KR20070027568A

KR20070027568A - 측정 장치 및 측정 장치와 함께 사용하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20070027568A
Application number: KR1020067025163A
Authority: KR
Inventors: 조젭 플라허티; 이안 하딩; 에일린 후앙; 스리다 쥐 아이옌거; 소니 부; 바오구오 웨이; 스티븐 다이아몬드; 마틴 포레스트
Original assignee: 아가매트릭스, 인코포레이티드
Priority date: 2004-05-30
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2007-03-09
Also published as: CA2934732A1; US20110215004A1; US8852510B2; EP1751545B1; US20140151222A1; US20160033441A1; AU2005250661B2; US9267910B2; EP3141899A1; KR101214001B1; US10983083B2; NO20066083L; US20150083587A1; CA2565549C; US8591815B2; CN102323309B; US20140001046A1; US9097651B2; WO2005119234A3; US9709519B2

Abstract

암페어 측정식 측정과 전위 측정식 측정 간에 자유롭게 전환하는 능력은 미지의 것의 분석을 수행하는데 많은 유연성을 제공한다. 장치 및 방법은 이러한 전환을 제공할 수있어서 전기화학 셀로부터 데이터를 수집할 수 있다. 상기 셀은 인간의 혈액에서 글루코스를 측정하도록 배치된 시약을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서 상기 장치는 하우징(70) 및 광도파관의 형태를 취할 수 있는 가늘고 긴 테스트 스트립 전극(90)을 포함한다. LED(91)는 조명을 제공하고 테스트 결과는 LCD 디스플레이(71)상에 막대 그래프 형태로 표시된다.

Description

측정 장치 및 측정 장치와 함께 사용하기 위한 방법{Measuring device and methods for use therewith}

관련된 출원들에 대한 상호-참조

본 출원은 2004년 5월 30일자 출원된 미국 특허 출원 번호 60/521,592, 2005년 3월 25일자 출원된 미국 특허 출원 번호 60/594,285 및 2005년 4월 15일자 출원된 미국 특허 출원 번호 10/907,790으로부터 우선권을 주장하고, 상기 미국 특허 출원들은 모든 목적을 위하여 여기에 참조로써 포함된다.

전기화학 반응들은 해법들에서 양들 및 농도들을 측정하는데 사용될 수 있다.

도 1은 표준 3-전극 구성을 위한, 전위차 측정기(potentiostat)로서 알려져 있는, 전기화학 인터페이스 장치의 개락도이다. 전기화학 셀(39)은 기준 전극(37), 카운터 전극(36) 및 동작 전극(38)을 구비한다. 상기 셀(39)은 분석되는 물질 뿐만 아니라 그것의 유용을 위해 선택된 시약을 포함한다. 상기 시약은 전기화학 반응의 부분을 형성한다. 여기에서 설명된 기능들을 달성할 수 있는 다른 회로들이 존재하고, 이것이 단지 그것의 일 실시예라는 것은 이해될 것이다.

입력(34)에 제공되는 전압 입력에 기반하여, 전압이 36에서 셀에 인가된다. 34에서의 전압은 접지 전위(40)에 관해 정의된다. 몇몇 실시예들에서 이것은 알려져 있는 전압이다. 일반적으로, 3-전극 시스템에서, 36에서의 전압은 37과 38 간의 전위 차가 34와 40 간의 전위 차와 실질적으로 동일하다는 것을 확인하기 위하여 무슨 값이든지 요구된다고 가정된다.

증폭기(35), 바람직하기로는 연산 증폭기는 필요한 이득을 제공하는데 사용되고 상기 입력(34)과 상기 전극들(36 및 37) 간에 고립을 제공하는데 사용된다. 도 1의 구성에서 상기 이득은 단일 전압 이득이고 상기 증폭기(35)의 주된 기능은 34에서 고-임피던스 입력을 제공하고 무슨 임피던스이든지 전극(36)에서 마주치는 것과 동작하기 위하여 충분한 구동을 제공하는 것이다.

전기화학 반응이 진행될 때, 전류가 흐른다. 동작 전극(38)은 이러한 전류를 운반한다. 선택기(31)는 상기 전류의 측정을 위한 전류 범위를 선택하기 위하여, 저항기 뱅크(30)에서 저항기를 선택한다. 증폭기(32), 바람직하기로는 연산 증폭기는 회로의 일부를 형성하고 그것에 의해 33에서의 출력 전압은 상기 전극(38)을 통과하는 전류를 나타낸다. 33에서의 출력 전압은 38에서의 전류와 선택된 저항의 곱에 비례한다.

일 예에서, 인간 혈액과 같은 혈액이 상기 셀로 유입된다. 상기 셀내의 시약은 혈액 글루코스를 포함하는 화학 반응에 기여한다. 34에서 일정하고 알려져 있는 전압이 유지된다. 33에서의 출력 전압은 기록되고 상기 기록된 데이터는 정의된 측정 간격동안 흐른 총 전류의 측정에 도달하도록 분석된다. (비록 몇몇 실시예들에서 상기 반응이 완료될 필요없이 요망되는 측정들이 행해질 수 있을지라도, 전형적 으로 이 간격은 상기 반응이 완료되도록 하는 간격이다.) 이러한 방식으로 상기 혈액내의 글루코스 레벨이 측정될 수 있다.

