KR20170018337A - 저-왜곡 신호 발생 회로 블록을 갖는 핸드헬드 검사 측정기 - Google Patents

저-왜곡 신호 발생 회로 블록을 갖는 핸드헬드 검사 측정기 Download PDF

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Abstract

체액 샘플 내의 분석물의 결정에서 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기는 하우징, 하우징 내에 배치되는 클록 모듈, 하우징 내에 배치되는 마이크로컨트롤러, 하우징 내에 배치되는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록("LDSGCB"), 및 분석 검사 스트립을 동작식으로 수용하도록 구성되는 스트립 포트 커넥터를 포함한다. LDSGCB는 신호 합산 회로("SSC") 서브블록, 저항-커패시턴스(RC) 필터, 및 단일 연산 증폭기를 포함한다. 클록 모듈 및 마이크로컨트롤러는 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고, 위상 변화된 구형파 신호들을 SSC로 출력하도록 구성된다. SSC는 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 결과적인 합산-파 신호를 RC 필터로 출력하도록 구성된다. RC 필터는 결과적인 합산-파 신호로부터 고조파를 필터링함으로써, 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 구성된다.

Description

저-왜곡 신호 발생 회로 블록을 갖는 핸드헬드 검사 측정기{HAND-HELD TEST METER WITH LOW-DISTORTION SIGNAL GENERATION CIRCUIT BLOCK}
본 발명은 일반적으로 의료 장치 및 특히 검사 측정기(test meter)와 관련 방법에 관한 것이다.
체액 샘플 내의 분석물(analyte) 또는 체액 샘플의 특성의 결정(예컨대, 검출 및/또는 농도 측정)은 의료 분야에서 특별한 관심 대상이다. 예를 들어, 소변, 혈액, 혈장 또는 간질액(interstitial fluid)과 같은 체액의 샘플 내의 포도당, 케톤체, 콜레스테롤, 지질단백질, 트라이글리세라이드, 아세트아미노펜, 헤마토크릿(hematocrit) 및/또는 HbA1c 농도를 판정하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 결정은 분석 검사 스트립(test strip)(예컨대, 전기화학-기반 분석 검사 스트립)과 조합하여 핸드헬드 검사 측정기(hand-held test meter)를 사용하여 달성될 수 있다.
본 발명의 신규한 특징이 첨부된 청구범위에 상세히 기재된다. 본 발명의 특징 및 이점의 보다 나은 이해가, 본 발명의 원리가 이용되는 예시적인 실시예를 기재하는 하기의 상세한 설명, 및 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 지시하는 첨부 도면을 참조함으로써 얻어질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기의 간략화된 도면.
도 2는 도 1의 핸드헬드 검사 측정기의 다양한 블록의 간략화된 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 이용될 수 있는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록(low-distortion signal generation circuit block)의 간략화된 개략도.
도 4는 도 3의 저-왜곡 신호 발생 회로 블록의 더욱 간략화된(즉, 하나의 능동 소자로 축약된) 개략도.
도 5는 2개의 위상 변화된 구형파 신호(phase-shifted square wave signal)들, 및 스태킹된 y축 포맷(stacked y-axis format)을 이용한 결과적인 합산-파(summed-wave) 신호의 간략화된 스태킹된 도면.
도 6은 (i) 본 발명의 다양한 실시예들에서 이용될 수 있는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록 및 (ii) 대안적인 신호 발생 회로 블록의 시뮬레이션을 포함한, 다양한 시뮬레이션들에 사용되는 전기 회로 블록의 간략화된 전기 개략도.
도 7은 도 6의 전기 회로 블록을 사용하여 발생되는 1차 고조파 시뮬레이션 진폭 결과 대 위상 분리(phase separation)의 간략화된 그래프.
도 8은 도 6의 전기 회로 블록을 사용하여 발생되는 2차, 3차, 4차 및 5차 고조파 시뮬레이션 진폭 결과 대 위상 분리의 간략화된 그래프.
도 9는 도 6의 전기 회로 블록을 사용하여 발생되는 전고조파 왜율(Total Harmonic Distortion, THD) 결과 대 위상 분리의 간략화된 그래프.
도 10은 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는, 2차 필터링과 +/- 60도 구형파 위상 분리를 이용하는 저-왜곡 신호 발생 블록 및 4차 필터를 이용하는 대안적인 신호 발생 블록에 대한 고조파 시뮬레이션 진폭 결과들을 비교하는 (y축이 상대 강도를 나타내는) 막대 차트.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기를 이용하기 위한 방법에서의 단계들을 도시하는 흐름도.
