 매개체이고 탄소가 작업 전극인 경우에 측정된 전류에 따른 인가전압의 의존성을 도시하는 유체 역학의 전압 전류도이다. 그래프에서의 각 데이터 지점은 작업 전극과 기준 전극을 가로질러서 전 압을 인가한 후 전류가 5초동안 측정된 적어도 하나의 실험을 나타낸다. 도 3은, 인가전압이 페로시안산염의 E°값의 전압보다 상당히 크기 때문에 약 400㎷에서 정체 영역(plateau region)을 개시하는 것을 도시한다. 그러므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 전위가 대략 400㎷에 도달함으로서, 포도당 전류는 페로시안산염의 산화가 확산이 제한되기 때문에 포화되게 된다(즉, 작업 전극으로의 페로시안산염의 확산은 측정된 전류의 크기를 제한하고, 페로시안산염과 전극 사이의 전자 이동속도에 의하여 제한되지 않는다.)
일반적으로, 간섭 화합물의 산화에 의해 발생된 전류는 인가전압에서의 증가에 의하여 포화되지 않고, 페로시안산염(페로시안염은 효소와 포도당의 상호작용 및 페로시안산염과 효소의 상호작용으로부터 발생되었다)의 산화에 의해 발생된 전류보다 인가전위에서 훨씬 강한 의존성을 보인다. 전형적으로, 간섭 화합물들은 산화환원 매개체(즉, 페로시안산염)보다 느린 전자 이동 운동에너지를 가진다. 이러한 차이는 대부분의 간섭 화합물들이 페로시안산염의 보다 빠른 외부권(outer sphere) 전자 이동 경로와는 대조적으로 내부권(inner sphere) 전자 이동 경로를 겪는다는 사실로부터 기인한다. 전형적인 내부권 전자 이동은 전자가 이동하기 전에 수소화물 이동과 같은 화학 반응이 발생하는 것을 요구한다. 대조적으로, 외부권 전자 이동은 전자가 이동하기 전에 화학 반응을 요구하지 않는다. 그러므로, 내부권 전자 이동 속도는 이것들이 추가의 화학 반응 단계를 요구하기 때문에 외부권 전자 이동 속도보다 느리다. 아스코르브산염이 디히드로아스코르브산으로 산화되는 것은 수소화물이 절반씩 2개로 분리될 것을 요구하는 내부권 산화의 한 예이다. 페 로시안산염이 페리시안염으로 산화되는 것은 외부권 전자 이동의 한 예이다. 그러므로, 간섭 화합물들에 의해 발생되는 전류는 일반적으로 고전위에서 테스트할 때 증가한다.
제1 작업 전극에서의 간섭 화합물 전류와 제2 작업 전극에서의 간섭 화합물 과전위 사이의 관계는 다음의 수학식 4에 의하여 기술될 수 있다;
[수학식 4]
Figure 112006037030935-PCT00004
여기에서, Y는 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자이고, I 1 은 간섭 화합물 전류이고, I 2 는 간섭 화합물 과전위 전류이다. 간섭 화합물 전압 영향 인자 Y 가 특정 간섭 화합물 또는 관련된 화합물과 작업 전극들을 위하여 사용된 재료를 포함하는 다수의 인자들에 의존하기 때문에, 특정 시스템, 테스트 스트립, 시료 및 간섭 화합물 또는 화합물들을 위한 특정 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자의 계산은 이러한 기준들을 위한 전압 영향 인자를 최적화하도록 실험을 요구할 수도 있다. 대안적으로, 어떤 환경하에서, 적절한 전압 영향 인자들은 수학적으로 얻어지거나 또는 기술될 수도 있다.
페리시안산염/페로시안산염이 산화환원 매개체이고 탄소가 작업 전극인 경우에 본 발명의 실시예에서, 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자 Y 는 I 1 및 I 2 를 위한 타펄(Tafel) 방정식을 사용하여 수학적으로 기술될 수도 있다.