하기에 논의될 바와 같이, 34에서의 입력은 바람직하기로는 일정한 것 이외에 다른 것일 수 있다. 예를 들어 34에서의 입력은 어떤 측정들을 최적화하기 위하여 선택된 파형인 것이 바람직할 수 있다. 바람직하기로는 디지털-아날로그 변환기의 아날로그 출력은 예를 들어 입력(34)에 연결될 수 있다.

방금 설명된 측정은 상기 반응 셀을 통과하는 전류가 측정되고 있는 것임을 암시하도록 선택된 용어인, "암페어 측정식(amperometric)" 측정으로 불리울 수 있다.

몇몇 측정 상황에서 도 2에 도시된 바와 같이 상기 카운터 전극과 상기 기준 전극을 단일 전극(41)으로 결합하는 것이 가능하다.

종래 기술 회로의 일 예는 1992년 7월 16일에 공개되고, 발명의 명칭이 "효소전극센서의 분석적 방법"인 독일 특허 출원 DE 41 00 727 A1에 도시되어 있다. 하지만, 상기 회로는 명백하게 반응 셀에 대한 암페어 측정식 측정을 수행하지 않는다. 상기 회로는 전압 독출 및 (상기 셀의 동작 전극에 관해) 카운터 전극에 관해서가 아니라, (상기 셀의 동작 전극에 관해) 셀의 기준 전극에 관해, 전압의 통합된 기능을 수행하는 것으로 여겨진다.

상기 회로에서 측정된 전위는 (특히) 시료의 농도의 함수이다. 동일한 요점을 다르게 말하면, 상기 회로는 상기 시료의 농도에 상관없는 신호를 야기하지 않고 야기할 수 없다.

도 3은 이전에 설명된 장치에 대한 개선을 보여준다. 도 3에 상기 전극들(41, 38)을 가로지르는 전위를 측정할 수 있는 이상적인 전압계(42)가 제공된다. 상기 전위가 측정될 때 열리는 스위치(44)가 제공된다. 이러한 방식으로, 상기 셀(39)은 그것의 전극들 중 적어도 하나의 전극에 대해 "부유 상태(floating)"로 있는데, 이것은 증폭기(35)에서 신호들에 의해 영향을 받지 않는 전압 측정을 허용한다.

상기 스위치(44)는 기계적인 스위치(예를 들어 릴레이) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET) 또는 고체 스위치일 수 있다. 단순한 경우 상기 스위치는 개방 회로로 개방된다; 일반적으로 그것은 매우 높은 저항으로 개방될 수 있다.

암페어 측정식 측정들과 전위 측정식 측정들 간에 자유롭게 전환하는 능력은 미지의 것들의 분석을 수행하는데 많은 유연성을 제공한다. 이러한 접근의 다양한 잠재적인 이익들은 2004년 8월 23일자 출원되고, 여기에 모든 목적을 위해 참조로써 포함되어 있는 공동 계류 중인 미국 출원 번호 10/924,510에 상세히 논의되어 있다.

측정 접근들은 (언제) 출원된 미국 출원 번호 (도킷 15)와 (언제) 출원된 미국 출원 번호 (도킷 16)에 상세히 논의되어 있는데, 각 출원은 모든 목적을 위하여 여기에 참조로써 포함되어 있다.

본 발명은 몇몇 도면들에서의 도면에 관해 설명될 것이다.

도 1은 표준 3-전극 구성을 위한, 전위차 측정기로 알려져 있는, 전기화학 인터페이스 장치의 개략도이다.

도 2는 카운터 전극과 기준 전극이 단일 전극(41)으로 결합된 구성을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 이전에 설명된 장치에 대한 개선을 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 단일 스위치보다는 오히려 두개의 스위치들이 사용된 실시예들을 도시한 것이다.

도 4c 및 도4d는 하나의 스위치가 고립을 실시하는데 사용된 실시예들을 도시한 것이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 3개의 스위치들을 제공함으로써 전압 측정을 할 수 있는 3-전극 셀 시스템을 도시한 것이다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 두개의 스위치들이 사용된 3-전극 셀 시스템을 도시한 것이다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c는 하나의 스위치들을 제공함으로써 전압 측정을 할 수 있는 3-전극 셀 시스템을 도시한 것이다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c는 다른 방식이 하나의 스위치를 제공함으로써 전압 측정을 하도록 도시된 3-전극 셀 시스템을 도시한 것이다.

도 9는 측면에서 본 테스트 장치(70)이다.

도 10은 본 발명에 의한 측정 시스템의 예시적인 개략도를 이전의 도면들에서보다 더 상세히 도시한 것이다.

도 11은 테스트 장치(70)의 사시도이다.

도 12는 광도파관 역할을 하는 능력을 지닌 스트립을 도시한 것이다.

도 13은 이전에 논의된 도면들 중 어떤 도면의 분석 회로일 수 있는 기능 블록(62)을 도시한 것이다.

도 14는 아날로그 스위치들의 적합한 사용을 통해, 연산 증폭기들의 수가 2 만큼 적게 감소될 수 있는 방법을 도시한 것이다.

토폴로지(topology)에 대한 변종들이 이제 설명될 것이다.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 단일 스위치보다는 오히려 두개의 스위치들이 사용되는 실시예들을 도시한 것이다. 각 실시예에서, 두개의 스위치들은 전압계(42)에 의한 전압 측정을 위하여 상기 셀을 고립시키도록 개방된다.

