KR101293938B1

KR101293938B1 - 충전 시간을 사용하여 생체 센서의 정확도를 개선하기 위한 시스템, 장치, 및 방법

Info

Publication number: KR101293938B1
Application number: KR1020100139601A
Authority: KR
Inventors: 로날드 씨. 채터리어; 앨러스테어 엠. 호지스
Original assignee: 라이프스캔, 인코포레이티드
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2013-08-08
Also published as: EP3349009A1; JP5820015B2; HK1256942A1; US20110155589A1; JP6258276B2; IL210208A0; US20110155585A1; US20140097097A1; TW201128191A; ES2645388T3; BRPI1010355A2; JP6522067B2; JP2014160090A; US8101065B2; EP3349008B1; US9404888B2; JP2015232581A; JP5820014B2; KR20110079561A; CN102116752B

Abstract

샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법, 및 이와 관련하여 사용되는 장치 및 시스템이 본 명세서에 제공된다. 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법의 예시적인 일 실시 형태에서, 방법은 2개의 전극을 포함하는 전기화학 센서 내의 샘플의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 샘플의 충전 시간이 2개의 전극에 의해 결정되며, 교정 인자가 적어도 충전 시간을 고려하여 계산된다. 방법은 또한 분석물을 반응시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 2개의 전극들 사이에서 분석물의 물리적 변환이 일어난다. 이어서, 분석물의 농도가 동일한 2개의 전극에 의해 교정 인자를 고려하여 결정될 수 있다. 분석물 농도 결정을 하기 위해 충전 시간의 이점을 취하는 시스템 및 장치가 또한 제공된다.

Description

충전 시간을 사용하여 생체 센서의 정확도를 개선하기 위한 시스템, 장치, 및 방법 {SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR IMPROVING ACCURACY OF BIOSENSORS USING FILL TIME}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2009년 12월 30일자로 출원된, 발명의 명칭이 "충전 시간을 사용하여 생체 센서의 정확도를 개선하기 위한 시스템, 장치, 및 방법(Systems, Devices and Methods for Improving Accuracy of Biosensors Using Fill Time)"인, 미국 특허 출원 제12/649,594호에 대한 일부 계속 출원으로서 35 U.S.C. §120 하에서 우선권을 주장한다.

분야

본 발명은 샘플 내의 분석물(analyte)의 농도를 결정하는 것, 특히 샘플의 충전 시간에 기초하여 농도를 보다 정확하게 결정하는 것에 관한 것이다.

생리학적 유체, 예를 들어 혈액 또는 혈액 유래 생성물에서의 분석물 검출은 오늘날의 사회에서 그 중요성이 커지고 있다. 분석물 검출 분석은 임상 실험실 시험, 가정 시험 등을 비롯한 다양한 응용에 그 용도가 있으며, 여기서 그러한 시험의 결과는 다양한 질환 상태의 진단 및 관리에 있어 중요한 역할을 한다. 관심 분석물에는 당뇨병 관리를 위한 글루코스, 콜레스테롤 등이 포함된다. 분석물 검출의 이러한 증가하는 중요성에 부응하여, 임상 및 가정 용도 둘 모두에 대한 다양한 분석물 검출 프로토콜(protocol) 및 장치가 개발되었다. 이러한 장치들 중 일부는 전기화학 셀(electrochemical cell), 전기화학 센서(electrochemical sensor), 헤모글로빈 센서(hemoglobin sensor), 항산화제 센서(antioxidant sensor), 생체 센서(biosensor), 및 면역 센서(immunosensor)를 포함한다.

분석물 검출에 영향을 줄 수 있는 혈액의 한 가지 특징은 헤마토크릿(haematocrit)이다. 헤마토크릿의 수준은 다양한 사람들 간에 크게 상이할 수 있다. 비제한적인 예로서, 빈혈을 겪고 있는 사람은 대략 20%의 헤마토크릿 수준을 가질 수 있고, 반면에 신생아는 대략 65%의 헤마토크릿 수준을 가질 수 있다. 일정 기간에 걸쳐 동일인으로부터 취해진 샘플이라도 상이한 헤마토크릿 수준을 가질 수 있다. 아울러, 높은 헤마토크릿이 또한 혈액의 점도를 증가시킬 수 있고, 점도는 결국 분석물 검출과 연관된 다른 파라미터에 영향을 줄 수 있기 때문에, 샘플에 대한 헤마토크릿의 영향을 고려하는 것은 정확한 분석물 농도 결정을 하는 데 있어서 중요할 수 있다.

혈액 샘플 내의 헤마토크릿의 변하는 수준을 고려하는 한 가지 방법은 혈액으로부터 혈장을 분리한 다음 조정된 혈장 체적에 대해 항원의 농도를 재계산하는 것이다. 분리는, 예를 들어 원심 분리 단계를 수행함으로써 달성되었다. 혈액 샘플 내의 헤마토크릿의 변하는 수준을 고려하는 다른 방법은 계산 시에 평균 헤마토크릿을 사용하는 것 또는 별도의 단계에서 헤마토크릿을 측정한 다음 혈장 값에 대한 항원의 농도를 계산하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 방법은, 적어도 이들이 원치 않는 샘플 취급을 수반하고, 추가의 시간이 걸리고, 그리고/또는 최종 결정 시에 상당한 오차로 이어지기 때문에, 바람직하지 않은 것으로 여겨진다. 아울러, 샘플이 분석되는 환경의 온도가 또한 분석물 농도 검출의 정확도에 대해 부정적인 영향을 줄 수 있다.

본 출원인은 앞서 언급된 수반되는 문제점이 거의 또는 전혀 없이, 광범위한 헤마토크릿 수준 및 온도를 고려하는 보다 정확한 분석물 농도 측정을 획득하기 위한 방법을 개발하는 것이 바람직할 것임을 인식하였다. 따라서, 전체적으로, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다. 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법의 예시적인 실시 형태에서, 방법은 전기화학 센서 내의 샘플의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 전기화학 센서는, 예를 들어 2개의 전극을 포함할 수 있다. 2개의 전극은, 예를 들어 반대로 향한 배향(opposed faced orientation)을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 2개의 전극은 서로를 향한 배향(facing orientation)을 포함할 수 있다.

방법은 2개의 전극에 의해 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계 및 적어도 충전 시간을 고려하여 교정 인자(correction factor)를 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 또한 분석물을 반응시켜 2개의 전극들 사이에서 분석물의 물리적 변환을 일으키는 단계 및 동일한 2개의 전극에 의해 교정 인자를 고려하여 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 분석물을 반응시키는 단계는 2개의 전극에 의해 전류로서 측정될 수 있는 전기활성 화학종(electroactive species)을 발생시킬 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 충전 시간 결정 및 분석물 농도 결정은 둘 모두 동일한 2개의 전극을 사용하여 결정될 수 있다.

교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법의 예시적인 실시 형태에서, 방법은 전기화학 센서 내의 샘플의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 전기화학 센서는, 예를 들어 2개의 전극을 포함할 수 있다. 2개의 전극은, 예를 들어 반대로 향한 배향을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 2개의 전극은 서로를 향한 배향을 포함할 수 있다.

방법은 2개의 전극에 의해 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 또한 분석물을 반응시켜 분석물의 물리적 변환을 일으키는 단계를 포함한다. 방법은 동일한 2개의 전극에 의해 샘플 내의 최초 분석물 농도를 결정하는 단계 및 최초 분석물 농도와 충전 시간에 기초하여 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 충전 시간 결정 및 분석물 농도 결정은 둘 모두 동일한 2개의 전극을 사용하여 결정될 수 있다.

일 실시 형태에서, 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계는 충전 시간에 기초하여 교정 인자를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 교정된 분석물 농도는 최초 분석물 농도 및 교정 인자에 기초하여 계산될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 교정 인자는 일련의 임계 값에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 교정 인자는 충전 시간이 제1 충전 시간 임계치보다 작을 때 약 0일 수 있다. 다른 예로서, 교정 인자는 충전 시간이 제1 충전 시간 임계치보다 크고 제2 충전 시간 임계치보다 작을 때 충전 시간을 고려하여 계산될 수 있다. 또 다른 예로서, 교정 인자는 충전 시간이 제2 충전 시간 임계치보다 클 때 일정한 값일 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계의 상세 사항은 샘플 내의 최초 분석물 농도가 임계 값보다 작거나 큰지의 여부에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계는 샘플 내의 최초 분석물 농도가 임계 값보다 작을 때 교정 인자와 샘플 내의 최초 분석물 농도의 합을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 샘플 내의 최초 분석물 농도가 임계 값보다 클 때, 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계는 교정 인자를 100으로 나누고 1을 더하여 중간 항을 산출하는 단계 및 중간 항에 최초 분석물 농도를 곱하여 충전 시간 교정된 분석물 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법의 몇몇 실시 형태에서, 샘플의 충전 시간은 샘플이 도입되는 동안 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 시간의 함수로서 셀 전류를 측정하는 단계, 및 시간의 함수로서의 셀 전류에 기초하여 전류 하강 시간(current drop time)을 결정하는 단계에 의해 결정될 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 전류 하강 시간은 샘플의 충전 시간에 대응할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간 경과에 따른 측정된 셀 전류의 변화의 최대 마이너스 값(maximum negative value)을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 이러한 차이는 소정의 제1 임계치보다 크다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 이러한 차이는 소정의 제2 임계치보다 작다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 측정된 전류의 기울기를 계산하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 이러한 기울기는 소정의 제3 임계치보다 크다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 측정된 전류의 기울기를 계산하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 이러한 기울기는 소정의 제4 임계치보다 작다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 측정된 전류의 변곡점을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 시간의 함수로서의 셀 전류의 측정은, 예를 들어 대략 2 밀리초마다 전류 측정을 수행하는 단계 및 대략 10 밀리초마다 전류 측정에 기초하여 평균 전류를 계산 및 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 방법은 샘플의 충전 시간을 고려하여 샘플의 헤마토크릿의 수준을 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 결과적으로, 항원의 농도는 결정된 헤마토크릿의 수준을 고려하여 결정될 수 있다.

상기 방법의 몇몇 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 및 소정의 제5 임계치보다 큰 전류 값의 변화를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 및 소정의 제6 임계치보다 작은 전류 값의 변화를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 2개의 전극들 사이에 대체로 일정한 전류를 인가하는 단계 및 소정의 제7 임계치보다 큰 전위의 변화를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 2개의 전극들 사이에 대체로 일정한 전류를 인가하는 단계 및 소정의 제8 임계치보다 작은 전위의 변화를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 분석물 측정 기계의 마이크로프로세서에 의해 수행될 수 있다.

전기화학 셀은 글루코스 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 전기화학 셀은 면역 센서를 포함할 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 농도가 분석되는 분석물은 C-반응성 단백질(C-reactive protein)을 포함할 수 있다. 분석되는 샘플은 혈액을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 혈액은 전혈(whole blood)을 포함할 수 있다. 농도가 분석되는 분석물은 글루코스를 포함할 수 있다.

교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법의 예시적인 실시 형태에서, 방법은 전기화학 센서 내의 샘플의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 전기화학 센서는, 예를 들어 2개의 전극을 포함할 수 있다. 방법은 2개의 전극에 의해 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 또한 분석물을 반응시키는 단계를 포함하며, 이에 의해 분석물의 물리적 변환이 일어난다. 방법은 동일한 2개의 전극에 의해 샘플 내의 최초 분석물 농도를 결정하는 단계 및 최초 분석물 농도와 충전 시간에 기초하여 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 충전 시간 결정 및 분석물 농도 결정은 둘 모두 동일한 2개의 전극을 사용하여 결정될 수 있다.

전기화학 시스템의 예시적인 일 실시 형태에서, 시스템은 시험 계량기(test meter)와 접속하도록 구성되는 전기 접점을 포함하는 전기화학 센서를 포함한다. 전기화학 센서는 이격된 관계로 있는 제1 전극 및 제2 전극과, 시약을 포함한다. 제1 및 제2 전극은, 예를 들어 반대로 향한 배향을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 및 제2 전극은 서로를 향한 배향을 포함할 수 있다. 시스템은 또한, 시험 스트립에 대한 전압의 인가 시에 시험 스트립으로부터 전류 데이터를 수신하도록 구성되며 또한 동일한 2개의 전극에 의해 계산된 분석물 농도 및 측정된 충전 시간에 기초하여 교정된 분석물 농도를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 시험 계량기를 포함한다. 시스템은 또한 전기화학 센서의 적어도 일부분을 가열하도록 구성되는 가열 소자를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 시험 계량기는 분석물 농도 임계치, 제1 충전 시간 임계치, 및 제2 충전 시간 임계치를 포함하는 데이터 저장소를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전기화학 센서, 시험 계량기, 및 프로세서 중 적어도 하나는 샘플의 온도를 측정하도록 구성된다.

일 실시 형태에서, 전기화학 셀은 글루코스 센서일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 전기화학 셀은 면역 센서일 수 있다. 면역 센서는 제1 액체 시약, 제2 액체 시약, 및 항원에 접합된(conjugated) 자기 비드(magnetic bead)를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 액체 시약은 완충액 중 효소에 접합된 항체를 포함할 수 있다. 제1 액체 시약은 하부 전극 상에 스트라이핑되어(striped) 건조될 수 있다. 제2 액체 시약은 묽은 산 용액 중 페리시아나이드(ferricyanide), 효소를 위한 기질, 및 제2 매개자(mediator)를 포함할 수 있다. 제2 액체 시약은 하부 전극 상에 스트라이핑되어 건조될 수 있다. 다른 한편으로는, 자기 비드는 상부 전극 상에 스트라이핑되어 건조될 수 있다.

