KR20130098381A - 전기 화학적 센서의 향상된 안정성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

전기 화학적 센서의 향상된 안정성을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

샘플 내의 피분석물의 농도를 판정하기 위한 방법, 이와 관련하여 사용된 디바이스 및 시스템이 본 명세서에 제공된다. 샘플 내의 피분석물의 농도를 판정하기 위한 방법의 일 예시적인 실시예에서, 피분석물을 포함하는 샘플이 작업 전극 및 상대 전극을 갖는 샘플 분석 디바이스에 제공된다. 전위가 전극들 사이에 인가되고, 샘플 분석 디바이스의 물리적 특성의 변화에 상관하는 파라미터의 측정치가 계산된다. 물리적 특성의 변화에 상관하는 파라미터의 견지에서 피분석물의 농도가 이어서 판정될 수 있다. 피분석물 농도 판정을 행하기 위해 물리적 특성의 변화에 상관하는 파라미터의 장점을 취하는 시스템 및 디바이스가 또한 제공된다.

Description

전기 화학적 센서의 향상된 안정성을 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED STABILITY OF ELECTROCHEMICAL SENSORS}
본 명세서에 제공된 시스템 및 방법은 의료 시험의 분야, 특히 샘플(예를 들어, 혈액을 포함하는 생리학적 유체) 내의 피분석물(들)의 존재 및/또는 농도의 검출에 관한 것이다.
생리학적 유체(예를 들어, 혈액 또는 혈장과 같은 혈액 유도 제제) 내의 피분석물 농도 판정은 현재의 사회에서 계속 증가하는 중요성을 갖는다. 이러한 분석은 임상 연구실 시험, 가정 시험 등을 포함하는 다양한 용례 및 세팅에서 용도를 발견하고, 여기서 이러한 시험의 결과는 다양한 질병 조건의 진단 및 관리에 현저한 역할을 한다. 관심 피분석물은 당뇨병 관리를 위한 포도당, 심장혈관 조건을 모니터링하기 위한 콜레스테롤 등을 포함한다.
피분석물 농도 판정 분석을 위한 통상의 방법은 전기화학에 기초한다. 이러한 방법에서, 수성 액체 샘플이 센서, 예를 들어 적어도 2개의 전극, 즉 작업 전극 및 상대 전극으로 구성된 전기화학적 셀 내의 샘플 반응 챔버 내에 배치되고, 여기서 전극들은 이들 전극을 전류 측정(amperometric) 또는 전량(coulometric) 측정에 적합하게 하는 임피던스를 갖는다. 분석될 성분은 반응제와 반응하도록 허용되어 피분석물 농도에 비례하는 양으로 산화 가능(또는 환원 가능) 물질을 형성한다. 존재하는 산화 가능(또는 환원 가능) 물질의 양은 이어서 전기 화학적으로 추정되고 샘플 내의 피분석물 농도에 관련된다.
모든 센서 소자의 바람직한 속성은 긴 저장 수명을 갖는데, 즉 센서 소자의 감지 특성이 제조와 사용 사이에(즉, 저장 중에) 상당히 변경되지 않는다는 것이다. 그러나, 장시간 기간 동안 저장될 때 및/또는 비최적 저장 조건, 예를 들어 고온, 고습도 등에서, 센서의 성능은 열화될 수 있다. 예를 들어, 이러한 센서를 사용하는 피분석물 농도 판정의 정확성이 감소될 수 있다. 본 발명의 목적은 종래 기술의 이들 및 다른 단점을 극복하거나 개량하는 것이다.
샘플 내의 피분석물의 농도를 판정하기 위한 시스템 및 방법의 다양한 양태가 본 명세서에 제공된다. 일 이러한 양태에서, 시스템 및 방법은 전위가 인가되고 전류가 측정되는 전기 화학적 셀을 사용하는 것을 포함한다. 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터가 또한 특정될 수 있다. 전류 측정치 및 물리적 특성에 상관하는 파라미터에 기초하여, 방법 및 시스템은 전기 화학적 셀의 물리적 특성의 효과를 최소화하면서 피분석물 농도가 신속한 방식으로 발견될 수 있게 한다.
이하에 설명되는 다양한 실시예에서, 전기 화학적 셀은 포도당 센서 또는 면역 센서와 같은 다양한 샘플 분석 디바이스에 사용될 수 있다. 분석된 샘플은 혈액을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 혈액은 전혈을 포함할 수 있다. 농도가 분석되는 피분석물은 포도당을 포함할 수 있다. 포도당 농도의 분석은 포도당산으로의 포도당의 산화를 포함할 수 있다. 실시예에서, 플라빈 아데닌 디뉴클로에타이드(FAD) 공동 인자를 갖는 효소 GDH가 포도당산으로의 포도당의 변환을 촉매화하는데 사용될 수 있다. 샘플 분석 디바이스가 면역 센서인 실시예에서, 농도가 분석되는 피분석물은 C-반응성 단백질을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 샘플 내의 피분석물의 농도를 판정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 샘플을 샘플 분석 디바이스의 전기 화학적 셀 내로 도입하여 피분석물의 변환을 유발하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 이격 관계의 제 1 전극 및 제 2 전극 및 시약을 갖는 셀을 포함하는 다양한 전기 화학적 셀이 사용될 수 있다. 일단 샘플이 도입되면, 방법은 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터의 측정치를 판정하는 단계와, 보정 인자를 계산하는 단계를 포함하고, 보정 인자는 적어도 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터의 견지이다. 방법은 이어서 보정 인자의 견지에서 피분석물의 농도를 판정하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 전기 화학적 시스템이 개시된다. 전기 화학적 시스템은 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 전기 화학적 셀과, 전기 화학적 셀에 접속된 계기를 포함할 수 있다. 계기는 전기 화학적 셀의 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전위를 인가하도록 전기 화학적 셀에 접속된 제어 유닛을 포함할 수 있고, 제어 유닛은 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터의 측정치를 판정하고 샘플 내의 피분석물의 보정된 농도를 계산하도록 상기 측정치를 사용한다.
몇몇 실시예에서, 보정 인자가 상관되는 물리적 특성은 전기 화학적 셀의 수명 및 전기 화학적 셀의 저장 조건 중 적어도 하나에 관련될 수 있다. 예를 들어, 저장 조건은 저장 온도 및 저장 시간을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터는 전기 화학적 셀의 측정된 캐패시턴스를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 보정된 피분석물의 농도를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 샘플을 시험 스트립에 적용하는 단계를 포함한다. 일단 샘플이 적용되면, 방법은 제 2 전극에서 환원된 매개체를 산화하기에 충분한 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 제 1 시간 간격 동안 제 1 시험 전압을 샘플에 인가하는 단계를 포함한다. 제 1 시험 전압의 인가 후에, 방법은 제 1 전극에서 환원된 매개체를 산화하기에 충분한 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 제 2 시간 간격 동안 제 2 시험 전압을 샘플에 인가하는 단계를 포함한다. 제 1 시간 간격 및 제 2 시간 간격 동안 시험 전류값에 기초하여 제 1 포도당 농도가 계산될 수 있다.
방법은 시험 스트립의 캐패시턴스를 판정하는 단계와, 제 1 포도당 농도 및 캐패시턴스에 기초하여 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 계산하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 계산하는 단계는 캐패시턴스 및 제 1 포도당 농도에 기초하여 보정 인자를 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 캐패시턴스 보정된 포도당 농도는 제 1 포도당 농도 및 보정 인자에 기초하여 계산된다. 예를 들어, 보정 인자는 캐패시턴스가 시험 스트립의 사전 결정된 이상 캐패시턴스에 동일할 때 약 제로일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 계산하는 단계는 보정 인자를 100으로 나누고 1을 가산하여 중간 항을 제공하는 단계 및 중간 항에 제 1 포도당 농도를 곱하여 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 캐패시턴스 보정된 포도당 농도는 캐패시턴스가 제 1 캐패시턴스 임계치보다 작고 제 1 포도당 농도가 제 1 포도당 농도 임계치보다 클 때 계산될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 방법은 보정 인자가 보정 인자 임계값보다 큰지를 판정하고, 이어서 보정 인자를 보정 인자 임계값으로 설정하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 전기 화학적 시스템이 개시된다. 전기 화학적 시스템은 시험 스트립 및 시험 계기를 포함할 수 있다. 시험 스트립은 전기 화학적 셀 및 시험 계기와 정합하기 위한 전기 접점을 포함할 수 있다. 전기 화학적 셀은 이격 관계의 제 1 전극 및 제 2 전극 및 시약을 포함할 수 있다. 시험 계기는 시험 스트립으로부터 전류 데이터를 수신하도록 적용되고 계산된 포도당 농도 및 측정된 캐패시턴스에 기초하여 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 판정하도록 더 적용된 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정된 캐패시턴스는 시험 스트립의 수명 및 시험 스트립의 저장 조건 중 적어도 하나에 관한 시험 스트립의 물리적 특성과 상관할 수 있다. 저장 조건은 예를 들어 저장 온도 및 저장 시간을 포함할 수 있다.
일 예시적인 실시예에서, 시험 계기는 포도당 농도 임계치 및 캐패시턴스 임계치를 포함하는 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 프로세서는 측정된 캐패시턴스가 캐패시턴스 임계치보다 작고 계산된 포도당 농도가 포도당 농도 임계치보다 클 때 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 판정할 수 있다.
전술된 다양한 시스템 및 방법에서, 전기 화학적 셀의 캐패시턴스를 판정하는 예시적인 방법은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제 1 시험 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 시험 전압은 AC 전압 성분 및 DC 전압 성분을 갖고, AC 전압 성분은 제 1 시험 전압의 인가 후에 사전 결정된 시간에 인가될 수 있다. 시험 전압은 제 2 전극에서 제한 시험 전류를 발생시키기에 충분한 크기를 갖는 DC 전압 성분을 또한 가질 수 있고, 제 2 전극은 시약층 코팅을 갖지 않는다. 방법은 AC 전압 성분으로부터 발생하는 시험 전류의 부분을 전기 화학적 셀의 캐패시턴스값으로 프로세싱하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
이들 및 다른 실시예, 특징 및 장점은 먼저 간략하게 설명된 첨부 도면과 함께 본 발명의 다양한 예시적인 실시예의 이하의 더 상세한 설명을 참조하여 취할 때 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백해질 것이다.
본 발명의 다양한 특징이 첨부된 청구범위에 상세히 설명되어 있다. 이러한 특징의 더 양호한 이해가 예시적인 비한정적인 실시예를 설명하는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 얻어질 수 있다.
도 1a는 예시적인 시험 스트립의 사시도.
도 1b는 도 1a의 시험 스트립의 분해 사시도.
도 1c는 도 1a의 시험 스트립의 원위부의 사시도.
도 2는 도 1a의 시험 스트립의 저면 평면도.
도 3은 도 1a의 시험 스트립의 측면 평면도.
도 4a는 도 1a의 시험 스트립의 상면 평면도.
도 4b는 도 4a의 화살표 4B-4B에 따른 시험 스트립의 원위부의 부분 측면도.
도 5는 시험 스트립 접촉 패드와 전기적으로 인터페이스하는 시험 계기를 도시하는 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 면역 센서의 예시적인 실시예의 분해도.
도 7a는 시험 계기가 지정된 시간 간격 동안 복수의 시험 전압을 인가하는 시험 전압 파형을 도시하는 도면.
도 7b는 도 6의 시험 전압 파형을 갖고 생성된 과도 시험 전류를 도시하는 도면.
도 8a는 도 7a에 비교될 때 시험 계기가 지정된 시간 간격 동안 대향 극성에서 복수의 시험 전압을 인가하는 시험 전압 파형을 도시하는 도면.
도 8b는 도 8a의 시험 전압으로 생성된 과도 시험 전류를 도시하는 도면.
도 9는 복수의 시험에 대한 캐패시턴스와 바이어스 퍼센트 사이의 관계를 도시하는 차트.
이하의 상세한 설명은 상이한 도면 내의 유사한 요소가 동일한 도면 부호로 지시되어 있는 도면을 참조하여 판독되어야 한다. 반드시 실제 축적대로 도시된 것은 아닌 도면은 선택된 실시예를 도시하고, 본 발명의 범주를 한정하도록 의도된 것은 아니다. 상세한 설명은 본 발명의 원리를 한정이 아니라, 예로서 도시한다.
본 명세서에 사용될 때, 임의의 수치값 또는 범위에 대해 용어 "약" 또는 "대략"은 구성 요소의 부분 또는 집합이 본 명세서에 설명된 바와 같이 그 의도된 목적으로 기능할 수 있게 하는 적합한 치수 공차를 지시한다. 게다가, 본 명세서에 사용될 때, 용어 "환자", "호스트", "사용자" 및 "피험자"는 임의의 인간 또는 동물 피험자를 칭하고, 시스템 또는 방법을 인간 사용에 한정하도록 의도된 것은 아니지만, 인간 환자에서 본 발명의 사용은 바람직한 실시예를 표현한다.
특정 예시적인 실시예가 이제 본 명세서에 개시된 시스템의 구조, 기능, 제조 및 사용 및 방법의 원리의 전체적인 이해를 제공하도록 설명될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 구체적으로 설명되고 첨부 도면에 도시된 시스템 및 방법이 비한정적인 예시적인 실시예이고, 본 발명의 범주는 단지 청구범위에 의해서만 규정된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일 예시적인 실시예와 관련하여 도시되거나 설명된 특징은 다른 실시예의 특징과 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되도록 의도된다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 광범위한 샘플 내의 광범위한 피분석물의 판정시에 사용을 위해 적합하고, 전혈, 혈장, 혈청, 간질 유체 또는 그 유도체 내의 피분석물의 판정시에 사용을 위해 특히 적합하다. 예시적인 실시예에서, 대향 전극들을 갖는 박층 셀 디자인 및 고속인(예를 들어, 약 5초 분석 시간) 트라이-펄스 전기 화학적 검출에 기초하는 포도당 시험 시스템은 소형 샘플(예를 들어, 약 0.4 μL)을 필요로 하고, 혈당 측정의 향상된 신뢰성 및 정확성을 제공할 수 있다. 피분석물을 분석하기 위한 반응셀에서, 샘플 내의 포도당은 포도당 탈수소 효소를 사용하여 글로쿠노락톤으로 산화될 수 있고, 전기 화학적 활성 매개체가 효소로부터 팔라듐 작업 전극으로 전자를 수송하는데 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 반응셀 내의 전극 중 적어도 하나를 코팅하는 시약층은 피로로퀴놀린 퀴논(PQQ) 공동 인자 및 페리시아나이드에 기초하는 포도당 탈수소 효소(GDH)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, PQQ 공동 인자에 기초하는 효소 GDH는 플라빈 아데닌 디뉴클로에타이드(FAD) 공동 인자에 기초하는 효소 GDH로 대체될 수도 있다. 혈액 또는 대조 용액(control solution)이 반응 챔버 내에 투여될 때, 포도당은 이하의 화학 변환 T.1에 나타낸 바와 같이, GDH(ox)에 의해 산화되고 프로세스에서 GDH(ox)를 GDH(red)로 변환한다. GDH(ox)는 GDH의 산화 상태를 칭하고, GDH(red)는 GDH의 환원 상태를 칭한다.
