KR20140069259A - 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 회로를 구비한 핸드헬드 검사 측정기 - Google Patents

위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 회로를 구비한 핸드헬드 검사 측정기 Download PDF

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Abstract

체액 샘플에서 분석물을 판정하는 데 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기는 하우징(110); 하우징에 배치되는 마이크로컨트롤러 블록(112); 및 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(114)을 포함한다. 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록은 신호 발생 서브-블록(120), 저역 필터 서브-블록(122), 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록(124), 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록(128), 및 위상 검출기 서브-블록(130)을 포함한다. 또한, 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀에서 체액 샘플의 위상 변화를 측정하도록 구성되고, 마이크로컨트롤러 블록은 측정된 위상 변화에 기초하여 체액 샘플의 헤마토크릿을 계산하도록 구성된다.

Description

위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 회로를 구비한 핸드헬드 검사 측정기{HAND-HELD TEST METER WITH PHASE-SHIFT-BASED HEMATOCRIT MEASUREMENT CIRCUIT}
본 발명은 일반적으로 의료 장치, 특히 검사 측정기(test meter) 및 관련 방법에 관한 것이다.
유체 샘플에서 분석물의 판정(예컨대, 검출 및/또는 농도 측정)은 의료 분야에서 특별한 관심의 대상이다. 예를 들어, 소변, 혈액, 혈장 또는 간질액(interstitial fluid)과 같은 체액의 샘플에서의 포도당, 케톤체, 콜레스테롤, 지질 단백질, 트라이글리세라이드, 아세트아미노펜, 및/또는 HbA1c 농도를 판정하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 판정은 분석 검사 스트립(analytical test strip)(예컨대, 전기화학-기반 분석 검사 스트립)과 조합하여 핸드헬드(hand-held) 검사 측정기를 사용하여 달성될 수 있다.
본 발명의 신규한 특징은 특히 첨부된 특허청구범위에 기재된다. 본 발명의 특징 및 이점의 더욱 명확한 이해는 본 발명의 원리가 이용된 예시적인 실시예를 기재하는 하기 상세한 설명과, 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 지시하는 첨부 도면을 참조함으로써 얻어질 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기의 간략화된 도면.
<도 2>
도 2는 도 1의 핸드헬드 검사 측정기의 다양한 블록의 간략화된 블록도.
<도 3>
도 3은 본 발명에 따른 실시예에 이용될 수 있는 바와 같은 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록의 간략화된 블록도.
<도 4>
도 4는 본 발명의 실시예에 이용될 수 있는 바와 같은 이중 저역 필터 서브-블록의 간략화된 주석을 단 개략도.
<도 5>
도 5는 본 발명의 실시예에서 이용될 수 있는 바와 같은 트랜스임피던스 증폭기(TIA) 서브-블록의 간략화된 주석을 단 개략도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 실시예의 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록에 이용될 수 있는 바와 같은 이중 저역 필터 서브-블록, 교정 부하 서브-블록, 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록, 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록, XOR 위상 변화 측정 서브-블록 및 직교 역다중화 위상-변화 측정 서브-블록을 도시하는 간략화된 주석을 단 개략 블록도.
<도 7>
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기를 이용하기 위한 방법에서의 단계들을 도시하는 흐름도.
하기 상세한 설명은 상이한 도면에서의 동일한 요소가 동일한 도면 부호로 표기되는 도면을 참조하여 이해되어야 한다. 반드시 축척에 맞게 도시되지는 않은 도면은 단지 설명의 목적을 위해 예시적인 실시예를 도시하며, 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리를 제한으로서가 아닌 예로서 예시한다. 이러한 설명은 명백하게 당업자가 본 발명을 제조 및 사용할 수 있게 할 것이고, 현재 본 발명을 수행하는 최선의 모드로 여겨지는 것을 비롯한, 본 발명의 몇몇 실시예, 개작, 변형, 대안 및 사용을 기술한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 임의의 수치 값 또는 범위에 대한 용어 "약" 또는 "대략"은 구성요소들 중 일부 또는 집합이 본 명세서에 기술된 바와 같은 그의 의도된 목적으로 기능하는 것을 허용하는 적합한 치수 공차를 나타낸다.
