KR20240040752A - 2-전극 분석물 센서의 조절 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기화학적 분석물 센서를 사용해 분석물 농도를 측정하기 위한 시스템, 센서 및 방법과 관련되며, 상기 분석물 센서는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 분석물과 반응하여 전기 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 방법은 제1 전극과 제2 전극 사이에 변조 전압 신호를 인가하는 단계(201), 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 결정하는 단계(202), 결정된 전류 신호에 기초하여 분석물 센서의 전위 동작점을 결정하는 단계(203), 결정된 전위 동작점에서 분석물 센서를 작동시키는 단계(204), 및 제1 전극에 의해 생성된 전기 신호에 기초하여 분석물 농도를 측정하는 단계(205)를 포함한다.
Description
기술 분야
본 발명은 전기화학적 분석물 센서 및 분석물 농도를 측정하기 위한 전기화학적 분석물 센서를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
전기화학적 분석물 센서는 검출되거나 측정될 분석물의 특정 전기화학적 반응이 검출될 분석물의 농도와 상관될 수 있는, 가령, 분석물의 농도에 직접 또는 간접적으로 비례하는 전기 신호, 가령, 전류 또는 전위를 생성할 수 있다는 사실을 활용한다.
예를 들어, 전위차 전기화학적 분석물 센서가 검출될 분석물의 농도에 대한 로그 의존성을 나타낼 수 있는 전위를 생성할 수 있다.
예를 들어, 전류 측정 전기화학적 분석물 센서가 측정될 분석물의 농도에 비례할 수 있는 센서의 전극들 사이에 흐를 수 있는 전류를 생성할 수 있다.
이러한 분석물 센서는 예를 들어 포도당 수준을 측정하는 데 일반적으로 사용되며 특히 당뇨병을 앓고 있는 환자의 혈액 및/또는 간질액 내 포도당 수준을 측정하는 생체 내 연속 포도당 모니터링 시스템의 일부일 수 있다.
그러나 현재의 전기화학적 분석물 센서는 수많은 단점을 안고 있다. 예를 들어, 현재 분석물 센서의 전극은 상당한 재료 마모를 나타낼 수 있으며 원하지 않는 화학 물질이나 재료를 주변 환경으로 누출시킬 수 있다.
또한 현재 분석물 센서의 측정을 위한 기준점, 가령, 기준 전위는 시간이 지남에 따라 예상치 못한 방식으로 이동하거나 표류할 수 있으므로, 분석물 측정의 정확도, 강건성 및 신뢰성이 크게 저하된다.
또한, 현재의 전기화학적 분석물 센서의 구조와 설계는 다소 복합적이고 복잡하며, 복잡하고 비용이 많이 드는 제조 단계를 필요로 한다.
따라서 본 발명의 목적은 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 더욱 강건하고, 더욱 정확하고, 더욱 신뢰할 수 있는 분석물 측정치, 예를 들어 포도당 측정치를 획득하기 위한 방법 및 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 개선된 전기화학적 분석물 센서를 제공하는 것이다.
특히, 단순화되고, 더 컴팩트하며, 더 비용 효율적이며, 더 정확하고, 더 신뢰할 수 있는 전기화학적 분석물 센서를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 독립청구항에 따른 방법, 분석물 센서 및 시스템에 의해 달성된다.
바람직한 실시예 및 추가 형태가 종속청구항의 주제 사항이다.
추가 바람직한 실시예 및 추가 형태가 명세서 전반에 걸쳐 개시된다.
예를 들어, 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 방법은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 분석물 센서를 포함할 수 있으며, 상기 제1 전극은 분석물과 전기화학적으로 반응하여 전기 신호, 가령, 전류 신호를 생성하도록 구성될 수 있고, 상기 방법은 다음의 예시적인 단계 중 하나, 일부 또는 전부를 포함할 수 있다:
·
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 변조 전압 신호를 인가하는 단계,
·
인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 결정하는 단계,
·
결정된 전류 신호에 기초하여, 분석물 센서의 전위 동작점(electric potential working point), 가령, 제1 전극의 전위 동작점을 결정하는 단계,
·
결정된 전위 동작점에서, 분석물 센서, 가령, 제1 전극을 작동시키는 단계, 및
·
제1 전극에 의해 생성된 전기 신호에 기초하여 분석물 농도를 측정하는 단계 - 상기 전기 신호는 결정된 전위 동작점에서 작동하고 제1 전극에서 측정될 분석물과 반응하는 제1 전극으로부터의 전기화학적 반응에 응답하여 생성됨 - .
여기서, 결정된 전위 동작점은 분석물 센서의 분석물 농도 측정을 위한 기준으로서 역할 할 수 있는 전기적 기준 전위점으로도 이해될 수 있다.
여기서, 결정된 전류 신호에 기초하여 분석물 센서의 전위 동작점을 결정하는 단계는 결정된 전류 신호에 기초하여 전위 동작점을 설정 또는 식별하거나 도달하거나 획득하거나 조절하는 단계로서 이해될 수 있다.
또한, 결정된 전류 신호에 기초하여 분석물 센서의 전위 동작점을 결정하는 단계는 결정된 전류 신호에 기초하여 전위 동작점 범위를 설정하거나 식별하거나 도달하거나 획득하거나 조절하는 단계를 포함하거나 이러한 단계로서 이해될 수 있거나 결정된 전류 신호로부터 설정되거나 식별되거나 획득된 전위 동작점 범위로부터 전위 동작점을 선택하거나 설정하는 단계로서 이해될 수 있다.
상기 및 본 명세서에 예시적으로 설명된 수단 및 방법 단계는 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 현재의 수단 및 기술에 비해 많은 이점을 가진다.
예를 들어, 제1 전극과 제2 전극 간에 인가된 변조 전압 신호를 사용하여 획득되거나 설정되거나 결정된 전위 동작점에서 또는 전위 동작점 범위 내에서 작동하는 분석물 센서가 센서 드리프트 또는 기준 전위의 예상치 못한 변화 없이 안정하게 동작함이 예상치 못하게 놀랍게도 발견되었다.
