KR20150131362A - 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 디스크립터-기반 방법들 및 그것을 통합한 디바이스들, 장치들 및 시스템들 - Google Patents

분석물질을 전기화학적으로 측정하는 디스크립터-기반 방법들 및 그것을 통합한 디바이스들, 장치들 및 시스템들 Download PDF

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Abstract

유체 샘플에서 분석물질 농도를 측정하는 방법들이 개시된다. 이러한 방법들은, 분석물질 농도를 제공하기 전에 헤마토크릿, 염 농도 및/또는 온도와 같은 혼재 변수들에 대해 정정 및/또는 보상하는 것을 허용한다. 측정 방법들은 적어도 하나의 DC 블록을 갖는 테스트 시퀀스로부터의 응답 정보를 이용하고, 여기서, DC 블록은 적어도 하나의 여기 펄스 및 적어도 하나의 복귀 펄스를 포함하고, 여기서, 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건이 적어도 하나의 복귀 펄스 동안 유지된다. 여기 및 복귀 펄스들에서 인코딩된 정보는 분석물질 농도에 대한 헤마토크릿, 염 농도 및/또는 온도 영향들에 대해 정정/보상하기 위해 펄스-내 및 펄스-간 디스크립터들을 구축하기 위해 이용된다. 전류 응답 데이터를 변환하는 방법들이 또한 개시된다. 다양한 측정 방법들을 통합하는 디바이스들, 장치들 및 시스템들이 또한 개시된다.

Description

분석물질을 전기화학적으로 측정하는 디스크립터-기반 방법들 및 그것을 통합한 디바이스들, 장치들 및 시스템들{DESCRIPTOR-BASED METHODS OF ELECTROCHEMICALLY MEASURING AN ANALYTE AS WELL AS DEVICES, APPARATUSES AND SYSTEMS INCOPORATING THE SAME}
본 출원은 2013년 3월 15일 출원된 미국 가특허출원 제 61/801,321 호의 이익을 주장하고, 그것은 그것의 전체가 전개된 것처럼 참조에 의해 본원에 통합된다.
이 개시물은 일반적으로 수학 및 의학에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 전기적 테스트 시퀀스의 AC 및/또는 DC 응답 정보로부터 도출된 펄스-간 및 펄스-내 디스크립터들을 통합하는 알고리즘에 기초하여 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법들에 관한 것이다.
유체 샘플들에서의 (즉, 생물학적 또는 환경적) 분석물질들을 전기화학적으로 측정하는 것으로부터 중요한 상당한 이익들이 실현될 수 있다. 예를 들어, 당뇨병을 갖는 개인들은 글루코스를 측정하는 것으로부터 혜택을 받는다. 잠재적으로 심장 질환 위험에 있는 자들은 여러 분석물질들 중에서 콜레스테롤 및 트리글리세라이드를 측정하는 것으로부터 혜택을 받을 수 있다. 이들은 하지만 생물학적 샘플들에서 분석물질들을 측정하는 이익들의 몇가지 예들이다. 의학에서의 진보들은, 예를 들어 유체 샘플에서의 분석물질 농도들을 결정함으로써, 전기화학적으로 분석될 수 있는 증가하는 수의 분석물질들을 식별하고 있다.
글루코스와 같은 분석물질들을 전기화학적으로 측정하는 현재의 방법들의 정확도는, 시약 두께, 시약의 습윤, 샘플 확산의 레이트, 헤마토크릿 (hematocrit; Hct), 온도, 염에서의 변화들 및 기타 혼재 변수들 (confounding variables) 을 포함하는 다수의 혼재 변수들에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다. 이들 혼재 변수들은, 예를 들어 글루코스에 비례하는 전류의 관찰되는 크기에서의 증가 또는 감소를 야기하여 "진정한 (true)" 글루코스 농도로부터의 편차를 야기할 수 있다.
현재의 방법들 및 시스템들은 편의성에 대해 몇몇 이점들을 제공하지만, 혼재 변수들이 존재하는 경우에도 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 새로운 방법들에 대한 필요성이 여전히 남아 있다.
상기 언급된 불리한 점들을 고려하여, 본 개시물은 체액과 같은 유체 샘플 (fluidic sample) 에서 분석물질 (analyte) 을 전기화학적으로 측정하는 방법들을 기술한다. 이 방법들은, 적어도 하나의 DC 블록 (block) 을 갖는 전기적 테스트 시퀀스 (electrical test sequence) 로부터 획득된 정보로부터 도출된 펄스-내 (within-pulse) 및 펄스-간 (across-pulse) 디스크립터들 (descriptors) 을 구축하는 것을 포함하는 창의적인 개념에 기초하고 있고, 여기서, 적어도 하나의 DC 블록은 폐쇄 회로 (closed circuit) 하에서 적어도 하나의 여기 전위 (excitation potential) 및 적어도 하나의 복귀 전위 (recovery potential) 의 시퀀스를 포함한다. 예를 들어, 여기 펄스들 및/또는 복귀 펄스들의 전류 응답, 형상 및/또는 크기와 같은 정보는 분석물질 농도에 대한 Hct, 염 농도 및/또는 온도의 영향들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이 정보는 글루코스 (glucose) 농도와 같은 분석물질 농도를 결정하기 위한 알고리즘들에서 사용하기 위한 디스크립터들 내로 들어갈 수 있다. 이 창의적인 개념은 따라서, 유체 샘플에서 분석물질 농도 (또는 값) 를 측정하는 알려진 방법들에 대해 비교될 때 어떤 이점들, 효과들, 특징들 및 목적들을 제공한다.
하나의 양태에서, 전기화학적 바이오센서에 적용된 유체 샘플에서 분석물질 농도를 측정, 결정, 계산 또는 그 외에 예측하기 위한 전기화학적 분석 방법이 제공된다. 이 방법은 유체 샘플에 적어도 하나의 DC 블록의 테스트 시퀀스를 제공하는 단계를 적어도 포함할 수 있고, 여기서, 테스트 블록은 Hct, 염 농도 및/또는 온도 효과들에 관한 구체적인 정보를 끌어내도록 설계되고, DC 블록은 적어도 하나의 여기 전위 및 적어도 하나의 복귀 전위를 포함하며, 바이오센서의 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건은 DC 블록 동안 유지된다. 이 방법은 또한, 테스트 시퀀스에 대한 응답 정보를 측정하거나 거기에서 응답 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 적어도 하나의 DC 블록은 연속적, 단극성 여기 파형으로서 펄스화되고 (즉, 전위는 폐쇄 회로에서 DC 블록 전체에 걸쳐 인가 및 제어된다), 이는 여기 펄스들 사이에서 개방 회로 (open circuit) 를 채용하는 몇몇 펄스화된 전류측정 방법들에 대해 대조적인 것이다. DC 블록은 글루코스와 같은 분석물질을 검출하기 위해 최적화된 복수의 단기 여기 펄스들 및 복귀 펄스들을 포함하고, 이 최적화는 펄스 지속기간, 여기 펄스와 복귀 펄스 사이의 경사진 천이들, 각 펄스 동안 측정된 전류 응답들의 수에 관한 것이고, 여기서, 각 펄스에서 전류 응답 측정들이 취해진다. DC 블록은 폐쇄 회로에서 약 0mV 내지 +450mV 사이에서 교번하는 (alternates) 전위에서 적어도 하나의 (1) 펄스에서부터 약 열개의 (10) 펄스들까지일 수 있다. DC 펄스들의 각각은 약 50msec 내지 약 500msec 동안 인가될 수 있다. 또한, 램프 레이트 (ramp rate) 는 약 10mV/msec 에서 약 50mV/msec 까지일 수 있다.
일부 경우들에서, 테스트 시퀀스는 적어도 하나의 AC 블록을 또한 포함할 수 있다. 다른 경우들에서, 이들 시퀀스는 또한 제 2 DC 블록을 포함할 수 있다. 또 다른 경우들에서, 테스트 시퀀스는 적어도 하나의 AC 블록 및 제 2 DC 블록 양자를 포함한다.
또한, 이 방법은, 분석물질 농도에 대한 Hct, 염 농도 및/또는 온도 효과들을 정정 및/또는 보상하기 위해 DC 블록의 여기 및/또는 복귀 전위들에 대한 응답 전류들에 기초하는, 적어도 하나의 펄스-내 디스크립터 및/또는 적어도 하나의 펄스-간 디스크립터를 구축하는 단계를 포함할 수 있다. 디스크립터들은 테스트 시퀀스에 대한 전류 응답의 크기 및 형상 정보를 인코딩한다.
유리하게는, 디스크립터들을 이용 및 적용함으로써, 분석물질 농도는 약 20% 에서부터 약 70% 까지 변화하는 샘플 Hct, 약 140mg/㎗ 에서부터 약 180mg/㎗ 까지 변화하는 샘플 염, 및/또는 약 6℃ 에서부터 약 44℃ 까지 변화하는 샘플 온도들에 대해 오직 ±10% 이하만큼만 변화한다.
전술한 바를 고려하여, 본 명세서에서 개시된 디스크립터-기반 측정 방법들 중 하나 이상을 통합하는, 전기화학적 분석과 관련되어 사용되는 디바이스들, 장치들 및 시스템들이 제공된다. 이들 디바이스들, 장치들 및 시스템들은, 비제한적으로, 아미노산들, 항체들, 박테리아, 탄수화물들, 약물들, 지질들, 마커들, 핵산, 펩티드, 단백질들, 독소들, 바이러스들 및 기타 분석물질들, 및 이들의 조합들을 포함하는 분석물질들의 농도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 어떤 경우들에서, 분석물질은 글루코스이다.
본 발명의 개념의 이들 및 다른 이점들, 효과들, 특징들 및 목적들은 이하의 설명으로부터 더 잘 이해되게 될 것이다. 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명의 개념의 실시형태들이 예시적으로, 비제한적으로 나타나는 첨부 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
상기 전개된 것들 이외의 이점들, 효과들, 특징들 및 목적들이 이하의 상세한 설명에 대한 고려가 주어질 때 보다 쉽게 명백하게 될 것이다. 이러한 상세한 설명은 다음의 도면들에 대해 참조한다.
도 1 은 미터 (meter) 및 바이오센서 (biosensor) 를 포함하는 예시적인 분석물질 테스트 시스템을 나타낸다.
도 2 는 예시적인 분석물질 측정 시스템에 대한 단순화된 회로도를 나타낸다.
도 3 은 분석물질 측정 시스템의 예시적인 테스트 시퀀스의 그래프이다.
도 4 는 도 3 의 테스트 시퀀스에 대한 분석물질 측정 시스템의 예시적인 응답의 그래프이다.
도 5 는, 도 3 의 테스트 시퀀스 및 도 4 의 응답의 부분들을 나타내는 확대도이다.
도 6 은 변화하는 Hct 농도들, 일정한 온도들, 및 일정한 글루코스 농도들을 갖는 테스트 샘플들에 대한 전류 응답들을 나타내는 그래프이다.
도 7 은 변화하는 온도들, 일정한 Hct 농도들 및 일정한 글루코스 농도들을 갖는 테스트 샘플들에 대한 전류 응답들을 나타내는 그래프이다.
도 8 은 변화하는 온도들 및 변화하는 Hct 농도들을 갖는 테스트 샘플들에 대한 복귀 전류 응답 정보를 나타내는 그래프이다.
도 9 는 변화하는 온도들 및 변화하는 Hct 농도들을 갖는 테스트 샘플들에 대한 여기 전류 응답 정보를 나타내는 그래프이다.
도 10 은 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 개념은 다양한 변형들 및 대안적인 형태들을 허용하지만, 그것의 예시적인 실시형태들이 도면들에서 예시적으로 나타나고 여기에 상세하게 설명된다. 하지만, 이하의 예시적인 실시형태들의 설명은 본 발명의 개념을 개시된 특정 형태들로 제한하려는 의도가 아니고, 그 반대로, 상기 실시형태들 및 이하의 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 그것의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 이점들, 효과들, 특징들 및 목적들을 커버하려는 의도라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 개념의 범위를 해석하기 위해 상기 실시형태들 및 이하의 청구항들에 대한 참조가 이루어져야 한다. 이와 같이, 본 명세서에서 기술된 실시형태들은 다른 문제들을 해결함에 있어 유용한 이점들, 효과들, 특징들 및 목적들을 가질 수도 있음에 유의하여야 한다.
본 발명의 개념의 몇몇 하지만 전부는 아닌 실시형태들이 나타난 첨부 도면들을 참조하여 방법들, 디바이스들, 장치들 및 시스템들이 이제 보다 충분하게 이하 설명될 것이다. 실로, 방법들, 디바이스들, 장치들 및 시스템들은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 본 명세서에서 전개된 실시형태들에 제한되는 것으로서 해석되어서는 아니되며, 오히려, 이들 실시형태들은 이 개시물이 적용가능한 법적 요건들을 만족하도록 제공되는 것이다.
마찬가지로, 방법들, 디바이스들, 장치들 및 시스템들의 많은 변형들 및 다른 실시형태들은, 전술한 설명들 및 연관된 도면들에서 제시된 교시들의 혜택을 갖는, 본 개시물이 관련되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 (이하, '통상의 기술자' 라 함) 에게 생각날 것이다. 따라서, 방법들, 디바이스들, 장치들 및 시스템들은 개시된 특정 실시형태들에 제한되지 아니하고, 변형들 및 다른 실시형태들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 비록 본 명세서에서 특정 용어들이 채용되지만, 그들은 오직 일반적이고 설명적인 의미에서 사용되는 것이고, 제한을 목적으로 사용되는 것은 아니다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 비록 본 명세서에서 기술된 것들과 유사하거나 동등한 임의의 방법들 및 재료들이 방법들, 디바이스들, 장치들 및 시스템들의 실시 또는 테스트에 사용될 수도 있지만, 선호되는 방법들 및 재료들이 본 명세서에서 기술된다.
또한, 부정관사 "a" 또는 "an" 에 의한 요소에 대한 단수 표현적 언급은, 문맥상 명확하게 하나 및 오직 하나의 요소만이 존재하는 것을 요구하지 않는 한, 하나의 요소보다 많은 것이 제시되는 가능성을 배제하지 않는다. 부정관사 "a" 또는 "an" 은 따라서 통상적으로 "적어도 하나" 를 의미한다.