[수학식 5]
Figure 112006037030935-PCT00005
[수학식 6]
Figure 112006037030935-PCT00006
여기에서, η1은 E1 - E°, η2 = E2 - E°, b' 는 규정 전기활성 간섭 화합물에 의존하는 상수이고, E1은 제1 전위, E2는 제2 전위이다. E°(규정 간섭 화합물의 표준전위)의 값은 Δη의 계산에서 삭제되기 때문에 중요하지 않다. 수학식 4, 5, 6들은 다음의 수학식 7을 산출하도록 조합되고 재배열될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006037030935-PCT00007
여기에서, Δη= E1-E2. 수학식 7은 Δη(즉, 제1 전위와 제2 전위의 차이)과 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자 Y 사이의 관계를 기술하는 수학적 관계를 제공한다. 본 발명의 실시예에서, Y는 약 1 내지 100, 보다 바람직하게 1 및 10 사이의 범위에 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자 Y 는 규정 간섭 화합물 또는 간섭 화합물들의 조합에 대하여 실험적으로 결정될 수도 있다. 간섭 화합물들을 위한 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자 Y 는 통상 포도당을 위한 전압 영향 인자 X G 보다 크다. 아래에 설명되어 있듯이, a) 간섭 화합물 전류 I 1 와 간섭 화합물 과전위 전류 I 2 ; 및 포도당 전류 A 1G 와 포도당 과전위 전류 A 2G 의 수학적 관계는 포도당 알고리즘을 제안하고, 이 포도당 알고리즘이 포도당을 측정하기 위한 간섭 화합물들의 영향을 감소시키게 될 것이다.
본 발명의 한 실시예에서, 알고리즘은 간섭에 관계없는 교정된 포도당 전류(즉, A 1G 및 A 2G )를 계산하도록 개발되었다. 테스트 스트립 상에 샘플을 정량 투여한 후에, 제1 전위는 제1 작업 전극에 인가되고, 제2 전위는 제2 작업 전극에 인가된다. 제1 작업 전극에서, 다음의 수학식 8에 의해 기술될 수 있는 제1 전류가 측정된다.
[수학식 8]
Figure 112006037030935-PCT00008
여기에서, W 1 은 제1 작업 전극에서의 제1 전류이다. 다시 말하면, 제1 전류는 포도당 전류 A 1G 와 간섭 화합물 전류 I 1 의 중첩을 포함한다. 보다 상세하게, 간섭 화합물 전류는 상기에서 기술된 직접 간섭 전류일 수도 있다. 제2 작업 전극에서, 제2 전류는 다음의 수학식 9에 의하여 기술될 수 있는 제2 전위 또는 과전위에서 측정된다.
[수학식 9]
Figure 112006037030935-PCT00009
여기에서, W 2 은 제2 작업 전극에서의 제2 전류이고, A 2G 는 제2 전위에서 측정 된 포도당 과전위 전류이고, I 2 는 제2 전위에서 측정된 간섭 화합물 과전위 전류이다. 보다 상세하게, 간섭 화합물 과전위 전류는 상술한 직접 간섭 화합물 전류일 수도 있다. 4개의 미지수 A 1G , A 2G , I 1 및 I 2 들을 포함하는 이전에 기술된 수학식(수학식 3 내지 9)들을 이용하여, 지금 간섭 화합물에 관계없이 교정된 포도당 전류 수학식을 계산하는 것이 가능하다.
이 유도에서 제1 단계로서, 수학식 3으로부터 A 2G 및 수학식 4로부터 I 2 는 수학식 9에 삽입되어 다음의 수학식 10을 만들게 된다.
[수학식 10]
Figure 112006037030935-PCT00010
다음에, 식 8은 식 11을 만들도록 간섭 화합물을 위한 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자만큼 곱해진다.
[수학식 11]
Figure 112006037030935-PCT00011
수학식 11에서 수학식 10을 빼면 수학식 12로 나타난 다음의 형태가 될 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112006037030935-PCT00012
수학식 12를 다시 정리하여 수학식 13에서 나타난 바와 같이 제1 전위에서 측정된 교정된 포도당 전류 A 1G 를 풀 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112006037030935-PCT00013
수학식 13은 교정된 포도당 전류 A 1G 를 출력하고, 이는 제1 및 제2 작업 전극(예로서 W 1 및 W 2 )의 전류 출력, 포도당 의존 전압 영향 인자 X G 들, 및 간섭 화합물들을 위한 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자 Y 만을 요구하는 간섭들의 영향들을 제거한다.