하기의 상세한 설명은 도면을 참조하여 읽어야 하며, 도면에서 여러 도면 내의 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 지시된다. 반드시 축척대로 도시된 것은 아닌 도면은 단지 설명의 목적을 위해 예시적인 실시예를 도시하며, 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리를 제한이 아닌 예로서 예시한다. 이러한 설명은 명백하게 당업자가 본 발명을 제조 및 사용하는 것을 가능하게 할 것이고, 현재 본 발명을 수행하는 최선의 모드로 여겨지는 것을 포함하는, 본 발명의 몇몇 실시예, 개작, 변형, 대안 및 사용을 기술한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 임의의 수치 값 또는 범위에 대한 용어 "약" 또는 "대략"은 구성요소들의 일부 또는 집합이 본 명세서에 기술된 바와 같은 그의 의도된 목적으로 기능할 수 있게 하는 적합한 치수 허용오차를 나타낸다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 체액 샘플 내의 분석물 및/또는 체액 샘플의 특성의 결정에서 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기는 하우징, 하우징 내에 배치되는 클록 모듈, 하우징 내에 배치되는 마이크로컨트롤러, 하우징 내에 배치되는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록, 및 분석 검사 스트립을 동작식으로 수용하도록 구성되는 스트립 포트 커넥터(strip port connector)를 포함한다. 저-왜곡 신호 발생 회로 블록은 신호 합산 회로 서브블록(signal summation circuit sub-block), 저항-커패시턴스(RC) 필터, 및 단일 연산 증폭기를 포함한다.
클록 모듈 및 마이크로컨트롤러는 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고, 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 신호 합산 회로로 출력하도록 구성된다. 신호 합산 회로는 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 결과적인 합산-파 신호를 RC 필터로 출력하도록 구성된다. 또한, RC 필터는 결과적인 합산-파 신호로부터 고조파를 필터링함으로써, 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 구성된다. 단일 연산 증폭기는 감소된 고조파 왜곡 신호를 증폭하여 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 구성되고, 이러한 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 스트립 포트 커넥터에 수용된 분석 검사 스트립으로 출력된다.
본 발명의 실시예들에 따른 핸드헬드 검사 측정기들은 이들이 저렴한 저-왜곡 신호 발생 회로 블록을 사용하여 개선된 결정 정확성을 제공한다는 점에서 유리하다. 게다가, 저-왜곡 신호 발생 회로 블록은 단일 연산 증폭기만을 포함하므로, 핸드헬드 검사 측정기 하우징 내에서 비교적 적은 공간을 필요로 한다. 저-왜곡 신호 발생 회로 블록은 저비용인데, 그 이유는 예를 들어 단일 능동 소자, 즉 단일 연산 증폭기만을 포함하기 때문이며, 이때 회로의 나머지는 배터리(또는 다른 적합한 파워 레일 소스(power rail source)), 저항기 및 커패시터와 같은 수동(passive) 소자로 구성된다. 단일 연산 증폭기만을 포함함에도 불구하고, 저-왜곡 신호 발생 회로 블록은, 유리하게는 왜곡이 낮고(예컨대, 전고조파 왜율(THC)이 2차 및 4차 고조파들 각각에 대해 예를 들어 1.1% 및 0.8 미만임) 따라서 높은 정확도의 결정에 사용하기에 특히 적합한 감소된 고조파 왜곡 신호를 발생시킨다.