도 4a에서, 증폭기(35)의 출력으로부터 그리고 증폭기(35)의 반전 입력에 대한 피드백 경로로부터 2-전극 셀(39)을 고립시키기 위하여 스위치들(45, 46)은 개방된다.

도 4b에서, 상기 전극(41)과 상기 전극(38) 양자에서 상기 2-전극 셀(39)을 고립시키기 위하여 스위치들(44, 47)은 개방된다.

도 4c 및 도 4d는 하나의 스위치가 상기 고립을 실시하는데 사용되는 실시예들을 도시한 것이다. 각 실시예에서, 전압계(42)에 의한 전압 측정을 위하여 상기 셀을 고립시키도록 단일 스위치가 개방된다.

도 4c에서, 상기 2-전극 셀(39)을 증폭기(35)의 출력으로부터 고립시키기 위 하여 스위치(46)가 개방된다.

도 4d에서, 상기 전극(38)에서 상기 2-전극 셀(39)을 고립시키기 위하여 스위치(47)가 개방된다.

도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d에서 그리고 진정으로 다음에 오는 많은 예들에서, 단일 피드백 저항기(43)가 단순화를 위해 도시되고, 이것은 상기 선택기(31)와 전류-범위 저항기들(30)을 나타낸다.

3-전극 셀 시스템에서(예를 들어 도 1을 참조하라) 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 3개의 스위치들을 제공함으로써 전압 측정을 행하는 것이 가능하다. 각 실시예에서, 스위치(46)는 상기 전극(36)을 증폭기(35)의 출력으로부터 고립시키고, 스위치(45)는 상기 전극(37)을 증폭기(35)의 피드백 경로로부터 고립시키며, 스위치(47)는 상기 전극(38)을 암페어 측정 회로(32)로부터 고립시킨다. 이러한 방식으로 상기 셀(39)의 모든 3개의 전극들은 다른 회로에 관해 "부유 상태(floating)"에 있게 된다.

따라서 전압계를 사용하여 전압들을 측정하는 것이 가능하다. 측정되는 전압은 상기 기준 전극(37)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 5a) 또는 상기 카운터 전극(36)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 5b) 또는 상기 기준 전극(37)과 상기 카운터 전극(36) 사이(도 5c)의 전압이다.

몇몇 분석 애플리케이션들에서, 상기 셀의 전극들 간의 하나보다 많은 전위 차를 측정하는 것이 바람직할 수 있다.

3-전극 셀 시스템에서 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 2개의 스 위치들을 제공함으로써 전압 측정을 하는 것이 가능하다.

도 6a 및 도 6c에서, 스위치(45)는 상기 전극(37)을 증폭기(35)의 피드백 경로로부터 고립시킨다.

도 6a 및 도 6b에서, 스위치(47)는 상기 전극(38)을 상기 암페어 측정 회로(32)로부터 고립시킨다.

도 6b 및 도 6c에서, 스위치(46)는 상기 전극(36)을 상기 증폭기(35)의 출력으로부터 고립시킨다.

이러한 방식으로 상기 셀(39)의 3개의 전극들 중 2개의 전극은 다른 회로에 관해 "부유 상태(floating)"에 있게 된다.

따라서 전압계를 사용하여 전압들을 측정하는 것이 가능하다. 측정되는 전압은 상기 기준 전극(37)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 6a) 또는 상기 카운터 전극(36)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 6b) 또는 상기 기준 전극(37)과 상기 카운터 전극(36) 사이(도 6c)의 전압이다. 이러한 전위 차 측정들이 관심 대상의 두 지점들과 전기적으로 동일한 어떤 두 지점들 사이에서 행해질 수 있다는 것은 명심하여야 한다. 따라서, 예를 들어 도 7a 또는 도 7b에서, 상기 전압계(42)는, 전극(38)에 연결되는 대신에, (증폭기(32)의 입력들 중 한 입력인) 접지에 연결될 수 있다. 이것은 38에서의 전위가 상기 증폭기에 대한 접지된 입력에서의 전위 또는 전위 바로 근처에 있게 강제되도록 상기 증폭기(32)의 동작이 되어 있기 때문에 그렇게 된다. 도 7c, 도 8a 및 도 8c에서, 상기 전압계(42)는, 전극(37)에 연결되는 대신에, (전위가 관련되는 한) 전기적으로 동일한 지점(34)과 연결될 수 있다.

3-전극 셀 시스템에서 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 하나의 스위치를 제공함으로써 전압 측정을 하는 것이 가능하다. 각 경우에, 스위치(46)는 상기 전극(36)을 증폭기(35)의 출력으로부터 고립시킨다.

따라서 전압계를 사용하여 전압들을 측정하는 것이 가능하다. 측정되는 전압은 상기 기준 전극(37)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 7a) 또는 상기 카운터 전극(36)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 7b) 또는 상기 기준 전극(37)과 상기 카운터 전극(36) 사이(도 7c)의 전압이다.

3-전극 셀 시스템에서 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 하나의 스위치를 제공함으로써 전압 측정을 하는 다른 방법이 존재한다. 각 경우에, 스위치(47)는 상기 전극(38)을 증폭기(32)의 암페어 측정 회로로부터 고립시킨다.

따라서 전압계를 사용하여 전압들을 측정하는 것이 가능하다. 측정되는 전압은 상기 기준 전극(37)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 8a) 또는 상기 카운터 전극(36)과 상기 동작 전극(38) 사이(도 8b) 또는 상기 기준 전극(37)과 상기 카운터 전극(36) 사이(도 8c)의 전압이다.

