KR20160009619A - 체액에서 분석물을 검출하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
체액 (112) 에서 적어도 하나의 분석물을 검출하는 방법이 개시되어 있다. 그 방법은, a) 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120) 이 체액 (112) 과 접촉하며, 테스트 화학물질 (120) 이 광학적 테스트 화학물질 (120) 이고 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되며, 체액 (112) 및 테스트 화학물질 (120) 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되며, 적어도 하나의 광학적 측정 값이 생성되는, 광학적 측정을 수행하는 단계; b) 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 이 사용되며, 적어도 하나의 교류 전기 신호가 임피던스 측정 전극들 (130) 을 통해 체액 (112) 에 인가되고 적어도 하나의 대답 신호가 기록되며, 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 생성되는, 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계; c) 적어도 하나의 평가 단계에서, 적어도 하나의 평가 알고리즘이 사용되며, 광학적 측정 값 및 상기 임피던스 측정 값이 상기 체액 (112) 에서의 상기 분석물의 농도를 결정하기 위해 사용되는, 적어도 하나의 평가 단계를 수행하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 체액에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법, 테스트 엘리먼트 및 측정 시스템을 개시한다. 게다가, 체액에서의 임피던스 측정들을 수행하기 위한 전극들에 대한 전극 재료로서의 알루미늄의 사용이 개시된다. 본 발명에 따른 방법들, 시스템들 및 용도는 하나 이상의 체액들에서의, 이를테면 전혈 (whole blood) 에서의 포도당의 농도를 결정하는데 사용될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 그러나, 하나 이상의 다른 유형들의 분석물들 및/또는 하나 이상의 다른 유형들의 체액들이 사용될 수도 있다. 본 발명은 바람직하게는 당뇨병 간호의 분야에서, 홈 모니터링 및 병원 애플리케이션들 양쪽 모두에서 적용될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 다른 용도들이 실현 가능하다.
업계에서, 체액들에서 하나 이상의 분석물들의 존재 및/또는 농도를 결정하기 위한 다수의 디바이스들 및 방법들이 알려져 있다. 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 이하에서는, 예시적인 및 바람직한 분석물로서의 포도당의 결정이 주로 참조된다.
빠르고 간단한 측정들을 수행하기 위해, 여러 유형들의 테스트 엘리먼트들이 알려져 있는데, 이 테스트 엘리먼트들은 테스트 화학물질의 사용에, 즉 분석물을 검출하기 위한 검출 반응을 수행하기 위해 구성된 하나 이상의 화학적 화합물들 또는 화학적 혼합물들의 사용에 기초하고 있다. 테스트 화학물질 (test chemical) 은 종종, 테스트 물질, 테스트 화학물, 테스트 시약으로서 또는 검출기 물질로서 또한 지칭된다. 본 발명 내에서 또한 사용될 수도 있는 잠재적 테스트 화학물질들과 이러한 테스트 화학물질들을 포함하는 테스트 엘리먼트들의 세부사항들에 대해, 『J. Hoenes et al: The Technology Behind Glucose Meters: Test Strips, Diabetes Technology & Therapeutics, Vol. 10, Supplement 1, 2008, S-10 to S-26』이 참조될 수도 있다. 다른 유형들의 테스트 엘리먼트들 및/또는 테스트 물질들이 실현 가능하고 본 발명 내에서 사용될 수도 있다.
하나 이상의 테스트 화학물질들을 사용함으로써, 검출 반응이 개시될 수도 있는데, 그 과정은 결정될 분석물의 농도에 의존한다. 보통, 또한 본 발명에서의 경우일 수도 있듯이, 테스트 화학물질은, 분석물이 체액 내에 존재할 때, 검출 반응의 범위 및/또는 정도가 분석물의 농도에 통상 의존하는 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성된다. 일반적으로, 테스트 화학물질은 분석물의 존재하에서, 체액 및 테스트 화학물질 중 적어도 하나의 검출 가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되는 검출 반응을 수행하도록 구성될 수도 있다. 적어도 하나의 검출가능한 성질은 일반적으로 물리적 특성 및 화학적 특성으로부터 선택될 수도 있다. 다음에서, 잠재적 다른 실시형태들을 제한하지 않고, 하나 이상의 물리적 특성들, 이를테면 적어도 하나의 전기적 특성 및 적어도 하나의 광학적 특성 중 하나 이상이 검출 반응으로 인해 변경되는 검출 반응들이 참조될 것이다. 게다가, 대안적 해법들을 제한하지 않고, 체액 및 테스트 화학물질 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되는 검출 반응들이 참조될 것이다. 이 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성은 일반적으로 테스트 화학물질로부터 검출기로 전파하는 광을 검출함으로써 검출될 수도 있다. 검출 광으로서 또한 지칭될 수도 있는 이 광은, 일반적으로 테스트 화학물질 자체에 의해 방출되는 광일 수도 있고 그리고/또는 테스트 화학물질에 의해 탄성적으로 및/또는 비탄성적으로 산란 또는 반사되는 광일 수도 있다. 따라서, 그 광은 냉광 광, 바람직하게는 형광 광일 수도 있는데, 그 광의 생성은 테스트 화학물질에 조명되는 여기 광에 의해 여기될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 그 광은 테스트 화학물질에 의해, 이를테면 1차 (primary) 광을 반사 및/또는 산란시킴으로써 반사되는 광일 수도 있다. 후자의 경우, 테스트 화학물질은 바람직하게는 검출 반응으로 인한 적어도 하나의 반사 특성, 바람직하게는 컬러를 변경하기 위해 구성될 수도 있다.
분석물의 농도를 도출하기 위해, 검출 반응의 진행은 검출 반응의 진행을 나타내는 적어도 하나의 측정 값의 시간 전개를 측정 및/또는 모니터링함으로써 모니터링될 수도 있다. 이 측정 값은 일반적으로 검출 반응에 링크된 임의의 (arbitrary) 측정 값, 이를테면 광학적 측정 값을 포함할 수도 있다. 일 예로서, 많은 측정 셋업들에서, 광학적 측정 값들이, 이를테면 테스트 물질을 포함하는 테스트 필드의 완화 (remission) 가 모니터링된다. 적어도 하나의 측정 값의 시간 전개를 기록함으로써, 측정 곡선이 제공된다.
적어도 하나의 측정 값으로부터, 이를테면 복수의 측정 값들을 포함하는 측정 곡선으로부터 분석물 농도의 빠르고 여전히 신뢰성 있고 정확한 결정에서 주요한 난관이 존재한다. 이 목적을 위해, 다수의 방법들 및 디바이스들이 업계에서 알려져 있다.
업계에서 알려진 대부분의 방법들 및 디바이스들은 검출 반응 자체가 분석물 자체의 농도가 아니라 하나 이상의 외란들에 의해 영향을 받을 수도 있다는 사실을 고려하는데 적합하지 않다. 구체적으로는, 분석물의 농도의 결정은 결정될 분석물이 아닌 하나 이상의 물질들의 존재에 의해 방해 받을 수도 있는데, 그 물질들은 검출 반응 자체 및/또는 적어도 하나의 측정 값의 결정 중 적어도 하나에 영향을 미친다. 이들 물질들은 "간섭물 (interferent) 들"이라고 일반적으로 지칭된다. 따라서, 구체적으로는, 많은 유형들의 테스트 화학물질들 및 테스트 엘리먼트들에서, 체액에서의 입자성 성분들의 농도는 측정 결과들에 상당한 영향을 미칠 수도 있다. 일 예로서, 분석될 체액 내의 세포 성분들의 농도, 이를테면 이른바 헤마토크릿 (다음에서, HCT이라고 또한 지칭되는 HKT) 이, 표준 테스트 엘리먼트들, 이를테면 포도당 테스트 스트립들에 의해 결정된 바와 같이 분석물 농도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이 영향은 유동학적 특성들 및/또는 샘플 전파 특성들뿐만 아니라 확산 프로세스들이 혈액 세포들과 같은 입자성 성분들의 존재에 의해 상당히 달라진다는 사실에 기인할 수도 있다. 헤마토크릿 외에도, 다른 간섭물들, 이를테면 아스코르빈산 또는 글루타티온이 알려져 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 산화환원 활성 약제들이 거명될 수도 있다. 게다가, 적어도 하나의 테스트 화학물질과 및/또는 체액 및/또는 검출될 분석물들과 적어도 하나의 산화환원 반응을 수행할 수 있는 하나 이상의 간섭물들이 존재할 수도 있다. 일 예로서, 복수의 의약품들, 과산화물들 또는 전형적인 소독제들 내에 존재하는 물질들이 산화환원 반응들을 수행하기 위해 구성된다. 위에서 언급했듯이, 업계에서 알려진 방법들 및 디바이스들은 통상, 분석물 농도를 결정할 목적을 위해 측정 곡선들을 평가하는 경우 이들 외란들을 고려하는데 적합하지 않다.
적어도 하나의 미립자 화합물을 부가적으로 포함하는 서스펜션에서의 용해성 분석물의 측정은, 측정된 값이 상기 미립자 화합물의 농도에 의존하여 실제 농도로부터 벗어날 수도 있다는 사실에 의해 방해를 받는다는 것이 알려졌다. 혈당 레벨들을 결정하는 예를 위해, 혈액 세포들의 농도, 즉 헤마토크릿 (hematocrit) 의 대용 측정물로서 샘플의 점성도를 사용하는 것이 제안되었다 (JP 2007/303968). 그러나, 혈액 샘플의 점성도는 여러 다른 파라미터들, 이를테면 피브리노젠 및 글로불린들의 농도, 적혈구 및 혈소판 응집 등에 의존하고, 그래서 직접 또는 간접 점성도 측정으로부터 도출된 정정치는 이상적인 것에 미치지 못한다.
US 2011/0155590 A1에서, 단일 개구부 내에 배치된 단일 혈액 샘플로부터 복수의 분석물들의 농도들을 결정하는 방법이 개시되어 있다. 단일 혈액 샘플의 부분은 복수의 층들 및 발색제를 포함하는 테스트 매트릭스에 의해 흡수된다. 착색 (colored) 응답이 테스트 매트릭스에 의해 생성된다. 착색 응답은 제 1 분석물의 농도에 비례한다. 단일 혈액 샘플의 부분이 모세관 튜브 속으로 끌어당겨지고 전극 및 상대 전극과 접촉하게 배치된다. 단일 혈액 샘플의 전기 특성이 그 전극 및 상대 전극을 통해 분석된다. 전극 특성은 단일 혈액 샘플에서의 제 2 분석물의 농도에 비례한다.
US 2008/0202928 A1에서, 생물학적 재료를 측정함에 있어서의 사용을 위한 다층 스트립과 생물학적 재료를 측정하는 시스템이 개시되어 있다. 다층 스트립은, 흐름 채널 및 반응 유닛을 각각 갖는 복수의 스트립들의 스택을 포함한다. 게다가, 다층 스트립을 포함하고 게다가, 광학적 프로세싱 모듈 및 전기화학적 프로세싱 모듈의 조합을 포함하는, 생물학적 재료를 측정하는 시스템이 개시되어 있다.
US 7,407,811 B2, US 7,494,816 B2, US 7,338,639 B2 및 US 7,981,363 B2에서, 생물학적 유체에서의 분석물을 측정하는 방법들이 개시되어 있다. 거기에서는, DC 성분 및 AC 성분을 갖는 여기 신호가 인가된다. 응답들은 측정되고, 정정된 DC 응답이 AC 응답을 사용하여 결정된다. 게다가, 분석물의 농도가 정정된 DC 응답에 기초하여 결정된다.
DE 20 2010 016 517 U1이 분석물 농도를 측정하기 위한 바이오센서 테스트 스트립을 개시한다. 테스트 스트립은 베이스와, 제 1 전극세트 및 제 2 전극 세트를 포함하는, 베이스 상의 전극 층을 갖는다. 제 1 전극 세트는 분석물 농도를 측정하기 위해 사용되고, 제 2 전극 세트는 헤마토크릿을 측정하기 위해 사용된다.
EP 0 816 849 B1은 하나를 초과하는 파장의 광의 사용을 포함하는 전혈에서의 분석물의 농도를 측정하는 방법을 개시하는데, 광-흡수성 염료 제품에 의해 흡수될 수 있는 제 1 파장과 전혈에 의해 흡수될 수 있는 제 2 파장이 사용된다. 반사된 제 2 파장의 광을 측정함으로써, 배경 판독치가 분석물의 측정을 정정하기 위해 생성된다. 마찬가지로, EP 1 037 048 A2가 여러 시약들을 포함하는 통합형 다층 분석 엘리먼트를 채용하는, 전혈 샘플에서의 포도당 또는 콜레스테롤의 정량적 분석을 개시한다. 선택적으로, 헤마토크릿 값이 미리 결정된 헤마토크릿 값으로부터의 헤마토크릿 값의 편차 및 포도당 또는 콜레스테롤의 농도의 편차 간의 관계를 나타내는 교정 곡선을 사용함으로써 결정될 수도 있다.
US 8,088,271 B2에서, 헤마토크릿 값을 전기화학적으로 측정하는 방법이 개시되어 있다. 거기서는, 헤마토크릿 값을 전기화학적으로 측정하기 위해, 작업 전극 및 상대 전극을 갖는 전극 시스템이 사용되어, 상대 전극 상에, 산화환원 물질이 제공된다. 혈액이 전극 시스템에 공급되고, 산화 전류 또는 환원 전류가 작업 전극 및 상대 전극 간에 흐르게 하기 위하여, 전압이 이 상태에서의 전극 시스템에 공급된다. 헤마토크릿 값은 검출된 전류의 값에 기초하여 결정된다.
US 7,641,785 B2에서, 혈액 성분 분석을 위한 센서가 개시되어 있다. 그 센서는 헤마토크릿의 영향을 정정할 수 있다. 센서는 작업 전극, 상대 전극 및 시약부를 포함하는 분석부를 구비한다. 시약부는 혈액 성분과 반응하는 산화환원효소, 및 매개체 (mediator) 를 포함한다. 혈액 성분은 매개체의 존재하에서 혈액 성분 및 산화환원효소 간의 산화환원 반응을 유발하고 산화환원 전류를 검출함으로써 측정된다. 게다가, 적혈구 밖으로 방출된 헤모글로빈이 매개체와 반응하게 하기 위해서 적혈구들이 용혈제로 용혈되는, 용혈제가 개시되어 있다. 전류가 이 반응에 의해 발생되고, 헤마토크릿의 영향을 정정하기 위하여 검출된다.
EP 2 306 190 A1이 적혈구 함유 시료에서의 타겟 성분들을 측정하는 방법을 개시한다. 첫째로, 측정에 앞서, 타겟 성분 및 그것에 대응하는 복수의 신호들의 양들 간의 관계가 제공된다. 그 다음에, 적혈구 함유 시료에서의 타겟 성분으로부터 파생된 복수의 신호들이 바이오센서로 획득된다. 그 관계에 관해, 시료에서의 타겟 성분의 양은 이렇게 획득된 복수의 신호들에 기초하여 결정된다.
WO 2005/114163 A1에서, 포도당 테스팅 동안 인시츄 (in-situ) 헤마토크릿 조정들을 수행하는 방법들 및 디바이스들이 개시되어 있다. 이들 방법들 및 디바이스들에서, 혈액 샘플의 저항이 바이오센서 시약을 사용하여 측정된다. 게다가, 플라즈마의 저항이 측정되고, 적혈구들의 저항이 계산된다. 그것으로부터, 헤마토크릿이 계산되고, 포도당 값이 조정된다.
WO 2008/040998 A2 는 실질적으로 헤마토크릿 독립적인 분석물 농도를 결정하는 방법들 및 시스템들을 개시한다. 기준 전극 및 작업 전극을 포함하는 테스트 스트립이 사용되는데, 작업 전극은 시약 층으로 코팅된다. 테스트 계측기 (meter) 를 사용함으로써, 복수의 전압들이 개별 지속기간들에 걸쳐 기준 전극 및 작업 전극에 인가된다. 복수의 테스트 전압들의 인가 시 프로세서에 의해 측정된 바와 같은 복수의 전류 값들로부터 분석물의 실질적으로 헤마토크릿 독립적인 농도를 결정하기 위하여 신호 프로세서가 사용된다.
US 2007/0102292 A1이 적어도 2 개의 전극들 및 그것에 도포된 액상 측정 매질을 갖는 전기화학적 센서의 에러 체크를 위한 방법 및 대응 시스템을 개시한다. 그 방법은 센서의 제 1 세트의 전극들 간의 제 1 어드미턴스 (admittance) 를 결정하는 단계; 센서의 제 2 세트의 전극들 간의 제 2 어드미턴스를 결정하는 단계; 제 1 어드미턴스 및 제 2 어드미턴스를 사용하여 값을 결정하는 단계; 및 그 값이 미리 결정된 허용오차를 벗어나면 에러 메시지를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
게다가, 업계에서, 다양한 전극 구조들이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 일 예로서, WO 2004/113910 A1은 샘플을 수용하는 공동을 정의한 테스트 스트립을 포함하는, 생물학적 유체의 샘플에서의 분석물들에 대한 테스팅을 위한 시스템을 개시한다. 하나의 세트는 샘플의 하나의 특성을 측정하기 위한 것이고 다른 세트는 샘플의 하나 이상의 다른 특성들, 이를테면 온도 및/또는 교락 (confounding) 변수들의 존재 또는 크기를 측정하기 위한 것인, 적어도 2 개의 전극 세트들이 샘플 공동에 인접한다. 측정들은 소망의 결과를 산출하기 위해 조합된다. 작업 및 상대 전극들의 적어도 한 세트에서 각각의 전극은 그 세트에서의 다른 전극의 "핑거들"과 서로 맞물리는 (interdigitated) 복수의 길쭉한 핑거들을 갖는다. 핑거들 사이의 갭들은 매우 작을 수 있어서, 두 개의 전극 세트들은 작은 측정 체적의 샘플에서 함께 동작할 수 있다. 샘플의 존재 또는 충분한 양 (sufficiency) 을 측정하는 부가적인 전극들이 포함될 수 있다.
게다가, 분석물 농도들을 결정하기 위한 복수의 전극 재료들이 업계에서 알려져 있다. 따라서, 일 예로서, DE 20 2012 101 156 U1은 베이스 및 베이스의 제 1 표면 상의 전극 층을 갖는 바이오센서 테스트 스트립을 개시한다. 전극 층은 제 1 전기 전도성 재료에 의해 형성되는 제 1 전극 패턴을 포함한다. 게다가, 제 2 전기 전도성 재료를 포함하는 제 2 전극 패턴이 제공된다. 제 2 전기 전도성 재료는 귀금속으로 이루어지는 반면, 제 1 전기 전도성 재료는 귀금속으로 이루어지지 않는다. 다양한 금속들이 개시되어 있다. US 2007/0264421 A1이 비-도전성 기판 상에 다층 시스템들을 생성하는 방법을 개시한다. 금속 층들과 전기적으로 비-전도성 층들이 PVD 및 PECVD에 의하여 각각 번갈아 증착 (deposit) 되고 적어도 하나의 층이 옵션적으로 선택적으로 구조화될 수 있는 방식으로 개질된다. 레이저 에너지에 의하는 선택적 구조화가 희생 층들을 도입함으로써 가능하다. 구체적으로는, 레이저 패턴화의 사용을 시사하는 테스트 센서를 제조하는 방법이 개시된다. 또한, 다양한 전극 재료들이 개시되어 있다.
US 2008/0083618 A1에서, 생리적 샘플에서의 성분의 농도를 결정하는 방법들 및 디바이스들이 개시되어 있다. 혈액 샘플이 테스트 스트립에 도입되어 혈액 샘플의 부분들은 제 1 모세관 및 제 2 모세관 양쪽 모두로 보내진다. 제 1 모세관은 전극들의 세트에 걸리는 신호를 측정함으로써 혈액 샘플에서의 제 1 분석물의 농도를 전기화학적으로 결정하도록 구성된다. 제 2 모세관은 전극들의 제 2 세트에 걸리는 신호를 측정함으로써 혈액 샘플의 헤마토크릿 값을 결정하도록 구성된다.
WO 2011/081437 A2가 샘플 분석 카트리지 및 샘플 카트리지 판독기를 개시한다. 마이크로 유체 채널 내에서 흐르는 샘플에 포함된 특정 성분을 측정함에 있어서, 헤마토크릿의 수치 값이 반영되어서 특정 성분의 측정의 정확도를 개선시킨다.
『T. Young et al: "Monitoring enzymatic reactions in nano liter wells", Journal of Microscopy, vol. 212, No. 3, 3rd December 2003, pp. 254-263』에서, 나노리터 용량 웰들에 기초하는 랩-온-어-칩 (lab-on-a-chip) 마이크로 어레이 시스템이 개시되어 있다. 게다가, 웰 당 유체 체적을 결정하는 방법들이 개시되어 있는데, 그 방법들은 웰들 내의 임피던스 측정들에 기초하고 있다.
US 2004/0036485 A1에서, 샘플 유체, 이를테면 눈물 막의 오스몰농도 (osmolarity) 측정들이 개시되어 있는데, 그 측정들은 샘플 수용 기판 상에 부분표본사이즈 (aliquotsized) 샘플을 증착시킴으로써 달성된다. 샘플 유체는 기판의 샘플 영역 상에 배치된다. 에너지가 샘플 유체에 부여되고 그 유체의 에너지 특성들은 샘플 유체의 오스몰농도를 나타내는 샘플 유체 판독치를 생성하기 위해 검출될 수 있다. 부여된 에너지는 전기, 광학적 또는 열적 에너지를 포함할 수 있다. 전기 에너지의 경우, 샘플 유체의 에너지 특성은 전기 전도성을 포함할 수 있다. 기판은, 이를테면 반도체 제작 기법들을 사용함으로써 칩으로 패키징될 수 있다.
업계에서 개시된 위에서 언급된 디바이스들 및 방법들에 의해 수반된 기술적 진보에도 불구하고, 다수의 불리점들 및 기술적 난관들이 여전히 남아 있다. 따라서, 첫째로, 측정된 분석물 농도, 이를테면 포도당 농도를 하나 이상의 간섭물들에 대해 정정하는데 적합한, 간단하고 여전히 신뢰성 있는 수단 및 방법들에 대한 필요가 여전히 존재한다. 구체적으로는, 홈 모니터링 및 병원 애플리케이션들 양쪽 모두에서, 부가적인 신호들을 생성할 수도 있는 아스코르빈산, 글루타티온 및 과산화물들과 같은 산화환원 활성 물질들, 뿐만 아니라 의약품들 및/또는 소독제들과 같은 간섭물들이 정정될 것이다. 알려진 방법들 및 시스템들과는 대조적으로, 정정의 증가된 신뢰도 외에도, 알고리즘의 단순화된 셋업 및/또는 정정 측정 자체의 단순화된 셋업이 매우 바람직하다. 따라서, 일 예로서, 많은 경우들에서의 전혈로부터의 세포 성분들의 분리가 많은 노력을 유발하고 측정 시간의 많은 소비를 수반한다.