일단 당업자가 본 발명을 알게 되면, 당업자는 본 발명에 따른 핸드핸드 검사 측정기로서 용이하게 수정될 수 있는 핸드헬드 검사 측정기의 예가 라이프스캔 인크.(LifeScan Inc.)(미국 캘리포니아주 밀피타스 소재)로부터 구매가능한 원터치(OneTouch)(등록상표) 울트라(Ultra)(등록상표) 2 포도당 측정기라는 것을 인식할 것이다. 또한, 수정될 수 있는 핸드헬드 검사 측정기의 추가 예들을, 각각이 본 명세서에 참고로 완전히 포함된, 미국 특허 출원 공개 제2007/0084734호(2007년 4월 19일자로 공개됨) 및 제2007/0087397호(2007년 4월 19일자로 공개됨)에서 그리고 국제특허 공개 WO2010/049669호(2010년 5월 6일자로 공개됨)에서 볼 수 있다. 게다가, 헤마토크릿의 결정을 위한 다른 회로 구성들의 사용이, 또한 본 명세서에 참고로 완전히 포함된 미국 특허 출원 제13/008405호에 기술되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 체액 샘플 내의 분석물의 결정을 위한 핸드헬드 검사 측정기(100)의 간략화된 도면이다. 도 2는 핸드헬드 검사 측정기(100)의 다양한 블록들의 간략화된 블록도이다. 도 3은 핸드헬드 검사 측정기(100)를 포함한 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록의 간략화된 개략도이다. 도 4는 도 3의 저-왜곡 신호 발생 회로 블록의 더욱 간략화된(즉, 하나의 능동 소자로 축약된) 개략도이다. 도 5는 2개의 위상 변화된 구형파 신호들 및 결과적인 합산-파 신호의 간략화된 스태킹된 도면이다.
도 6은 (i) 본 발명의 다양한 실시예들에서 이용될 수 있는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록의 시뮬레이션 및 (ii) 대안적인 신호 발생 회로 블록을 포함한, 다양한 시뮬레이션들에 사용되는 전기 회로 블록(200)의 간략화된 전기 개략도이다. 도 7은 전기 회로 블록(200)을 사용하여 발생되는 1차 고조파 시뮬레이션 진폭 결과 대 위상 분리의 간략화된 그래프이다. 도 8은 전기 회로 블록(200)을 사용하여 발생되는 2차, 3차, 4차 및 5차 고조파 시뮬레이션 진폭 결과 대 위상 분리의 간략화된 그래프이다. 도 9는 전기 회로 블록(200)을 사용하여 발생되는 전고조파 왜율(THD) 대 위상 분리의 간략화된 그래프이다. 도 10은 본 발명의 실시예들에서 이용될 수 있는, 2차 필터링과 ±60도 구형파 위상 분리를 이용하는 저-왜곡 신호 발생 블록 및 4차 필터를 이용하는 대안적인 신호 발생 블록에 대한 고조파 시뮬레이션 진폭 결과들을 비교하는 막대 차트이다.
도 3, 도 4 및 도 6에서, "A"는 제1 위상 변화된 구형파 신호를 나타내고, "B"는 제2 위상 변화된 구형파 신호를 나타내며, "C"는 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호(예를 들어, 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 사인파 신호)를 나타내고, 이러한 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 스트립 포트 커넥터에 수용된 분석 검사 스트립으로 출력된다. 신호 "A"는, 예를 들어 1V 피크 대 피크(peak-to-peak)이고 + 30도만큼 위상 변화된 250 ㎑ 디지털 구형파일 수 있다. 신호 "B"는, 예를 들어 1V 피크 대 피크이고 -30도만큼 위상 변화된 250 ㎑ 디지털 구형파일 수 있다. 신호 "C"는, 예를 들어 10 ㎷ 피크 대 피크인 250 ㎑ 디지털 사인파일 수 있다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 핸드헬드 검사 측정기(100)는 디스플레이(102), 복수의 사용자 인터페이스 버튼(104)들, 스트립 포트 커넥터(106), USB 인터페이스(108), 및 하우징(110)을 포함한다(도 1 참조). 특히 도 2를 참조하면, 핸드헬드 검사 측정기(100)는 또한 클록 모듈(112), 마이크로컨트롤러(114), 저-왜곡 신호 발생 회로 블록(116), 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(118) 및 분석 검사 스트립(도 1 및 도 2에 TS로 표시됨)에 검사 전압을 인가하기 위한, 그리고 또한 전기화학적 응답(예컨대, 복수의 검사 전류 값들)을 측정하고 전기화학적 응답에 기초하여 분석물 또는 특성을 판정하기 위한 다른 전자 구성요소(도시되지 않음)를 포함한다. 본 설명을 간략화하기 위해, 도면은 그러한 전자 회로 모두를 도시하지는 않는다.
저-왜곡 신호 발생 회로 블록(116)은 신호 합산 회로 서브블록(119), 저항-커패시턴스(RC) 필터(120), 및 단일 연산 증폭기(122)(특히, 도 3참조)를 포함한다. 신호 합산 회로 서브블록(119)은 도 3의 저항기(R10, R7)들을 포함한다. RC 필터(120)는 제1 스테이지(즉, 도 3의 커패시터(C6) 및 저항기(R9)) 및 제2 스테이지(즉, 도 3의 커패시터(C7) 및 저항기(R8))를 포함한다. 도 3에서, 단일 연산 증폭기(122)는 U3으로 표시되어 있다.