개관
신뢰가능한 방식으로 분석물질 농도를 제공하기 위해 DC 전류 응답들로부터 도출된 정보를 이용하는 분석물질 측정 방법들이 본 명세서에 개시된다. 이들 측정 방법들은, Hct, 염 농도, 온도 및 시약 두께에서의 변화들과 같은 혼재 변수들의 효과들을 감소시키고, 이에 의해 보다 "진정한" 분석물질 농도를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 측정 방법들은 주로 전류측정 (amperometry) 을 이용한다; 하지만, 이 방법들은 다른 전기화학적 측정 방법들 (예컨대, 전량분석 (coulometry), 전위차법 (potentiometry) 또는 전압전류법 (voltammetry)) 과 함께 이용될 수 있음이 고려된다. 예시적인 전기화학적 측정 방법들에 관한 추가적인 상세한 내용들은, 예를 들어, 미국 특허 번호들 4,008,448; 4,225,410; 4,233,029; 4,323,536; 4,891,319; 4,919,770; 4,963,814; 4,999,582; 4,999,632; 5,053,199; 5,108,564; 5,120,420; 5,122,244; 5,128,015; 5,243,516; 5,288,636; 5,352,351; 5,366,609; 5,385,846; 5,405,511; 5,413,690; 5,437,999; 5,438,271; 5,508,171; 5,526,111; 5,627,075; 5,628,890; 5,682,884; 5,727,548; 5,762,770; 5,858,691; 5,997,817; 6,004,441; 6,054,039; 6254736; 6,270,637; 6,645,368; 6,662,439; 7,073,246; 7,018,843; 7,018,848; 7,045,054; 7,115,362; 7,276,146; 7,276,147; 7,335,286; 7,338,639; 7,386,937; 7,390,667; 7,407,811; 7,429,865; 7,452,457; 7,488,601; 7,494,816; 7,545,148; 7,556,723; 7,569,126; 7,597,793; 7,638,033; 7,731,835; 7,751,864; 7,977,112; 7,981,363; 8,148,164; 8,298,828; 8,329,026; 8,377,707; 및 8,420,404, 그리고 RE36268, RE42560, RE42924 및 RE42953 에서 개시된다.
유리하게는, 본 명세서에서 개시된 방법들은, 글루코스 농도, 특히 혈당 농도와 같은 분석물질 농도를 보다 정확하게 그리고 빨리 리포트하기 위해 SMBG 디바이스들, 장치들 및 시스템들 내에 통합될 수 있다.
또한, 이 측정 방법들은 극적으로 향상된 시스템 성능을 초래하는 진보된 마이크로프로세서-기반 알고리즘들 및 프로세서들을 이용하여 구현될 수 있다. 이들 측정 방법들은 또한, 10/10 성능과 같이 향상될 성능을 달성할 수 있는 알고리즘들을 생성하기 위한 유연성 및 여러가지 방법들을 제공한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "10/10 성능 (performance)" 은, 측정된 bG 값이 bG 농도들 > 100mg/㎗ 에 대해 실제 bG 값의 약 ±10% 내이고, bG 농도들 < 100mg/㎗ 에 대해 실제 bG 값의 약 ±10mg/㎗ 내인 것을 의미한다.
본 명세서에서 개시된 방법들을 수행함에 있어서 유용할 수도 있는 추가적인 전기화학적 측정 방법들에 관한 상세한 내용들은 다음과 같은 제목의 다음의 공동출원되고 공동계류중인 특허 출원들에서 발견될 수 있다: “METHODS OF SCALING DATA USED TO CONSTRUCT BIOSENSOR ALGORITHMS AS WELL AS DEVICES, APPARATUSES AND SYSTEMS INCORPORATING THE SAME” 출원인 문서 번호 31518; “METHODS OF ELECTROCHEMICALLY MEASURING AN ANALYTE WITH A TEST SEQUENCE HAVING A PULSED DC BLOCK AS WELL AS DEVICES, APPARATUSES AND SYSTEMS INCORPORATING THE SAME” 문서 번호 31519 및 31521; “METHODS OF FAILSAFING ELECTROCHEMICAL MEASUREMENTS OF AN ANALYTE AS WELL AS DEVICES, APPARATUSES AND SYSTEMS INCORPORATING THE SAME” 문서 번호 31520; “METHODS OF USING INFORMATION FROM RECOVERY PULSES IN ELECTROCHEMICAL ANALYTE MEASUREMENTS AS WELL AS DEVICES, APPARATUSES AND SYSTEMS INCORPORATING THE SAME” 문서 번호 31522; 및 “METHODS OF DETECTING HIGH ANTIOXIDANT LEVELS DURING ELECTROCHEMICAL MEASUREMENTS AND FAILSAFING AN ANALYTE CONCENTRATION THEREFROM AS WELL AS DEVICES, APPARATUSES AND SYSTEMS INCORPORTING THE SAME” 문서 번호 31524.
분석물질 측정 디바이스들 , 장치들 및 시스템들
본 발명의 측정 방법들을 설명하기 전에, 그리고 그것과 관련하여, 도 1 은 (테스트 엘리먼트로서 또한 알려진) 전기화학적 바이오센서 (20) 와 동작가능하게 커플링된 테스트 미터 (11) 와 같은 디바이스를 포함하는 예시적인 분석물질 측정 시스템을 나타낸다. 미터 (11) 및 바이오센서 (20) 는 바이오센서 (20) 에 제공된 유체 샘플에서 하나 이상의 분석물질들의 농도를 결정하도록 동작가능하다. 일부 경우들에서, 샘플은, 예를 들어, 혈액, 혈장, 혈청, 소변이나 타액과 같은 체액 샘플일 수도 있다. 다른 경우들에서, 유체 샘플은, 수성 환경 샘플과 같은 하나 이상의 전기화학적으로 반응성인 분석물질(들)의 존재 또는 농도에 대해 테스트될 다른 유형의 샘플일 수도 있다.
도 1 에서, 바이오센서 (20) 는 미터 (11) 의 접속 터미널 (14) 내로 착탈가능하게 삽입되는 일회용 스트립 (strip) 이다. 일부 경우들에서, 바이오센서 (20) 는 혈당 테스트 엘리먼트로서 구성되고, 글루코스를 전기화학적으로 측정하기 위한 특징들 및 기능들을 포함한다. 다른 경우들에서, 바이오센서 (20) 는, 예를 들어, 아미노산들, 항체들, 박테리아, 탄수화물들, 약물들, 지질들, 마커들, 핵산, 펩티드, 단백질들, 독소들, 바이러스들 및 기타 분석물질들과 같은 하나 이상의 다른 분석물질들을 전기화학적으로 측정하도록 구성된다.
미터 (11) 는 분석물질 농도(들) 또는 기타 테스트 결과들을 포함하는 다양한 유형들의 정보를 사용자에게 디스플레이하기 위해 사용되는 전자 디스플레이 (16), 및 사용자 입력을 수신하기 위한 사용자 인터페이스 (50) 를 포함한다. 미터 (11) 는, 테스트 신호를 생성하고, 그 신호를 바이오센서 (20) 에 인가하며, 그리고 그 테스트 신호에 대한 바이오센서 (20) 의 하나 이상의 응답들을 측정하도록 동작가능한 마이크로제어기 및 연관된 테스트 신호 생성 및 측정 회로 (미도시) 를 더 포함한다. 일부 경우들에서, 미터 (11) 는 혈당 측정 미터로서 구성될 수 있고, 부분들이 미국 특허 제 6,645,368 호에서 개시되는, 소책자 "Accu-Chek® Aviva Blood Glucose Meter Owner'S Booklet" (2007) 에서 기술된 바와 같은 ACCU-CHEK® AVIVA® 미터의 특징들 및 기능들을 포함한다. 다른 경우들에서, 미터 (11) 는, 예를 들어, 아미노산들, 항체들, 박테리아, 탄수화물들, 약물들, 지질들, 마커들, 핵산, 단백질들, 펩티드, 독소들, 바이러스들 및 기타 분석물질들과 같은 하나 이상의 다른 분석물질들을 전기화학적으로 측정하도록 구성될 수 있다. 전기화학적 측정 방법들과 함께 사용하도록 구성된 예시적인 미터들에 관한 추가적인 상세한 내용들은 미국 특허 번호들 4,720,372; 4,963,814; 4,999,582; 4,999,632; 5,243,516; 5,282,950; 5,366,609; 5,371,687; 5,379,214; 5,405,511; 5,438,271; 5,594,906; 6,134,504; 6,144,922; 6,413,213; 6,425,863; 6,635,167; 6,645,368; 6,787,109; 6,927,749; 6,945,955; 7,208,119; 7,291,107; 7,347,973; 7,569,126; 7,601,299; 7,638,095 및 8,431,408 에서 개시된다.
통상의 기술자는, 본 명세서에서 기술된 측정 방법들은, 예를 들어, 병원 테스트 시스템들, 실험실 테스트 시스템들 및 기타와 같은 다른 측정, 디바이스들, 장치들, 시스템들 및 환경들에서 사용될 수 있음을 이해한다.
미터 및 바이오센서는 도 1 에서 도시된 것들에 추가하여 또는 그 대신에 추가적인 및/또는 대안적인 속성들 및 특징들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 바이오센서는 실질적으로 직사각형 형상을 갖는 일회용, 사용 후에 버리는 전기화학적 테스트 스트립의 형태일 수 있다. 바이오센서는, 예를 들어, 상이한 구성들, 치수들 또는 형상들의 테스트 스트립들, 비-스트립형 테스트 엘리먼트들, 사용 후에 버리는 테스트 엘리먼트들, 재사용가능한 테스트 엘리먼트들, 마이크로-어레이들, 랩-온-칩 (lap-on-chip) 디바이스들, 바이오-칩들, 바이오-디스크들, 바이오-cd들 또는 다른 테스트 엘리먼트들과 같은 상이한 형태들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 전기화학적 측정 방법들과 함께 사용하도록 구성된 예시적인 바이오센서들에 관한 추가적인 상세한 내용들은, 예를 들어, 미국 특허 번호들 5,694,932; 5,762,770; 5,948,695; 5,975,153; 5,997,817; 6,001,239; 6,025,203; 6,162,639; 6,245,215; 6,271,045; 6,319,719; 6,406,672; 6,413,395; 6,428,664; 6,447,657; 6,451,264; 6,455,324; 6,488,828; 6,506,575; 6,540,890; 6,562,210; 6,582,573; 6,592,815; 6,627,057; 6,638,772; 6,755,949; 6,767,440; 6,780,296; 6,780,651; 6,814,843; 6,814,844; 6,858,433; 6,866,758; 7,008,799; 7,063,774; 7,238,534; 7,473,398; 7,476,827; 7,479,211; 7,510,643; 7,727,467; 7,780,827; 7,820,451; 7,867,369; 7,892,849; 8,180,423; 8,298,401; 8,329,026, 그리고 RE42560, RE42924 및 RE42953 에서 개시된다.
도 2 는 바이오센서 (420) 와 미터 (410) 사이에 전기적 통신을 제공하기 위해 미터 (410) 와 동작가능하게 커플링된 바이오센서 (420) 를 포함하는 예시적인 분석물질 측정 시스템의 단순화된 회로도 (400) 를 나타낸다. 바이오 센서 (420) 는 결합된 시약 및 샘플 (424) 과 접촉하는 작업 전극 (working electrode) (422) 및 대향 전극 (423) 을 갖는 테스트 셀 (421) 을 포함한다. 작업 전극 (422) 은 미터 (410) 의 증폭기 (414) 의 네거티브 (negaive) 입력과 전기적으로 통신한다. 대향 전극 (423) 은 미터 (410) 의 가상 그라운드 또는 기준 전위와 전기적으로 통신한다.
미터 (410) 는 테스트 제어 신호를 생성하고 출력부 (412) 에서 출력하도록 동작가능한 마이크로제어기 (411) 를 포함한다. 테스트 제어 신호는 증폭기 (414) 의 포지티브 (positive) 입력에 테스트 전위 (test potential) 를 출력하도록 증폭기 (413) 를 구동한다. 이 테스트 전위는 또한, 증폭기 (414) 의 포지티브 입력과 네거티브 입력 사이의 가상 단락으로 인해 증폭기 (414) 의 네거티브 입력에서도 보인다. 테스트 전위는 작업 전극 (422) 에 제공된 증폭기 (414) 의 네거티브 입력에서 존재한다. 따라서, 마이크로제어기 (411) 에 의해 출력되는 테스트 제어 신호는 작업 전극 (422) 에 인가된 테스트 전위를 제어하도록 동작가능하다. 출력부 (412) 에 제공된 테스트 제어 신호 및 작업 전극 (422) 에 제공된 테스트 전위는, 여기 전위들 및 폐쇄 회로 복귀 전위들을 포함하는, AC 컴포넌트들, 프리컨디셔닝 (preconditioning) 컴포넌트들, 및 DC 펄스 시퀀스들과 같은 다수의 특징들을 포함할 수도 있고, 그 예들인 이하 본 명세서에서 추가로 기술된다.
작업 전극 (422) 에 인가된 테스트 전위는 증폭기 (414) 의 네거티브 입력에 제공되는 전류 응답 (450) 을 생성한다. 증폭기 (414) 는 I/V 변환기로서 구성되고, 마이크로제어기 (411) 의 입력부 (460) 에 전류 응답 (450) 에 비례하는 전압을 출력한다. 마이크로제어기 (411) 는 입력부 (460) 에서 전압을 검출하고, 입력부 (460) 에서 보이는 전압을 이득 저항기 (415) 의 값에 의해 나눔으로써 전류 응답 (450) 을 결정한다. 전류 응답 (450) 은, 여기 전위들 및 폐쇄 회로 복귀 전위들을 포함하는, AC 컴포넌트들, 프리컨디셔닝 컴포넌트들, 및 DC 펄스 시퀀스들을 포함하는 테스트 전위들에 대한 응답들을 포함할 수도 있고, 그 예들은 이하 본 명세서에서 추가로 기술된다.
추가적인 예시적인 분석물질 측정 시스템들은 단순화된 회로도 (400) 에서 도시된 것들에 추가하여 또는 그에 대한 대안들로서 다수의 특징들을 포함할 수도 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 마이크로제어기 (411) 는 또한, 도 1 과 관련하여 상기 예시되고 기술된 것들과 같은 하나 이상의 디지털 메모리들, 디스플레이들 및/또는 사용자 인터페이스들, 및 그것과 연관된 제어기 및 드라이버 회로와 같은 미터 (410) 의 다른 컴포넌트들에 동작가능하게 커플링될 수도 있다. 도 2 에서, 출력부 (412) 는 마이크로제어기 (412) 내부의 D/A 변환기에 연결된 아날로그 출력부이고, 입력부 (460) 는 마이크로제어기 (412) 내부의 A/D 변환기에 연결된 아날로그 입력부이다. 다른 경우들에서, 출력부 (412) 는 외부의 D/A 변환기에 연결된 디지털 출력부일 수도 있고, 입력부 (460) 는 외부의 A/D 변환기에 연결된 디지털 입력부일 수도 있다. 도 2 에서, 테스트 셀 (421) 은 2-전극 테스트 셀이지만, 다른 테스트 셀들은 3-전극 테스트 셀들, 또는 다른 전극 시스템들일 수 있다.