게다가, 알려진 방법들 및 디바이스들에서, 불리점들이 사용되는 전극 재료들에서 발생한다. 따라서, 보통, 금 또는 다른 불활성 전도성 재료들이 사용된다. 그러나, 현저한 전기활성 특성들을 발휘하는 이들 재료들은 전극 전위들에 의존하는 상당한 패러데이 변환 (Faradayic conversion) 들을 허용한다. 결과적으로, 이들 전극들에서 변환되는 의약품들과 같은 임의의 산화환원활성 (redoxactive) 성분이, 이들 전극들을 사용함으로써 측정들을 왜곡 (falsify) 할 수도 있다. 구체적으로는, 이는 전이 금속 원소들에 대한 경우일 수도 있다. 덧붙여서, 전극 파울링 (fouling) 및/또는 흡수 효과들과 같은 부정적인 전극 영향들이 발생할 수도 있다. 게다가, 덧붙여, 업계에서 알려진 많은 전기 측정들이 코팅된 전극들을 사용함으로써 이루어진다. 코팅된 전극들은, 그러나, 다양한 다층 용량들을 포함한 복수의 위상 전이들을 수반한다. 이들 다층 셋업들에 의해 유도된 높은 커패시턴스들은 다수의 전기 측정들, 이를테면 교류 전압들 및/또는 전류들을 사용한 측정들을 왜곡한다.
그러므로 본 발명의 목적은 알려진 방법들 및 디바이스들의 위에서 언급된 단점들 및 난관들을 극복하는, 체액에서의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법들 및 디바이스들을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 실험실, 병원 및 환자 자가 검사 (patient self-testing, PST) 응용들에 쉽사리 구현될 수도 있고 하나 이상의 간섭물들 또는 외란들의 존재에 대해 분석물 농도를 신뢰성 있게 정정할 수 있는 방법들 및 디바이스들이 개시될 것이다.
이 문제는 독립 청구항들의 특징들을 갖는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법, 테스트 엘리먼트 및 측정 시스템에 의해서 뿐만 아니라 특정 용도들에 의해 해소된다. 절연된 방식으로 또는 어느 임의의 조합으로 실현될 수도 있었던 부가적인 실시형태들이, 종속 청구항들에서 열거된다.
다음에서 사용되는 바와 같이, "갖는다", "포함한다" 또는 "구비한다"라는 용어들 또는 그것들의 어느 임의의 문법적 변형들은 비 배타적 방식으로 사용된다. 따라서, 이들 용어들은 이들 용어들에 의해 도입된 특징 외에, 추가의 특징들이 이 맥락에서 설명되는 엔티티에 존재하는 않는 상황과 하나 이상의 추가의 특징들이 존재하는 상황 양자 모두를 지칭할 수도 있다. 일 예로서, "A가 B를 갖는다", "A가 B를 포함한다" 및 "A가 B를 구비한다"는 표현들은, B 외에, 다른 엘리먼트가 A에 존재하지 않는 상황 (즉 B가 단독 및 배타적으로 A로 이루어지는 상황) 과 B 외에도, 하나 이상의 추가의 엘리먼트들, 이를테면 엘리먼트 C, 엘리먼트들 C 및 D 또는 더 추가의 엘리먼트들이 엔티티 A 내에 존재하는 상황 양쪽 모두를 지칭할 수도 있다.
본 발명의 제 1 양태에서, 체액에서 적어도 하나의 분석물을 검출하는 방법이 개시된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 검출은 물질 및/또는 오브젝트의 존재의 정성적 및/또는 정량적 결정을 일반적으로 지칭한다. 따라서, 일반적으로, 검출은 물질의 존재 및/또는 농도에 관한 적어도 한가지 정보를 획득하는 것을 지칭할 수도 있다. 바람직하게는, 체액에서의 분석물의 농도가 결정된다.
체액은 일반적으로 임의의 유형의 체액일 수도 있거나 또는 임의의 유형의 체액으로부터, 바람직하게는, 혈액, 바람직하게는 전혈; 간질액; 소변; 타액으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 체액들이 사용될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 또한 혈액 플라즈마 또는 혈청과 같은 추가로 프로세싱된 체액들이 사용될 수도 있다.
분석물은 일반적으로, 체액 내에 존재할 수도 있는 물질 또는 화합물 또는 물질들 또는 화합물들의 조합일 수도 있다. 분석물은 인간 또는 동물의 신진대사의 부분인 또는 신진대사에 참여할 수도 있는 물질일 수도 있다. 구체적으로는, 분석물은 대사물질일 수도 있다. 바람직하게는, 분석물은 포도당, 락트산염, 트리글라세이드들, 케톤, 에탄올, 총 콜레스테롤, HDL 콜레스테롤, LDL 콜레스테롤, 요소, 요산, 크레아티닌, GOT, GPT, GGT, 암모니아로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 부가적으로 또는 대안으로, 또한 다른 임상 화학적 파라미터들 또는 분석물들은 이를테면 알칼리 포스파타아제 (ALP), 크레아틴 키나아제 (CK), 아밀라아제 (amylaea), 판크레아틴 아밀라아제 (pancraetic amylase), (감마)-글루타밀트랜스퍼라제 (GGT), 글루타믹-옥살로아세틱 트랜스아미나제 (GOT), 글루타믹-피루빅 트랜스아미나제 (GPT), 빌리루빈, 헤모글로빈, 칼륨이다. 부가적으로 또는 대안으로, 그 분석물들은 내재성 및/또는 외인성 응고 경로에 관여하는 물질들 또는 물질들의 조합일 수도 있다. 일반적으로, 그 분석물은 임상적 목적들을 위해 관심 있었을 수도 있는 임의의 유형의 임상 파라미터의, 이를테면 전혈로부터 결정되었을 수도 있는 임의의 유형의 임상 파라미터의 체액일 수도 있다. 본 발명의 추가의 실시형태들을 제한하지 않고, 다음에서, 대부분의 부분들에서 전혈에서의 포도당의 검출이 참조될 것이다.
그 방법은 다음의 방법 단계들을 포함한다. 그 방법 단계들은 주어진 순서로, 즉 a) - b) - c) 의 순서로 수행될 수도 있다. 그러나, 방법 단계들의 다른 순서들, 이를테면 b) - a) - c) 가 실현 가능할 수 있다. 게다가, 그 방법 단계들의 하나 이상이, 이를테면 방법 단계들 a) 및 b) 를 적어도 부분적으로 동시에 수행함으로써 및/또는 방법 단계들 b) 및 c) 를 적어도 부분적으로 동시에 수행함으로써, 병렬로 및/또는 적시에 중첩하는 방식으로 수행될 수도 있다. 게다가, 방법 단계들의 하나 이상은 반복적으로 수행될 수도 있다. 게다가, 열거되지 않은 부가적인 방법 단계들이 존재할 수도 있다.
그 방법 단계들은 다음과 같다:
a) 광학적 측정을 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 테스트 화학물질이 체액과 접촉하며, 테스트 화학물질이 광학적 테스트 화학물질이고 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되며, 체액 및 테스트 화학물질 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되며, 적어도 하나의 광학적 측정 값이 생성되는, 상기 광학적 측정을 수행하는 단계;
b) 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계로서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들이 사용되며, 적어도 하나의 교류 전기 신호가 임피던스 측정 전극들을 통해 체액에 인가되고 적어도 하나의 대답 신호가 기록되며, 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 생성되는, 상기 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계;
c) 적어도 하나의 평가를 수행하는 단계로서, 평가 단계에서, 적어도 하나의 평가 알고리즘이 사용되며, 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값이 체액에서의 분석물의 농도를 결정하기 위해 사용되는, 상기 적어도 하나의 평가를 수행하는 단계.
본원에서 사용되는 바와 같이, 광학적 측정이 대체로, 적어도 하나의 광학적 디바이스를 사용하는 및/또는 적외선 스펙트럼 범위, 가시 스펙트럼 범위 및 자외선 스펙트럼 범위 중 적어도 하나의 범위에 있는 광을 사용하는 측정이다. 거기서, 적어도 하나의 광학적 측정 값, 즉 적어도 하나의 측정 값, 복수의 측정 값들 또는, 바람직하게는, 일련의 측정 값들, 이를테면 측정 곡선이 생성된다.
테스트 화학물질은, 본원에서 사용되는 바와 같이, 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성된 임의의 물질 또는 물질들의 조합이다. 검출 반응은 체액 및/또는 및 테스트 화학물질의 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되도록 구성된다. 가장 바람직하게는, 광학적으로 검출 가능한 특성은, 반사 측정, 이를테면 완화의 측정 및/또는 컬러의 측정에 의해 결정될 수도 있는 형광 특성 및/또는 인광 특성 및/또는 반사 특성으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 따라서, 테스트 화학물질은 광학적 테스트 화학물질이어서, 체액 및/또는 테스트 화학물질의 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변한다.
광학적 테스트 화학물질인 테스트 화학물질은 대체로, 업계에서 알려진 바와 같은 그리고 예컨대 위에서 언급된 종래기술 문서들의 하나 이상에서 개시된 임의의 임의의 테스트 화학물질일 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 테스트 화학물질들이 사용될 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 테스트 화학물질은 적어도 하나의 효소를 포함한다. 특히, 적어도 하나의 효소는 포도당 탈수소효소 및/또는 포도당 산화효소 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 테스트 화학물질들 및/또는 테스트 화학물질의 성분들, 이를테면 하나 이상의 조효소들 및/또는 하나 이상의 매개체들이 포함될 수도 있다.
본 발명 내에서 또한 사용될 수도 있는 테스트 화학물질들의 경우, 위에서 개시된 테스트 화학물질들 중 하나 이상이 참조될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 『J. Hoenes et al: The Technology Behind Glucose Meters: Test Strips, Diabetes Technology & Therapeutics, Vol. 10, Supplement 1, 2008, S-10 to S-26』이 참조될 수도 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 광학적 테스트 화학물질들이 채용될 수도 있다.
검출 반응은 바람직하게는, 검출 반응의 과정 및/또는 정도가 체액에서의 분석물의 농도에 의존하도록 구성된다. 따라서, 일 예로서, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및/또는 측정 값 자체의 시간 전개가 체액에서의 분석물의 농도에 대한 측정치를 직접적으로 또는 간접적으로 제공할 수도 있다. 예시적인 실시형태들이 이하에서 더 상세히 주어질 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 임피던스 측정은 대체로, 교류 전기 신호에 대한 오브젝트 또는 시스템의 응답 (response) 또는 대답 (answer) 이 시구간에 걸쳐 및/또는 스펙트럼 범위 또는 주파수들의 범위에 걸쳐 측정되는, 바람직하게는 기록되는, 그리고 더 바람직하게는 평가되는 측정을 지칭한다. 교류 전기 신호는 교류 전류 신호 및/또는 또는 교류 전압 신호일 수도 있거나 또는 그런 신호를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 교류 전기 신호는 임의의 DC 성분을 포함하지 않는다. 교류라는 용어는 전기 신호의 진폭 및/또는 위상이 변한다는 사실을 일반적으로 지칭한다. 따라서, 전기 신호는 펄스형 신호 및/또는 정현파 신호 및/또는 펄스 신호 및/또는 정현파 신호들의 조합일 수도 있다. 가장 바람직하게는, 교류 전기 신호는 정현파 신호, 즉 진폭을 갖는 적어도 하나의 성분과 주파수 및 위상을 갖는 사인 코팩터를 가지는 신호이다.
적어도 하나의 대답 신호는 대체로, 체액에 대한 교류 전기 신호의 인가에 응답하여 기록되는 전기 신호이다. 대답 신호는 임피던스 측정 전극들 자체들 및/또는 임의의 다른 검출기, 이를테면 하나 이상의 부가적인 전극들을 사용하여 기록될 수도 있다. 적어도 하나의 대답 신호는 바람직하게는 전기 대답 신호이다. 적어도 하나의 대답 신호로부터, 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 생성된다.
따라서, 방법 단계들 a) 및 b) 에서, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 각각 생성된다. 방법 단계 a) 에서, 적어도 하나의 광학적 측정 값은 검출 반응으로 인해 변하는 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성을 측정함으로써 도출될 수도 있다. 광학적 측정 값은 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성의 이 측정으로부터 도출될 수도 있다. 이 목적을 위해, 광학적 특성들을 측정하고 그것의 적어도 하나의 광학적 측정 값을 도출하기 위한 다수의 알려진 방법들 및 디바이스들이 참조될 수도 있다. 일 예로서, 광학적 측정 곡선의 최종 값, 이를테면 완화 곡선이, 광학적 측정 값으로서 사용될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, EP 0 821 234 및/또는 US 2002/0146835 A1이 참조될 수도 있다. 이들 문서들에서, 측정 곡선들과 하나 이상의 임계값들을 직접적으로 또는 간접적으로 비교함으로써 측정 곡선으로부터 적어도 하나의 측정 값을 도출하기 위한 수단 및 방법들이 개시된다. 이로써, 검출 반응의 종점이 결정될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 측정 곡선이 하나 이상의 맞춤 함수들을 사용함으로써 분석될 수도 있는 하나 이상의 맞춤 알고리즘들이 업계에서 알려져 있다. 일반적으로, 광학적 측정 값은, 직접적으로 또는 간접적으로, 즉 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성의 광학적 측정으로부터 직접적으로 및/또는 적어도 하나의 평가 알고리즘에 의해, 검출 반응의 진행 및/또는 정도를 나타내는 광학적 측정으로부터 도출될 수도 있는, 임의의 값을 지칭한다.
마찬가지로, 적어도 하나의 임피던스 측정 값은 대체로, 위에서 언급된 임피던스 측정으로부터 직접적으로 또는 간접적으로 도출될 수도 있는 임의의 값 또는 값들의 조합일 수도 있거나 또는 그런 값(들)을 포함할 수도 있다. 일 예로서, 응답 또는 응답 신호라고 또한 지칭될 수도 있는 대답 신호의 위상 또는 위상 시프트가 기록될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 대답 신호의 진폭 및/또는 다른 임피던스 파라미터들이 사용될 수도 있다. 추가의 예시적인 실시형태들이 아래에서 주어질 것이다.
적어도 하나의 평가 단계에서, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 체액에서의 분석물의 농도를 결정하기 위해 사용되는, 적어도 하나의 평가 알고리즘이 사용된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 평가 알고리즘은, 농도를 결정하기 위해 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값을 사용하는, 하나 이상의 알고리즘 단계들을 포함할 수도 있는 임의의 알고리즘 또는 알고리즘들의 조합이다. 구체적으로는, 평가 알고리즘은 적어도 하나의 계산 또는 계산 알고리즘을 의미하는 적어도 하나의 단계를 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 적어도 하나의 임피던스 측정 값 양쪽 모두를 동일한 등식의 입력 변수들로서 사용함으로써, 체액에서의 분석물의 농도를 계산하는, 일-단계 알고리즘이 사용될 수도 있다. 대안으로, 광학적 측정 값을 입력 변수로서 사용함으로써 체액에서의 분석물의 대략의 농도 또는 추정된 농도를 도출하기 위한 등식을 사용하는 제 1 단계와 같은 다수의 단계들이 제시될 수도 있다. 후속하여, 추정된 값의 정정이, 정정 알고리즘이라고 또한 지칭될 수도 있거나 및/또는 적어도 하나의 정정 알고리즘을 포함할 수도 있는 제 2 알고리즘을 사용함으로써 수행될 수도 있으며, 임피던스 측정 값은 그 정정 알고리즘의 입력 변수 또는 파라미터로서 사용된다. 게다가, 다수 단계 알고리즘에서 또는 알고리즘들의 조합에서, 적어도 하나의 제 1 단계는, 임피던스 측정 값 또는 광학적 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두를 변수들로서 사용하여, 페일세이프 결과를 도출하는 페일세이프 단계를 포함할 수도 있다. 게다가, 적어도 하나의 제 2 단계는, 제 1 단계 및 제 2 단계의 조합에서 임피던스 측정 값 및 광학적 측정 값 양쪽 모두가 그 알고리즘에서 사용되도록, 임피던스 측정 값 또는 광학적 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두를 사용하는, 체액에서의 분석물의 농도의 계산 또는 결정을 포함할 수도 있다.
다시, 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 다단계 알고리즘들이 사용될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용함으로써, 광학적 측정 값을 평가하고 이 광학적 측정 값으로부터 분석물의 농도를 도출하는 적어도 하나의 적절한 알고리즘이 복수의 평가 알고리즘들로부터 선택될 수도 있다. 다양한 가능성들이 실현 가능하고 당업자에게 알려질 것이다. 평가 단계에서 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값이 체액에서의 분석물의 농도를 결정하는데 사용된다는 사실을 지칭할 때 하나의 단계 또는 다수의 단계 알고리즘들의 모든 이들 가능성들이 포함될 것이다.
단계 c) 에서, 체액의 분석물의 농도는 체액에서의 적어도 하나의 간섭물 농도에 대해 정정되는 정정된 농도일 수도 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 간섭물라는 용어는 분석물 농도의 결정에 영향을 줄 수도 있거나 및/또는 왜곡할 수도 있는 임의의 물질 또는 물질들의 조합을 일반적으로 지칭한다. 따라서, 구체적으로는, 적어도 하나의 간섭물는 검출 반응 자체의 과정 및/또는 정도에 영향을 미치는 및/또는 광학적 측정 및 적어도 하나의 광학적 측정 값의 결정을 방해할 수도 있는 물질 또는 물질들의 조합일 수도 있다. 따라서, 적어도 하나의 간섭물는 검출 반응의 파트너 및/또는 촉매로서 검출 반응 자체에 참여할 수도 있고, 그리고/또는 간섭물은 광학적 측정에 영향을 줄 수 있으며, 즉 광학적 측정 동안 측정되는 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성에 영향을 미칠 수도 있고, 따라서, 적어도 하나의 광학적 측정 값을 왜곡시킬 수도 있다.
간섭물은 약제; 소독제; 산화환원 반응 물질; 아스코르빈산; 과산화물; 글루타티온; 나트륨; 체액에서의 입자성 성분, 바람직하게는 체액에서의 적어도 하나의 세포 성분 또는 헤마토크릿 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 가장 바람직하게는, 단계 c) 에서, 체액의 분석물의 농도는 전혈의 헤마토크릿에 의해 정정되는 정정된 농도이다. 따라서, 가장 바람직하게는, 체액에서의 분석물의 농도는 전혈의 헤마토크릿에 대해 정정되는 전혈에서의 정정된 포도당 농도이다. 일반적으로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 헤마토크릿 또는 헤마토크릿 값이란 용어는 체액 내의, 특히 전혈 내의 세포 성분들의 함량을 나타내는 및/또는 정량화하는 파라미터를 지칭할 수도 있다. 따라서, 헤마토크릿 또는 헤마토크릿 값은 전혈의 체적 내의 세포 성분들의 함량, 이를테면 체적 함량을 나타내는, 측정으로부터 도출된 파라미터와 같은 파라미터일 수도 있다.
부가적으로 또는 대안으로, 위에서 약술된 바와 같이, 단계 c) 에서의 평가 알고리즘은 적어도 하나의 페일세이프 알고리즘을 포함할 수도 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 페일세이프 알고리즘은 일반적으로, 이를테면 광학적 측정 값을 기초로 하여 및/또는 임피던스 측정 값을 기초로 하여, 이를테면 체액에서의 분석물의 불합리한 농도들을 제공함으로써 체액의 실제 상황을 올바르게 만들지 않는 불합리한 결과들을 방지하는 임의의 알고리즘일 수도 있다. 일반적으로, 페일세이프 알고리즘은 평가 단계의 실패들을 방지하거나 또는 이들 실패들을 덜 가능성 있게 만드는 임의의 알고리즘일 수도 있거나 또는 그것을 포함할 수도 있다.
일 예로서, 체액에서의 분석물의 농도의 결정의 실패들은 위에서 논의된 간섭물로 인해 및/또는 환경적 파라미터; 실험적 파라미터; 또는 샘플 파라미터 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 파라미터들로 인해 발생할 수도 있다. 따라서, 평가 단계의 결과에 영향을 미칠 수도 있고 실패들을 생기게 할 수도 있는 적어도 하나의 파라미터는, 체액의 샘플의 온도; 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 테스트 엘리먼트의 온도; 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 측정 시스템의 온도; 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 테스트 화학물질 및/또는 테스트 엘리먼트의 테스트 필드의 젖음 정도; 체액에서의 분석물을 검출하기 위한 모세관 엘리먼트의, 특히 테스트 엘리먼트의 모세관 엘리먼트의 충전 (filling) 의 정도; 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 테스트 화학물질 및/또는 테스트 엘리먼트의 테스트 필드의 젖음 (wetting) 의 속도, 이를테면 모세관 엘리먼트의 충전 속도; 체액의 샘플에 의해 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 테스트 화학물질 및/또는 테스트 엘리먼트의 테스트 필드의 젖음의 인터럽션, 이를테면 모세관 엘리먼트의 충전의 인터럽션; 반복된 샘플 도포 (application) 와 같이, 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 테스트 화학물질 및/또는 테스트 엘리먼트의 테스트 필드의 불균일한 젖음; 체액에서의 분석물을 검출하기 위해 사용되는 테스트 화학물질 및/또는 테스트 엘리먼트의 테스트 필드의 젖음의 타이밍을 특성화하는 파라미터로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.