전자 기기들을 포함하는 포도당 계량기는 W1 및 W2로부터 전류를 측정하도록 포도당 테스트 스트립과 전기적으로 인터페이스된다. 본 발명의 하나의 실시예에서, X G 와 Y는 단지 메모리를 읽는 것으로서 포도당 계량기로 프로그램될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, X G 와 Y는 보정 코드 칩(calibration code chip)을 경유하여 계량기로 운반될 수 있다. 보정 코드 칩은 그 메모리에서 특정 세트의 X G 와 Y의 값들을 가지며, 이것은 특정 로트(lot)의 테스트 스트립들을 위하여 교정되게 된다. 이러한 것은 X G 와 Y에서 발생할 수도 있는 테스트 스트립의 로트간 편차(lot-to-lot variation)에 대해 설명하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 수학식 13에서 교정된 포도당 전류는 단지 어떤 임계값을 초과할 때에만 계량기에 의해 사용될 수도 있다. 예를 들어, W 2 가 약 10% 또는 W 1 이상이면, 계량기는 전류 출력을 교정하도록 수학식 13을 사용하게 된다. 그러나, W 2 가 약 10% 또는 W 1 이하이면, 간섭 화합물 농도는 낮고, 그러므로 계량기는 측정값의 정확성 및 정밀도를 개선하도록 간단하게 W 1 과 W 2 사이의 평균 전류값을 취할 수 있다. W 1 과 W 2 의 전류를 간단하게 평균화하는 대신에, 보다 정확한 접근방안은 포도당 의존 전압 영향 인자 X G 를 고려하는 경우에 W 1 를 W 2 /X G 로 평균시키는 것이다(I 2 가 낮을 때. W 2 /X G 는 수학식 3 및 9에 따라서 대략 A 1G 와 같다는 것을 유의해야 한다). 상당한 레벨의 간섭들이 샘플에 있는 것으로 여겨지는 어떤 상황 아래에서만 수학식 13을 사용한 방법은 측정된 포도당 전류를 과다교정(overcorrect)하는 위험을 완화시킨다. W 2 가 큰 양만큼(예를 들어 100% 이상) W 1 보다 충분히 클 때, 이러한 것은 드물게 높은 농도의 간섭들을 가지는 것을 지시한다. 이러한 경우에, 매우 높은 레벨의 간섭 화합물들이 수학식 13의 정확성에서 장애를 유발하기 때문에 포도당 값 대신에 에러 메시지(error message)를 출력하는 것이 바람직할 수도 있다.
다음의 설명들은 수학식 13에 나타낸 바와 같은 본 발명의 제안된 알고리즘과 함께 사용될 수도 있는 가능한 테스트 스트립 실시예를 기술한다. 도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 테스트 스트립의 분해 사시도이다. 테스트 스트립(600)은 베이스 기판(5)에 배치된 6개의 층들을 포함한다. 이러한 6개의 층들은 전도층(50), 절연층(16), 시약층(22), 접착층(60), 친수성 층(70) 및 상부층(80)이다. 테스트 스트립(600)은 전도층(50), 절연층(60), 시약층(22), 접착층(60)들이 예를 들어 스크린 인쇄법을 통하여 증착되는 일련의 단계들로 제조될 수 있다. 친수성 층(70) 및 상부층(80)은 롤 스톡(roll stock)에서 물러나고, 베이스 기판(5)에 얇은 층으로 적층된다. 완전하게 조립된 테스트 스트립은 혈액 샘플이 분석될 수 있도록 혈액 샘플을 수용할 수 있는 샘플 수용 챔버를 형성한다.
전도층(50)은 기준 전극(10), 제1 작업 전극(12), 제2 작업 전극(14), 제1 접점(13), 제2 접점(15), 기준 접점(11) 및 스트립 검출 바(17)를 포함한다. 전도층을 위하여 사용될 수 있는 적절한 재료들은 Au, Pd, Ir, Pt, Rh, 스테인리스강, 도핑된 주석 산화물, 탄소 등이다. 바람직하게, 전도층을 위한 재료는 미국 특허 제5,653,918호에 기술된 바와 같은 탄소 잉크일 수도 있다.