면역 센서는 또한 복수의 챔버, 분리막, 통기구(vent), 및 하나 이상의 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 분리막은 하부 전극과 상부 전극 사이에 배치될 수 있다. 복수의 챔버는 반응 챔버, 검출 챔버, 및 충전 챔버를 포함할 수 있다. 반응 챔버는 분리막 내에 형성될 수 있으며, 제1 시약 및 항원에 접합된 자기 비드가 내부에 배치될 수 있다. 검출 챔버는 또한 분리막 내에 형성될 수 있으며, 제2 시약이 내부에 배치될 수 있다. 충전 챔버는 하부 전극과 상부 전극 중 하나 및 분리막에 적어도 부분적으로 형성될 수 있으며, 검출 챔버로부터 일정 거리 이격될 수 있고, 반응 챔버의 적어도 일부분과 중첩될 수 있다. 통기구는 분리막, 하부 전극, 및 상부 전극의 각각에 적어도 부분적으로 형성될 수 있으며, 반응 챔버로부터 일정 거리 이격될 수 있고, 검출 챔버의 적어도 일부분과 중첩될 수 있다. 일 실시 형태에서, 하나 이상의 밀봉 부재는 제1 밀봉 부재 및 제2 밀봉 부재일 수 있다. 제1 밀봉 부재는 항응고제가 혼입될 수 있으며, 하부 전극과 상부 전극 중 하나에 결합될 수 있고, 통기구 위에 배치될 수 있으며, 충전 챔버의 벽을 형성하고 또한 통기구를 밀봉하도록 구성될 수 있다. 제2 밀봉 부재는 하부 전극과 상부 전극 중 다른 하나에 결합될 수 있으며, 통기구 위에 배치될 수 있고, 통기구를 밀봉하도록 구성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 밀봉 부재는 친수성 접착 테이프이다. 제어 유닛, 면역 센서, 및 계량기 중 적어도 하나는 샘플의 온도를 측정하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 시스템이 농도를 계산하는 분석물은 C-반응성 단백질을 포함할 수 있다. 전기화학 셀 내로 도입되는 샘플은 혈액을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 혈액은 전혈을 포함할 수 있다.

전기화학 센서는 또한, 비제한적인 예로서 전기화학 셀, 글루코스 센서(glucose sensor), 글루코스 측정기(glucose meter), 헤모글로빈 센서, 항산화제 센서, 생체 센서, 및 면역 센서를 포함하는, 다수의 다른 분석 장치일 수 있다. 일 실시 형태에서, 전기화학 센서는 글루코스 센서이다. 글루코스 센서는 작동 전극(working electrode) 및 상대 또는 상대/기준 전극(counter or counter/reference electrode)을 구비한 전기화학 셀을 포함할 수 있다. 작동 전극과 상대 또는 상대/기준 전극은 대략 500 마이크로미터 이하로 이격될 수 있다. 일 실시 형태에서, 전극들 사이의 간격은 약 80 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터의 범위 내이다. 간격은 원하는 결과를 달성하도록, 예를 들어 실질적으로 바람직한 시간 내에 정상 상태 전류를 달성하도록 결정될 수 있다. 일 실시 형태에서, 전극들 사이의 간격은 상대 전극으로부터의 반응 생성물이 작동 전극에 도달하도록 선택된다.

작동 및 상대 또는 상대/기준 전극은 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극들은 서로를 향할 수 있거나, 이들은 서로 실질적으로 반대로 향할 수 있거나, 이들은 전극들이 대체로 동일 평면 내에 위치되는 나란한 구성을 가질 수 있다. 전극들은 실질적으로 동일한 대응 영역을 가질 수 있다. 전극들을 또한 평탄할 수 있다. 일 실시 형태에서, 전기화학 셀은 작동 전극, 상대 전극, 및 분리된 기준 전극을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 전기화학 셀은 2개의 전극 쌍을 가질 수 있다. 전극 쌍은 작동, 상대, 상대/기준, 및 분리된 기준 전극의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 예시적인 일 실시 형태에서, 각각의 쌍은 작동 전극 및 상대 또는 상대/기준 전극을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 전기화학 셀은 약 1.5 마이크로리터 이하의 유효 셀 체적을 가질 수 있다. 전기화학 셀은 중공(hollow)일 수 있다.

전위가, 비제한적인 예로서 계량기를 포함하는 다수의 상이한 메커니즘에 의해 셀의 전극에 인가될 수 있다. 전위의 크기는, 비제한적인 예로서 셀 내의 샘플의 원하는 반응을 포함하는 다수의 상이한 인자에 좌우될 수 있다. 일 실시 형태에서, 전위의 크기는 샘플의 환원형의 전기 산화 또는 산화형의 전기 환원이 실질적으로 확산 제어되도록 선택될 수 있다.

샘플은 모세관 작용에 의해 셀로 진입할 수 있다. 제어 유닛이 셀로 진입하는 샘플의 충전 시간을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 제어 유닛은 샘플의 충전 시간에 대응하는 전류 하강을 결정하기 위해 시간의 함수로서 셀 전류를 측정하도록 구성되는 전류 흐름 검출기를 포함할 수 있다. 제어 유닛, 전기화학 셀, 및 계량기 중 적어도 하나는 샘플의 온도, 또는 대안적으로 계량기 내측의 또는 계량기에 부착된 전기화학 센서에 인접한 주위 공기의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.

혈액 샘플 내의 항원을 측정하기 위한 방법의 예시적인 일 실시 형태는 2개의 전극을 구비한 면역 센서, 및 면역 센서의 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하도록 전기화학 셀에 연결되는 계량기를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 면역 센서 내로 항원을 포함하는 혈액 샘플을 도입하는 단계, 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 혈액 샘플의 충전 시간을 계산하는 단계, 및 충전 시간을 고려하여 항원의 농도를 계산하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 면역 센서는 2개의 전극들 사이에 배치된 분리막 내에 형성되는 반응 챔버 및 검출 챔버, 2개의 전극들 중 하나 및 분리막에 적어도 부분적으로 형성되는 충전 챔버, 및 분리막 및 2개의 전극에 적어도 부분적으로 형성되는 통기구를 추가로 포함할 수 있다. 충전 챔버는 검출 챔버로부터 일정 거리 이격될 수 있고, 반응 챔버의 적어도 일부분과 중첩될 수 있다. 통기구는 반응 챔버로부터 일정 거리 이격될 수 있고, 검출 챔버의 적어도 일부분과 중첩될 수 있다. 혈액 샘플의 항원은 C-반응성 단백질일 수 있다. 방법은 혈액 샘플의 온도를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 결과적으로, 항원의 농도는 충전 시간을 고려하여 계산될 수 있다.

혈액 샘플을 측정하기 위한 방법은 반응 챔버 내에 제1 완충액 중 항체-효소 접합체 및 제2 완충액 중 항원에 결합된 자기 비드를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 묽은 산 중 페리시아나이드, 글루코스, 및 매개자가 검출 챔버 내에 제공될 수 있다. 충전 챔버의 벽을 형성하는 제1 밀봉부(seal)가 통기구의 제1 면 위에 제공될 수 있으며, 제2 밀봉부가 통기구의 제2 면 위에 제공될 수 있다. 면역 센서 내로 도입된 혈액 샘플의 적어도 일부분이 그것이 면역 센서 내로 도입될 때 충전 챔버로부터 반응 챔버로 이동한다.

방법은 밀봉부들 중 적어도 하나를 천공함으로써 소정의 시간 후에 통기구를 개방하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 밀봉부들 중 적어도 하나를 천공하는 것은 자기 비드에 결합되지 않은 항체-효소 접합체를 함유하는 혈액 샘플의 일부가 검출 챔버로 이동하도록 한다. 아울러, 방법은 검출 챔버 내에서 글루코스의 산화를 촉매하는 단계를 포함할 수 있고, 이는 페로시아나이드(ferrocyanide)의 형성으로 이어질 수 있다. 전류가 페로시아나이드로부터 전기화학적으로 검출될 수 있고, 혈액 샘플 내의 항원의 농도가 검출된 신호를 고려하여 계산될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면들과 관련하여 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하는 방법의 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 전기화학 셀의 예시적인 실시 형태의 개략 측면도(축척대로 도시된 것은 아님)를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 전기화학 셀의 위에서 본 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 중공 전기화학 셀의 예시적인 실시 형태의 개략 단면도(축척대로 도시된 것은 아님)를 도시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 조립된 시험 스트립의 사시도를 도시한다.
도 4b는 본 발명에 따른 조립되지 않은 시험 스트립의 분해 사시도를 도시한다.
도 4c는 본 발명에 따른 시험 스트립의 기단 부분의 확대 사시도를 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 개시된 시험 스트립의 일 실시 형태의 저면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 시험 스트립의 측면도를 도시한다.
도 5c는 도 5b의 시험 스트립의 평면도를 도시한다.
도 5d는 도 5c의 시험 스트립의 기단 부분의 부분 측면도를 도시한다.
도 6은 면역 센서가 충전 시간을 계산하기 위해 전기화학 검출 시스템을 갖는 제어 유닛과 함께 사용되도록 구성된, 본 발명에 따른 면역 센서의 예시적인 실시 형태의 분해도를 도시한다.
도 7은 내부에 제공된 다양한 혈액 샘플을 시험하기 위해 예시적인 실시 형태와 관련하여 전기화학 셀의 예시적인 실시 형태를 사용하여 수행되는 전류 대 시간 전이의 선도를 도시한다.
도 8은 내부에 제공된 다양한 혈액 샘플을 시험하기 위해 예시적인 실시 형태와 관련하여 전기화학 셀의 다른 예시적인 실시 형태를 사용하여 수행되는 전류 대 시간 전이의 선도를 도시한다.
도 9는 예시적인 실시 형태에 따른 가변 전펄스 시간 방법 및 고정 시간 방법을 사용하여 다양한 혈액 샘플을 시험한 결과의 선도를 도시한다.
도 10은 본 명세서에 제공된 다양한 혈액 샘플에 대한 충전 시간 대 헤마토크릿 수준의 선도를 도시한다.
도 11은 시험 계량기가 규정된 시간 구간 동안 복수의 시험 전압을 인가하는, 시험 전압 파형을 도시한다.
도 12는 충전 시간에 대한 교정 없이 다양한 혈액 샘플을 시험한 결과의 선도를 도시를 도시한다.
도 13a는 샘플의 헤마토크릿에 대해 플로팅된, 도 12와 동일한 데이터를 도시한다.
도 13b는 충전 시간에 대해 고졍되고 샘플의 헤마토크릿에 대해 플로팅된, 도 12에 나타낸 데이터의 선도를 도시한다.
도 14는 임상 설정으로 다양한 혈액 샘플을 시험한 결과의 선도를 도시한다.
도 15는 내부에 제공된 다양한 샘플을 시험하기 위해 예시적인 실시 형태와 관련하여 전기화학 센서의 다른 예시적인 실시 형태로 15% 내지 72% 범위의 헤마토크릿을 갖는 혈액이 로딩된 때 얻어진 전류 대 시간 전이의 선도를 도시한다.
도 16은 도 15에 나타낸 데이터의 대체 선도를 도시한다.

하기의 상세한 설명은 상이한 도면들에서 동일 요소가 동일 도면 부호로 표기되는 도면들을 참조하여 이해되어야 한다. 반드시 축척대로 도시된 것은 아닌 도면은 선택된 실시 형태를 도시하고, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리를 제한이 아닌 예로서 기술한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 임의의 수치 값 또는 수치 범위에 대한 용어 "약" 또는 "대략"은 부재들의 일부 또는 집합체가 본 명세서에 설명된 그의 의도된 목적으로 기능할 수 있게 하는 적합한 치수 공차(dimensional tolerance)를 나타낸다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "환자", "수용자(host)", "사용자", 및 "대상(subject)"은 임의의 사람 또는 동물 대상을 말하며, 본 시스템 또는 방법을 사람에 대한 용도로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 사람 환자에 대한 본 발명의 사용이 바람직한 실시 형태를 나타낸다.