도 2 에서, 작업 전극과 대향 전극 사이에 전위 차이를 제공하기 위해 테스트 전위가 작업 전극에 인가될 수 있다. 대안적으로, 작업 전극과 대향 전극 사이에 전위 차이를 제공하기 위해 가상 그라운드 또는 기준 전위 이외의 테스트 전위가 대향 전극으로서 제공될 수 있다. 결합된 샘플 및 시약과 접촉하는 전극 시스템에 테스트 신호를 인가하고 거기에 대한 응답을 측정하도록 동작가능한 전술한 및 다양한 다른 추가적인 및 대안적인 테스트 셀, 전극, 및/또는 회로 구성들이 이용될 수도 있음이 이해될 것이다.
측정 방법들
상기 언급된 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 측정 방법들은, 샘플 및/또는 바이오센서의 양태들에 관한 특정 정보를 제공하도록 설계된 적어도 하나의 DC 블록을 갖는 테스트 시퀀스에 대한 DC 응답들로부터 도출된 정보를 이용하는 것을 포함하는 본 발명의 개념에 기초한다.
이 방법들은 일반적으로, 체액과 같은 유체 샘플에 펄스화된 DC 시퀀스와 관련하여 AC 블록을 인가하는 것 및 AC 및 DC 전류 응답들을 측정하는 것을 포함한다. 도 3 및 도 4 에서 도시된 바와 같이, 하나의 트레이스 (trace) 는 인가된 DC 전위를 나타내고, 다른 트레이스는 AC 및 DC 응답들을 각각 나타낸다. 인가된 DC 전위는 펄스들 사이에서 약 0mV 에서 픽스되어 복귀 펄스를 제공할 수 있고, 따라서 일반적으로 연속적이고 단극성인 여기 파형을 만들 수 있다. 이것은, 포지티브 DC 펄스들 사이에 개방 회로의 사용을 규정하고, 이에 의해, 포지티브 펄스들 사이에서 전류를 수집 및 분석할 가능성을 배제하는 알려진 방법들로부터의 테스트 시퀀스와는 반대되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "복귀 펄스 (recovery pulse)" 는, 적당하게 긴 복귀 주기 동안 인가된 대략 제로-전위 펄스를 의미하고, 여기서, 관심 대상의 분석물질 (예컨대, 글루코스) 과의 전기화학적 반응은 턴 "오프" 되고, 이에 의해, 시스템으로 하여금, 또 다른 보다 포지티브인 DC 펄스와의 후속하는 반응측정 (interrogation) 전에 픽스된 시작 포인트로 리턴 (return) 하는 것을 허용한다.
테스트 시퀀스는 따라서 일반적으로 제어된 DC 블록이 뒤따르는 낮은-진폭 AC 신호들의 블록을 포함한다.
AC 블록에 대해, 그것은, 예를 들어, 약 2 세그먼트들에서부터 약 10 세그먼트들까지, 약 3 세그먼트들에서부터 약 9 세그먼트들까지, 약 4 세그먼트들에서부터 약 8 세그먼트들까지, 약 5 세그먼트들에서부터 약 7 세그먼트들까지, 또는 약 6 세그먼트들과 같은 복수의 AC 세그먼트들을 포함할 수 있다. 다른 경우들에서, AC 블록은 약 2 세그먼트들, 약 3 세그먼트들, 약 4 세그먼트들, 약 5 세그먼트들, 약 6 세그먼트들, 약 7 세그먼트들, 약 8 세그먼트들, 약 9 세그먼트들, 또는 약 10 세그먼트들을 포함할 수 있다. 또 다른 경우들에서, AC 블록은, 10 개보다 많은 세그먼트들, 즉, 약 15 세그먼트들, 약 20 세그먼트들, 또는 약 25 세그먼트들을 가질 수 있다. 또 다른 경우들에서, AC 블록은 1 세그먼트를 포함할 수 있고, 여기서, 세그먼트는 동시에 인가된 다수의 낮은-진폭 Ac 신호들을 갖는다.
통상의 기술자는, AC 세그먼트들의 수는 측정들을 수행하기 위해 이용가능한 응답의 복잡성, 연관된 주파수 범위 및 시간에 의해 제한될 것이라는 것을 이해한다. 보다 높은 주파수들은 일반적으로 높은 대역폭 일렉트로닉스 및 보다 바른 샘플링을 필요로 하는 반면, 보다 낮은 주파수들은 보다 더 길게 취하고 통상적으로 보다 잡음이 많다. 세그먼트들의 최대 수는 다라서 이들 파라미터들의 절충일 것이고, 관심 대상의 샘플 및 환경적 및/또는 혼재 팩터들을 구별하기 위해 필요한 최소 카운트 및 주파수 스팬 (span) 을 선택할 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, "약 (about)" 은, 기술된 농도, 길이, 분자량, pH, 전위, 시간 프레임, 온도, 전압 또는 체적과 같은 값 또는 값들의 통계적으로 의미있는 범위 내를 의미한다. 이러한 값 또는 범위는 주어진 값 또는 범위의 전형적으로 20% 내, 보다 전형적으로 10% 내, 및 더욱 더 전형적으로 5% 내의 크기의 정도 내일 수 있다. "약" 에 의해 포함되는 허용가능한 변동은 연구 하의 특정 시스템에 의존할 것이고, 통상의 기술자에 의해 쉽게 이해될 수 있다.
AC 블록의 각 세그먼트에서의 각 신호의 주파수는, 약 1 kHz 내지 약 20 kHz, 약 2 kHz 에서부터 약 19 kHz 까지, 약 3 kHz 에서부터 약 18 kHz 까지, 약 4 kHz 에서부터 약 17 kHz 까지, 약 5 kHz 에서부터 약 16 kHz 까지, 약 6 kHz 에서부터 약 15 kHz 까지, 약 7 kHz 에서부터 약 14 kHz 까지, 약 8 kHz 에서부터 약 13 kHz 까지, 약 9 kHz 에서부터 약 12 kHz 까지 또는 약 10 kHz 에서부터 약 11 kHz 까지일 수 있다. 다른 경우들에서, AC 블록의 각 세그먼트에서의 각 신호의 주파수는, 약 1 kHz, 약 2 kHz, 약 3 kHz, 약 4 kHz, 약 5 kHz, 약 6 kHz, 약 7 kHz, 약 8 kHz, 약 9 kHz, 약 10 kHz, 약 11 kHz, 약 12 kHz, 약 13 kHz, 약 14 kHz, 약 15 kHz, 약 16 kHz, 약 17 kHz, 약 18 kHz, 약 19 kHz, 또는 약 20 kHz 일 수 있다. 또 다른 경우들에서, AC 블록의 각 세그먼트에서의 각 신호의 주파수는, 20 kHz 보다 더 클 수 있다, 즉, 약 30 kHz, 약 40 kHz, 또는 약 50 kHz 일 수 있다. 일부 경우들에서, 세그먼트들 중 하나 이상은 동일한 주파수를 가질 수 있는 한편, 다른 경우들에서, 각 세그먼트는 다른 세그먼트들롭부터 구분되는 주파수를 가진다. 하지만 4 개의 주파수들이 일반적으로 적당하다. 채용되는 정확한 주파수들은 측정 시스템 클럭의 최대 주파수의 단순한 정수 분할에 의해 쉽게 생성될 수 있다.
하지만, AC 블록의 세그먼트에서의 신호의 최대 주파수 제한은 비싸지 않고 배터리 전원의 휴대용 기구를 위해 약 100kHz 까지일 수 있다. 그것을 초과하는 경우, 아날로그 대역폭, 샘플링 레이트, 저장 및 프로세싱 속도에 대한 증가하는 요구들이 빠르게 부가되는 한편, 통상적인 바이오센서 응답의 허수 부분 (imaginary portion) 이 주파수와 함께 점점 더 작아지게 된다. 더 낮은 주파수들은 비교할만한 정확도로 샘플링하기 위해 더 긴 주기들을 가지고 더 긴 시간들을 취한다.
AC 블록은 통상적으로 적어도 2 개의 상이한 저-진폭 신호들을 포함한다. 예를 들어, AC 블록은, 예를 들어, 약 10 kHz 또는 약 20 kHz 에 이어 약 1 kHz 또는 약 2 kHz 와 같이 두개의 (2) 주파수들에서 두개의 (2) 세그먼트들을 포함할 수 있다. 다른 경우들에서, AC 블록은 복수의 저-진폭 신호들을 포함한다. 예를 들어, AC 블록은 약 10 kHz, 약 20 kHz, 약 10 kHz, 약 2 kHz 및 약 1 kHz 와 같이 네개의 (4) 주파수들에서 다섯개의 (5) 세그먼트들을 가질 수 있다. 대안적으로, AC 블록은 약 20 kHz, 약 10 kHz, 약 2 kHz 및 약 1 kHz 와 같이 네개의 (4) 주파수들에서 네개의 (4) 세그먼트들을 가질 수 있다. 대안적으로, AC 블록은 약 10 kHz, 약 20 kHz, 약 10 kHz, 약 2 kHz 및 약 1 kHz 에서 동시에 인가된 네개의 (4) 주파수들을 가질 수 있다. 또 대안적으로, AC 블록은 원하는 저-진폭 AC 신호들을 동시에 인가하는 멀티-주파수 여기 파형을 가질 수 있다. AC 주파수들은 순가적으로 인가되거나, 동시에 결합 및 인가될 수도 있고, 퓨리에 변환 (Fourier Transform) 을 통해 분석될 수도 있다.
AC 블록은, 약 500 msec 내지 약 1.5 sec, 약 600 msec 내지 약 1.25 sec, 약 700 msec 내지 약 1000 msec, 또는 약 800 msec 내지 약 900 msec 동안 인가될 수 있다. 대안적으로, AC 블록은, 약 500 msec, 약 600 msec, 약 700 msec, 약 800 msec, 약 900 msec, 약 1000 msec, 약 1.25 sec 또는 약 1.5 sec 동안 인가될 수 있다. 특히, AC 블록은 약 100 msec 내지 약 300 msec 동안 인가될 수 있다.
하지만, 통상의 기술자는 AC 세그먼트들의 수, 주파수, 지속기간 및 차수가 변화될 수 있음을 이해한다.
AC 전류 응답 정보는 테스트 시퀀스 동안 임의의 시간에서 획득될 수 있다. 하위 주파수들에서의 임피던스 결과들은, 전기화학적 셀이 DC 극성화된 후에 획득되는 경우에, 분석물질 농도에 의해 영향을 받을 수도 있다. 일부 경우들에서, 일련의 AC 전류 응답 측정치들은 테스트 시퀀스에서 일찍 획득될 수 있다. 유체 샘플이 바이오센서에 적용된 바로 후에 취해진 측정들은 확산, 온도 및 시약 용해성에 의해 영향을 받을 것이다. 다른 경우들에서, AC 응답 전류 측정치들은 응답이 안정화되도록 허용하여 초기 과도 응답을 회피하도록 하기 위해 적당한 샘플이 적용된 후의 충분한 시간에서 획득될 수 있다. 마찬가지로, 응답 전류 측정들은 하나 이상의 주파수들에서 이루어질 수 있다. 그들의 용량성 성질로 인해, 주파수 옥타브 또는 디케이드만큼 이격된 다수의 AC 측정들은 상이한 감도들 또는 보다 쉬운 조작을 제공할 수도 있다.
전기화학적 측정 방법들에서 예시적인 AC 블록들에 관한 추가적인 상세한 내용들은, 예를 들어, 미국 특허 번호들 7,338,639; 7,390,667; 7,407,811; 7,417,811; 7,452,457; 7,488,601; 7,494,816; 7,597,793; 7,638,033; 7,751,864; 7,977,112; 7,981,363; 8,148,164; 8,298,828; 8,377,707 및 8,420,404 에서 개시된다.
DC 블록에 대해, 그것은, 예를 들어, 약 2 펄스들에서부터 약 10 펄스들까지, 약 3 펄스들에서부터 약 9 펄스들까지, 약 4 펄스들에서부터 약 8 펄스들까지, 약 5 펄스들에서부터 약 7 펄스들까지, 또는 약 6 펄스들과 같은 복수의 펄스들을 포함할 수 있다. 다른 경우들에서, DC 블록은, 약 2 펄스들, 약 3 펄스들, 약 4 펄스들, 약 5 펄스들, 약 6 펄스들, 약 7 펄스들, 약 8 펄스들, 약 9 펄스들, 또는 약 10 펄스들을 포함할 수 있다. 또 다른 경우들에서, DC 브록은 10 개보다 많은 펄스들, 즉, 약 15 펄스들, 약 20 펄스들, 또는 약 25 펄스들을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "펄스 (pulse)" 는 적어도 하나의 여기 및 하나의 복귀 주기를 의미한다.
DC 블록은 통상적으로, 약 0mV 와 약 +450mV 전위 차이 사이, 또는 전통적인 DC 전기화학적 방법들에 의해 분석될 수 있는 다른 느린 시변 전위 차이 사이에서 교번호는 일정하게 인가된 전위 차이를 포함한다. 하지만, 통상의 기술자는, 인가되는 전위 차이에 대한 범위는, 분석물질 및 사용되는 시약 화학물에 의존하여 변화할 수 있고 변화할 것임을 이해한다. 이와 같이, 여기 펄스 전위는 약 +450Mv 보다 크거나, 적거나, 동일할 수 있다. 여기 전위들의 예들은, 비제한적으로, 50 mV, 75 mV, 100 mV, 125 mV, 150 mV, 175 mV, 200 mV, 225 mV, 250 mV, 275 mV, 300 mV, 325 mV, 350 mV, 375 mV, 400 mV, 425 mV, 450 mV, 475 mV, 500 mV, 525 mV, 550 mV, 575 mV, 600 mV, 625 mV, 650 mV, 675 mV, 700 mV, 725 mV. 750 mV, 775 mV, 800 mV, 825 mV, 850 mV, 875 mV, 900 mV, 925 mV, 950 mV, 975 mV 또는 1000 mV 를 포함한다.