T.1 D-포도당 + GDH(ox) → 포도당산 + GDH(red)
포텐쇼스탯(potentiostat)이 작업 전극 및 상대 전극에 트라이-펄스 전위 파형을 인가하는데 사용될 수 있어, 포도당 농도를 계산하는데 사용된 과도 시험 전류를 생성한다. 또한, 과도 시험 전류로부터 얻어진 부가의 정보는 샘플 매트릭스 사이를 구별하고 적혈구 용적율, 온도 변동, 전기 화학적 활성 성분에 기초하는 혈액 샘플의 변동성을 보정하고, 가능한 시스템 에러를 식별하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 원리적으로, 이격된 제 1 및 제 2 전극 및 시약층을 갖는 임의의 유형의 전기 화학적 셀과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 화학적 셀은 시험 스트립의 형태일 수 있다. 일 양태에서, 시험 스트립은 시약층이 위치되어 있는 샘플 수용 챔버 또는 구역을 규정하기 위한 얇은 스페이서에 의해 분리된 2개의 대향 전극들을 포함할 수 있다. 출원인은 예를 들어 공면 전극을 갖는 시험 스트림을 포함하는 다른 유형의 시험 스트립이 또한 본 명세서에 설명된 방법과 함께 사용될 수도 있다는 것을 주지한다.
전기 화학적 셀
도 1a 내지 도 4b는 본 명세서에 설명된 방법과 함께 사용을 위해 적합한 예시적인 시험 스트립(62)의 다양한 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 시험 스트립(62)은 근위 단부(80)로부터 원위 단부(82)로 연장하고 측방향 에지(56, 58)를 갖는 세장형 본체를 포함할 수 있다. 본체(59)의 근위부는 다중 전극(164, 166)을 갖는 샘플 반응 챔버(61) 및 시약(72)을 포함할 수 있고, 시험 스트립 본체(59)의 원위부는 시험 계기와 전기적으로 통신하기 위해 구성된 특징부를 포함할 수 있다. 사용시에, 생리학적 유체 또는 대조 용액은 전기 화학적 분석을 위해 샘플 반응 챔버(61)로 전달될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 시험 스트립(62)은 그 사이에 스페이서층(60)이 위치되어 있는 제 1 전극층(66) 및 제 2 전극층(64)을 포함할 수 있다. 제 1 전극층(66)은 제 1 전극(166)과, 제 1 전극(166)을 제 1 전기 접점(67)에 전기적으로 접속하기 위한 제 1 접속 트랙(76)을 제공할 수 있다. 유사하게, 제 2 전극층(64)은 제 2 전극(164)과, 제 2 전극(164)을 제 2 전기 접점(63)과 전기적으로 접속하기 위한 제 2 접속 트랙(78)을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 샘플 반응 챔버(61)는 도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(166), 제 2 전극(164) 및 스페이서(60)에 의해 형성된다. 구체적으로, 제 1 전극(166) 및 제 2 전극(164)은 각각 샘플 반응 챔버(61)의 저부 및 상부를 형성한다. 스페이서(60)의 절결 영역(68)은 샘플 반응 챔버(61)의 측벽을 형성할 수 있다. 일 양태에서, 샘플 반응 챔버(61)는 샘플 입구 및/또는 환기구를 제공하는 다수의 포트(70)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 포트 중 하나는 유체 샘플 진입을 제공할 수 있고, 다른 포트는 환기구로서 작용할 수 있다.
샘플 반응 챔버(61)는 작은 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, 체적은 약 0.1 마이크로리터 내지 약 5 마이크로리터, 바람직하게는 약 0.2 마이크로리터 내지 약 3 마이크로리터, 더 바람직하게는 약 0.3 마이크로리터 내지 약 1 마이크로리터의 범위일 수 있다. 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 샘플 반응 챔버(61)는 다양한 다른 이러한 체적을 가질 수 있다. 작은 샘플 체적을 제공하기 위해, 절결부(68)는 약 0.01 cm2 내지 약 0.2 cm2, 바람직하게는 약 0.02 cm2 내지 약 0.15 cm2, 더 바람직하게는 약 0.03 cm2 내지 약 0.08 cm2의 범위의 면적을 가질 수 있다. 유사하게, 당 기술 분야의 숙련자들은 체적 절결부(68)가 다양한 다른 이러한 면적을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 게다가, 제 1 및 제 2 전극(166, 164)은 약 1 미크론 내지 약 500 미크론의 범위, 바람직하게는 약 10 미크론 내지 약 400 미크론의 범위, 더 바람직하게는 약 40 미크론 내지 약 200 미크론의 범위로 이격될 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 범위는 다양한 다른 값들 사이로 다양할 수 있다. 전극의 밀접한 간격은 또한 산화 환원 사이클링이 발생할 수 있게 하고, 여기서 제 1 전극(166)에서 생성된 산화된 매개체는 제 2 전극(164)으로 확산되어 환원되게 될 수 있고, 이후에 제 1 전극(166)으로 재차 확산되어 재차 산화될 수 있게 된다.
시험 스트립 본체(59)의 원위 단부에는, 제 1 전기 접점(67)이 시험 계기로의 전기 접속부를 설정하는데 사용될 수 있다. 제 2 전기 접점(63)이 도 2에 도시된 바와 같이 U형 노치(65)를 통해 시험 계기에 의해 액세스될 수 있다. 출원인은 시험 스트립(62)이 시험 계기에 전기적으로 접속하기 위해 구성된 다양한 대안적인 전기 접점을 포함할 수 있다는 것을 주지한다. 예를 들어, 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제 6,379,513호는 전기 화학적 셀 접속 수단을 개시하고 있다.
일 실시예에서, 제 1 전극층(66) 및/또는 제 2 전극층(64)은 금, 팔라듐, 탄소, 은, 플래티늄, 산화주석, 이리듐, 인듐 및 이들의 조합(예를 들어, 인듐 도핑된 산화주석)과 같은 재료로부터 형성된 도전성 재료일 수 있다. 게다가, 전극은 예를 들어 스퍼터링, 무전해 도금 또는 스크린 인쇄 프로세스와 같은 다양한 프로세스에 의해 절연 시트(도시 생략) 상에 도전성 재료를 증착함으로써 형성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 제 2 전극층(64)은 스퍼터링된 금 전극일 수 있고, 제 1 전극층(66)은 스퍼터링된 팔라듐 전극일 수 있다. 이격층(60)으로서 이용될 수 있는 적합한 재료는 예를 들어, 플라스틱(예를 들어, PET, PETG, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌), 실리콘, 세라믹, 글래스, 접착제 및 이들의 조합과 같은 다양한 절연 재료를 포함한다.
시약층(72)은 슬롯 코팅, 튜브의 단부로부터의 분배, 잉크제팅 및 스크린 인쇄와 같은 프로세스를 사용하여 샘플 시약 챔버(61) 내에 배치될 수 있다. 이러한 프로세스는 예를 들어, 그 각각의 전문이 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제 6,749,887호, 제 6,869,411호, 제 6,676,995호 및 제 6,830,934호에 설명되어 있다. 일 실시예에서, 시약층(72)은 적어도 매개체 및 효소를 포함할 수 있고, 제 1 전극(166) 상에 증착될 수 있다. 다양한 매개체 및/또는 효소가 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다. 예를 들어, 적합한 매개체는 페리시아나이드, 페로센, 페로센 유도체, 오스뮴 바이피리딜 복합체 및 퀴논 유도체를 포함한다. 적합한 효소의 예는 포도당 산화효소, 피로로퀴놀린 퀴논(PQQ) 공동 인자에 기초하는 포도당 탈수소 효소(GDH), 니코틴아미드 아네딘 디뉴클레오타이드 공동 인자에 기초하는 GDH 및 FAD 기반 GDH[E.C.1.1.99.10]를 포함한다. 시약층(72)을 제조하기 위해 적합할 수 있는 일 예시적인 시약 제제는 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 미국 특허 출원 공개 제 2004/0120848호로서 공개된, 발명의 명칭이 "살균 및 캘리브레이션된 바이오센서-기반 의료 디바이스 제조 방법(Method of Manufacturing a Sterilized and Calibrated Biosensor-Based Medical Device)"인 계류중인 미국 특허 출원 제 10/242,951호에 설명되어 있다.
제 1 전극(166) 또는 제 2 전극(164)은 시험 계기의 인가된 시험 전위의 극성에 따라 제한된 양의 매개체를 산화하거나 환원하는 작업 전극으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 전류 제한종이 환원된 매개체이면, 이는 충분한 포지티브 전위가 제 2 전극(164)에 대해 인가되는 한, 제 1 전극(166)에서 산화될 수 있다. 이러한 상황에서, 제 1 전극(166)은 작업 전극의 기능을 수행하고, 제 2 전극(164)은 상대/기준 전극의 기능을 수행한다. 시험 스트립(62)에 대해 달리 언급되지 않으면, 시험 계기(100)에 의해 인가된 모든 전위는 이하에 제 2 전극(164)에 대해 언급될 것이라는 것이 주목되어야 한다.
유사하게, 충분한 네거티브 전위가 제 2 전극(164)에 대해 인가되면, 환원된 매개체는 제 2 전극(164)에서 산화될 수 있다. 이러한 상황에서, 제 2 전극(164)은 작업 전극의 기능을 수행할 수 있고, 제 1 전극(166)은 상대/기준 전극의 기능을 수행할 수 있다.
초기에, 본 명세서에 개시된 방법은 제 1 전극(166), 제 2 전극(164) 및 시약층(72)을 포함하는 시험 스트립(62) 내에 소정량의 관심 유체 샘플을 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 유체 샘플은 전혈 또는 그 유도체 또는 분획 또는 대조 용액일 수 있다. 유체 샘플, 예를 들어 혈액은 포트(70)를 경유하여 샘플 반응 챔버(61) 내에 투여될 수 있다. 일 양태에서, 포트(70) 및/또는 샘플 반응 챔버(61)는 모세관 작용이 유체 샘플이 샘플 반응 챔버(61)를 충전할 수 있게 하도록 구성될 수 있다.
도 5는 시험 스트립(62)의 제 1 전극(166) 및 제 2 전극(164)과 각각 전기적으로 통신하는 제 1 전기 접점(67) 및 제 2 전기 접점(63)과 인터페이스하는 시험 계기(100)의 단순 개략도를 제공한다. 시험 계기(100)는 제 1 전기 접점(67) 및 제 2 전기 접점(63) 각각을 경유하여 제 1 전극(166) 및 제 2 전극(164)에 전기적으로 접속하도록 구성될 수 있다(도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이). 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 다양한 시험 계기가 본 명세서에 설명된 방법과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 일 실시예에서, 시험 계기는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 이 프로세서는 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 적어도 하나의 측정된 파라미터의 견지에서 보정 인자를 계산하는 것이 가능한 계산을 수행하기 위해 구성되고, 뿐만 아니라 데이터 분류 및/또는 저장을 위해 구성된 하나 이상의 제어 유닛을 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 예를 들어, 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments) MSP 430과 같은 혼합 신호 마이크로프로세서(MSP)의 형태일 수 있다. TI-MSP 430은 또한 포텐쇼스탯 기능 및 전류 측정 기능의 일부를 수행하도록 구성될 수 있다. 게다가, MSP 430은 또한 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 다수의 전자 부품이 응용 주문형 집적 회로의 형태의 마이크로제어기와 일체화될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전기 접점(67)은 2개의 갈퀴부(prong)(67a, 67b)를 포함할 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 시험 계기(100)는 시험 계기(100)가 시험 스트립(62)과 인터페이스할 때, 회로가 완료되도록 갈퀴부(67a, 67b)에 개별적으로 접속된다. 시험 계기(100)는 시험 스트립(62)이 시험 계기(100)에 전기적으로 접속되는지 여부를 판정하기 위해 갈퀴부(67a, 67b) 사이의 저항 또는 전기 연속성을 측정할 수 있다. 출원인은 시험 스트립(62)이 시험 계기(100)에 대해 적절하게 위치될 때를 판정하기 위해 시험 계기(100)가 다양한 센서 및 회로를 사용할 수 있다는 것을 주지한다.
일 실시예에서, 시험 계기(100) 내에 배치된 회로는 제 1 전기 접점(67)과 제 2 전기 접점(63) 사이에 시험 전위 및/또는 전류를 인가할 수 있다. 일단 시험 계기(100)가 스트립(62)이 삽입되어 있는 것을 인식하면, 시험 계기(100)는 턴온되고 유체 검출 모드를 개시한다. 일 실시예에서, 유체 검출 모드는 시험 계기(100)가 제 1 전극(166)과 제 2 전극(164) 사이에 1 마이크로암페어의 정전류를 인가할 수 있게 한다. 시험 스트립(62)은 초기에 건조하기 때문에, 시험 계기(100)는 시험 계기(100) 내의 하드웨어에 의해 제한되는 최대 전압을 측정한다. 그러나, 일단 사용자가 입구(70) 상에 유체 샘플을 투여하면, 이는 샘플 반응 챔버(61)가 충전되게 한다. 유체 샘플이 제 1 전극(166)과 제 2 전극(164) 사이의 간극에 브리징할 때, 시험 계기(100)는 시험 계기(100)가 포도당 시험을 자동으로 개시하게 하는 사전 결정된 임계치 미만인 측정 전압의 감소를 측정할 것이다(예를 들어, 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제 6,193,873호에 설명된 바와 같이).