이제, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 소정의 예시적인 실시 형태가 기술될 것이다. 이들 실시 형태의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시된다. 당업자는, 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 도시된 장치 및 방법이 비제한적인 예시적 실시 형태이고, 본 발명의 범주가 오직 특허청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해할 것이다. 예시적인 일 실시 형태와 관련하여 도시되거나 기술되는 특징부는 다른 실시 형태의 특징부와 조합될 수 있다. 그러한 수정 및 변경은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

본 발명에 개시된 시스템 및 방법은 매우 다양한 샘플 내의 매우 다양한 분석물의 측정에 사용하기 적합하며, 전혈, 혈장, 혈청, 간질액(interstitial fluid), 또는 이들로부터 유래된 것 내의 분석물의 측정에 사용하기에 특히 적합하다. 예시적인 실시 형태에서, 마주하는 전극들을 갖는 박층 셀(thin-layer cell) 설계 및 빠른(예컨대, 약 5초 이하의 분석 시간) 삼각-펄스(tri-pulse) 전기화학 검출에 기초한 글루코스 검사 시스템은 소량의 샘플(예컨대, 약 0.4 μL 이하)을 필요로 하며, 혈당 측정의 개선된 신뢰성 및 정확도를 제공할 수 있다. 분석물을 분석하기 위한 반응 셀에서, 샘플 내의 글루코스는 글루코스 데하이드로게나아제를 사용하여 글루코노락톤으로 산화시킬 수 있으며, 상기 효소로부터의 팔라듐 작동 전극으로의 전자의 셔틀(shuttle)을 위하여 전기화학적 활성 매개자가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 반응 셀 내의 전극들 중 적어도 하나를 코팅하는 시약 층이 페리시아나이드 및 피롤로퀴놀린 퀴논(PQQ) 보조 인자(co-factor)를 기반으로 하는 글루코스 데하이드로게나아제(GDH)를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, PQQ 보조 인자를 기반으로 하는 GDH 효소는 플라빈 아데닌 다이뉴클레오티드(FAD) 보조 인자를 기반으로 하는 GDH 효소로 대체될 수 있다. 혈액 또는 대조 용액이 반응 챔버로 투입될 때, 글루코스는 이하의 화학 변환식 T.1에 나타낸 바와 같이, GDH(ox)에 의해 산화되며, 이 과정에서 GDH(ox)를 GDH(red)로 전환시킨다. GDH(ox)는 GDH의 산화된 상태를 가리키며, GDH (red)는 GDH의 환원된 상태를 가리킨다는 것에 유의한다.

T.1 D-글루코스 + GDH(ox) → 글루콘산 + GDH(red)

작동 전극과 상대 전극에 삼각 펄스 전위 파형을 인가하기 위해 일정 전위기(potentiostat)가 이용될 수 있으며, 그 결과 글루코스 농도를 계산하는 데 사용되는 시험 과도 전류(test current transient)가 얻어진다. 아울러, 샘플 매트릭스를 구분하고 헤마토크릿, 온도 변동, 전기화학적 활성 성분으로 인한 혈액 샘플에서의 변동성을 교정하며 있을 수 있는 시스템 오차를 식별하기 위해 시험 과도 전류로부터 얻어진 부가 정보가 사용될 수 있다.

본 방법은, 원칙적으로 이격되어 있는 제1 및 제2 전극과 시약 층을 갖는 임의의 유형의 전기화학 셀에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기화학 셀은 시험 스트립(test strip)의 형태일 수 있다. 일 태양에서, 시험 스트립은 시약 층이 위치되는 샘플-수용 챔버 또는 구역을 한정하기 위한 얇은 스페이서(spacer)에 의해 분리되는 2개의 마주하는 전극을 포함할 수 있다. 본 출원인은, 예를 들어 동일 평면 상의 전극들을 갖는 시험 스트립을 비롯한 다른 유형의 시험 스트립이 또한 본 명세서에 설명된 방법들에서 사용될 수 있다는 것을 알고 있다.

본 명세서에서 개시되는 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법은 임의의 샘플 분석 장치 및/또는 시스템과 함께 사용될 수 있다. 장치는 전형적으로 적어도 하나의 작동 전극 및 하나의 상대 전극을 포함하며, 이들 사이에 전위가 인가될 수 있다. 샘플 분석 장치는 일반적으로 계량기와 같은, 전극들 사이에 전위를 인가하기 위한 부재와 결합될 수 있다. 본 출원인은 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법에서 다양한 시험 계량기가 사용될 수 있다는 것을 알고 있다. 그러나, 일 실시 형태에서, 시험 계량기는 적어도 프로세서를 포함하며, 이 프로세서는 적어도 하나의 측정된 또는 계산된 파라미터를 고려하여 교정 인자를 계산할 수 있는 계산을 수행하도록 구성되며 또한 데이터 정렬 및/또는 저장을 하도록 구성되는 하나 이상의 제어 유닛을 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는, 예를 들어 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments) MSP 430과 같은 혼합 신호 마이크로프로세서(mixed signal microprocessor, MSP)의 형태일 수 있다. TI-MSP 430은 또한 일정 전위기 기능 및 전류 측정 기능의 일부를 수행하도록 구성될 수 있다. 게다가, MSP 430은 또한 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 전자 부재의 대부분이 응용 특정 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC) 형태의 마이크로컨트롤러와 통합될 수 있다.

샘플 분석 장치는 또한 샘플이 장치로 도입될 때 샘플의 충전 시간을 측정할 수 있는 하나 이상의 부재와 결합될 수 있다. 그러한 부재는 또한 충전 시간을 고려하여 샘플 내의 분석물의 농도를 계산할 수 있다. 그러한 부재는 일반적으로 본 명세서에서 제어 유닛으로 지칭된다. 아울러, 분석물, 항원, 및 항체라는 용어는 서로 교환가능하게 사용되고, 따라서 하나의 용어의 사용은 달리 지시되거나 당업자에 의해 타당하게 공지되지 않는 한, 모든 3개의 용어에 동등하게 적용가능하다.

샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법의 예시적인 일 실시 형태에서, 샘플이 작동 전극과 상대 전극을 구비한 샘플 분석 장치의 전기화학 셀 내로 도입된다. 전기화학 셀의 작동 전극과 상대 전극 사이에 전위가 인가될 수 있고, 예를 들어 전기화학 셀의 모세관 공간 내로의 샘플의 충전 시간이 결정될 수 있다. 적어도 샘플의 충전 시간을 고려하여 전펄스 시간(prepulse time)이 계산될 수 있고, 전펄스 시간과 동일한 시간 길이 동안 작동 전극과 상대 전극 사이에 전위가 인가될 수 있다. 이어서, 샘플 내의 분석물의 농도가 결정될 수 있다. 충전 시간을 고려하여 전펄스 시간을 계산함으로써, 분석물 농도에 대한 보다 정확한 결과가 달성될 수 있다. 예를 들어, 샘플마다 변하는 헤마토크릿 수준으로부터 야기될 수 있는 것과 같은 오차가 고려될 수 있고, 이에 의해 샘플 내의 분석물의 농도의 보다 정확한 결정으로 이어진다. 방법은 또한 이하 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 온도의 영향을 고려할 수 있다. 샘플 내의 분석물의 농도를 검출하기 위한 대안적인 실시 형태에서, 오차는 결정된 충전 시간보다는 결정된 초기 충전 속도에 기초하여 교정된다. 그러한 방법의 일례가 2009년 12월 30일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "초기 충전 속도에 기초하여 전혈 헤마토크릿을 측정하기 위한 시스템, 장치 및 방법(Systems, Devices and Methods for Measuring Whole Blood Haematocrit Based on Initial Fill Velocity)"인, 로날드 씨. 샤틀리에(Ronald C. Chatelier), 데니스 리라트(Dennis Rylatt), 린다 레이네리(Linda Raineri), 및 알라스테어 엠. 하지스(Alastair M. Hodges)의 미국 특허 출원 제12/649,509호에 개시되어 있다.

대안적인 실시 형태에서, 헤마토크릿 수준의 수준 추정치가 결정될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 헤마토크릿 수준의 추정치가 연관된 분석물 농도에 관계 없이 결정될 수 있다. 결과적으로, 빈혈과 같은 질환에 관련된 평가가 행해질 수 있다. 그러한 시스템에서, 다른 농도 결정을 하지 않고 헤마토크릿의 수준만이 측정된다. 개시된 교시 내용에 기초하여 헤마토크릿의 수준을 결정하는 것은 측정이 신속하고 정확하게, 흔히 1초 미만으로 행해질 수 있게 한다. 예를 들어, 혈액 한 방울의 헤마토크릿 수준이 단순히 샘플 분석 장치의 센서 스트립 상으로 혈액을 적하함으로써 1초 미만에 결정될 수 있다. 혈액이 스트립 상에 배치되면, 헤마토크릿 수준의 디지털 판독이 거의 순간적으로 제공될 수 있다.

분석물의 농도의 결정을 개선하기 위해 충전 시간이 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 샘플의 충전 시간이 전펄스 시간을 계산하는 데 사용될 수 있다. 충전 시간을 고려하여 전펄스 시간을 조정함으로써, 센서를 충전하는 데 더 긴 시간이 걸리는 샘플에 대해 더 긴 반응 시간이 제공될 수 있다. 예를 들어, 샘플이 전혈을 포함하는 경우, 헤마토크릿 수준은 샘플의 충전 시간에서의 인자일 수 있다. 따라서, 충전 시간을 고려하여 전펄스 시간을 조정하는 것은 일정 범위의 헤마토크릿 수준에 걸쳐 보다 정확한 농도가 결정될 수 있게 할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 헤마토크릿 수준은 충전 시간에 연계될 수 있는데, 예를 들어 헤마토크릿 수준의 추정치가 충전 시간을 고려하여 결정될 수 있다. 그러한 경우에, 보다 정확한 분석물 농도 결정을 제공하기 위해 헤마토크릿 수준이 분석물 농도의 결정에 고려될 수 있다.

예시적인 일 실시 형태에서, 도 1에 도시된 단계들이 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 샘플이 먼저 장치 내로 도입된다. 임의의 유형의 샘플 분석 장치가 본 명세서에서 개시되는 시스템 및 방법 중 적어도 일부와 함께 사용될 수 있다. 이러한 장치는 비제한적인 예로서, 전기화학 셀, 전기화학 센서, 글루코스 센서, 글루코스 측정기, 헤모글로빈 센서, 항산화제 센서, 생체 센서, 및 면역 센서를 포함할 수 있다. 샘플 분석 장치의 예시적인 일 실시 형태는 전기화학 센서이다. 전기화학 센서는 적어도 2개의 전극을 포함할 수 있다. 적어도 2개의 전극은 임의의 방식으로 구성될 수 있는데, 예를 들어 전극들이 동일 평면 상에 또는 상이한 평면 상에 있을 수 있다. 샘플이 전기화학 셀 내로 도입될 수 있다.

일 실시 형태에서, 계량기 모니터가 샘플이 샘플 반응 챔버 내로 투여되었다는 것을 나타내는 변화인, 전압, 전류, 또는 커패시턴스의 변화를 모니터링하는 자동 기술에 의해 샘플의 도입이 검출될 수 있다. 대안적으로, 사용자가 샘플 반응 챔버의 충전을 시각적으로 관찰하고 버튼을 누름으로써 시험을 개시하는 수동 기술에 의해 생리학적 샘플이 검출될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 계량기 내의 광 검출기가 샘플의 투여를 감지할 수 있다. 샘플이 반응 챔버를 충전시키는 데 걸리는 시간이 마찬가지로 많은 수의 유사한 기술에 의해 측정될 수 있다. 일 실시 형태에서, 샘플이 센서 내로 도입될 때, 샘플이 센서를 충전함에 따라 제2 전극이 제1 전극보다 먼저 또는 제1 전극과 동시에 접촉되도록 전극들이 구성될 수 있다. 그러나, 샘플이 센서를 충전함에 따라, 제1 전극은 제2 전극에 인가되는 전압에 대해 제1 전극이 유지할 수 있는 전류를 제한한다. 따라서, 제1 전극은 전기화학 센서에 흐르는 전류를 제한할 수 있다. 제1 전극과 제2 전극이 샘플 액체에 의해 연결될 때, 이들 사이에 전류가 흐르도록, 샘플이 제1 전극에 접촉하기 전에, 그와 동시에, 또는 그 직후에, 전극들 사이에 전위가 인가될 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법의 일 실시 형태에서, 센서 충전 동안의 전류 대 시간 응답은 센서가 적절히 충전되는 지점을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 적절한 충전이라는 것은 적어도 제1 전극을 완전히 덮기에 충분한 액체가 센서를 충전했다는 것을 의미할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 대 시간 응답은 전류 하강의 증가 또는 증가율의 감소와 같은 시간에 따른 전류의 변화율이 불연속일 수 있다. 상기 방법의 일례가 2010년 9월 20일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "모니터링 장치의 측정 개선 장치 및 방법(Apparatus and Method for Improved Measurements of a Monitoriing Device)"인, 크레넨동크(Kranendonk) 등의 미국 특허 출원 제12/885,830호에 개시되어 있다.