적어도 하나의 페일세이프 알고리즘은 구체적으로, 광학적 측정 값 또는 임피던스 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두와 적어도 하나의 임계값을 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 하나의 페일세이프 알고리즘은 광학적 측정 값 및/또는 임피던스 측정 값과, 이들 측정 값들 중 하나 이상이 미리 결정된 범위 밖에 있거나 및/또는 상한 위에 있거나 및/또는 하한 아래에 있음을 나타내는 하나 이상의 범위 밖 (out of range) 임계값들과 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 임계 값들과의 비교는, 이를테면 측정 값들 중 하나 또는 양쪽 모두와 적어도 하나의 임계값을 직접적으로 비교하는 것에 의한 직접 비교일 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 측정 값들 중 하나 또는 양쪽 모두와 하나 이상의 임계값들을 비교하기 전에, 하나 또는 양쪽 모두 측정 값들은 하나 이상의 이차 값들로 변환될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 하나의 임피던스 측정 값으로부터, 적어도 하나의 이차 임피던스 측정 값은, 이를테면 당업자에게 알려진 바와 같이 그리고 예컨대 위에서 열거된 종래 기술 문서들 중 하나 이상에서 개시된 바와 같이, 임피던스 측정 값으로부터 헤마토크릿을 도출하는 목적을 위해 적어도 하나의 임피던스 평가 알고리즘에 의해 도출될 수도 있다. 따라서, 이차 임피던스 측정 값은 하나 이상의 임계 레벨들과, 이를테면 하나 이상의 범위 밖 임계값들과 비교될 수도 있는 헤마토크릿일 수도 있다. 마찬가지로, 부가적으로 또는 대안으로, 특히 임피던스 측정 값을 사용함으로써, 모세관 엘리먼트의 충전 정도; 테스트 화학물질 및/또는 테스트 필드의 젖음; 온도 중 하나 이상이 하나 이상의 이차 임피던스 측정 값들로부터 측정될 수도 있고, 하나 이상의 임계 레벨들과, 이를테면 범위 밖 임계값들과 비교될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 특히 임피던스 측정 값을 사용함으로써 그리고/또는 임피던스 측정 전극들 내에 포함된 하나 이상의 충전 전극들을 사용함으로써, 적어도 하나의 도우징 파라미터가 결정될 수도 있는데, 그 도우징 파라미터는 테스트 엘리먼트에 대한 이를테면 테스트 엘리먼트의 모세관 엘리먼트에 대한 샘플 도포를 기술한다. 적어도 하나의 도우징 파라미터는 이차 임피던스 측정 값으로서 사용될 수도 있고 하나 이상의 범위 밖 임계값들과 같은 하나 이상의 임계 값들과 비교될 수도 있다. 적어도 하나의 도우징 파라미터는 구체적으로는 짧은 도우징들을 특성화하는 도우징 파라미터; 단속 도우징들을 특성화하는 도우징 파라미터; 분석 측정이 이미 시작된 후의 제 2 도우징과 같은 이중 도우징들을 특성화하는 도우징 파라미터로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 따라서, 이들 파라미터들 중 하나 이상에 대해, 허용가능 범위들은 미리 결정될 수도 있고, 페일세이프 단계는 모터니링될 그 파라미터들 중 하나 이상이 그들 개별 허용가능 범위들 내에 있는지의 질문에 관한 평가를 포함할 수도 있다.
적어도 하나의 페일세이프 단계를 포함하는 다 단계 평가 알고리즘에서, 평가 알고리즘 및/또는 전체 방법은 실패가 검출되어야 하는 경우 정지될 수도 있다. 따라서, 페일세이프 단계가 위에서 열거된 간섭물 중 하나 이상과 같은 및/또는 위에서 열거된 파라미터들 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 내재성 또는 외인성 파라미터들이 범위 밖에 있다는 결과에 이르러야 하는 경우, 실패가, 바람직하게는 자동적으로, 인식될 수도 있고, 평가 단계는 정지될 수도 있다. 그 방법은, 이를테면 아래에서 더 상세히 개시되는 측정 시스템을 사용함으로써 완전히 또는 부분적으로 자동화된 방식으로 수행될 수도 있고, 사용자에게는 실패 유형에 관한 및/또는 실패 원인에 관한 정보를 선택적으로 포함하여 실패가 발생하였음이 통지될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 사용자에게, 이를테면 광학적으로 통지할 수도 있는 적어도 하나의 디스플레이 엘리먼트를 갖는 적어도 하나의 측정 디바이스가 제공될 수도 있다.
평가 단계가 적어도 하나의 페일세이프 단계 및 적어도 하나의 결정 단계를 포함하는 다 단계 알고리즘을 포함하는 경우, 적어도 하나의 광학적 측정 값의 그리고 적어도 하나의 임피던스 측정 값의 사용은 복수의 단계들에 걸쳐 분포되어, 임피던스 측정 값 및 광학적 측정 값이 상이한 단계들에서 사용될 수도 있다. 대안으로, 위에서 약술된 바와 같이, 적어도 하나의 임피던스 측정 값과 적어도 하나의 광학적 측정 값은 하나의 그리고 동일한 단계에서 사용될 수도 있다.
따라서, 일 예로서, 전적으로, 적어도 하나의 임피던스 측정 값 및/또는 그것으로부터 도출된 적어도 하나의 이차 측정 값 (다음에서는 후자가 임피던스 측정 값을 사용하는 의미에 의하여 포함될 것임) 이 사용될 수도 있다. 적어도 하나의 페일세이프 단계가, 실패가 발생하지 않았다는 것을 나타내는 긍정적인 결과에 이르는 경우, 하나 이상의 추가의 단계들이, 광학적 측정 값만을 사용하여 또는 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값의 조합을 사용하여 수행될 수도 있다.
평가 단계 내에 적어도 하나의 페일세이프 단계를 사용할 가능성들을 요약하면, 단계 c) 는 적어도 하나의 페일세이프 단계를 포함할 수도 있는데, 페일세이프 단계에서, 광학적 측정 값 또는 임피던스 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두가 사용된다. 일 실시형태에서, 임피던스 측정 값만이 페일세이프 단계에서 사용될 수도 있다. 페일세이프 단계는 광학적 측정 값 또는 임피던스 측정 값 또는 그것으로부터 도출된 하나 이상의 이차 측정 값들 중 적어도 하나 (즉 광학적 측정 값, 임피던스 측정 값 또는 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값의 조합으로부터 도출됨) 와 적어도 하나의 임계 값과, 특히 적어도 하나의 범위 밖 임계 값과 비교하는 단계를 포함할 수도 있다. 페일세이프 단계는, 적어도 하나의 임계 값과 적어도 하나의 파라미터, 특히 간섭물 농도, 특히 헤마토크릿; 환경적 파라미터, 특히 주변 환경의 온도; 실험적 파라미터, 특히 모세관 엘리먼트의 충전 정도 및/또는 테스트 화학물질의 젖음 정도; 샘플 파라미터, 특히 샘플 온도로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터를 비교하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이들 파라미터들은 직접적으로 측정될 수도 있거나 또는 광학적 측정 값 또는 임피던스 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두로부터의 이차 (secondary) 측정 값들로서 도출될 수도 있다. 그 방법은, 페일세이프 단계에서, 실패가 검출되는 경우 정지될 수도 있다.
평가 단계가 적어도 하나의 페일세이프 단계를 포함하는 경우, 그 페일세이프 단계는, 추가의 단계들을 수행하기 전에, 이를테면 체액에서의 분석물의 농도를 도출하기 전에 적어도 부분적으로 수행될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 적어도 하나의 페일세이프 단계는 상이한 시간 포인트에서, 이를테면 체액에서의 분석물의 농도를 도출한 후에 및/또는 체액에서의 분석물의 농도를 도출하는 것에 완전히 또는 부분적으로 동시에 수행될 수도 있다. 게다가, 페일세이프 단계는 반복적으로 완전히 또는 부분적으로 수행될 수도 있다.
적어도 하나의 페일세이프 단계가 적어도 하나의 임피던스 측정 결과를 평가하는 단계를 포함하는 경우, 즉 광학적 측정 값을 사용하는 일 없이 임피던스 측정 값을 사용하는 단계와 같은 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용하는 단계를 포함하는 경우, 임피던스 측정은 특히, 실패가 검출될 수도 있는 적어도 하나의 파라미터, 이를테면 충전 또는 젖음 파라미터, 온도, 헤마토크릿 또는 그것들의 조합에 맞추어질 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들의 기하구조가 페일세이프 단계에 맞추어질 수도 있다. 일 예로서, 충전 또는 젖음 제어가 수행될 경우, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은 특히, 완전 충전 또는 불완전 충전이 검출될 수도 있는 포지션에, 이를테면 모세관 엘리먼트의 단부에 완전히 또는 부분적으로 위치될 수도 있다. 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은 다양한 목적들을 위해, 이를테면 하나 이상의 페일세이프 메커니즘들을 수행 또는 지원하기 위해 구성된 복수의 전극들을 포함할 수도 있다. 따라서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은 실패 검출 및/또는 다른 목적들을 위한 하나 이상의 전극 쌍들을 포함할 수도 있다. 일 예로서, 적어도 하나의 제 1 쌍이 도즈 검출을 위해, 이를테면 테스트 엘리먼트의 모세관 채널의 입구에 제공될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 적어도 하나의 제 2 전극 쌍이, 바람직하게는 분석물을 검출하기 위한 적어도 하나의 테스트 화학물질의 로케이션에서, 이를테면 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드 내에서 또는 그 가까이에서 하나 이상의 간섭물들을 검출하기 위해, 이를테면 헤마토크릿 검출을 위해, 제공될 수도 있다. 다시, 부가적으로 또는 대안으로, 적어도 하나의 제 3 전극 쌍이 온도 영향들 및/또는 전도성 영향들의 측정을 위해 제공될 수도 있는데, 제 3 전극 쌍은 바람직하게는, 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드 내에서 또는 그 가까이에서와 같은 분석물을 검출하기 위한 적어도 하나의 테스트 화학물질의 로케이션에서 또한 위치된다. 게다가, 부가적으로 또는 대안으로, 적어도 하나의 제 4 전극 쌍이, 이를테면 샘플이 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드와 같은 테스트 화학물질을 통과했는지의 여부를 검출하는 것을 허용하는 포지션에서, 젖음 제어를 위해 제공될 수도 있다. 일 예로서, 제 4 전극 쌍은, 제 4 전극 쌍을 사용함으로써 테스트 화학물질의 젖음이 검출될 수도 있도록, 모세관 엘리먼트에서의 테스트 화학물질의 하류에 위치될 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 단계 c) 의 평가 알고리즘은 단일 단계 평가 알고리즘일 수도 있거나 또는 복수의 단계들 또는 서브단계들을 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 단계 c) 는,
c.1) 광학적 측정 값 및 제 1 평가 알고리즘을 사용함으로써 체액에서의 분석물의 농도의 추정된 값을 결정하는 서브단계;
c.2) 추정된 값을 사용하고 임피던스 측정 값을 사용하는 적어도 하나의 정정 알고리즘을 사용하여 추정된 값을 정정함으로써 체액에서의 분석물의 농도의 정정된 값을 결정하는 서브단계를 포함할 수도 있다.
따라서, 일 예로서, 분석물 농도의 추정된 값은 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 분석물 농도 간의 알려진 관계를 사용함으로써 결정될 수도 있다. 이들 상관들은 실험적으로, 분석적으로 또는 준실험적으로 (semiempirically) 결정될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 제 1 평가 알고리즘은 검출 반응 동안 측정된 차도 곡선의 최종 값, 이를테면 위에서 인용된 선행 기술 문서들에서 개시된 알고리즘들 중 하나 이상에 의해 결정된 최종 값과, 포도당 농도 간의 알려진 상관관계를 포함할 수도 있다. 단계 c.2) 에서 사용되는 정정 알고리즘은, 이를테면 적어도 하나의 간섭물 농도에 대한, 이를테면 헤마토크릿에 대한 분석물의 농도의 추정된 값을 정정하기 위하여 임피던스 측정 값에 대해 정정하는 임의의 정정 알고리즘을 포함할 수도 있다. 따라서, 단계 c.1) 에서, 제 1 평가 알고리즘을 사용함으로써, 전혈에서의 포도당 농도의 추정된 값이 생성될 수도 있고, 그 값은 단계 c.2) 에서, 헤마토크릿의 실제 값에 대해 정정될 수도 있다. 다른 실시형태들이 실현 가능하다.
정정 알고리즘은, 예를 들어, 정정 팩터 및/또는 오프셋의 적용을 포함할 수도 있다. 다른 정정 알고리즘들이 실현 가능하다. 게다가, 다른 유형들의 정정들이 적용될 수도 있어, 이를테면 임피던스 측정 값 및/또는 그것의 결정된 간섭물 농도, 이를테면 헤마토크릿의 함수로서 정정 팩터를 나타내는 정정 곡선으로부터 도출될 수도 있는 정정 팩터의 적용이 있을 수도 있다. 추가의 세부사항들이 아래에서 주어질 것이다.
본 발명의 추가의 실시형태들은 그 방법을 수행하기 위해 사용되는 또는 그 방법 동안 사용되는 측정 셋업에 관련된다. 따라서, 단일 테스트 엘리먼트가 방법 단계 a) 및 방법 단계 b) 양쪽 모두를 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 테스트 화학물질, 이를테면 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 적어도 하나의 테스트 필드, 및 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 양쪽 모두를 포함할 수도 있다.
테스트 엘리먼트는 기판과 그 기판에 제공된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트는 기판에 연결된, 이를테면 기판의 표면에 제공되거나 및/또는 기판에 통합된 적어도 하나의 테스트 필드를 더 포함할 수도 있는데, 그 테스트 필드는 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함한다. 거기서, 하나의 테스트 화학물을 갖는 하나의 단일 테스트 필드가 제공될 수도 있거나 및/또는 동일한 테스트 화학물 및/또는 상이한 유형들의 테스트 화학물을 갖는 복수의 테스트 필드들이 사용될 수도 있다.
테스트 필드는 임피던스 측정 전극들로부터 공간적으로 분리될 수도 있다. 따라서, 테스트 필드는 임피던스 측정 전극들과 접촉하지 않을 수도 있다. 일 예로서, 임피던스 측정 전극들은 기판의 하나의 영역에서의 기판에 제공될 수도 있는 반면, 적어도 하나의 테스트 필드는 기판의 상이한 영역에서의 기판에 제공될 수도 있다.
테스트 엘리먼트는, 체액의 샘플이 도포되는 적어도 하나의 도포 로케이션을 부가적으로 포함할 수도 있다. 결과적으로, 적어도 하나의 도포 로케이션이 체액의 샘플이 테스트 엘리먼트에 도포 가능한 로케이션일 수도 있다. 따라서, 위에서 개시된 방법에서의 체액에 관련되는 경우 및/또는 아래의 추가의 세부사항들에서 개시된 바와 같이, 체액의 적어도 하나의 샘플은 체액의 대표 양으로서 그리고, 따라서, 체액 자체로서 사용될 수도 있다.
하나 이상의 도포 로케이션들이 제공될 수도 있다. 특정 실시형태에서, 적어도 하나의 도포 로케이션 및/또는 테스트 엘리먼트는, 체액의 하나의 그리고 동일한 샘플이 테스트 화학물질 및 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 양쪽 모두에 공급되도록 설계된다. 따라서, 일 예로서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 모세관 엘리먼트를 포함할 수도 있는데, 모세관 엘리먼트는, 도포 로케이션으로부터 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나로, 바람직하게는 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 양쪽 모두로 체액의 샘플 또는 체액의 샘플의 적어도 부분을 안내 (conduction) 하도록 구성될 수도 있다.
추가의 실시형태들은 임피던스 측정 전극들의 재료에 또는 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나의 재료를 나타낸다. 따라서, 바람직하게는, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 중에서의 적어도 하나의 임피던스 측정 전극이, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함한다. 아래에서 더 상세히 약술될 바와 같이, 알루미늄이 특히 바람직하다. 그렇지만, 부가적으로 또는 대안으로, 유사한 장점들을 갖는 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속이 사용될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은 및 금으로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속들 중 하나 이상이 사용될 수도 있지만, 아래에서 개요가 서술될 바와 같이 일부 불리점들을 갖는다.
바람직하게는 임피던스 측정 전극들의 양쪽 모두 또는, 두 개를 초과하는 임피던스 측정 전극들이 제공되는 경우, 바람직하게는 임피던스 측정 전극들의 모두가 지명된 금속 리스트로부터 선택된 금속을 포함한다. 가장 바람직하게는, 알루미늄이 사용된다. 지명된 금속들은, 이를테면 순수 금속들을 사용함으로써 순수한 형태로 존재할 수도 있다. 대안으로, 지명된 금속들 중 하나 이상이 적어도 하나의 합금의 형태로 존재할 수도 있다. 다시, 부가적으로 또는 대안으로, 지명된 금속들 중 하나 이상이 산화물 형태로 사용될 수도 있다. 지명된 금속들 중 하나 이상을 포함하는 다른 화학적 화합물들이 실현 가능하다.
임피던스 측정 전극들 중 하나 이상이 지명된 금속들인, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은 및 금 중 하나 이상을 포함하는 합금을 포함하는 경우, 하나 이상의 부가적인 엘리먼트들, 바람직하게는 금속들이, 합금에서의 첨가제 성분들로서 존재할 수도 있다. 일 예로서, 다음의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 엘리먼트들이 합금에서의 첨가제 성분들로서 존재할 수도 있다: 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 스칸듐 (Sc), 이트륨 (Y), 티타늄 (Ti), 지르코늄 (Zr), 하프늄 (Hf), 바나듐 (V), 니오븀 (Nb), 탄탈 (Ta), 크롬 (Cr), 몰리브덴 (Mo), 텅스텐 (W), 망간 (Mn), 레늄 (Re), 철 (Fe), 루테늄 (Ru), 코발트 (Co), 로듐 (Rh), 이리듐 (Ir), 니켈 (Ni), 팔라듐 (Pd), 백금 (Pt), 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), Zinc (Zn), 붕소 (B), 인듐 (In), 실리콘 (Si), 게르마늄 (Ge), 주석 (Sn), 납 (Pb), 안티몬 (Sb), 비스무트 (Bi), 셀레늄 (Se), 텔루륨 (Te), 란타늄 (La), 세륨 (Ce), 프라세오디뮴 (Pr), 네오디뮴 (Nd), 사마륨 (Sm), 유로퓸 (Eu), 가돌리늄 (Gd), 테르븀 (Tb), 디스프로슘 (Dy), 홀뮴 (Ho), 에르븀 (Er), 툴륨 (Tm), 이테르븀 (Yb), 루테튬 (Lu).
따라서, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속들 외에도, 합금은 위에서 언급된 첨가물들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 다른 금속 또는 비금속 첨가물들이 존재할 수도 있다.
바람직하게는, 임피던스 측정 전극들은 베어 (bare) 금속 전극들이다. 따라서, 일 예로서, 임피던스 측정 전극들은 체액 및/또는 분석물과 화학 반응을 수행하도록 구성된 임의의 유형의 테스트 화학물질에 의해 커버되지 않는다. 따라서, 베어 금속 전극들은 임피던스 측정 동안 체액과 직접 접촉한다. 아래에서 더 상세히 약술될 바와 같이, "베어"라는 용어는, 그러나, 금속 전극들의 금속의 산화물 층이 금속 전극들의 표면에 형성될 수도 있을 가능성을 배제하지 않는다. 따라서, 일 예로서, 자연 금속 산화물 층들이 많은 금속들의 표면 상에, 이를테면 알루미늄 표면 상에 형성될 수도 있다. 그렇지만, 부가적인 층들이 금속 전극들에 의도적으로 제공되지 않으므로 그리고 금속 전극들이 임피던스 측정 동안 체액과는 여전히 접촉하므로, 개별 표면들 상에 형성된 얇은 산화 층을 갖는 이들 금속 전극들은 베어 금속 전극들의 의미 내에 여전히 포함될 것이다. 구체적으로는, 금속 전극들이 알루미늄 또는 그 합금을 포함하는 경우, 개별 금속 전극의 표면 상의 알루미늄 산화물의 자연 산화 층의 형성은 베어 금속 전극의 의미 내에 여전히 포함될 것이다.
임피던스 측정은, 위에서 약술된 바와 같이, 정현파 신호의 인가를 포함할 수도 있다. 임피던스 측정은, 임피던스 측정 전극들에 대한 정현파 전압의 인가 및 바람직하게는 복수의 주파수들에 대한, 대답 신호로서 임피던스 측정 전극들을 통한 전류의 측정; 임피던스 측정 전극들에 대한, 즉 임피던스 측정 전극들을 통한 정현파 전류의 인가와, 전류를 획득하기 위해 요구된 전압의 측정 중 적어도 하나를 의미할 수도 있고, 여기서 전압은, 바람직하게는 복수의 주파수들에 대한 대답 신호 또는 대답 신호의 부분을 형성한다. 따라서, 일반적으로, 임피던스 측정은 전류-전압-측정 및/또는 전압-전류-측정을 포함할 수도 있다. 적절한 임피던스 측정 디바이스들 및/또는 임피던스 분석기들이 업계에서 알려져 있고 상업적으로 입수가능하다.
바람직하게는, 임피던스 측정은 복수의 주파수들에 대해, 이를테면 주파수들의 대역에 걸쳐 수행된다. 일 예로서, 10 Hz 내지 1000 kHz의 범위에서의, 바람직하게는 100 Hz 내지 400 kHz의 범위에서의 주파수들이 사용될 수도 있다. 따라서, 적어도 하나의 임피던스 측정은 주파수 범위, 이를테면 위에서 언급된 범위 내의 주파수 범위에 걸친 적어도 하나의 대답 신호 및/또는 적어도 하나의 임피던스 측정 값의 스펙트럼의 측정을 의미할 수도 있다.
임피던스 측정은 대체로, 임피던스 측정 동안 결정된 샘플의 하나 이상의 파라미터들로부터 도출될 수도 있는 하나 이상의 임피던스 측정 값들의 측정을 의미할 수도 있다. 임피던스 측정들이 업계에서 광범위하게 알려져 있으므로, 당업자는 본 출원에서 사용될 수도 있는 임피던스 측정 값들을 즉시 인식할 것이다. 일 예로서, 임피던스 측정은, 샘플의 다음의 파라미터들, 즉 전도성, 바람직하게는 복소 전기 전도성; 어드미턴스; 위상 시프트, 이를테면 전류 신호 및 전압 대답 신호 간의 위상 시프트 및/또는 전압 신호 및 전류 대답 신호 간의 위상 시프트; 유전율; 임피던스, 바람직하게는 복소 임피던스; 실수부 (어드미턴스 또는 임피던스에 관련됨); 허수부 (어드미턴스 또는 임피던스에 관련됨) 중 적어도 하나의 측정을 의미할 수도 있다.
적어도 하나의 임피던스 측정 값은 위에서 언급된 파라미터들 중 하나 이상에 의해 형성될 수도 있거나 또는 위에서 언급된 파라미터들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 적어도 하나의 임피던스 측정 값은 위에서 언급된 파라미터들 중 하나 이상에 의해 도출될 수도 있는 적어도 하나의 이차 값일 수도 있다. 따라서, 후자의 옵션에 대한 일 예로서, 어드미턴스 및/또는 위상 및 헤마토크릿 값 간의 알려진 관계를 사용함으로써, 헤마토크릿 값이 어드미턴스 및/또는 위상으로부터 도출될 수도 있다. 이 경우, 어드미턴스 및/또는 위상 및/또는 그것의 도출된 헤마토크릿 값은 적어도 하나의 평가 알고리즘에서, 이를테면 적어도 하나의 정정 알고리즘에서, 이를테면 헤마토크릿의 실제 값에 대한 전혈에서의 포도당 농도의 추정된 값을 정정하기 위해 사용될 수도 있다. 다양한 다른 실시형태들이 실현 가능하다.
본 발명의 추가의 양태에서, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 테스트 엘리먼트가 개시된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 테스트 엘리먼트가 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 정성적으로 및/또는 정량적으로 검출하기 위해 사용될 수도 있는 임의의 디바이스이다.
그 테스트 엘리먼트는 다음을 포함한다:
a) 체액과 접촉될 수도 있는 적어도 하나의 테스트 화학물질로서, 상기 테스트 화학물질은 광학적 테스트 화학물질이고 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되어 있고, 체액 및 테스트 화학물질 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 파라미터가 검출 반응으로 인해 변경되는, 상기 적어도 하나의 테스트 화학물질;
b) 교류 전기 신호를 체액에 인가하기 위해 구성되고 적어도 하나의 대답 신호를 기록하기 위해 구성된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들.