일반적으로, 본 발명의 실시예에 따른, 체액 샘플(즉, 전혈 샘플)에서 (포도당과 같은) 분석물을 판정하는 데 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기는 하우징, 하우징에 배치되는 마이크로컨트롤러 블록(microcontroller block), 및 (위상-변화(phase-shift)-기반 헤마토크릿 회로로도 지칭되는) 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(hematocrit measurement block)을 포함한다. 그러한 핸드헬드 검사 측정기에서, 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록은 신호 발생 서브-블록(signal generation sub-block), 저역 필터(low pass filter) 서브-블록, 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스(sample cell interface) 서브-블록, 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier) 서브-블록, 및 위상 검출기(phase detector) 서브-블록을 포함한다. 또한, 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀에서 체액 샘플의 위상 변화를 측정하도록 구성되고, 마이크로컨트롤러 블록은 또한 측정된 위상 변화에 기초하여 체액 샘플의 헤마토크릿을 계산하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기는 이들이 전혈 샘플의 헤마토크릿을 측정하고 이어서 분석물 판정 동안 측정된 헤마토크릿을 이용함으로써 전혈 샘플에서 (포도당 판정과 같은) 분석물 판정의 개선된 정확성을 제공한다는 점에서 유리하다.
일단 당업자가 본 발명을 알게 되면, 당업자는 본 발명에 따른 핸드헬드 검사 측정기로서 용이하게 변형될 수 있는 핸드헬드 검사 측정기의 예가 라이프스캔 인크.(LifeScan Inc.)(미국 캘리포니아주 밀피타스 소재)로부터 구매가능한 원터치(OneTouch)(등록상표) 울트라(Ultra)(등록상표) 2 포도당 측정기라는 것을 인식할 것이다. 또한 변형될 수 있는 핸드헬드 검사 측정기의 추가의 예는 각각 본 명세서에 완전하게 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2007/0084734호(2007년 4월 19일자로 공개됨) 및 제2007/0087397호(2007년 4월 19일자로 공개됨)에서 그리고 국제 출원 공개 WO2010/049669호(2010년 5월 6일자로 공개됨)에서 확인된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기(100)의 간략화된 도면이다. 도 2는 핸드헬드 검사 측정기(100)의 다양한 블록의 간략화된 블록도이다. 도 3은 핸드헬드 검사 측정기(100)의 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록의 간략화된 조합된 블록도이다. 도 4는 핸드헬드 검사 측정기(100)의 이중 저역 필터 서브-블록의 간략화된 주석을 단 개략도이다. 도 5는 핸드헬드 검사 측정기(100)의 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록의 간략화된 주석을 단 개략도이다. 도 6은 핸드헬드 검사 측정기(100)의 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록의 부분들의 간략화된 주석을 단 개략 블록도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 핸드헬드 검사 측정기(100)는 디스플레이(102), 복수의 사용자 인터페이스 버튼(104), 스트립 포트 커넥터(106), USB 인터페이스(108), 및 하우징(110)을 포함한다(도 1 참조). 특히 도 2를 참조하면, 핸드헬드 검사 측정기(100)는 또한 마이크로컨트롤러 블록(112), 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(114), 디스플레이 제어 블록(116), 메모리 블록(118) 및 분석 검사 스트립(도 1에 TS로 표시됨)에 검사 전압을 인가하기 위한, 그리고 또한 전기화학적 응답(예컨대, 복수의 검사 전류 값)을 측정하고 전기화학적 응답에 기초하여 분석물을 판정하기 위한 다른 전자 구성요소(도시 안됨)를 포함한다. 본 설명을 간략화하기 위해, 도면은 그러한 전자 회로 모두를 도시하고 있지는 않다.