본 명세서에 개시된 방법의 일 실시 형태에서, 장치에 도입된 샘플이 셀을 충전함에 따라, 일정 기간, 예를 들어 약 1000 ms 동안 전기화학 셀의 제1 전극과 제2 전극 사이에 약 +10 ㎷ 내지 약 +30 ㎷의 전위가 인가될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 장치에 도입된 샘플이 셀을 충전함에 따라, 제1 전극과 제2 전극 사이에 약 +20 ㎷의 전위가 인가될 수 있다. 이 시간 동안 소정의 간격으로 전극들 사이에 흐르는 전류가 측정될 수 있다. 예를 들어, 2 밀리초("ms")마다 전류가 측정될 수 있고, 10 ms마다 평균 전류가 저장될 수 있다. 전류 데이터가 이어서, 예를 들어 제어 유닛에 의해 분석될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 제어 유닛은 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 샘플이 장치를 충전하는 대략 1000 ms에 걸쳐 측정된 전류 데이터의 분석은 전류가 소정의 양만큼 감소하는 마지막 시간을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이 시간은 샘플의 충전 시간(FT)으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 전류가 40 ms 구간에 걸쳐 0.4 마이크로-암페어("㎂") 초과만큼 감소되는 마지막 시간이 샘플이 셀을 충전한 시간을 결정하는 데 사용될 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 이러한 차이는 소정의 임계 값보다 크거나 작다. 다양한 소정의 임계 값이 이용될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극의 면적이 약 4.2 제곱밀리미터이고 헤마토크릿이 약 75%만큼 높은 것으로 분석될 때, 소정의 임계 값은 약 40 ms 기간에 걸쳐 약 0.4 마이크로암페어의 범위일 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 작동 전극의 면적이 약 4.2 제곱밀리미터이고 헤마토크릿이 약 60%만큼 높은 것으로 분석될 때, 소정의 임계 값은 약 50 ms 기간에 걸쳐 약 0.7 마이크로암페어 내지 약 0.9 마이크로암페어의 범위일 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 측정된 전류의 변곡점을 계산하는 것을 포함할 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하고, 소정의 임계 값보다 크거나 작은 전류 값의 변화를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 소정의 임계 값이 이용될 수 있다. 예를 들어, 작동 전극의 면적이 약 4.2 제곱밀리미터일 때, 소정의 임계 값은 약 3 마이크로암페어의 범위일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 샘플의 존재를 검출하는 단계는 2개의 전극들 사이에 대체로 일정한 전류를 인가하고, 소정의 임계치보다 크거나 작은 전위의 변화를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 임계 값은 약 200 ㎷의 범위일 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 임계 값은 약 400 ㎷일 수 있다.

샘플이 셀을 충전한 후에, 제1 극성을 갖는 제1 전위가 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가될 수 있고, 그 결과 얻은 전류가 시간의 함수로서 측정될 수 있다. 이 제1 전위가, 예를 들어 전펄스(prepulse)로 지칭될 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 전펄스가 인가될 수 있는 시간 길이는 약 5초일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 상기 논의된 기술들 중 임의의 기술을 사용하여 결정될 수 있는 샘플의 충전 시간(FT)은 전펄스가 인가될 수 있는 시간 길이를 계산하는 데 사용될 수 있다. 이 기간이, 예를 들어 전펄스 시간(prepulse time, PPT)으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 전펄스 시간을 계산함으로써 센서를 충전시키는 데 더 오래 걸리는 샘플에 대해 더 긴 전펄스 시간을 허용할 수 있다. 일 실시 형태에서, 전펄스 시간은 하기의 예시적인 파라미터들에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 전펄스 시간은 하기와 같이 계산될 수 있다:

PPT (ms) = 3000 + (FT - 300) × 9.3

이 계산을 위해, 300 ms 미만의 충전 시간에 대해, 충전 시간이 300 ms로 설정될 수 있다. 이 계산에 의해, 센서를 충전하는 데 소정 양의 시간, 예를 들어 약 300 ms보다 더 걸리는 샘플에 대해 더 긴 반응 시간을 허용하기 위해 전펄스 시간(PPT)이 조정될 수 있다. 계산을 단순화하고 총 시험 시간에 경계를 두기 위해, 충전 시간이 소정의 시간 길이보다 긴 경우, 최대 전펄스 시간이 설정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 충전 시간이 약 500 ms보다 큰 경우, 예를 들어 약 515 ms인 경우, 전펄스 시간(PPT)이 5000 ms로 설정될 수 있다. 따라서, 이 예시적인 실시 형태에서, (약 300 ms 미만의 충전 시간에 대한) 최소 PPT는 3000 ms이고, (약 500 ms 초과, 예를 들어 약 515 ms의 충전 시간에 대한) 최대 PPT는 약 5000 ms이다. 다른 실시 형태에서, 특정의 샘플 또는 분석물의 다른 특성 및 요구사항을 고려하기 위해 전펄스 시간의 계산이 조정될 수 있다. 예를 들어, 대안의 최대 및 최소 전펄스 시간 또는 이들의 조합을 제공하기 위해, 전펄스 시간의 계산에 대해 상기 나타낸 방정식에서의 변수 및 상수가 조정될 수 있다.

전펄스 시간이 결정되면, 전펄스 시간(PPT)과 동일한 시간 동안 셀의 전극들 사이에 전위가 인가될 수 있고, 그 결과 얻은 전류가 시간의 함수로서 측정될 수 있다. 이 데이터(시간의 함수로서의 전류)의 적어도 일부가 제1 시간-과도 전류(time-current transient)를 제공한다. 제2 전극이 제한적인 산화 전류가 측정되는 작동 전극으로서 기능하도록, 제1 전위가 제2 전극에 대해 충분히 마이너스(negative)일 수 있다. 제1 시간 구간이 경과한 후에, 제2 시간 구간 동안 제1 전극과 제2 전극 사이에 제2 전위가 인가될 수 있다. 제2 전위에 의해 시간의 함수로서 측정되는 전류가 생겨, 제2 시간-과도 전류를 생성한다. 일 실시 형태에서, 제2 전위는 제1 극성과 반대인 제2 극성을 가진다. 예를 들어, 제1 전극이 제한적인 산화 전류가 측정되는 작동 전극으로서 기능하도록, 제2 전위가 제2 전극에 대해 충분히 플러스(positive)일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제1 전위 및 제2 전위는 약 -0.6 V 내지 약 +0.6 V의 범위일 수 있다. 시간-과도 전류의 시간 구간이, 일 실시 형태에서, 약 1초 내지 10초의 범위, 바람직하게는 약 1초 내지 5초의 범위일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 시간 구간과 제2 시간 구간의 합이 약 5초 미만이다. 또한, 제1 시간 구간이 제2 시간 구간과 동일할 필요는 없다는 것에 유의하여야 한다. 일 실시 형태에서, 제1 전위가 인가된 직후에 제2 전위가 인가된다. 대안적인 실시 형태에서, 제1 전위와 제2 전위 사이에 지연 또는 개방 회로 전위가 도입된다. 다른 대안적인 실시 형태에서, 샘플 반응 챔버에서 생리학적 샘플이 검출된 후, 하지만 제1 전위의 인가 이전에, 지연이 도입된다. 지연은 약 0.01 내지 약 3초, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 1초, 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 약 0.9초의 범위일 수 있다.

예시적인 일 실시 형태에서, 제1 시험 전위 E₁이 제1 시험 전위 시간 T₁, 예를 들어 PPT 밀리초 동안 전극들 사이에 인가될 수 있다. 예를 들어, +300 ㎷의 전위가 인가될 수 있다. 제1 시험 전위 시간 T₁, 예를 들어 PPT 밀리초가 경과한 후에, 제2 시험 전위 E₂가 제2 시험 전위 시간 구간 T₂ 동안 전극들 사이에 인가될 수 있는데, 예를 들어 1000 ms 동안 -300 ㎷가 인가될 수 있다. T₁ 및 T₂ 동안, 제1 시험 전위 시간 구간 T₁ 동안, i _a (t)로 지칭되고 본 명세서에서 시간 과도 전류 또는 과도 전류로 불리는, 시간의 함수로서의 셀 전류가 측정될 수 있고, 제2 시험 전위 시간 구간 T₂ 동안, i _b (t)로 지칭되는 셀 전류가 측정될 수 있다. 예를 들어, 10 ms마다 시간의 함수로서 전류가 측정될 수 있고, 50 ms마다 평균 전류가 저장될 수 있다. 제1 및 제2 전위로부터의 데이터(시간의 함수로서의 전류)의 적어도 일부분이 제1 및 제2 시간-과도 전류를 제공할 수 있다. 샘플 내의 분석물의 농도가 이어서 많은 수의 알고리즘을 사용하여 전류 데이터로부터 결정될 수 있다.

분석물 농도를 결정하기 위한 알고리즘의 예가 적어도, 2006년 3월 31일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "방해 물질의 존재 시에 샘플을 분석하기 위한 방법 및 장치(Methods And Apparatus For Analyzing A Sample In The Presence Of Interferents)"인 샤틀리에(Chatelier) 등의 미국 특허 출원 제11/278,341에서 확인할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 상기 특허 출원에 개시된 것과 유사한 "무보정, 코너-교정 알고리즘(calibration-free, corner-corrected algorithm)"을 사용하여 전류 데이터가 분석될 수 있다. 일 실시 형태에서, 수학식 1에 나타낸 알고리즘을 사용하여 분석물 농도가 계산될 수 있다.

[수학식 1]

상기 수학식 1에서,

G는 분석물 농도이고,

항 i _l , i _r , 및 i ₂ 는 전류 값이며,

항 p, zgr, 및 a는 경험적으로 도출된 보정 상수(calibration constant)이다.

일 실시 형태에서, p는 약 0.2 내지 약 4, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1의 범위일 수 있다. 보정 인자 a는 있을 수 있는 전기화학 셀의 치수의 변동을 고려하기 위해 사용될 수 있다. 전기화학 셀의 치수의 변동은 측정된 전류의 크기의 비례 추이(proportional shift)를 야기할 수 있다. 소정의 상황 하에서, 제조 공정으로 인해 시험 스트립의 로트(lot)마다 전극 면적이 변할 수 있다. 시험 스트립의 각각의 로트마다 보정 인자 a를 계산하는 것은 전극 면적 및 셀의 높이의 변동을 보상하는 데 도움을 준다. 항 a는 시험 스트립 로트의 보정 과정 동안에 계산될 수 있다.

보정 인자 zgr은 배경에서의 변동들을 고려하는 데 사용된다. 샘플을 추가하기 전에 셀의 시약 층 내에 산화가능한 화학종이 존재하는 것이 배경 신호에 기여할 수 있다. 예를 들어, 샘플이 시험 스트립에 추가되기 전에 시약 층이 소량의 페로시아나이드(예를 들어, 환원된 매개자)를 함유하는 경우, 분석물 농도로 인한 것이 아닌 측정된 시험 전류의 증가가 있을 것이다. 이것이 특정 시험 스트립 로트에 대한 측정된 시험 전류 전체에 일정한 바이어스를 야기할 것이기 때문에, 이 바이어스가 보정 인자 Z를 사용하여 교정될 수 있다. 항 p 및 a와 유사하게, Z가 역시 보정 과정 동안에 계산될 수 있다. 스트립 로트를 보정하기 위한 예시적인 방법이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,780,645호에 설명되어 있다.

예시적인 일 실시 형태에서, p는 0.51일 수 있고, a는 0.2일 수 있으며, zgr은 5일 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법이 보정 인자 p, a, 및 zgr을 사용하는 것에 대해 설명되어 있지만, 당업자는 이들의 사용이 필수적인 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 글루코스 농도가 p, a, 및/또는 Z없이 계산될 수 있다(수학식 1에서, p 및/또는 a는 1로 설정될 수 있고, zgr은 0으로 설정될 수 있음). 수학식 1의 유도는 2005년 9월 30일자로 출원되고 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "고속 전기화학 분석을 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Rapid Electrochemical Analysis)"인, 공히 계류 중인 미국 특허 출원 제11/240,797호에서 확인할 수 있다.

전류 값 i _r 은 제2 과도 전류로부터 계산될 수 있고, 전류 값 i _l 은 제1 과도 전류로부터 계산될 수 있다. 수학식 1 및 차후의 수학식들에 명시되는 모든 전류 값(예를 들어, i _r , i _l , 및 i ₂ )은 전류의 절대값을 사용할 수 있다. 전류 값 i _r , i _l 은, 몇몇 실시 형태에서, 과도 전류의 시간 구간에 걸친 전류 값의 적분, 과도 전류의 시간 구간에 걸친 전류 값의 합산, 또는 과도 전류의 평균 또는 단일 전류 값과 과도 전류의 시간 구간을 곱한 것일 수 있다. 전류 값의 합산의 경우, 단지 2개의 전류 값으로부터 또는 모든 전류 값까지 일정 범위의 연속적인 전류 측정이 함께 합산될 수 있다. 전류 값 i ₂ 는 이하 논의하는 바와 같이 계산될 수 있다.

예를 들어, 제1 시간 구간의 길이가 5초인 경우, 이하의 수학식 2a 및 수학식 3a에 나타낸 바와 같이, i _l 은 5초 길이의 기간의 1.4에서 4초의 평균 전류일 수 있고 i _r 은 5초 길이의 기간의 4.4에서 5초의 평균 전류일 수 있다.

[수학식 2a]

[수학식 3a]

다른 예에서, 제1 구간의 길이가 5초인 경우, 이하의 수학식 2b 및 수학식 3b에 나타낸 바와 같이, i _l 은 5초 길이의 기간의 3.9에서 4초의 전류의 합일 수 있고 i _r 은 5초 길이의 기간의 4.25에서 5초의 전류의 합일 수 있다.

[수학식 2b]

[수학식 3b]

제1 과도 전류에 대한 전류의 크기가 수학식 4에 의해 시간의 함수로서 기술될 수 있다.

[수학식 4]

항 i _ss 는 제1 시험 전위 E₁의 인가 이후의 정상-상태 전류이고, D는 매개자의 확산 계수이며, L은 스페이서의 두께이다. 수학식 4에서, t는 제1 시험 전위 E₁이 인가된 후에 경과된 시간을 말한다는 것에 유의하여야 한다. 제2 과도 전류에 대한 전류의 크기는 수학식 5에 의해 시간의 함수로서 기술될 수 있다.