이는 특히 분석물 센서의 제1 전극과 제2 전극 사이에 변조 전압 신호를 인가하는 본 명세서에 예시적으로 기재된 수단 및 단계에 의해, 전극, 즉, 작업 전극으로서 역할 할 수 있는 제1 전극이 포화 전위 영역에 가까운 전위에서 동작할 수 있도록 하는 전위 동작점 또는 전위 동작점 범위의 보다 정확한 결정이 가능하다는 사실에 기인한다.
제1 전극과 제2 전극 사이에 변조 전압 신호를 인가함으로써 결정되는 상기 전위 동작점 또는 전위 동작점 범위는, 특히, 제1 전극과 측정될 분석물 간 전기화학적 반응으로부터 상기 제1 전극에서 생성되는 전기 신호, 가령, 전류 신호가 측정될 분석물의 농도와 양의 상관관계를 가지는데, 가령, 분석물의 농도와 정비례함 - 비례 인수는 상수이며 시간에 따라 변하지 않음 - 을 보장할 수 있다.
또한, 생성된 전기 신호 및 그에 따른 측정될 분석물 농도의 결정이 분석물 센서의 기준 전위의 변화, 가령, 드리프트에 의해 크게 영향을 받지 않음이 보장될 수 있다.
이 기술적 발견은 제어 가능하고, 안정적이며 드리프트가 없거나 드리프트 보상된 분석물 센서가 하나 이상의 전용 기준 전극과 함께 셋 이상의 전극을 갖춘 설정을 필요로 한다는 현재의 편견을 극복한다.
달리 서술하면, 본 명세서에 기재된 수단 및 방법 단계는 또한 전용 기준 전극, 특히, 바람직하지 않은 재료 마모에 취약하며 바람직하지 않게도 재료를 주변으로 누출시킬 수 있는 기준 전극, 가령, Ag/AgCl(은/염화은) 기준 전극에 대한 필요성을 없애는 것을 가능하게 한다. 이는 특히 분석물 센서의 수명을 향상시킬 수 있다.
제1 전극과 제2 전극 사이에 인가될 수 있는 상기 변조 전압 신호는 시간-이산 스텝(time-discrete step)으로 인가될 수 있다.
본 명세서에서 시간-이산 스텝은 특히 시간 간격(time interval)으로도 이해될 수 있다.
또한, 각 시간 스텝 또는 각 시간 간격에서/동안 전압 신호의 변조가 인가될 수 있다.
예를 들어, 예시적인 분석물 센서의 제1 전극과 제2 전극 사이에 제어기에 의해 인가될 수 있는 예시적인 변조 전압 신호 V(t)는 예를 들어 다음 수식에 의해 정의될 수 있다.
(1)
여기서, t는 시간 파라미터이며, t는 연속(아날로그) 또는 이산(디지털) 시간 파라미터일 수 있는데, t가 이산(디지털) 시간 파라미터인 경우 t는 예를 들어 시간 스텝 또는 시간 간격 tk로 표현될 수 있으며, 이때 인덱스 k는 자연수이고, Vcont(t)는 시간 t에서 또는 스텝 또는 시간 간격 tk에서 제어기에 의해 인가/출력되는 예시적 전압이며, 는 제어기에 의해 또한 설정/제어되는 예시적 전압 진폭이고, sin()는 사인 함수이며, f는 주파수, 즉, 변조 주파수이다.
제어기는 아날로그 또는 디지털일 수 있는데, 예를 들어 마이크로 제어기 또는 다른 디지털 제어 장치일 수 있다.
디지털 제어기를 사용할 때, 인가될 (아날로그) 변조 전압 신호 V(t)는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 사용하거나 아날로그 저역 통과 필터와 결합된 펄스-폭-변조(PWM)를 사용하여 디지털 제어기 전압 출력으로부터 생성될 수 있다.
예를 들어, 앞서 식별된 수식(1)에서 예시적인 전압 변조 항의 합을 계산한 후 계산된 합은 디지털-아날로그 변환기(DAC) 또는 저역 통과 필터와 함께 펄스-폭-변조(PWM)을 적용하는 구성요소에 전달되어, 예시적 분석물 센서의 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가될 (아날로그) 변조 전압 신호 V(t)를 생성할 수 있다.
또한, 특히 분석물 센서 (또는 추가) 용량을 통해 다른 수단으로 주기적으로 저항을 변조하거나 방전 전류를 구동하여 전압 신호를 변조하는 것도 고려될 수 있다. 예를 들어, 이는 에너지 수확과 결합되거나 전력 소비를 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
앞서 식별된 변조 전압 신호는 단지 예시일 뿐이며 다른 변조도 고려 가능하다. 예를 들어, 전압 신호가 매 시간 스텝에서 변조되는 것이 아니라 사전 결정된 시간 스텝에서만 변조되는 것 또는 전압 신호가 연속으로 또는 준-연속으로 변조되는 것이 고려될 수 있다.
또한, 예시적인 분석물 센서의 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가될 예시적인 변조 전압 신호 V(t) 자체가 펄스-폭-변조(PWM)를 사용하여 생성될 수도 있다.
예시적인 샘플링 시간 또는 시간 간격 tk은 0.01/f 정도, 가령, 1/16 Hz 내지 1 Hz일 수 있다.
이러한 예시적인 샘플링 시간 또는 시간 간격은 충분한 신호 분해능을 제공하는 동시에 에너지 효율적이며 분석물 센서의 최적화된 전력 소비를 가능하게 한다.
또한, 이는 분석물 센서의 환경에서 가능한 공진 성분, 예를 들어, 극성화된 전해질 용액에서 비롯될 수 있는 것에 인해 야기될 수 있는 신호 간섭을 가능한 극성 주파수 신호 항으로부터 방지할 수 있다.
예시적인 주파수 f는 약 분당 수 사이클, 가령, 1/분 - 10/분일 수 있지만 더 높을 수도 있다.
또한, 상기 예시적인 주파수 f는 분석물 센서의 환경에 존재할 수 있는 다른 공진기로부터의 주파수 범위와의 간섭 가능성을 방지하도록 설정될 수도 있다.