클록 모듈(112) 및 마이크로컨트롤러(114)는 복수의 위상 변화된 구형파 신호들(예를 들어, 도 4에 도시된 신호 A 및 신호 B)을 발생시키고, 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 신호 합산 회로 서브블록(119)(도 3 참조)으로 출력하도록 구성된다. 신호 합산 회로 서브블록(119)은 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 결과적인 합산-파 신호를 RC 필터(120)로 출력하도록 구성된다. RC 필터(120)는 결과적인 합산-파 신호로부터 고조파를 필터링함으로써, 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 구성된다. 단일 연산 증폭기(122)는 감소된 고조파 왜곡 신호를 증폭하여 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호(예컨대, 신호 C)를 생성하도록 구성되고, 이러한 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 스트립 포트 커넥터(106)에 수용된 분석 검사 스트립(TS)으로 출력된다.
클록 모듈(112), 마이크로컨트롤러(114) 및 신호 합산 회로 서브블록(119)의 동작을 예시하기 위해, 도 5는 제1 및 제2 위상 변화된 구형파들 및 결과적인 합산-판 신호를 도시한다. 도 5에서, 가장 상부의 신호는 -30도 위상 변화된 구형파 신호인 반면, 중앙의 신호는 +30도 위상 변화된 구형파 신호이다. 따라서, 2개의 구형파 신호들은 총 60도만큼 위상 변화되어 있다. 가장 하부의 신호는 제1 또는 제2 위상 변화된 구형파 신호들 중 어느 신호보다 사인파에 더 근접한 결과적인 합산-파 신호이다. 결과적인 합산-파 신호를 생성하기 위해 60도만큼 위상 변화된 2개의 구형파 신호들을 사용하는 것이 임의의 3차 고조파를 본질적으로 완전히 제거한다는 것이 판명되었다. 그러나, 45도 내지 75도 범위의 위상 변화와 같은 다른 위상 변화가 또한 3차 고조파를 실질적으로 감소시킬 수 있다.
도 6에 도시된 시뮬레이션 개략도를 사용하여 1차 내지 5차 고조파들에 대한 위상 분리의 영향을 연구하였다. 결과가 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10에 나타나 있다. 이와 관련하여, 도 6의 시뮬레이션 개략도의 상부 부분이 2개의 연산 증폭기들을 이용하는 4차 필터인 반면, 하부 부분이 도 3의 개략도와 본질적으로 동등하다는 것에 주목한다.
도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 1차 고조파가 0도의 위상 분리에 대해 최대이고 180도의 위상 분리에서 최소임을 나타낸다. 도 8은 홀수차 고조파들만으로 구성된 입력 구형파들로 인해 2차 및 4차 고조파들이 최소임을 나타낸다. 3차 고조파는 전고조파 왜율(THD)에 가장 큰 기여를 하며, 60도, 180도 및 300도의 위상 분리에서 최소를 갖는다(도 8 참조). 최저 THD는 60도 및 300도에 있다(도 9 참조). 도 10은 저-왜곡 신호 발생 회로 블록(116)에 대한 2차, 3차 및 4차 고조파 THD가 60도만큼 변화된 2개의 구형파들의 상황에 대해 2개의 연산 증폭기들을 갖는 4차 RC 필터와 유사한 성능을 제공함을 도시한다.
본 발명의 실시예들에 따른 핸드헬드 검사 측정기에서, RC 필터의 "무릎(knee)" 주파수와 결과적인 사인파 사이에는, 무릎 주파수를 변화시키는 것이 1차 고조파의 감쇠를 변화시키고 따라서 결과적인 사인파의 진폭을 제어한다는 점에서 소정의 관계가 있음이 판명되었다. 예를 들어, 2차 RC 필터의 경우, 발생된 구형파의 진폭을 2V 피크 대 피크로부터 20 ㎷ 피크 대 피크로 감소시키는 것은 40dB의 감쇠를 필요로 한다. 이는 무릎 주파수가 원하는 주파수 아래로 10(즉, 한자릿수 크기)만큼 낮은 레벨에서 미리 결정될 것을 요구한다. 따라서, 예시적이지만 비제한적인 250 ㎑의 원하는 주파수에 대해, 25 ㎑의 무릎 주파수를 갖는 RC 필터가 요구된다.