[수학식 5]

제2 과도 전류가, 제1 시험 전위 E₁과 극성이 반대이고 제1 시험 전위 E₁ 직후에 인가된 제2 시험 전위 E₂로부터 발생되기 때문에, 수학식 4의 지수항과 비교하여 수학식 5의 지수항에 대해 2배의 차이가 있다. 수학식 5에서, t는 제2 시험 전위 E₂가 인가된 후에 경과된 시간을 말한다는 것에 유의하여야 한다.

제1 시험 전위 시간 구간 T₁에 대한 피크 전류는 i _pa 로서 나타내어질 수 있고, 제2 시험 전위 시간 구간 T₂에 대한 피크 전류는 i _pb 로서 나타내어질 수 있다. 제1 피크 전류 i _pa 및 제2 피크 전류 i _pb 둘 모두가 각각 제1 시험 전위 E₁및 제2 시험 전위 E₂의 인가 후에 동일한 짧은 시간, 예를 들어 0.1초에 측정되는 경우, 수학식 4를 수학식 5로부터 빼면 수학식 6이 얻어질 수 있다.

[수학식 6]

i _pa 가 주로 방해 물질에 의해 제어되는 것으로 판정되기 때문에, i _pb 는 i _pa 와 함께 교정 인자를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이하에 나타낸 바와 같이, i _pb 는, 글루코스에 비례하고 방해 물질에 덜 민감한 교정된 전류를 결정하기 위해 수학적 함수에서 i _pa 와 함께 사용될 수 있다.

글루코스에 비례하고 방해 물질로 인한 제거된 상대 전류 분율(relative fraction of current)을 갖는 전류 i ₄ 를 계산하기 위해 수학식 7이 도출되었다.

[수학식 7]

글루코스가 존재하지 않을 때 분자가 0에 가까워질 수 있도록, 항 i _ss 가 분자 및 분모 둘 모두에 추가되었다. 최소 시간보다 긴 시간에서의 전류에 대해 수학식 8A를 사용하여 항 i _ss 가 추정될 수 있고, 여기서 적합한 최소 시간이 수학식 8B로부터 추정될 수 있다.

[수학식 8A]

[수학식 8B]

여기서, i _ss 는 제2 전위의 인가 이후의 정상-상태 전류이고; i는 시간의 함수인 측정된 전류이며; D는 산화환원 활성 분자의 확산 계수로서, 여기서 이 계수는 피크의 제1 법칙(Fick's first law), 즉 J(x,t)=-D dC(x,t)/dx로부터 결정될 수 있고; L은 스페이서 두께이며; t는 제2 전위를 인가하는 시간으로서, 제2 시간 구간의 시작에 대해 t=0이다.

예시적인 일 실시 형태에서, 전류 값 i ₂ 는 수학식 9에 따라 계산될 수 있다.

[수학식 9]

따라서, 수학식 1은 방해 물질의 존재 시에 분석물 농도의 정확한 측정을 가능하게 할 수 있다.

상기 논의된 바와 같이, 헤마토크릿 수준의 추정치가 연관된 분석물 농도에 관계 없이 결정될 수 있다. 예를 들어, 혈액 한 방울의 헤마토크릿 수준이 전류 값 및 분석물 농도로부터 결정될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 헤마토크릿(H)의 추정치가 수학식 10으로부터 도출될 수 있다.

[수학식 10]

H = -162.5 log(i_r) + 119.1 log(G) + 235.4

몇몇 실시 형태에서, 분석물 농도(G)의 값이, 예를 들어 수학식 11A 및 수학식 11B를 사용하여, 헤마토크릿 수준을 고려하여 교정될 수 있다.

[수학식 11A]

G′= G + Corr G < 100 ㎎/㎗인 경우

[수학식 11B]

G′= G (1 + Corr/100) G ≥ 100 ㎎/㎗인 경우

수학식 11A 및 수학식 11B에서, 교정 인자 Corr은 H에 따라 변하는 진폭을 갖는 사인(sine) 함수를 사용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, H<30%의 값에서, 하기의 수학식들이 Corr을 계산하는 데 사용될 수 있다.

[수학식 12A]

Corr = -0.4 (30-H) sin(πG/400) G<400 ㎎/㎗인 경우

[수학식 12B]

Corr = 0 G≥400 ㎎/㎗인 경우

여기서, Corr의 범위는 0 내지 -5로 제한된다.

H>50%일 때, 플러스 로브(positive lobe) 및 마이너스 로브(negative lobe)의 진폭이 상이한 "비대칭 사인 함수"가 사용될 수 있다. 그러나, 교정에서 급격한 스텝(step)이 없도록 함수가 연속적이다. 예를 들어, 수학식 13A 내지 수학식 13C는 H>50%인 경우에 Corr을 계산하는 데 사용될 수 있다.

[수학식 13A]

Corr = -0.2 (H-50) sin(πG/180) G<180 ㎎/㎗인 경우

[수학식 13B]

Corr = -0.5 (H-50) sin(πG/180) 180≤G≤270 ㎎/㎗인 경우

[수학식 13C]

Corr = +0.5 (H-50) G>270 ㎎/㎗인 경우

여기서, Corr의 범위는 G<180인 경우 0 내지 -5로 제한되고, G≥180인 경우 0 내지 5로 제한된다.

다른 실시 형태에서, 예를 들어 수학식 15A, 수학식 15B, 및 수학식 15C와 함께 수학식 14A(G < 100 ㎎/㎗일 때) 및 수학식 14B(G ≥ 100 ㎎/㎗일 때)를 사용하여, 헤마토크릿(H)의 추정치를 도출하지 않고 충전 시간을 고려하여 분석물 농도(G)의 값이 교정될 수 있다.

[수학식 14A]

G′= G + Corr G < 100 ㎎/㎗인 경우

[수학식 14B]

G′= G (1 + Corr/100) G ≥ 100 ㎎/㎗인 경우

수학식 14A 및 수학식 14B에서의 교정 인자 Corr은 충전 시간(FT)을 고려하여 일련의 FT 임계 값에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, FT의 2개의 임계 값 Th₁ 및 Th₂를 사용하여 Corr 을 계산하는 데 하기의 수학식들이 사용될 수 있다.

[수학식 15A]

Th₁ < FT < Th₂ 이면, Corr = 50(FT- Th₁)

[수학식 15B]

FT < Th₁ 이면, Corr = 0

[수학식 15C]

FT > Th₂ 이면, Corr = 10

예시적인 실시 형태에서, 임계 값 Th₁은 약 0.2초일 수 있고, 임계 값 Th₂는 약 0.4초일 수 있다. 예를 들어, 혈액이 센서를 약 0.2초 미만 내에 충전할 때, 그의 충전 거동은 이상적인 것에 가까운 것으로 말해질 수 있다. 약 0.2초 미만의 충전 시간은 통상 샘플의 점도가 샘플의 충전 거동에 최소한의 영향을 미치도록 하기에 충분하게 헤마토크릿이 낮을 때 일어난다. 낮은 헤마토크릿의 결과로서, 대부분의 글루코스가 혈장 상(plasma phase) 내로 분배되고 여기서 이것은 빠르게 산화될 수 있는 것으로 여겨진다. 이들 조건 하에서, 충전 시간의 영향에 대해 글루코스 결과를 교정할 필요가 거의 없으며, 따라서 교정 인자가 0으로 설정될 수 있다. 대안적으로, 샘플 내의 헤마토크릿이 높을 때, 샘플의 점도가 샘플의 충전 시간에 영향을 줄 수 있다. 그 결과, 샘플이 센서를 충전하는 데 약 0.4초보다 더 많이 걸릴 수 있다. 높은 헤마토크릿의 결과로서, 대부분의 글루코스가 적혈구 내로 분배되고 따라서 더 낮은 분율의 글루코스가 산화되는 것으로 여겨진다. 이들 조건 하에서, 글루코스 결과는 충전 시간을 고려하여 교정될 수 있다. 그러나, 글루코스 값을 과잉 교정(over-correct)하지 않는 것이 중요할 수 있으며, 따라서, 예시적인 실시 형태에서, 교정 인자가 최대 약 10 ㎎/㎗ 혈장 글루코스 또는 신호의 약 10%로 제한될 수 있다. 충전 시간이 약 0.2 내지 약 0.4초의 범위에서 증가함에 따라 교정 항을 약 0 내지 약 10의 범위 내에서 점진적으로 증가시키기 위해 경험적으로 도출된 선형 방정식이 사용될 수 있다.

본 명세서에 개시된 시스템 및 방법 중 적어도 일부와 함께 사용될 수 있는 장치의 예시적인 일 실시 형태는 글루코스 센서이다. 글루코스 센서는 도 2a 및 도 2b에 도시된 셀과 같은, 전기화학 셀을 포함할 수 있다. 셀은 상부 및 하부 표면(202, 203)을 갖는 얇은 스트립 멤브레인(201)을 포함할 수 있고, 또한 하부 표면(203) 상에 배치된 작동 전극(206)과 상부 표면(202) 상에 배치된 상대/기준 전극(205) 사이에 형성된 셀 구역(204)을 포함할 수 있다. 멤브레인 두께는 상대 전극으로부터의 반응 생성물이 작동 전극에 도달하게 하는 것과 같은, 원하는 결과를 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인 두께는 상대 전극에서의 전기화학 반응의 생성물이 시험 시간 중에 작동 전극으로 이동할 수 있고 정상 상태 확산 프로파일이 실질적으로 달성될 수 있도록 충분히 가까울 수 있는 거리(t)만큼 전극들이 분리되도록 선택될 수 있다. 전형적으로, t는 대략 500 마이크로미터 미만, 대안적으로 약 10 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터의 범위 내, 특히 약 80 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터의 범위 내일 수 있다. 일 실시 형태에서, 전극들 사이의 간격은 상대 전극으로부터의 반응 생성물이 분석의 종료 전에 작동 전극에 도달하도록 선택될 수 있다.

전극들은 또한 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 전극들은 평탄할 수 있다. 아울러, 도시된 실시 형태에서, 전극(205, 206)들은 서로를 향하고 실질적으로 마주하지만, 다른 실시 형태에서, 전극들은 단지 서로를 향할 수 있거나, 이들은 서로 실질적으로 반대로 향할 수 있거나, 이들은 전극들이 대체로 동일 평면 내에 위치되는 나란한 구성을 가질 수 있다. 다른 전극 구성의 예는 적어도, 2003년 10월 14일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "전기화학 셀(Electrochemical Cell)"인 하지스의 미국 특허 제7,431,820호에서 확인할 수 있다.

샘플 적층 또는 "목표" 영역(207)이 멤브레인(201)의 상부 표면(202) 상에 형성될 수 있고, 셀 구역(204)으로부터 멤브레인 두께보다 더 큰 거리로 이격될 수 있다. 멤브레인(201)은 목표 영역(207)과 셀 구역(204) 사이에서 연장할 수 있는 확산 구역(208)을 가질 수 있다. 적합한 시약은 산화-환원 매개자(M), 효소(E), 및 pH 완충액(B)을 포함할 수 있고, 이들 각각은 멤브레인의 셀 구역(204) 내에 그리고/또는 셀 구역(204)과 목표 영역(207) 사이에 함유될 수 있다. 시약은 또한 안정화제 등을 포함할 수 있다. 센서의 사용 시에, 혈액 한 방울이 목표 구역(207) 상에 배치될 수 있고, 혈액 성분은 셀 구역(204)을 향해 위킹될(wick) 수 있다.

각각의 전극(205, 206)은 소정의 영역을 가질 수 있다. 도 2a 및 도 2b의 실시 형태에서, 셀 구역(204)은 전극(205, 206)의 에지와 대응할 수 있는 멤브레인의 에지(209, 210, 211)에 의해 그리고 전극의 (목표 영역(207)에 대한) 선단 에지(212, 213)에 의해 한정될 수 있다. 본 예에서, 전극은 약 60 ㎚ (600 옹스트롬(angstrom))의 두께일 수 있고, 약 1 내지 약 5 ㎜의 폭일 수 있지만, 다양한 다른 치수 및 파라미터가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다.

대안적으로, 멤브레인의 양 면은 목표 영역(207)을 제외하고, 샘플로부터의 물의 증발을 방지하고 장치에 기계적 강건성을 제공하도록 역할할 수 있는 라미네이팅 층(214)(평면도에서는 생략됨)에 의해 덮일 수 있다. 물의 증발은 샘플을 농축시키고, 전극이 건조되게 하며, 용액이 냉각되게 하여, 확산 계수가 위에서와 같이 추정될 수는 있지만, 확산 계수에 영향을 주고 효소 동역학을 늦추므로 바람직하지 않은 것으로 여겨진다.

대안적인 실시 형태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 개시되는 시스템 및 방법과 함께 사용하기 위한 중공 전기화학 셀이 제공된다. 전극(305, 306)은 중공 셀을 형성하도록 이격된 중합체 벽(330)들에 의해 지지될 수 있다. 개방부(331)가 셀의 하나의 면 상에 제공될 수 있고, 이에 의해 샘플이 공동(332) 내로 들어갈 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 멤브레인이 사용되지 않지만, 몇몇 실시 형태에서, 멤브레인이 포함될 수 있다. 전극은 적어도 위에서 논의된 바와 같이, 다양한 구성을 가질 수 있다. 비제한적인 예로서, 전극들은 약 500 마이크로미터 미만, 바람직하게는 약 10 또는 약 20 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터의 범위 내, 더 바람직하게는 약 80 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터의 범위 내로 이격될 수 있다. 유효 셀 체적은 약 1.5 마이크로리터 이하일 수 있다.