넘버에 상관 없이, 각 DC 펄스는, 약 50 msec 내지 약 500 msec, 약 60 msec 내지 약 450 msec, 약 70 msec 내지 약 400 msec, 약 80 msec 내지 약 350 msec, 약 90 msec 내지 약 300 msec, 약 100 msec 내지 약 250 msec, 약 150 msec 내지 약 200 msec, 또는 약 175 msec 동안 인가될 수 있다. 대안적으로, 각 펄스는, 약 50 msec, 약 60 msec, 약 70 msec, 약 80 msec, 약 90 msec, 약 100 msec, 약 125 msec, 약 150 msec, 약 175 msec, 약 200 msec, 약 225 msec, 약 250 msec, 약 275 msec, 약 300 msec, 약 325 msec, 약 350 msec, 약 375 msec, 약 400 msec, 약 425 msec, 약 450 msec, 약 475 msec 또는 약 500 msec 동안 인가될 수 있다. 특히, +450mV 에서 각 펄스는 약 250 msec 동안 인가될 수 있고, 0mV 에서 각 DC 펄스는 약 500 msec 동안 인가될 수 있다. 또 대안적으로, 각 펄스는 약 50 msec 미만 동안 또는 약 500 msec 초과 동안 인가될 수 있다.
일반적으로, 각 DC 펄스의 램프 레이트는, 거의 이상적인 전위 천이에 의해 제공되는 전류 피크에 대해 피크 전류에서 약 50% 이상의 감소를 제공하도록 선택된다. 일부 경우들에서, 각 펄스는 동일한 램프 레이트를 가질 수 있다. 다른 경우들에서, 일부 펄스들은 동일한 램프 레이트를 가질 수 있고, 다른 펄스들은 상이한 램프 레이트를 가질 수 있다. 또 다른 경우들에서, 각 펄스는 그 자신의 램프 레이트를 갖는다. 예를 들어, 유효 램프 레이트들은, 약 5 mV/msec 에서부터 약 75 mV/msec 까지 또는 약 10 mV/msec 에서부터 약 50 mV/msec 까지, 15 mV/msec 내지 약 25 mV/msec, 또는 약 20 mV/msec 일 수 있다. 대안적으로, 램프 레이트는 약 5 mV/msec, 약 10 mV/msec, 약 15 mV/msec, 약 20 mV/msec, 약 25 mV/msec, 약 30 mV/msec, 약 35 mV/msec, 약 40 mV/msec, 약 45 mV/msec, 약 50 mV/msec, 약 55 mV/msec, 약 60 mV/msec, 약 65 mV/msec, 약 70 mV/msec, 또는 약 75 mV/msec 일 수 있다. 특히, 램프 레이트는 약 40 mV/msec 에서부터 약 50 mV/msec 까지일 수 있다.
AC 블록과 마찬가지로, 통상의 기술자는, DC 펄스들의 수, 전위, 지속기간 및 차수는 변화될 수 있다는 것을 이해한다.
AC 및/또는 DC 전류 응답 정보는 테스트 시퀀스로부터 수집되고, AC 및 DC 블록들에 대한 전류 응답들을 포함한다. 일부 경우들에서, 전류 응답 정보는, AC 및 DC 측정들에 대한 단일의 공유된 신호 경로를 포함하는, 시스템 설계를 단순화하기 위해 DC 및 AC 측정들에 대해 A/D 샘플링 레이트에서 수집될 수 있다. 통상의 디지털 오디오 샘플링 레이트 범위는, 비제한적으로, 약 44.1 kHz 에서부터 약 192 kHz 까지를 포함한다. 이 범위에서의 A/D 변환기들은 다양한 상용 반도체 공급자들로부터 쉽게 이용가능하다.
본 발명의 개념의 일부로서, 복귀 응답들은, 특히, Hct, 염 농도 및 온도에 관련된, 고유한 정보 콘텐츠를 포함한다는 것이 인식되었다. 또한, 이 정보는 값을 제공하고, SMBG 디바이스들, 장치들, 및 시스템들의 정확도 및 성능을 더 정세화하기 위해 사용될 수 있다.
도 3 으로 돌아가서, 펄스화된 DC 블록에 대한 응답들은, Hct 및 온도 정보, 및 시약의 습윤, 시약에 대한 샘플 확산 및 분리, 안정된 글루코스 이송 그라디언트의 확립, 및 환원성 분석물질과 연관된 동역학 (kinetics) 과 같은 다른 중요한 프로세스들에 관한 실시간 정보를 인코딩한다. 예시된 DC 블록은 시간에 대한 이들 프로세스들의 짧고, 구분되는 스트로빙 (strobing) 을 제공한다. 각 포지티브 DC 펄스는 구분되는 전류 시그내처 (signature) 를 생성하고, 이 구분되는 전류 시그내처는 그것의 시간에서의 포지션으로 인해 다른 것들과 정확히 같지는 않다.
중요하게, 각 폐쇄 회로 복귀 전위 펄스는 적당하게 긴 복귀 주기를 제공하고, 글루코스와의 전기화학적 반응은 턴오프되고, 이에 의해, 시스템으로 하여금, 또 다른 포지티브 펄스와의 후속하는 반응측정 전에 공통의 시작 포인트로 복귀하는 것을 허용한다.
포지티브 DC 펄스들로부터의 전류 감쇠들의 형상들이 글루코스, Hct 및 온도 (및 상기 언급된 다른 바이오센서 프로세스들) 에 관한 정보를 인코딩하는 것처럼, 복귀 펄스들의 형상들 또한 고유하다. 각 복귀 펄스는, 쌍전류측정 시스템이 어떻게 주어진 기준 상태로 복귀하는지를 기술하는 구분되는, 시간 정렬된 정보를 또한 인코딩하는 성장의 레이트를 갖는 네거티브 전류 응답을 생성한다. 복귀 펄스 동안의 전류 성장의 레이트는, 글루코스와의 전기화학적 반응을 개시 및 유지할 수 없는 전위 크기를 선택함으로써 글루코스 반응이 턴오프되었기 때문에, 이웃하는 포지티브 DC 펄스와 연관된 전류 감쇠의 단순히 전류 이미지는 아니다. 본 명세서에서 개시된 예시적인 방법들은, SMBG 디바이스들, 장치들 및 시스템들의 정확도 및 성능을 향상시키기 위해 여기 및/또는 복귀 전류 응답들 내의 및 간의 차이들에 의해 인코딩되는 Hct, 온도 및 다른 혼재 변수들에 관한 고유한 정보 콘텐츠를 이용한다.
거의-제로, 및 비-제로 포지티브 및 네거티브 전위 크기들이 또한 추가적인 실시형태들에서 복귀 펄스들로서 이용될 수도 있고, 그리고, 모든 펄스들의 크기, 지속기간, 및 형상들은 예시된 예시적인 실시형태들로부터 변화할 수도 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에서 개시된 예시적인 실시형태들은 채용될 수도 있는 AC 주파수들의 수, 그들의 시간에서의 포지션들, 또는 그들의 진폭(들)/주파수들을 제한하지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다. 도 3 에서 예시되고 이하 더 자세히 논의되는 예시적인 테스트 신호에서와 같이, 테스트 시퀀스의 DC 블록 내에 AC 주파수들을 배치하는 것을 제한하는 것도 아니다. 또한, 본 명세서에서 개시된 예시적인 실시형태들은 DC 펄스들의 수, 길이 또는 크기를 제한하지 않는다.
도 3 은 전기화학적 테스트 셀의 전극 시스템에 제공될 수 있는 예시적인 테스트 시퀀스 (500) 를 나타낸다. 그래프의 수직 축 (501) 은 작업 전극 전위를 볼트 (V) 로 나타낸다. 작업 전극 전위는, 작업 전그에 인가된 전위, 또는, 전위 또는 테스트 신호가 인가되는 전극 또는 전극들에 상관 없이 대향 또는 기준 전극과 같은 다른 전극과 작업 전극 사이의 전위 차이를 지칭할 수도 있음이 이해될 것이다. 그래프의 수평 축 (502) 은 초 단위의 시간을 나타낸다. 테스트 시퀀스 (500) 는, 샘플 충족 검출 전극들 및 신호들을 이용하거나 다른 기법들을 통해서 결정될 수도 있는 바와 같이 테스트 셀에 충분한 샘플이 존재하는 시간인 시간 = 0 sec 에서 또는 그 후에 적용된다.
테스트 시퀀스 (500) 는, 하나 이상의 AC 세그먼트(들), 프리컨디셔닝 테스트 세그먼트(들) 또는 이들의 조합들을 포함할 수도 있는 신호 컴포넌트 (510) (또는 블록) 로 시작한다. 신호 컴포넌트 (510) 는 또한, 전기화학적 반응을 드라이브 (drive) 하기 위해서가 아니라 시약 수화 (hydration) 및 반응 동역학의 진행을 허용하기 위해 선택되는 배양 (incubation) 신호 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 이러한 배양 컴포넌트들은, 예를 들어, 개방 회로 조건, 0mV 전위, 실질적으로 0mV 평균 전위, 또는 관심 대상의 특정 반응을 드라이브하기 위해 필요한 전위보다 적은 비-제로 전위와 같은 비-제로 전위를 포함할 수도 있다.
일부 경우들에서, 신호 컴포넌트 (510) 는 전기화학적 테스트 셀의 전극 시스템에 제공된 하나 이상의 AC 세그먼트들 및 주파수들을 포함한다. 예를 들어, 신호 컴포넌트 (510) 의 AC 세그먼트들은, 대략 시간 = 0sec 에서부터 대략 시간 t = 1.2sec 까지 인가된 10kHz 세그먼트, 대략 시간 = 1.2sec 에서부터 대략 시간 t = 1.3sec 까지 인가된 20kHz 세그먼트, 대략 시간 = 1.3sec 에서부터 대략 시간 t = 1.4sec 까지 인가된 10kHz 세그먼트, 대략 시간 = 1.4sec 에서부터 대략 시간 t = 1.5sec 까지 인가된 2kHz 세그먼트, 및 대략 시간 = 1.5sec 에서부터 대략 시간 t = 1.6sec 까지 인가된 1kHz 세그먼트를 포함한다. 대안적으로, 신호 컴포넌트 (510) 의 AC 세그먼트들 및 주파수들은, 약 1.5sec 동안 인가된 10kHz 신호, 이어서 약 0.2sec 동안 인가된 20kHz 신호, 이어서 약 0.2sec 동안 인가된 10kHz 신호, 이어서 약 0.2sec 동안 인가된 2kHz 신호, 이어서 약 0.2sec 동안 인가된 1kHz 신호를 포함한다.
상기 언급된 바와 같이, 신호 컴포넌트 (510) 는 하나 이상의 프리컨디셔닝 신호(들)를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 신호 컴포넌트 (510) 는 대략 시간 = 0sec 에서 시작하여 약 200-600msec 동안 인가되고 약 100mV 이상의 진폭을 갖는 포지티브 DC 프리컨디셔닝 펄스를 포함한다. 다른 경우들에서, 신호 컴포넌트 (510) 는 대략 시간 = 0sec 에서 시작하여 약 500msec 동안 인가되고 약 450mV 의 진폭을 갖는 포지티브 DC 프리컨디셔닝 펄스를 포함한다. 또 다른 경우들에서, 신호 컴포넌트 (510) 는 약 2V/s 의 슬루 레이트 (slew rate) 를 포함하는 2 사이클 삼각 전위 파를 포함한다.
이와 같이, 신호 컴포넌트 (510) 는 하나 이상의 AC 세그먼트들 및 프리컨디셔닝 신호 컴포넌트(들)의 조합들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 신호 컴포넌트 (510) 는 하나 이상의 AC 신호 컴포넌트들에 이어 하나 이상의 프리컨디셔닝 신호 컴포넌트들을 포함한다. 다른 경우들에서, 신호 컴포넌트 (510) 는 하나 이상의 프리컨디셔닝 신호 컴포넌트들에 이어 하나 이상의 AC 신호 컴포넌트들을 포함한다.
신호 컴포넌트 (510) 후에, 펄스화된 DC 시퀀스 (520) (또는 블록) 가 전극 시스템에 인가된다. 펄스 시퀀스 (520) 는 작업 전극 전위로 시작하고 펄스 (521) 의 여기 전위까지 상승된다. 펄스 (521) 로부터 작업 전극 전위는 펄스 (522) 의 복귀 전위까지 하강된다. 전위 (522) 로부터, 작업 전극 전위는 펄스들 (523-532) 의 전위들로 순차적으로 상승 및 하강된다. 도 3 에서 도시된 바와 같이, 펄스들 사이에서의 램핑 (ramping) 은 용량성 전류 응답을 완화시키기에 효과적인 미리결정된 레이트로 발생하도록 제어된다. 일부 경우들에서, 램프 레이트는, 실질적으로 구형파 여기에 의해 제공되는 피크 전류에 대한 피크 전류에서의 50% 이상의 감소를 제공하도록 선택되고, 여기서, 신호 상승 시간은 미리결정된 목표 레이트 또는 범위에 따라 계획적으로 제어되기 보다는 구동 회로의 고유한 특성들에 의해 결정된다.
펄스들 (521, 523, 525, 527, 529 및 531) 은, 테스트 셀에서 전기화학적 반응을 드라이브하고, 용량성 충전 전류 응답들 및 복수의 혼재 변수들에 기인하는 다른 전류 응답 정보와 연관될 수도 있는 연관된 패러데이 전류 (Faradaic current) 응답을 생성하기에 유효한 여기 전위를 전기화학적 테스트 셀에 제공하는 램프-레이트 제어된 여기 전위 펄스들의 예들이다. 도 3 에서 또한 도시된 바와 같이, 여기 전위 펄스들은, 지속기간이 약 130msec 이고 약 450mV 의 작업 전극과 대향 전극 사이의 전위 차이를 제공한다. 도시된 여기 전위 신호는, 이 경우에 글루코스의 효소-매개 반응인 특정 분석물질 반응을 드라이브하기 위해 선택된다. 여기 전위 펄스들의 크기 및 지속기간은 사용된 매개체의 특정 활성화 전위 또는 관심 대상의 특정 반응을 드라이브하기 위해 필요한 전위에 의존하여 변화할 수도 있음이 이해될 것이다.
펄스들 (522, 524, 526, 528, 530 및 532) 은, 전기화학적 테스트 셀의 작업 전극에 전위를 제공하는 폐쇄 회로 복귀 진위 펄스들의 예들이고, 이 동안, 전류를 방전시키도록 그리고 테스트 셀 조건들을 여기 전위 펄스를 이용한 후속하는 반응측ㅈㅇ을 위한 실질적으로 공통의 시작 포인트로 보다 신속히 회복시키도록 테스트 셀을 제어하도록, 테스트 셀의 폐쇄 회로 조건이 유지된다. 폐쇄 회로 복귀 전위 펄스들은 또한, 여기 전위 펄스들과 동일 또는 유사한 방식으로 램프 레이트 제어될 수도 있다. 도 3 에서 도시된 바와 같이, 복귀 전위 펄스들은 약 0mV 의 작업 전극과 대향 전극 사이의 전위 차이를 제공하고, 이는 약 280msec 의 지속기간을 가지고, 이 지속기간 동안, 전극 시스템은 폐쇄 회로 조건에서 유지된다.