이러한 접근법이 3개보다 많은 전극들을 지닌 셀들에 대해 일반화될 수 있다는 것은 또한 이해되어야 한다.

도 10은 본 발명에 의한 측정 시스템의 예시적인 개략도를 이전의 도면들에서보다 더 상세히 도시한 것으로, 이것은 도 3의 실시예에 가장 유사하게 대응한다.

선택기(31)와 함께 증폭기(32)에 대한 피드백 저항기 값들을 선택하는 것을 허용하는 저항기 뱅크(30)가 도시될 수 있다. 이러한 방식으로 33에서의 출력은 동작 전극(38)을 통과하는 전류를 나타내는 전압이다. 이것은 도 3의 암페어 측정 회로에 대응한다. 이 실시예에서 선택기(31)는 선택가능한 소스들(S1, S2) 및 제어 라인(53)에 연결된, 제어 입력(IN)에 의해 제어되는, 수신지(D)를 구비하는 단극쌍투(single-pole double-throw) 스위치이다.

결합된 카운터 전극과 기준 전극 역할을 하는 전극(41)을 지닌 2-전극 셀(39)은 도 10에서 보여질 수 있다.

도 10의 집적 회로(50)는 4개의 스위치들을 포함한다. 회로(50)의 스위치들 중 한 스위치는 핀들(8, 6, 7)에 있는 스위치(55)이다(각각 입력 4, 소스 4 및 드레인 4). 상기 스위치(55)는 도 3에서의 스위치(44)에 대응하고, 상기 전극(41)을 증폭기(35)의 드라이버로부터 고립시킨다. 상기 스위치(55)가 개방되는 경우, 증폭기(51)를 전압계로서 사용할 수 있고, 반전 핀(2)과 비반전 핀(3) 사이의 전압을 측정할 수 있어서, 상기 셀(39)의 두개의 전극들(38, 41) 사이의 전압을 측정할 수 있다. 출력(52)에서의 전압은 증폭기(51)의 입력들에서 측정된 전압에 비례한다.

상기 스위치(55)의 열림 및 닫힘은 제어 라인(54)에 의해 제어된다. (하기에 논의되는 바와 같이, 적합한 스위칭으로, 상기 암페어 측정 회로와 상기 전위 측정 회로 양자의 역할들을 충족하는 방식으로 더 적은 수의 증폭기들을 사용하는 것이 가능하다는 것은 이해되어야 한다.)

따라서 도 10에 도시된 것은 전기화학 셀의 전극들을 가로지르는 전압을 측정하는 것을 어떤 때에 허용하는 그리고 동일한 전극들을 가로지르는 암페어 측정 을 다른 때에 수행하는 것을 허용하는 강력하고 융통성있는 분석 회로이다. 이것은 모드들 간의 자동화된 전환 수단을 허용한다. 이러한 방식으로 상기 장치는 전위차 측정기(암페어 측정식) 모드 또는 직류전기 측정기(galvanostat)(전위차 측정식) 모드에서 동작할 수 있지만, 인간 사용자가 한 모드 또는 다른 모드의 수동 선택을 행할 것을 필요로 하는 종래 기술의 전기화학 분석 장치들과 상이하다.

부가적으로, 어떤 스위치들이 닫히는 경우 도 10의 장치가 또한 암페어 측정식 측정동안 전압을 감시할 수 있다는 것은 이해될 것이다. 즉, 상기 암페어 측정식 및 전위 측정식 측정들은 배타적인 시간에 존재할 필요가 없다.

상기 암페어 측정식 및 전위 측정식 측정들 간의 전환은 고정된 그리고 미리 결정된 시간에 존재할 필요가 없고, 그대신 소정의 기준에 따라 동적으로 수행될 수 있다는 것은 또한 이해될 것이다. 예를 들어 측정은 초기에 암페어 측정이 있고, 상기 장치는 상기 암페어 측정식 측정의 도중 어떤 특정 이벤트의 검출 이후에 전위 측정식 측정으로 전환된다.

이러한 회로에 의해 가능해지는 강력한 접근법들 중 하나는 암페어 측정식 모드를 사용하여 화학 전위를 생성하는 것인데, 상기 화학 전위는 그 자체로 전위 측정에 의해 측정될 수 있다.

이제 도 13을 참조하면, 도시된 것은 이전에 논의된 도면들 중 어떤 도면의 분석 회로일 수 있는 기능 블록(62)이다. 암페어 측정식 측정에서 전류를 나타내는 출력(33) 뿐만 아니라 전압 입력(34)이 보여질 수 있다. 상기 기능 블록(62)은 이전에 논의된 도면들과 관련하여 설명된 바와 같이 3-단자 반응 셀(39) 또는 2-단자 반응 셀(39)을 포함할 수 있다.

선택적으로 도 13에서 명확성을 위해 생략된, 전압계(42)에 의해 측정된 전압을 나타내는 전압 출력(52)이 존재할 수 있다. 이러한 경우에, (또한 도 13에서 명확성을 위해 생략된) 하나 또는 둘 또는 세개의 스위치들이 전위(전압) 측정을 허용하기 위하여 상기 셀(39)을 고립시키는데 사용된다.