측정된 전압은 샘플 반응 챔버(61)의 단지 일부만이 충전되어 있을 때 사전 결정된 임계치 미만으로 감소될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 유체가 적용되어 있다는 사실을 자동으로 인식하는 방법은 샘플 반응 챔버(61)가 완전히 충전되었다는 것을 반드시 지시하는 것은 아니고, 단지 샘플 반응 챔버(61) 내의 소정의 유체량의 존재를 확인할 수 있다. 일단 시험 계기(100)가 유체가 시험 스트립(62)에 적용되어 있는 것으로 판정하면, 짧지만 0이 아닌 시간이 유체를 샘플 반응 챔버(61)에 완전히 충전하게 하는데 여전히 요구될 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법의 적어도 일부와 함께 사용을 위한 샘플 분석 디바이스의 다른 예시적인 실시예, 즉 면역 센서(110)가 도 6에 도시되어 있고, 그 내용이 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 2009년 9월 30일 출원된 발명의 명칭이 "면역 센서에 사용을 위한 접착제 조성물(Adhesive Compositions for Use in an Immunosensor)"인 샤틀리에(Chatelier) 등의 미국 특허 출원 제 12/570,268호에 설명되어 있다. 샘플이 하나 이상의 원하는 물질과 반응할 수 있게 하는 충전 챔버 및 샘플의 특정 성분의 농도가 판정될 수 있게 하는 검출 챔버를 포함하는 복수의 챔버가 면역 센서 내에 형성될 수 있다. 이들 챔버는 제 1 전극, 제 2 전극 및 면역 센서의 세퍼레이터의 적어도 일부 내에 형성될 수 있다. 면역 센서는 공기가 원하는 바와 같이 면역 센서에 진입하고 탈출할 수 있게 하는 환기구와, 환기구의 제 1 및 제 2 측을 선택적으로 밀봉하기 위한 제 1 및 제 2 밀봉 부품을 또한 포함할 수 있다. 제 1 밀봉 부품은 또한 충전 챔버의 벽을 형성할 수 있다.
도시된 바와 같이, 면역 센서(110)는 그 위에 스트립핑된 2개의 액체 시약(130, 132)을 갖는 제 1 전극(112)을 포함한다. 제 1 전극(112)은 전극을 형성하는데 사용되는 임의의 수의 기술을 사용하여 형성될 수 있지만, 일 실시예에서 바륨 설페이트로 충전된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트가 금으로 스퍼터 코팅된다. PET 시트는 또한 이산화티타늄으로 충전될 수 있다. 전극을 형성하는 다른 비한정적인 예는 그 내용이 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 2000년 11월 10일 출원된 발명의 명칭이 "전기 화학적 셀(Electrochemical Cell)"인 호지스(Hodges) 등의 미국 특허 제 6,521,110호에 개시되어 있다.
마찬가지로, 액체 시약(130, 132)은 다수의 상이한 조성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 액체 시약(130)은 수크로스(sucrose)를 함유하는 완충제 내의 GDH-PQQ와 같은 효소, 뿐만 아니라 Pluronics
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블록 공중합체와 같은 폴록사머에 공액결합된 항체, 시트라코네이트와 같은 항응고제 및 칼슘 이온을 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 액체 시약(132)은 희석 시트라콘산 용액과 같은 산성 완충제 내의 페리시아나이드, 포도당 및 페나진 에토설페이트와 같은 제 2 매개체의 혼합물을 포함한다. 제 1 및 제 2 액체 시약(130, 132)은 제 1 전극(112) 상에 건조될 수 있다. 다수의 기술이 시약(130, 132)을 건조하는데 사용될 수 있지만, 일 실시예에서 제 1 전극(112) 상의 시약(130, 132)의 스트립핑 후에, 하나 이상의 적외선 건조기가 시약(130, 132)에 적용될 수 있다. 하나 이상의 공기 건조기는 또한 예를 들어 적외선 건조기 이후에 사용될 수 있다. 본 명세서에서 제 1 시약 및 제 1 액체 시약과 제 2 시약 및 제 2 액체 시약의 언급은 상호 교환 가능하게 사용되고, 특정 실시예에 대해 시약이 소정 시간에 이들의 액체 또는 건조 형태에 있는 것을 반드시 지시하는 것은 아니다. 또한, 제 1 및 제 2 액체 시약과 연관된 성분의 일부는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있고 그리고/또는 원하는 바와 같이 제 1 및 제 2 액체 시약의 모두에 사용될 수 있다. 비한정적인 예로서, 항응고제는 제 1 액체 시약(130) 및 제 2 액체 시약(132) 중 하나 또는 모두와 연관될 수 있다.
시약(132)의 에지가 라인에 매우 근접하거나 접촉하도록 시약(130, 132) 사이의 스퍼터 코팅된 금 내에 라인이 형성될 수 있다. 라인은 레이저 융삭을 사용하여 또는 날카로운 금속 에지로 적용될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 라인은 시약(130, 132)이 전극 상에 스트립핑되기 전에 적용될 수 있다. 라인은 반응 챔버 아래에 있을 수 있는 섹션으로부터 검출 챔버 아래의 제 1 전극(112)의 섹션을 전기적으로 절연하도록 설계될 수 있다. 이는 전기 화학적 분석 중에 작업 전극의 영역의 더 양호한 규정을 제공할 수 있다.
면역 센서(110)는 표면 결합 항원을 그 위에 함유하는 하나 이상의 자기 비드(134)를 갖는 제 2 전극(114)을 또한 포함할 수 있다. 항원은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제 1 전극(112) 상에 배치된 항체 및 반응 챔버(118) 내의 샘플과 반응하도록 구성될 수 있다. 당 기술 분야의 숙련자는 제 1 전극(112) 상에 그리고 제 2 전극(114) 상에 배치된 성분이 상호 교환 가능할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 제 1 전극(112)은 하나 이상의 자기 비드(134)를 포함할 수 있고, 제 2 전극(114)은 그 위에 스트립핑된 2개의 액체 시약(130, 132)을 포함할 수 있다. 또한, 예시된 실시예에서 전극(112)의 길이는 면역 센서(110)의 전체 본체의 길이를 형성하고 있지만, 다른 실시예에서 전극은 제 1 또는 제 2 전극으로서 기능하는 면역 센서의 층의 단지 일부일 수 있고 또는 다수의 전극이 면역 센서의 단일층 상에 배치될 수 있다. 또한, 면역 센서에 인가된 전압은 플립되고 그리고/또는 교번될 수 있기 때문에, 제 1 및 제 2 전극의 각각은 상이한 스테이지에서 작업 전극 및 상대 전극 또는 상대/기준 전극으로서 기능할 수 있다. 용이한 설명을 위해, 본 출원에서, 제 1 전극이 작업 전극으로 고려되고, 제 2 전극이 상대 또는 상대/기준 전극으로 고려된다.
제 1 및 제 2 전극(112, 114) 사이에 배치된 세퍼레이터(116)는 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있지만, 일반적으로 제 1 및 제 2 전극(112, 114)을 바람직하게 결합하여 면역 센서(110)를 형성하도록 구성된다. 일 예시적인 실시예에서, 세퍼레이터(116)는 양 측면 상에 접착제를 포함한다. 세퍼레이터(116)는 세퍼레이터(116)의 2개의 측면의 각각의 측면 상에 이형 라이너를 추가로 포함할 수 있다. 세퍼레이터(116)는 적어도 2개의 캐비티를 형성하는 방식으로 절단될 수 있다. 제 1 캐비티가 반응 챔버(118)로서 기능하도록 형성될 수 있고, 제 2 캐비티는 검출 챔버(120)로서 기능하도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 세퍼레이터(116)는 반응 챔버(118)가 전극(112, 114)과 정렬되어 그 내부에 항원-항체 반응을 허용하게 하고 반면에 검출 챔버(120)는 전극(112, 114)과 정렬되어 그 내부의 페로시아나이드의 전기 화학적 판정을 허용하게 하도록 키스컷(kiss-cut)될 수 있다.
일 실시예에서, 세퍼레이터(116)는 제 2 전극(114)의 자기 비드(134) 및 제 1 전극(112)의 제 1 시약(130)이 적어도 부분적으로 반응 챔버(118) 내에 배치되게 하고 제 1 전극(112)의 제 2 시약(132)의 페리시아나이드-포도당 조합이 적어도 부분적으로 검출 챔버(120) 내에 배치되게 하는 방식으로 제 1 전극(112) 상에 배치될 수 있다. 항응고제가 각각의 반응 챔버(118)와 검출 챔버(120)와 연관되도록 제 1 및 제 2 액체 시약(130, 132)의 각각 내에 항응고제를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 및 제 2 전극(112, 114) 중 하나와 세퍼레이터(116)의 조합은 함께 적층되어 바이-라미네이트(bi-laminate)를 형성할 수 있고, 반면에 다른 실시예에서 각각의 제 1 전극(112), 제 2 전극(114) 및 세퍼레이터(16)의 조합은 함께 적층되어 트리-라미네이트(tri-laminate)를 형성할 수 있다. 대안적으로, 부가의 층이 또한 추가될 수 있다.
충전 챔버(122)가 제 1 및 제 2 전극(112, 114) 중 하나 및 세퍼레이터(116) 내에 구멍을 천공함으로써 형성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 충전 챔버는 제 1 전극(112) 내의 구멍이 반응 챔버(118)에 중첩하도록 제 1 전극(112) 및 세퍼레이터(116) 내에 구멍을 천공함으로써 형성된다. 도시된 바와 같이, 충전 챔버(122)는 검출 챔버(120)로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 이러한 구성은 샘플이 충전 챔버(122)를 통해 면역 센서(110)에 진입하게 하고, 검출 챔버(120)에 진입하지 않고, 반응 챔버(118) 내로의 유동이 예를 들어 제 1 전극(112) 상의 완충제 내의 효소 및 제 2 전극(114) 상에 스트립핑된 자기 비드(134)에 공액 결합된 항체를 포함하는 제 1 액체 시약(130)과 반응되게 한다. 일단 샘플이 반응되어 있으면, 샘플은 검출 챔버(120) 내로 유동하여 제 2 액체 시약(132), 예를 들어 페리시아나이드, 포도당 및 제 2 매개체의 혼합물과 산성 완충제 내에서 화학적 또는 물리적 변환을 경험할 수 있다.
환기구(124)가 면역 센서(110)의 전체를 통해 연장하도록 각각의 2개의 전극(112, 114) 및 세퍼레이터(116)를 통해 구멍을 천공함으로써 형성될 수 있다. 구멍은 예를 들어 다수의 상이한 위치에서 드릴링 또는 천공과 같은 적합한 방식으로 형성될 수 있지만, 일 예시적인 실시예에서 구멍은 반응 챔버(118)로부터 이격된 검출 챔버(120)의 영역을 중첩할 수 있다.
환기구(124)는 다수의 상이한 방식으로 밀봉될 수 있다. 예시된 실시예에서, 제 1 밀봉 부품(140)이 환기구(124)의 제 1 측면을 밀봉하기 위해 제 1 전극(112) 상에 위치되고, 제 2 밀봉 부품(142)이 환기구(124)의 제 2 측면을 밀봉하기 위해 제 2 전극(114) 상에 위치된다. 밀봉 부품들은 임의의 수의 재료로 제조되고 그리고/또는 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 밀봉 부품들 중 하나 또는 모두는 친수성 접착 테이프 또는 Scotch 테이프일 수 있다. 밀봉 부품들의 접착면들은 면역 센서(110)에 대면할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 밀봉 부품(140)은 환기구(124)용 밀봉부를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 샘플이 그 내부에 포함될 수 있도록 충전 챔버(122)를 위한 벽을 형성할 수 있다. 제 1 밀봉 부품(140)의 접착면 상에 합체된 특성은 충전 챔버(122)와 연관될 수 있다. 예를 들어, 제 1 밀봉 부품(140)이 친수성 및/또는 수용성이게 하는 특성을 포함하면, 충전 챔버는 샘플이 그 내부에 배치될 때 양호하게 습윤되어 유지될 수 있다. 또한, 밀봉 부품(140, 142)은 면역 센서(110)와 선택적으로 결합되고 분리되어 원하는 바와 같이 면역 센서(110) 및 그 내부에 배치된 부품들의 환기 및/또는 밀봉을 제공할 수 있다.
접착제가 일반적으로 면역 센서의 구성에 사용될 수 있다. 접착제가 본 발명의 면역 센서 및 다른 샘플 분석 디바이스 내에 합체될 수 있는 비한정적인 예는 그 내용이 본 명세서에 그대로 이미 합체되어 있는 2009년 9월 30일 출원된 발명의 명칭이 "면역 센서에 사용을 위한 접착제 조성물"인 샤틀리에 등의 미국 특허 출원 제 12/570,268호에서 발견될 수 있다.
본 발명은 면역 센서에 관련된 다양한 상이한 실시예를 설명하고 있지만, 면역 센서의 다른 실시예가 본 발명의 방법과 함께 또한 사용될 수 있다. 이러한 실시예의 비한정적인 예는 2002년 3월 21일 출원된 발명의 명칭이 "직접 면역 센서 분석(Direct Immunosensor Assay)"인 호지스 등의 미국 특허 출원 공개 제 2003/0180814호, 2004년 4월 22일 출원된 발명의 명칭이 "면역 센서(Immunosensor)"인 호지스 등의 미국 특허 출원 공개 제 2004/0203137호, 2005년 11월 21일 출원된 발명의 명칭이 "바이오센서 장치 및 사용 방법(Biosensor Apparatus and Methods of Use)"인 라이래트(Rylatt) 등의 미국 특허 출원 공개 제 2006/0134713호 및 미국 특허 출원 공개 제 2003/0180814호 및 제 2004/0203137호의 각각을 우선권 주장하는 미국 특허 출원 제 12/563,091호에 설명되어 있는 것들을 포함하고, 이들 문헌의 각각은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
일 실시예에서, 면역 센서(110)는 예를 들어 적합한 회로를 경유하여, 전극(112, 114)에 전위를 인가하고 전위의 인가로부터 발생하는 전류를 측정하도록 구성되는 계기 내에 배치되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 면역 센서는 계기에 결합하기 위한 하나 이상의 탭(117)을 포함한다. 다른 특징부가 또한 계기와 면역 센서(110)를 결합하는데 사용될 수 있다. 계기는 다수의 상이한 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 계기는 다른 성분이 다른 챔버로 유동하는 동안 일 챔버 내에 면역 센서(110)의 특정 성분을 유지하도록 구성되는 자석을 포함할 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 계기의 자석은 계기 내에 면역 센서(110)를 배치할 때, 자석이 반응 챔버(118) 아래에 배치되도록 배치된다. 이는 자석이 임의의 자기 비드(134) 및 더 구체적으로 비드(134)에 결합된 임의의 항체-효소 공액이 검출 챔버(120) 내로 흐르는 것을 저지하는 것을 돕게 할 수 있다.