예시적인 전압 진폭 은 수 mV 정도, 가령, 1 내지 10mV, 바람직하게는 25mV 미만일 수 있다.
이는 특히 충분한 신호 대 노이즈 비를 보장할 수 있다.
분석물 센서의 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 예시적인 변조 전압 신호의 결과로서, 변조 전류 신호 I(t)가 생성될 수 있다.
따라서, 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 및/또는 분석물과의 반응으로부터 제1 전극에서 생성된 전기 신호에 응답하여 분석물 센서의 전류 신호 I(t)가 결정/측정될 수 있다.
전류 신호의 측정 및/또는 처리는 아날로그 및/또는 디지털 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털-변환기(ADC)를 사용하여 후속 디지털 처리를 위해 전류 신호를 샘플링하는 것이 고려될 수 있으며, 이는 대부분의 적용예에서 선호될 수 있다. 그러나 아날로그 회로에서만 전류 신호를 처리하는 것도 가능하다.
상기 생성된 전류 신호의 진폭 은 예를 들어 다음과 같이 측정/결정될 수 있다.
고속 푸리에 변환(FFT)의 이행과 함께 이산 푸리에 변환(DTF)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 위의 수식 1에 따른 예에서와 같이 단일 사인, 또는 단일 코사인이 변조 신호로 인가되는 경우, 푸리에 스펙트럼의 하나의 주파수만이 특히 관련성이 있으며 원하는 신호 진폭 의 결정은 다음과 같이 단순화될 수 있다:
(2)
대안으로, 아날로그 전류 신호 및 변조 신호를 처리하여 신호 성분(가령, , 이때 는 위상 편이분)을 분리하고 에 비례하는 전압을 출력으로서 내놓는 데 락인 증폭기(lock-in-amplifier)가 사용될 수 있다.
상기의 수식 1에 따른 예에서와 같은 정현파 변조 신호의 경우, 작업은 변조 주파수를 중심으로 한 협대역 통과 필터의 출력의 신호 전력 또는 최대 진폭을 측정하는 것으로 단순화될 수 있다.
또한 평균 전류 신호 <I(t)>가 측정/결정될 수 있다.
이러한 측정 또는 결정은 아날로그 또는 디지털 방식으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 디지털 솔루션의 경우 평활화 필터, 가령, 이동 평균 필터가 샘플링된 전류 신호 데이터에 적용될 수 있는 반면, 아날로그 회로 내 아날로그 솔루션의 경우 저역 통과 필터가 사용될 수 있다.
결정된 전류 신호 I(t)에 기초하여 분석물 센서의 전위 동작점(또는 전위 동작점 범위)을 결정하는 단계 - 상기 전류 신호는 인가된 변조 전압 신호 V(t)에 응답하여 생성됐음 - 는 예를 들어 다음의 조절 단계를 포함할 수 있다:
·
제1 전극의 전위 작동점을 결정/설정/식별/도달 또는 획득하기 위해, 결정된 평균 전류 <I(t)> 신호에 대한 제1 전극에서의 전류 신호의 결정된 진폭 의 비가 사전 결정된 범위, 가령, 최대 임계값 maxthreshold 및 최소 임계값 minthreshold에 의해 설정된 범위 내에 있도록 하는, 인가된 변조 전압 신호 V(t)의 조절 단계.
즉, 인가된 변조 전압 신호 V(t)의 수준은 다음 조건이 충족되도록 조절될 수 있다.
(3)
인가된 변조 전압 신호 V(t)의 조절은 예를 들어 특히 비례-적분 제어기, 예를 들어 를 입력으로서 갖는 비례-적분 제어기를 사용하여 수행될 수 있다.
예를 들어, 최대 임계값 maxthreshold는 0.05와 같거나 가까울 수 있고 최소 임계값 minthreshold는 0.01과 같거나 가까울 수 있다.
예를 들어, 인가된 변조 전압 신호 V(t)를 조절하기 위한 제어기, 즉, 비례-적분 제어기는 수식 3에 따른 조건이 충족되도록 설정/구성될 수 있다. 예를 들어, 비례-적분 제어기는 가 고정 값, 가령, 0.01 또는 0.02로 설정되도록 설정/구성될 수 있다.
예를 들어, 디지털 방식으로 계산된 입력 을 갖춘 디지털 비례 적분 제어기가 사용될 수 있다. 그러나 아날로그 입력 을 갖는 아날로그 비례 적분 제어기도 사용될 수 있으며, 여기서 아날로그 비례 적분 제어기는 특히 다양한 연산 증폭기 회로를 포함할 수 있다.
어떤 경우든, 음의 기준 값, 가령, log(0.01) 또는 그 밖의 다른 값이 제어기에 대한 기준 값으로서 선택/설정될 수 있다. 이는 특히 신호 노이즈를 줄이고 제어 루프 안정성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 앞서 식별된 조건을 만족하는 인가된 변조 전압 신호 V(t)의 전압 수준 VL을 인가할 때, 분석물 센서, 즉 제1 전극/작업 전극/애노드에 대한, 분석물 센서의 전류-전위 관계의 (국소) 포화점 또는 포화 영역에 가까이 위치하는 전위 동작점 Ewp이 도달/설정/식별/획득될 수 있다.
본 명세서에서, (국소) 포화점 또는 포화 영역에 가깝다는 표현은 제1 전극/작업 전극/애노드의 전위가, 분석물 센서의 전류-전위 관계의 포화 영역/포화 안정기에서의 제1 전극/작업 전극/애노드의 전위를 기준으로 원하는 또는 사전 결정된 퍼센티지 범위, 가령, 20% 이내 또는 10% 이하 이내인 경우를 의미할 수 있다.
본 명세서에서, VL는 특히 인가된 변조 전압 신호 V(t)의 평균(average) 또는 평균(mean)으로 이해될 수 있으며, 예를 들어 인가된 변조 전압 신호가 평균 없는 신호(mean-free signal), 예를 들어 사인 신호일 때, 제어되는 시스템의 가능한 과도 신호가 감쇄된 후 제어기 출력 전압 Vcont은 VL로 수렴할 수 있다.