절연층(16)은 액체 샘플에 의해 적셔질 수 있는 기준 전극(10), 제1 작업 전극(12) 및 제2 작업 전극(14)의 일부를 노출시키는 절개부(cutout: 18)를 포함한다. 제한하지 않는 예로서, 절연층(16 또는 160)은 에르콘 인코포레이티드(Ercon, Inc.)사에서 구매할 수 있는 Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer Ink일 수 있다.
시약층(22)은 전도층(15)과 절연층(16)의 일부분에 배치될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 시약층(22)은 포도당과 선택적으로 반응하는 산화환원 효소 및 산화환원 매개체와 같은 화학 약품들을 포함할 수 있다. 이러한 반응 동안, 환원된 산화환원 매개체의 비례적인 양이 발생되고 전기 화학적으로 측정될 수 있어서, 포도당 농도가 계산될 수 있다. 본 발명에서 사용하기 적합한 시약 제제(formaulations) 또는 잉크들의 예들은 미국 특허 제5,708,247호 및 제6,046,051 호; 공개된 국제 출원 WO01/67099 및 WO01/73124호에서 볼 수 있으며, 이것들 모두는 참조로 본 명세서에 통합된다.
접착층(60)은 제1 접착 패드(24), 제2 접착 패드(26), 및 제 3 접착 패드(28)를 포함한다. 각각 시약층(22)에 인접하여 위치된 제1 접착 패드(24) 및 제2 접착 패드(26)의 측면 모서리들은 샘플 수용 챔버의 벽을 한정한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 접착층은 영국, 허츠(Herts), 트링(Tring)에 소재한 테이프 스페셜 리미티드(Tape Specialties LTD)사로부터 상업적으로 구매할 수 있는 수기 아크릴 공중합체 감압 접착제(water based acrylic copolymer pressure sensitive adhesive)(part#A6435)를 포함할 수 있다.
친수성 층(70)은 원위(distal) 친수성 패드(32)와 근위(proximal) 친수성 패드(34)를 포함한다. 제한하지 않은 예로서, 친수성 층(70)은 3M사로부터 상업적으로 구매할 수 있는 김서림 방지 코팅제와 같은 하나의 친수성 표면을 가지는 폴리에스테르이다. 원위 친수성 막(32)과 근위 친수성 막(34)들은 사용자가 샘플 수용 챔버를 채우는 액체 샘플을 관찰할 수 있도록 시각적으로 투명하다.
상부층(80)은 투명 부분(36)과 불투명 부분(38)을 포함한다. 상부층(80)은 친수성 층(70)에 배치되어 접착된다. 제한하지 않는 예로서, 상부층(40)은 폴리에스테르일 수 있다. 투명 부분(36)이 근위 친수성 패드(32)를 실질적으로 중첩하여, 사용자는 샘플 수용 챔버가 충분히 채워지는 것을 시각적으로 확인할 수 있다. 불투명 부분(38)은 예를 들어 샘플 수용 챔버 내의 혈액과 같이 색상이 있는 유체와 상부막의 불투명 영역 사이에 높은 정도의 대비를 사용자가 관찰할 수 있게 한다.
도 2는 테스트 스트립(600)과 인터페이스하는 계량기(500)를 도시한 단순 개략도이다. 계량기(500)는 3개의 전기 접점들을 가지며, 이것들은 제1 작업 전극(12), 제2 작업 전극(14) 및 기준 전극(10)에 대한 전기 연결을 형성한다. 특히, 커넥터(101)는 전압원(103)을 제1 작업 전극(12)에 연결하고, 커넥터(102)는 전압원(104)을 제2 작업 전극(14)에 연결하고, 공통의 커넥터는 전압원(103,104)들을 기준 전극(10)에 연결한다. 테스트를 수행할 때, 계량기(500)에 있는 전압원(103)은 제1 작업 전극(12)과 기준 전극(10) 사이에 제1 전위 E1 을 인가하고, 전압원(104)은 제2 작업 전극(14)과 기준 전극(10) 사이에 제2 전위 E2 를 인가한다. 혈액 샘플은 제1 작업 전극(12), 제2 작업 전극(14) 및 기준 전극(10)이 혈액으로 덮여지도록 적용된다. 이러한 것은 시약층(22)을 친수화시켜서 샘플에 존재하는 포도당 및/또는 간섭 화합물 농도에 비례하는 양으로 페로시안산염을 발생시키도록 한다. 샘플 적용으로부터 약 5초 후에, 계량기(500)는 제1 작업 전극(12)과 제2 작업 전극(14)에 대한 산화 전류를 측정한다. 본 발명에 의한 계량기에서, E1 및 E2 는 상술한 방법에 따라 결정되고, 여기서 설명된 알고리즘은 본 발명에 의한 방법에 따라 시료 전류를 계산하는데 사용될 수 있다.