일부 경우들에서, 폐쇄 회로 복귀 펄스에 의해 제공된 DC 전위의 크기 및 그그것의 지속기간은 소정 전위에 의존하여 변화할 수도 있고, 그 소정 전위 아래에서는, 테스트 셀이 원하는 응답을 제공하기 위해 필요한 사전-여기 상태 및 시간을 향해 복귀할 수 있다. 따라서, 일부 실시형태들은 주어진 매개체의 활성화 전위보다 적은 비-제로 전위를 갖는 복귀 전위 펄스들을 포함할 수 있다. 일부 경우들은, 관심 대상의 특정 반응을 드라이브하기 위해 필요한 전위보다 적은 비-제로 전위를 갖는 복귀 전위 펄스들을 포함한다. 다른 경우들은, 명시된 시약 시스템에 대한 최소 산화환원 반응 전위보다 적은 비-제로 전위를 갖는 복귀 전위 펄스들을 포함한다. 또 다른 경우들은, 약 0mV 의 평균 전위를 갖지만 0mV 보다 큰 펄스 부분들 및 0mV 보다 적은 부분들을 갖는 복귀 전위 펄스들을 포함한다. 또 다른 경우들은, 전술한 비-제로 전위들의 임의의 것에 따른 평균 전위를 갖지만 비-제로 평균보다 큰 부분들 및 비-제로 평균보다 적은 부분들을 갖는 복귀 전위 펄스들을 포함한다.
도 4 는 도 3 의 테스트 시퀀스 (500) 에 응답하여 테스트 셀에 의해 생성된 전류 응답 (600) 을 나타낸다. 그래프 (600) 의 수직 축 (601) 은 μA 단위의 작업 전극 전류를 나타낸다. 그래프 (600) 의 수평 축 (602) 은 초 단위의 시간을 나타낸다. 전류 응답 (600) 은 신호 컴포넌트 (510) 에 대한 응답을 포함하는 응답 컴포넌트 (610) 로 시작한다. 일부 경우들에서, 응답 컴포넌트 (610) 는 AC 전류 응답들을 포함하고, 이 AC 전류 응답들로부터 임피던스, 어드미턴스 및 페이즈 (phase) 각도가 결정될 수 있다. 이러한 측정들은 도 3 과 관련하여 상기 설명된 것들과 같은 하나 이상의 AC 블록 세그먼트들 또는 컴포넌트들에 대해 수행될 수도 있다. 일부 경우들에서, 응답 컴포넌트 (610) 는 프리컨디셔닝 신호 컴포넌트는 포함하지만 AC 세그먼트는 포함하지 않으며, 응답 컴포넌트 (610) 의 측정은 수행되지 않는다. 다른 경우들에서, 응답 컴포넌트 (610) 는 전술한 및/또는 다른 컴포넌트들의 조합을 포함한다.
응답 컴포넌트 (610) 후에, 응답 (600) 은, 여기 펄스들 (521, 523, 525, 527, 529 및 531) 에 대한 응답으로 각각 생성되는 지수적으로 감쇠되는 여기 전류 응답들 (621, 623, 625, 627, 629 및 631) 의 시퀀스를 포함한다. 여기 전류 응답들 (621, 623, 625, 627, 629 및 631) 은, 테스트 셀에서의 전기화학적 반응에 관한 패러데이 전류 응답 컴포넌트, 및 용량성 전극 충전에 관한 용량성 충전 전류 응답 및 복수의 혼재 변수들에 기인한 전류 응답 정보를 포함한다. 전류 응답들 (622, 624, 626, 628, 630 및 632) 은, 복귀 전위를 인가하는 폐쇄 회로 조건에서 유지될 때 테스트 셀의 방전에 관한 복귀 전류 응답 및 복수의 혼재 변수들에 기인하는 전류 응답 정보를 포함한다.
전류 응답들 (621-632) 은, 테스트되는 유체 샘플에 존재할 수도 있는 관심 대상의 분석물질의 농도에 관한 정보, 및 그것과 관련된 혼재 변수들의 추가적인 정보를 포함한다. 본 명세서에서 기술된 이 발명의 개념은 따라서, 전류 응답들 (621-631) 과 연관된 정보가, 하나 이상의 혼재 변수들에 대한 민감도를 보상하거나 감소시킴으로써 향상된 정확도, 정밀도, 반복성 및 신뢰성으로 관심 대상의 분석물질의 농도를 결정하기 위해 이용될 수도 있는 방법들 내로 통합될 수 있다. 다수의 혼재 변수들은, 다른 것들 중에서도, 시약 막 두께, 샘플 온도, 샘플 Hct, 시약 습윤도, 및 반응 동역학에서의 변화들을 포함하는 분석물질 농도 결정들에 영향을 미칠 수도 있다. 본 개시물은, 본 명세서에서 개시된 방법들이, 이러한 혼재 변수드레 대한 민감도에 대해 보상하거나 감소된 민감도를 나타내는 분석물질 농도 결정들을 수행하기 위해 이용될 수도 있음을 보여준다.
도 5 는 도 3 내지 도 4 에서 도시된 신호들의 부분 (700) 을 보다 상세하게 나타낸다. 폐쇄 회로 복귀 전위 (522) 는, 예를 들어 약 45V/sec 의 램프 레이트와 같이 레이트 제어된 램프 전위 (752) 에 걸쳐 여기 전위 (523) 로 램프된다. 대안적으로, 램프 전위들은, 약 50 V/sec 미만, 약 40 V/sec 내지 약 50 V/sec 사이, 또는 약 40 V/sec 내지 약 45 V/sec 사이의 램프 레이트를 갖도록 제어될 수 있다. 다른 실시형태들은, 전류 응답들에 대한 용량성 충전의 효과의 기여를 감소시키기에 유효한 상이한 레이트들에서 펄스들 사이의 램프 레이트를 제어한다.
램프 전위 (752) 의 램핑 레이트는, 램프 전위 (752) 및 여기 전위 (523) 에 대한 응답으로 발생되는, 전류 응답 (762) 에 대한 용량성 충전의 영향을 감소시키기에 유효하다. 평균 전류는, 여기 전위 (523) 가 약 100msec 측정 기간에 걸쳐 달성된 후의 약 30msec 에서 시작하여 여기 전위 (523) 가 램프 전위 (753) 에 걸쳐 폐쇄 회로 복귀 전위 (522) 로 램프 다운 (ramp down) 되기 시작하는 지점에서 종료하여 측정된다. 여기 전류 응답들 (621, 625, 627, 629 및 631) 에 대해 유사한 전류 측정들이 취해질 수도 있다. 평균 전류 측정들은 연속 적분, 이산 적분, 샘플링 또는 다른 평균화 기법들을 이용하여 수행될 수도 있다. 코트렐 (Cottrell) 분석 등과 같은 기법들을 이용하여 분석물질 농도가 계산될 수 있는 유효 전류 감쇠 곡선을 구축하기 위해 연속적인 전류 측정치들이 이용될 수도 있다. 도 5 에서, 램프 전위 (753) 는 램프 전위 (752) 와 실질적으로 동일한 램프 레이트를 갖도록 제어된다. 다른 경우들에서, 램프 전위 (753) 는 상이한 레이트들로 제어될 수도 있고, 또는, 능동 제어 없이 시스템 정의된 레이트로 천이하도록 허용될 수도 있다.
전류 응답들 (621-632) 과 같은 전류 응답들은 따라서, 샘플 글루코스 농도, 샘플 Hct, 샘플 온도에 관한 고유한 시간 정렬된 정보, 및 시약의 시약 습윤성, 시약에 대한 샘플 확산 및 분리, 안정적인 글루코스 이송 메커니즘의 확립, 및 환원성 분석물질과 연관된 동역학과 같은 프로세스들에 관한 정보를 인코딩한다. 펄스 시퀀스 (520) 와 같은 펄스 시퀀스들은, 시간에 대한 이들 프로세스들의 짧고, 구분되는 스트로빙을 제공하고, 샘플 글루코스 농도, 샘플 Hct, 샘플 온도, 및 다른 팩터들에 관한 시간-정렬된 정보를 포함하는 전류 응답들을 생성한다. 본 발명자들은, 헤마토크릿 및 온도가 시스템적으로 변화된 혈당의 다양한 농도들을 분석하기 위해 펄스 시퀀스 (520) 와 같은 펄스 시퀀스들이 이용되었던 실험들을 통해서, 본 명세서에 개시된 기술들의 다수의 예상치 못한 이점들을 입증하였다.
도 6 은, 변화하는 Hct 및 일정한 온도에 대해 상기 기술된 펄스 시퀀스 (520) 에 대한 여기 전류 응답들 및 복귀 전류 응답들의 예시적인 시스템적인 변화의 효과들을 나타낸다. 약 29.5%, 40.5%, 54% 및 69.5% 의 변화하는 Hct 농도들, 약 530mg/㎗ 의 일정한 글루코스 농도들, 및 약 25℃ 의 일정한 온도들을 갖는 4 개의 테스트 샘플들에 대한 전류 응답들이 예시된다. 여기 전위 펄스들 (521, 523, 525, 527, 529 및 531) 에 대한 여기 전류 응답들의 크기 및 감쇠 레이트들은 시간에 대해 실질적으로 일정한 방식으로 샘플 Hct 에 따라 변화한다. 각 Hct 에서, 전류 응답들 (801, 803, 805, 807, 809 및 811) 은 펄스 시퀀스 (520) 에서의 각 펄스에 대해 실질적으로 일관된 크기들 및 감쇠 레이트들을 보인다. 펄스 시퀀스 (520) 의 각 펄스 내에서, 전류 응답들 (801, 803, 805, 807, 809 및 811) 의 크기는 Hct 와 역의 관계로 변화한다.
복귀 전위 펄스들 (522, 524, 526, 528, 530 및 532) 에 대한 복귀 전류 응답들의 크기 및 성장 레이트들은 또한 관찰가능한 관계를 보인다. 폐쇄 회로 복귀 전위 펄스들 (522, 524, 526, 528, 530 및 532) 에 대한 복귀 전류 응답들 (802, 804, 806, 808 및 810) 은 각 Hct 에 대해 각 펄스 내에서 및 펄스들에 걸쳐 양자 모두에서 비교할만한 시작 크기들을 가지고, 하지만, 전류 응답 교차들에 기인하는 상이한 성장의 레이트들을 갖는다. Hct 가 변화함에 따라, 전류 응답들 (802, 804, 806, 808 및 810) 은 Hct 에 의존하여 상이한 레이트들로 성장한다.
전술한 전류 응답 특성들 및 관계들은 또한, 약 33mg/㎗ 의 일정한 글루코스 농도들을 갖는 샘플드을 사용하였지만 그 외에는 실질적으로 상기 설명된 것들에 따랐던 실험들에서 또한 입증되었다.
반면에, 도 7 은, 변화하는 온도, 일정한 Hct 및 일정한 글루코스 농도에 대해 펄스 시퀀스 (520) 에 대한 전류 응답들의 예시적인 시스템적인 변화의 영향들을 나타낸다. 6.5℃, 12.5℃, 24.6℃, 32.4℃ 및 43.7℃ 의 변화하는 온도, 약 41% 의 일정한 Hct, 및 약 535mg/㎗ 의 일정한 글루코스 농도를 갖는 5 개의 테스트 샘플들에 대한 전류 응답들이 예시된다. 펄스들 (521, 523, 525, 527, 529 및 531) 의 포지티브 DC 전위에 대한 전류 응답들은 시간에 대해 연속적인 펄스들에 대해 상대적인 감소를 나타낸다. 전류 응답들 (901, 903, 905, 907, 909 및 911) 의 크기는 샘플 온도들의 각각에 대해 펄스들에 걸쳐 연속적으로 감소한다. 또한, 펄스들에 걸친 감소의 양은 샘플 온도에 의존하여 변화한다.
복귀 전위 펄스들 (522, 524, 526, 528, 530 및 532) 에 대한 복귀 전류 응답들의 크기 및 성장 레이트들은 또한 관찰가능한 관계를 나타낸다. 펄스들 (522, 524, 526, 528, 530 및 532) 에 대한 복귀 전류 응답들은 펄스들에 걸쳐 실질적으로 일관된 크기들을 나타내고, 각 펄스 내에서, 뚜렷하게 순서화된 시작 값들 및 감소하는 성장 레이트들을 가지지만, 교차는 보이지 않는다.
전술한 전류 응답 특성들 및 관계들은 또한, 약 33mg/㎗ 의 일정한 글루코스 농도들을 갖는 샘플들을 사용하였지만 그 외에는 실질적으로 상기 설명된 것들에 따른 실험들에서 입증되었다.
이 연구로부터, 예를 들어 도 3 내지 도 5 에서 상기 설명된 것들과 같은 여기 전위들 및 폐쇄 회로 복귀 전위들의 짧은 지속기간 펄스 시퀀스들에 대한 여기 전류 응답들 및 폐쇄 회로 복귀 전류 응답들의 크기 및 형상 정보를 인코딩하기 위해 "디스크립터들 (descriptors)" 을 이용하는 다수의 분석물질 농도 측정 방법들이 이하 설명될 것이다. 디스크립터들은, 분석물질 농도에 관한 정보, 및 샘플 Hct 에서의 변화, 샘플 온도, 샘플 염, 화학적 동역학, 확산 및 다른 혼재 변수들과 같은 혼재 변수들에서 시스템적인 변화에 관한 정보를 인코딩하는 방식을 나타낸다. 이러한 정보는, 예를 들어 도 6 및 도 7 과 관련하여 상기 예시되고 설명된 바와 같이, 짧은-지속기간 여기 및 복귀 펄스들에 대한 전류 응답들의 크기 및 형상 내에 포함될 수도 있다. 디스크립터들을 이용한 분석물질 농도 결정들은 혼재 변수들의 영향들에 대한 둔감성을 위해 고유하고 예상치 못한 보상을 제공한다.