즉, 예를 들어, 분석물 센서의 초기화 시간 이후, Vcont는 VL에 대한 추정자(estimator)로 간주될 수 있다.
예를 들어 결정된 전류 신호 I(t)가 특정 조건, 가령, 수식 3에 따라 앞서 식별된 조건을 충족하도록, 인가된 변조 전압 신호 V(t)를 조절하는 앞서 기재된 예시적인 단계를 사용하여, 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위가 원하는 전위 동작점 Ewp을 향해 구동된다.
따라서, 분석물 센서의 제1 전극/작업 전극/애노드와 제2 전극/캐소드 사이에 변조 전압 신호를 인가하고 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 결정하는 것은 분석물 센서의 희망 전위 동작점 Ewp을 묵시적으로 결정/설정/도달/획득하는 것을 가능하게 할 수 있다.
이는 특히 다음 관계식에도 반영된다.
(4)
여기서 EC는 분석물 센서의 제2 전극의 전위이고, 인덱스 C는 예시적으로 캐소드인 제2 전극을 나타내며, EA는 분석물 센서의 제2 전극/작업 전극의 전위이고, 인덱스 A는 예시적으로 제2 전극을 애노드로서 나타낸다.
여기서, 제2 전극/캐소드의 전위 EC는 특히 공장 교정(factory calibration)으로부터 또는 분석물 센서의 사용/작동 중 교정으로부터 알려지거나 결정될 수 있다.
앞서 지시된 바와 같이, 분석물 센서의 제1 전극/작업 전극/애노드와 제2 전극/캐소드 사이에 변조된 전압 신호를 인가하고 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 사용하여 제2 전극/작업 전극의 전위 EA를 조절할 때, 제2 전극/작업 전극의 전위 EA가 원하는 전위 동작점 Ewp을 향해 구동/자동으로 도달될 것이다.
그런 다음 상기 전위 동작점 Ewp은 분석물 센서에 대한 기준 전위 역할을 할 수 있다.
제1 전극, 즉, 애노드의 전류-전위 관계의 안정기 영역 또는 포화 영역에서 제1 전극의 전위 변화에 대한 상기 제1 전극에서의 전류 신호의 변화가 제2 전극, 즉, 캐소드의 전위 변화에 대한 제2 전극에서의 전류 신호의 변화보다 작기 때문에, 앞서 예시로 기재된 바와 같은 인가된 변조 전압 신호의 조절 단계가 신뢰할 수 있는 방식으로 전위 동작점 Ewp으로 수렴/이동된다.
또한, 위에서 식별된 조건, 가령, 수식 3을 만족하는 인가된 변조 전압 신호 V(t)의 결정된 전압 수준 VL로부터 그리고 제2 전극/캐소드의 전위로부터, 제2 전극의 환경에서의 산소 포화도/산소 포화 수준/산소 농도가 결정되고 출력될 수 있는데, 가령, 디스플레이에 출력될 수 있다.
예를 들어, 체액에 포함된 산소를 캐소드 반응으로 이용하는 것이 가능하다. 그런 다음, 산소 활성(산소 농도와 밀접하게 상관되어 있음)은 네른스트(Nernst) 방정식에 의해 캐소드 전위와 관련될 수 있으며 전류 밀도가 큰 경우 버틀러-볼메르(Butler-Volmer) 방정식과 유사한 확장이 적용된다.
그런 다음, 교정 후(공장에서 또는 분석물 센서의 사용/작동 중) 캐소드 전위의 변화가 사용되어 표면의 산소 수준을 추론할 수 있다. 산소 이동 모델을 고려하면 분석물 센서 인근의 산소 수준의 추정이 가능할 수 있다.
제2 전극의 환경에서의 산소 포화도/산소 포화 수준/산소 농도의 측정치로부터 도출될 수 있는 정보는 특히 측정될 분석물 농도에서 가능한 측정 오류를 보상하는 데 사용될 수 있다.
분석물과 제1 전극의 전기화학적 반응에 의해 방출되는 에너지가 수집되어 분석물 센서의 작동에 에너지를 공급할 수 있는데, 가령, 분석물 센서의 전기 회로/전자 장치/배터리/전원/프로세서에 공급되는 것이 또한 가능하다.
이로 인해 분석물 센서의 사용/작동 시간이 증가될 수 있다.
예를 들어, 대응하는 전자 수용체 반응과 분석물 반응이 전체적으로 음의 자유 반응 엔탈피를 갖는 경우(즉, 자발적으로 발생함), 이 에너지의 일부가 수확될 수 있다. 예를 들어, 포도당 산화로 인한 전극 전류는 커패시터에 축적될 수 있으며 DCDC(직류-직류) 변환을 통해 저장된 에너지가 주기적으로 전기 소비기 또는 저장 장치로 전달될 수 있다.
또한, 가능한 선택적 에너지 수확 메커니즘이 전압 신호 변조를 실현하는 수단으로 사용될 수도 있다.
분석물 센서에 의해 측정될 예시적인 분석물은 포도당일 수 있다, 즉, 본 명세서에 기재된 방법 단계는 포도당의 농도를 측정하는 데 사용될 수 있으며, 측정된 분석물 농도, 가령, 측정된 포도당 농도는 예를 들어 디스플레이 상에 출력될 수 있다. 예를 들어, 분석물은 포도당, 콜레스테롤, 케톤, 트리글리세리드, 및 젖산염으로 구성된 군 중에서 선택될 수 있다. 그러나 추가로 또는 대안으로, 다른 유형의 분석물 및/또는 분석물의 임의의 조합이 결정될 수 있다. 바람직하게는 분석물은 포도당이다.
본 명세서에서 포도당이라는 용어는 환자의 간질액에서 본 명세서에 기재된 방법 단계에 따라 본 명세서에 기재된 분석물 센서에 의해 측정된 포도당 및/또는 환자의 혈액에서 측정된 포도당, 즉 혈당과 관련된 것으로 이해될 수 있다.