계기의 대안 특징부는 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는 반응 속도를 가속화하는 것을 돕고 점도를 감소시킴으로써 원하는 방식으로 면역 센서(110)를 통한 샘플 유동을 도울 수 있다. 가열 요소는 하나 이상의 챔버 및/또는 그 내부에 배치된 샘플이 사전 결정된 온도로 가열될 수 있게 한다. 사전 결정된 온도로의 가열은 예를 들어 반응이 발생할 때 온도 변화의 효과를 감소시키거나 제거함으로써 정확도를 제공하는 것을 도울 수 있다.
또한, 관통 기구가 또한 계기와 결합될 수 있다. 관통 기구는 공기가 환기구 외부로 유출될 수 있고 액체가 반응 챔버로부터 검출 챔버 내로 유동할 수 있도록 원하는 시간에 제 1 및 제 2 밀봉 부품 중 적어도 하나를 관통하도록 구성될 수 있다.
면역 센서(110) 및 시험 스트립(62)은 또한 제어 유닛과 결합되도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 제어 유닛은 디바이스 내에 도입될 때 샘플의 충전 시간을 측정하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, 제어 유닛은 혈액 샘플의 적혈구 용적율 값을 판정하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어 유닛은 충전 시간의 견지에서 샘플 내의 피분석물의 농도를 계산하도록 구성될 수 있다. 실제로, 제어 유닛은 적어도 부분적으로, 시스템이 충전 시간을 측정하도록 설계되는 방법 및 원하는 기능성에 따라 다수의 상이한 특징을 포함할 수 있다.
제어 유닛은 시스템의 다른 양태를 또한 특정할 수 있다. 비한정적인 예로서, 제어 유닛은 면역 센서 또는 시험 스트립의 하나 이상의 챔버의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 또한 샘플의 온도, 샘플의 컬러, 면역 센서 또는 시험 스트립의 캐패시턴스 또는 다양한 다른 특징 및/또는 샘플 및/또는 시스템의 특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 비한정적인 예로서, 제어 유닛은 충전 시간 판정의 결과, 캐패시턴스 측정의 결과, 피분석물 농도 판정의 결과 및/또는 적혈구 용적율 측정치를 외부 장비에 통신하도록 구성될 수 있다. 이는 임의의 수의 방법에서 성취될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛은 마이크로프로세서 및/또는 디스플레이 디바이스에 유선 접속될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 유닛은 제어 유닛으로부터 마이크로제어기 및/또는 디스플레이 디바이스로 데이터를 무선 전송하도록 구성될 수 있다.
시스템의 다른 부품은 이러한 측정을 수행하도록 또한 구성될 수 있다. 예를 들어, 면역 센서 또는 계기는 면역 센서 또는 시험 스트립의 하나 이상의 챔버의 온도를 측정하고, 샘플의 온도를 측정하거나 나타내고, 샘플 및/또는 시스템의 다양한 다른 특징 및/또는 특성을 측정하고, 판정하거나 나타내도록 구성될 수 있다. 또한, 당 기술 분야의 숙련자는 제어 유닛의 이들 특징부가 상호 교환되고 단일 제어 유닛 내에서 선택적으로 조합될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제어 유닛은 충전 시간, 캐패시턴스를 판정하고, 챔버의 온도를 측정할 수 있다. 다른 실시예에서, 다수의 제어 유닛이 수행될 원하는 기능 및 다양한 제어 유닛의 구성에 적어도 부분적으로 기초하여, 다양한 기능을 수행하도록 함께 사용될 수 있다.
피분석물 농도 시험
일 실시예에서, 일단 시험 계기(100)가 유체가 시험 스트립(62) 상에 도입(예를 들어, 투여)되어 있다고 판정하면, 시험 계기(100)는 도 7a에 도시된 바와 같이 지정된 간격 동안 시험 스트립(62)에 복수의 시험 전위를 인가함으로써 포도당 시험을 수행할 수 있다. 포도당 시험 시간 간격(TG)은 포도당 시험 시간 간격(TG)이 제 1 시험 전위 시간 간격(T1)에 대해 제 1 시험 전위(E1), 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)에 대해 제 2 시험 전위(E2) 및 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)에 대해 제 3 시험 전위(E3)를 포함할 수 있는 포도당 시험을 수행하기 위한 시간량을 표현한다(그러나, 반드시 모든 계산이 포도당 시험에 연관되는 것은 아님). 또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)은 일정(DC) 시험 전압 성분 및 중첩 교류(AC) 또는 발진 시험 전압 성분을 포함할 수 있다. 중첩된 교류 시험 전압 성분은 Tcap에 의해 지시된 시간 간격 동안 인가될 수 있다. 포도당 시험 시간 간격(TG)은 예를 들어 약 1초 내지 약 5초의 범위일 수 있다.
전술된 바와 같이, 제 1 전극(166) 또는 제 2 전극(164)은 시험 계기의 인가된 시험 전위의 극성에 따라 매개체의 제한량을 산화하거나 환원하는 작업 전극으로서 기능할 수 있다. 달리 언급되지 않으면, 시험 계기(100)에 의해 인가된 모든 전위는 이하에 제 2 전극(1640)에 대해 언급될 것이라는 것이 주목되어야 한다. 그러나, 출원인은 시험 계기(100)에 의해 인가된 시험 전위가 제 1 전극(166)에 대해 또한 언급될 수 있고, 이 경우에 이하에 설명된 시험 전위의 극성 및 측정 전류는 반전될 수 있다는 것을 주지한다.
제 1, 제 2 및 제 3 시험 전위 시간 간격 중에 측정된 복수의 시험 전류값은 대략 1 나노초당 약 1 측정 내지 대략 100 밀리초당 약 1 측정의 범위의 빈도에서 수행될 수 있다. 출원인은 용어 "제 1", "제 2" 및 "제 3"이 편의상 선택된 것이고, 시험 전위가 인가되는 순서를 반드시 반영하는 것은 아니라는 것을 주지한다. 예를 들어, 실시예는 제 3 시험 전압이 제 1 및 제 2 시험 전압의 인가 전에 인가될 수 있는 전위 파형을 가질 수 있다. 직렬 방식으로 3개의 시험 전압을 사용하는 실시예가 설명되지만, 출원인은 포도당 시험이 상이한 수의 개방 회로 및 시험 전압을 포함할 수 있다는 것을 주지한다. 출원인은 포도당 시험 시간 간격이 임의의 수의 개방 회로 전위 시간 간격을 포함할 수 있다는 것을 주지한다. 예를 들어, 포도당 시험 시간 간격은 하나 이상의 시험 전위 시간 간격 전 및/또는 후에 단지 2개의 시험 전위 시간 간격 및/또는 개방 회로 시간 간격을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 포도당 시험은 제 1 시간 간격을 위한 개방 회로, 제 2 시간 간격을 위한 제 2 시험 전압 및 제 3 시간 간격을 위한 제 3 시험 전압을 포함할 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 시험 계기(100)는 제 1 시험 전위 시간 간격(T1)(예를 들어, 약 0초 내지 약 1초의 범위) 동안 제 1 시험 전위(E1)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 -20 mV)를 인가할 수 있다. 제 1 시험 전위 시간 간격(T1)은 도 7a의 제로(0)초의 개시점으로부터 약 0.1초 내지 약 3초의 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 0.2초 내지 약 2초의 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는 약 0.3초 내지 약 1초의 범위일 수 있다. 제 1 시험 전위 시간 간격(T1)은 샘플 반응 챔버(61)가 샘플로 완전히 충전될 수 있도록 그리고 또한 시약층(72)이 적어도 부분적으로 용해되거나 용매화될 수 있도록 충분히 길 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 시험 전위 시간 간격(T1)은 임의의 다른 원하는 시간 범위를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 시험 계기(100)는 계기가 스트립이 샘플로 충전된 것을 검출할 수 있을 때와 제 2 시험 전위(E2)가 인가되기 전 사이의 기간 동안 전극들 사이에 제 1 시험 전위(E1)를 인가할 수 있다. 일 양태에서, 시험 전위(E1)는 작다. 예를 들어, 전위는 약 -1 내지 약 -100 mV의 범위, 바람직하게는 약 -5 mV 내지 약 -50 mV의 범위, 가장 바람직하게는 약 -10 mV 내지 약 -30 mV의 범위일 수 있다. 더 작은 전위는 더 큰 전위차를 인가하는 것에 비교하여 더 작은 정도로 환원된 매개체 농도 구배를 교란시키지만, 여전히 샘플 내에 산화 가능한 물질의 측정을 얻기 위해 충분하다. 시험 전위(E1)는 충전의 검출과 제 2 시험 전위(E2) 사이의 시간의 일부 동안 인가되거나 이 시간 기간의 전체 동안 인가될 수 있다. 시험 전위(E1)가 시간의 일부 동안 사용되면, 개방 회로는 시간의 나머지 부분 동안 인가될 수 있다. 작은 전위(E1)가 인가되는 총 기간이 샘플 내에 존재하는 산화 가능 물질의 존재 및/또는 양을 지시하는 전류 측정을 얻는데 충분하기만 하면, 이들의 인가 순서 및 시간은 이 실시예에서 중요한 것은 아닌, 임의의 수의 개방 회로와 작은 전압 전위 인가의 조합이 적용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 작은 전위(E1)가 충전물이 검출될 때 그리고 제 2 시험 전위(E2)가 인가될 때 실질적으로 전체 기간 동안 인가된다.
제 1 시간 간격(T1) 동안, 시험 계기(100)는 ia(t)라 칭할 수 있는 최종 제 1 과도 전류를 측정한다. 과도 전류는 특정 시험 전위 시간 간격 중에 시험 계기에 의해 측정된 복수의 전류값을 표현한다. 제 1 과도 전류는 제 1 시험 전위 시간 간격에 걸친 전류값의 적산 또는 제 1 시험 전위 시간 간격 중에 측정된 단일 전류값과 제 1 시험 전위 시간 간격의 시간 간격을 곱한 값 또는 평균일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 과도 전류는 제 1 시험 전위 시간 간격 중에 다양한 시간 간격에 걸쳐 측정된 전류값을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 과도 전류[ia(t)]는 약 0.05초 내지 약 1.0초의 범위, 바람직하게는 약 0.1초 내지 약 0.5초의 범위, 가장 바람직하게는 약 0.1초 내지 약 0.2초의 범위의 시간 동안 측정될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 과도 전류[ia(t)]는 다른 원하는 시간 범위 동안 측정될 수 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 제 1 과도 전류의 일부 또는 모두는 대조 용액 또는 혈액 샘플이 시험 스트립(62)에 적용되었는지 여부를 판정하기 위해 본 명세서에 설명된 방법에 사용될 수 있다. 제 1 과도 전류의 크기는 샘플 내의 용이하게 산화 가능한 물질의 존재에 의해 영향을 받는다. 혈액은 일반적으로 제 2 전극(164)에서 용이하게 산화되는 내생 및 외생 화합물을 함유한다. 역으로, 대조 용액은 산화 가능한 화합물을 함유하지 않도록 조성될 수 있다. 그러나, 혈액 샘플 조성물은 다양할 수 있고, 고점성 혈액 샘플을 위한 제 1 과도 전류의 크기는 통상적으로 샘플 반응 챔버(61)가 약 0.2초 후에 완전히 충전되지 않을 수 있기 때문에 저점성 샘플보다 작을 수 있다(몇몇 경우에, 심지어 대조 용액 샘플보다 작음). 불완전한 충전은 제 1 전극(166) 및 제 2 전극(164)의 유효 면적이 감소되게 하고 이는 이어서 제 1 과도 전류를 감소하게 할 수 있다. 따라서, 샘플 내의 산화 가능한 물질의 존재 자체는 혈액 샘플 내의 편차에 기인하여 항상 충분한 구별 인자는 아니다.
일단, 제 1 시간 간격(T1) 시간이 경과되면, 시험 계기(100)는 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 3초) 동안 제 1 전극(166)과 제 2 전극(164) 사이에 제 2 시험 전위(E2)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 -300 mV)를 인가할 수 있다. 제 2 시험 전위(E2)는 제한 산화 전류가 제 2 전극(164)에서 발생하도록 매개체 산화 환원 전위의 충분히 네거티브인 값일 수 있다. 예를 들어, 매개체로서 페리시아나이드 및/또는 페로시아나이드를 사용할 때, 제 2 시험 전위(E2)는 약 -600 mV 내지 약 0 mV의 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 -600 mV 내지 약 -100 mV의 범위일 수 있고, 더 바람직하게는 약 -300 mV일 수 있다. 마찬가지로, 도 6에 tcap으로서 지시되어 있는 시간 간격은 또한 소정 시간 범위에 걸쳐 지속될 수 있지만, 일 예시적인 실시예에서 이는 약 20 밀리초의 기간을 갖는다. 일 예시적인 실시예에서, 중첩된 교류 시험 전압 성분이 제 2 시험 전압(V2)의 인가 후에 약 0.3초 내지 약 0.32초 후에 인가되고, 약 +/-50 mV의 진폭을 갖고 약 109 Hz의 주파수를 갖는 사인파의 2개의 사이클을 유도한다. 제 2 시험 전위 시간 간격(T2) 중에, 시험 계기(100)는 제 2 과도 전류[ib(t)]를 측정할 수 있다.
제 2 시험 전위 시간 간격(T2)은 제한 산화 전류의 크기에 기초하여 샘플 반응 챔버(61) 내의 환원된 매개체(예를 들어, 페로시아나이드)의 생성율을 모니터링하기 위해 충분히 길 수 있다. 환원된 매개체는 시약층(&2) 내의 일련의 화학 반응에 의해 발생될 수 있다. 제 2 시험 전위 시간 간격(T2) 중에, 환원된 매개체의 제한량은 제 2 전극(164)에서 산화되고, 산화된 매개체의 비제한량은 제 1 전극(166)에서 환원되어 제 1 전극(166)과 제 2 전극(164) 사이에 농도 구배를 형성한다. 설명된 바와 같이, 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)은 충분한 양의 페리시아나이드가 제 2 전극(164)에서 발생될 수 있도록 충분히 길어야 한다. 충분한 양의 페리시아나이드가 제 2 전극(164)에서 요구될 수 있어 제한 전류가 제 3 시험 전위(E3) 중에 제 1 전극(166)에서 페로시아나이드를 산화하기 위해 측정될 수 있게 된다. 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)은 약 0초 내지 약 60초의 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 1초 내지 약 10초의 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는 약 2초 내지 약 5초의 범위일 수 있다.