도 13 및 도 14에서 중요하게, 입력(34)은 디지털 입력(61)을 수신하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(60)에 연결된다. 대부분의 일반적인 경우에 상기 디지털-아날로그 변환기는 고속의 정확한 디지털 아날로그 변환기이고, 차례로 상기 블록(62)의 입력(34)과 연결된 출력(63)에서 시간의 함수로서 복잡한 파형들을 생성한다.

몇몇 경우에 상기 디지털-아날로그 변환기는 덜 비싼 회로일 수 있다는 것이 드러날 수 있다. 예를 들어 그것은 제어기로부터의 이산 출력들에 연결된 단순한 저항기 사다리일 수 있다는 것이 드러날 수 있다. 다른 예로서 제어기로부터의 펄스-폭-변조된 출력은 커패시터를 충전 또는 방전하는데 사용될 수 있고, 63에서 요망되는 출력 그리고 34에서 입력을 발생시킨다. 이러한 회로는 예를 들어 출원이 모든 목적을 위하여 여기에 참조로써 포함되어 있는, 공동 계류중인 출원 번호 (도킷 19)에서 보여질 수 있다.

이러한 방식으로 반응 셀들(39)에 시간-가변적 파형들, 예를 들어 램프들(ramps) 및 사인 곡선들을 인가하는 것이 가능하다.

본 발명의 이점들, 예를 들어 암페어 측정식과 전위 측정식 모드들 간의 자 동으로 제어되는 전환의 사용 및 암페어 측정식 측정들에 대한 시간-가변적 전압 입력들의 사용은 그들 스스로 상기에 언급된 글루코스 측정을 제공하고, 면역 측정, 심장 감시 및 응고 감시 뿐만 아니라 혈액 화학 및 소변 화학 측정을 포함하는 무수히 많은 다른 측정들을 제공한다.

이제 도 11을 참조하면, 도시된 것은 테스트 장치(70)의 사시도이다. 디스플레이(71)는 정보를 사용자에게 제공하고, 푸시버튼들(78, 79, 80)은 사용자에 의한 입력들을 허용한다. 디스플레이(71)는 바람직하기로는 액정 디스플레이이지만 다른 기술들이 또한 사용될 수 있다. 대형 7-세그먼트 디지트(72)는 혈액 글루코스 레벨과 같은 중요한 숫자의 큰 표시를 허용한다.

중요하게는, 저해상도 원들 또는 다른 영역들의 직사각형 어레이가 대략적인 방식으로 정성적인 정보를 표시할 수 있다. 이것은 헤마토크릿(hematocrit) 레벨, 다중-날짜 히스토리 경향 그래프, 필링 레이트(filling rate), 배터리 수명 또는 남아있는 메모리/음성-메시지 공간을 포함할 수 있다. 상기 어레이는 또한 특정 분석이 진행되고 있다는 것을 인간 사용자에게 이해시키는데 도움을 주는 "진행 막대들"을 표시하는데 사용될 수 있다. 상기 어레이는 폭이 15개의 원들이고 높이는 6개의 행들일 수 있다.

따라서 상기 디스플레이를 사용하는 하나의 방법은 수평축이 시간의 경과를 나타내고 수직축이 관심 대상의 양을 나타내는 아주 대략적인 막대 그래프를 표시하는 것이다. 각 시간 간격 동안 상기 어레이의 바닥으로부터 시작하여, 아무 것도 없음, 켜져 있는 1, 2 또는 3, 4, 5 또는 6개의 원들이 존재할 수 있다.

상기 디스플레이를 사용하는 다른 방법은 상기 어레이의 좌측 가장자리에서 시작하여, 아무 것도 없음과 켜져 있는 15개의 원들 사이에서 매우 대략적인 막대 그래프를 표시하는 것이다.

이러한 방식으로, 최소한의 비용으로, 적당한 수의 원들(이 경우, 90개의 원들)이 두가지 상이한 방법들로 정량적인 정보를 나타내기 위하여 융통성있는 방식으로 사용될 수 있다. 상기 원들은 바람직하기로는 상기 액정 디스플레이의 가장자리에 있는 커넥터에 각각의 추적들(traces)에 의해 개별적으로 어드레싱된다. 대안적으로 그들은 행 및 열 전극들에 의해 어드레싱될 수 있다.

이제 도 9를 참조하면, 측면에서 본 테스트 장치(70)가 도시된다. (도 9에서 명확성을 위해 생략된) 전기화학 셀(39)을 포함하는, 테스트 스트립은 도 9에서 우측으로의 이동에 의해 상기 테스트 장치(90)로 삽입된다.

상기 테스트 장치(70)의 사용자가 상기 장치(70)로 상기 테스트 스트립(90)을 삽입하는 것이 어려울 수 있다는 것은 이해될 것이다. 이것은 사용자가 한정된 손-눈 협응 능력 또는 한정된 소근육 제어를 가지기 때문에 발생할 수 있다. 대안적으로, 이것은 사용자가 예를 들어 밤에 캠핑할 때와 같이, 불이 잘 켜지지 않은 장소에 있기 때문에 발생할 수 있다. 어느 경우에, 사용자는 상기 테스트 스트립(90)의 영역을 밝히는 데 사용되는 발광 다이오드(LED)(91)로부터 이득을 얻을 수 있다. 상기 스트립(90)이 삽입되는 커넥터(93)가 존재하고, 상기 LED(91)는 바람직하기로는 상기 스트립(90)이 삽입되기 전에 발광된다.