분석물 농도, 가령, 포도당 농도를 측정하기 위한 예시적인 분석물 센서는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있으며, 상기 제1 전극은 전기 신호를 생성하기 위해 측정될 분석물과 전기화학적으로 반응하도록 구성될 수 있다.
특히, 분석물 센서는 상기 및 본 명세서의 예시적인 방법 단계 중 하나, 일부 또는 전부에 따라 분석물 농도를 측정하도록 구성될 수 있다.
또한, 예시적인 분석물 센서는 2개 이하의 전극, 특히 2개 이하의 개별 전극을 포함할 수 있다.
달리 말하면, 예시적인 분석물 센서는 정확히 2개의 전극, 즉 정확히 2개의 개별 전극을 포함할 수 있다.
그러나 예시적인 분석물 센서의 단일 전극은 별도의 부품/구성요소를 가질 수 있으며 조합된 전극으로서도 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 예시적인 분석물 센서의 상기 제1 전극은 작업 전극일 수 있으며, 예를 들어 분석물과의 전기화학적 반응 동안 애노드로서 작용할 수 있다.
제2 전극은 다음 유형, 즉, 상대 전극 및 상대/기준 전극 조합을 포함하는 군 중에서 선택된 전극일 수 있다.
앞서 지시된 바와 같이, 본 명세서에 예시적으로 기재된 분석물 센서를 사용하여 분석물의 신뢰할 수 있고 정확한 측정을 제공하기 위해서는 2개 이하의 개별 전극이 필요하다.
기존 분석물 센서와 비교하여, 추가적인 개별 전용 기준 전극이 필요하지 않다.
특히, 바람직하지 않은 물질이 마모되기 쉽고 바람직하지 않은 물질을 주변 환경으로 누출시킬 수 있는 기준 전극, 예를 들어 Ag/AgCl(은/염화은) 기준 전극의 사용이 본 명세서에서 기재된 분석물 센서 설계에서 피해질 수 있다.
제2 전극 물질은 특히 예를 들어, 생적합성 물질, 가령, 금 또는 백금을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 분석물 센서의 단 2개 전극의 설계는 분석물 센서의 더 비용 효율적인 제조 및 더 컴팩트한 설계를 추가로 가능하게 한다.
측정될 분석물과 분석물 센서의 전기화학적 반응을 가능하게/생성하고 촉진하기 위해, 예시적인 분석물 센서의 제1 전극은 적어도 하나의 효소를 포함할 수 있다. 제1 전극은 단 하나의 효소 또는 둘 이상의 효소의 혼합물을 포함할 수 있다. 단 하나의 효소가 바람직하다. 구체적으로, 효소는 분석물, 특히 포도당을 전환시키는 화학 반응을 촉매할 수 있다. 더 구체적으로, 적어도 하나의 효소는 포도당 산화효소(EC 1.1.3.4), 육탄당 산화효소(EC 1.1.3.5), (S)-2 히드록시산 산화효소(EC 1.1.3.15), 콜레스테롤 산화효소(EC 1.1.3.6), 포도당 탈수소효소, 갈락토스 산화효소(EC 1.1.3.9), 알코올 산화효소(EC 1.1.3.13), L-글루탐산염 산화효소(EC 1.4.3.11) 및 L-아스파르트산염 산화효소(EC 1.4.3.16)로 구성된 군 중에서 선택된다. 특히, 적어도 하나의 효소는 포도당 산화효소(GOx) 및/또는 이의 변형이다.
적어도 하나의 효소는 감지 물질에 포함될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "감지 물질"은, 구체적으로 비제한적으로, 적어도 중합체 물질일 수 있거나 이를 포함할 수 있는 물질을 지칭할 수 있으며, 구체적으로 이는 적어도 중합체 물질 및 적어도 금속 함유 착물일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 금속 함유 착물은 전이 금속 원소 착물로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있으며, 구체적으로, 금속 함유 착물은 오스뮴 착물, 루테늄 착물, 바나듐 착물, 코발트 착물 및 철 착물, 가령, 페로센, 가령, 2-아미노에틸페로센 중에서 선택될 수 있다. 더욱 구체적으로, 감지 물질은 예를 들어, 그 내용이 참조로서 포함되는 WO 01/36660 A2에 기재된 바와 같은 중합체 전이 금속 착물일 수 있다. 특히, 감지 물질은 두자리 결합(bidentate linkage)을 통해 공유 결합된 폴리(바이-이미디질) Os 착물이 로딩된 변성 폴리(비닐피리딘) 백본을 포함할 수 있다. 적절한 감지 물질은 그 내용이 참조로서 포함되는 Feldmann외, Diabetes Technology & Therapeutics, 5 (5), 2003, 769-779에 추가로 기재되어 있다. 적절한 감지 물질은 페로센-함유 폴리아크릴아미드-계 비올로겐-변성 산화환원 중합체, 피롤-2,2'-아지노-비스(3-에틸벤즈티아졸린-6-술폰산)(ABTS)-피렌, 나프토퀴논-LPEI를 더 포함할 수 있다. 중합체 전이 금속 착물은 가교된 산화환원 중합체 네트워크에 통합된 산화환원 매개체를 나타낼 수 있다. 이는 적어도 하나의 효소 또는 분석물과 전도성 트레이스 간 전자 전달을 촉진할 수 있으므로 바람직하다. 센서 드리프트를 방지하기 위해, 산화환원 매개체와 효소는 중합 구조체에 공유 결합으로 통합될 수 있다.
하나의 실시예에서, 감지 물질은 중합체 물질 및 MnO2-입자 또는 과산화수소 산화 반응을 촉매하는 그 밖의 다른 임의의 물질뿐만 아니라 적어도 하나의 효소를 포함할 수 있다. 과산화수소 산화반응을 촉매하는 또 다른 물질은 Pt(백금)이다.
또한, 감지 물질은 적어도 하나의 가교제를 더 포함할 수 있으며, 가교제는 예를 들어 감지 물질의 적어도 일부를 가교시킬 수 있다.
앞서 지시된 바와 같이, 제2 전극은 그 환경에서 산소 포화도/산소 포화 수준/산소 포화 농도를 측정하도록 더 구성될 수 있다.