디스플레이(102)는 예를 들어 스크린 이미지를 보여주도록 구성된 액정 디스플레이 또는 쌍안정(bi-stable) 디스플레이일 수 있다. 스크린 이미지의 예는 포도당 농도, 날짜 및 시간, 에러 메시지, 및 어떻게 검사를 수행하는지를 최종 사용자에게 지시하기 위한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
스트립 포트 커넥터(106)는 전혈 샘플 내의 헤마토크릿 및/또는 포도당의 결정을 위해 구성된 전기화학-기반 분석 검사 스트립과 같은 분석 검사 스트립(TS)과 동작식으로 인터페이싱하도록 구성된다. 따라서, 분석 검사 스트립은 스트립 포트 커넥터(106) 내로 동작식으로 삽입되도록, 그리고 예를 들어 적합한 전기 접점들을 통해 저-왜곡 신호 발생 회로 블록(116) 및 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(118)과 동작식으로 인터페이싱하도록 구성된다.
USB 인터페이스(108)는 당업자에게 알려진 임의의 적합한 인터페이스일 수 있다. USB 인터페이스(108)는 본질적으로 핸드헬드 검사 측정기(100)에 전력을 공급하고 그 측정기로의 데이터 라인을 제공하도록 구성된 수동 소자이다.
일단 분석 검사 스트립이 핸드헬드 검사 측정기(100)와 인터페이싱되면 또는 그 이전에, 체액 샘플(예컨대, 전혈 샘플)이 분석 검사 스트립의 샘플 챔버 내로 도입된다. 분석 검사 스트립은 선택적으로 그리고 정량적으로 분석물을 다른 미리 결정된 화학적 형태로 변환시키는 효소 시약(enzymatic reagent)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분석 검사 스트립은 포도당이 산화된 형태로 물리적으로 변환될 수 있도록 페리시아나이드 및 포도당 산화 효소를 가진 효소 시약을 포함할 수 있다.
마이크로컨트롤러(114)는 또한 분석 검사 스트립의 전기화학적 응답에 기초한 분석물의 결정에 그리고 또한 도입된 샘플의 헤마토크릿을 결정하는 데 적합한 알고리즘을 저장하는 메모리 서브블록을 포함한다. 마이크로컨트롤러(114)는 하우징(110) 내에 배치되고, 당업자에게 알려진 임의의 적합한 마이크로컨트롤러 및/또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 적합한 마이크로컨트롤러는, 부품 번호 MSP430F5636으로서 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)(미국 텍사스주 달라스 소재)로부터 구매가능한 마이크로컨트롤러 및 부품 번호 STM8L152로서 에스티마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)(스위스 제네바 소재)로부터 구매가능한 마이크로컨트롤러를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 마이크로컨트롤러(114)는, 원한다면, 복수의 위상 변화된 구형파들의 생성에 이용되는 타이머 블록을 포함할 수 있다.
이하 추가로 기술되는 바와 같이, 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(118) 및 마이크로컨트롤러(114)는 예를 들어 체액 샘플을 통해 구동되는 하나 이상의 고주파 전기 신호의 위상 변화를 측정함으로써, 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀에서 체액 샘플의 위상 변화를 측정하도록 구성된다. 게다가, 마이크로컨트롤러(114)는 측정된 위상 변화에 기초하여 체액의 헤마토크릿을 계산하도록 구성된다.
저-왜곡 신호 발생 회로 블록(116)에 의해 생성되는 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 스트립 포트 커넥터(106)에 전달되며, 여기서 이 신호는 분석 검사 스트립(TS)의 샘플 셀을 가로질러 구동되고 결과적인 신호가 위상-변화-기반 헤마토크릿 측정 블록(118)에 의해 검출된다. 또한, 체액 샘플 내의 헤마토크릿의 결정을 위한 사인파 신호들의 사용에 관한 상세 사항이, 본 명세서에 참고로 완전히 포함된 미국 특허 출원 제13/008405호에서 입수가능하다.