디스플레이(102)는 예를 들어 스크린 이미지를 보여주도록 구성된 액정 디스플레이 또는 쌍안정(bi-stable) 디스플레이일 수 있다. 스크린 이미지의 예는 포도당 농도, 날짜 및 시간, 에러 메시지, 및 어떻게 검사를 수행하는지를 최종 사용자에게 지시하기 위한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
스트립 포트 커넥터(106)는 전혈 샘플에서 포도당을 판정하도록 구성된 전기화학-기반 분석 검사 스트립과 같은 분석 검사 스트립(TS)과 동작식으로 인터페이싱하도록 구성된다. 따라서, 분석 검사 스트립은 스트립 포트 커넥터(106) 내로 동작식으로 삽입되도록, 그리고 예를 들어 적합한 전기 접점을 통해 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(114)과 동작식으로 인터페이싱하도록 구성된다.
USB 인터페이스(108)는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 인터페이스일 수 있다. USB 인터페이스(108)는 본질적으로 핸드헬드 검사 측정기(100)에 전력을 공급하고 그 측정기로의 데이터 라인을 제공하도록 구성된 수동적(passive) 구성요소이다.
일단 분석 검사 스트립이 핸드헬드 검사 측정기(100)와 인터페이싱되면 또는 그 이전에, 체액 샘플(예컨대, 전혈 샘플)이 분석 검사 스트립의 샘플 챔버 내로 도입된다. 분석 검사 스트립은 선택적으로 그리고 정량적으로 분석물을 다른 미리설정된 화학적 형태로 변환시키는 효소 시약(enzymatic reagent)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분석 검사 스트립은 포도당이 산화된 형태로 물리적으로 변환될 수 있도록 페리시아나이드 및 포도당 산화 효소를 가진 효소 시약을 포함할 수 있다.
핸드헬드 검사 측정기(100)의 메모리 블록(118)은 적합한 알고리즘을 포함하고, 마이크로컨트롤러 블록(112)과 함께, 도입된 샘플의 헤마토크릿 및 분석 검사 스트립의 전기화학적 응답에 기초하여 분석물을 판정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분석물 혈당의 판정에서, 헤마토크릿은 전기화학적으로 판정된 혈당 농도에 대한 헤마토크릿의 효과를 보상하는 데 사용될 수 있다.
마이크로컨트롤러 블록(112)은 하우징(110) 내에 배치되고, 당업자에게 공지된 임의의 적합한 마이크로컨트롤러 및/또는 마이크로-프로세서를 포함할 수 있다. 하나의 그러한 적합한 마이크로컨트롤러는 미국 텍사스주 댈러스 소재의 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)로부터 구매가능한 부품 번호 MSP430F5138의 마이크로컨트롤러이다. 이러한 마이크로컨트롤러는 25 내지 250 ㎑의 구형파 및 동일한 주파수의 90도 위상-변화된 파를 생성할 수 있으며, 이로써 이하 추가로 기술되는 신호 발생 s-블록으로서 기능한다. MSP430F5138은 또한 본 발명의 실시예에 이용되는 위상 변화 기반 헤마토크릿 측정 블록에 의해 발생되는 전압을 측정하기에 적합한 아날로그-디지털(A/D) 처리 능력을 갖는다.
특히, 도 3을 참조하면, 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(114)은 신호 발생 서브-블록(120), 저역 필터 서브-블록(122), 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록(124), (도 3의 점선 내의) 선택적 교정 부하(calibration load) 블록(126), 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록(128) 및 위상 검출기 서브-블록(130)을 포함한다.