산소 포화/산소 포화 수준/산호 포화 농도가, 특히, 산화 전기화학적 반응의 경우, 분석물 농도를 측정하기 위해 분석물 센서에 의해 사용되는 전기화학적 반응에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 산소 포화도/산소 포화 수준/산소 포화 농도에 대한 이러한 선택적 측정은 분석물 센서의 가능한 측정 에러를 보상하는 데 사용될 수 있다.
환자의 혈액 및/또는 간질액 내 산소 포화도/산소 포화 수준/산소 포화 농도를 측정하고 출력하는 선택적 가능성은 추가적인 치료 및 진단 목적에도 유용할 수 있다.
예시적 분석물 센서에서, 제1 전극과 제2 전극은 분석물 센서의 기판의 대향하는 측면들 상에 배열될 수 있다.
이 예시적인 설계에 의해 동일한 측면 상에 두 전극 모두에 대한 전도성 트레이스를 가질 필요가 없기 때문에 더 컴팩트한 분석물 센서와 더 비용 효율적인 제조가 가능하다. 예를 들어, 기판의 제1 측면을 제1 전극/작업 전극의 전도성 물질로 덮고 상기 기판의 제2 측면을 제2 전극/상대 전극의 전도성 물질로 덮은 다음에, 필요한 경우 물질, 가령, Ag/AgCl의 추가 층을 도포하는 것이 가능하다.
그러나, 분석물 센서에 대해, 그 밖의 다른 설계, 가령, 비-평면 설계, 가령, 원통형 설계 - 제1 전극이 막대 전극일 수 있고 제2 전극이 상기 제2 전극 주위에 슬리브를 형성하는 원통형 전극일 수 있음, 또는 두 전극 모두 상이한 지름을 갖는 원통형이어서 하나의 원통형 전극이 다른 원통형 전극 주위에 슬리브를 형성할 수 있음 - 가 구현될 수 있음이 고려될 수 있다.
본 명세서에 예시적으로 설명된 분석물 센서는 분석물 농도를 측정하기 위한 시스템에서 구현될 수 있다.
예를 들어, 본 명세서에 기재된 예시적인 분석물 센서는 이식형 의료 장치를 포함하는 시스템, 가령, 본 명세서에 기재된 분석물 센서를 갖춘 이식형 의료 장치를 포함하는 연속 혈당 모니터링 시스템의 일부일 수 있다.
다음 도면은 본 발명의 다음 양태를 예시적으로 보여준다.
도 1: 예시적 분석물 센서의 전류와 전위의 관계에 대한 예시적 개략적 특성 곡선도
도 2: 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 방법의 예시적인 흐름도
도 1: 예시적 분석물 센서의 전류와 전위의 관계에 대한 예시적 개략적 특성 곡선도
도 2: 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 방법의 예시적인 흐름도
도 1은 예시적 분석물 센서의 제1 전극, 즉, 작업 전극의 효소, 가령, 포도당 산화효소와의 검출될 분석물,가령, 포도당의 가령, 산화를 통한, 전기화학적 변환의 애노드 및 캐소드 부분 반응에 대해, 예시적 분석물 센서의 전류(또는 전류 밀도) I(세로축, 102)와 전위(가로축, 101) E 의 관계에 대한 특성 곡선(들) 또는 특성선(들)(103, 104, 105, 106, 107)을 예시하는 다이어그램(100)을 예시적으로 도시한다.
특히, 곡선 또는 선(103, 104, 105 및 106)은 검출될 분석물, 가령, 포도당의 상이한 양 또는 농도에 대해 제1 전극, 즉, 작업 전극, WE 또는 애노드에서의 전류(또는 전류 밀도)와 전위의 관계(들)의 거동(108)을 보여준다.
상기 곡선 또는 선(103, 104, 105 및 106)은 특히 제1 전극, 즉 작업 전극에서의 예시적인 산화 반응이 상기 곡선의 안정기 영역(103a, 104a, 105a 및 106a)에 의해 예시된 바와 같이 충분히 큰 전위에 대해 포화됨을 보여준다.
이는 상기 충분히 큰 전기 전극 전위에서 분석물, 가령, 포도당의 양/농도가 더 이상 전기화학적 변환 프로세스/전기화학적 반응을 유지하기에 충분히 높지 않다는 사실에 기인한다.
제1 전극의 충분히 낮거나 음의 전위에서, 전기화학적 변환 프로세스/전기화학적 반응은 정지하게 된다, 즉, 전기화학적 변환 프로세스/전기화학적 반응, 가령, 산화가 비가역적일 수 있다.
곡선(114)은 예시적인 분석물 센서의 제2 전극, 가령, 상대 전극, CE 또는 캐소드에서의 전류(또는 전류 밀도)와 전위의 관계에 대한 예시적인 거동(107)을 도시한다.
제2 전극에서의 전류(또는 전류 밀도)와 전위의 관계에 대한 거동(107)은 본질적으로 영향을 받지 않거나 무시할 수 있는 양의 분석물 농도에 의해서만 영향을 받는다는 점, 즉, 곡선(114)의 형태가 본질적으로 분석물 농도의 영향을 받지 않음에 주목할 가치가 있다.
분석물 센서의 두 개의 전극 간, 인가된 (변조) 전압 V(t) 또는 전압 레벨 VL(112)의 주어진 전압에 대해, 제1 전극에서의 전류의 양 또는 절댓값이 제2 전극에서의 전류의 양 또는 절댓값과 동일하다.
이때, 이는 참조 부호(110)으로 표시된 제1 전극에서의 전류의 양 또는 절댓값 IA으로 예시되며, 이는 참조 부호(111)로 표시된 제2 전극에서의 전류의 양 또는 절댓값 IC과 동일하다.