종래 기술의 장치에 상기 커넥터(93)와 같은 커넥터에 LED가 존재하지만, 그 것은 단지 스트립(90)과 같은 스트립이 삽입된 후에만 켜질 수 있다. 이와 같이 그것은 상기 스트립의 사용시 사용자를 안내하는데 아무런 도움이 되지 않는다.

중요하게는, 도 9의 장치를 가지고, 사용자는 상기 스트립을 삽입하기 전에 상기 LED를 발광시킬 수 있다. 이것은 예를 들어 버튼을 누름으로써 행해질 수 있다. 이것은 경로(92)를 따라 광을 제공할 수 있어서, 상기 스트립의 팁을 조명한다. 그것은 또한 상기 커넥터(93)에 광을 제공하거나 양자에 광을 제공할 수 있다.

다른 방식으로 상기 스트립의 팁을 조명하는 것이 또한 유용할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같은 스트립(90)은 (부분적으로 또는 대부분 투명하기 때문에) 광도파관으로 사용될 수 있는 능력을 가질 수 있다. 예를 들어 이러한 스트립들의 제조시 사용가능한 많은 접착제들은 투명하다. 광은 95에 도시된 바와 같이 상기 스트립의 길이를 따라 통과할 수 있고, 96에 도시된 바와 같이 종단에서 방사된다. 이러한 방식으로 상기 스트립(90)의 팁이 혈액의 방울의 위치로 쉽사리 안내될 수 있도록 피침 영역(혈액의 방울을 생성하도록 바늘 끝 등으로 찔러진 영역)을 조명하는 것이 가능하다.

상기 스트립(90)의 광-전달부는 실질적으로 투명할 수 있거나, 형광성 또는 인광성일 수 있어서, 상기 스트립은 밝고 보기에 용이하다.

사용자들이 지닌 경험은 태스크에 적합한 LED 색을 선택하는 것을 허용한다. 예를 들어 청색 LED는 사용자가 적색 혈액의 방울을 찾으려고 하는 경우, 적색 LED보다 더 잘 작용하여, 매우 양호한 콘트라스트를 제공할 것이다.

이제 도 14를 참조하면, 단지 두개의 연산 증폭기들(122, 137)만을 필요로 하는 회로가 도시된다. 상기 회로 중앙에 있는 것은 동작 전극(120) 및 카운터 전극(121)을 구비하는 반응 셀(130)이다. 연산 증폭기(122)는 상기 동작 전극(120)에 전압(V2)을 인가하는 단일-이득 증폭기(버퍼) 역할을 한다. 펄스-폭-변조 제어 라인(123)은 저역-통과 필터 네트워크(126)를 통해 어떤 원하는 전압이 나타나도록 트랜지스터들(124, 125)을 턴온 및 턴오프시킨다. 상기 나타내어진 전압(V2)은 라인 127에서 측정되고, 전형적인 경우 예를 들어 도 14에서 명확성을 위하여 모두 생략된, 마이크로콘트롤러에 있는 아날로그-디지털 변환기로 간다.

상기 펄스-폭-변조 라인(123)의 동작 방법은 본 출원과 함께 동시에 출원되고, 발명의 명칭이 "안정적인 전압을 분석 시스템에 제공하기 위한 방법 및 장치"인, 공동 계류 중인 출원 번호 XX, (도킷 번호 AGAM.P019,)에 기술되어 있는데, 상기 출원은 여기에 모든 목적을 위하여 참조로써 포함되어 있다.

상기 분석의 암페어 측정 단계 동안, 스위치(133)는 개방되고 스위치들(134 및 132)은 닫힌다. 136에서의 기준 전압(VREF)은 바람직하기로는 도 14에서 명확성을 위해 생략된 아날로그-디지털 변환기에 의해, 측정되는 전압(V1)(135)을 나타낸다. 상기 전압은 증폭기(137)의 입력에 제공되고, 상기 전극(121)에 제공되는 전압을 정의한다. 128에 나타난 전압은 이 단계 동안, 상기 반응 셀(130)을 통과하는 전류를 나타낸다.

상기 분석의 전위 측정 단계 동안, 스위치(133)는 닫히고 스위치들(134 및 132)은 개방된다. 이러한 방식으로 상기 전극(121)에서의 전위는 상기 증폭기(137)에 이용가능해지고 그곳으로부터 감지 라인(128)에 이용가능해진다. 라인 128에 나 타난 전압은 상기 전극(121)에서의 전압을 나타내고, 전극(120)에서의 전압은 127에서의 전압에 의해 정의되며, 이러한 방식으로 상기 전극들(120, 121) 간의 전위 차를 측정하는 것이 가능하다. 상기 장치를 다르게 설명하면, 보이는 것은 제1 전극과 제2 전극을 구비하는 반응 셀과 사용되는 장치이다. 전압 소스는 제어가능한 전압을 상기 제1 전극에 제공하고 전압 센서는 상기 제1 전극에 제공된 전압을 감지한다. 증폭기는 스위치 수단에 의해 상기 제2 전극과 연결된다. 상기 스위치 수단은 제1 위치 및 제2 위치 간에 전환가능하고, 상기 제1 위치에서 상기 스위치 수단은 상기 제2 전극을 통과하는 전류를 측정하도록 상기 증폭기를 배치하여, 상기 반응 셀을 통과하는 전류를 측정한다. 상기 제2 위치에서 상기 스위치 수단은 상기 제2 전극에 존재하는 전압을 측정하도록 상기 증폭기를 배치한다. 예시적인 실시예에서 상기 스위치 수단은 제1, 제2 및 제3 아날로그 스위치들을 포함하는데, 상기 제1 아날로그 스위치는 상기 제2 전극과 상기 증폭기의 반전 입력을 연결하고, 상기 제2 아날로그 스위치는 상기 제2 전극과 상기 증폭기의 비반전 입력을 연결하며, 상기 제3 스위치는 상기 증폭기의 비반전 입력과 기준 전압을 연결한다. 상기 제1 위치는 닫히는 제1 및 제3 스위치들과 열리는 제2 스위치에 의해 정의되고, 반면에 상기 제2 위치는 열리는 제1 및 제3 스위치와 닫히는 제2 스위치에 의해 정의된다.