테스트 엘리먼트는 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 전기적으로 접촉시키기 위한 하나 이상의 접촉 패드들을 더 포함할 수도 있다. 게다가, 테스트 엘리먼트는 둘 이상의 접촉 리드들, 이를테면 접촉 패드들로부터 개별 임피던스 측정 전극들로 이어지는 접촉 리드들을 포함할 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 적어도 하나의 테스트 화학물질은 바람직하게는 적어도 하나의 테스트 필드를 형성하고 및/또는 적어도 하나의 테스트 필드의 부분이다. 테스트 필드는 테스트 화학물질을 포함하는 하나의 검출 층만을 포함하는 단일-층 셋업을 포함할 수도 있다. 대안으로, 테스트 필드는 적어도 2 개의 층들의 다층 셋업을 가질 수도 있고, 여기서 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 적어도 하나의 검출 층이 하나 이상의 확산 층들 및/또는 하나 이상의 분리 층들 및/또는 개량된 광학적 측정들을 위해 광학적 배경, 이를테면 백색 배경을 제공하기 위한 하나 이상의 안료 층들과 같은 하나 이상의 부가적인 층들과 결합될 수도 있다. 이 유형의 다층 셋업들이 업계에서 알려져 있다. 따라서, 일 예로서, 테스트 필드는 적어도 하나의 검출 층과, 추가적으로, 적어도 하나의 분리 층 (예컨대 혈액 세포들을 분리하기 위함) 및/또는 하나 이상의 금속 산화물들, 바람직하게는 티타늄 이산화물과 같은 하나 이상의 무기 안료들을 포함한 하나 이상의 안료들을 포함하는 광학 층을 포함할 수도 있다.
테스트 엘리먼트는 위에서 논의된 실시형태들 중 하나 이상에 따른 그리고/또는 아래에서 더 상세히 개시되는 실시형태들 중 하나 이상에 따른 방법에서 사용하기 위해 구성될 수도 있다. 따라서, 테스트 엘리먼트의 잠재적 세부사항들에 대해, 본 개시물의 방법에 대해 참조될 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은 바람직하게는, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함할 수도 있다. 이들 금속들 중 하나 이상은 순수한 형태로 및/또는 합금 또는 산화물로서 존재할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 첨가물들이, 특히 합금 내에 존재할 수도 있다. 추가의 세부사항들에 대해, 위의 전극 재료들의 개시내용이 참조될 수도 있다. 바람직하게는, 임피던스 측정 전극들은 베어 금속 전극들이다. 바람직하게는, 임피던스 측정 전극들은 임피던스 측정 동안 체액과 직접 접촉한다.
일 예로서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들이 비코팅 (uncoated) 알루미늄으로 이루어질 수도 있다. 체액과 접촉하고 있을 수도 있는 알루미늄의 모든 부분들은 바람직하게는 샘플의 임의의 전기 활성 물질과 반응하지 않는다. 따라서, 베어 알루미늄 전극들의 경우, 이 유형의 전극들은 일반적으로, 이들 요건들을 충족시키는데, 베어 알루미늄이 자연적으로 성장된 절연성 산화물 층에 의해 일반적으로 덮여있기 때문이다. 산화물 층에 의한 알루미늄 표면의 패시베이션에 의해, 그리고 전해액, 이를테면 혈액 샘플 또는 그 부분들 내의 산화환원 반응 물질들의 산화 또는 환원은, 통상 가능하지 않는데, 산화물 층이, 적어도 통상적으로 사용되는 전위 범위 내에서 전자 전송을 광범위하게 방해하기 때문이다. 충분한 전압, 이를테면 DC 전압이 인가되는 경우, 양극으로 분극된 (anodically polarized) 박막 알루미늄 전극은 통상 전기 전도성이 남아있지 않을 때까지 완전히 산화된다. 알루미늄 전극들에서의 임피던스 측정들은 통상, 수용액들 내에서 넓은 주파수 범위에서의 전기 활성 약제들에 의해 영향을 받지 않는다. 알루미늄 전극들을 사용하는 임피던스 측정들은 약 100 Hz의 낮은 주파수들부터 대략 100 kHz의 더 높은 값들까지 수행될 수도 있다. 임피던스 스펙트럼들은 통상 전혈 샘플들의 온도, 헤마토크릿 및 소금 농도를 향한 선택적 민감도를 보여준다.
부가적으로 또는 대안으로, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은 완전히 또는 부분적으로 구조화 또는 패턴화될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은, 위에서 상세히 약술된 바와 같이, 다양한 목적들을 위해, 적절한 패턴화에 의해 구성될 수도 있는 하나 이상의 전극 쌍들을 포함할 수도 있다. 따라서, 적절한 패턴화를 갖는 다음의 전극 쌍들 중 하나 이상이 제공될 수도 있다:
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도즈 검출을 위한, 이를테면 테스트 엘리먼트의 모세관 채널의 입구에서의 적어도 하나의 제 1 쌍;
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바람직하게는 분석물을 검출하기 위한 적어도 하나의 테스트 화학물질의 로케이션에서, 이를테면 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드 내에서 또는 그 가까이에서 하나 이상의 간섭물들을 검출하기 위한, 이를테면 헤마토크릿 검출을 위한 적어도 하나의 제 2 전극 쌍.
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온도 영향들 및/또는 전도성 영향들의 측정을 위한 적어도 하나의 제 3 전극 쌍으로서, 상기 제 3 전극 쌍은 바람직하게는, 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드 내에서 또는 그 가까이에서와 같은 분석물을 검출하기 위한 적어도 하나의 테스트 화학물질의 로케이션에서 위치된, 상기 적어도 하나의 제 3 전극 쌍.
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제 4 전극 쌍을 사용함으로써, 테스트 화학물질의 젖음이 검출될 수도 있도록 모세관 엘리먼트에서의 테스트 화학물질의 하류에 위치된 제 4 전극 쌍과 같은, 이를테면 샘플이 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드와 같은 테스트 화학물질을 통과하였는지의 여부의 검출을 허용하는 포지션에서의 젖음 제어를 위한 적어도 하나의 제 4 전극 쌍.
거기서, 임의의 명명용어인 "제 1", "제 2", "제 3" 및 "제 4"가, 랭킹 없이 그리고 제 1 및 제 2 전극 쌍을 사용하는 일 없이 제 3 전극 쌍 및 제 4 전극 쌍과 같은 이들 전극 쌍들의 임의의 조합들을 사용할 가능성을 제한하는 일 없이 사용된다. 게다가, 제공된 복수의 전극 패스들의 경우, 둘 이상의 전극 쌍들이, 이를테면 둘 이상의 전극 쌍들에 의해 공유된 적어도 하나의 공통 전극을 사용함으로써 부분적으로 결합될 수도 있다.
적어도 하나의 임피던스 측정 전극이 복수의 전극 쌍들을 포함하는 경우, 전극 쌍들의 기하구조 및/또는 구조화 및/또는 패턴화가 그것들의 개별 목적에 맞게 구성될 수도 있다. 구체적으로는, 적어도 하나의 임피던스 측정 전극 쌍의 적어도 하나의 셀 상수 또는, 구체적으로는, 임피던스 측정 전극들의 복수의 전극 쌍들의 상이한 셀 상수들이 그것들의 개별 목적에 맞게 구성될 수도 있다. 당업자에게 일반적으로 알려진 바와 같이, 임의의 도체의, 이를테면 전극 쌍의 셀 상수 (Z) 는, 다음의 도체의 저항 (R) 및 비전도율 (ρ) 간의 상관관계를 일반적으로 나타낸다: R = ρㆍ Z. 다양한 목적들, 이를테면 다양한 셀 상수들을 갖는 매크로-전극 구조들 상의 마이크로-전극 구조들에 맞게 구성된 전극 패턴화의 예시적인 실시형태들에 대해, 위에서 논의된 바와 같은 WO 2004/113910 A1이 참조될 수도 있다. 따라서, 현저하게 상이한 셀 상수들을 갖는 알루미늄 전극들과 같은 임피던스 측정 전극들의 상이한 구조들이 사용될 수도 있다. 그런 식으로, 온도 영향들이 넓은 주파수 스펙트럼들에 걸쳐 위상 시프트 및 어드미턴스를 기록하는 헤마토크릿 및 염화 나트륨의 간섭들로부터 효율적으로 분리될 수도 있다.
덧붙여, 위에서 약술된 바와 같이, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 및/또는 추가의 전극들이 모세관 엘리먼트, 이를테면 테스트 스트립과 같은 테스트 엘리먼트의 모세관 엘리먼트의 충전 프로세스를 모니터링하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 특수한 작은 바 (bar) 구조의 알루미늄 전극들이, 테스트 스트립의 충전 거동을 검출하기 위한 충전 말단 전극으로서, 옵션적인 모세관 엘리먼트의 하부 에지의 중심에 배치될 (즉 모세관 엘리먼트에서의 테스트 화학물질의 하류에 위치될) 수도 있다. 임피던스 전극과 동일한 전극을 사용하여, 구조는 임피던스 데이터가 모세관의 폭으로부터 독립적이도록 설계될 수도 있다. 알루미늄으로 이루어진 다른 전극 쌍이 모세관에 대한 직교 방향에서 모세관의 상부 에지에 배치될 (즉 모세관 엘리먼트에서의 테스트 화학물질의 상류에 위치될) 수도 있다. 이 전극 쌍의 임피던스 측정결과들은 도즈 검출 신호들로서 사용될 수 있고 온도, 헤마토크릿 또는 염화 나트륨의 영향을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 거기서, 염화 나트륨은 일반적 분류로서, 이온 세기에 의해 일반적으로 대체될 수도 있는데, 나트륨 이온들이 단순히 이온들의 일 예이기 때문이다. 충전 검출을 위해 사용되는 임피던스 측정 전극들은, 샘플의 하나 이상의 파라미터들을 검출하는 것과 같은 다른 목적들을 위해 사용되는 테스트 화학물질 및/또는 다른 임피던스 측정 전극들이 샘플에 의해 완전히 커버되는 것을 보장하기 위해 사용될 수도 있다. 이로써, 부분적 커버링이 검출되거나 및/또는 피해질 수도 있다. 체액의 샘플에 의해 부분적 커버링은 임피던스 측정 전극들의 셀 상수를 변경시킬 수도 있는데, 샘플 구획 (compartment) 내의 전도성 표면의 샘플 커버된 부분이 셀 상수 계산 항의 주요 성분이기 때문이다. 따라서, 위에서 약술된 바와 같이, 임피던스 측정 전극들은 상이한 목적들을 위한 둘 이상의 전극 쌍들을 포함할 수도 있다. 하나를 초과하는 목적을 위한 하나의 전극 쌍의 공통 사용이 일반적으로 가능하지만, 기술적 난관들을 도입할 수도 있다. 그렇지만, 전극 접촉들을 결합하기 위하여 그리고 전극 접촉들의 전체 수를 감소시키기 위하여, 하나의 전극 쌍 내에 여러 목적들을 결합하는 것이 유익할 수도 있다.
테스트 엘리먼트는, 업계에서 알려진 테스트 엘리먼트 포맷들 중 하나 이상과 같은 임의의 형태 또는 포맷을 일반적으로 가질 수도 있다. 일 예로서, 테스트 엘리먼트는 테스트 스트립, 테스트 테이프, 테스트 디스크, 테스트 카트리지로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 그러나, 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 테스트 엘리먼트들이 사용될 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 테스트 엘리먼트는 바람직하게는 적어도 하나의 기판과 기판에 제공된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트는 기판에 접속된 적어도 하나의 테스트 필드를 더 포함할 수도 있고, 테스트 필드는 테스트 화학물질을 포함한다. 테스트 필드는 기판의 외부 표면에 제공될 수도 있거나 및/또는, 이를테면 적어도 하나의 테스트 필드를 기판의 내부 표면에 제공함으로써 기판에 통합될 수도 있다.
기판은 단일 층 셋업을 포함할 수도 있거나 또는 다층 셋업을 포함할 수도 있다. 따라서, 기판은 종이 재료, 플라스틱 재료, 바람직하게는 포일, 금속 및 세라믹 재료 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 게다가, 재료들의 조합들이 실현 가능하다. 기판은, 이를테면 적층판 (laminate) 을 사용함으로써 다층 셋업을 포함할 수도 있다. 게다가, 기판은 하나 이상의 유체 구조들, 이를테면 하나 이상의 모세관 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 이 목적을 위해, 이를테면 하나 이상의 스페이서들에 의해 기판을 분리함으로써 채널이 기판들 간에 배치되는 둘 이상의 기판들이 제공될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 이를테면 하나 이상의 개방된 모세관 채널들, 이를테면 하나 이상의 모세관 슬릿들을 사용함으로써, 기판의 표면 상의 하나 이상의 유체 구조들이 제공될 수도 있다. 다양한 실시형태들이 실현 가능하고, 일반적으로 업계에서 알려져 있다.
특정 실시형태에서, 위에서 약술된 바와 같이, 테스트 필드는 임피던스 측정 전극들로부터 공간적으로 분리된다. 따라서, 바람직하게는, 임피던스 측정 전극들은 적어도 하나의 테스트 화학물질과 접촉하지 않는다. 위에서 약술된 바와 같이, 임피던스 측정 전극들은 바람직하게는 임피던스 측정 동안 체액과 직접 접촉하는 베어 금속 전극들이다.
위에서 더 약술된 바와 같이, 테스트 엘리먼트는 체액의 샘플이 도포가능한 적어도 하나의 도포 로케이션을 포함할 수도 있다. 도포 로케이션은 적어도 하나의 테스트 화학물질 및/또는 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들과 직접 접촉할 수도 있다. 대안으로, 도포 로케이션으로부터 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 중의 하나 또는 양쪽 모두로 체액의 샘플을 전달하기 위한 하나 이상의 전달 엘리먼트들이 제공될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 테스트 엘리먼트는, 도포 로케이션로부터 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나의, 바람직하게는 양쪽 모두로 체액의 샘플을 안내하기 위해 구성된 적어도 하나의 모세관 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 위에서 약술된 바와 같이, 적어도 하나의 모세관 엘리먼트는 폐쇄된 모세관 및 개방된 모세관 중 적어도 하나, 이를테면 모세관 슬릿을 포함할 수도 있다.
추가의 실시형태들은 테스트 엘리먼트 및 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성에 관련이 있다. 따라서, 위에서 약술된 바와 같이, 광학적 특성은 일반적으로 검출 반응으로 인해 변경되는 임의의 광 특성일 수도 있고, 그러므로 그 측정은, 검출 반응의 진행, 정도 또는 상태에 관한 적어도 한가지 정보를 제공할 수도 있다. 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성은 컬러; 테스트 화학물질의 완화 및 형광과 같은 반사 특성으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 실시형태들이 실현 가능하다.
따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트는 체액에서의 분석물의 광학적 검출들을 수행하기 위해 구성된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 및 광학적 테스트 화학물질 양쪽 모두를 포함하는 하이브리드 테스트 엘리먼트일 수도 있다. 바람직하게는, 테스트 엘리먼트는, 광학적 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 양쪽 모두를 포함함으로써, 하나의 그리고 동일한 테스트 스트립에 의한 결합된 임피던스 및 광학적 측정들을 허용하는 하이브리드 테스트 스트립이다.
본 발명의 추가의 양태에서, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 측정 시스템이 개시된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 측정 시스템이, 하나 이상의 측정들을 수행하기 위해, 특히 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위해 그리고, 더 구체적으로는, 적어도 하나의 분석물의 농도를 측정하기 위해 구성된 디바이스 또는 복수의 상호작용 디바이스들의 조합이다. 측정 시스템은 단일 디바이스로서 또는 복수의 상호작용 디바이스들로서 구체화될 수도 있다.
측정 시스템은 다음을 포함한다:
i) 위에서 개시된 바와 같은 또는 아래에서 더 상세히 개시되는 바와 같은 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 또는 복수의 테스트 엘리먼트들과 같은 본 발명에 따른 적어도 하나의 테스트 엘리먼트;
ii) 테스트 엘리먼트를 사용하기 위해 구성된 적어도 하나의 측정 디바이스로서, 본 발명에 따른 방법, 이를테면 위에서 개시된 실시형태들 중 하나 이상 또는 아래에서 더 상세히 개시되는 실시형태들 중 하나 이상에 따른 방법을 수행하도록 구성된, 측정 디바이스.
테스트 엘리먼트를 사용하기 위하여, 즉 테스트 엘리먼트를 사용함으로써 적어도 하나의 광학적 측정 및 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하기 위하여, 측정 시스템은 하나 이상의 적절한 디바이스들 또는 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 따라서, 첫째로, 측정 디바이스는 테스트 엘리먼트를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 리셉터클을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트 리셉터클의 기하학적 형상 및/또는 세부사항들은 테스트 엘리먼트 자체의 성질에 의존할 수도 있다. 따라서, 테스트 엘리먼트가 테스트 스트립인 경우, 테스트 엘리먼트 리셉터클은 테스트 스트립을 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 슬롯을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트가 테스트 테이프를 포함하는 경우, 테스트 엘리먼트 리셉터클은 테이프 매거진을 포함할 수도 있다. 테스트 엘리먼트 리셉터클의 다른 실시형태들이 테스트 스트립의 잠재적 실시형태들의 앞서 언급된 세부사항들에 비추어서 당업자에게 명확할 것이다.
측정 디바이스는, 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성을 측정하고 적어도 하나의 광학적 측정 값을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 광학적 검출기를 더 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 검출기는 테스트 화학물질의 적어도 하나의 부분을 조명하기 위한, 이를테면 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드의 적어도 부분을 조명하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함할 수도 있다. 검출기는 테스트 화학물질로부터 검출기로 전파하는 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 광감성 엘리먼트를 더 포함할 수도 있다. 일 예로서, 광원은 테스트 화학물질의 적어도 부분을 광으로 조명하기 위한 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 다른 유형의 레이저, 백열등 또는 전구 또는 임의의 다른 유형의 광원 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 주변 광이 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드의 적어도 부분을 조명하는데 사용될 수 있다. 거기서, 하나 이상의 파장들을 갖는 광이 사용될 수도 있다. 따라서, 광학적 측정은, 동일한 또는 상이한 스펙트럼적 특성들을 갖는 하나 이상의 광원들을 사용함으로써 하나 이상의 파장 범위들에서 수행될 수도 있다.
광감성 엘리먼트는 광감성 엘리먼트의 조명에 응답하여 적어도 하나의 전기 신호를 생성하도록 구성된 임의의 엘리먼트를 일반적으로 포함할 수도 있다. 전류 신호 및/또는 전압 신호일 수도 있거나 또는 그 신호를 포함할 수도 있는 이 전기 신호는, 적어도 하나의 광학적 측정 값을 생성하기 위해 직접적으로 또는 간접적으로 사용될 수도 있다. 따라서, 적어도 하나의 광감성 엘리먼트에 의해 생성된 적어도 하나의 전기 신호는 적어도 하나의 광학적 측정 값으로서 직접적으로 사용될 수도 있거나 또는 적어도 하나의 광학적 측정 값으로 변환될 수도 있다. 따라서, 위에서 약술된 바와 같이, 복수의 광학적 측정 값들은 적어도 하나의 최종 값을 새로운 광학적 측정 값으로서 도출하기 위하여 평가될 수도 있다. 다른 옵션들이 실현 가능하다.
특정 실시형태에서, 검출기는 테스트 화학물질, 바람직하게는 테스트 필드를 광으로 조명함으로써, 그리고 테스트 화학물질로부터 반사되거나 및/또는 산란된 광을 검출함으로써 적어도 하나의 완화 측정을 수행하도록 구성된다. 거기서, 가시 스펙트럼 범위, 적외선 스펙트럼 범위 및 자외선 스펙트럼 범위 중 하나 이상의 범위에 있는 광이 사용될 수도 있다. 당업자에게 잘 알려져 있는 완화 측정들을 수행함으로써, 검출 반응의 진행으로 인해 발생할 수도 있는 테스트 화학물질에서의 컬러 변경들이 검출될 수도 있다.
적어도 하나의 광감성 엘리먼트는 임의의 유기 또는 무기 광감성 엘리먼트 또는 광감성 엘리먼트들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 하나 이상의 포토다이오드들 및/또는 하나 이상의 CCD 또는 CMOS 칩들이 사용될 수도 있다. 다른 광감성 엘리먼트들이 실현 가능하다.
측정 디바이스는 임피던스 측정 전극들에 접속 가능하고 임피던스 측정들을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 임피던스 측정 디바이스를 더 포함할 수도 있다. 임피던스 측정 디바이스를 접속시킬 목적을 위해, 하나 이상의 접촉 엘리먼트들, 이를테면 테스트 엘리먼트 상의 하나 이상의 접촉 패드들에 대한 전기 접촉을 이루기 위한 하나 이상의 접촉 엘리먼트들이 제공될 수도 있고, 접촉 패드들은 임피던스 측정 전극들이다. 일 예로서, 측정 디바이스는 하나 이상의 접촉 핀들을 및/또는 접촉 스프링들 및/또는 접촉 클램프들을 제공할 수도 있다.
임피던스 측정 디바이스는 일반적으로, 임피던스 측정들을 수행하도록 구성된 당업자에게 알려진 임의의 디바이스일 수도 있거나 또는 그런 임의의 디바이스를 포함할 수도 있다. 임피던스 측정 디바이스는 적어도 하나의 교류 전압 신호를 임피던스 측정 전극들을 통해 체액에 인가하도록 구성된 적어도 하나의 교류 전압원과, 적어도 하나의 전류를 적어도 하나의 임피던스 측정 전극을 통해 측정하도록 구성된 적어도 하나의 전류 측정 디바이스를 포함할 수도 있다. 특정 실시형태에서, 교류 전압 신호의 진폭 및 위상 양쪽 모두는 교류 전압원에 의해 조정될 수도 있다. 결과적으로, 바람직하게는, 전류 측정 디바이스는 적어도 하나의 전류를 진폭-감응 방식 및 위상-감응 방식 양쪽 모두에서 측정하도록 구성될 수도 있다.
교류 전압원은 복수의 주파수들에서, 바람직하게는 한 주파수 범위에 걸쳐 교류 전압 신호들을 생성하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일반적으로, 바람직한 주파수 범위들에 대해, 위에서 언급된 주파수 범위들이 참조될 수도 있다. 전류 측정 디바이스는 전류를 위상-감응 방식에서 측정하도록 구성될 수도 있다.