또한, 예시적인 인덱스 A는 애노드로서의 제1 전극을 나타내고, 예시적인 인덱스 C는 캐소드로서의 제2 전극을 나타내며, 인가된 전압 V(t) 또는 전압 레벨 VL(112)은, 앞서 지시된 바와 같이, 다음과 같이 표현될 수 있다:
(5)
여기서, EA는 분석물 센서의 애노드, 가령, 제2 전극에서의 전위를 나타내고 EC는 분석물 센서의 캐소드, 가령, 제1 전극에서의 전위를 나타낸다.분석물 센서의 제1 전극과 제2 전극 사이에 변조 전압 신호를 인가하기 위한 앞서 추가로 설명된 가능한 수단 및 가능한 방법 단계를 사용해, 인가된 변조 전압 신호 V(t)에 응답하여 전류 신호를 결정하고, 분석물 센서의 전위 동작점 Ewp(113)이 결정된 전류 신호에 기초하여 결정될 수 있으며, 상기 결정된 전위 동작점 Ewp은, 분석물 센서의 전위의 경계 영역/경계 범위 내에 있으며, 분석물 센서의 제1 전극의 전위의 경계 영역/경계 범위는 포화 안정기(103a, 104a, 105a 또는 106a) 바로 전에 또는 곡선(103, 104, 105, 106)의 꺾임부에 또는 그 바로 전에 위치한다.
특히, 분석물 센서의 제1 전극/작업 전극/애노드와 제2 전극/캐소드 사이에 변조 전압 신호 V(t)를 인가하고 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 결정하는 것은 분석물 센서의 희망 전위 동작점 Ewp(113)을 묵시적으로 결정/설정/도달/획득하는 것을 가능하게 할 수 있다.
예를 들어 결정된 전류 신호 I(t)가 특정 조건, 가령, 수식 3에 따라 앞서 식별된 조건을 충족하도록, 인가된 변조 전압 신호 V(t)를 조절하는 또한 앞서 기재된 예시적인 단계를 사용하여, 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위가 원하는 전위 동작점 Ewp(113)을 향해 구동된다.
특히, 이전에 예시적으로 기재된 바와 같이, 충족될 가능한 조건은 결정된 평균 전류 신호에 대한 제1 전극에서의 전류 신호의 결정된 진폭의 비가 사전 결정된 범위, 가령, 수식 3에 의해 지시된 바와 같이 예시적 임계값으로 설정된 범위 내에 속하는 것으로써, 전위의 포화 영역에 가까운, 즉, 포화 안정기(103a, 104a, 105a 또는 106a) 바로 전에, 가령, 곡선(103, 104, 105, 106)의 꺾임부에 또는 그 바로 전에 위치하는 제1 전극의 전위 동작점 Ewp(113)을 결정/설정/도달/획득/식별할 수 있다.
인가된 변조 전압 신호의 조절은 예를 들어 아날로그 또는 디지털 비례-적분 제어기, 예를 들어 를 입력으로서 갖는 비례-적분 제어기를 사용하여 수행될 수 있다.
분석물 센서/제1 전극/작업 전극/애노드의 이렇게 결정/설정/식별/획득/도달된 전위 동작점 Ewp(113)은 분석물 센서를 작동시키기 위한 기준 전위로서 사용될 수 있다.
도시된 예에서, 제1 전극/애노드/작업 전극에서의 전위 EA는 변조된 전압 신호 또는 전압 레벨 VL을 인가함으로써 도달된 전위 동작점 Ewp에 대응한다.
특히, 분석물 센서의 이렇게 결정된 전위 동작점 Ewp(113)은 분석물과의 전기화학적 반응으로부터 제1 전극에 의해 생성된 전기 신호, 즉, 전류 신호가 특정될 분석물의 농도와 양의 상관관계가 있음, 가령, 측정될 분석물, 가령, 포도당의 농도에 직접 비례함을 보장하고, 예를 들어, 분석물 센서의 측정 동작 동안 이 비례 관계가 일정한 비례 계수를 유지하며 분석물 센서의 전위의 변화 또는 드리프트에 의해 영향 받지 않음을 보장할 수 있다.
달리 말하면, 분석물 센서/분석물 센서의 작업 전극의 이렇게 결정된 전위 동작점 Ewp(113)은 측정될 분석물의 농도/농도 수준(들)에 대한 전기화학적 반응에 의해 생성된 전기 신호, 가령, 전류 신호의 더 정확한 상관관계를 제공할 수 있다. 따라서 측정될 분석물의 농도/농도 수준의 더 정확한 측정치가 획득될 수 있다.
완전성을 기하기 위해, 예시적으로 참조 기호(109)로 표시된 화살표는 측정될 분석물, 즉, 포도당의 농도 C분석물에 대한 값이 증가한다는 것을 나타낸다.
도 2는 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 예시적인 방법(200)에 대한 예시적인 흐름도를 도시하며, 여기서 분석물 센서는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 제1 전극은 분석물과 반응하여 전기 신호를 생성하도록 구성된다.
여기서, 제1 전극과 제2 전극 사이에 변조 전압 신호가 인가될 수 있고(201) 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호가 결정될 수 있다(202).
분석물 센서의 전위 동작점은 결정된 전류 신호에 기초하여 결정될 수 있다(203).
분석물 센서/분석물 센서의 제1 전극은 결정된 전위 동작점에서 작동될 수 있고(204), 측정될 분석물, 가령, 포도당의 농도가, 분석물 센서와, 즉, 분석물 센서의 전극과 분석물의 전기화학적 반응(들)로부터 분석물 센서에 의해 생성되는 전기 신호, 가령, 전류 신호에 기초하여/의존하여 측정될 수 있다(205).
도 1 및 도 2에 뒤 이어, 여기서 참조 부호는 다음의 예시적인 양태, 예시적인 특성 및 예시적인 단계를 나타낸다.