도 2a, 도 2b, 및 도 3의 전기화학 셀은 계량기, 제어 유닛, 및 다른 부재와, 본 명세서에서 개시되는 장치, 시스템 및 방법의 단계와 관련하여 사용될 수 있다. 도 2a, 도 2b, 및 도 3의 전기화학 셀에 관한 추가의 개시 내용은 1998년 4월 17일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "전기화학 셀(Electrochemical cell)"인 하지스 등의 미국 특허 제6,284,125호에서 확인된다. 예를 들어, 본 발명과 관련하여 사용되는 전기화학 셀은 2개의 전극 쌍을 가질 수 있다. 전극 쌍은 작동, 상대, 상대/기준, 및 분리된 기준 전극의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

본 명세서에 개시된 시스템 및 방법 중 적어도 일부와 함께 사용될 수 있는 장치의 다른 예시적인 일 실시 형태는 이하 설명되고 도 4a 내지 도 5d에 도시된 센서이다. 센서는 기단부(80)로부터 말단부(82)로 종축(L)을 따라 연장하며 측방향 에지(56, 58)를 갖는 긴 본체(59)를 포함하는 시험 스트립(62)의 형태일 수 있다. 본체(59)는 전극(164, 166)들과 시약(72)을 함유하는 기단부 샘플 반응 챔버(61)를 포함할 수 있다. 시험 스트립 본체(59)는 시험 계량기(도시 안됨)와 전기적으로 연결시키기 위해 말단부에 위치된 전기 접점(63, 67)을 추가로 포함할 수 있다.

일 태양에서, 시험 스트립(62)은 제1 전기 전도성 층(66), 스페이서(60), 제2 전기 전도성 층(64)을 포함하는 다수의 층으로부터 형성된다. 제1 전기 전도성 층(66) 및/또는 제2 전기 전도성 층(64)은, 일 실시 형태에서 절연 시트(도시 안됨) 상에 위치되는 다양한 전도성 재료로부터 형성될 수 있다. 스페이서 층(60)은 다양한 전기 절연성 재료로부터 형성될 수 있으며, 접착제를 포함하거나 접착제로부터 형성될 수 있다. 당업자는, 3개 층의 시험 스트립이 도시되어 있지만, 추가의 전기 전도성 또는 절연성 층이 시험 스트립 본체(59)를 형성하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 기단부 샘플 반응 챔버(61)는 제1 전기 전도성 층(66), 제2 전기 전도성 층(64), 및 스페이서 층(60)에 의해 형성될 수 있다. 이하 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 반응 챔버(61)는 또한 시약(72)과 제1 및 제2 전극(166, 164)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(60) 내의 절결 영역(68)이 제2 전기 전도성 층(64)과 제1 전기 전도성 층(66)의 일부분을 노출시킬 수 있으며, 이에 의해 각각 제1 전극(166)과 제2 전극(164)을 형성한다. 시약(72)은 제1 전극(166) 상에 위치되는 층의 형태일 수 있다.

일 실시 형태에서, 반응 챔버(61)는 작은 체적의 샘플을 분석하도록 구성된다. 예를 들어, 샘플 반응 챔버(61)는 약 0.1 마이크로리터 내지 약 5 마이크로리터, 바람직하게는 약 0.2 내지 약 3 마이크로리터, 더 바람직하게는 약 0.3 마이크로리터 내지 약 1 마이크로리터 범위의 체적을 가질 수 있다. 작은 샘플 체적을 수용하기 위해, 전극들은 근접하게 이격되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스페이서(60)가 제1 전극(166)과 제2 전극(164) 사이의 거리를 한정하는 경우, 스페이서(60)의 높이는 약 1 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터의 범위 내, 바람직하게는 약 10 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터의 범위 내, 더 바람직하게는 약 40 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터의 범위 내일 수 있다.

반응 챔버(61)의 체적의 감소를 추가로 보조하기 위해, 절결 영역(68) 및/또는 본체(59)의 종방향 및/또는 측방향 치수가 조정될 수 있다. 예를 들어, 시험 스트립 본체(59)는, 반응 챔버(61)의 측방향 폭이 시험 스트립 본체(59)의 전체 폭(가장 넓은 폭)보다 작도록 절단 부분(51, 52)을 포함할 수 있다. 절단 부분(51, 52)은 또한 반응 챔버(61)로의 샘플의 전달을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 절단 부분(51, 52)은 사용자의 손가락의 일부분에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 사용자가 핑거 스틱(finger stick)에 의해 혈액 한 방울을 배어나오게 할 때, 절단 부분(51, 52)은 사용자가 그/그녀의 손가락 상에 위치된 샘플을 본체(59)의 측방향 에지(56, 58) 내의 샘플 수용 포트(예컨대, 개방부(70))와 정렬시키는 것을 도울 수 있다. 당업자는, 2개의 절단 부분이 도시되어 있지만, 시험 스트립 본체(59)가 단지 하나의 절단 부분을 포함하거나 절단 부분을 포함하지 않을 수 있음을 이해할 것이다.

상기 기술된 바와 같이, 시험 스트립 본체(59)의 기단 부분은 반응 챔버(61)로의 샘플의 전달을 위한 적어도 하나의 샘플 전달 포트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절결 영역(68)은 시험 스트립 본체(59)의 측방향 에지(56, 58)에 대해 횡방향으로 연장하여, 샘플 반응 챔버(61)로의 생리학적 유체의 전달을 위한 2개의 개방부(70)를 제공할 수 있다. 2개의 개방부(70)가 존재하는 경우, 하나는 유체 샘플의 전달을 위한 샘플 수용 포트로서 작용할 수 있고, 한편 다른 하나는 통기구로서 작용할 수 있다. 당업자는, 샘플이, 예를 들어 제1 및/또는 제2 전기 전도성 층(66, 64) 내에 위치된 샘플 수용 포트 및/또는 통기구와 같은, 시험 스트립 본체(59) 내의 상이한 위치에 위치된 샘플 수용 포트 및/또는 통기구를 포함하는 대안적인 구조를 사용하여 샘플 반응 챔버(61)로 전달 수 있음을 이해할 것이다.

일 실시 형태에서, 시험 스트립(62)은 모세관 작용을 통해 샘플이 반응 챔버(61) 내로 흡인되도록 구성된다. 예를 들어, 반응 챔버(61) 및 개방부(70)의 치수 및 표면 특징은 액체 샘플(예컨대, 전혈)이 개방부(70)들 중 하나와 접촉하게 될 때 모세관력을 생성하도록 구성될 수 있다. 당업자는, 반응 챔버(61)가, 예를 들어 비드, 다공성 멤브레인, 및/또는 다른 충전재(filler)와 같은 모세관력을 보조/생성하기 위한 추가의 구조물을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

상기 언급된 바와 같이, 시약(72)과 같은 시약이 반응 챔버(61) 내에 배치될 수 있다. 시약(72)의 조성은 의도된 분석물 및 샘플의 예상된 형태에 따라 달라질 수 있다. 일 태양에서, 시약(72)은 적어도 매개자 및 효소를 포함하며, 제1 전극(166) 상으로 침적된다. 다양한 매개자 및/또는 효소가 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다. 예를 들어, 적합한 매개자는 페리시아나이드, 페로센, 페로센 유도체, 오스뮴 바이피리딜 착물, 루테늄 (III) 헥사민, 및 퀴논 유도체를 포함한다. 적합한 효소의 예는 글루코스 옥시다아제, 피롤로퀴놀린 퀴논(PQQ) 보조 인자를 기반으로 하는 글루코스 데하이드로게나아제(GDH), 니코틴아미드 아데닌 다이뉴클레오티드 보조 인자를 기반으로 하는 GDH, 및 플라빈 아데닌 다이뉴클레오티드(FAD) 기반의 GDH (FAD-GDH)를 포함한다. 시약 층(72)을 제조하는 데 적합한 한 가지 예시적인 시약 제형은, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 미국 특허 출원 공개 제2004/0120848호로 공개되고 발명의 명칭이 "살균 및 보정된 생체 센서 기반 의료 장치의 제조 방법(Method of Manufacturing a Sterilized and Calibrated Biosensor-Based Medical Device)인 미국 특허 출원 제10/242,951호에 설명되어 있다.

기단부 샘플 챔버(61)에 대해 말단부로, 본체(59)는 제1 및 제2 전극(166, 164)을 말단부 전기 접점(63, 67)과 전기적으로 연결시키는 연결 트랙(connection track)을 포함할 수 있다. 일 태양에서, 제1 전기 전도성 층(66)은 제1 전극(166)을 제1 전기 접점(67)과 전기적으로 연결시키는 제1 연결 트랙(76)을 포함한다. 유사하게, 제2 전기 전도성 층(64)은 제2 전극(164)을 제2 전기 접점(63)(도 5a)과 연결시키는 제2 연결 트랙(78)을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 전기 전도성 층은 또한 시험 계량기와의 시험 스트립(62)의 전기 접촉을 용이하게 하는 제1 및 제2 전기 접점(67, 63)을 형성할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 전기 전도성 층(66)의 일부분은 제1 전기 접점(67)을 형성하도록 제2 전기 전도성 층(64) 및 스페이서 층(60)의 말단부로부터 말단으로 연장한다. 제2 전기 접점은 제2 전기 전도성 층(64)의 일부분을 노출시키는 제1 전기 전도성 층(66) 내의 U자형 노치(65)에 의해 형성될 수 있다. 본 출원인은 시험 스트립(62)이 시험 계량기에 전기적으로 연결하기 위한 다양한 대안적인 전기 접점 구성을 포함할 수 있음을 알고 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,379,513호는 전기화학 셀 연결 구조물을 개시하고 있으며, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

도 4a 내지 도 5d의 센서는 계량기, 제어 유닛, 및 다른 부재와, 본 명세서에서 개시되는 장치, 시스템 및 방법의 단계와 관련하여 사용될 수 있다. 도 4a 내지 도 5d의 전기화학 셀에 관한 추가의 개시 내용은 3월 31일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "방해 물질의 존재 시에 샘플을 분석하기 위한 방법 및 장치"인 샤틀리에 등의 미국 특허 출원 제11/278,341에서 확인된다.

본 명세서에서 개시되는 방법들 중 적어도 일부와 관련하여 사용하기 위한 샘플 분석 장치의 다른 예시적인 실시 형태인 면역 센서(110)가 도 6에 도시되어 있고, 2009년 9월 30일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "면역 센서에 사용하기 위한 접착 조성물(Adhesive Compositions for Use in an Immunosensor)"인, 샤틀리에 등의 미국 특허 출원 제12/570,268호에 설명되어 있다. 샘플이 면역 센서 내로 도입될 수 있는 충전 챔버, 샘플이 하나 이상의 원하는 재료와 반응될 수 있는 반응 챔버, 및 샘플의 특성 성분의 농도가 결정될 수 있는 검출 챔버를 포함하는, 복수의 챔버가 면역 센서 내에 형성될 수 있다. 이들 챔버는 면역 센서의 하부 전극, 상부 전극, 및 분리막의 적어도 일부분에 형성될 수 있다. 면역 센서는 또한 필요에 따라 공기가 면역 센서로 진입하고 배출되도록 하는 통기 구멍, 및 통기 구멍의 제1 및 제2 면을 선택적으로 밀봉하기 위한 제1 및 제2 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 부재는 또한 충전 챔버의 벽을 형성할 수 있다.

도시된 바와 같이, 면역 센서(110)는 2가지 액체 시약(130, 132)이 그 상으로 스트라이핑된 하부 전극(112)을 포함한다. 하부 전극(112)은 전극을 형성하는 데 사용되는 많은 수의 기술을 사용하여 형성될 수 있지만, 일 실시 형태에서 황산바륨으로 충전되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트가 금으로 스퍼터-코팅된다(sputter-coated). 전극을 형성하는 다른 비제한적인 예는 2000년 11월 10일자로 출원되고 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "전기화학 셀(Electrochemical Cell)"인, 하지스 등의 미국 특허 제6,521,110호에 개시되어 있다.

마찬가지로, 액체 시약(130, 132)은 다수의 상이한 조성을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 액체 시약(130)은, 폴록사머(poloxamer), 예컨대 플루로닉스(Pluronics)(등록상표) 블록 공중합체, 항응고제, 예컨대 시트라코네이트, 및 칼슘 이온뿐만 아니라 수크로스를 함유한 완충액 중 GDH-PQQ와 같은 효소에 접합된 항체를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 액체 시약(132)은 묽은 시트라콘산 용액과 같은 산성 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스, 및 제2 매개자, 예컨대 페나진 에토설페이트의 혼합물을 포함한다. 제1 및 제2 액체 시약(130, 132)은 하부 전극(112) 위에서 건조될 수 있다. 다수의 기술을 사용하여 시약(130, 132)을 건조시킬 수 있지만, 일 실시 형태에서는 하부 전극(112) 상에 시약(130, 132)을 스트라이핑한 후 하나 이상의 적외선 건조기가 시약(130, 132)에 적용될 수 있다. 하나 이상의 공기 건조기가 또한 예컨대 적외선 건조기에 이어 사용될 수 있다. 본 명세서에서 제1 시약 및 제1 액체 시약 그리고 제2 시약 및 제2 액체 시약에 대한 언급은 서로 교환가능하게 사용되며 특정 실시 형태의 경우 주어진 시간에 시약이 그들의 액체 또는 건조 형태로 있다는 것을 반드시 나타내는 것은 아니다. 추가로, 제1 및 제2 액체 시약과 연관된 성분들 중 일부는 서로 교환가능하게 및/또는 필요에 따라 제1 및 제2 액체 시약 둘 모두에 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 항응고제는 제1 액체 시약(130)과 제2 액체 시약(132) 중 어느 하나 또는 둘 모두와 연관될 수 있다.