도 7b는 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)의 시작시에 비교적 작은 피크(ipb) 및 이어서 제 2 시험 전위 시간 간격(예를 들어, 약 1초 내지 약 4초의 범위) 중에 산화 전류의 절대값의 점진적인 증가를 도시한다. 작은 피크는 약 1초에서 환원된 매개체의 초기 고갈에 기인하여 발생한다. 산화 전류의 점진적인 증가는 시약층(72)에 의한 페로시아나이드의 생성 및 이어서 제 2 전극(164)으로의 그 확산에 기인한다.
제 2 전위 시간 간격(T2)이 경과된 후에, 시험 계기(100)는 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 약 4초 내지 약 5초의 범위) 동안 제 1 전극(166)과 제 2 전극(164) 사이에 제 3 시험 전위(E3)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 +300 mV)를 인가할 수 있다. 제 3 시험 전위 시간 간격(T3) 중에, 시험 계기(100)는 ic(t)라 칭할 수 있는 제 3 과도 전류를 측정할 수 있다. 제 3 시험 전위(E3)는 제한 산화 전류가 제 1 전극(166)에서 측정되도록 매개체 산화 환원 전위의 충분히 포지티브인 값일 수 있다. 예를 들어, 매개체로서 페리시아나이드 및/또는 페로시아나이드가 사용될 때, 제 3 시험 전위(E3)의 크기는 약 0 mV 내지 약 600 mV의 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 100 mV 내지 약 600 mV의 범위일 수 있고, 더 바람직하게는 약 300 mV일 수 있다.
제 2 시험 전위 시간 간격(T2) 및 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)은 각각 약 0.1초 내지 약 4초의 범위일 수 있다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)은 약 3초였고, 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)은 약 1초였다. 전술된 바와 같이, 개방 회로 전위 시간 기간은 제 2 시험 전위(E2)와 제 3 시험 전위(E3) 사이에서 경과하는 것이 허용될 수 있다. 대안적으로, 제 3 시험 전위(E3)는 제 2 시험 전위(E2)의 인가 후에 인가될 수 있다. 제 1, 제 2 또는 제 3 과도 전류는 일반적으로 셀 전류 또는 전류값이라 칭할 수 있다는 것을 주목하라.
제 3 시험 전위 시간 간격(T3)은 산화 전류의 크기에 기초하여 제 1 전극(166) 부근의 환원된 매개체(예를 들어, 페로시아나이드)의 확산을 모니터링하기 위해 충분히 길 수 있다. 제 3 시험 전위 시간 간격(T3) 중에, 환원된 매개체의 제한량은 제 1 전극(166)에서 산화되고, 산화된 매개체의 비제한량은 제 2 전극(164)에서 환원된다. 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)은 약 0.1초 내지 약 5초의 범위일 수 있고, 바람직하게는 약 0.3초 내지 약 3초의 범위일 수 있고, 가장 바람직하게는 약 0.5초 내지 약 2초의 범위일 수 있다.
도 7b는 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)의 시작시의 비교적 큰 피크(ipc) 및 이어서 정상 상태 전류로의 감소를 도시한다. 일 실시예에서, 제 1 시험 전위(E1) 및 제 2 시험 전위(E2)의 모두는 제 1 극성을 갖고, 제 3 시험 전위(E3)는 제 1 극성에 반대인 제 2 극성을 갖는다. 그러나, 출원인은 제 1, 제 2 및 제 3 시험 전위의 극성이 피분석물 농도가 판정되는 방식에 따라 그리고/또는 시험 샘플 및 대조 용액이 구별되는 방식에 따라 선택될 수 있다는 것을 주목하였다.
캐패시턴스 측정
몇몇 실시예에서, 캐패시턴스가 측정될 수 있다. 캐패시턴스 측정은 전극-액체 인터페이스에서 이온층의 형성으로부터 발생하는 이온성 이중층 캐패시턴스를 본질적으로 측정할 수 있다. 캐패시턴스의 크기는 샘플이 대조 용액인지 혈액 샘플인지 여부를 판정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 대조 용액이 반응 챔버 내에 있을 때, 측정된 캐패시턴스의 크기는 혈액 샘플이 반응 챔버 내에 있을 때 측정된 캐패시턴스의 크기보다 클 수 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 측정된 캐패시턴스는 전기 화학적 셀을 사용하여 행해진 측정에 대한 전기 화학적 셀의 물리적 특성의 변화의 효과를 보정하기 위해 다양한 방법에 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정된 캐패시턴스의 변화는 전기 화학적 셀의 수명 및 전기 화학적 셀의 저장 조건 중 적어도 하나에 관련될 수 있다.
비한정적인 예로서, 시험 스트립 상의 캐패시턴스 측정을 수행하기 위한 방법 및 메커니즘이 미국 특허 제 7,195,704호 및 제 7,199,594호에서 발견될 수 있고, 이들 특허의 각각은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다. 캐패시턴스를 측정하기 위한 일 예시적인 방법에서, 일정 성분 및 발진 성분을 갖는 시험 전압이 시험 스트립에 인가된다. 이러한 경우에, 최종 시험 전류는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 수학적으로 프로세싱되어, 캐패시턴스값을 판정할 수 있다.
일반적으로, 제한 시험 전류가 양호하게 규정된 면적(즉, 캐패시턴스 측정 중에 변경되지 않는 면적)을 갖는 작업 전극에서 발생할 때, 전기 화학적 시험 스트림 내의 가장 정확하고 정밀한 캐패시턴스 측정이 수행될 수 있다. 시간에 따라 변경되지 않는 양호하게 규정된 전극 면적은 전극과 스페이서 사이에 기밀 밀봉이 존재할 때 발생할 수 있다. 시험 전류는 전류가 포도당 산화 또는 전기 화학적 붕괴에 기인하여 급속하게 변경되지 않을 때 비교적 일정하다. 대안적으로, 포도당 산화에 기인하는 것으로 보여질 수 있는 신호의 증가가 전기 화학적 붕괴를 수반하는 신호의 감소에 의해 효과적으로 균형화될 때의 임의의 시간 기능은 또한 캐패시턴스를 측정하기 위한 적절한 시간 간격일 수 있다.
제 1 전극(166)의 면적은 샘플이 스페이서(60)와 제 1 전극(166) 사이에서 스며나오면 샘플로 투여 후에 시간에 따라 잠재적으로 변경될 수 있다. 시험 스트립의 실시예에서, 시약층(72)은 시약층(72)의 부분이 스페이서(60)와 제 1 전극층(66) 사이에 있게 하는 절결 면적(68)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 특정 상황 하에서, 스페이서(60)와 제 1 전극층(66) 사이에 시약층(72)의 부분을 개재하는 것은 습윤 전극 면적이 시험 중에 증가하게 할 수 있다. 그 결과, 제 1 전극의 면적이 시간에 따라 증가하게 하는 누설이 시험 중에 발생할 수 있고, 이는 이어서 캐패시턴스 측정을 왜곡할 수 있다.
대조적으로, 제 2 전극(164)의 면적은 제 2 전극(164)과 스페이서(60) 사이에 어떠한 시약층도 존재하지 않기 때문에 제 1 전극(166)과 비교하여 시간에 따라 더 안정할 수 있다. 따라서, 샘플은 스페이서(60)와 제 2 전극(164) 사이에서 스며나올 가능성이 적다. 제 2 전극(164)에서 제한 시험 전류를 사용하는 캐패시턴스 측정은 따라서 면적이 시험 중에 변경되지 않기 때문에 더 정밀할 수 있다.
전술된 바와 같이 그리고 도 7a에 도시된 바와 같이, 일단 액체가 시험 스트립 내에서 검출되면, 제 1 시험 전위(E1)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 -20 mV)가 약 1초 동안 전극들 사이에 인가되어 액체의 충전 거동을 모니터링하고 대조 용액과 혈액 사이를 구별할 수 있다. 식 1에서, 시험 전류는 약 0.05 내지 약 1초 사용된다. 이 제 1 시험 전류(E1)는 셀 내의 페로시아나이드의 분포가 제 1 및 제 2 전극에서 발생하는 전기 화학적 반응에 의해 가능한 한 적게 분포되도록 비교적 낮을 수 있다.
더 큰 절대 크기를 갖는 제 2 시험 전위(E2)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 -300 mV)는 제한 전류가 제 2 전극(164)에서 측정될 수 있도록 제 1 시험 전위(E1) 후에 인가될 수 있다. 제 2 시험 전위(E2)는 AC 전압 성분 및 DC 전압 성분을 포함할 수 있다. AC 전압 성분은 제 2 시험 전위(E2)의 인가 후에 사전 결정된 시간에 인가될 수 있고, 또한 약 109 헤르츠의 주파수 및 약 +/-50 밀리볼트의 진폭을 갖는 사인파일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 바람직한 시간은 제 2 시험 전위(E2)의 인가 후에 약 0.3초 내지 약 0.4초의 범위일 수 있다. 대안적으로, 사전 결정된 시간은 시간의 함수로서 과도 시험 전류가 약 0의 기울기를 갖는 시간일 수 있다. 다른 실시예에서, 사전 결정된 시간은 약 50%만큼 붕괴하도록 피크 전류값(예를 들어, ipb)을 위해 요구된 시간일 수 있다. DC 전압 성분에 대해, 이는 제 1 시험 전위의 시작에서 인가될 수 있다. DC 전압 성분은 예를 들어 제 2 전극에 대해 약 -300 mV와 같은 제 2 전극에서의 제한 시험 전류를 발생시키기에 충분한 크기를 가질 수 있다.
도 4b에 따르면, 시약층(72)은 제 2 전극(164) 상에 코팅되지 않고, 이는 절대 피크 전류(ipb)의 크기가 절대 피크 전류(ipc)의 크기에 비교하여 비교적 낮아지게 한다. 시약층(72)은 피분석물의 존재하에 환원된 매개체를 생성하도록 구성될 수 있고, 제 1 전극에 근접한 환원된 매개체의 양은 비교적 높은 절대 피크 전류(ipc)에 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 시약층(72)의 효소부는 샘플이 시험 스트립 내에 도입될 때 제 1 전극으로부터 제 2 전극으로 실질적으로 확산하지 않도록 구성될 수 있다.
ipb 후의 시험 전류는 대략 1.3초에서 편평한 영역으로 안정되는 경향이 있고, 다음에 전류는 시약층(72)으로 코팅될 수 있는 제 1 전극(166)에서 생성된 환원된 매개체가 시약층(72)으로 코팅되지 않은 제 2 전극(164)으로 확산됨에 따라 재차 증가된다. 일 실시예에서, 캐패시턴스 측정은 시험 전류값의 비교적 편평한 영역에서 수행될 수 있고, 이는 약 1.3초 내지 약 1.4초에 수행될 수 있다. 일반적으로, 캐패시턴스가 1초 전에 측정되면, 캐패시턴스 측정은 제 1 과도 전류[ia(t)]를 측정하는데 사용될 수 있는 비교적 낮은 제 1 시험 전위(E1)와 간섭할 수 있다. 예를 들어, -20 mV 정전압 성분 상에 중첩된 ±50 mV의 차수의 발진 전압 성분은 측정된 시험 전류의 상당한 교란을 유발할 수 있다. 방진 전압 성분은 제 1 시험 전위(E1)와 간섭할 뿐만 아니라, 약 1.1초에 측정된 시험 전류를 상당히 교란할 수 있는데, 이는 이어서 산화방지제를 위한 보정과 간섭할 수 있다. 다수의 시험 및 실험 후에, 놀랍게도 약 1.3초 내지 약 1.4초에서 캐패시턴스를 측정하는 것은 대조 용액/혈액 구별 시험 또는 혈당 알고리즘과 간섭하지 않는 정확하고 정밀한 측정을 야기한다.
제 2 시험 전위(E2) 후에, 제 3 시험 전위(E3)(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 약 +300 mV)가 인가되어 시험 전류가 시약층(72)으로 코팅될 수 있는 제 1 전극(166)에서 측정되게 할 수 있다. 제 1 전극 상의 시약층의 존재는 스페이서층과 전극층 사이의 액체의 통과를 허용할 수 있고, 이는 전극 면적이 증가되게 할 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 109 Hz AC 시험 전압(±50 mV 피크간)이 시간 간격(tcap) 중에 2 사이클 동안 인가될 수 있다. 제 1 사이클은 조절 펄스로서 사용될 수 있고, 제 2 사이클은 캐패시턴스를 판정하는데 사용될 수 있다. 캐패시턴스 추정치는 교류(AC)파의 부분에 걸쳐 시험 전류를 합산하고, 직류(DC) 오프셋을 감산하고, AC 시험 전압 진폭 및 AC 주파수를 사용하여 결과를 정규화함으로써 얻어질 수 있다. 이 계산은 샘플로 충전될 때 스트립 샘플 챔버에 의해 지배되는 스트립의 캐패시턴스의 측정을 제공한다.
일 실시예에서, 캐패시턴스는 입력 AC 전압이 DC 오프셋을 횡단하는 시간 지점, 즉, 입력 전압의 AC 성분이 0인 시간 지점(제로 교차 지점)의 각 측부 상의 AC 파동의 1/4에 걸쳐 시험 전류를 합산함으로써 측정될 수 있다. 이것이 캐패시턴스의 측정으로 변환되는 방식의 유래는 이하에 더 상세히 설명되어 있다. 수학식 1은 시간 간격(tcap) 동안 시간의 함수로서 시험 전류 크기를 보여줄 수 있다.