100 예시적인 특성 곡선도
101 예시적인 전위, 예시적인 가로축
102 예시적인 전류 또는 전류 밀도, 예시적인 세로축
103 분석물의 예시적인 제1 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적 특성 곡선 또는 선
103a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(103)의 예시적인 안정기
104 분석물의 예시적인 제2 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
104a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(104)의 예시적인 안정기
105 분석물의 예시적인 제3 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
105a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(105)의 예시적인 안정기
106 분석물의 예시적인 제4 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
106a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(106)의 예시적인 안정기
107 제2 전극/상대 전극, CE, /캐소드의 예시적 거동
108 제1 전극/작업 전극, WE, /애노드의 예시적 거동
109 측정될 분석물, 가령, 포도당의 농도/농도 레벨의 증가를 표시하는 예시적인 방향
110 제1 전극/작업 전극, WE, /애노드에서의 예시적 전류/전류 밀도/전류 신호
111 제2 전극/상대 전극, WE, /캐소드에서의 예시적 전류/전류 밀도/전류 신호
112 예시적인 인가 전압 V(t) 또는 전압 레벨 VL
113 예시적인 전위 동작점 Ewp
114 제2 전극/상대 전극, CE, /캐소드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
200 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 예시적인 방법에 대한 예시적인 흐름도
201, 202, 203, 204, 205 예시적 방법 단계
101 예시적인 전위, 예시적인 가로축
102 예시적인 전류 또는 전류 밀도, 예시적인 세로축
103 분석물의 예시적인 제1 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적 특성 곡선 또는 선
103a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(103)의 예시적인 안정기
104 분석물의 예시적인 제2 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
104a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(104)의 예시적인 안정기
105 분석물의 예시적인 제3 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
105a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(105)의 예시적인 안정기
106 분석물의 예시적인 제4 농도 수준에서 제1 전극/작업 전극/애노드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
106a 분석물 센서와 분석물의 전기화학적 반응, 가령, 산화가 포화되는 예시적인 영역/범위를 표시하는 곡선(106)의 예시적인 안정기
107 제2 전극/상대 전극, CE, /캐소드의 예시적 거동
108 제1 전극/작업 전극, WE, /애노드의 예시적 거동
109 측정될 분석물, 가령, 포도당의 농도/농도 레벨의 증가를 표시하는 예시적인 방향
110 제1 전극/작업 전극, WE, /애노드에서의 예시적 전류/전류 밀도/전류 신호
111 제2 전극/상대 전극, WE, /캐소드에서의 예시적 전류/전류 밀도/전류 신호
112 예시적인 인가 전압 V(t) 또는 전압 레벨 VL
113 예시적인 전위 동작점 Ewp
114 제2 전극/상대 전극, CE, /캐소드에서의 전위에 대한 전류 또는 전류 밀도의 관계에 대한 예시적인 특성 곡선 또는 선
200 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 예시적인 방법에 대한 예시적인 흐름도
201, 202, 203, 204, 205 예시적 방법 단계
Claims (15)
- 전기화학적 분석물 센서를 사용하여 분석물 농도를 측정하기 위한 방법(200)으로서, 상기 분석물 센서는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 분석물과 반응하여 전기 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 방법은,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 변조 전압 신호를 인가하는 단계(201),
인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 결정하는 단계(202),
결정된 전류 신호에 기초하여 상기 분석물 센서의 전위 동작점을 결정하는 단계(203),
결정된 전위 동작점에서 상기 분석물 센서를 작동시키는 단계(204), 및
상기 제1 전극에 의해 생성된 전기 신호에 기초하여 분석물 농도를 측정하는 단계(205)를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 인가된 상기 변조 전압 신호는 시간-이산 스텝으로 인가되는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인가된 변조 전압 신호에 응답하여 전류 신호를 결정하는 단계는,
인가된 변조 전압 신호에 응답하여 그리고 상기 분석물과의 반응으로부터 상기 제1 전극에서 생성된 전기 신호에 응답하여 상기 제1 전극에서의 전류 신호의 진폭 및 평균 전류 신호를 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서, 상기 결정된 전류 신호에 기초하여 상기 분석물 센서의 전위 동작점을 결정하는 단계는,
결정된 평균 전류 신호에 대한 상기 제1 전극에서의 전류 신호의 결정된 진폭의 비가 사전 결정된 범위 내에 있도록 인가된 변조 전압 신호를 조절하여 상기 제1 전극의 전위 동작점을 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극은 작업 전극이고/이거나 상기 제2 전극은 상대 전극 및 상대/기준 전극 조합 유형을 포함하는 군 중에서 선택되는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 분석물의 전기화학적 반응에 의해 방출되는 에너지가 상기 분석물 센서의 동작에 에너지를 공급하도록 수집되는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석물은 포도당이고 상기 포도당의 농도가 측정되고/되거나 측정된 분석물 농도가 디스플레이 상에 출력되는, 방법.
- 분석물 농도를 측정하기 위한 분석물 센서로서, 상기 분석물 센서는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 분석물과 전기화학적으로 반응하여 전기 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 분석물 센서는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따라 분석물 농도를 측정하도록 구성되는, 분석물 센서.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 전극은 작업 전극이고/이거나 상기 제2 전극은 상대 전극 및 상대/기준 전극 조합 유형을 포함하는 군 중에서 선택된 전극이며/이거나 상기 제2 전극은 금 또는 백금을 포함하는, 분석물 센서.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 제1 전극은 효소, 가령, 포도당 산화효소, 및/또는 중합체 전이 착물, 가령, 오스뮴-착물, 루테늄-착물, 바나듐-착물, 코발트-착물, 또는 철-착물, 가령, 페로센, 가령, 2-아미노에틸페로센으로부터 선택된 전이 금속 착물 중 적어도 하나를 포함하는, 분석물 센서.
- 제10항에 있어서, 상기 제1 전극은 두자리 결합을 통해 공유 결합된 폴리(바이-이미디질) Os 착물이 로딩된 변성 폴리(비닐피리딘) 백본을 포함하는 적어도 하나의 전이 금속 착물을 포함하는, 분석물 센서.
- 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제2 전극의 환경에서 산소 포화도를 측정하도록 구성된, 분석물 센서.
- 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 분석물 센서의 기판의 대향하는 측면들 상에 배열되는, 분석물 센서.
- 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 분석물 센서를 포함하는 분석물 농도를 측정하기 위한 시스템.
- 제14항에 있어서, 상기 시스템은 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 분석물 센서가 구비된 이식형 의료 장치를 포함하는, 시스템.
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