위에서 언급된 전류-전압-측정 셋업에 대해 부가적으로 또는 대안으로, 임피던스 측정 디바이스는 전압-전류-측정들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 임피던스 측정 디바이스는, 체액을 통과하는 적어도 하나의 교류 전류를 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나를 통해, 바람직하게는 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 통해 유도하도록 구성된 적어도 하나의 교류 전류원과, 교류 전류를 유도하기 위해 요구되는 적어도 하나의 전압을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 전압 측정 디바이스를 부가적으로 또는 대안으로 포함할 수도 있다. 또, 위에서 언급된 옵션적인 교류 전압원과 유사하게, 바람직하게는, 교류 전류원은 교류 전류의 진폭 및 위상 양쪽 모두를 조정하도록 구성된다. 마찬가지로, 바람직하게는, 적어도 하나의 전압 측정 디바이스는 바람직하게는, 적어도 하나의 전압을 진폭-감응 방식으로 그리고 위상-감응 방식에서 측정하도록 구성된다. 또, 바람직하게는, 교류 전류원은 교류 전류들을 복수의 주파수들에서, 바람직하게는 한 주파수 범위에 걸쳐 유도하도록 구성된다. 또, 위에서 열거된 바람직한 주파수 범위들이 참조될 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 전압 측정 디바이스는 바람직하게는 전압을 위상-감응 방식에서 측정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 전압은 적어도 하나의 측정 저항기, 바람직하게는 높은 옴 저항을 갖는 저항기에 대해 기록될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 증폭기가 사용될 수도 있다. 일반적으로, 본 발명에서 사용될 수도 있는 전압원들, 전류원들, 전압 측정 디바이스들 및 전류 측정 디바이스들은 당업자에게 알려져 있고 바람직하게는 임피던스 측정들의 분야에서 상업적으로 입수가능하다.
측정 시스템은 적어도 하나의 평가 유닛을 더 포함할 수도 있다. 평가 유닛은 적어도 하나의 평가 알고리즘을 수행함으로써, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용함으로써, 체액에서의 분석물의 농도를 결정하도록 구성될 수도 있다. 이 목적을 위해, 단일 유닛으로서 구체화될 수도 있거나 또는 하나 이상의 상호작용 컴포턴트들을 포함할 수도 있는 적어도 하나의 평가 유닛이, 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스들을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스들은 하나 이상의 마이크로컴퓨터들 및/또는 다른 유형들의 컴퓨터들일 수도 있거나 또는 그런 것들을 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 마이크로프로세서가 핸드헬드 디바이스에 통합될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 외부 데이터 프로세싱 디바이스들, 이를테면 하나 이상의 개인용 컴퓨터들, 하나 이상의 컴퓨터 네트워크들 또는 하나 이상의 다른 유형들의 데이터 프로세싱 디바이스들이 측정 디바이스 속에 통합될 수도 있다.
따라서, 일반적으로, 측정 디바이스는 원피스로 핸들링될 수도 있는 단일 컴포넌트 디바이스로서 실시될 수도 있다. 대안으로, 측정 디바이스는, 광학적 검출기 및 임피던스 측정 디바이스를 포함하는 측정 유닛과, 적어도 하나의 평가 유닛 및/또는 그 부분들을 포함하는 적어도 하나의 평가 디바이스와 같은 독립적으로 핸들링될 수도 있는 다수의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
가장 바람직하게는, 측정 디바이스는 핸드헬드 디바이스로서, 즉 사용자에 의해 실행될 수도 있고, 바람직하게는, 사용자의 주머니에서 운반될 수도 있는 디바이스로서 실시된다. 그러나, 대안으로, 측정 디바이스는, 이를테면 분석 실험실들 및/또는 병원들에서 종종 발견될 수도 있는 테이블-톱 또는 다른 유형의 고정 측정 디바이스를 사용함으로써 상이한 방식으로 구체화될 수도 있다. 따라서, 일반적으로, 측정 디바이스는 홈 모니터링에서의 사용에 구성될 수도 있거나 또는 병원들 및/또는 실험실들에서의 사용을 위해 구성될 수도 있다.
본 발명의 추가의 양태에서, 적어도 하나의 간섭물의 적어도 하나의 농도에 대한 체액에서의 분석물의 농도의 추정된 값을 정정하기 위한 임피던스 측정의 사용이 개시된다. 정정이 이루어질 수도 있는 잠재적 간섭물들에 대해, 본 발명에 따른 위에서 언급된 방법 및 디바이스들이 참조될 수도 있다. 임피던스 측정을 위해, 하나 이상의 임피던스 측정 전극들이 사용될 수도 있고, 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나는 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함할 수도 있다. 이들 금속들의 잠재적 세부사항들 및 임피던스 측정 전극들의 형태에 대해, 특히 잠재적 합금들 및/또는 첨가물들에 관해 위의 본 개시물이 참조될 수도 있다.
게다가, 분석물의 농도의 추정된 값은 적어도 하나의 광학적 테스트 화학물질의 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성의 적어도 하나의 측정 값을 생성함으로써 결정될 수도 있다. 광학적 테스트 화학물질은 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행함으로써, 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성을 변경하도록 구성될 수도 있다. 추가의 세부사항들에 대해, 위의 본 개시물이 참조될 수도 있다.
임피던스 측정 및 분석물의 농도의 추정된 값의 결정은 바람직하게는 동일한 테스트 엘리먼트를 사용함으로써 수행될 수도 있다. 따라서, 위에서 제공된 바와 같은 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트의 개시물이 참조될 수도 있다.
본 발명의 추가의 양태에서, 체액에서의 임피던스 측정들을 수행하는 전극들을 위한 전극 재료로서의 금속의 사용이 개시되고, 그 금속은 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또, 특히 합금들 및/또는 첨가물들에 대한 이 사용의 옵션적 세부사항들을 위해, 위에서 개시된 임피던스 측정 전극들이 참조될 수도 있다. 또, 일 예로서, 금속은 순수한 형태로 존재할 수도 있거나 및/또는 금속 합금에서의 금속으로서 사용될 수도 있거나 및/또는 화학적 화합물, 바람직하게는 산화물로 존재할 수도 있다. 따라서, 바람직하게는, 알루미늄이 순수한 형태로, 알루미늄 합금으로서 또는 알루미늄 산화물로서 사용된다. 가장 바람직하게는, 사용 시, 체액에서의 적어도 하나의 간섭물의 농도가, 바람직하게는 임피던스 측정들을 사용함으로써 결정된다.
본 발명에 따른 방법, 테스트 엘리먼트, 측정 시스템 및 용도는 알려진 방법들 및 디바이스들보다 나은 다수의 장점들을 제공한다. 따라서, 위에서 약술된 바와 같이, 본 발명을 사용함으로써, 분석물 농도의 결정에 영향을 미치는 하나 이상의 간섭물들의 위에서 언급된 문제가 해결될 수도 있다. 구체적으로는, 분석물 농도, 이를테면 혈당 농도의 결정에 영향을 미칠 수도 있는 헤마토크릿은 다양한 방식들로 정정될 수도 있다. 따라서, 헤마토크릿은 테스트 화학물질로부터 샘플로의 또는 그 반대로의 확산에 의해 테스트 화학물질의 젖음, 반응 성분들의 용액 거동 및 성분들의 전달에 영향을 미칠 수도 있다. 일반적으로, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 높은 헤마토크릿을 갖는 샘플들에서, 광학적 검출 반응을 통해 더욱 느리게 염료가 형성된다. 본 발명은 하나 이상의 간섭물들의 농도와는 독립적으로, 분석물 농도를 신뢰성 있게 결정하는 수단 및 방법들을 제공한다. 이는 단순히, 광학적 측정이 임피던스 측정과 결합된다는 사실에 기인한다. 임피던스 측정은 교류 전압 및/또는 교류 전류를 사용할 수도 있고 임피던스 측정 결과들은 간섭물들의 존재 및/또는 농도에 강하게 관련되고 분석물 측정결과들을 정정하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 임피던스 측정은 전도성의 간단한 측정을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 테스트 스트립들은 둘 이상의 임피던스 측정 전극들과 광학적 검출 테스트 스트립들의 조합일 수도 있다. 분석물 농도는 광학적 측정들에 의해, 이를테면 광도계 측정들에 의해 결정될 수도 있고, 하나 이상의 간섭물들, 이를테면 산화환원 반응 약물들의 영향이, 배제될 수도 있거나 및/또는 약해질 수도 있다.
둘 이상의 임피던스 측정 전극들은 알려진 모세관 엘리먼트들과 용이하게 결합될 수도 있다. 따라서, 하나 이상의 모세관 엘리먼트들이 테스트 엘리먼트에서 제공될 수도 있고, 임피던스 측정 전극들의 한 쌍 또는 임피던스 측정 전극들의 복수의 쌍들을 제공했을 수도 있는 임피던스 측정 전극들은 모세관 엘리먼트의 흐름의 방향을 따라 배치될 수도 있다. 덧붙여, 이들 임피던스 측정 전극들 및/또는 부가적인 전극들을 사용함으로써, 모세관 엘리먼트의 충전이 화학 반응과 검출을 동기화하기 위하여 모니터링될 수도 있다. 따라서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 또는, 부가적으로 또는 대안으로, 부가적인 전극들이 본 발명에 따른 방법 및/또는 측정 시스템에 의한 샘플 검출 및/또는 충전 검출을 위해 사용될 수도 있다.
적어도 하나의 광학적 테스트 화학물질 및 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 갖는 하이브리드 테스트 엘리먼트들을 사용하는 하이브리드 기술이, 제조에 관한 장점들을 추가로 제공할 수도 있다. 따라서, 테스트 화학물질은 테스트 엘리먼트들의 전체 폭에 걸쳐 연장할 수도 있는 광폭 스트립들로 기판 상에서 코팅될 수도 있다. 이로써, 높은 스루풋의 제조 방법들에서의 높은 비용-효율성이 제공될 수도 있다. 복수의 테스트 스트립들이 동시에 제조될 수도 있고 적절한 절단 장비들, 이를테면 절단 롤들을 사용함으로써 절단될 수도 있다. 교정 노력이 줄어들 수도 있다. 게다가, 전기화학적 테스트 엘리먼트들과는 대조적으로, 임피던스 측정 전극들의 코팅이 필요하지 않다. 따라서, 비코팅으로 남아 있을 수도 있는 베어 금속 임피던스 측정 전극들이 사용될 수도 있다. 결과적으로, 건조 공정들 동안의 전극 층들의 수축과 같은 제조 효과들이 제거될 수도 있다.
요약하면, 간섭물들에 대해 높은 정밀도 및 견고성을 갖고 고정밀 측정 결과를 제공할 수도 있는 테스트 엘리먼트들이 사용될 수도 있다. 비-귀금속들, 이를테면 알루미늄을 사용할 가능성과 그것의 제조를 단순화시킴으로써, 제조 비용들이 추가로 감소될 수도 있다. 적어도 하나의 파라미터 특정 광학 층, 이를테면 적어도 하나의 테스트 화학물질을 포함하는 적어도 하나의 테스트 필드를 제공함으로써, 하이브리드 테스트 엘리먼트는 복수의 상이한 파라미터들을 위해 용이하게 구성될 수도 있다.
게다가, 임피던스 측정 자체는 적어도 하나의 모세관 엘리먼트의 충전 제어 및/또는 적어도 하나의 테스트 화학물질의 젖음 제어를 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 위에서 약술된 바와 같이, 젖음 제어기는 페일세이프 단계의 부분일 수도 있거나 또는 독립적인 단계를 형성할 수도 있다. 따라서, 체액에서의 분석물의 농도를 결정하는데 사용되는 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 제공하는 것 외에도, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들은, 본 발명에 따른 방법 및 디바이스들에 의해, 적어도 하나의 젖음 정보를 제공하기 위해 추가로 사용될 수도 있고, 젖음 정보는 체액에 의한 테스트 엘리먼트, 테스트 엘리먼트의 모세관 엘리먼트, 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나의 젖음에 관한 적어도 한가지 정보를 포함한다. 따라서, 모세관 엘리먼트의 적어도 하나의 충전 정보가 생성될 수도 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 방법 및 측정 시스템은 임피던스 측정 및/또는 광학적 측정과 체액에 의한 테스트 엘리먼트의 젖음을 동기화하도록 구성될 수도 있다. 이로써, 증가된 정밀도의 측정 값들이 제공될 수도 있다.
게다가, 위에서 약술된 바와 같이, 하나 이상의 페일세이프 메커니즘들은 본 발명에 따른 방법 및 디바이스들에 통합될 수도 있다. 따라서, 위에서 매우 상세히 논의된 바와 같이, 적어도 하나의 평가 단계는 하나 이상의 페일세이프 단계들을 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 본 발명에 따른 방법 및/또는 측정 시스템은 다음 중 적어도 하나를 검출하도록 구성될 수도 있다:
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불완전 및/또는 너무 느린 젖음, 예컨대 적어도 하나의 모세관 엘리먼트의 불완전 또는 너무 느린 충전 및/또는 적어도 하나의 테스트 화학물질, 이를테면 적어도 하나의 테스트 필드의 불완전 또는 너무 느린 젖음;
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테스트 엘리먼트의 제조 또는 품질 문제들, 이를테면 테스트 엘리먼트의 다양한 층들의 불완전 접착 및/또는 모세관 채널 속으로의 접착제의 마이그레이션;
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미리 정의된 온도 범위로부터의 편차들;
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결함있는 테스트 엘리먼트;
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테스트 엘리먼트의 기하구조의 원치않는 변경 및/또는 임피던스 측정 전극들의 적어도 하나의 전극 쌍의 셀 상수의 원치않는 변경.
페일세이프 단계의 추가의 세부사항들에 대해 그리고 하나 이상의 파라미터들의 잠재적 범위 밖 검출에 대해, 위에서 주어진 페일세이프 단계의 개시가 참조될 수도 있다. 게다가, 위에서 언급된 US 2007/0102292 A1에서 개시된 바와 같은 페일세이프 메커니즘들이 참조될 수도 있다. 이들 페일세이프 알고리즘들은 본 발명의 맥락에서 또한 사용될 수도 있다. 그렇지만, 다른 페일세이프 메커니즘들이 실현 가능하다.
임피던스 측정의 결과들은 예컨대 헤마토크릿 및/또는 온도에 의해 영향을 받을 수도 있다. 그렇지만, 아래에서 더 상세히 도시되는 바와 같이, 임피던스 측정들은 분석물 자체의 농도에 의해 일반적으로 영향을 받지 않는다. 부가적인 임피던스 측정 정보를 제공함으로써, 분석물 농도의 추정된 값들, 이를테면 추정된 포도당 농도들이 정정될 수도 있거나 및/또는 평가 알고리즘이 구성될 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 임피던스 측정 전극들에 대해, 알루미늄으로 이루어진 또는 알루미늄을 포함하거나 및/또는 위에서 열거된 다른 금속들 중 하나 이상으로 이루어진 전극들이 사용될 수도 있다. 이로써, 광학적 검출을 결합하고, 추가적으로, 통합된 전기 전도성 구조들의 장점들을 결합하는 비용-효율적인 테스트 엘리먼트가 제조될 수도 있다.
하이브리드 테스트 엘리먼트들의 경우, 광도계 시스템들에서 통상적으로 사용되는 코팅 기술이 적용될 수도 있다. 이들 제조 기술들이 일반적으로 높은 스루풋들과 낮은 교정 노력을 위해 최적화되었으므로, 제조 비용들이 일반적으로 저감될 수도 있다.
하이브리드 테스트 엘리먼트의 경우, 전극들은 바람직하게는 비코팅으로 남아 있다. 결과적으로, 위에서 약술된 바와 같이, 건조 공정들 동안의 코팅의 수축, 이를테면 포일의 수축이 회피될 수도 있다.
게다가, 광학적 검출, 이를테면 광도계 검출, 그리고 예컨대 알루미늄 전극들을 사용한 임피던스 측정들을 갖는 하이브리드 테스트 스트립들이 업계에서 알려진 하나 이상의 테스트 화학물질들과, 이를테면 위에서 언급된 cNAD 테스트 화학물질과 결합될 수도 있다. 알루미늄 전극들 및 cNAD 테스트 화학물질을 갖는 하이브리드 테스트 스트립들은 아스코르빈산 및/또는 글루타티온과 같은 산화환원 반응 의약품들과 임의의 간섭들을 나타내지 않는다. 알루미늄 전극들 상에 존재할 수도 있는 부동태화 (passivating) 산화물 층이, 이들 전극들의 높은 내부식성을 제공할 수도 있다. 임피던스 측정들을 위해, 임피던스 측정 전극들은 그러므로 바람직하게는 비코팅이고 화학적 공정에 의해 코팅되지 않는다. 이에 반하여, 금 표면들은 산화물들이 형성되지 않게 보호되어야 한다. 게다가, 금 또는 팔라듐 전극들을 위한 제조 공정들과는 대조적으로, 플라즈마 세정에 의한 세정 단계가 요구되지 않는다.
하이브리드 테스트 엘리먼트는 또한 포도당외의 다른 분석물 검출들을 위해 적용될 수도 있다. 따라서, 일반적으로 및 위에서 약술된 바와 같이, 광학적 테스트 화학물질을 사용함으로써, 이를테면 광도계 검출을 사용함으로써 검출 가능한 임의의 유형의 분석물이 검출될 수도 있다. 일 예로서, 지질들, 이를테면 TG, HDL 및 콜레스테롤 중 하나 이상; 간 효소들, 이를테면 GOT, GPT, gammaGT; HbAlc 및/또는 추가의 임상 파라미터들 중 하나 이상이 검출될 수도 있다. 테스트 엘리먼트들의 설계는, 이를테면 충전 제어, 헤마토크릿에 대한 임피던스 측정 및/또는 온도 제어를 제공함으로써 예상되는 사용에 맞게 구성될 수도 있다.
테스트 엘리먼트들은 일반적으로, 위에서 약술된 바와 같이, 젖음 제어를 제공할 수도 있다. 젖음 제어는 일반적으로, 모세관 엘리먼트들의 충전 동안 전도성 측정들을 사용함으로써 그리고/또는 다른 유형들의 젖음 검출 메커니즘들을 사용함으로써 제공될 수도 있다. 이로써, 체액의 샘플의 올바른 도포의 용이한 제어 및/또는 모세관 엘리먼트의 올바른 충전에 관한 정보가 제공될 수도 있다.
특히 위에서 언급된 cNAD 테스트 화학물질을 사용함으로써, 산화환원 활성 물질들의 낮은 영향과 높은 견고성이 제공될 수도 있다. 효소 포도당 탈수소효소와 보조인자 (co-factor) cNAD의 안정성이 본 발명에 꽤 적합하다. 그러나, 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 테스트 화학물질들이 대안으로 또는 부가적으로 사용될 수도 있다.
위에서 개시된 바와 같은 본 발명은 면역 테스트들 및 면역 테스트 엘리먼트들에 또한 적용될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, EP0186799A1 및 거기서 개시된 디바이스가 참조될 수도 있다. 이 유형의 디바이스는, 둘 이상의 임피던스 측정 전극들을 제공하고 임피던스 대답 신호를 기록함으로써, 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 생성하는 것과 같은, 위에서 개시된 바와 같은 임피던스 측정 셋업이 용이하게 갖추어질 수도 있다. 면역 테스트들에 의해 생성된 광학적 값에 더하여, 임피던스 측정 값은 정정된 면역 테스트 결과를 도출하는데 사용될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 면역 테스트 엘리먼트들, 바람직하게는 광학적 검출을 위해 구성된 면역 테스트 엘리먼트들이 사용될 수도 있고, 그러한 면역 테스트 엘리먼트들에는 본 발명에 따라 사용되기 위하여 둘 이상의 임피던스 측정 전극들이 갖추어질 수도 있다. 거기서, 위에서 약술된 바와 같이, 광학적 측정이, 위에서 개시된 바와 같은 방법 단계 a) 에 따라, 면역 테스트 엘리먼트를 사용함으로써 수행될 수도 있다. 게다가, 둘 이상의 임피던스 측정 전극들은 위에서 개시된 바와 같은 방법 단계 b) 에 따라 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하기 위해 수행될 수도 있고, 면역 테스트들을 평가하기 위한 적어도 하나의 평가 단계는, 면역 테스트를 위한 관심 있는 적어도 하나의 분석물의 농도를 결정하기 위해, 단계 a) 에서 생성된 광학적 측정 값 및 단계 b) 에서 생성된 임피던스 측정 값 양쪽 모두를 사용함으로써 수행될 수도 있다. 구체적으로는, 하나 이상의 간섭물들에 대한 정정이 위에서 약술된 바와 같이 수행될 수도 있다.
임피던스 측정은 적어도 하나의 어드미턴스의 측정을 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 어드미턴스의 이 측정은 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 알루미늄 산화물을 임피던스 측정 전극들을 위한 전극 재료로서 사용함으로써 수행될 수도 있다.
임피던스 측정 전극들을 위한 적절한 전극 구조들을 제공하기 위해, 전기 전도성 재료의 하나 이상의 층들, 이를테면 하나 이상의 금속 층들이, 기판, 이를테면 플라스틱 기판에 제공될 수도 있다. 하나 이상의 금속 층들은 바람직하게는 20 nm 내지 500 nm의 두께, 더욱 바람직하게는 50 nm 내지 150 nm의 두께를 가질 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 전극 패턴들은, 직접적으로 또는 역 공정, 이를테면 레이저 어블레이션 또는 다른 패턴화 프로세스들을 사용함으로써 제공될 수도 있다. 교류 전류 및/또는 전압이 임피던스 측정 전극들에 인가될 수도 있다. 임피던스 측정 전극들은 다양한 또는 상이한 기하구조들를 가질 수도 있다. 체액의 샘플은 전극들을 젖게 할 수도 있고, 예컨대 간섭물의 농도에 의존하여 이를테면 샘플의 헤마토크릿에 의존하여, 상이한 대답 신호들, 이를테면 상이한 전도성 신호들이 측정될 수도 있다.
놀랍게도, 본 발명 내에서 수행된 측정들은 임피던스 측정 전극들, 더 구체적으로는 알루미늄 전극들이 테스트 화학물로 반드시 코팅될 필요가 있는 것은 아니라는 것을 보여주었다. 따라서, 일 예로서, 부동태화 균일 산화물 층이 전극 재료의 표면 상에 존재할 수도 있고, 임피던스 측정 동안의 측정 결과들의 높은 재현성 그리고 낮은 노이즈를 제공한다.
특히 알루미늄 전극들이 넓은 주파수 범위, 이를테면 100 Hz 내지 400 kHz에서 사용될 수도 있다. 따라서, 헤마토크릿 (HKT) 의 측정 외에도, HKT 및 추가의 간섭들, 이를테면 샘플의 온도 및/또는 염 함량 간의 정확한 구별이 수행될 수도 있다. 이들 다른 간섭들은 전도성에 또한 영향을 미칠 수도 있고 헤마토크릿에 유사하게 정정될 수도 있다. 알루미늄 전극들의 사용은 특히, 임피던스 측정이 임의의 DC 성분의 사용을 의미하지 않는 경우에 바람직한데, 교류 전기 신호들만이 사용되는 경우, 전기화학적 용해, 알루미늄 이온들의 마이그레이션 또는 전기화학적 산화가 회피되기 때문이다.