이하 추가로 기술되는 바와 같이, 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(114) 및 마이크로컨트롤러 블록(112)은 예를 들어 체액 샘플을 통해 구동되는 하나 이상의 고주파 전기 신호의 위상 변화를 측정함으로써, 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀에서 체액 샘플의 위상 변화를 측정하도록 구성된다. 또한, 마이크로컨트롤러 블록(112)은 측정된 위상 변화에 기초하여 체액의 헤마토크릿을 계산하도록 구성된다. 마이크로컨트롤러(112)는 예를 들어 위상-검출기 서브-블록으로부터 수신된 전압을 측정하고 이 전압을 위상-변화로 변환하도록 A/D 변환기를 이용하고, 이어서 위상-변화를 헤마토크릿 값으로 변환하도록 적합한 알고리즘 또는 룩업 테이블(look-up table)을 이용함으로써 헤마토크릿을 계산할 수 있다. 일단 본 개시 내용을 알게 되면, 당업자는 그러한 알고리즘 및/또는 룩업 테이블이 (전극 면적 및 샘플 챔버 체적을 포함하는) 스트립 기하학적 형상 및 신호 주파수와 같은 다양한 인자를 고려하도록 구성될 것임을 인식할 것이다.
전혈 샘플의 리액턴스(reactance)와 그 샘플의 헤마토크릿 사이에 소정의 관계가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 병렬 용량성 및 저항성 구성요소들로서의 체액 샘플(즉, 전혈 샘플)의 전기적 모델링은 교류(AC) 신호를 체액 샘플로 통과시킬 때 AC 신호의 위상 변화가 샘플의 헤마토크릿과 AC 전압의 주파수 둘 모두에 의존할 것임을 나타낸다. 또한, 모델링은 헤마토크릿이, 신호의 주파수가 대략 10 ㎑ 내지 25 ㎑의 범위 내에 있을 때 위상 변화에 대해 비교적 미소한 영향을 가지며, 신호의 주파수가 대략 250 ㎑ 내지 500 ㎑의 범위 내에 있을 때 위상 변화에 대해 최대의 영향을 갖는다는 것을 나타낸다. 따라서, 체액 샘플의 헤마토크릿은 예를 들어 기지의 주파수의 AC 신호를 체액 샘플로 통과시키고 이들의 위상 변화를 검출함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 10 ㎑ 내지 25 ㎑의 범위 내의 주파수를 가진 신호의 위상-변화가 그러한 헤마토크릿 측정에서 기준 판독치로서 사용될 수 있고, 한편 250 ㎑ 내지 500 ㎑의 범위 내의 주파수를 가진 신호의 위상 변화가 주 측정치로서 사용될 수 있다.
특히 도 3 내지 도 6을 참조하면, 신호 발생 서브-블록(120)은 임의의 적합한 신호 발생 블록일 수 있고, 원하는 주파수의 구형파(0 V에서 Vref)를 발생시키도록 구성된다. 그러한 신호 발생 서브-블록은 필요할 경우 마이크로컨트롤러 블록(112)에 통합될 수 있다.
신호 발생 서브-블록(120)에 의해 발생된 신호는 구형파 신호를 미리설정된 주파수의 사인파 신호로 변환시키도록 구성된 이중 저역 필터 서브-블록(122)에 전달된다. 도 4의 이중 LPF는 (HCT 측정 셀로도 지칭되는) 분석 검사 스트립의 샘플 챔버 및 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록에 (10 ㎑ 내지 25 ㎑의 범위 내의 주파수와 같은) 제1 주파수의 신호 및 (250 ㎑ 내지 500 ㎑의 범위 내의 주파수와 같은) 제2 주파수의 신호 둘 모두를 제공하도록 구성된다. 제1 및 제2 주파수의 선택은 도 4의 스위치(IC7)를 사용하여 달성된다. 도 4의 이중 LPF는 고속, 전압 피드백, CMOS 연산 증폭기 부품 번호 OPA354로서 미국 텍사스주 댈러스 소재의 텍사스 인스트루먼츠로부터 입수가능한 연산 증폭기와 같은 2개의 적합한 연산 증폭기(IC4 및 IC5)의 이용을 포함한다.