도 14로 돌아가면, 라인 128에서 신호를 평활화하기 위하여 저역-통과 필터(129)가 제공된다.

이러한 분석에서 사용하기에 적합한 증폭기들이 비싼 경우, 그리고 132, 133, 134에서 사용하기에 적합한 아날로그 스위치들이 비싸지 않은 경우, 필요한 증폭기들의 수를 최소화하는 것을 허용하도록 여기에 도시된 바와 같은 회로를 사용하는 것이 바람직하다는 것은 이해될 것이다.

당업자는 본 발명을 벗어남없이 본 발명의 실시예들에 대한 수많은 명백한 개선들 및 변경들을 안출하는데 아무런 어려움도 없을 것이고, 본 발명의 실시예들의 수많은 개선들 및 변경들은 다음에 오는 청구항들에 의해 포함될 것이다.

Claims

제1 종단에 전기 접속점을 구비하고 제2 종단에 전기화학 셀을 구비하는 가늘고 긴 테스트 스트립에 있어서, 상기 테스트 스트립은 상기 제1 종단에서 상기 제2 종단으로 뻗어 있는 광도파관을 더 포함하고, 상기 제1 종단에서 상기 광도파관으로 투사되는 광은 상기 제2 종단에서 상기 광도파관으로부터 방사되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립.
제1항에 있어서, 상기 광도파관은 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광도파관은 형광성(fluorescent)인 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광도파관은 인광성(phosphorescent)인 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가늘고 긴 테스트 스트립은 어떤 길이를 가지며, 상기 제1 종단에서 상기 광도파관으로 투사되는 광은 상기 광도파관의 길이를 따라 상기 광도파관으로부터 부가적으로 방사되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의한 가늘고 긴 테스트 스트립과 테스트 장치의 결합물로서, 상기 테스트 장치는 상기 테스트 스트립의 전기 접속점과 전기 접속을 형성하도록 배치된 전기 커넥터를 포함하고, 상기 테스트 장치는 상기 제1 종단에서 상기 광도파관으로 광을 투사하도록 배치된 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 테스트 장치의 결합물.
제6항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 테스트 장치의 결합물.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광원은 적색이 아닌 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 테스트 장치의 결합물.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광원은 청색인 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 테스트 장치의 결합물.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이 상기 광을 투사하도록 하기 위한 사용자 입력에 응답하는 입력 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 테스트 장치의 결합물.
제1 종단에 전기 접속점을 구비하고 제2 종단에 전기화학 셀을 구비하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 함께 사용하기 위한 방법으로서, 상기 테스트 스트립은 상기 제1 종단에서 상기 제2 종단으로 뻗어 있는 광도파관을 더 포함하고, 상기 제1 종단에서 상기 광도파관으로 투사되는 광은 상기 제2 종단에서 상기 광도파관으로부터 방사되는 방법에 있어서,

상기 제1 종단에서 상기 광도파관으로 광을 투사하는 단계; 및

상기 제2 종단에서 상기 광도파관으로부터 광을 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 함께 사용하기 위한 방법.
제11항에 있어서, 상기 방사된 광을 혈액의 방울에 조사하는 단계; 및

상기 전기화학 셀을 상기 혈액의 방울로 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 함께 사용하기 위한 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 방법은 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 결합물을 가지고 수행되는 것을 특징으로 하는 가늘고 긴 테스트 스트립과 함께 사용하기 위한 방법.
인간 사용자와 함께 사용하기 위한 테스트 장치와 함께 사용하기 위한 방법으로서, 상기 테스트 장치는 저해상도 영역들의 직사각형 어레이를 포함하는 디스 플레이를 구비하고, 상기 어레이는 제1축 및 제2축을 포함하는 방법에 있어서,

인간 사용자의 체액에 관해 적어도 하나의 전기화학 테스트를 수행하는 단계;

상기 직사각형 어레이에 의해 상기 인간 사용자에게 관심 대상의 제1 정보를 표시하는 단계로서, 상기 제1 정보는 제1 막대 그래프에 의해 표시되고, 상기 제1 막대 그래프는 수평 막대들을 구비하며, 각 수평 막대는 상기 직사각형 어레이의 행(row)을 포함하는 단계; 및

상기 직사각형 어레이에 의해 상기 인간 사용자에게 관심 대상의 제2 정보를 표시하는 단계로서, 상기 제2 정보는 제2 막대 그래프에 의해 표시되고, 상기 제2 막대 그래프는 수직 막대들을 구비하며, 각 수직 막대는 상기 직사각형 어레이의 열(column)을 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 저해상도 영역들의 직사각형 어레이는 6개의 행들 및 15개의 열들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
인간 사용자와 함께 사용하기 위한 테스트 장치로서, 상기 테스트 장치는 저해상도 영역들의 직사각형 어레이를 포함하는 디스플레이를 구비하고, 상기 어레이는 제1축 및 제2축을 포함하며, 상기 테스트 장치는,