Figure pct00003
여기서, 항 io + st는 일정한 시험 전압 성분에 의해 유발되는 시험 전류를 나타낸다. 일반적으로, DC 전류 성분은 시간에 따라 선형적으로 변하는 것으로서 고려되며(페로시아나이드를 생성하는 진행중인 포도당 반응에 기인하여), 따라서, 상수(i0)에 의해 표현되며, 이는 시간 0(제로 교차 지점)에서 DC 전류이며, s, 즉, DC 전류의 구배는 시간에 따라 변한다. AC 전류 성분은 Isin(ωt+φ)에 의해 표현되며, 여기서, I는 전류 웨이브의 진폭이고, ω는 그 주파수이며, φ는 입력 전압 웨이브에 대한 그 위상 이동이다. 또한, 항 ω는 2πf로서 표현될 수 있으며, 여기서, f는 Herz 단위의 AC 파동의 주파수이다. 또한, 항 I는 수학식 2에 나타낸 바와 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00004
여기서, V는 인가된 전압 신호의 진폭이고,
Figure pct00005
는 복소 임피던스의 크기이다. 항
Figure pct00006
는 또한 수학식 22에 나타난 바와 같이 표현될 수도 있다.
Figure pct00007
여기서, R은 임피던스의 실수부이고, C는 캐패시턴스이다.
수학식 1은 제로 교차 지점 이전의 1/4 파장으로부터 제로 교차 지점 이후의 1/4 파장까지 적분되어 수학식 4를 산출할 수 있다.
Figure pct00008
이는 수학식 5로 단순화될 수 있다.
Figure pct00009
수학식 2를 수학식 1에 치환하고, 그 후, 수학식 4에 치환한 후, 재배열하면, 수학식 6은 이하와 같이 얻어진다.
Figure pct00010
수학식 6의 적분 항은 수학식 7에 나타난 전류의 합을 사용하여 근사화될 수 있다.
Figure pct00011
여기서, 시험 전류(ik)는 제로 교차 지점 이전 1/4 파장으로부터 제로 교차 지점을 지난 1/4 파장까지 합산된다. 수학식 7을 수학식 6에 치환하면 수학식 8이 얻어진다.
Figure pct00012
여기서, DC 오프셋 전류(io)는 제로 교차 지점 주변의 1개 전체 사인 사이클에 걸쳐 시험 전류를 평균화함으로써 얻어질 수 있다.
다른 실시예에서, 캐패시턴스 측정은 전압 제로 교차 지점 주변이 아니라 전류의 최대 AC 성분 주변의 전류를 합산함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 수학식 7에서, 전압 제로 교차 지점의 각 측부 상의 1/4 파장의 합이 아니라, 시험 전류는 전류 최대치 주변 1/4 파장에서 합산될 수 있다. 이는 AC 여기에 응답하는 회로 요소가 순수 캐패시터이고 그래서 φ가 π/2인 것을 가정하는 것과 등가이다. 따라서, 수학식 5는 수학식 9로 감축될 수 있다.
Figure pct00013
이는 이경우에 정당한 가정인 것으로 믿어지며, 그 이유는 전류 유동의 DC 또는 실수 성분이 AC 여기에 사용되는 전압의 범위에 걸쳐 인가되는 전압에 독립적이도록 비코팅 전극이 성극되기 때문이다. 따라서, AC 여기에 대응하는 임피던스의 실수 부분은 무한이며, 순수 용량성 요소를 의미한다. 이 때, 수학식 9는 적분 근사화를 필요로 하지 않는 단순화된 캐패시턴스 수학식을 산출하기 위해 수학식 6과 함께 사용될 수 있다. 진정한 결과는 전압 교차 지점 주변이 아닌 전류의 최대 AC 성분 주변의 전류 합산시 캐패시턴스 측정이 더 정확하다는 것이다.
CS /혈액 구별 시험
일부 실시예에서, 대조 용액(CS)/혈액 구별 시험이 수행될 수 있다. CS/혈액 구별 시험에서 샘플이 혈액이라는 것이 판정되는 경우, 이 때, 혈당 알고리즘의 적용, 적혈구 용적율 보정, 혈액 온도 보정 및 에러 체크를 포함하는 일련의 단계들이 수행될 수 있으며, CS/혈액 구별 시험에서 샘플이 CS(즉, 비혈액)인 것으로 판정되는 경우, 이 때, CS 포도당 알고리즘의 적용, CS 온도 보정 및 에러 체크를 포함할 수 있는 일련의 단계들이 수행될 수 있다. 어떠한 에러도 존재하지 않는 경우, 이 때, 시험 계기는 포도당 농도를 출력하지만, 에러가 존재하는 경우, 이 때 시험는 에러 메시지를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 대조 용액(CS)의 특성은 혈액으로부터 대조 용액을 구별하기 위해 사용된다. 예로서, 샘플 내의 산화 환원 종의 존재 및/또는 농도, 반응 역학 및/또는 캐패시턴스가 혈액으로부터 대조 용액을 구별하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법은 샘플 내의 산화 환원 농도를 나타내는 제 1 기준값 및 시약과 샘플의 반응율을 나타내는 제 2 기준값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 기준값은 간섭 산화 전류이고, 제 2 기준값은 반응 완료 지수이다.
일 실시예에서, CS/혈액 구별 시험는 제 1 기준값 및 제 2 기준값을 포함할 수 있다. 제 1 값은 제 1 시간 간격(T1) 이내의 전류값에 기초하여 계산될 수 있으며, 제 2 기준값은 제 2 시간 간격(T2) 및 제 3 시간 간격(T3) 양자 모두 동안의 전류값에 기초할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 기준값은 도 7a의 시험 전압 파형을 사용할 때 제 1 시간 과도 전류 동안 얻어진 전류 값의 합산을 수행함으로써 얻어질 수 있다. 비제한적 예로서, 제 1 기준값(isum)은 수학식 10에 의해 표현될 수 있다.
Figure pct00014
여기서, 항 isum은 전류 값의 합산이며, t는 시간이다. 때때로 잔류 반응 지수라 지칭되는 제 2 기준값은 수학식 11에 나타난 바와 같이 제 2 시간 간격 및 제 3 시간 간격 동안 전류값의 비율(Y)에 의해 얻어질 수 있다.
Figure pct00015
여기서, abs는 절대값 함수를 나타내고, 3.8 및 4.15는 이 특정 예를 위해 각각 제 2 및 제 3 시간 간격의 초단위 시간을 나타낸다.
구별 기준은 샘플이 수학식 11의 제 2 기준값과 수학식 10의 제 1 기준값에 기초한 대조 용액 또는 혈액 중 어느 것인지를 판정하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 수학식 10의 제 1 기준값은 사전 결정된 임계치에 비교될 수 있고, 수학식 11의 제 2 기준값은 사전 결정된 임계 함수에 비교될 수 있다. 사전 결정된 임계치는 예로서 약 12 마이크로암페어일 수 있다. 사전 결정된 임계 함수는 수학식 10의 제 1 기준값을 사용하는 함수에 기초할 수 있다. 더 구체적으로, 수학식 10의 각 isum의 계산된 값이 X로 표현되는 경우인 수학식 12에 예시된 바와 같이, 사전 결정된 임계 함수(Fpdt)는 이하와 같을 수 있다.
Figure pct00016
Z는 예로서, 약 0.2 같은 상수일 수 있다. 따라서, CS/혈액 구별 시험는 도 10에 도시된 바와 같이 isum이 사전 결정된 임계치, 예를 들어, 약 12 마이크로암페어와 같거나 그보다 큰 경우, 그리고, 수학식 11에 나타난 바와 같은 제 2 시간 간격 및 제 3 시간 간격 동안 전류값의 비율(Y)가 사전 결정된 임계 함수(Fpdt)의 값 미만인 경우 혈액으로서 샘플을 구별할 수 있으며, 그 이외의 경우, 샘플은 대조 용액이다.
혈당 알고리즘
샘플이 혈액 샘플로서 구별되는 경우, 혈당 알고리즘은 시험 전류값 상에서 수행될 수 있다. 시험 스트립이 도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 대향 면 또는 대면 배열을 가지는 것 및 전위 파형이 도 7a 또는 도 8a에 도시된 바와 같이 시험 스트립에 인가되는 것을 가정하면, 포도당 농도[G]가 수학식 13에 도시된 바와 같은 포도당 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pct00017
수학식 13에서, [G]는 포도당 농도이고, i1은 제 1 전류 값이고, i2는 제 2 전류 값이며, i3은 제 3 전류 값이고, 항 p, Z 및 a는 경험적으로 유도된 캘리브레이션 상수이다. 수학식 13의 유래는 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 발명의 명칭이 "신속 전기 화학적 분석용 방법 및 장치(Method and Apparatus for Rapid Electrochemical Analysis)"인 2005년 9월 30일자로 출원된 계류중인 미국 특허 출원 공개 제 2007/0074977호(US 출원 제 11/240,797호)에서 발견할 수 있다. 수학식 13의 모든 시험 전류 값(예를 들어, i1, i2 및 i3)은 전류의 절대값을 사용한다. 제 1 전류 값(i1) 및 제 2 전류 값(i2)은 제 3 과도 전류로부터 계산되며, 제 3 전류 값(i3)은 제 2 과도 전류로부터 계산된다. 명칭 "제 1", "제 2" 및 "제 3"은 편의상 선택된 것이며, 반드시 전류 값이 계산되는 순서를 반영할 필요는 없다는 것을 언급해둔다. 추가로, 수학식 13에 선언된 모든 전류 값(예를 들어, i1, i2 및 i3)은 전류의 절대값을 사용한다. 일 실시예에서, i2는 제 3 과도 전류 동안 수집된 하나 이상의 전류 값에 기초할 수 있으며, i3는 제 2 과도 전류 동안 수집된 하나 이상의 전류 값에 기초할 수 있다. 다른 실시예에서, i2는 제 3 과도 전류의 종점 주변에서 수집된 하나 이상의 전류 값에 기초할 수 있고, i3는 제 2 과도 전류의 시점 주변에서 수집된 하나 이상의 전류 값에 기초할 수 있다. i2 및 i3 양자 모두는 각 시간 간격의 일부를 위한 합산, 적분 또는 평균을 사용하여 계산될 수 있다.
다른 실시예에서, 항 i1은 수학식 14에 나타난 바와 같은 더욱 정확한 포도당 농도를 가능하게 하도록 제 2 및 제 3 과도 전류로부터의 피크 전류 값을 포함하도록 규정될 수 있다.
Figure pct00018
항 ipb는 제 2 시험 전위 시간 간격(T2)을 위한 피크 전류 값을 나타내고, 항 ipc는 제 3 시험 전위 시간 간격(T3)을 위한 피크 전류 값을 나타낸다. 항 iss는 정상 상태 전류의 추산치이고, 이는 진행중인 화학 반응의 부재시 제 3 시험 전위(E3)의 적용 이후 긴 시간에 발생하는 것으로 예측되는 전류이다. iss를 계산하기 위한 방법의 몇몇 예를 각각의 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 미국 특허 제 5,942,102호 및 제 6,413,410호에서 찾을 수 있다. 생리학적 샘플 내의 간섭물을 고려하기 위한 피크 전류 값의 사용은 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 발명의 명칭이 "간섭물의 존재시에 샘플을 분석하기 위한 방법 및 장치(Methods and Apparatus for Analyzing a Sample in the Presence of Interferents)"인 2006년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제 2007/0227912호(미국 특허 출원 제 11/278,341호)에 개시되어 있다.
일 실시예에서, 수학식 13 및 수학식 14는 각 혈액 또는 대조 용액을 위한 포도당 농도를 계산하기 위해 함께 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 수학식 13 및 수학식 14의 알고리즘이 캘리브레이션 인자의 제 1 세트(즉, a, p 및 Z)를 갖는 혈액을 위해 사용될 수 있고, 캘리브레이션 인자의 제 2 세트는 대조 용액을 위해 사용될 수 있다. 두 개의 서로 다른 캘리브레이션 인자 세트를 사용할 때, 시험 유체와 대조 용액 사이의 구별을 위해 본 명세서에 설명된 방법은 피분석물 농도 계산의 유효성을 개선시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 예시된 예는 시약으로 코팅되지 않은 전극이 전압 측정을 위한 기준 전극으로서 작용할 때 네거티브로서 제 1 및 제 2 인가 전압의 극성을 나타내고, 포지티브로서 제 3 인가 전압의 극성을 나타낸다. 그러나, 인가된 전압은 시약으로 코팅된 전극이 전압 측정을 위한 기준 전극으로서 작용하는 경우 도 7a에 예시된 시퀀스에 대향한 극성으로 이루어질 수 있다. 예로서, 도 8a 및 도 8b의 양호한 실시예에서, 제 1 및 제 2 인가 전압의 극성은 포지티브이고, 제 3 인가 전압의 극성은 네거티브이다. 양자 모두의 경우에, 포도당의 계산은 동일하며, 그 이유는, 시약으로 코팅되지 않은 전극이 제 1 및 제 2 인가 전압 동안 애노드로서 작용하며, 시약으로 코팅된 전극은 제 3 인가 전압 동안 애노드로서 작용하기 때문이다.
또한, 시험 계기가 샘플이 (혈액에 반대인) 대조 용액인 것으로 판정하는 경우, 시험 계기는 사용자가 대조 용액 데이터로부터 별개인 시험 샘플 농도 데이터를 고찰할 수 있도록 대조 샘플의 결과적 포도당 농도를 저장할 수 있다. 예로서, 대조 용액을 위한 포도당 농도는 별개의 데이터베이스에 저장될 수 있고, 플래깅될 수 있으며, 및/또는 폐기(즉, 저장되지 않거나, 단기간 동안 저장됨)될 수 있다.
대조 용액을 인식할 수 있는 다른 장점은 시험 계기는 대조 용액의 예상 포도당 농도에 대조 용액의 시험의 결과(예를 들어, 포도당 농도)를 자동으로 비교하도록 프로그램될 수 있다. 예로서, 시험 계기는 대조 용액(들)을 위한 예상 포도당 레벨(들)로 사전프로그램될 수 있다. 대안적으로, 사용자는 대조 용액을 위한 예상 포도당 농도를 입력할 수 있다. 시험 계기가 대조 용액을 인식할 때, 시험 계기는 계기가 적절하게 기능하는지를 판정하기 위해 예상 포도당 농도와 측정된 대조 용액 포도당 농도를 비교할 수 있다. 측정된 포도당 농도가 예상 범위를 벗어나면, 시험 계기는 사용자에게 경고하기 위해 경보 메시지를 출력할 수 있다.