도 4를 참조하면, F-DRV는 저주파수 또는 고주파수(예컨대, 25 ㎑ 또는 250 ㎑)의 구형파 입력을 나타내고, IC4 및 IC5 둘 모두에 연결된다. (마이크로컨트롤러로부터의) 신호 Fi-HIGH/LOW는 스위치(IC7)를 통해 이중 저역 필터 서브-블록(122)의 출력을 선택한다. 도 4의 C5는 HCT 측정 셀로부터 이중 저역 필터 서브-블록(122)의 동작 전압을 차단하도록 구성된다.
비록 특정한 이중 LPF가 도 4에 도시되어 있지만, 이중 저역 필터 서브-블록(122)은 예를 들어 임의의 적합한 다중 피드백 저역 필터, 또는 샐런-키(Sallen and Key) 저역 필터를 비롯한 당업자에게 알려진 임의의 적합한 저역 필터 서브-블록일 수 있다.
저역 필터 서브-블록(122)에 의해 생성된 사인파는 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록(124)에 전달되고, 여기서 이는 (HCT 측정 셀로도 지칭되는) 분석 검사 스트립의 샘플 셀을 가로질러 구동된다. 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 블록(124)은 예를 들어 샘플 셀 내에 배치된 분석 검사 스트립의 제1 전극 및 제2 전극을 통해 분석 검사 스트립의 샘플 셀과 동작식으로 인터페이싱하도록 구성된 인터페이스 블록을 비롯한 임의의 적합한 샘플 셀 인터페이스 블록일 수 있다. 그러한 구성에서, 신호는 도 6에 도시된 바와 같이 (저역 필터 서브-블록으로부터) 제1 전극을 통해 샘플 셀 내로 구동될 수 있고, 제2 전극을 통해 (트랜스임피던스 증폭기 서브-블록에 의해) 샘플 셀로부터 픽업될 수 있다.
샘플 셀을 가로질러 신호를 구동시킴으로써 생성된 전류는 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록(128)에 의해 픽업되고, 위상 검출기 서브-블록(130)과의 통신을 위해 전압 신호로 변환된다.
트랜스임피던스 서브-블록(128)은 당업자에게 알려진 임의의 적합한 트랜스임피던스 서브-블록일 수 있다. 도 5는 (2개의 OPA354 연산 증폭기, IC3 및 IC9에 기초한) 하나의 그러한 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록의 간략화된 주석을 단 개략 블록도이다. TIA 서브-블록(128)의 제1 스테이지는 예를 들어 400 mV에서 동작하며, 이는 AC 진폭을 +/- 400 mV로 제한한다. TIA 서브-블록(128)의 제2 스테이지는 Vref/2에서 동작하며, 이 구성은 마이크로컨트롤러 A/D 입력의 전체 스팬의 출력의 생성을 가능하게 한다. TIA 서브-블록(128)의 C9는 AC 사인파 신호만이 통과하게 허용하는 차단 구성요소로서 역할한다.
위상 검출기 서브-블록(130)은 포착 기능을 사용하여 마이크로컨트롤러 블록(112)에 의해 다시 판독될 수 있는 디지털 주파수 또는 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 마이크로컨트롤러 블록(112)에 의해 다시 판독될 수 있는 아날로그 전압을 생성하는 임의의 적합한 위상 검출기 서브-블록일 수 있다. 도 6은 2개의 그러한 위상 검출기 서브-블록, 즉 (도 6의 상부 절반부에 있고, IC22 및 IC23을 포함하는) XOR 위상 검출기 및 (도 6의 하부 절반부에 있고, IC12 및 IC13을 포함하는) 직교 역다중화(Quadrature DEMUX) 위상 검출기를 포함하는 개략도를 도시한다.