선(line)이 시약(130, 132)들 사이의 스퍼터-코팅된 금에 형성될 수 있는데, 시약(132)의 에지가 이 선에 매우 가깝거나 접촉하도록 형성될 수 있다. 이 선은 레이저 제거(laser ablation)를 사용하거나 예리한 금속 날(edge)을 이용하여 적용될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 선은 시약(130, 132)이 전극 상에 스트라이핑되기 전에 적용될 수 있다. 선은 반응 챔버 아래에 있을 섹션으로부터 검출 챔버 아래의 하부 전극(112)의 섹션을 전기적으로 절연시키도록 설계될 수 있다. 이는 전기화학 분석 동안 작동 전극의 일정 영역을 더 양호하게 한정할 수 있다.

면역 센서(110)는 또한 상부에 표면-결합 항원을 함유한 하나 이상의 자기 비드(134)를 갖는 상부 전극(114)을 포함할 수 있다. 이하 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 항원은 하부 전극(112) 상에 배치된 항체 및 반응 챔버(118) 내의 샘플과 반응하도록 구성될 수 있다. 본 출원인은 하부 전극(112) 및 상부 전극(114) 상에 배치된 성분들이 서로 교환가능할 수 있음을 알고 있다. 따라서, 하부 전극(112)이 하나 이상의 자기 비드(134)를 포함할 수 있으며, 상부 전극(114)이 그 상에 스트라이핑된 2가지 액체 시약(130, 132)을 포함할 수 있다. 추가로, 도시된 실시 형태에서 전극(112)의 길이가 면역 센서(110)의 전체 본체의 길이를 형성하지만, 다른 실시 형태에서 전극은 하부 또는 상부 전극으로서 역할하는 면역 센서의 층의 단지 일부일 수 있거나, 다수의 전극이 면역 센서의 단일 층 상에 배치될 수 있다. 아울러, 면역 센서에 인가되는 전압이 플리핑되고(flipped) 그리고/또는 교류화될(alternated) 수 있기 때문에, 하부 및 상부 전극 각각은 상이한 단계에서 작동 전극 및 상대 또는 상대/기준 전극으로서 역할할 수 있다. 설명의 용이함을 목적으로, 본 출원에서, 하부 전극은 작동 전극으로 고려되고, 상부 전극은 상대 또는 상대/기준 전극으로 고려된다.

하부 전극(112)과 상부 전극(114) 사이에 배치된 분리막(116)은 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있지만, 이는 일반적으로 하부 및 상부 전극(112, 114)을 바람직하게 결합시켜서 면역 센서(110)를 형성하도록 구성된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 분리막(116)은 양 면 상에 접착제를 포함한다. 분리막(116)은 추가로 분리막(116)의 두 면의 각각의 면 상에 이형 라이너를 포함할 수 있다. 분리막(116)은 적어도 2개의 공동을 형성하는 방식으로 절단될 수 있다. 제1 공동은 반응 챔버(118)로서 역할하도록 형성될 수 있으며, 제2 공동은 검출 챔버(120)로서 역할하도록 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 분리막(116)은, 반응 챔버(118)가 전극(112, 114)과 정렬되어 내부에서 항원-항체 반응을 가능하게 하고, 한편 검출 챔버(120)가 전극(112, 114)과 정렬되어 내부에서 페로시아나이드의 전기화학적 측정을 가능하게 하도록 키스-커팅(kiss-cut)될 수 있다.

일 실시 형태에서, 분리막(116)은 상부 전극(114)의 자기 비드(134) 및 하부 전극(112)의 제1 시약(130)이 반응 챔버(118) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 하부 전극(112)의 제2 시약(132)의 페리시아나이드-글루코스 조합이 검출 챔버(120) 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 하는 방식으로 하부 전극(112) 상에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 액체 시약(130, 132)의 각각에 항응고제를 포함시켜 항응고제가 반응 및 검출 챔버(118, 120)의 각각과 결부되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 상부 및 하부 전극(112, 114) 중 하나와 분리막(116)의 조합이 함께 라미네이팅되어 2중-라미네이트(bi-laminate)를 형성할 수 있고, 한편 다른 실시 형태에서, 하부 전극(112), 상부 전극(114), 및 분리막(116)의 각각의 조합이 함께 라미네이팅되어 3중-라미네이트(tri-laminate)를 형성할 수 있다. 대안적으로, 추가의 층이 또한 추가될 수 있다.

충전 챔버(122)는 하부 및 상부 전극(112, 114) 중 하나와 분리막(116) 내에 구멍을 펀칭함으로써 형성될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 충전 챔버는 하부 전극(112) 내의 구멍이 반응 챔버(118)와 중첩되도록 하부 전극(112) 및 분리막(116) 내에 구멍을 펀칭함으로써 형성된다. 도시된 바와 같이, 충전 챔버(122)는 검출 챔버(120)로부터 일정 거리 떨어져 있을 수 있다. 그러한 구성은 샘플이 충전 챔버(122)를 통해 면역 센서(110)로 진입하고 반응 챔버(118) 내로 유동하여, 검출 챔버(120)로 진입하지 않고서, 예를 들어 제1 전극(112) 상의 완충액 중 효소에 접합된 항체를 포함하는 제1 액체 시약(130) 및 상부 전극(114) 상에 스트라이핑된 자기 비드(134)와 반응하도록 한다. 일단 샘플이 반응하였으면, 샘플은 이어서 제2 액체 시약(132), 예를 들어 산성 완충액 중 페리시아나이드, 글루코스, 및 제2 매개자의 혼합물과의 상호작용을 위해 검출 챔버(120) 내로 유동할 수 있다.

통기구(124)는 2개의 전극(112, 114)의 각각 및 분리막(116)을 통해 구멍을 펀칭하여 통기구(124)가 면역 센서(110) 전체를 통해 연장하게 함으로써 형성될 수 있다. 구멍은, 예를 들어 다수의 상이한 위치에서 드릴링되거나 펀칭되는 것과 같은 적합한 방식으로 형성될 수 있지만, 예시적인 일 실시 형태에서, 구멍은 반응 챔버(118)로부터 이격된 검출 챔버(120)의 영역과 중첩될 수 있다.

통기구(124)는 다수의 상이한 방식으로 밀봉될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 제1 밀봉 부재(140)가 하부 전극(112) 상에 위치되어 통기구(124)의 제1 면을 밀봉하고, 제2 밀봉 부재(142)가 상부 전극(114) 상에 위치되어 통기구(124)의 제2 면을 밀봉한다. 밀봉 부재들은 많은 수의 재료로 제조되고/되거나 많은 수의 재료를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 밀봉 부재들 중 하나 또는 둘 모두는 친수성 접착 테이프 또는 스카치(Scotch)(등록상표) 테이프일 수 있다. 밀봉 부재의 접착 면은 면역 센서(110)를 향할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 밀봉 부재(140)는 통기구(124)를 위한 밀봉부를 형성할 뿐만 아니라, 이는 샘플이 충전 챔버 내에 함유될 수 있도록 충전 챔버(122)를 위한 벽을 또한 형성할 수 있다. 제1 밀봉 부재(140)의 접착 면 상으로 통합된 특성은 충전 챔버(122)와 연관될 수 있다. 예를 들어, 제1 밀봉 부재(140)가 충전 챔버를 친수성 및/또는 수용성으로 만드는 특성을 포함하는 경우, 충전 챔버는 샘플이 그 내부에 배치될 때 잘 습윤된 상태로 남아 있게 할 수 있다. 아울러, 밀봉 부재(140, 142)는 면역 센서(110) 및 필요에 따라 내부에 배치된 성분에 대한 통기 및/또는 밀봉을 제공하도록 면역 센서(110)와 선택적으로 결합 및 분리될 수 있다.

접착제는 일반적으로 면역 센서의 구성 시에 사용될 수 있다. 접착제가 본 발명의 면역 센서 및 다른 샘플 분석 장치 내로 통합될 수 있는 방식의 비제한적인 예는 2009년 9월 30일자로 출원되고 그 내용이 이미 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되었던, 발명의 명칭이 "면역 센서에 사용하기 위한 접착 조성물"인, 샤틀리에 등의 미국 특허 출원 제12/570,268호에서 확인할 수 있다.

본 발명이 면역 센서에 관한 다양한 여러 실시 형태를 논의하지만, 면역 센서의 다른 실시 형태가 또한 본 발명의 방법과 함께 사용될 수 있다. 그러한 실시 형태의 비제한적인 예는 2002년 3월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "직접 면역 센서 분석(Direct Immunosensor Assay)"인 하지스 등의 미국 특허 출원 공개 제2003/0180814호, 2004년 4월 22일자로 출원되고 발명의 명칭이 "면역 센서(Immunosensor)"인 하지스 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0203137호, 2005년 11월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "생체 센서 장치 및 사용 방법(Biosensor Apparatus and Methods of Use)"인 리라트(Rylatt) 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0134713호, 및 미국 특허 출원 공개 제2003/0180814호 및 제2004/0203137호의 각각에 대해 우선권을 주장하는 미국 특허 출원 제12/563,091호에 설명된 것들을 포함하며, 이들 각각은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

일 실시 형태에서, 면역 센서(110)는 전극(112, 114)에 전위를 인가하고 전위의 인가로부터 생성되는 전류를 측정하도록 구성된 계량기 내로 배치될 수 있다. 일 실시 형태에서, 면역 센서는 계량기와 결합하기 위한 하나 이상의 탭(117)을 포함한다. 다른 특징이 또한 면역 센서(110)를 계량기와 결합시키도록 사용될 수 있다. 계량기는 많은 상이한 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계량기는 면역 센서(110)의 소정 성분을 한 챔버 내에 유지시키는 한편 다른 성분은 다른 챔버로 유동하도록 구성되는 자석을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 계량기의 자석은 계량기 내에 면역 센서(110)를 배치할 때, 자석이 반응 챔버(118) 아래에 배치되도록 위치된다. 이는 자석이 임의의 자기 비드(134), 그리고 보다 구체적으로는 비드(134)에 결합된 임의의 항체-효소 접합체가 검출 챔버(120) 내로 유동하지 않도록 하는 것을 도울 수 있다.

계량기의 다른 특징은 가열 소자를 포함한다. 가열 소자는 반응 속도를 가속시키는 것을 도울 수 있으며 점도를 감소시킴으로써 원하는 방식으로 샘플이 면역 센서(110)를 통해 유동하는 것을 도울 수 있다. 가열 소자는 또한 하나 이상의 챔버 및/또는 내부에 배치된 샘플이 소정의 온도로 가열되도록 할 수 있다. 소정의 온도로의 가열은, 예를 들어 반응이 일어날 때 온도 변화의 영향을 감소 또는 제거함으로써 정확도를 제공하는 것을 도울 수 있다.

아울러, 천공 기기가 또한 계량기와 결합될 수 있다. 천공 기기는 공기가 통기 구멍 외부로 유동할 수 있고 액체가 반응 챔버로부터 검출 챔버 내로 유동할 수 있도록 원하는 시간에 제1 및 제2 밀봉 부재 중 적어도 하나를 천공하도록 구성될 수 있다.

면역 센서(110)는 또한 제어 유닛과 결합되도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제어 유닛은 샘플이 장치에 도입될 때 샘플의 충전 시간을 측정할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제어 유닛은 혈액 샘플의 헤마토크릿 값을 결정하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제어 유닛은 충전 시간을 고려하여 샘플 내의 분석물의 농도를 계산하도록 구성된다. 실제로, 제어 유닛은 원하는 기능성 및 시스템이 충전 시간을 측정하도록 설계되는 방법에 적어도 부분적으로 의존하여, 다수의 상이한 특징을 포함할 수 있다.

제어 유닛은 또한 시스템의 다른 측면을 측정할 수 있다. 비제한적인 예로서, 제어 유닛은 면역 센서의 하나 이상의 챔버의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이는 또한 샘플의 온도, 샘플의 색상, 또는 샘플 및/또는 시스템의 다양한 다른 특징 및/또는 특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 추가의 비제한적인 예로서, 제어 유닛은 충전 시간 결정의 결과, 분석물 농도 결정의 결과, 및/또는 헤마토크릿 측정치를 외부 장비로 전달하도록 구성될 수 있다. 이는 많은 수의 방식으로 달성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 제어 유닛은 마이크로프로세서 및/또는 디스플레이 장치에 배선에 의해 접속될(hardwired) 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제어 유닛은 제어 유닛으로부터 마이크로프로세서 및/또는 디스플레이 장치로 데이터를 무선으로 전송하도록 구성될 수 있다.