충전 시간 보정
일부 실시예에서, 피분석물 농도는 샘플의 충전 시간에 기초하여 보정될 수 있다. 이러한 방법의 일 예는 본 명세서에 그 전문이 참조로서 합체되어 있는, 2009년 12월 30일자로 출원된 로널드 씨. 샤틀리에(Ronald C. Chatelier) 및 알라스테어 엠. 호지스(Alastair M. Hodges)의 발명의 명칭이 "충전 시간을 사용하여 바이오센서의 정확도를 향상시키기 위한 시스템, 디바이스 및 방법(Systems, Devices and Methods for Improving Accuracy of Biosensors Using Fill Time)"인 동시계류중인 특허 출원(출원 번호 제 12/649,594호)에 개시되어 있다. 이러한 예시적 방법에서, 샘플은 작업 전극과 상대 전극을 갖는 샘플 분석 장치의 전자기 셀 내로 도입된다. 전기 전위는 전기 화학적 셀의 작업 전극과 상대 전극 사이에 인가되고, 예로서, 전기 화학적 셀의 모세관 공간 내로의 샘플의 충전 시간이 판정될 수 있다. 적어도 샘플의 충전 시간의 견지에서 프리펄스 시간이 계산될 수 있고, 전기 전위는 프리펄스 시간과 동일한 시간 길이 동안 작업 전극과 상대 전극 사이에 인가될 수 있다. 그 후, 샘플 내의 피분석물의 농도가 판정된다. 충전 시간의 견지에서 프리펄스 시간을 계산함으로써, 피분석물 농도를 위한 더욱 정확한 결과가 달성될 수 있다. 예로서, 샘플에 걸친, 변하는 적혈구 용적율 레벨 같은 에러가 고려될 수 있으며, 그에 의해, 샘플 내의 피분석물의 농도의 더욱 정확한 판정을 도출할 수 있다. 샘플 내의 피분석물의 농도를 검출하기 위한 대안적 실시예에서, 판정된 충전 시간이 아닌 판정된 초기 충전 속도에 기초하여 에러가 보정될 수 있다. 이러한 방법의 일 예가 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2009년 12월 30일자로 출원된 로널드 씨. 샤틀리에(Ronald C. Chatelier), 데니스 라이래트(Dennis Rylatt), 린다 라이네리(Linda Raineri) 및 알라스테어 엠. 호지스(Alastair M. Hodges)의 발명의 명칭이 "초기 충전 속도에 기초하는 전혈 적혈구 용적율을 측정하기 위한 시스템, 디바이스 및 방법(Systems, Devices and Methods for Measuring Whole Blood Haematocrit Based on Initial Fill Velocity)"인 동시계류중인 특허 출원(출원 번호 제 12/649,509호)에 개시되어 있다.
온도 보정
본 발명의 시스템 및 방법의 일부 실시예에서, 온도로부터의 감소된 효과 때문에 피분석물 농도에 개선된 정확도를 제공하기 위해 혈액 온도 보정이 시험 전류 값에 적용될 수 있다. 온도 보정된 피분석물 농도를 계산하기 위한 방법은 온도 값을 측정하는 것과 온도 보정 값(CT)을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 온도 보정 값(CT)은 온도 값 및 피분석물 농도, 예를 들어, 포도당 농도에 기초할 수 있다. 따라서, 온도 보정 값(CT)은 그 후 온도를 위한 피분석물 농도를 보정하기 위해 사용될 수 있다.
초기에, 위의 수학식 13으로부터의 포도당 농도[G] 같은 온도에 대해 보정되지 않은 피분석물 농도가 얻어질 수 있다. 또한, 온도 값이 측정될 수 있다. 온도는 시험 계기에 통합된 서미스터 또는 다른 온도 판독 장치를 사용하여, 또는, 임의의 수의 다른 메커니즘 또는 수단에 의해 측정될 수 있다. 후속하여, 온도 값(T)이 제 1 온도 임계치(T1)보다 큰지 여부를 판정하기 위해 판정이 수행될 수 있다. 예로서, 온도 임계치(T1)는 약 15℃일 수 있다. 온도 값(T)이 15℃보다 큰 경우, 이 때, 제 1 온도 함수가 온도 보정 값(CT)을 판정하기 위해 적용될 수 있다. 온도 값(T)이 15℃ 이하인 경우, 이 때, 온도 보정 값(CT)을 판정하기 위해 제 2 온도 함수가 적용될 수 있다.
온도 보정 값(CT)을 계산하기 위한 제 1 온도 함수는 수학식 15의 형태일 수 있다.
Figure pct00019
여기서, CT는 보정값이고, K9는 제 9 상수(예를 들어, 0.59)이고, T는 온도값이고, TRT는 실온 값(예를 들어, 22℃)이고, K10은 제 10 상수(예를 들어, 0.00004)이고, [G]는 포도당 농도이다. T가 TRT와 대략 동일할 때, CT는 대략 0이다. 일부 예에서, 제 1 온도 함수는 일상적 주변 조건 하에서 변동이 감소되도록 실온에서 실질적으로 어떠한 보정도 갖지 않도록 구성될 수 있다. 제 2 보정 값(CT)을 계산하기 위한 제 2 온도 함수는 수학식 16의 형태일 수 있다.
Figure pct00020
여기서, CT는 보정값이고, K11은 제 11 상수(예를 들어, 0.59)이고, T는 온도값이고, TRT는 실온 값이고, K12는 제 12 상수(예를 들어, 0.00004)이고, [G]는 포도당 농도이며, K13은 제 13 상수(예를 들어, 1.2)이고, T1은 제 1 온도 임계치이고, K14는 제 14 상수(예를 들어, 0.005)이다.
CT가 수학식 15를 사용하여 계산된 이후, CT가 사전 결정된 범위에 구속되어 이상치(outlier)의 위험을 경감시키는 것을 보증하도록 한 쌍의 절단(truncation) 함수가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, CT는 -10 내지 +10의 범위를 갖도록 제한될 수 있다. 예로서, CT가 10보다 큰지를 판정하기 위해 판정이 수행될 수 있다. CT가 10보다 큰 경우, 이 때, CT는 10으로 설정된다. CT가 10 이하인 경우, 이 때, CT가 -10 미만인지 여부를 판정하기 위해 판정이 수행된다. CT가 -10 미만인 경우, CT는 -10으로 설정될 수 있다. CT가 이미 -10과 +10 사이의 값인 경우, 이 때, 일반적으로 절단이 필요하지 않다.
CT가 판정되고 나서, 온도 보정된 포도당 농도가 계산될 수 있다. 예로서, 온도에 대해 보정되지 않은 포도당 농도(예를 들어, [G])가 100 mg/L 미만인지 여부를 판정하기 위해 판정이 수행될 수 있다. [G]가 100 mg/dL 미만인 경우, 이 때, 포도당 농도[G]에 보정 값(CT)을 가산함으로써 온도 보정된 포도당 농도(GT)를 계산하기 위해 수학식 17이 사용될 수 있다.
Figure pct00021
[G]가 100 mg/dL 미만인 경우, 이 때, CT를 100으로 나누고, 1을 더하고, 그 후, 포도당 농도[G]로 승산함으로써 온도 보정된 포도당 농도(GT)를 계산하기 위해 수학식 18이 사용될 수 있다.
Figure pct00022
온도의 영향에 대해 보정된 포도당 농도가 판정되고 나면, 포도당 농도가 예를 들어 디스플레이에 출력될 수 있다.
시효/저장 보정
본 발명의 방법 및 시스템의 일부 실시예에서, 계산된 포도당 농도에 다른 보정 인자가 적용될 수 있다. 이 보정 인자는 센서 성능에 대한 저장 조건 및/또는 시효의 효과에 대해 보정함으로써 개선된 정확성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 센서의 물리적 특성에 상관된 파라미터가 측정될 수 있으며, 이 파라미터는 보정된 피분석물 농도를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 센서의 물리적 특성에 상관된 파라미터는 센서의 측정된 캐패시턴스일 수 있다.
센서, 예를 들어, 더 상세히 상술한 유형의 전기 화학적 셀의 측정된 캐패시턴스는 센서의 시효 및/또는 저장 조건들에 관하여 관련될 수 있다. 비제한적 예로서, 전기 화학적 셀의 캐패시턴스는 스페이서 층으로부터 샘플 반응 챔버 내로의 전기 화학적 셀의 제조에 사용되는 접착제의 느린 유동에 의해 영향을 받을 수 있다. 특히 상승된 온도에서의 저장 동안 같은 센서 시효로서, 접착제가 반응 챔버 내로 유동하고, 센서의 기준 및/또는 상대 전극을 커버할 수 있다. 예로서, 접착제는 센서에 의해 이루어진 측정의 정확도에 영향을 줄 수 있는 전극의 영역의 감소를 유발할 수 있다. 또한, 전극 영역의 감소는 센서의 캐패시턴스의 감소와 상관될 수 있다. 따라서, 센서를 사용하여 형성된 판독치의 정확도를 향상시키기 위해 사용될 수 있는 보정 인자를 계산하기 위해 센서의 측정된 캐패시턴스가 사용될 수 있다.
일 예시적 실시예에서, 보정된 피분석물 농도를 계산하기 위한 방법은 전기 화학적 셀의 물리적 특성, 예를 들어, 캐패시턴스를 측정하는 것과, 보정 인자(Cc)를 계산하는 것을 포함할 수 있다. 보정 인자(Cc)는 측정된 물리적 특성에 기초할 수 있다. 따라서, 보정된 피분석물 농도를 계산하기 위해 보정 인자(Cc)가 사용될 수 있다.
초기에, 상술한 수학식 13으로부터 포도당 농도[G] 같은 보정되지 않은 피분석물 농도가 얻어질 수 있다. 대안적으로, 후술된 알고리즘에 사용된 피분석물 농도는 임의의 다른 보정 방법, 예를 들어, 더 상세히 상술되어 있는 온도 및/또는 충전 시간 보정된 피분석물 농도를 사용하여 미리 보정되어 있는 보정된 피분석물 농도를 가질 수 있다. 또한, 센서의 측정된 캐패시턴스는 예를 들어, 상술한 캐패시턴스 측정 방법을 사용하여 얻어질 수 있다. 후속하여, 측정된 캐패시턴스 값(C)이 캐패시턴스 임계값(C1) 미만인지 여부를 판정하기 위해 판정이 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 캐패시턴스 임계값(C1)은 동일한 유형의 센서들의 평균 또는 이상적 캐패시턴스일 수 있다. 캐패시턴스 값(C)이 캐패시턴스 임계값(C1) 미만인 경우, 그리고, 보정되지 않은(또는 이전에 보정된) 피분석물 농도[G]가 피분석물 농도 임계치[G1]보다 큰 경우, 이 때, 캐패시턴스 보정 함수는 보정 인자(Cc)를 판정하기 위해 사용될 수 있다. 캐패시턴스 값(C)이 캐패시턴스 임계값(C1) 이상인 경우 및/또는 보정되지 않은(또는 이전에 보정된) 피분석물 농도[G]가 피분석물 농도 임계치[G1] 이하인 경우, 이 때, 보정 인자(Cc)는 0으로 설정될 수 있다. 예로서, 일 실시예에서, 캐패시턴스 임계값(C1)은 약 559 nanoFarad일 수 있고, 피분석물 농도 임계치[G1], 예를 들어, 포도당 농도는 약 100 mg/dL일 수 있다. 따라서, 캐패시턴스 값(C) 및/또는 피분석물 농도[G]가 사전 결정된 범위(들)를 갖는 경우, 보정 인자(Cc)는 캐패시턴스 보정 함수를 사용하여 판정될 수 있으며, 그 이외의 경우에, 보정 인자(Cc)는 0로 설정될 수 있다.
측정된 캐패시턴스 값(C)이 캐패시턴스 임계값(C1) 미만이고 보정되지 않은(또는 이전에 보정된) 피분석물 농도[G]가 피분석물 농도 임계치[G1]보다 클 때 캐패시턴스 보정 인자(Cc)를 계산하기 위한 캐패시턴스 보정 함수는 수학식 19의 형태일 수 있다.
Figure pct00023
여기서, Cc는 보정 인자이고, Kc는 경험적으로 유도된 상수(예를 들어, 0.152)이고, C1은 캐패시턴스 임계값(예를 들어, 559 nanoFarad) 및 C는 측정된 캐패시턴스 값이다.
예를 들어, 수학식 19를 사용하여 Cc가 계산된 이후, 한 쌍의 절단함수가 수행되어 Cc가 사전 결정된 범위로 구속되는 것을 보증함으로써 데이터에 인가된 최대 보정을 제한하는 것에 의해 이상치의 위험을 경감시킬 수 있다. 일 실시예에서, Cc가 컷오프 값보다 큰 경우, Cc는 컷오프 값으로 설정될 수 있다. 예로서, Cc가 컷오프 값, 예를 들어, 5보다 큰지 여부를 판정하기 위해 판정이 수행될 수 있다. Cc가 컷오프 값, 예를 들어, 5보다 큰 경우, 이 때, Cc는 컷오프 값, 예를 들어, 5로 설정된다. Cc가 컷오프 값 이하인 경우, 이 때, 일반적으로 절단은 필요하지 않다.
Cc가 판정되고 나서, 캐패시턴스 보정된 포도당 농도가 계산될 수 있다. 예로서, 피분석물이 포도당인 경우 보정되지 않은(또는 이전에 보정된) 피분석물 농도[G]가 피분석물 농도 임계치[G1], 예를 들어, 100 mg/dL 미만인지 여부를 판정하기 위해 판정이 수행될 수 있다. [G]가 피분석물 농도 임계치[G1] 미만인 경우, 이 때, 어떠한 다른 보정도 적용되지 않는다. [G]가 피분석물 농도 임계치[G1]보다 큰 경우, 이 때, Cc를 100으로 나누고, 1을 가산하고, 그 후, 피분석물 농도[G]로 승산함으로써 캐패시턴스 보정된 포도당 농도(Gc)를 계산하기 위해 수학식 20이 사용될 수 있다.
Figure pct00024
시효 및/또는 저장의 효과에 대하여 보정된 피분석물 농도가 판정되고 나서, 포도당 농도가 예를 들어 디스플레이에 출력될 수 있다.