도 1 내지 도 11과 관련하여 기술된 실시예에서, 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 사인파이다. 그러나, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기는, 예를 들어 증폭된 저-왜곡 사다리꼴파 신호 및 증폭된 저-왜곡 삼각파 신호를 포함한, 복수의 위상 변화된 구형파 신호들로부터 다른 증폭된 저-왜곡 신호들을 발생시키는 데 이용될 수 있다. 그러한 사다리꼴파 및 삼각파 신호들은 RC 필터의 사용 없이 생성될 수 있으며, 합산된 위상 변화된 구형파 신호들의 개수가 증가됨에 따라 증폭된 신호의 왜곡이 감소된다.
따라서 그리고 일반적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 체액 샘플 내의 분석물 및/또는 체액 샘플의 특성의 결정에서 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기의 대안적인 실시예들은 하우징, 하우징 내에 배치되는 클록 모듈, 하우징 내에 배치되는 마이크로컨트롤러, 하우징 내에 배치되는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록, 및 분석 검사 스트립을 동작식으로 수용하도록 구성되는 스트립 포트 커넥터를 포함한다. 저-왜곡 신호 발생 회로 블록은 신호 합산 회로 서브블록 및 단일 연산 증폭기를 포함한다.
클록 모듈 및 마이크로컨트롤러는 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고, 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 신호 합산 회로로 출력하도록 구성된다. 신호 합산 회로는 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 결과적인 합산-파 신호를 단일 연산 증폭기로 출력하도록 구성된다. 단일 연산 증폭기는 결과적인 합산-파 신호를 증폭하여 저 왜곡 증폭 신호(예를 들어, 증폭된 저-왜곡 삼각 신호 또는 증폭된 저-왜곡 사다리꼴 신호)를 생성하고, 이러한 저-왜곡 증폭 신호는 스트립 포트 커넥터 내에 수용된 분석 검사 스트립으로 출력한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 검사 측정기(예컨대, 도 1의 핸드헬드 검사 측정기(100))를 이용하기 위한 방법(300)에서의 단계들을 도시하는 흐름도이다.
방법(300)은 핸드헬드 검사 측정기의 스트립 포트 커넥터 내로 분석 검사 스트립을 삽입하는 단계를 포함한다(도 11의 단계 310 참조). 분석 검사 스트립은, 예를 들어 전혈 샘플에서 포도당 및/또는 헤마토크릿의 결정을 위해 구성된 전기화학-기반 분석 검사 스트립을 포함하는 임의의 적합한 분석 검사 스트립일 수 있다.
방법(300)의 단계 320에서, 핸드헬드 검사 측정기의 클록 모듈 및 마이크로컨트롤러는 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 핸드헬드 검사 측정기의 저-왜곡 신호 발생 회로 블록으로 출력하는 데 사용된다. 복수의 위상 변화된 구형파들은, 예를 들어 45도 내지 75도의 범위에서 위상 변화될 수 있다.
도 11의 단계 330에 도시된 바와 같이, 저-왜곡 신호 발생 회로 블록의 신호 합산 회로 서브블록, 저항-커패시턴스(RC) 필터, 및 단일 연산 증폭기는 (i) 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, (ii) 결과적인 합산-파 신호로부터 고조파를 필터링함으로써 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하며, (iii) 감소된 고조파 왜곡 신호를 증폭하여, 스트립 포트 커넥터에 수용된 분석 검사 스트립으로 출력되는 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 이용된다. 대안적으로, 증폭된 저-왜곡 삼각파 또는 사다리꼴파 신호가 생성될 때, RC 필터가 이용될 필요가 없으며, 결과적인 합산-파 신호가 증폭되어 증폭된 저-왜곡 신호를 생성할 수 있다.
방법(300)의 단계 340에서, 분석 검사 스트립에 인가된 체액 샘플 내의 분석물(예를 들어, 포도당) 및 체액 샘플의 특성(예컨대, 헤마토크릿) 중 적어도 하나는 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호 또는 대안적으로 증폭된 저-왜곡 신호를 사용하여 결정된다.
일단 본 개시 내용을 알게 되면, 당업자는 방법(300)을 포함한 본 발명의 실시예에 따른 방법이 본 발명의 실시예에 따른 그리고 본 명세서에서 기술된 핸드헬드 검사 측정기의 기술, 이점 및 특성 중 임의의 것을 통합하기 위해 용이하게 수정될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 필요할 경우, 분석 검사 스트립, 핸드헬드 검사 측정기 및 계산된 헤마토크릿을 사용하여 도입된 체액 샘플에서 분석물이 결정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 본 명세서에 도시되고 기술되었지만, 그러한 실시예는 단지 예로서 제공된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이제 본 발명으로부터 벗어남이 없이 많은 변형, 변경, 및 대체가 당업자에게 고려될 것이다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시함에 있어서 이용될 수 있음을 이해하여야 한다. 하기의 청구범위는 본 발명의 범주를 한정하고, 이러한 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내의 장치 및 방법이 그에 의해 포괄되는 것으로 의도된다.