이전에 기술된 제1 및 제2 테스트 스트립 실시예들에서, 제1 작업 전극(12)과 제2 작업 전극(14)은 동일한 면적을 가졌다. 본 발명이 동일한 면적을 가지는 테스트 스트립들로 한정되는 것이 아니라는 것을 유의해야 한다. 면적들이 상이한 상기 스트립들에 대한 대안적인 실시예들에 대하여, 각 작업 전극에 대한 전류 출 력은 면적에 대하여 정상화되어야만 된다. 전류 출력이 면적에 정비례하기 때문에, 수학식 3 내지 수학식 13 내의 항들은 암페어 단위(전류)들로 또는 단위 면적당 암페어(즉, 전류 밀도)가 될 수 있다.
등가의 구조들이 여기에 예시되고 기술된 구조들을 대체할 수 있고, 기술된 본 발명의 실시예들이 청구된 발명을 실행하도록 채택될 수 있는 단하나의 구조가 아니라는 것을 인식해야 한다. 아울러, 상기 모든 구조가 하나의 기능을 가지며, 이러한 구조가 그 기능을 수행하기 위한 수단으로 언급될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예가 여기에 도시되고 기술되었지만, 이러한 실시예들이 단지 예의 방식으로 제공된다는 것은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 대단히 많은 변형, 변화 및 대체물들이 본 발명으로부터 벗어남이 없이 통상의 지식을 가진 자들에게 발생할 것이다. 여기에 기술된 본 발명의 다양한 대안들이 본 발명을 실시하는데 채택될 수도 있다. 이러한 청구항들의 범위 및 이것들에 의해 보호되는 등가물들의 범위로부터 벗어남이 없이 다음의 청구항들이 본 발명의 범위, 방법 및 구조들의 범위를 규정하는 것으로 한다.

Claims (4)

  1. 시료의 검출에 사용하는 개선된 계량기에 있어서,
    상기 계량기를 테스트 스트립상의 제1 작업 전극에 연결하기 위한 제1 커넥터;
    상기 계량기를 테스트 스트립상의 제2 작업 전극에 연결하기 위한 제2 커넥터;
    상기 계량기를 테스트 스트립상의 기준 전극에 연결하기 위한 공통의 커넥터;
    상기 제1 커넥터와 상기 공통의 커넥터 사이에 연결된 제1 전압원; 및
    상기 제2 커넥터와 상기 공통의 커넥터 사이에 연결된 제2 전압원을 포함하는 계량기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전압원은 테스트 스트립이 계량기에 삽입되어 샘플이 상기 테스트 스트립에 적용될 때 제1 커넥터에서 제1 전위를 발생하며 제2 커넥터에서 제2 전위를 발생하고, 상기 제1 및 제2 전압은 동일한 극성을 가지며, 상기 제2 전위는 상기 제1 전위보다 큰 크기를 가지는 계량기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 계량기는 테스트 스트립이 삽입되어 샘플이 적용된 소정의 시간이후에 제1 커넥터에서 제1 전류값을 측정하며 제2 커넥터에서 제2 전류 값을 측정하는 계량기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 계량기는 수학식
    Figure 112006037030935-PCT00014
    를 사용하여 시료 전류의 교정된 값을 계산하며, 여기서 A 1은 상기 교정된 시료 전류; W 1은 상기 소정 시간에 측정된 제1 커넥터에서의 전류; W 2는 상기 소정 시간에 측정된 제2 커넥터에서의 전류; X는 시료 의존 전압 영향 인자이고, Y는 간섭 화합물 의존 전압 영향 인자인 계량기.
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