게다가, 샘플 내에 존재할 수도 있는 약물들과 같은 산화환원 활성 성분들은, 알루미늄 전극들이 사용될 때, 임피던스 측정들에 현저한 영향을 나타내지 않는다는 것이 밝혀졌다.
게다가, 금속 전극 재료 외에도, 부가적으로 또는 대안으로, 다른 유형들의 전극 재료들이 임피던스 측정 전극들을 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 알루미늄 외에도, 바람직하게는 하나 이상의 패시베이션 층들을 갖는 금속들 및 합금들뿐만 아니라 반도체 재료들 및/또는 반도체 코팅들이 사용될 수도 있다.
위에서 약술된 바와 같이, 알루미늄으로 이루어진 전극들은 일반적으로, 이를테면 전형적인 금 전극들에 비하여, 상당히 비용 효율적이다. 표준 기법들, 이를테면 물리적 기상 증착 및/또는 화학 기상 증착을 사용함으로써 알루미늄이 기판에 제공될 수도 있다. 일 예로서, 전극들은 기판 상에, 이를테면 플렉시블 기판 상이 스퍼터링될 수도 있다. 이들 기술들은, 이를테면 음식에 대한 포장 기술들에서 널리 사용된다. 알루미늄을 패턴화하기 위해, 레이저 어블레이션과 같은 간단한 기법들이 사용될 수도 있다.
알루미늄은, 니켈 또는 구리와 같은 금속들과는 대조적으로, 환경적 요건들의 관점에서 광범위하게 무해한 것으로 알려져 있다. 역시, 알루미늄은 금으로 이루어진 전극들과 유사하게, AC 측정 방법들을 위한 전극 재료로서 사용될 수도 있다. 게다가, 물리적 기판 재료들, 이를테면 플라스틱 재료들 및, 더욱 바람직하게는, 플라스틱 포일들에 대한 알루미늄 전극들의 접착은 우수하다고 알려져 있고, 알루미늄은 용이하게 접촉될 수도 있다.
게다가, 위에서 약술된 바와 같이, 알루미늄 전극들은 일반적으로 가역 산화환원 성분들의 존재에 의해 영향을 받지 않는다. 따라서, 부동태화 Al2O3 표면 층들이 이종 전자 전달을 방해할 수도 있다. 그 때문에, 샘플에서의 산화환원 활성 물질들, 이를테면 약물들에 의한 간섭이, 감소될 수도 있거나 또는 심지어 회피될 수도 있다. 동일한 것이 산화물 표면 층을 형성하는 다른 유형들의 금속들, 이를테면 탄탈에 대해 진실이다. 부가적으로 또는 대안으로 사용될 수도 있는 다른 전극 재료들의 몇몇 장점들 및 단점들이 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
부동태화 산화물 층은 또한 이를테면 4 내지 9의 pH 범위에서, 특히 부식에 대해 알루미늄을 매우 안정하게 한다. 그러므로, 특히 헤마토크릿을 측정하기 위해, 알루미늄로 이루어진 전극들은 비코팅될 수도 있고 화학적으로 처리되지 않을 수도 있다. 이에 반하여, 금 표면들은 산화로부터 보호되어야 한다. 결과적으로, 위에서 약술된 바와 같이, 알루미늄 전극들은, 예컨대 금과는 대조적으로, 이를테면 플라즈마 세정을 사용함으로써, 사용 전에 반드시 세정될 필요가 있는 것은 아니다. 따라서, 알루미늄에 의해 코팅된 기판 재료, 이를테면 알루미늄 코팅된 포일 재료는, 일반적으로 양호한 장기 안정성을 나타내고, 용이하게 저장될 수도 있다. 본 발명의 결과를 요약하면, 다음의 실시형태들이 바람직하다:
실시형태 1: 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법으로서,
a)
광학적 측정을 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 테스트 화학물질이 체액과 접촉하며, 테스트 화학물질이 광학적 테스트 화학물질이고 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되며, 체액 및 테스트 화학물질 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되며, 적어도 하나의 광학적 측정 값이 생성되는, 상기 광학적 측정을 수행하는 단계;
b)
적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계로서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들이 사용되며, 적어도 하나의 교류 전기 신호가 임피던스 측정 전극들을 통해 체액에 인가되고 적어도 하나의 대답 신호가 기록되며, 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 생성되는, 상기 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계;
c)
적어도 하나의 평가 단계를 수행하는 단계로서, 평가 단계에서, 적어도 하나의 평가 알고리즘이 사용되며, 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값이 체액에서의 분석물의 농도를 결정하기 위해 사용되는, 상기 적어도 하나의 평가 단계를 수행하는 단계를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 2: 실시형태 1에 있어서, 단계 c) 는 적어도 하나의 페일세이프 단계를 포함하고, 페일세이프 단계에서, 광학적 측정 값 또는 임피던스 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두가 사용되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 3: 실시형태 2에 있어서, 페일세이프 단계는, 광학적 측정 값 또는 임피던스 측정 값 또는 그것으로부터 도출된 하나 이상의 이차 측정 값들 중 적어도 하나를 적어도 하나의 임계 값과, 특히 적어도 하나의 범위 밖 임계 값과 비교하는 단계를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 4: 실시형태 2 또는 실시형태 3에 있어서, 페일세이프 단계는, 적어도 하나의 임계 값과 적어도 하나의 파라미터, 특히 간섭물 농도, 특히 헤마토크릿; 환경적 파라미터, 특히 주변 환경의 온도; 실험적 파라미터, 특히 모세관 엘리먼트의 충전 정도 및/또는 테스트 화학물질의 젖음 정도; 샘플 파라미터, 특히 샘플 온도로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터를 비교하는 단계를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 5: 실시형태 2 내지 실시형태 4 중 어느 한 실시형태에 있어서, 그 방법은 페일세이프 단계에서, 실패가 검출되는 경우, 정지되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 6: 실시형태 5에 있어서, 체액은 혈액, 바람직하게는 전혈; 간질액; 소변; 타액으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 7: 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 하나의 실시형태에 있어서, 분석물은, 포도당; 락트산염; 트리글라세이드; 케톤; 에탄올; 총콜레스테롤; HDL 콜레스테롤; LDL 콜레스테롤; 요소; 요산; 크레아티닌; 암모니아; 알칼리 포스파타아제 (ALP); 크레아틴 키나아제 (CK); 아말라이아 (amylaea); 판크레아틴 아밀라제 (pancraetic amylase); (감마)-글루타밀트랜스퍼라제 (GGT); 를루타믹-옥살로아세틱 트란스아미나제 (GOT); 글루타믹-피루빅 트란스아미나제 (GPT); 빌라루빈; 헤모글로빈; 칼륨; 내재성 및/또는 외인성 응고 경로에 관여하는 물질들 또는 물질들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 8: 실시형태 1 내지 실시형태 7 중 하나의 실시형태에 있어서, 테스트 화학물질은 적어도 하나의 효소를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 9: 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 하나의 실시형태에 있어서, 단계 c) 에서, 체액에서의 분석물의 농도는 체액에서의 적어도 하나의 간섭물 농도에 대해 정정되는 정정된 농도인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 10: 실시형태 9에 있어서, 간섭물은 약제; 소독제; 산화환원 반응 물질; 아스코르브산; 과산화물; 글루타티온; 체액에서의 입자성 성분, 바람직하게는 체액에서의 적어도 하나의 세포 성분 및, 더욱 바람직하게는, 헤마토크릿으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 11: 실시형태 1 내지 실시형태 10 중 하나의 실시형태에 있어서, 단계 c) 는
c.1) 광학적 측정 값 및 제 1 평가 알고리즘을 사용함으로써 체액에서의 분석물의 농도의 추정된 값을 결정하는 서브단계
c.2) 추정된 값을 사용하고 임피던스 측정 값을 사용하는 적어도 하나의 정정 알고리즘을 사용하여 추정된 값을 정정함으로써 체액에서의 분석물의 농도의 정정된 값을 결정하는 서브단계를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 12: 실시형태 1 내지 실시형태 11 중 하나의 실시형태에 있어서, 단일 테스트 엘리먼트가 방법 단계 a) 및 방법 단계 b) 양쪽 모두를 위해 사용되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 13: 실시형태 12에 있어서, 테스트 엘리먼트는 기판과 기판에 제공된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 포함하며, 테스트 엘리먼트는 기판에 연결된 적어도 하나의 테스트 필드를 더 포함하며, 테스트 필드는 테스트 화학물질을 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 14: 실시형태 13에 있어서, 테스트 필드는 임피던스 측정 전극들로부터 공간적으로 분리되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 15: 실시형태 12 내지 실시형태 14 중 하나의 실시형태에 있어서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 도포 로케이션을 포함하며, 체액의 샘플이 도포 로케이션에 도포되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 16: 실시형태 15에 있어서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 모세관 엘리먼트를 포함하며, 모세관 엘리먼트는 체액의 샘플을 도포 로케이션으로부터 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나로 안내하기 위해 구성된, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 17: 실시형태 1 내지 실시형태 16 중 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나의 임피던스 측정 전극은 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금; 및 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 18: 실시형태 1 내지 실시형태 17 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정 전극들은 베어 금속 전극들인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 19: 실시형태 1 내지 실시형태 18 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정 전극들은 임피던스 측정 동안 체액과 직접 접촉하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 20: 실시형태 1 내지 실시형태 19 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정은, 임피던스 측정 전극들에 대한 정현파 전압의 인가와, 바람직하게는 복수의 주파수들에 대한 대답 신호로서의 임피던스 측정 전극들을 통한 전류의 측정; 임피던스 측정 전극들에 대한 정현파 전류의 인가와, 바람직하게는 복수의 주파수들에 대한 대답 신호로서의 전류를 획득하기 위해 요구된 전압의 측정 중 적어도 하나를 의미하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 21: 실시형태 1 내지 실시형태 20 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정은, 샘플의 다음의 파라미터들, 즉, 전도성, 바람직하게는 복소 전기 전도성; 어드미턴스; 위상 시프트; 유전율; 임피던스, 바람직하게는 복소 임피던스; 실수부, 특히 어드미턴스 및/또는 임피던스에 관련된 실수부; 허수부, 특히 어드미턴스 및/또는 임피던스에 관련된 허수부 중 적어도 하나의 측정을 의미하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 22: 실시형태 1 내지 실시형태 21 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정 전극 및 테스트 화학물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 엘리먼트의 젖음 제어가 임피던스 측정 전극들을 사용함으로써 수행되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 23: 실시형태 22에 있어서, 모세관 엘리먼트의 충전이 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용함으로써 모니터링되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법.
실시형태 24: 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 테스트 엘리먼트로서,
a)
체액과 접촉될 수도 있는 적어도 하나의 테스트 화학물질로서, 상기 테스트 화학물질은 광학적 테스트 화학물질이고 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되고, 체액 및 테스트 화학물질 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 파라미터가 검출 반응으로 인해 변경되는, 상기 적어도 하나의 테스트 화학물질;
b)
교류 전기 신호를 체액에 인가하기 위해 구성되고 적어도 하나의 대답 신호를 기록하기 위해 구성된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 포함하는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 25: 실시형태 24에 있어서, 테스트 엘리먼트는 방법에 관련한 실시형태 1 내지 실시형태 23 중 하나의 실시형태에 따른 방법에서의 사용을 위해 구성된, 테스트 엘리먼트.
실시형태 26: 실시형태 24 또는 실시형태 25에 있어서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나의 임피던스 측정 전극은 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금; 및 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 27: 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 26 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정 전극들은 베어 금속 전극들인, 테스트 엘리먼트.
실시형태 28: 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 27 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정 전극들은 임피던스 측정 동안 체액과 직접 접촉하는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 29: 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 28 중 하나의 실시형태에 있어서, 테스트 엘리먼트는 테스트 스트립, 테스트 테이프, 테스트 디스크로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 30: 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 29 중 하나의 실시형태에 있어서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 기판과 기판에 제공된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들을 포함하며, 테스트 엘리먼트는 기판에 연결된 적어도 하나의 테스트 필드를 더 포함하며, 테스트 필드는 테스트 화학물질을 포함하는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 31: 실시형태 30에 있어서, 테스트 필드는 임피던스 측정 전극들로부터 공간적으로 분리되는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 32: 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 31 중 하나의 실시형태에 있어서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 도포 로케이션을 포함하며, 체액의 샘플이 도포 로케이션에 도포 가능한, 테스트 엘리먼트.
실시형태 33: 실시형태 32에 있어서, 테스트 엘리먼트는 적어도 하나의 모세관 엘리먼트를 더 포함하며, 모세관 엘리먼트는 체액의 샘플을 도포 로케이션으로부터 테스트 화학물질 및 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나로 안내하기 위해 구성된, 테스트 엘리먼트.
실시형태 34: 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 33 중 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성은, 테스트 화학물질의 컬러; 테스트 화학물질의 반사 특성, 바람직하게는 테스트 화학물질을 포함하는 테스트 필드의 완화; 테스트 화학물질의 형광으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 테스트 엘리먼트.
실시형태 35: 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 측정 시스템으로서,
i) 테스트 엘리먼트에 관련한 실시형태 24 내지 실시형태 34 중 하나의 실시형태에 따른 적어도 하나의 테스트 엘리먼트;
ii) 테스트 엘리먼트를 사용하기 위해 구성된 적어도 하나의 측정 디바이스로서, 상기 측정 디바이스는 방법에 관련한 실시형태 1 내지 실시형태 23 중 하나의 실시형태에 따른 방법을 수행하기 위해 구성된, 상기 적어도 하나의 측정 디바이스를 포함하는, 측정 시스템.
실시형태 36: 실시형태 35에 있어서, 측정 디바이스는 테스트 엘리먼트를 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 리셉터클을 포함하는, 측정 시스템.
실시형태 37: 측정 시스템에 관련한 실시형태 35 또는 실시형태 36에 있어서, 측정 디바이스는 적어도 하나의 광학적 검출기를 포함하며, 광학적 검출기는 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성을 측정하고 적어도 하나의 광학적 측정 값을 생성하도록 구성된, 측정 시스템.
실시형태 38: 실시형태 37에 있어서, 광학적 검출기는 테스트 화학물질의 적어도 부분을 조명하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함하고, 광학적 검출기는 테스트 화학물질로부터 광학적 검출기로 전파하는 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 광감성 엘리먼트를 더 포함하는, 측정 시스템.
실시형태 39: 측정 시스템에 관련한 실시형태 35 내지 38 중 하나의 실시형태에 있어서, 측정 디바이스는 적어도 하나의 임피던스 측정 디바이스를 더 포함하며, 임피던스 측정 디바이스는 임피던스 측정 전극들에 접속 가능하고 임피던스 측정 디바이스는 임피던스 측정을 수행하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 40: 실시형태 39에 있어서, 임피던스 측정 디바이스는 적어도 하나의 교류 전압원을 포함하며, 교류 전압원은 적어도 하나의 교류 전압 신호를 임피던스 측정 전극들, 및 적어도 하나의 전류 측정 디바이스를 통해 체액에 인가하도록 구성되며, 전류 측정 디바이스는 임피던스 측정 전극들 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 전류를 측정하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 41: 실시형태 40에 있어서, 교류 전압원은 복수의 주파수들에서 교류 전압 신호들을 생성하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 42: 실시형태 40 또는 실시형태 41에 있어서, 전류 측정 디바이스는 위상-감응 방식으로 전류를 측정하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 43: 실시형태 39 내지 실시형태 42 중 하나의 실시형태에 있어서, 임피던스 측정 디바이스는 적어도 하나의 교류 전류원을 포함하며, 교류 전류원은 임피던스 측정 전극들, 및 적어도 하나의 전압 측정 디바이스를 통해 체액을 통과하는 적어도 하나의 교류 전류를 유도하도록 구성되고, 전압 측정 디바이스는 교류 전류를 유도하기 위해 요구되는 적어도 하나의 전압을 측정하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 44: 실시형태 43에 있어서, 교류 전류원은 복수의 주파수들에서 교류 전류를 유도하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 45: 실시형태 43 또는 실시형태 44에 있어서, 전압 측정 디바이스는 위상-감응 방식으로 전압을 측정하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 46: 측정 시스템에 관련한 실시형태 35 내지 실시형태 45 중 하나의 실시형태에 있어서, 측정 디바이스는 적어도 하나의 평가 유닛을 더 포함하며, 평가 유닛은, 적어도 하나의 평가 알고리즘을 수행함으로써, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용함으로써 체액에서의 분석물의 농도를 결정하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 47: 실시형태 46에 있어서, 평가 유닛은 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스를 포함하는, 측정 시스템.
실시형태 48: 실시형태 46 또는 실시형태 47에 있어서, 평가 유닛은 또한, 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용함으로써 테스트 화학물질, 임피던스 측정 전극 및 모세관 엘리먼트 중 적어도 하나의 젖음을 검출하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 49: 실시형태 48에 있어서, 평가 디바이스는 적어도 하나의 모세관 엘리먼트의 충전을 모니터링하도록 구성되는, 측정 시스템.
실시형태 50: 체액에서의 임피던스 측정들을 수행하기 위한 전극들에 대한 전극 재료로서의 알루미늄의 용도.
실시형태 51: 실시형태 50에 있어서, 임피던스 측정에 의해, 체액에서의 적어도 하나의 간섭물의 농도가 결정되는, 용도.
실시형태 52: 실시형태 50 또는 실시형태 51에 있어서, 전극들은 순수한 형태, 합금 및 산화물 중 하나로서 알루미늄을 포함하는, 용도.
본 발명의 추가의 선택적적 특징들 및 실시형태들이, 바람직하게는 종속 청구항들에 연계하여 바람직한 실시형태들의 후속 설명에서 더욱 상세히 개시될 것이다. 거기서, 개별 선택적 특징들은, 당업자가 알 수 있을 바와 같이, 분리된 방식 뿐만 아니라 어느 임의의 실현 가능한 조합으로 실현될 수도 있다. 발명의 범위는 바람직한 실시형태들에 의해 제한되지 않는다. 실시형태들은 도면들에서 개략적으로 묘사된다. 거기서, 이들 도면들에서의 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 기능적으로 비슷한 엘리먼트들을 지칭한다.
도면들 중에서,
도 1은 본 발명에 따른 측정 시스템, 테스트 스트립 및 측정 디바이스의 예시적인 실시형태의 단면도이며;
도 2는 상이한 헤마토크릿에 대한 전형적인 광학적 포도당 측정들의 광학적 측정 곡선들을 도시하며;
도 3은 헤마토크릿 (HKT) 에 대한 위상 φ의 의존성을 도시하며;
도 4는 전형적인 광학적 측정 곡선들 상의 모세관 엘리먼트의 충전의 영향을 도시하며;
도 5는 모세관 엘리먼트의 충전 시간 상의 헤마토크릿 (HKT) 의 영향을 도시하며;
도 6a 및 도 6b는 다양한 포도당 함량들에 대해 금 임피던스 측정 전극들에 대한 전형적인 어드미턴스 스펙트럼 (도 6a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들에 대한 전형적인 어드미턴스 스펙트럼 (도 6b) 을 도시하며;
도 7은, 도 3과 유사하게, 알루미늄을 임피던스 측정 전극들의 전극 재료로서 사용하는 임피던스 측정들을 위한 위상 φ에 대한 헤마토크릿 (HKT) 의 영향을 도시하며;
도 8a 및 도 8b는 NaCl의 다양한 농도들에 대해 금 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 8a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 8b) 을 도시하며;
도 9a 및 도 9b는 다양한 온도들에 대해 금 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 9a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 9b) 을 도시하며;
도 10은 모세관 엘리먼트의 충전 및 충전 시간의 검출 동안의 어드미턴스의 시간 전개를 도시하며;
도 11은 젖음 검출을 위해, 특히 모세관 엘리먼트의 충전 검출을 위해 사용될 수도 있는 임피던스 측정 전극들의 전극 셋업을 도시하며;
도 12는 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트 (114) 의 실시형태의 분해도를 도시하며;
도 13은 실제 헤마토크릿 값에 대해 정정되는, 전혈에서의 포도당 농도의 정정된 값을 결정하는 예시적인 실시형태를 도시하며; 그리고
도 14는 테스트 엘리먼트의 대안적 셋업을 도시한다.
도면들 중에서,
도 1은 본 발명에 따른 측정 시스템, 테스트 스트립 및 측정 디바이스의 예시적인 실시형태의 단면도이며;
도 2는 상이한 헤마토크릿에 대한 전형적인 광학적 포도당 측정들의 광학적 측정 곡선들을 도시하며;
도 3은 헤마토크릿 (HKT) 에 대한 위상 φ의 의존성을 도시하며;
도 4는 전형적인 광학적 측정 곡선들 상의 모세관 엘리먼트의 충전의 영향을 도시하며;
도 5는 모세관 엘리먼트의 충전 시간 상의 헤마토크릿 (HKT) 의 영향을 도시하며;
도 6a 및 도 6b는 다양한 포도당 함량들에 대해 금 임피던스 측정 전극들에 대한 전형적인 어드미턴스 스펙트럼 (도 6a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들에 대한 전형적인 어드미턴스 스펙트럼 (도 6b) 을 도시하며;
도 7은, 도 3과 유사하게, 알루미늄을 임피던스 측정 전극들의 전극 재료로서 사용하는 임피던스 측정들을 위한 위상 φ에 대한 헤마토크릿 (HKT) 의 영향을 도시하며;
도 8a 및 도 8b는 NaCl의 다양한 농도들에 대해 금 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 8a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 8b) 을 도시하며;
도 9a 및 도 9b는 다양한 온도들에 대해 금 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 9a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들에 대한 어드미턴스 스펙트럼 (도 9b) 을 도시하며;
도 10은 모세관 엘리먼트의 충전 및 충전 시간의 검출 동안의 어드미턴스의 시간 전개를 도시하며;
도 11은 젖음 검출을 위해, 특히 모세관 엘리먼트의 충전 검출을 위해 사용될 수도 있는 임피던스 측정 전극들의 전극 셋업을 도시하며;
도 12는 본 발명에 따른 테스트 엘리먼트 (114) 의 실시형태의 분해도를 도시하며;
도 13은 실제 헤마토크릿 값에 대해 정정되는, 전혈에서의 포도당 농도의 정정된 값을 결정하는 예시적인 실시형태를 도시하며; 그리고
도 14는 테스트 엘리먼트의 대안적 셋업을 도시한다.
도 1에서, 체액 (112) 에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 측정 시스템 (110) 의 고도로 단순화된 및 개략적 단면도가 묘사되어 있다. 측정 시스템 (110) 은, 이 바람직한 실시형태에서, 테스트 스트립으로서 구체화되는 테스트 엘리먼트 (114) 를 포함한다. 측정 시스템 (110) 은 적어도 하나의 측정 디바이스 (116) 를 더 포함한다. 측정 디바이스 (116) 는 테스트 엘리먼트 (114) 를 수용하기 위한 테스트 엘리먼트 리셉터클 (117) 을 포함한다.