도 6은 또한 스위치(IC16) 및 더미 부하(dummy load)(R7 및 C6)를 포함하는 교정 부하 서브-블록(126)을 도시한다. 교정 부하 서브-블록(126)은 저항기(R7)에 의해 생성된 0도의 기지의 위상 변화에 대한 위상 오프셋의 동적 측정을 위해 구성되고, 따라서 교정시 사용을 위한 위상 오프셋을 제공한다. C6은 미리설정된 약간의 위상 변화로 하여금, 예컨대 샘플 셀로의 신호 트레이스에 있어서의 기생 용량에 의해 야기되는 위상 지연, 또는 전기 회로(LPF 및 TIA)에서의 위상 지연을 보상하게 하도록 구성된다.
도 6의 직교 역다중화 위상 검출기 회로는 2개의 부분, 즉 유입 AC 신호의 저항성 부분을 위한 하나의 부분 및 유입 AC 신호의 반응성 부분을 위한 하나의 부분을 포함한다. 그러한 2개의 부분의 사용은 AC 신호의 저항성 및 반응성 부분 둘 모두의 동시 측정 및 0도 내지 360도를 포함하는 측정 범위를 가능하게 한다. 도 6의 직교 역다중화 회로는 2개의 별도의 출력 전압을 발생시킨다. 이들 출력 전압 중 하나는 "동상 측정(in phase measurement)"을 나타내고 AC 신호의 "저항성" 부분에 비례하며, 다른 출력 전압은 "직교 측정(Quadrature Measurement)"을 나타내고 신호의 "반응성" 부분에 비례한다. 위상 변화는 다음과 같이 계산된다:
Φ = tan-1(VQUAD-PHASE / VIN-PHASE)
그러한 직교 역다중화 위상 검출기 회로는 또한 샘플 셀 내의 체액 샘플의 임피던스를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 한정됨이 없이, 신체 샘플의 헤마토크릿을 판정하기 위해, 위상-변화와 함께, 또는 위상-변화와 독립적으로, 임피던스가 이용될 수 있는 것으로 가정된다. 샘플 셀로 통과시키는 신호의 진폭은 다음과 같이 직교 역다중화 회로의 2개의 전압 출력을 사용하여 계산될 수 있다:
진폭 = SQR ((VQUAD-PHASE)2 + (VIN-PHASE)2)
이어서, 이러한 진폭은 임피던스를 결정하기 위해 교정 부하 블록(126)의 기지의 저항기에 대해 측정된 진폭과 비교될 수 있다.
XOR 위상 검출기 부분은 "μC로부터의 구형파 입력"이 사인파에 대해 동상인지 또는 90° 위상 변화로 설정되어 있는지에 따라, 0° 내지 180°의 측정 범위, 또는 대안적으로 -90° 내지 +90°의 측정 범위를 갖는다. XOR 위상 검출기는 항상 입력 주파수의 2배인 출력 주파수를 생성하지만, 듀티 사이클은 변동된다. 양 입력이 완벽하게 동상인 경우, 출력은 LOW이며, 양 입력이 180° 변화된 경우, 출력은 항상 HIGH이다. (예컨대, 간단한 RC 요소를 통해) 출력 신호를 통합함으로써, 양 입력들 사이의 위상 변화에 직접 비례하는 전압이 생성될 수 있다.
일단 본 개시 내용을 알게 되면, 당업자는 본 발명의 실시예에 이용된 위상 검출기 서브-블록이 임의의 적합한 형태를 취할 수 있고, 예를 들어 상승 에지 포착(rising edge capture) 기술, 이중 에지 포착(dual edge capture) 기술, XOR 기술 및 동기 복조(synchronous demodulation) 기술을 이용하는 형태를 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
저역 필터 서브-블록(122), 트랜스임피던스 증폭기 서브-블록(128) 및 위상 검출기 서브-블록(130)이 잔류 위상 변화를 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(114)에 도입할 수 있기 때문에, 교정 부하 블록(126)은 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록에 선택적으로 포함될 수 있다. 교정 부하 블록(126)은 사실상 본질적으로 저항성(예를 들어, 33 k-ohm 부하)이도록 구성되며, 이에 따라 여기 전압과 발생된 전류 사이의 위상 변화가 유도되지 않는다. 교정 부하 블록(126)은 "0"의 교정 판독치를 제공하도록 회로에 걸쳐 전환되도록 구성된다. 일단 교정되면, 핸드헬드 검사 측정기는 체액 샘플의 위상 변화를 측정하고, 수정된 위상 변화를 계산하기 위해 "0" 판독치를 차감하고, 후속하여 수정된 위상 변화에 기초하여 신체 샘플 헤마토크릿을 계산할 수 있다.