인간 사용자의 체액에 관해 적어도 하나의 전기화학 테스트를 수행하는 수단;

상기 직사각형 어레이에 의해 상기 인간 사용자에 관심 대상의 제1 정보를 표시하는 수단으로서, 상기 제1 정보는 제1 막대 그래프에 의해 표시되고, 상기 제1 막대 그래프는 수평 막대들을 구비하며, 각 수평 막대는 상기 직사각형 어레이의 행을 포함하는 수단; 및

상기 직사각형 어레이에 의해 상기 인간 사용자에 관심 대상의 제2 정보를 표시하는 수단으로서, 상기 제2 정보는 제2 막대 그래프에 의해 표시되고, 상기 제2 막대 그래프는 수직 막대들을 구비하며, 각 수직 막대는 상기 직사각형 어레이의 열을 포함하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
제16항에 있어서, 상기 저해상도 영역들의 직사각형 어레이는 6개의 행들과 15개의 열들을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
제16항에 있어서, 상기 디스플레이는 액정 디스플레이이고 상기 저해상도 영역들 각각은 상기 디스플레이로부터 다른 회로로의 접속점에 대한 개별적인 도전성 추적(trace)을 구비하는 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
인간 체액의 성분과 반응하는 시약 및 적어도 두개의 전극들을 포함하는 전기화학 셀;

상기 두 전극들 간에 전위를 인가하기 위한 수단;

상기 전기화학 셀을 통과하는 전류를 측정하기 위한 상기 전기화학 셀 외부 에 있는 암페어 측정 수단; 및

상기 전기화학 셀을 통한 전위의 인가를 자동으로 중지하여 상기 인가된 전위의 부재시 상기 전기화학 셀에서의 전위의 측정을 허용하기 위한 수단을 포함하며, 상기 전위의 인가를 자동으로 중지하여 상기 전기화학 셀의 전위의 측정을 허용하기 위한 수단은 상기 전위를 인가하기 위한 수단으로부터 상기 적어도 두개의 전극들 중 제1 전극을 연결해제시키기 위하여 상기 적어도 두개의 전극들 중 제1 전극과 상기 전위를 인가하기 위한 수단 사이에 배치된 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제19항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 처분가능한(disposable) 테스트 스트립내에 존재하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 전위를 인가하기 위한 수단으로부터 상기 적어도 두개의 전극들 중 제2 전극을 선택적으로 연결해제시키기 위하여 상기 적어도 두개의 전극들 중 제2 전극과 상기 전위를 인가하기 위한 수단 사이에 배치된 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전위를 인가하기 위한 수단은 상기 적어도 두개의 전극들 간에 일정한 전위를 생성하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전위를 인가하기 위한 수단은 상기 적어도 두개의 전극들 간에 시간-가변적 전위를 생성하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제23항에 있어서, 상기 시간-가변적 전위는 사인 곡선(sinusoidal) 방식으로 변하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제23항에 있어서, 상기 시간-가변적 전위는 램프(ramp) 방식으로 변하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제23항에 있어서, 상기 전위를 인가하기 위한 수단은 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제23항에 있어서, 상기 전위를 인가하기 위한 수단은 펄스-폭-변조된 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제27항에 있어서, 상기 펄스-폭-변조된 신호는 커패시터에 인가되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제19항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전위 측정을 기록(logging)하고 상기 체액의 성분을 나타내는 상기 기록된 측정들의 함수를 획득하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제18항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시약은 글루코스와 반응하고, 상기 체액의 성분은 글루코스인 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제18항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체액의 성분의 표시를 인간 사용자에게 표시하기 위한 디스플레이 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 테스트 장치.
제1 전극 및 제2 전극을 구비하는 반응 셀과 함께 사용하기 위한 장치에 있어서,

상기 제1 전극에 제어가능한 전압을 제공하는 전압 소스;

상기 제1 전극에 제공된 전압을 감지하는 전압 센서;

증폭기; 및

제1 위치와 제2 위치 간에 전환가능한 스위치 수단을 포함하고, 상기 제1 위치에서 상기 스위치 수단은 상기 제2 전극을 통과하는 전류를 측정하도록 상기 증폭기를 배치하여, 상기 반응 셀을 통과하는 전류를 측정하고, 상기 제2 위치에서 상기 스위치 수단은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 간의 전압을 측정하도록 상기 증폭기를 배치하는 것을 특징으로 하는 장치.
제32항에 있어서, 상기 스위치 수단은 제1 스위치, 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치는 상기 제2 전극과 상기 증폭기의 반전 입력을 연결시키며, 상기 제2 스위치는 상기 제2 전극과 상기 증폭기의 비-반전 입력을 연결시키고, 상기 제3 스위치는 상기 증폭기의 비-반전 입력과 기준 전압을 연결시키며, 상기 제1 위치는 상기 제1 및 제3 스위치가 닫혀 있고 상기 제2 스위치가 열려 있는 것에 의해 정의되고, 상기 제2 위치는 상기 제1 및 제3 스위치가 열려 있고 상기 제2 스위치가 닫혀 있는 것에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 장치.