예 1
전기 화학적 시스템에 사용되는 센서의 시효에 대한 보정을 위한 알고리즘의 개발이 이하의 예에 의해 예시되어 있다. 이하의 예에서, 시스템은 두 개의 대향된 전극을 갖는 센서를 포함하고, 시약은 하나의 전극 상의 건조된 샘플과 반응하도록 설계된다. 본 명세서에 개시된 시스템, 장치 및 방법의 성능을 시험하기 위한 분석을 위해 복수의 샘플이 제공된다. 샘플은 세 개의 서로 다른 레벨의 적혈구 용적율 및 두 개의 서로 다른 레벨의 포도당를 포함하는 혈액 샘플이고, 이들 각각은 알려져 있으며, 그래서, 시험 결과의 비교는 시스템, 장치 및 방법의 정확도를 판정하기 위해 실제 결과에 비교될 수 있다. 적혈구 용적율의 세 개의 레벨은 대략 20%, 37-45% 및 60%이다. 포도당의 두 개의 레벨은 대략 250 mg/dL 및 500 mg/dL이다. 적혈구 용적율의 3개 레벨 및 포도당의 2개 레벨의 시험는 개시된 시스템, 장치 및 방법의 정확도가 농도 레벨의 넓은 스펙트럼에 걸쳐 확인될 수 있다.
본 예에서, 센서의 제 1 그룹은 4 내지 21주 동안 5℃에서 저장되었다. 센서의 제 2 그룹은 30℃ 및 65% 상대 습도에서 4 내지 21주 동안 저장되었다. 센서는 상술한 혈액 샘플로 시험되었다. 포도당 측정 동안, 또한, 센서의 캐패시턴스가 계산되었다. 또한, NGL 바이어스 데이터를 제공하기 위해 센서 기반 측정치가 그에 대해 비교되는 포도당의 베이스라인 측정을 제공하기 위해 YSI 2700 임상 기구를 사용하여 시험되었다. NGL 바이어스 대 캐패시턴스를 나타내는 도 9는 이들 시험에서 얻어진 데이터를 예시한다. 도 9에 예시된 바와 같이, 바이어스 퍼센트는 캐패시턴스와 상관된다. 특히, 챠트에서 회귀 라인에 의해 도시된 바와 같이 더 낮은 측정된 캐패시턴스는 증가된 네거티브 바이어스와 상관된다.
예 2
캐패시턴스 보정 알고리즘의 결과가 이하의 예에 의해 예시되었다. 본 예에서, 예 1에서 설명된 실험으로부터 얻어진 데이터가 앞서 더 상세히 설명한 보정 알고리즘에 기초하여 보정되었다. 표 1은 보정 알고리즘을 적용함으로써 얻어진 포도당 측정치의 개선을 도시하며, 데이터는 G≥80 mg/dL일 때 YSI 2700 임상 기구에 의해 형성된 측정치의 주어진 % 이내에 있거나 또는 G<80 mg/dL의 주어진 수 이내에 있는 바이어스의 백분율을 나타낸다. 또한, 표 1에는 평균 바이어스 및 평균 자승근 바이어스가 도시되어 있다.
비보정 데이터 보정 데이터
10% 이내의 % 바이어스 또는 10 mg/dL 93.48 94.84
12% 이내의 % 바이어스 또는 12 mg/dL 97.29 97.73
15% 이내의 % 바이어스 또는 15 mg/dL 99.21 99.29
평균 바이어스 -1.67 -0.25
RMS 바이어스 5.45 5.15
표의 우측 컬럼의 캐패시턴스 보정된 데이터는 포도당 값이 측정된 캐패시턴스를 사용하여 보정될 때 각 파라미터의 개선을 나타낸다.
예 3
더욱 극심하게 시효 처리된 센서를 사용한 캐패시턴스 보정 알고리즘의 사용을 시험한 결과가 이하의 예에 의해 예시되어 있다. 본 예에서, 알고리즘은 60,864개 센서의 매우 더 많은 데이터 세트로 시도되었고, 센서는 5-40℃에서 저장되었다. 표 2의 결과는 개시된 캐패시턴스 보정 알고리즘을 사용할 때의 정확도 및 정밀도의 일관성있는 개선을 나타낸다.
비보정 데이터 보정 데이터
10% 이내의 % 바이어스 또는 10 mg/dL 91.09 93.14
12% 이내의 % 바이어스 또는 12 mg/dL 95.54 96.77
15% 이내의 % 바이어스 또는 15 mg/dL 98.47 98.94
평균 바이어스 -0.26 0.41
글로벌 SD 바이어스 5.83 5.40
RMS 바이어스 5.83 5.42
풀링된 정밀도 2.15 2.18
시험 횟수 60,864 60,864
예 4
고온에서 비시효처리(신규 제조) 센서를 사용한 캐패시턴스 보정 알고리즘의 사용 결과가 이하의 예에 의해 예시된다. 본 예에서, 신규 제조 센서가 5-45℃의 범위에 걸쳐 시험되었다. 표 3의 결과는 캐패시턴스 보정 알고리즘이 다양한 시뮬레이션된 고온 기후 조건에 걸쳐 적용될 때 크게 열화되지 않는다는 것을 보여준다.
비보정 데이터 보정 데이터
10% 이내의 % 바이어스 또는 10 mg/dL 96.39 96.37
12% 이내의 % 바이어스 또는 12 mg/dL 98.73 98.71
15% 이내의 % 바이어스 또는 15 mg/dL 99.73 99.71
평균 바이어스 -0.51 -0.49
글로벌 SD 바이어스 4.68 4.68
RMS 바이어스 4.71 4.70
풀링된 정밀도 2.44 2.43
시험 횟수 5,178 5,178
예 5
실온에서 확장된 적혈구 용적율 및 포도당 범위에 걸쳐 혈액 샘플과 다수의 센서 제조 로트를 사용한 캐패시턴스 보정 알고리즘의 사용 결과가 이하의 예에 의해 예시된다. 본 예에서, 센서는 실온에서 시험되었다. 표 4의 결과는 역시 캐패시턴스 보정 알고리즘이 실온에서 확장된 적혈구 용적율 및 포도당 범위에 걸쳐 정확한 결과를 제공한다는 것을 보여준다.
비보정 데이터 보정 데이터
10% 이내의 % 바이어스 또는 10 mg/dL 98.46 98.43
12% 이내의 % 바이어스 또는 12 mg/dL 99.39 99.38
15% 이내의 % 바이어스 또는 15 mg/dL 99.83 99.83
평균 바이어스 -0.02 0.12
글로벌 SD 바이어스 3.81 3.84
RMS 바이어스 3.81 3.84
풀링된 정밀도 1.86 1.88
시험 횟수 50,997 50,997
특정 변형 및 예시적 도면에 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 본 발명이 설명된 변형 또는 도면에 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 상술된 방법들 및 단계들이 특정 순서로 발생하는 특정 이벤트를 나타내지만, 당업자는 특정 단계들의 순서가 변형될 수 있으며, 이러한 변형들이 본 발명의 변형에 따른다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 추가적으로, 가능하다면 특정 단계들은 병렬적 처리로 동시에 수행될 수 있으며, 상술한 바와 같이 순차적으로 수행될 수 있다. 따라서, 청구범위에 규정된 본 발명에 상당하거나 개시내용의 개념 내에 있는 본 발명의 변형이 존재하는 정도까지, 본 특허는 이들 변형을 마찬가지로 포함하는 것을 의도한다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참조문헌은 본 명세서에 그 전문이 참조로 명시적으로 통합되어 있다.

Claims (28)

  1. 샘플 내의 피분석물의 농도를 판정하기 위한 방법으로서,
    피분석물을 포함하는 샘플을 샘플 분석 디바이스의 전기 화학적 셀 내로 도입하여 상기 피분석물의 변환을 유발하는 단계로서, 상기 전기 화학적 셀은 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는, 샘플 도입 단계와;
    상기 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터의 측정치를 판정하는 단계와;
    보정 인자를 계산하는 단계로서, 상기 보정 인자는 적어도 상기 파라미터의 견지에 있는, 보정 인자 계산 단계; 및
    상기 보정 인자의 견지에서 상기 피분석물의 농도를 판정하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 전기 화학적 셀의 측정된 캐패시턴스를 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전기 화학적 셀의 측정된 캐패시턴스를 판정하는 단계는:
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제 1 시험 전압을 인가하는 단계로서, 상기 제 1 시험 전압은 AC 전압 성분 및 DC 전압 성분을 갖고, 상기 AC 전압 성분은 상기 제 1 시험 전압의 인가 후에 사전 결정된 시간에 인가되고, 상기 DC 전압 성분은 상기 제 2 전극에서 제한 시험 전류를 발생시키기에 충분한 크기를 갖고, 상기 제 2 전극은 시약층 코팅을 갖지 않는, 상기 제 1 시험 전압 인가 단계; 및
    상기 AC 전압 성분으로부터 발생하는 시험 전류의 부분을 캐패시턴스 값으로 프로세싱하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 상기 전기 화학적 셀의 수명 및 상기 전기 화학적 셀의 저장 조건 중 적어도 하나에 관련되는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 저장 조건은 저장 온도 및 저장 시간을 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플 분석 디바이스는 포도당 센서를 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플 분석 디바이스는 면역 센서를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플은 혈액을 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 혈액은 전혈(whole blood)인 방법.
  10. 전기 화학적 시스템으로서,
    제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 전기 화학적 셀과;
    제어 유닛이 상기 전기 화학적 셀의 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전위를 인가하도록, 상기 전기 화학적 셀에 접속된 상기 제어 유닛을 포함하는 계기를 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 전기 화학적 셀의 물리적 특성에 상관하는 파라미터의 측정치를 판정하고 또한 샘플 내의 피분석물의 보정된 농도를 계산하도록 상기 측정치를 사용하는 전기 화학적 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 전기 화학적 셀의 측정된 캐패시턴스를 포함하는 전기 화학적 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 상기 전기 화학적 셀의 수명 및 상기 전기 화학적 셀의 저장 조건 중 적어도 하나에 관련되는 전기 화학적 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 저장 조건은 저장 온도 및 저장 시간을 포함하는 전기 화학적 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 샘플은 혈액을 포함하는 전기 화학적 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 혈액은 전혈을 포함하는 전기 화학적 시스템.
  16. 보정된 피분석물의 농도를 측정하기 위한 방법으로서,
    피분석물을 포함하는 샘플을 시험 스트립에 적용하는 단계와;
    제 2 전극에서 환원된 매개체를 산화하기에 충분한 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 제 1 시간 간격 동안 제 1 시험 전압을 상기 샘플에 인가하는 단계와;
    상기 제 1 시험 전압의 인가 후에, 상기 제 1 전극에서 환원된 매개체를 산화하기에 충분한 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 제 2 시간 간격 동안 제 2 시험 전압을 상기 샘플에 인가하는 단계와;
    상기 제 1 시간 간격 및 상기 제 2 시간 간격 동안 시험 전류값에 기초하여 상기 샘플 내의 제 1 피분석물 농도를 계산하는 단계와;
    상기 시험 스트립의 캐패시턴스를 판정하는 단계; 및
    제 1 포도당 농도 및 상기 캐패시턴스에 기초하여 캐패시턴스 보정된 피분석물 농도를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 캐패시턴스 보정된 피분석물 농도를 계산하는 단계는:
    상기 캐패시턴스 및 상기 제 1 피분석물 농도에 기초하여 보정 인자를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 캐패시턴스 보정된 피분석물 농도는 상기 제 1 피분석물 농도 및 상기 보정 인자에 기초하여 계산되는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 시험 스트립의 캐패시턴스를 판정하는 단계는:
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 제 1 시험 전압을 인가하는 단계로서, 상기 제 1 시험 전압은 AC 전압 성분 및 DC 전압 성분을 갖고, 상기 AC 전압 성분은 상기 제 1 시험 전압의 인가 후에 사전 결정된 시간에 인가되고, 상기 DC 전압 성분은 상기 제 2 전극에서 제한 시험 전류를 발생시키기에 충분한 크기를 갖고, 상기 제 2 전극은 시약층 코팅을 갖지 않는, 상기 제 1 시험 전압 인가 단계; 및
    상기 AC 전압 성분으로부터 발생하는 상기 시험 전류의 부분을 캐패시턴스값으로 프로세싱하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 캐패시턴스 보정된 피분석물 농도는 상기 캐패시턴스가 제 1 캐패시턴스 임계치보다 작고 상기 제 1 피분석물 농도가 제 1 피분석물 농도 임계치보다 클 때 계산되는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 캐패시턴스 보정된 피분석물 농도를 계산하는 단계는:
    상기 보정 인자를 100으로 나누고 1을 가산하여 중간 항을 제공하는 단계; 및
    상기 중간 항에 상기 제 1 피분석물 농도를 곱하여 캐패시턴스 보정된 피분석물 농도를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 보정 인자가 보정 인자 임계값보다 큰지를 판정하고, 이어서 보정 인자를 상기 보정 인자 임계값으로 설정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제 16 항에 있어서, 상기 보정 인자는 상기 캐패시턴스가 상기 시험 스트립의 사전 결정된 이상 캐패시턴스에 동일할 때 약 제로인 방법.
  23. 제 16 항에 있어서, 상기 피분석물은 포도당을 포함하는 방법.
  24. 전기 화학적 시스템으로서,
    (a) 시험 계기와 정합하도록 구성된 전기 접점 및 전기 화학적 셀을 포함하는 시험 스트립으로서, 상기 전기 화학적 셀은:
    (i) 이격 관계의 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
    (ii) 시약을 포함하는 전기 화학적 셀을 포함하는, 상기 시험 스트립; 및
    (b) 상기 시험 스트립으로의 전압의 인가시에 상기 시험 스트립으로부터 전류 데이터를 수신하도록 적용되고, 또한 계산된 포도당 농도 및 측정된 캐패시턴스에 기초하여 캐패시턴스 보정된 포도당 농도를 판정하도록 추가로 적용된 프로세서를 포함하는 시험 계기를 포함하는 전기 화학적 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 시험 계기는 포도당 농도 임계치 및 캐패시턴스 임계치를 포함하는 데이터 저장 장치를 포함하는 전기 화학적 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 측정된 캐패시턴스가 상기 캐패시턴스 임계치보다 작고 상기 계산된 포도당 농도가 상기 포도당 농도 임계치보다 클 때 상기 캐패시턴스 보정된 포도당 농도값을 판정하는 전기 화학적 시스템.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 측정된 캐패시턴스는 상기 시험 스트립의 수명 및 상기 시험 스트립의 저장 조건 중 적어도 하나에 관한 상기 시험 스트립의 물리적 특성과 상관하는 전기 화학적 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 저장 조건은 저장 온도 및 저장 시간을 포함하는 전기 화학적 시스템.
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