도 7은 핸드헬드 검사 측정기 및 분석 검사 스트립(예컨대, 전기화학-기반 분석 검사 스트립)을 이용하기 위한 방법(200)에서의 단계들을 도시하는 흐름도이다. 단계(210)에서, 방법(200)은 전혈 샘플을 분석 검사 스트립의 샘플 셀 내로 도입하는 단계를 포함한다.
단계(220)에서, 핸드헬드 검사 측정기의 마이크로컨트롤러 블록 및 위상-변화-기반 측정 블록을 사용하여 샘플 셀 내의 전혈 샘플의 위상 변화가 측정된다. 방법(200)은 마이크로컨트롤러 블록을 사용하여 측정된 위상 변화에 기초하여 전혈 샘플의 헤마토크릿을 계산하는 단계를 추가로 포함한다(도 7의 단계(230) 참조).
일단 본 개시 내용을 알게 되면, 당업자는 방법(200)을 포함한 본 발명의 실시예에 따른 방법이 본 발명의 실시예에 따른 그리고 본 명세서에서 기술된 핸드헬드 검사 측정기의 기술, 이점 및 특징 중 임의의 것을 통합하기 위해 용이하게 변형될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 필요할 경우, 분석 검사 스트립, 핸드헬드 검사 측정기 및 계산된 헤마토크릿을 사용하여 도입된 체액 샘플에서 분석물이 판정된다.
본 발명의 바람직한 실시예가 본 명세서에 도시되고 기술되었지만, 그러한 실시예가 단지 예로서 제공된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이제 본 발명으로부터 벗어남이 없이 여러 변형, 변경, 및 대체가 당업자에 의해 안출될 것이다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시하는 데 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 하기 특허청구범위는 본 발명의 범주를 한정하고, 이에 의해 이들 특허청구범위 및 그 등가물의 범주 내의 장치 및 방법이 포괄되는 것으로 의도된다.

Claims (26)

  1. 체액 샘플에서 분석물을 판정하는 데 분석 검사 스트립(analytical test strip)과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기(hand-held test meter)로서,
    하우징;
    상기 하우징에 배치되는 마이크로컨트롤러 블록(microcontroller block); 및
    위상-변화(phase-shift)-기반 헤마토크릿 측정 블록(hematocrit measurement block)을 포함하고, 상기 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록은
    신호 발생 서브-블록(signal generation sub-block);
    저역 필터(low pass filter) 서브-블록;
    분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스(sample cell interface) 서브-블록;
    트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier) 서브-블록; 및
    위상 검출기(phase detector) 서브-블록을 포함하며,
    상기 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 상기 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀에서 체액 샘플의 상기 위상 변화를 측정하도록 구성되고,
    상기 마이크로컨트롤러 블록은 상기 측정된 위상 변화에 기초하여 상기 체액의 상기 헤마토크릿을 계산하도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 제1 주파수의 신호 및 제2 주파수의 제2 신호를 사용하여 상기 위상 변화를 측정하도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 체액 샘플은 전혈 샘플이고, 상기 제1 주파수는 10 ㎑ 내지 25 ㎑의 범위 내에 있으며, 상기 제2 주파수는 250 ㎑ 내지 500 ㎑의 범위 내에 있는, 핸드헬드 검사 측정기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 상승 에지 포착(rising edge capture) 위상 검출기로서 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 이중 에지 포착(dual edge capture) 위상 검출기로서 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 XOR 위상 검출기로서 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 동기 변조(synchronous modulation) 위상 검출기로서 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록과 병렬로 구성되는 교정 부하(calibration load) 서브-블록을 추가로 포함하는, 핸드헬드 검사 