Claims (27)

  1. 체액 샘플 내의 분석물을 결정하는 데 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기(hand-held test meter)로서,
    상기 핸드헬드 검사 측정기는,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되는 클록 모듈(clock module);
    상기 하우징 내에 배치되는 마이크로컨트롤러;
    상기 하우징 내에 배치되는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록(low-distortion signal generation circuit block)으로서,
    신호 합산 회로 서브블록(signal summation circuit sub-block),
    저항-커패시턴스(RC) 필터, 및
    단일 연산 증폭기를 포함하는, 상기 저-왜곡 신호 발생 회로 블록; 및
    분석 검사 스트립(analytical test strip)을 동작식으로 수용하도록 구성되는 스트립 포트 커넥터(strip port connector)를 포함하고,
    상기 클록 모듈 및 상기 마이크로컨트롤러는 복수의 위상 변화된 구형파 신호(phase-shifted square wave signal)들을 발생시키고, 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 신호 합산 회로로 출력하도록 구성되며,
    상기 신호 합산 회로는 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호(summed-wave signal)를 발생시키고, 상기 결과적인 합산-파 신호를 상기 RC 필터로 출력하도록 구성되며,
    상기 RC 필터는 상기 결과적인 합산-파 신호로부터 고조파를 필터링함으로써, 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 단일 연산 증폭기는 상기 감소된 고조파 왜곡 신호를 증폭하여 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 상기 스트립 포트 커넥터에 수용된 분석 검사 스트립으로 출력되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  2. 제1항에 있어서, 신호 위상 및 크기 측정 회로를 추가로 포함하는, 핸드헬드 검사 측정기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들은 제1 위상 변화된 구형파 신호 및 제2 위상 변화된 구형파 신호를 포함하는, 핸드헬드 검사 측정기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 위상 변화된 구형파 신호 및 상기 제2 위상 변화된 구형파 신호는 45도 내지 75도 범위의 위상차를 갖는, 핸드헬드 검사 측정기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 위상 변화된 구형파 신호 및 상기 제2 위상 변화된 구형파 신호는 60도의 위상차를 갖는, 핸드헬드 검사 측정기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 타이머 블록을 포함하고, 상기 타이머 블록은 상기 복수의 위상 변화된 구형파들을 생성하기 위해 이용되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 결과적인 합산-파 신호는 사인파 신호에 근사하고 3차 고조파가 본질적으로 없는, 핸드헬드 검사 측정기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 1.1% 미만의 전고조파 왜율(total harmonic distortion)을 갖는, 핸드헬드 검사 측정기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 분석 검사 스트립은 체액 샘플의 포도당 및 헤마토크릿(hematocrit)을 결정하도록 구성된 전기화학-기반 분석 검사 스트립인, 핸드헬드 검사 측정기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 클록 모듈, 상기 마이크로컨트롤러 및 상기 저-왜곡 신호 발생 회로 블록은 증폭된 저-왜곡 신호를 체액 샘플을 통해 가함으로써 상기 핸드헬드 검사 측정기에 삽입된 분석 검사 스트립의 샘플 셀 내의 상기 체액 샘플의 위상 변화를 측정하도록 구성되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 사인파 신호인, 핸드헬드 검사 측정기.