테스트 엘리먼트 (114) 는, 이 실시형태에서, 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120) 을 내부에 갖는 적어도 하나의 테스트 필드 (118) 를 포함할 수도 있다. 테스트 필드 (118) 는, 이 특정 실시형태에서, 하나 이상의 스페이서들 (124) 에 의해 이격된 복수의 층들을 포함하는 기판 (122) 에 제공된다. 이로써, 모세관 엘리먼트 (126) 가 테스트 엘리먼트 (114) 내에 형성되고, 이는 체액 (112) 의 샘플을 도포 로케이션으로부터 테스트 필드 (118) 로의 이송을 허용한다. 테스트 필드 (118) 는 모세관 엘리먼트 (126) 를 통해 체액 (112) 에 의해 접촉될 수도 있다. 게다가, 모세관 엘리먼트 (126) 내부에, 접촉 리드들 (도 1에는 도시되지 않음) 및 접촉 패드들 (132) 을 통해 접촉될 수도 있는 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 이 제공된다.
테스트 화학물질 (120) 은 검출 반응으로 인해 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성을 변경하도록 구성된다. 이 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성은 적어도 하나의 광학적 검출기 (136) 에 의해 적어도 하나의 검출 윈도우 (134) 를 통해 관찰되거나 및/또는 측정되거나 또는 모니터링될 수도 있다. 광학적 검출기 (136) 는 테스트 필드 (118) 를 조명하기 위한 적어도 하나의 광원 (138), 이를테면 적어도 하나의 발광 다이오드 및/또는 임의의 다른 유형의 광원을 포함할 수도 있고, 테스트 필드 (118) 로부터 광학적 검출기 (136) 로 전파하는 광, 이를테면 테스트 필드 (118) 에 의해 반사된 광 및/또는 방출된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 광감성 엘리먼트 (140) 를 포함할 수도 있다.
측정 디바이스 (116) 는 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 과 상호작용할 수도 있는 적어도 하나의 임피던스 측정 디바이스 (142) 를 더 포함한다. 따라서, 측정 디바이스 (116) 는 접촉 패드들 (132) 과 전기적으로 접촉할 수도 있는 하나 이상의 접촉 엘리먼트들 (144), 이를테면 하나 이상의 접촉 핀들 및/또는 접촉 스프링들을 포함할 수도 있다. 게다가, 임피던스 측정 디바이스 (142) 는 교류 전원 (146), 이를테면 교류 전류원 및/또는 교류 전압원을 포함할 수도 있다. 게다가, 임피던스 측정 디바이스 (142) 는 하나 이상의 측정 디바이스들 (148), 이를테면 전류 측정 디바이스 및/또는 전압 측정 디바이스 증 하나 이상을 포함할 수도 있다. 교류 전원 (146) 과 측정 디바이스 (148) 는 도 1에서 심볼로 묘사되어 있다.
도 1에 묘사된 바와 같은 측정 디바이스 (116) 는 적어도 하나의 평가 유닛 (150) 을 더 포함할 수도 있다. 평가 유닛은, 광학적 검출기 (136) 에 의해 제공되거나 및/또는 광학적 검출기 (136) 에 의해 제공된 적어도 하나의 신호로부터 도출되는 적어도 하나의 광학적 측정 값과, 임피던스 측정 디바이스 (142) 에 의해 제공되거나 및/또는 임피던스 측정 디바이스 (142) 에 의해 제공된 적어도 하나의 신호로부터 도출되는 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용하고 광학적 측정 값 및 임피던스 측정 값을 사용함으로써 적어도 하나의 평가 알고리즘을 수행하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 아래에서 더 상세히 약술될 바와 같이, 평가 유닛 (150) 은 바람직하게는 체액 (112) 에서의 분석물 농도의 적어도 하나의 정정된 값을 제공하도록 구성되고, 정정된 값은 체액 (112) 에서의 적어도 하나의 간섭물의 농도에 대해 정정되어 있으며, 이를테면 헤마토크릿에 대해 정정되어 있다.
측정 디바이스 (116) 는 하나 이상의 사용자 인터페이스들, 이를테면 하나 이상의 디스플레이 (152) 및/또는 하나 이상의 제어 엘리먼트들 (154) 을 더 포함할 수도 있다. 게다가, 하나 이상의 유선 접속 및/또는 하나 이상의 무선 전자 인터페이스들 (156) 이 제공될 수도 있다. 게다가, 측정 디바이스 (116) 는 하나 이상의 전력 공급부들을 포함할 수도 있다. 따라서, 하나 이상의 통합된 전력 공급부들, 이를테면 하나 이상의 배터리들 및/또는 축전기들이 제공될 수도 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 외부 전력 공급부가, 이를테면 플러그 및/또는 케이블을 통해 제공될 수도 있다. 전력 공급부는 도 1에는 도시되어 있지 않다.
측정 디바이스 (116) 가 바람직하게는 케이싱 (158) 내에 측정 디바이스 (116) 의 모든 컴포넌트들을 포함하는 핸드헬드 디바이스인 도 1에 묘사된 바와 같은 측정 시스템 (110) 은, 본 발명에 따른 측정 시스템들 (110) 의 단지 하나의 예시적인 실시형태임에 주의해야 한다. 따라서, 측정 디바이스 (116) 가 핸드헬드 디바이스에 의해 형성되는 실시형태들 외에도, 고정 측정 디바이스들 (116) 이 사용될 수도 있다. 게다가, 하나의 단일 컴포넌트만을 갖는 측정 디바이스들 (116) 을 사용하는 대신, 복수의 상호작용 성분들로 이루어진 측정 디바이스들 (116) 이 사용될 수도 있다.
도 2에서, 퍼센트로 주어진 완화 값들 (R) 의 시퀀스로 이루어진 전형적인 광학적 측정 곡선들이, 초 단위로 주어진 시간 (t) 의 함수로서 도시되어 있다. 세 개의 상이한 헤마토크릿 값들 (HKT = 20 vol.%, HKT = 43 vol.% 및 HKT = 54 vol.%) 에 대한 측정 곡선들이 제공되어 있다. HKT는 전기 전도성을 사용하여 독립적으로 측정되었다. 도시된 데이터는 1 mg의 표준 포도당 양에 대해 그리고 카르바-NAD (cNAD) 를 광학적 검출 시약으로서 사용한 완화 측정들 (파장 = 360 nm) 의 결과들이다.
도 2에서의 측정결과들은 측정 곡선들이 현저하게 HKT에 의해 영향을 받는다는 것을 분명하게 보여준다. 따라서, 곡선들의 더 높은 음의 초기 기울기에 의해 나타낸 바와 같이, 샘플의 헤마토크릿이 더 낮을수록, 더 빠른 효소 검출 반응이 진행될 것이다.
도 3에서, 임피던스 측정결과들이 상이한 헤마토크릿들을 갖는 다양한 혈액 샘플들에 대해 도시되어 있다. 거기서, 위상 각도 (φ) 는, vol.% 로 주어지는 헤마토크릿 (HKT) 의 함수로서, 퍼센트로 주어진다. 알 수 있듯이, 임피던스 측정은 HKT에 강하게 상관된다. 따라서, 적절한 평가 알고리즘을 사용함으로써, 광학적 신호는 임피던스 측정 신호를 사용하여 정정될 수도 있다. 이로써, 광학적 테스트 엘리먼트들에 대한 더 정밀한 측정 결과가 제공될 수도 있다.
따라서, 일 예로서, 도 2에서의 광학적 측정 곡선들의 최종 값이 결정되고 광학적 측정 값으로서 사용될 수도 있다. 이 목적을 위해, 도 2에서의 광학적 측정 곡선들의 기울기는 하나 이상의 임계값들과 비교될 수도 있다. 이 방법의 예시적인 실시형태들에 대해, 위에서 인용된 선행 기술 문서들이 참조될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 광학적 측정 곡선의 기울기 (또는 기울기의 절대 값) 가 2 % 아래로 떨어지고 나면 측정 곡선의 최종 값이 결정될 수도 있다. 이 때 측정 곡선의 완화 값은 광학적 측정 값으로서 사용될 수도 있거나 및/또는 그것의 광학적 측정 값이 도출될 수도 있다. 따라서, 최종 값 및 최종 값과 포도당 농도의 알려진 상관을 사용함으로써, 추정된 포도당 농도인 포도당 농도가 도출될 수도 있다. 도 3에서의 측정으로부터 도출된 헤마토크릿을 사용함으로써, 부가적인 정정 알고리즘이, 이를테면 적절한 알려진 정정 팩터를 추정된 포도당 농도에 적용함으로써 추정된 값에 적용될 수도 있다. 따라서, 하나 이상의 임피던스 측정 값들, 이를테면 위상 및/또는 어드미턴스를 사용함으로써, 그리고 또한 정정 팩터 및 임피던스 측정 값 사이의 적어도 하나의 알려진 상관관계를 사용함으로써, 적절한 정정 팩터가 선택될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 체액의 샘플의 실제 헤마토크릿 값에 대한 적절한 정정 팩터가 선택될 수도 있고 추정된 포도당 농도에 적용될 수도 있다. 이로써, 정정된 포도당 농도가 도출될 수도 있다.
헤마토크릿과 유사하게, 온도의 영향은 임피던스 측정에 의해 결정될 수도 있고 광도계 검출의 온도 정정을 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 측정 디바이스 내의 센서들의 사용과는 대조적으로, 측정의 로케이션에서의 실제 온도는 체액의 샘플과 연계하여 결정될 수도 있다. 이로써, 측정 디바이스의 실제 온도 및 측정의 로케이션에서의 체액의 샘플 사이의 편차들이 고려될 수도 있다.
게다가, 위에서 약술된 바와 같이, 헤마토크릿에 대한 정정과 같은 하나 이상의 간섭물들의 존재 및/또는 농도에 대한, 및/또는 실제 온도에 대한 광학적 측정을 정정하는 것에 더하여, 테스트 엘리먼트 (114) 의 젖음 제어, 이를테면 모세관 엘리먼트 (126) 의 충전의 제어가 수행될 수도 있다. 이 젖음 제어는 전도율 측정들을 통해 또한 수행될 수도 있다. 결과적으로, 임피던스 측정 전극들 (130) 및/또는 테스트 엘리먼트 (114) 에서 선택적으로 제공될 수도 있는 부가적인 젖음 또는 충전 전극들의 적절한 기하구조를 통해, 테스트 화학물질 (120) 및/또는 테스트 필드 (118) 의 젖음이 검출될 수도 있다. 따라서, 보통, 정확한 광학적 측정을 위해, 테스트 필드 (118) 의 완전한 젖음, 특히 빠르고 효율적인 젖음이 바람직하다. 도 4에서, 완화 곡선들은, 도 2에 제공된 완화 곡선들과 유사하게, 체액 (112) 의 샘플에 의한 모세관 엘리먼트 (126) 의 상이한 젖음 상태들 및/또는 상이한 충전들에 대해 주어진다. "A"로 표시된 곡선들은 모세관 엘리먼트 (126) 의 완전한 및 적절한 충전들을 사용함으로써 검출된 완화 곡선들을 나타내고, 곡선들 B는 불완전 충전으로 검출되었다. 이들 측정들을 수행하기 위해, 동일한 샘플이 양호한 젖음 거동 (곡선들 A) 을 갖는 모세관을 가지는 테스트 엘리먼트 (114) 에 그리고 불완전 젖음 거동을 갖는, 즉 불충분한 젖음 특성들을 갖는 모세관을 가지는 테스트 엘리먼트들 (114) 에 도포되었다. 양쪽 모두의 테스트 엘리먼트들에서, 측정은 모세관들의 완전 충전 후에 시작되었다.
곡선들 (A 및 B) 에서, 불완전 충전을 갖는 테스트 엘리먼트들에서, 효소 반응이 측정의 시작 전에 시작되었음이 명확하다. 이 예는 테스트 필드 (118) 의 젖음의 제어가 필수적일 수도 있다는 것과 모세관들의 충전 시간이 모니터링될 수도 있다는 것을 명확하게 보여준다.
도 5에서, 충전 시간 (T) (초 (s) 로 주어짐) 이 위에서 논의된 두 개의 상이한 유형들의 모세관들에 대해 vol.%로 주어진 헤마토크릿 (HKT) 의 함수로서 묘사되어 있다. 따라서, 다시, 곡선 A는 양호한 젖음 특성들을 갖는 모세관을 표시하는 반면, 곡선 B는 불충분한 젖음 특성들을 갖는 모세관을 나타낸다. 임피던스 측정을 통해 적절한 충전 제어를 사용함으로써, 검출 반응은 광학적 측정과 동기화될 수도 있다.
추가의 바람직한 실시형태들은 임피던스 측정 전극들 (130) 에 대한 전극 재료로서 표면 산화물 층을 형성하는 알루미늄 또는 다른 재료들의 바람직한 사용에 관련된다. 따라서, 도 6a 및 도 6b에서, 어드미턴스 스펙트럼들이 금 임피던스 측정 전극들 (130) (도 6a) 및 알루미늄 임피던스 측정 전극들 (130) (도 6b) 에 대해 묘사되어 있다. 거기서, 지멘스 (S) (1 S = 1 A/V = 1/Ω) 로 주어진 Y로 표시된 어드미턴스는 수직 축 상에서 로그 단위로 도시되어 있고, 교류 전기 신호의 주파수 (F) 역시 수평 축 상에 로그 단위로 제공된다.
어드미턴스 스펙트럼들이 전혈에서의 포도당의 다양한 농도들에 대해 주어진다. 따라서, 도 6a에서 알 수 있듯이, 전혈에서의 0, 30, 90, 120, 300 및 600 mg/dl 포도당에 대한 어드미턴스 스펙트럼들이 주어진다. 이들 개별 포도당 농도들에 더하여, 포도당탈수소효소, 카르바-NAD (cNAD) 및 페나지니움 매개체 (포도당 결정과 간섭할 수 있는 예시적인 가역 산화환원 매개체 물질임) 를 포함하는 시약이 샘플들에 추가된다. 동일한 농도들이, 심지어 곡선들이 이 경우에 해결될 수 없더라도, 도 6b에서 사용된다.
도 6a에서의 측정들은 테스트 스트립의 금 전극들을 사용하여 수행되었다. 그 측정들은, 포도당의 검출에서 사용될 수도 있을, 가역 산화환원 매개체의 산화된 형태 및 환원된 형태의 농도 비율에 대한 어드미턴스의 현저한 의존도를 보여준다. 이 산화환원 매개체는, 포도당 측정 전에 환자에게 주어지고 전기화학적으로 활성인, 즉 작업 전극에서 산화 또는 환원될 수도 있는 약물일 수도 있다.
포도당 농도가 높을수록, 더 많은 매개체가 환원될 수도 있다. 결과적으로, 매개체의 환원된 형태 및 산화된 형태 양쪽 모두가 존재한다. 도 6a에서 알 수 있듯이, 금 임피던스 측정 전극들에서의 어드미턴스 스펙트럼들에 대한 포도당 농도의 영향은 꽤 높다. 이에 반하여, 도 6b의 스펙트럼들에서, 알루미늄 임피던스 측정 전극들을 사용하여, 어드미턴스 스펙트럼들은 실제 포도당 농도에 의해 영향을 받지 않고 포도당 농도들의 전체 범위에 걸쳐 거의 동일하다.
알루미늄 전극들을 추가로 테스트하기 위하여, 도 7에서는, 도 3에서의 측정과 유사하게, 알루미늄 임피던스 측정 전극들이 1 kHz 내지 100 kHz의 범위에서 위상 스펙트럼들을 생성하기 위해 사용되었다. 샘플 재료로서, 상이한 헤마토크릿 값들을 갖는 샘플들에서 전혈이 사용되었다.
도 7에서, 다양한 주파수들에 대해 어드미턴스 분광법에 의해 결정된 위상의 다양한 측정 포인트들이, 개별 샘플의 HKT의 함수로서 묘사되어 있다. 즉시, 선형 의존도가 인식될 수도 있다.
추가의 평가에 대한 일 예로서, f = 17.8 kHz의 주파수가 선택되었다. 또, 매우 높은 정밀도에서 HKT의 측정을 허용하는 비코팅 알루미늄 임피던스 측정 전극들이 사용되었다.
헤마토크릿 및/또는 다른 간섭물들을 결정하기 위해, 다양한 임피던스 측정 값들이 사용될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 다음의 임피던스 측정 값들 중 하나 이상이 사용될 수도 있다: 어드미턴스, 위상 시프트 φ, 임피던스의 실수부 (Ri), 임피던스의 허수부 (Im). 거기서, 분명하게, 어드미턴스 (Y) 및 위상 시프트 (φ) 는 다음과 같이 실수부 및 허수부로부터 수학적으로 계산될 수도 있다:
그러나, 제안된 실시형태들이 임피던스 측정들로부터 이끌어 낼 수도 있는 하나 이상의 부가적인 파라미터들 또는 측정 값들에 의해 대체될 수도 있거나 및/또는 그것들에 의해 완성될 수도 있는 하나 이상의 부가적인 파라미터들 또는 측정 값들에 의해 대체될 수도 있거나 및/또는 그것들에 의해 완성될 수도 있다는 것에 주의해야 할 것이다.
게다가, 측정들은, 상이한 헤마토크릿 값들을 갖는 샘플들의 측정들과 유사하게, 샘플의 다른 성분들의 농도를 변화시키면서 수행되었다. 따라서, 도 8a 및 도 8b에서는, 어드미턴스 스펙트럼들이, 도 6a 및 도 6b에 대응하는 선도에서, 교류 전기 신호의 주파수 (f) 의 함수로서 주어진다. 이 경우, 상이한 농도의 염 (NaCl) 을 갖는 샘플들이 사용되었다. 또, 도 8a는 금 임피던스 측정 전극들에 대한 측정들을 도시하는 반면, 도 8b는 알루미늄 임피던스 측정 전극들을 사용한 측정들을 도시한다. 그 측정들은 115, 143 및 195 mmol의 NaCl 농도들에 대해, 43 vol.%의 헤마토크릿 값으로 22 ℃의 온도로서 취해졌다. 알 수 있듯이, 전극 재료들, 즉 Au 및 Al 양쪽 모두는, 불활성 비-산화환원 활성 성분 농도 변동들의 경우에 유사한 방식으로 거동한다.
게다가, 상이한 온도들을 고려한 측정들이 수행되었다. 이들 측정들은 도 8a 및 도 8b와 유사한 방식으로, 도 9a 및 도 9b에서 도시되어 있다. 또, 도 9a는 금을 임피던스 측정 전극 재료로서 사용하는 임피던스 측정들을 도시하는 반면, 도 9b는 알루미늄을 임피던스 측정 전극 재료로서 사용하는 임피던스 측정들을 도시한다. 주파수 스펙트럼들은 상이한 환경적 온도들에서, 12 ℃, 22 ℃ 및 37 ℃에서 취해졌다. 알 수 있듯이, 전극 재료들 양쪽 모두가 사용될 수도 있다. 게다가, 알 수 있듯이, 어드미턴스 스펙트럼들은 온도에 관한 정보를 도출하기 위해 그리고 따라서, 온도 정정을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 통상적인 온도 측정들과는 대조적으로, 임피던스 측정 값들을 사용함으로써, 전형적인 온도 센서들에 의해 측정된 주변 온도들로부터 벗어날 수도 있는, 바로 광학적 검출의 로케이션에서의 온도들 및/또는 샘플 자체의 온도들이 검출될 수도 있다.
게다가, 위에서 논의된 바와 같이, 적어도 하나의 모세관 엘리먼트의 젖음 제어, 특히 충전 제어가, 어드미턴스 측정 전극들 (130) 및/또는 부가적인 충전 제어 또는 젖음 전극들을 사용함으로써 제공될 수도 있다. 이 목적을 위해, 또, 알루미늄 전극들이 바람직하다.
도 10에서, 모세관 엘리먼트의 충전 동안의 시간 (t) 의 함수로서의 어드미턴스 값들이 묘사되어 있다. 이 목적을 위해, 도 11에서 묘사된 바와 같은 셋업이 사용되었으며, 이 셋업은 모세관 엘리먼트 (126) 및 복수의 임피던스 측정 전극들 (130) 이 상부에 배치된 기판 (122) 을 갖는다. 임피던스 측정 전극들 (130) 은 접촉 패드들 (132) 을 통해 접촉될 수도 있다.
도 10에서의 어드미턴스의 시간 전개에서 알 수 있듯이, 전도성 및 어드미턴스는 알루미늄 전극들이 샘플에 의해 젖을 때 현저히 증가된다. 이 원리는 모세관 엘리먼트 (126) 의 젖음 및/또는 충전을 검출 및 제어하기 위해 사용될 수도 있다. 복수의 전극들, 즉 임피던스 측정 전극들 (130) 및/또는 부가적인 전극들이 테스트 엘리먼트 (114) 내에 제공되는 경우, 이 측정 원리는 모세관 엘리먼트 (126) 의 충전 및/또는 임의의 다른 유형의 젖음을 검출할 수도 있다. 젖음 제어는 모세관 엘리먼트 (126) 의 충전을 제어하기 위한 페일세이프 메커니즘으로서 사용될 수도 있다.
도 12에서, 테스트 엘리먼트 (114) 의 예시적인 실시형태가 분해도로 묘사된다. 테스트 엘리먼트 (114) 는 기판 (122), 이를테면 플렉시블 플라스틱 기판을 포함한다. 일 예로서, 폴리카보네이트 및/또는 폴리에스테르 포일이 사용될 수도 있다. 기판 (122) 상에는, 테스트 엘리먼트 (114) 내의 모세관 엘리먼트 (126) 에 대해, 젖음 제어의, 특히 충전 제어의 목적을 위해 또한 완전히 또는 부분적으로 사용될 수도 있는 복수의 임피던스 측정 전극들 (130) 이 도시되어 있다.
테스트 엘리먼트 (114) 는 테스트 필드 (118) 를 더 포함하며, 테스트 필드는 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120) 을 포함한다. 게다가, 특히 테스트 필드 (118) 의 영역에서 완전히 또는 부분적으로 투명할 수도 있는 하나 이상의 커버 포일들 (160) 이 포함될 수도 있다. 커버 포일들 (160) 은 적어도 하나의 기판 (122) 의 부분으로서 또한 간주될 수도 있다.