측정기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 신호 발생 서브-블록은 적어도 제1 주파수의 제1 전기 신호 및 제2 주파수의 제2 전기 신호를 발생시키도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 기지의 주파수의 신호를 상기 체액 샘플로 통과하게 하여 상기 신호의 상기 위상-변화를 측정함으로써 상기 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀에서 체액 샘플의 상기 위상 변화를 측정하도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 주파수는 10 ㎑ 내지 25 ㎑의 범위 내에 있고, 상기 제2 주파수는 250 ㎑ 내지 500 ㎑의 범위 내에 있으며,
    상기 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 상기 제1 주파수의 상기 신호가 체액 샘플의 상기 위상 변화의 상기 측정 동안 기준 신호로서 이용되도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 신호 발생 블록은 상기 마이크로컨트롤러 블록과 통합되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 블록은 상기 샘플 셀 내에 배치된 상기 분석 검사 스트립의 제1 전극 및 제2 전극을 통해 상기 분석 검사 스트립의 상기 샘플 셀과 동작식으로 인터페이싱하도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 분석 검사 스트립은 전혈 샘플에서 포도당을 판정하도록 구성된 전기화학-기반 분석 검사 스트립인, 핸드헬드 검사 측정기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 직교 역다중화(Quadratur DEMUX) 위상 검출기로서 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  16. 핸드헬드 검사 측정기 및 분석 검사 스트립을 이용하기 위한 방법으로서,
    분석 검사 스트립의 샘플 셀 내로 전혈 샘플을 도입하는 단계;
    핸드헬드 검사 측정기의 위상-변화-기반 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록을 사용하여 상기 샘플 셀에서 상기 체액 샘플의 위상 변화를 측정하는 단계; 및
    상기 마이크로컨트롤러 블록을 사용하여 상기 측정된 위상 변화에 기초하여 상기 전혈 샘플의 헤마토크릿을 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 분석 검사 스트립, 핸드헬드 검사 측정기 및 계산된 헤마토크릿을 사용하여 상기 도입된 체액 샘플에서 분석물을 판정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 분석 검사 스트립은 전기화학-기반 분석 검사 스트립이고, 상기 분석물은 포도당인, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 측정하는 단계는 위상-변화 기반 측정 회로 블록으로 상기 위상 변화를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 위상-변화 기반 측정 회로 블록은
    신호 발생 서브-블록;
    저역 필터 서브-블록;
    분석 검사 스트립 샘플 셀 인터페이스 서브-블록;
    트랜스임피던스 증폭기 서브-블록; 및
    위상 검출기 서브-블록을 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 상승 에지 포착 위상 검출기로서 구성되는, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 이중 에지 포착 위상 검출기로서 구성되는, 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 XOR 위상 검출기로서 구성되는, 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 동기 변조 위상 검출기로서 구성되는, 방법.
  24. 제19항에 있어서, 상기 위상 검출기 서브-블록은 직교 역다중화 위상 검출기로서 구성되는, 방법.
  25. 제16항에 있어서, 상기 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록 및 마이크로컨트롤러 블록은 제1 주파수의 신호 및 제2 주파수의 제2 신호를 사용하여 상기 위상 변화를 측정하도록 구성되는, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 체액 샘플은 전혈 샘플이고, 상기 제1 주파수는 10 ㎑ 내지 25 ㎑의 범위 내에 있으며, 상기 제2 주파수는 250 ㎑ 내지 500 ㎑의 범위 내에 있는, 방법.
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