본 명세서에서 기술된 디스크립터들은 (1) 펄스-내 (within-pulse) 디스크립터들, 및 (2) 펄스-간 (across-pulse) 디스크립터들을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "펄스-내 디스크립터" 또는 "펄스-내 디스크립터들" 은, 전류 응답의 내재적인 특성을 기술하기 위해, 연속적인 DC 파형에서 개별 펄스 (여기 또는 복귀) 에 대한 전류 응답 내의 하나 이상의 관찰된 측정치들을 이용하여 결정된 수치적 양들을 의미한다. 펄스-내 디스크립터들의 2 가지 예들은, 전류 응답 내의 평균 전류값, 및 동일한 펄스 동안 시간에서 분리된 2 개의 상이한 전류 응답들 (예를 들어, 전류 응답 내의 처음 및 마지막 측정된 전류 값들) 사이의 크기 차이를 포함한다. 펄스-내 디스크립터들의 추가적인 예들은, 비제한적으로, 전류 응답 내의 임의의 2 개의 측정 포인트들, 예를 들어, 처음 2 개의 포인트들, 마지막 2 개의 포인트들, 처음 및 마지막 포인트들, 및 전류 응답 내의 포인트들의 다른 셋트들로부터의 기울기들 (slopes) 및 절편들 (intercepts); 상대적인 또는 절대적인 시간 값들을 이용한 전류 응답의 다중-지수적 핏 (fit) 으로부터의 진폭들 및 시간 상수들; 모든 전류 측정치들의 합 및 펄스 내의 그들 전류들의 누적 기울기 및 절편, 전류 응답의 어떤 부분과 수평 또는 수직 축 사이의 각도; 및 전류 응답의 어떤 부분으로부터 외삽된 값을 포함한다.
본원 명세서에서 사용된 바와 같이, "펄스-간 디스크립터" 또는 "펄스-간 디스크립터들" 은, 시간의 함수로서 2 개 이상의 펄스들에 대한 전류 응답들의 진행 또는 전개의 정보를 인코딩하는 수치적 양들을 의미한다. 펄스-간 디스크립터들은, 연속적인 펄스들에 대한 또는 펄스들 또는 시간을 삽입함으로써 분리된 펄스들에 대한 전류 응답들에 대한 정보를 인코딩할 수도 있다. 펄스-간 디스크립터의 예는, 2 개 이상의 펄스들에 대한 전류 응답들의 포인트들 또는 포인트들의 셋트들에 대한 크기 및/또는 기울기 차이들, 예를 들어, 여기 펄스에서의 마지막 전류 값과 인접하는 복귀 펄스에서의 처음 전류 값 사이의 크기 차이들, 및 복귀 펄스에서의 마지막 포인트와 이어지는 여기 펄스에서의 처음 포인트 사이의 크기 차이들을 포함한다. 펄스-간 디스크립터들의 추가적인 예들은, 비제한적으로, 모든 펄스들, 오직 포지티브 펄스들, 오직 복귀 펄스들 또는 다른 조합들로부터의 전류 응답들, 예를 들어, 모든 포지티브 펄스들 또는 네거티브 펄스들 각각으로부터의 처음 또는 마지막 값들을 통한 곡선 핏으로부터의 기울기, 절편 및/또는 파라미터 값들을 포함한다.
디스크립터들은 또한, 전류 응답 정보의 변환을 수반하는 방법들과 함께 이용될 수도 있다. 시간의 함수로서의 전류와 분석물질 농도 사이의 관계의 이상적인 모델은 코트렐의 식에 의해 주어지고, 이는 I = nFAco(D/πt)-1/ 2 를 제공하고, 여기서, I 는 암페어 단위의 전류이고, n 은 주어진 분석물질의 하나의 분자를 산화/환원시키기 위한 전자들의 수이며, F 는 패러데이 상수 (96,485 C/mol) 이며, A 는 ㎠ 단위의 평면 전극의 면적이고, Co 는 mol/㎤ 단위의 분석물질의 초기 농도이고, D = ㎠/s 단위의 분석물질에 대한 확산 계수이며, t = 초 단위의 시간이다. 코트렐 식의 단순화된 형태는 i = kt-1/ 2 이고, 여기서, k 는 주어진 시스템에 대한 상수들 n, F, A, co 및 D 의 컬렉션이다. 코트렐 식은 통상적으로 전류 vs. 시간-1/ 2 의 그래프들을 분석하기 위해 사용된다. 이상적인 코트렐 거동에 대해, 결과적인 기울기는 선형이고, 하지만, 이는 실세계의 분석물질 측정 시스템들에 대한 경우가 아니다.
상기 기술된 바와 같이, 기울기, 절편 및 곡률 정보와 같은 전류 응답들의 크기 및 형상 정보를 인코딩하는 디스크립터들은 분석물질 농도 결정들을 수행함에 있어 이용될 수 있다. 본 발명은 코트렐 거동이 선형이 아닌 시스템들에서 이용될 수 있는 데이터 변환 방법들을 개발하였다. 어떤 변환들은 변환된 ln-ln 공간에서 기울기, 선형성 및/또는 곡률의 디스크립터들을 이용한다. 추가적인 예들은, 2 개 이상의 전류 측정치들에 대한 최선의 핏 라인들의 기울기들 및 절편들, 펄스들 내의 범위들에 대한 전류 평균들에 대한 기울기들 및 절편들, 및 다른 유형들의 기울기 및 절편 디스크립터들을 포함한다.
도 8 은 변환된 좌표 시스템에서 4 개의 샘플들 (1001, 1002, 1003 및 1004) 에 대한 복귀 펄스 (528) 에 대한 전류 응답들의 그래프이고, 여기서, x = ln(시간) 이고, y = ln(전류) 이며, 시간은 펄스 (528) 의 시작부로부터 측정되고, 전류는 펄스 (528) 동안 다수의 포인트들에서 측정된다. 샘플 (1101) 은 550mg/㎗ 의 글루코스 농도, 70% 의 Hct 농도, 및 25℃ 의 온도를 갖는다. 샘플 (1102) 은 550mg/㎗ 의 글루코스 농도, 31% 의 Hct 농도, 및 25℃ 의 온도를 갖는다. 샘플 (1103) 은 550mg/㎗ 의 글루코스 농도, 42% 의 Hct 농도, 및 44℃ 의 온도를 갖는다. 샘플 (1104) 은 550mg/㎗ 의 글루코스 농도, 42% 의 Hct 농도, 및 6℃ 의 온도를 갖는다.
복원 펄스 (528) 에 대해, 샘플들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 은, 주어진 글루코스 농도에서 샘플 온도 및 샘플 Hct 에 관한 정보를 포함하는, ln(전류) 및 ln(시간) 사이의 비선형 관계를 나타낸다. 예를 들어, 샘플 Hct 가 변화하고 샘플 온도가 일정하게 유지됨에 따라 교차에 기인하는 전류 응답들 (1101 및 1102) 의 분리 및 순서에서의 시스템적인 변화가 존재한다. 또한, 헤마토크릿 레벨이 일정하고 온도가 변화될 때 샘플 (1103) 과 샘플 (1104) 에 대해 적어도 2 개의 전류 측정들에 의해 정의된 기울기 및 절편에서의 시스템적인 차이가 존재한다. 본 명세서에서 개시된 디스크립터들은, 이들 시스템적 관계들의 정보를 인코딩하기 위해서, 그리고 다른 혼재 변수들 중에서도 샘플 헤마토크릿 및 샘플 온도에서의 변화에 대해 보상하는 분석물질 농도 결정들을 수행하기 위해서 사용될 수도 있다.
도 9 는 변환된 좌표 시스템에서 플로팅된 샘플들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 에 대한 여기 펄스 (529) 에 대한 전류 응답들의 그래프이고, 여기서, x = ln(시간) 이고, y = ln(전류) 이며, 시간은 펄스 (529) 의 시작부로부터 측정되고, 전류는 펄스 (529) 동안 다수의 포인트들에서 측정된다. 샘플들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 은 여기 펄스 (529) 에 대한 ln(전류) 와 ln(시간) 사이의 선형 관계를 나타내고, 전류 응답들의 상대적인 순서는 펄스 (529) 동안 일정하게 유지된다. Hct 변화의 영향은 샘플들 (1101 및 1102) 의 비교를 통해 알 수 있다. 온도 변화이 영향은 샘플들 (1103 및 1104) 의 비교를 통해 알 수 있으며, 헤마토크릿 변화로 인한 영향보다 더 크다. 본 명세서에서 개시된 디스크립터들은, 이들 시스템적 관계들의 정보를 인코딩하기 위해서, 그리고 다른 혼재 변수들 중에서도 샘플 Hct 및 샘플 온도에서의 변화에 대해 보상하는 분석물질 농도 결정들을 수행하기 위해서 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 개시된 디스크립터 및/또는 데이터 변환 방법들은 전극 시스템을 포함하는 테스트 셀에 제공된 혈액 샘플에서 글루코스 농도를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 도 10 은 예시적인 글루코스 농도 결정 프로세스 (1200) 를 나타내고, 이 프로세스는 본 명세서에서 설명된 것들과 같은 미터 및 전기화학적 바이오센서를 포함하는 분석물질 측정 시스템을 이용하여 수행될 수도 있다.
프로세스 (1200) 는 동작 (1210) 에서 시작하고, 여기서, 미터는 전기화학적 바이오센서와 동작가능하게 커플링된다. 프로세스 (1200) 는 동작 (1212) 로 계속되고, 여기서, 샘플은 바이오센서에 제공되고 시약과 접촉되어 결합된 샘플 및 시약과 전기적으로 통신하는 전극 시스템을 포함하는 테스트 셀을 제공한다. 프로세스 (1200) 는 그 다음에 동작 (1214) 로 계속되고, 여기서, 샘플 충족 결정이 미터에 의해 수행된다. 긍정적인 샘플 충족 결정이 이루어지는 경우, 프로세스 (1200) 는 동작 (1216) 으로 진행하고, 테스트 신호 및 응답 측정 동작을 개시한다. 긍정적인 샘플 충족 결정이 이루어지지 않는 경우, 동작 (1214) 이 반복되고, 선택적으로, 미리결정된 횟수의 시도들 후에, 또는 미리결정된 시간이 경과한 후에, 또는 다른 기준들에 기초하여, 타임 아웃되거나 종결될 수도 있다.
동작 (1216) 은 테스트 시퀀스 및 응답 측정 동작을 수행하고, 이 동작 동안, 테스트 시퀀스가 미터에 의해 생성되고, 테스트 셀의 전극 시스템에 제공되며, 테스트 셀의 응답 신호가 미터에 의해 측정된다. 일부 경우들에서, 동작 (1216) 은 테스트 시퀀스 (500) 를 생성하고 전극 시스템에 제공하며 대응하는 응답 (600) 을 측정한다. 응답 (600) 의 측정은 응답 컴포넌트 (610) 의 측정 및 전류 응답들 (621-632) 의 측정을 포함할 수도 있다. 전류 응답들 (621-632) 의 각각 동안 다수의 전류 측정들이 취해지고, 측정된 전류 정보는 메모리에 저장된다. 다른 경우들에서, 동작 (1216) 은, 상기 본 명세서에서 기술된 변형들 및 대안들, 및 다른 수들, 크기들, 및 지속기간들의 여기 전위 펄스들 및 복귀 전위 펄스들을 포함할 수도 있는, 여기 전위 펄스들 및 복귀 전위 펄스들 및 각기의 대응하는 여기 전류 응답들 및 복귀 전류 응답들을 갖는 DC 펄스 시퀀스를 포함하는 다른 테스트 신호들을 생성 및 제공한다. 프로세스 (1200) 는 그 다음 동작 (1218) 으로 진행하고, 여기서, 마이크로제어기 및/또는 다른 프로세싱 회로는 저장된 전류 측정 정보를 프로세싱하여 글루코스 농도를 결정한다.
동작 (1218) 은 여기 전위 펄스들에 대응하는 전류 응답 정보 및 복귀 펄스들에 대응하는 전류 응답 정보를 포함하는 저장된 전류 측정 정보에 기초하여 글루코스 농도를 결정한다. 일부 경우들에서, 동작 (1218) 은 x-y 좌표 시스템에서 전류 응답 내의 마지막 2 개의 전류 측정 포인트들의 기울기 및 절편을 인코딩하는 디스크립터들을 이용하고, 여기서, x = ln(시간) 이고, y = ln(전류) 이며, 시간은 식 1:
Figure pct00001
에 따라 유효 DC 전류를 결정하기 위해 각 펄스 (여기 및 복귀) 에 대한 식별된 시작 포인트에 대해 상대적으로 측정된다. 식 1 에서, Ieff 는 유효 DC 전류를 나타내고, i 는 여기 전위 펄스들 및 복귀 전위 펄스들의 펄스 시퀀스에서의 펄스 넘버를 나타내며, N 은 (여기 및 복귀 펄스들 양자를 포함하는) 시퀀스에서의 펄스들의 총 수를 나타내고, Pi,m 는 x = ln(시간) 이고 y = ln(전류) 인 x-y 좌표 시스템에서 펄스 내의 마지막 2 개의 전류 측정 포인트들의 기울기를 나타내는 디스크립터이고, Pi,b 는 x = ln(시간) 이고 y = ln(전류) 인 x-y 좌표 시스템에서 펄스 내의 마지막 2 개의 전류 측정 포인트들의 절편을 나타내는 디스크립터이며, ci,m 은 기울기 가중 상수를 나타내고, 그리고 ci,b 는 절편 가중 상수를 나타낸다. 이들 가중 상수들은 다수의 최적화 기술들, 예를 들어, SAS Institute, Inc. 로부터 이용가능한 SAS 소프트웨어 패키지에서 이용가능한 것들을 이용하여 실험적으로 결정될 수도 있다.
펄스들 및 연관된 전류 응답들의 수는 변화할 수도 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에서의 일부 예들에서, 펄스들의 수는 N = 9 였다. 하지만, 다른 형태들은 상이한 수들의 펄스들을 이용할 수 있다. 또한, 테스트 시퀀스에서의 모든 펄스들이 분석물질 농도 결정에서 이용될 필요는 없고, 예를 들어, 펄스들의 수 N = 9 인 경우에, 도 3 과 관련하여 상기 개시된 것과 같이 11 개의 펄스들을 포함하는 펄스 시퀀스가 이용될 수도 있고, 펄스들 10 및 11 에 대한 전류 응답 정보는 이용되지 않을 수도 있음이 이해될 것이다. 다른 경우들에서, 테스트 신호에서의 모든 펄스들에 대한 전류 응답들로부터의 정보가 이용될 수도 있다.
동작 (1218) 은 식 2:
Predglu = a0 + (b0 + exp(bl + b2*Ieff + Peff + Yeff))*(Ieff)
에 따라 예측된 글루코스 농도를 결정하기 위해 유효 전류 (Ieff) 및 AC 전류 응답 정보를 이용한다.