게다가, 테스트 엘리먼트 (114) 는 임피던스 측정 전극들을 지니고 있는 바닥 기판 (122) 과 상단 커버 포일들 (160) 간에 삽입된 하나 이상의 스페이서들 (124) 을 포함한다. 따라서, 바닥 기판 (122) 은, 스페이서 (124) 및 커버 포일들 (160) 과 조합하여, 모세관 엘리먼트 (126) 를 형성한다. 모세관 엘리먼트 (126) 의 전면 측에는, 하나 이상의 도포 포지션들 (128) 이 제공될 수도 있는데, 그 도포 포지션들에서 체액 (112) 의 샘플 (미도시) 은, 모세관 엘리먼트 (126) 의 충전을 개시하기 위하여, 모세관 엘리먼트 (126) 에 도포될 수도 있다. 임피던스 측정 전극들 (130) 의 접촉 패드들 (132) 을 사용함으로써, 모세관 엘리먼트 (126) 의 젖음 제어, 특히 충전 제어, 및/또는 위에서 언급된 임피던스 측정 양쪽 모두가 수행될 수도 있다. 광학적 측정은 투명 커버 포일 (160) 을 통해 그리고/또는 테스트 필드 (118) 의 후면으로부터 수행될 수도 있다. 추가의 세부사항들의 경우, 도 1의 위에서 언급된 설명이 참조될 수도 있다.
도 12는 테스트 엘리먼트 (114) 의 하나의 잠재적 실시형태를 단순히 개시한다는 것에 주의한다. 다른 실시형태들이 실현 가능하다. 따라서, 도 12의 실시형태에서, 두 개의 상대 기판들 (122) 이 제공되는데, 하부 기판 (122) (바닥 기판) 은 임피던스 측정 전극들 (130) 을 제공하고, 상단 기판 (122) 은 테스트 화학물질 (120) 을 제공한다. 따라서, 바닥 기판 (122) 은 전극 기판 또는 전극 포일로서 역할을 하는 반면, 상단 기판 또는 상단 기판들 (122) 은 커버 포일 및/또는 테스트 화학물질 포일로서 역할을 할 수도 있다. 다른 실시형태들이 실현 가능하다. 따라서, 테스트 화학물질 (120) 과 임피던스 측정 전극들 (130) 은 하나의 그리고 동일한 기판 상에 및/또는 상이한 바닥 기판들 상에 제공될 수도 있다.
도 13에서, 체액 (112) 에서의 분석물의 농도의 정정된 값을 결정하기 위한 정정 메커니즘을 제공하는 예시적인 실시형태가 개략적으로 도시된다. 이 예시적인 실시형태에서, 퍼센트로 주어진 상대 완화 (rR) 의 측정 곡선들이 초 단위 (s) 로 주어진 시간 (t) 의 함수로서 도시된다. 측정 곡선들은 25 %, 35 %, 45 %, 55 % 및 65 % (각각 HKT 25, HKT 35, HKT45, HKT55 및 HKT 65에 의해 표시됨) 의 상이한 헤마토크릿 (HKT) 값들에 대해, 그리고 상이한 포도당 농도들에 대해, 이 경우 30 mg/dl, 260 mg/dl 및 550 mg/dl에 대해 주어진다.
알 수 있는 바와 같이, 측정 곡선들은 간섭물 농도, 이 경우 HKT, 및 분석물의 농도, 이 경우 포도당에 강하게 의존한다. 일 예로서, 광학적 측정 값들, 일 예로서, 측정의 개시 (t = 0 s) 4 초 후에 취해진 측정 값들인 측정 곡선들로부터 도출될 수도 있다. 교정 곡선들로서 제공될 수도 있는 이들 측정 곡선들로부터, 포도당 농도의 추정된 값이 도출될 수도 있다. 별도의 단계에서, 이들 추정된 값들은 헤마토크릿 (HKT) 에 따라 적절한 정정 팩터에 의해 정정될 수도 있다. 따라서, 예컨대 위의 도 3 및/또는 도 7과 관련하여 개시된 방법을 사용함으로써, 헤마토크릿 (HKT) 은 임피던스 측정을 수행함으로써 결정될 수도 있다. 도 13의 교정 곡선들을 사용함으로써 그리고 추정된 포도당 농도를 사용함으로써, 적절한 정정 팩터가, 포도당 농도의 정정된 값을 도출하기 위하여, 추정된 포도당 농도에 적용될 수도 있다. 이는 표 1에 나타나 있다:
표 1: 다양한 헤마토크릿 값들에 대한 추정된 포도당 농도들의 적절한 정정 팩터들의 예들. 정정은 45%의 "표준" 헤마토크릿 값에 대해 상대적으로 결정된다. 정정 팩터는 (완화HKT45 - 완화) /완화HKT45로서 계산된다.
따라서, 정정된 포도당 농도를 도출하기 위하여, HKT는 적절한 임피던스 측정에 의해 도출될 수도 있다. 게다가, 이를테면 측정의 개시 후의 미리 결정된 또는 결정 가능한 시점에서의 측정 값 및/또는 종점 값을 사용함으로써 광학적 측정 값이 도출될 수도 있다.
이 측정 값을 사용함으로써 도출된 추정된 포도당 농도 및/또는 측정 값 자체는 적절한 정정 알고리즘을 사용함으로써, 이를테면 표 1에 약술된 바와 같은 적절한 정정 팩터를 적용함으로써 정정될 수도 있다. 일 예로서, 260 mg/dl의 포도당 농도 및 25 %의 헤마토크릿에 대해, (45%의 "정상적" HKT를 갖는 샘플에 대해 측정된 포도당 농도와 비교하여) +6 %의 정정 팩터가 적용될 수도 있다.
위에서 언급된 예시적인 실시형태들이 임피던스 측정 전극들 (130) 의 하나 이상을 위한 전극 재료로서의 알루미늄의 사용에 널리 관련된다. 그러나, 위에서 약술된 바와 같이, 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 다른 재료들이 사용될 수도 있다. 따라서, 바람직하게는, 임피던스 측정 전극들 (130) 중 적어도 하나가, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄 및 티타늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속들을 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로, 심지어 덜 바람직하더라도, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은 및 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속이 포함될 수도 있다.
게다가, 위에서 약술된 바와 같이, 합금이 임피던스 측정 전극들 (130) 중 하나 이상을 위해 사용되는 경우, 금속 및/또는 비금속 성질의 하나 이상의 첨가물들이 합금 내에 존재할 수도 있다. 사용될 수도 있는 잠재적 첨가물들이 다음의 개관에서 열거된다: 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 베릴륨 (Be), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 스칸듐 (Sc), 이트륨 (Y), 티타늄 (Ti), 지르코늄 (Zr), 하프늄 (Hf), 바나듐 (V), 니오븀 (Nb), 탄탈 (Ta), 크롬 (Cr), 몰리브덴 (Mo), 텅스텐 (W), 망간 (Mn), 레늄 (Re), 철 (Fe), 루테늄 (Ru), 코발트 (Co), 로듐 (Rh), 이리듐 (Ir), 니켈 (Ni), 팔라듐 (Pd), 백금 (Pt), 구리 (Cu), 은 (Ag), 금 (Au), 아연 (Zn), 붕소 (B), 인듐 (In), 규소 (Si), 게르마늄 (Ge), 주석 (Sn), 납 (Pb), 안티몬 (Sb), 비스무트 (Bi), 셀레늄 (Se), 텔루륨 (Te), 란타늄 (La), 세륨 (Ce), 프라세오디뮴 (Pr), 네오디뮴 (Nd), 사마륨 (Sm), 유로퓸 (Eu), 가돌리늄 (Gd), 테르븀 (Tb), 디스프로슘 (Dy), 홀뮴 (Ho), 에르븀 (Er), 툴륨 (Tm), 이테르븀 (Yb), 루테튬 (Lu).
도 14에서, 테스트 엘리먼트 (114) 의 추가의 실시형태가 평면도로 도시되어 있다. 도 11 및 도 12에 도시된 실시형태와 유사하게, 테스트 엘리먼트는, 모세관 엘리먼트 (126) 를 형성하는 스페이서 (124) 에 의해 부분적으로 커버되는 기판 (122) 을 포함한다. 커버 포일이, 도 12에 도시된 실시형태와 유사하게, 추가로 존재할 수도 있지만, 도 14어서 도시되어 있지 않다.
테스트 엘리먼트 (114) 는 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120) 을 갖는 테스트 필드 (118) 를 더 포함한다. 테스트 필드 (118) 에 의해 커버되는 모세관 엘리먼트 (126) 내의 영역이 테스트 구역 (161) 로서 정의될 수도 있다. 테스트 필드 (118) 는, 일 예로서, 기판 (122) 또는 커버 포일 (160) 중 하나 또는 양쪽 모두에 제공될 수도 있다.
테스트 엘리먼트 (114) 는 접촉 리드들 (162) 을 통해 전기적으로 접촉될 수도 있는 복수의 임피던스 측정 전극들 (130) 을 더 포함한다. 게다가, 접촉 패드들이 도 11 및 도 12에서 도시된 셋업에서처럼 존재할 수도 있지만, 그 접촉 패드들은 도 14의 개략도에는 도시되어 있지 않다.
임피던스 측정 전극들 (130) 은, 도 14의 셋업에서, 하나 이상의 페일세이프 단계들에서와 같은 하나 이상의 페일세이프 측정들을 수행하기 위한 측정들을 포함하는, 다양한 유형들의 측정들을 위해 구성될 수도 있다.
따라서, 도 14에 도시된 예시적인 실시형태에서는, 모세관 엘리먼트 (126) 의 도포 개구부 (166) 에 가까이, 측정 전극들 (130) 의 제 1 쌍 (164) 이 존재할 수도 있다. 이 제 1 쌍 (164) 은 특히 도즈 검출을 위해 구성될 수도 있다. 제 1 쌍 (164) 이 도포 개구부 (166) 에의 샘플 도우즈에 의해 커버되는 경우 제 1 쌍 (164) 의 전극들 간의 증가된 전도성이 측정될 수도 있다. 이로써, 테스트 시퀀스가, 바람직하게는 자동으로 시작될 수도 있다.
게다가, 임피던스 측정 전극들 (130) 은 측정 전극들 (130) 의 제 2 쌍 (168) 을, 특히 테스트 필드 (118) 내에 포함할 수도 있다. 제 2 쌍 (168) 은 특히 한 쌍의 매크로 바 전극들일 수도 있다. 제 2 쌍 (168) 은 특히 헤마토크릿 검출을 위해 사용될 수도 있다. 제 2 쌍 (168) 의 전극들은 테스트 필드 (118) 내에서 가능한 한 멀리 이격될 수도 있다. 이 증가된 거리 때문에, 제 2 쌍 (168) 의 셋업은 모세관 높이 및 헤마토크릿에 특히 민감할 수도 있는데, 제 2 쌍 (168) 의 전극들 간의 큰 거리로 인해, 상당한 양의 혈액 세포들이 전극들 사이에 축적될 수 있기 때문이다.
게다가, 임피던스 측정 전극들 (130) 은 온도 및/또는 전도성에 민감하고 헤마토크릿과 같은 다른 영향들에 덜 민감할 수도 있는, 테스트 필드 (118) 내에 위치된 임피던스 측정 전극들 (130) 의 제 3 쌍 (170) 을 포함할 수도 있다. 따라서, 일 예로서, 제 3 쌍 (170) 은 맞물리는 마이크로전극들, 이를테면 두 개의 서로 맞물리는 빗형 전극 구조들을 포함할 수도 있다. 모세관 슬라이드 벽들의 빈번한 교차로 인해, 이들 맞물리는 마이크로전극들은 모세관 폭에 특히 민감할 수도 있고, 따라서, 온도 및/또는 전도성에 민감하고 헤마토크릿 또는 다른 간섭물들에 덜 민감할 수도 있다. 그러한 맞물리는 마이크로전극들은 임피던스에 대한 헤마토크릿 영향과는 대체로 독립적인 온도의 영향을 평가하는데 사용될 수 있는데, 빗형 전극 핑거들 간의 더 작은 갭이 혈액 세포 밀도의 임피던스 영향을 감소시키기 때문이다.
게다가, 임피던스 측정 전극들 (130) 은 임피던스 측정 전극들 (130) 의 제 4 쌍 (172) 을 포함할 수도 있다. 위에서 약술된 바와 같이, 전극 쌍들 (164, 168, 170 또는 172) 중 둘 이상이 하나 이상의 공통 전극들을 공유할 수도 있다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 4 쌍 (172) 은 제 2 쌍 (168) 의 하류의 전극을 공유할 수도 있다. 제 4 쌍 (172) 은 젖음 제어 또는 충전 검출을 위해 특히 구성될 수도 있고 테스트 필드 (118) 를 커버하는 테스트 구역의 완전 충전을 검출하기 위해 구성될 수도 있다. 제 4 쌍 (172) 은, 모세관 엘리먼트 (126) 의 젖음 제어 및/또는 충전 검출의 목적을 위해, 특히 제 1 쌍 (164) 과 조합하여 작동할 수도 있다. 따라서, 도 14에서, 네 개의 충전 레벨들이 파선들에 의해 심볼로 도시되고 참조 번호들 (174, 176, 178, 180) 에 의해 표시된다. 제 1 충전 레벨 (174) 이 제 1 전극 쌍 (164) 에 의한 도즈 검출이 시작하는 충전 레벨을 표시한다. 제 2 충전 레벨 (176) 은 테스트 필드 (118) 에 의해 정의된 테스트 구역이 도달되는 충전 레벨을 표시한다. 제 3 충전 레벨 (178) 은 테스트 구역의 끝이 도달되는 충전 레벨을 표시한다. 제 4 충전 레벨 (180) 은 충전이 측정들을 위해 완료되거나 또는 적어도 충분한 충전 레벨을 표시한다.
따라서, 도 14에 도시된 전극 셋업을 사용함으로써, 다양한 페일세이프 메커니즘들, 이를테면 도우징 및/또는 젖음 및/또는 충전 제어에 관련한 페일세이프 메커니즘들 및/또는 온도 및/또는 전도성 및/또는 헤마토크릿에 관련한 페일세이프 메커니즘들이 구현될 수도 있다.
측정된 임피던스는 제조 허용오차들로 인해 변할 수 있는 모세관의 기하구조 (높이, 폭) 에 민감하다. 상이하게 구조화된 전극 쌍들의 사용에 의해, 상이한 간섭 효과들이 더 잘 분리되고 그러므로 보상 및/또는 측정될 수 있다.
도즈 및 충전 전극 쌍들 (164, 172) 은 특히, 테스트 구역에 위치된 전극 쌍들 (168, 170) 이 샘플에 의해 완전히 커버되는 것을 보장하기 위해 사용될 수도 있다. 모세관 입구에서의 제 1 쌍 (164) 의 도즈 전극들은 제 1 투여량을 검출하고 제어된 테스트 시퀀스를 시작하기 위해 사용될 수도 있다. 각각의 셀이 적어도 하나의 전극 쌍과 액체를 유지하는 주변 테스트 챔버를 포함하는, 개별 셀들의 기하학적 팩터들 (표면, 거리, 배열, 모세관 폭 및 높이) 이, 위에서 약술된 바와 같이, 셀의 셀 상수에 기여한다.
참조 번호 목록
110 측정 시스템
112 체액
114 테스트 엘리먼트
116 측정 디바이스
117 테스트 엘리먼트 리셉터클
118 테스트 필드
120 테스트 화학물질
122 기판
124 스페이서
126 모세관 엘리먼트
128 도포 로케이션
130 임피던스 측정 전극들
132 접촉 패드들
134 검출 윈도우
136 광학적 검출기
138 광원
140 광감성 엘리먼트
142 임피던스 측정 디바이스
144 접촉 엘리먼트
146 교류 전원
148 측정 디바이스
150 평가 유닛
152 디스플레이
154 제어 엘리먼트
156 전자 인터페이스
158 케이싱
160 커버 포일
161 테스트 구역
162 접촉 리드들
164 제 1 쌍의 임피던스 측정 전극들
166 도포 개구부
168 제 2 쌍의 임피던스 측정 전극들
170 제 3 쌍의 임피던스 측정 전극들
172 제 4 쌍의 임피던스 측정 전극들
174 제 1 충전 레벨
176 제 2 충전 레벨
178 제 3 충전 레벨
180 제 4 충전 레벨
Claims (18)
- 체액 (112) 에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법으로서,
a) 광학적 측정을 수행하는 단계로서, 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120) 이 상기 체액 (112) 과 접촉하며, 상기 테스트 화학물질 (120) 이 광학적 테스트 화학물질 (120) 이고 상기 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되며, 상기 체액 (112) 및 상기 테스트 화학물질 (120) 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출 가능한 특성이 검출 반응으로 인해 변경되며, 적어도 하나의 광학적 측정 값이 생성되는, 상기 광학적 측정을 수행하는 단계;
b) 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계로서, 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 이 사용되며, 적어도 하나의 교류 전기 신호가 상기 임피던스 측정 전극들 (130) 을 통해 상기 체액 (112) 에 인가되고 적어도 하나의 대답 신호가 기록되며, 적어도 하나의 임피던스 측정 값이 생성되는, 상기 적어도 하나의 임피던스 측정을 수행하는 단계;
c) 적어도 하나의 평가 단계를 수행하는 단계로서, 상기 평가 단계에서, 적어도 하나의 평가 알고리즘이 사용되며, 상기 광학적 측정 값 및 상기 임피던스 측정 값이 상기 체액 (112) 에서의 상기 분석물의 농도를 결정하기 위해 사용되는, 상기 적어도 하나의 평가 단계를 수행하는 단계
를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
단계 c) 는 적어도 하나의 페일세이프 단계를 포함하며, 상기 페일세이프 단계에서, 상기 광학적 측정 값 또는 상기 임피던스 측정 값 중 하나 또는 양쪽 모두가 사용되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
단계 c) 에서, 상기 체액 (112) 에서의 상기 분석물의 농도는 상기 체액 (112) 에서의 적어도 하나의 간섭물 농도에 대해 정정되는 정정된 농도인, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 c) 는 하기의 서브 단계:
c.1) 상기 광학적 측정 값 및 제 1 평가 알고리즘을 사용함으로써 상기 체액 (112) 에서의 상기 분석물의 농도의 추정된 값을 결정하는 서브단계;
c.2) 상기 추정된 값을 사용하고 적어도 하나의 정정 알고리즘을 사용하여 상기 추정된 값을 정정함으로써 상기 체액 (112) 에서의 상기 분석물의 농도의 정정된 값을 결정하는 서브단계로서, 상기 정정 알고리즘은 상기 임피던스 측정 값을 사용하는, 상기 분석물의 농도의 정정된 값을 결정하는 서브단계를 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
단일 테스트 엘리먼트 (114) 가 방법 단계 a) 및 방법 단계 b) 양쪽 모두를 위해 사용되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 중 적어도 하나의 임피던스 측정 전극 (130) 은 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 중 적어도 하나의 임피던스 측정 전극 (130) 은 알루미늄을 포함하는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임피던스 측정 전극들 (130), 상기 테스트 화학물질 (120) 및 모세관 엘리먼트 (126) 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 엘리먼트의 젖음 제어가 상기 임피던스 측정 값을 사용함으로써 수행되는, 체액에서의 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 방법. - 체액 (112) 에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 테스트 엘리먼트 (114) 로서,
a) 상기 체액 (120) 과 접촉될 수도 있는 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120) 로서, 상기 테스트 화학물질 (120) 은 광학적 테스트 화학물질이고 분석물의 존재하에서 적어도 하나의 검출 반응을 수행하도록 구성되어 있고, 상기 체액 (112) 및 상기 테스트 화학물질 (120) 중 적어도 하나의 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 파라미터가 검출 반응으로 인해 변경되는, 상기 적어도 하나의 테스트 화학물질 (120);
b) 교류 전기 신호를 상기 체액 (112) 에 인가하기 위해 구성되고 적어도 하나의 대답 신호를 기록하기 위해 구성된 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130)
을 포함하는, 테스트 엘리먼트 (114). - 제 9 항에 있어서,
상기 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 중 적어도 하나의 임피던스 측정 전극 (130) 은 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오븀, 지르코늄, 티타늄, 루테늄, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는, 테스트 엘리먼트 (114). - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 중 적어도 하나의 임피던스 측정 전극 (130) 은 알루미늄을 포함하는, 테스트 엘리먼트 (114). - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임피던스 측정 전극들 (130) 은 베어 (bare) 금속 전극들이고, 상기 임피던스 측정 전극들 (130) 은 임피던스 측정 동안 상기 체액 (112) 과 직접 접촉하는, 테스트 엘리먼트 (114). - 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 엘리먼트 (114) 는 적어도 하나의 기판 (122) 과 상기 기판 (122) 에 제공된 상기 적어도 2 개의 임피던스 측정 전극들 (130) 을 포함하며,
상기 테스트 엘리먼트 (114) 는 상기 기판 (122) 에 연결된 적어도 하나의 테스트 필드 (118) 를 더 포함하며,
상기 테스트 필드 (118) 는 상기 테스트 화학물질 (120) 을 포함하는, 테스트 엘리먼트 (114). - 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 엘리먼트 (114) 는 적어도 하나의 도포 로케이션 (128) 을 포함하며,
상기 체액 (112) 의 샘플이 상기 도포 로케이션 (128) 에 도포가능하며,
상기 테스트 엘리먼트 (114) 는 적어도 하나의 모세관 엘리먼트 (126) 를 더 포함하며,
상기 모세관 엘리먼트 (126) 는 상기 도포 로케이션 (128) 으로부터 상기 테스트 화학물질 (120) 및 상기 임피던스 측정 전극들 (130) 중 적어도 하나까지 상기 체액 (112) 의 샘플을 안내하기 위해 구성되는, 테스트 엘리먼트 (114). - 체액 (112) 에서 적어도 하나의 분석물을 검출하기 위한 측정 시스템 (110) 으로서,
i) 테스트 엘리먼트 (114) 에 관련한 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 테스트 엘리먼트 (114);
ii) 상기 테스트 엘리먼트 (114) 를 사용하기 위해 구성된 적어도 하나의 측정 디바이스 (116) 로서, 방법에 관련한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되는, 상기 측정 디바이스 (116) 를 포함하는, 측정 시스템 (110). - 제 15 항에 있어서,
상기 측정 디바이스 (116) 는 적어도 하나의 광학적 검출기 (136) 를 포함하며,
상기 광학적 검출기 (136) 는 적어도 하나의 광학적으로 검출가능한 특성을 측정하도록 그리고 적어도 하나의 광학적 측정 값을 생성하도록 구성되며,
상기 측정 디바이스 (116) 는 적어도 하나의 임피던스 측정 디바이스 (142) 를 더 포함하며,
상기 임피던스 측정 디바이스 (142) 는 임피던스 측정 전극들 (130) 에 접속 가능하고
상기 임피던스 측정 디바이스 (142) 는 임피던스 측정을 수행하도록 구성되는, 측정 시스템 (110). - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 측정 디바이스 (116) 는 적어도 하나의 평가 유닛 (150) 을 더 포함하며,
상기 평가 유닛 (150) 은 적어도 하나의 평가 알고리즘을 수행함으로써, 적어도 하나의 광학적 측정 값 및 적어도 하나의 임피던스 측정 값을 사용함으로써 체액 (112) 에서의 분석물의 농도를 결정하도록 구성되는, 측정 시스템 (110). - 체액 (112) 에서의 임피던스 측정들을 수행하기 위한 전극들 (130) 에 대한 전극 재료로서의 알루미늄의 용도.
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