  12. 핸드헬드 검사 측정기 및 분석 검사 스트립을 이용하기 위한 방법으로서,
    상기 핸드헬드 검사 측정기의 스트립 포트 커넥터 내로 분석 검사 스트립을 삽입하는 단계;
    상기 핸드헬드 검사 측정기의 클록 모듈 및 마이크로컨트롤러를 사용하여, 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고, 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 상기 핸드헬드 검사 측정기의 저-왜곡 신호 발생 회로 블록으로 출력하는 단계;
    상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 상기 결과적인 합산-파 신호로부터 고조파들을 필터링함으로써 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하며, 상기 감소된 고조파 왜곡 신호를 증폭하여, 상기 스트립 포트 커넥터에 수용된 상기 분석 검사 스트립으로 출력되는 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호를 생성하도록, 상기 저-왜곡 신호 발생부의 신호 합산 회로 서브블록, 저항-커패시턴스(RC) 필터 및 단일 연산 증폭기를 이용하는 단계; 및
    상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호를 사용하여 상기 분석 검사 스트립에 인가된 체액 샘플 내의 분석물 및 상기 체액 샘플의 특성 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 이용하는 단계는 상기 분석 검사 스트립에 인가된 전혈(whole blood) 샘플의 헤마토크릿을 결정하도록 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호를 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 복수의 위상 변화된 구형파들은 제1 위상 변화된 구형파 및 제2 위상 변화된 구형파인, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 사인파인, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 위상 변화된 구형파 신호 및 상기 제2 위상 변화된 구형파 신호는 45도 내지 60도 범위의 위상차를 갖는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 위상 변화된 구형파 신호 및 상기 제2 위상 변화된 구형파 신호는 60도의 위상차를 갖는, 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 제1 위상 변화된 구형파 신호 및 상기 제2 위상 변화된 구형파 신호는 디지털 신호들인, 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 사인파 신호인, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 1.1% 미만의 전고조파 왜율을 갖는 사인파 신호인, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 증폭되어진 감소된 고조파 왜곡 신호는 3차 고조파가 본질적으로 없는 사인파 신호인, 방법.
  22. 체액 샘플 내의 분석물을 결정하는 데 분석 검사 스트립과 함께 사용하기 위한 핸드헬드 검사 측정기로서,
    상기 핸드헬드 검사 측정기는,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되는 클록 모듈;
    상기 하우징 내에 배치되는 마이크로컨트롤러;
    상기 하우징 내에 배치되는 저-왜곡 신호 발생 회로 블록으로서,
    신호 합산 회로 서브블록, 및
    단일 연산 증폭기를 포함하는, 상기 저-왜곡 신호 발생 회로 블록; 및
    상기 분석 검사 스트립을 동작식으로 수용하도록 구성되는 스트립 포트 커넥터를 포함하고,
    상기 클록 모듈 및 상기 마이크로컨트롤러는 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고, 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 신호 합산 회로로 출력하도록 구성되며,
    상기 신호 합산 회로는 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 상기 결과적인 합산-파 신호를 상기 단일 연산 증폭기로 출력하도록 구성되며,
    상기 단일 연산 증폭기는 상기 결과적인 합산-파 신호를 증폭하여 증폭된 저-왜곡 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 증폭된 저-왜곡 신호는 상기 스트립 포트 커넥터에 수용된 분석 검사 스트립으로 출력되는, 핸드헬드 검사 측정기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 증폭된 저-왜곡 신호는 증폭된 저-왜곡 삼각 신호인, 핸드헬드 검사 측정기.
  24. 제22항에 있어서, 상기 증폭된 저-왜곡 신호는 증폭된 저-왜곡 사다리꼴 신호인, 핸드헬드 검사 측정기.
  25. 핸드헬드 검사 측정기 및 분석 검사 스트립을 이용하기 위한 방법으로서,
    상기 핸드헬드 검사 측정기의 스트립 포트 커넥터 내로 분석 검사 스트립을 삽입하는 단계;
    상기 핸드헬드 검사 측정기의 클록 모듈 및 마이크로컨트롤러를 사용하여, 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 발생시키고, 상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 상기 핸드헬드 검사 측정기의 저-왜곡 신호 발생 회로 블록으로 출력하는 단계;
    상기 복수의 위상 변화된 구형파 신호들을 합산하여 결과적인 합산-파 신호를 발생시키고, 상기 결과적인 합산-파 신호를 증폭하여, 상기 스트립 포트 커넥터에 수용된 상기 분석 검사 스트립으로 출력되는 증폭된 저-왜곡 신호를 생성하도록, 상기 저-왜곡 신호 발생부의 신호 합산 회로 서브블록 및 단일 연산 증폭기를 이용하는 단계; 및
    상기 증폭된 저-왜곡 신호를 사용하여 상기 분석 검사 스트립에 인가된 체액 샘플 내의 분석물 및 상기 체액 샘플의 특성 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 증폭된 저-왜곡 신호는 증폭된 저-왜곡 삼각 신호인, 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 증폭된 저-왜곡 신호는 증폭된 저-왜곡 사다리꼴 신호인, 방법.
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