식 2 에서, Peff 는 AC 전류 응답의 유효 페이즈 (effective phase) 이고, Yeff 는 AC 전류 응답의 유효 어드미턴스이며, 그리고, a0, b0, b1 및 b2 는 알려진 최적화 기법들을 통해 결정되는 상수들이다. 페이즈 항 Peff 는 식 3:
Peff = bp2*(p11*cos(α) + p12*sin(α)) + bp3*(-p11*sin(α) + p12*cos(α))
에 따라 결정된다.
식 3 에서, α = arctan(l) 이고, p11 은 20 kHz AC 전류 응답 페이즈이고, p12 는 10 kHz AC 전류 응답 페이즈이며, 그리고 bp2 및 bp3 는 다양한 최적화 기법들에 의해 결정될 수도 있는 최적화된 가중 계수들이다. 어드미턴스 항, Yeff 는 식 4:
Yeff = by2*(y11*cos(α) + y12*sin(α)) + by3*(-y11*sin(α) + y12*cos(α))
에 따라 정의된다.
식 4 에서, α = arctan(l) 이고, y11 은 20 kHz AC 어드미턴스이고, y12 는 10 kHz AC 어드미턴스이며, by2 및 by3 는 다양한 최적화 기법들에 의해 결정될 수도 있는 최적화된 가중 계수들이다.
동작 (1218) 은 예를 들어 식 5:
Predglu = a0 + a1*Ieff + exp(b0 + Peff + Yeff)*Ieff
에 의해 기술되는 관계에 따라, 예측된 글루코스 농도를 결정하기 위해 대안적인 방법들을 이용할 수도 있다.
식 5 에서, Peff 는 AC 전류 응답의 유효 페이즈이고, Yeff 는 AC 전류 응답의 유효 어드미턴스이며, 그리고, a0, a1 및 b0 는 상수들이다. Peff 및 Yeff 는 상기 설명된 것과 실질적으로 동일한 기술들을 이용하여 결정될 수도 있다.
동작 (1218) 과 관련하여 상기 기술된 디스크립터들, 변환들 및 결정들은, 여기 전위 펄스들을 포함하는 DC 펄스 시퀀스에 대응하는 전류 응답들에 포함된 정보 및 복귀 펄스들에 대한 전류 응답 정보를 이용하여 분석물질 농도들이 결정될 수 있는 방법들의 비제한적인 예들임이 이해될 것이다. 본 발명의 개념을 통합하는 대안적인 방법들은 본 명에서에서 개시된 원리들 및 예들에 따라서 다양한 추가적인 또는 대안적인 디스크립터들 및/또는 데이터 변환들을 이용할 수도 있다.
본 발명자들은, 본 명세서에서 개시된 방법들을 통해 다수의 예상치 못한 성능 특성들이 달성될 수 있음을 개발하고 실험적으로 증명하였다. 다수의 이러한 성능 특성들은 도 10 과 관련하여 기술된 일반적인 방법과 관련하여 증명되었다. 예시적인 성능 특성은 10/10 성능을 포함하고, 여기서, 5% 미만의 글루코스 결정들은, 75mg/㎗ 이상의 것들과 같은 고 글루코스 레벨들에서 ±10% 보다 큰 에러 및/또는 75mg/㎗ 미만의 것들과 같은 저 글루코스 레벨들에서 ±10mg/㎗ 의 에러를 포함한 복수의 테스트 엘리먼트들을 이용하여 수행되었다.
어떤 예시적인 방법들은 따라서 샘플 온도에서의 변화, 샘플 Hct 에서의 변화, 및/또는 샘플 염에서의 변화에 대해 10/10 성능을 포함한다. 일부 방법들은, 샘플 Hct 에서의 50% 변화, 예컨대, 20%-70% Hct 변화에 대해 10/10 성능을 포함한다. 다른 방법들은, 샘플 온도에서의 50℃ 변화, 예컨대, 6℃ 에서부터 44℃ 까지의 변화에 대해 10/10 성능을 포함한다. 다른 방법들은, 샘플 염에서의 40mg/㎗ 변화, 예컨대, 140mg/㎗ 에서부터 180mg/㎗ 까지의 샘플 염에서의 변화에 대해 10/10 성능을 포함한다. 다른 방법들은, 전술한 온도, Hct 및/또는 염 변화들의 조합에 대해 10/10 성능을 포함한다.
추가적인 예시적인 성능 특성들은, 비제한적으로, 측정 바이어스, 정규화된 오차의 정규화된 오차 (normalized error) (NE) 표준 편차 (standard deviation of normalized error) (SDNE), 총 시스템 오차 (total system error) (TSE) 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 예시적인 검증 연구에서, 약 20% 에서부터 약 70% 까지의 샘플 Hct 및 약 6℃ 에서부터 약 44℃ 까지의 샘플 온도의 공변 (co-variation) 에 대한 보상에 대한 10/10 성능은 아래의 표 1 에서 요약된 성능 특성들을 보여줬다.
10/10 온도 실패들 10/10 헤마토크릿 실패들 공칭 바이어스 NE SDNE TSE
0 0 1.79 0.22 5.67 9.55
다른 예시적인 성능 특성들은 시약 막 두께에서의 변화에 대한 바이어스, SDNE 및 TSE 특성들을 포함한다. 예시적인 검증 연구에서, 3 번의 테스트가 2 개까지의 상이한 레인들 (O 및 M) 에 대해 생성된 테스트 엘리먼트의 3 개의 롤들 (rolls) 에 대해 모세관 혈액으로 수행되었다. 롤들 1, 2, 및 3 에 대한 측정된 건조 시약 막 두께들은 4.64, 4.08 및 5.10 ㎛ 였고, 이는 공칭, -12%, +10% 에 대응한다. 이 연구에 대한 성능 특성들은 아래의 표 2 에서 요약된다.
롤 (Roll) 레인 (Lane) N 평균 바이어스 (Mean Bias) SDNE TSE
1 M 477 -0.30 4.11 8.52
1 O 233 -1.68 4.22 10.12
1 M&O 710 -0.75 4.20 9.14
2 O 236 6.17 5.49 17.15
3 M 234 -6.32 4.39 15.10
연구는, 분석물질 농도 기법이 모세관 혈액으로 트레이닝 (training) 되지 않았음에도 불구하고, 모세관 혈액으로 무시가능한 바이어스 (-0.75) 를 보였다. 이 연구는 또한, 알고리즘이 오직 레인 M 으로부터의 스트립들로 트레이닝되었음에도 불구하고 롤 1 의 양 레인들에 대해 낮은 평균 바이어스들을 보였다. 이 연구는, 평균 바이어스가 하위 코트 웨이트 (coat weight) 에서 약 +6% 및 상위 코트 웨이트에서 약 -6% 였음에 따라 코트 웨이트 변화에 대한 둔감성을 추가로 보였다.
또 다른 예시적인 검증 연구에서, 롤 1 로부터의 테스트 엘리먼트들에 대해 3 번의 테스트가 수행되었다. 이 연구는 테스트에서 연구-대-연구 변화를 고려하였고, 아래의 표 3 에서 요약된 결과들을 보였다.
롤 (Roll) 레인 (Lane) N 평균 바이어스 (Mean Bias) SDNE TSE
1 M 238 0.06 3.85 7.76
1 O 239 0.05 4.09 8.23
1 M&O 477 0.06 3.97 7.99
추가적인 예시적인 검증 연구는 10 개의 상이한 롯트들 (lots) 의 테스트 엘리먼트들을 테스트하였고, 그 중 셋은 분석물질 농도 결정 기술의 검증에 사용되었다. 이 연구는 아래의 표 4 에서 요약된 롯트-대-롯트 강건성 (robustness) 결과들을 보였다.
롤 (Roll) 레인 (Lane) N 평균 바이어스 (Mean Bias) SDNE TSE
2 M&O 480 -0.73 4.44 9.61
3 M&O 479 2.31 3.78 9.88
4 M&O 478 2.44 4.33 11.10
2 M 240 0.57 4.54 9.66
2 O 240 -2.04 3.93 9.9
3 M 240 2.68 3.55 9.78
3 O 239 1.94 3.97 9.89
4 M 240 1.91 4.05 10.02
4 O 238 2.98 4.53 12.04
또 다른 예시적인 성능 특성은 다양한 글루코스 농도 및 헤마토크릿 레벨들에서 더블 도징 (double dosing) 또는 지연된 도징과 같은 도즈 트렘블 (dose tremble) 에 대한 보상을 포함한다. 예시적인 도즈 트렘블 연구가 수행되었고, 아래의 표 5 에서 요약된 결과들을 보였다.
글루코스 HCT 도즈 유형 평균 예측 표준 편차 바이어스
120 45 정상 (Normal) 135.22 3.65 0.00
120 45 트렘블 138.24 4.18 2.23
120 70 정상 124.38 3.88 0.00
120 70 트렘블 127.72 3.79 2.68
550 45 정상 578.03 3.35 0.00
550 45 트렘블 593.94 3.37 2.75
550 70 정상 621.51 3.70 0.00
550 10 트렘블 626.13 4.23 0.74
성능 특성들은 또한, 도 10 과 관련하여 설명된 디스크립터들 및 방법, 및 추가적인 디스크립터들과 관련하여 증명되었다. 다양한 예시적인 디스크립터들에 대한 성능 특성들이 아래의 표 6 에서 요약되어 있다.
디스크립터들
도 10 의 LN 시간, LN 전류 디 스크립터들 단순한 선형, R 의 보상된 AC&DC 온도와 1/ sqrt 시간 디스크립터들 총 전하 (Q) 빌드업의 레이트 - 원래의 DC, Rs 변형된 Y 들

모든 펄스 천이들 - 원래의 DC 전류
실패된 T
클레임들		 0 0 0 0 0
실패된 Hct
클레임들		 0 0 0 0 3
SDNE 트레이닝 4.7 3.7 3.7 8.0 6.5
염 클레임 패스 패스 패스 패스 패스
평균 바이어스
CV 라운드 1		 -0.7 -0.1 0.6 -0.6 -5.2
SDNE 라운드 1 4.2 4.7 4.7 4.9 4.3
평균 바이어스
CV 라운드 2		 0.1 0.1 1.6 -1.1 -5.8
SDNE 라운드 2 4.0 4.4 4.1 7.1 5.9
평균 바이어스 CV 라운드 2 2.3 3.3 -3.1 -3.9 -3.1
SDNE 라운드 3 3.8 4.3 3.7 5.1 4.6
사이드 도징 바이어스 0.6 3.2 2.4 0.8 1.4
40 Glu 에서
5 mg/㎗ 아스코르브산 바이어스		 8.4 24.5 17.0 1.8 0.3
40 Glu 에서
15 mg/㎗ 아스코르브산 바이어스		 34.2 59.5 53.4 18.1 -1.7
본 명세서에 기재된 특허들, 특허 출원들, 특허 출원 공개들 및 다른 공개문헌들의 전부는 그들의 전체가 전개되는 것처럼 참조에 의해 본원에 통합된다.
본 발명의 개념은 가장 실용적이고 선호되는 실시형태들인 것으로 현재 고려되는 것과 관련하여 설명되었다. 하지만, 본 발명의 개념은 예시적인 방식으로 제시된 것이고, 개시된 실시형태들에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 통상의 기술자는, 본 발명의 개념이 첨부된 청구항들에서 전개되는 바와 같이 본 발명의 개념의 사상 및 범위 내의 모든 변형들 및 대안적인 배열들을 포함하는 것으로 의도됨을 인식할 것이다. 넘버링된 실시형태들이 이하 기술된다.
1. 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법으로서,
상기 방법은,
전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계로서, 상기 바이오센서는,
전극 시스템,
상기 전극 시스템과 전기적으로 통신하는 시약, 및
상기 바이오센서에 제공된 상기 유체 샘플에 접촉하도록 구성된 리셉터클을 포함하며,
상기 유체 샘플은 상기 시약과 유체적으로 접촉하고, 상기 테스트 시퀀스는 적어도 하나의 DC 블록을 포함하며, 상기 적어도 하나의 DC 블록은 적어도 하나의 여기 전위 펄스 및 적어도 하나의 복귀 전위 펄스를 포함하고, 각 전위는 상기 테스트 시퀀스에 대한 응답 정보를 생성하도록 구성되며, 상기 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건은 상기 적어도 하나의 DC 블록 동안 유지되는, 상기 전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계;
상기 테스트 시퀀스로부터의 상기 응답 정보를 측정하는 단계;
상기 테스트 시퀀스에 대한 상기 응답의 크기 몇 형상 특성들을 인코딩하는 디스크립터들을 구축하는 단계; 및
상기 디스크립터들에 기초하여 상기 유체 샘플의 분석물질 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
2. 실시형태 1 의 방법에 있어서,
상기 디스크립터들은, 여기 전류 응답 정보의 변환된 기울기 정보 및 변환된 절편 정보, 및 변환된 복귀 전류 응답 정보를 인코딩하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
3. 실시형태 2 의 방법에 있어서,
상기 변환된 기울기 정보 및 상기 변환된 절편 정보는 x-y 좌표 시스템과 관련되고, 여기서, x = ln(시간) 이고 y = ln(전류) 인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
4. 실시형태 3 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도를 결정하는 단계는, 유효 전류를 결정하는 단계를 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
5. 실시형태 4 의 방법에 있어서,
상기 유효 전류는
Figure pct00002
식에 따라 결정되고, 여기서, Ieff 는 상기 유효 전류를 나타내고, i 는 전위 펄스들의 상기 테스트 시퀀스에서의 펄스 넘버를 나타내며, N 은 상기 테스트 시퀀스에서의 펄스들의 총 수를 나타내고, P i,m 는 펄스 i 내의 2 개의 전류 측정 포인트들의 기울기를 나타내고, P i,b 는 펄스 i 내의 2 개의 전류 측정 포인트들의 절편을 나타내고, c i,m 및 c i,b 는 가중 상수들을 나타내는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
6. 실시형태 5 의 방법에 있어서,
N = 9 이고 펄스들 i = 1, 3, 5, 7, 및 9 는 여기 전위들을 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
7. 실시형태 5 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 글루코스 농도이고, 상기 유체 샘플은 혈액인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
8. 실시형태 7 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 약 20% 에서부터 약 70% 까지 변화하는 샘플 헤마토크릿에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
9. 실시형태 7 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 약 140mg/㎗ 에서부터 약 180mg/㎗ 까지 변화하는 샘플 염에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
10. 실시형태 7 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 약 6℃ 에서부터 약 44℃ 까지 변화하는 샘플 온도들에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
11. 실시형태 7 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 약 20% 에서부터 약 70% 까지 변화하는 샘플 헤마토크릿, 약 140mg/㎗ 에서부터 약 180mg/㎗ 까지 변화하는 샘플 염, 및 약 6℃ 에서부터 약 44℃ 까지 변화하는 샘플 온도들에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
12. 실시형태 1 의 방법에 있어서,
여기 전류 응답 정보 및 응답 전류 응답 정보의 크기 및 형상은 x-y 공간에서의 포인트들에 의해 정의되고, 여기서, x = ln(시간) 이고 y = ln(전류) 인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
13. 실시형태 1 의 방법에 있어서,
상기 테스트 시퀀스는 교류 (AC) 블록을 더 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
14. 실시형태 13 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 글루코스 농도이고, 상기 글루코스 농도는
Predglu = a0 + (b0 + exp(b1+ b2*Ieff + Peff + Yeff))*(Ieff) 식에 따라서 결정되고, 여기서, a0, b0, b1, 및 b2 는 상수들이고, Peff 는 유효 페이즈이고, Yeff 는 유효 어드미턴스인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
15. 실시형태 14 의 방법에 있어서,
Peff 는
Peff = bp2*(p11*cos(α)+ p12*sin(α))+ bp3*(-p11*sin(α) + p12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, p11 은 20kHz AC 페이즈이고, p12 는 10kHz AC 페이즈이며, bp2 및 bp3 는 가중 항들인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
16. 실시형태 14 의 방법에 있어서,
Yeff 는
Yeff = by2*(y11*cos(α) + y12*sin(α)) + by3*(-y11*sin(α) + y12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, y11 은 20kHz AC 어드미턴스이고, y12 는 10kHz AC 어드미턴스이며, by2 및 by3 는 가중 항들인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
17. 실시형태들 1-16 중 어느 것의 방법을 수행하도록 구성된 분석물질 농도 측정 디바이스.
18. 실시형태 17 의 디바이스에 있어서,
상기 디바이스는 혈당 미터인, 분석물질 농도 측정 디바이스.
19. 실시형태들 1-16 중 어느 것의 방법을 수행하도록 구성된 분석물질 농도 결정 시스템.
20. 실시형태 19 의 시스템에 있어서,
상기 시스템은 자가 혈당 측정 (self-monitoring blood glucose; SMBG) 시스템인, 분석물질 농도 결정 시스템.
21. 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법으로서,
상기 방법은,
전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계로서, 상기 바이오센서는,
전극 시스템,
상기 전극 시스템과 전기적으로 통신하는 시약, 및
상기 바이오센서에 제공된 상기 유체 샘플에 접촉하도록 구성된 리셉터클을 포함하며,
상기 유체 샘플은 상기 시약과 유체적으로 접촉하고, 상기 테스트 시퀀스는 적어도 하나의 DC 블록을 포함하며, 상기 적어도 하나의 DC 블록은 적어도 하나의 여기 전위 펄스 및 적어도 하나의 복귀 전위 펄스를 포함하고, 각 전위는 상기 테스트 시퀀스에 대한 응답 정보를 생성하도록 구성되며, 상기 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건은 상기 적어도 하나의 DC 블록 동안 유지되는, 상기 전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계;
상기 테스트 시퀀스로부터의 상기 응답 정보를 측정하는 단계; 및
변환된 여기 전류 응답 정보 및 변환된 복귀 전류 응답 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 분석물질의 분석물질 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
22. 실시형태 21 의 방법에 있어서,
상기 여기 전류 응답 정보 및 상기 복귀 전류 응답 정보를 x = 시간 및 y = 전류인 제 1 x-y 공간으로부터 x = ln(시간) 및 y = ln(전류) 인 제 2 x-y 공간으로 변환하는 단계를 더 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
23. 실시형태 21 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도를 결정하는 단계는, 상기 변환된 여기 전류 응답 정보 및 상기 변환된 복귀 전류 응답 정보의 크기 및 형상 특성들을 인코딩하는 디스크립터들을 이용하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
24. 실시형태 21 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도를 결정하는 단계는, 상기 변환된 여기 전류 응답 정보 및 상기 변환된 복귀 전류 응답 정보에 기초하여 결정된 유효 전류에 기초하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
25. 실시형태 24 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는
Predglu = a0 + (b0 + exp(b1 + b2*Ieff + Peff + Yeff))*(Ieff) 식에 따라서 결정된 예측된 글루코스 농도, Predglu 이고, 여기서, a0, b0, b1, 및 b2 는 상수들이고, Peff 는 유효 페이즈이고, Yeff 는 유효 어드미턴스이며,
Peff 는
Peff = bp2*(p11*cos(α) + p12*sin(α)) + bp3*(-p11*sin(α) + p12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, p11 은 20kHz AC 페이즈이고, p12 는 10kHz AC 페이즈이며, bp2 및 bp3 는 가중 항들이고,
Yeff 는
Yeff = by2*(y11*cos(α) + y12*sin(α)) + by3*(-y11*sin(α) + y12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, y11 은 20kHz AC 어드미턴스이고, y12 는 10kHz AC 어드미턴스이며, by2 및 by3 는 가중 항들인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
26. 실시형태 21 의 방법에 있어서,
분석물질 농도들의 95% 는 약 75mg/㎗ 보다 적은 농도들에서 기준의 ±10mg/㎗ 내에 속하고, 분석물질 농도들의 95% 는 약 75mg/㎗ 이상의 농도들에서 상기 기준의 ±10% 내에 속하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
27. 실시형태 21 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 5% 이하의 정규화된 오차의 표준 편차 (standard deviation of normalized error; SDNE) 를 갖는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
28. 실시형태 21 의 방법에 있어서,
상기 분석물질 농도는 10% 이하의 총 시스템 오차 (total system error; TSE) 를 갖는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
29. 실시형태들 21-28 중 어느 것의 방법을 수행하도록 구성된 분석물질 농도 측정 디바이스.
30. 실시형태 29 의 디바이스에 있어서,
상기 디바이스는 혈당 미터인, 분석물질 농도 측정 디바이스.
31. 실시형태들 21-28 중 어느 것의 방법을 수행하도록 구성된 분석물질 농도 결정 시스템.
32. 실시형태 31 의 시스템에 있어서,
상기 시스템은 자가 혈당 측정 (self-monitoring blood glucose; SMBG) 시스템인, 분석물질 농도 결정 시스템.

Claims (32)

  1. 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계로서, 상기 바이오센서는,
    전극 시스템,
    상기 전극 시스템과 전기적으로 통신하는 시약, 및
    상기 바이오센서에 제공된 상기 유체 샘플에 접촉하도록 구성된 리셉터클을 포함하며,
    상기 유체 샘플은 상기 시약과 유체적으로 접촉하고, 상기 테스트 시퀀스는 적어도 하나의 DC 블록을 포함하며, 상기 적어도 하나의 DC 블록은 적어도 하나의 여기 전위 펄스 및 적어도 하나의 복귀 전위 펄스를 포함하고, 각 전위는 상기 테스트 시퀀스에 대한 응답 정보를 생성하도록 구성되며, 상기 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건은 상기 적어도 하나의 DC 블록 동안 유지되는, 상기 전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계;
    상기 테스트 시퀀스로부터의 상기 응답 정보를 측정하는 단계;
    상기 테스트 시퀀스에 대한 상기 응답의 크기 몇 형상 특성들을 인코딩하는 디스크립터들을 구축하는 단계; 및
    상기 디스크립터들에 기초하여 상기 유체 샘플의 분석물질 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크립터들은, 여기 전류 응답 정보의 변환된 기울기 정보 및 변환된 절편 정보, 및 변환된 복귀 전류 응답 정보를 인코딩하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변환된 기울기 정보 및 상기 변환된 절편 정보는 x-y 좌표 시스템과 관련되고, 여기서, x = ln(시간) 이고 y = ln(전류) 인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도를 결정하는 단계는, 유효 전류를 결정하는 단계를 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유효 전류는
    Figure pct00003
    식에 따라 결정되고, 여기서, Ieff 는 상기 유효 전류를 나타내고, i 는 전위 펄스들의 상기 테스트 시퀀스에서의 펄스 넘버를 나타내며, N 은 상기 테스트 시퀀스에서의 펄스들의 총 수를 나타내고, P i,m 는 펄스 i 내의 2 개의 전류 측정 포인트들의 기울기를 나타내고, P i,b 는 펄스 i 내의 2 개의 전류 측정 포인트들의 절편을 나타내고, c i,m 및 c i,b 는 가중 상수들을 나타내는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    N = 9 이고 펄스들 i = 1, 3, 5, 7, 및 9 는 여기 전위들을 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 글루코스 농도이고, 상기 유체 샘플은 혈액인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 약 20% 에서부터 약 70% 까지 변화하는 샘플 헤마토크릿에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 약 140mg/㎗ 에서부터 약 180mg/㎗ 까지 변화하는 샘플 염에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 약 6℃ 에서부터 약 44℃ 까지 변화하는 샘플 온도들에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 약 20% 에서부터 약 70% 까지 변화하는 샘플 헤마토크릿, 약 140mg/㎗ 에서부터 약 180mg/㎗ 까지 변화하는 샘플 염, 및 약 6℃ 에서부터 약 44℃ 까지 변화하는 샘플 온도들에 대해 +/- 10% 이하 만큼 변화하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    여기 전류 응답 정보 및 응답 전류 응답 정보의 크기 및 형상은 x-y 공간에서의 포인트들에 의해 정의되고, 여기서, x = ln(시간) 이고 y = ln(전류) 인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 시퀀스는 교류 (AC) 블록을 더 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 글루코스 농도이고, 상기 글루코스 농도는
    Predglu = a0 + (b0 + exp(b1+ b2*Ieff + Peff + Yeff))*(Ieff) 식에 따라서 결정되고, 여기서, a0, b0, b1, 및 b2 는 상수들이고, Peff 는 유효 페이즈이고, Yeff 는 유효 어드미턴스인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    Peff 는
    Peff = bp2*(p11*cos(α)+ p12*sin(α))+ bp3*(-p11*sin(α) + p12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, p11 은 20kHz AC 페이즈이고, p12 는 10kHz AC 페이즈이며, bp2 및 bp3 는 가중 항들인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    Yeff 는
    Yeff = by2*(y11*cos(α) + y12*sin(α)) + by3*(-y11*sin(α) + y12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, y11 은 20kHz AC 어드미턴스이고, y12 는 10kHz AC 어드미턴스이며, by2 및 by3 는 가중 항들인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된, 분석물질 농도 측정 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 디바이스는 혈당 미터인, 분석물질 농도 측정 디바이스.
  19. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된, 분석물질 농도 결정 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 시스템은 자가 혈당 측정 (self-monitoring blood glucose; SMBG) 시스템인, 분석물질 농도 결정 시스템.
  21. 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계로서, 상기 바이오센서는,
    전극 시스템,
    상기 전극 시스템과 전기적으로 통신하는 시약, 및
    상기 바이오센서에 제공된 상기 유체 샘플에 접촉하도록 구성된 리셉터클을 포함하며,
    상기 유체 샘플은 상기 시약과 유체적으로 접촉하고, 상기 테스트 시퀀스는 적어도 하나의 DC 블록을 포함하며, 상기 적어도 하나의 DC 블록은 적어도 하나의 여기 전위 펄스 및 적어도 하나의 복귀 전위 펄스를 포함하고, 각 전위는 상기 테스트 시퀀스에 대한 응답 정보를 생성하도록 구성되며, 상기 전극 시스템의 폐쇄 회로 조건은 상기 적어도 하나의 DC 블록 동안 유지되는, 상기 전기화학적 바이오센서에 전기적 테스트 시퀀스를 인가하는 단계;
    상기 테스트 시퀀스로부터의 상기 응답 정보를 측정하는 단계; 및
    변환된 여기 전류 응답 정보 및 변환된 복귀 전류 응답 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 분석물질의 분석물질 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 여기 전류 응답 정보 및 상기 복귀 전류 응답 정보를 x = 시간 및 y = 전류인 제 1 x-y 공간으로부터 x = ln(시간) 및 y = ln(전류) 인 제 2 x-y 공간으로 변환하는 단계를 더 포함하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도를 결정하는 단계는, 상기 변환된 여기 전류 응답 정보 및 상기 변환된 복귀 전류 응답 정보의 크기 및 형상 특성들을 인코딩하는 디스크립터들을 이용하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도를 결정하는 단계는, 상기 변환된 여기 전류 응답 정보 및 상기 변환된 복귀 전류 응답 정보에 기초하여 결정된 유효 전류에 기초하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는
    Predglu = a0 + (b0 + exp(b1 + b2*Ieff + Peff + Yeff))*(Ieff) 식에 따라서 결정된 예측된 글루코스 농도, Predglu 이고, 여기서, a0, b0, b1, 및 b2 는 상수들이고, Peff 는 유효 페이즈이고, Yeff 는 유효 어드미턴스이며,
    Peff 는
    Peff = bp2*(p11*cos(α) + p12*sin(α)) + bp3*(-p11*sin(α) + p12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, p11 은 20kHz AC 페이즈이고, p12 는 10kHz AC 페이즈이며, bp2 및 bp3 는 가중 항들이고,
    Yeff 는
    Yeff = by2*(y11*cos(α) + y12*sin(α)) + by3*(-y11*sin(α) + y12*cos(α)) 식에 따라서 결정되고, 여기서, α=arctan(1) 이고, y11 은 20kHz AC 어드미턴스이고, y12 는 10kHz AC 어드미턴스이며, by2 및 by3 는 가중 항들인, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분석물질 농도들의 95% 는 약 75mg/㎗ 보다 적은 농도들에서 기준의 ±10mg/㎗ 내에 속하고, 분석물질 농도들의 95% 는 약 75mg/㎗ 이상의 농도들에서 상기 기준의 ±10% 내에 속하는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  27. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 5% 이하의 정규화된 오차의 표준 편차 (standard deviation of normalized error; SDNE) 를 갖는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  28. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석물질 농도는 10% 이하의 총 시스템 오차 (total system error; TSE) 를 갖는, 유체 샘플에서 분석물질을 전기화학적으로 측정하는 방법.
  29. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된, 분석물질 농도 측정 디바이스.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 디바이스는 혈당 미터인, 분석물질 농도 측정 디바이스.
  31. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된, 분석물질 농도 결정 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 시스템은 자가 혈당 측정 (self-monitoring blood glucose; SMBG) 시스템인, 분석물질 농도 결정 시스템.
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