시스템의 다른 부재가 또한 그러한 측정을 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 면역 센서 또는 계량기는 면역 센서의 하나 이상의 챔버의 온도를 측정하거나, 샘플의 온도를 측정 또는 추정하거나, 샘플 및/또는 시스템의 다양한 다른 특징 및/또는 특성을 측정, 결정, 또는 추정하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 본 출원인은 제어 유닛의 이러한 특징들이 서로 교환가능하며 단일 제어 유닛 내에 선택적으로 조합될 수 있음을 알고 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 충전 시간을 결정하고 또한 챔버의 온도를 측정할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 다수의 제어 유닛이 다양한 제어 유닛의 구성 및 수행되어야 하는 원하는 기능에 적어도 부분적으로 기초하여, 다양한 기능을 수행하도록 함께 사용될 수 있다.

실시예 1

충전 시간을 측정하기 위한 전기화학 시스템의 사용이 하기의 실시예에 의해 예시된다. 하기의 실시예에서, 시스템은 2개의 마주하는 전극을 구비한 센서를 포함하였고, 시약은 샘플과 반응하고 전극 위에서 건조되도록 설계하였다. 본 명세서에서 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 성능을 시험하기 위한 분석을 위해 복수의 샘플을 제공하였다. 샘플은 알려져 있는 3가지의 상이한 헤마토크릿의 수준을 포함한 혈액 샘플이었고, 따라서 시험 결과들의 비교는 시스템, 장치, 및 방법의 정확도를 결정하기 위해 실제 결과와 비교될 수 있었다. 4가지의 헤마토크릿의 수준은 대략 20%, 60%, 및 75%였다. 3가지의 헤마토크릿의 수준을 시험하는 것은 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 정확도가 광범위한 농도 수준에 걸쳐 확인되게 하였다.

이러한 실시예에서, 건조된 시약으로 덮인 전극은 제2 전극이다. 제1 및 제2 전극은 액체 샘플로 충전되는 챔버의 전체 영역을 덮는다. 샘플을 센서 내로 도입하였다. 센서 내로의 샘플의 도입이 다양한 방식으로 달성될 수 있었지만, 이러한 실시예에서, 각각의 샘플을 충전 챔버 내로 모세관 작용에 의해 개별적으로 도입시켰다. 혈액이 검출 챔버로 진입하기 시작하자마자, 300 ㎷의 전위를 대략 4초 동안 계량기에 의해 전극에 인가하였다. 대안적으로, 전압은 혈액이 검출 챔버에 도달하기 전에 또는 도달하는 중에 인가될 수 있었다. 이러한 실시예로부터 생성된 전류 대 시간 전이의 선도가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 75% 헤마토크릿 혈액에 의해 얻은 시간-과도 전류를 나타내는 선은 약 0.1에서 약 0.5초까지 상대적으로 평평한데, 이는 충전 과정이 제1 전극의 면적을 증가시키고(이는 전류를 증가시키는 경향을 가짐) 동시에 제1 전극에서 전기활성 화학종의 전기화학적 소모(이는 전류를 감소시키는 경향을 가짐)가 있기 때문이다. 이들 2가지 과정은 센서가 혈액으로 충전되는 동안 대체로 대등하다. 충전이 (대략 0.5초에) 완료된 후에, 제1 과정이 끝나고 제2 과정이 우세하게 되어, 전류가 급격히 하강한다. 전류가 급하게 감소하는 최종 시간을 충전 시간으로 취한다. 20% 및 60% 헤마토크릿 혈액에 대한 결과는 유사한 결과를 나타내었으며, 이때 전류 하강은 60% 헤마토크릿 혈액의 경우 대략 0.3초였고 20% 헤마토크릿 혈액의 경우 대략 0.1초였다. 이러한 시험의 결과는 혈액의 헤마토크릿 백분율을 결정하기 위해 전류의 측정을 사용하는 것의 실행가능성을 입증한다.

실시예 2

2개의 마주하는 전극을 포함하였고 시약이 샘플과 반응하고 하나의 전극 위에서 건조되도록 설계한 제2 유형의 센서를 구성하였다. 그러나, 이러한 실시예에서, 건조된 시약을 갖는 전극은 제1 전극이었고 이 전극이 액체 충전된 챔버의 전체 영역을 덮지 않도록 구성하였으며, 반면에 제2 전극은 이 전극이 액체 충전된 챔버의 더 넓은 영역을 덮도록 그리고 제1 전극이 액체와 접촉하기 전에 액체와 접촉하도록 구성하였다. 이러한 센서를 다양한 헤마토크릿으로 조정된 복수의 혈액 샘플을 시험하기 위해 사용한 때, 도 8에 도시된 바와 같이 얻은 전류의 패턴을 얻었다. 이러한 실시예에서, 4가지의 헤마토크릿의 수준은 대략 30%, 44%, 및 62%였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 선의 초기 부분은 충전 과정이 작동 전극의 면적을 증가시키고 그에 따라 전류가 증가하는 동안의 기간에 대응한다. 충전 과정이 완료된 때, 전기활성 화학종의 전기화학적 소모가 전류를 감소시키는 경향을 가지며, 이 시점이 도면에서 화살표로 지시되어 있다. 다시 한번, 전류가 급하게 감소하는 시간을 충전 시간으로 취한다. 센서들의 상이한 구성은 헤마토크릿에 대한 충전 시간의 상이한 의존성으로 이어진다.

실시예 3

전기화학 시스템에서의 가변 전펄스 시간의 사용이 하기의 실시예에 의해 예시된다. 상기 논의된 방법을 사용하여 전펄스 시간을 변경시키기 위해 충전 시간 정보를 사용할 수 있는 일정 전위기 계량기를 구성하였다. 헤파린 처리된(heparinised) 모세관 혈액을 사용하여 새로운 계량기의 초기 시험을 수행하였다. 자연적 헤마토크릿 및 글루코스를 시험하였으며, 이어서 혈장 및 77% 혈액을 자연적 또는 스파이킹된(spiked) 글루코스 수준에서 시험하였다. 원래의 (고정 시간) 계량기 및 상기 논의된 가변 전펄스 시간 알고리즘을 통합한 계량기 상에서 스트립을 시험하였다. 상기 논의된 알고리즘을 사용하여 데이터를 분석하였다.

도 9는, 77% 헤마토크릿 혈액이 원래의 (고정 시간) 계량기에 의해 시험한 때 마이너스 바이어스(negative bias)(-19 내지 -28%)를 산출하였지만, 가변 전펄스 시간 계량기에 의해 시험한 때 모든 점은 기준 글루코스 측정치의 15% 이내에 있었음을 나타낸다. 기준 글루코스 측정을 수행하도록 구성된 구매가능한 기기의 예는 옐로우 스프링스 인스트루먼트(Yellow Springs Instrument, YSI) 글루코스 분석기이다. 2가지 유형의 계량기에 대한 전체 통계치가 이하 표 1에 요약되어 있다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 가변 시간 계량기는 정확도 및 정밀도 면에서 고정 시간 계량기보다 우수하였다.

실시예 4

충전 시간에 기초하여 헤마토크릿을 결정하기 위한 전기화학 시스템의 사용이 하기의 실시예에 의해 예시된다. 이러한 실시예에서, 시스템은 샘플 분석 장치, 특히 도 6의 면역 센서(110), 전위를 인가하도록 구성된 계량기, 및 초기 충전 속도를 결정하도록 구성된 제어 유닛을 포함하였다. 특히, 면역 센서(110)의 전극에 전위를 인가하였고, 헤마토크릿의 수준을 결정하였으며, 이어서 전위를 역전시켰다. 후속하여, 결정된 헤마토크릿의 수준을 고려하여 분석물의 농도를 결정하였다. 샘플의 상기 충전 시간을 고려하여 헤마토크릿의 수준을 결정하였다.

본 명세서에서 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 성능을 시험하기 위한 분석을 위해 복수의 샘플을 제공하였다. 샘플은 C-반응성 단백질을 함유한 혈액 샘플이었고, 따라서 결정되는 분석물의 농도는 C-반응성 단백질의 농도였다. 샘플은 알려져 있는 4가지의 상이한 헤마토크릿의 수준을 포함하였고, 따라서 시험 결과들의 비교는 시스템, 장치, 및 방법의 정확도를 결정하기 위해 실제 결과와 비교될 수 있었다. 4가지의 헤마토크릿의 수준은 대략 15%, 49%, 60%, 및 72%였다. 4가지의 헤마토크릿의 수준을 시험하는 것은 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 정확도가 광범위한 농도 수준에 걸쳐 확인되게 하였다.

이러한 실시예에서, 샘플이 도입되기 전에 면역 센서를 대략 37℃로 예열하였다. 예열을 수행하도록 면역 센서와 결합된 계량기를 구성하였지만, 다른 대안이 사용될 수 있었다. 그 후, 면역 센서 내로 샘플을 도입하였다. 면역 센서 내로의 샘플의 도입이 다양한 방식으로 달성될 수 있었지만, 실시예에서, 각각의 샘플을 충전 챔버 내로 모세관 작용에 의해 개별적으로 도입시켰다.

대략 2분이 경과한 후에, 제1 밀봉 부재를 천공함으로써 면역 센서의 통기구에 접근하였다. 천공 작용을 수행하도록 계량기의 천공 기기를 사용하였고, 이는 이어서 혈액이 면역 센서의 반응 챔버로부터 면역 센서의 검출 챔버 내로 유동하게 하였다. 혈액이 검출 챔버로 진입할 때, 300 ㎷의 전위를 계량기에 의해 전극에 인가하였다. 상기 논의된 실시예에서와 같이, 상기 논의된 방법에 따라 샘플을 충전 시간을 결정하도록 전류 대 시간 전이를 사용하였다. 이러한 실시예로부터의 충전 시간 대 헤마토크릿 백분율의 선도가 도 10에 도시되어 있다. 몇몇 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 방법에 따른 헤마토크릿의 추정치는 전혈보다는 혈장에 관한 항원 농도를 표현하는 데 사용될 수 있는데, 이는 이것이 병리학에서 보다 용인될 수 있기 때문이다.

상기 논의된 바와 같이, 몇몇 실시 형태에서, 헤마토크릿의 수준만을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 초기 전류에 기초한 제1 계산은 그러한 계산을 하기 위해 필요한 유일한 단계일 수 있다. 헤마토크릿 수준의 실제 결정은 초기 전류가 계산될 수 있을 만큼 신속하게 결정될 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, 초기 전류가 최초 50 밀리초에 걸친 평균에 기초하여 계산되는 경우, 헤마토크릿의 수준은 최초 50 밀리초에 이어서 결정될 수 있다. 따라서, 혈액 샘플의 헤마토크릿 수준의 측정은 1초 미만으로 수행될 수 있다.

실시예 5

헤마토크릿의 추가의 유도 및 교정 없이 샘플의 충전 시간에 기초하여 분석물 측정을 교정하기 위한 예시적인 알고리즘이 하기의 실시예에 의해 예시된다. 이러한 실시예에서, GDH-PQQ 대신에 효소 FAD-GDH를 함유한 센서를 시험하였다. 글루코스를 함유한 혈액 샘플을 센서에 적용하였고, 도 11에 도시된 전위 파형을 인가하였다. 약 1초 동안 센서에 대한 제1 전위(E1, 이 실시예에서는 약 +20 ㎷였음)의 인가 중에 샘플의 충전 시간을 결정하였다. 이러한 실시예에서, 충전 시간은 센서 내의 샘플의 최초 검출로부터, 제1 전위의 인가 중에 과도 전류의 변화율의 최대 값, 즉 i(t) - i(t + dt)의 최대 값이 측정된 시간까지의 기간인 것으로 결정하였다. i(t) - i(t + dt)의 최대 값, 즉 전류의 가장 급한 하강은 수행되는 분석물 측정을 위해 충분한 체적의 샘플이 센서에 충전된 시간에 대응한다. 충전 시간은 샘플 검출 후에 대략 최초 0.15초 동안에는 평가하지 않았는데, 이는 초기 신호가 애노드(anode) 부근의 항산화성 화학종의 소진으로 인한 빠른 전류 감소와 센서의 충전에 수반하는 보다 느린 전류 증가의 조합이기 때문이다. 이들 2가지의 속도가 대등할 때, 의사 정상 상태 전류(pseudo steady state current)가 달성되고, 센서의 잔여부가 혈액으로 충전되는 동안 전류의 변화가 거의 없게 된다. 이러한 이유로 인해, 도 11에 나타낸 가장 초기의 충전 시간은 약 0.15초이다.

제1 전위(E1, 약 1초 동안)의 인가 후에, +300 ㎷의 제2 시험 전위 E2를 약 3초 동안 인가하였고, 그 후에 -300 ㎷의 제3 시험 전위 E3를 인가하였다. i _l 및 i _r 의 값을 수학식 2b 및 수학식 3b를 사용하여 계산하였다. i _l 의 값은 5초 길이의 기간의 3.9에서 4초의 전류의 합으로서 계산하였고, i _r 의 값은 5초 길이의 기간의 4.25에서 5초의 전류의 합으로서 계산하였다. 이어서, 샘플 내의 최초 글루코스 농도를 상기 수학식 1을 사용하여 계산하였다. 이러한 실시예에서, p, a 및 zgr의 값은 각각 0.5796, 0.02722 및 1.8이었다.

이어서, 최초 글루코스 농도를 상기 수학식 14A, 수학식 14B, 수학식 15A, 수학식 15B, 및 수학식 15C에 따라 샘플의 충전 시간을 고려하여 교정하였으며, 이 경우 FT의 2개의 임계 값 Th₁ 및 Th₂는 각각 0.2초 및 0.4초였다. 하기의 실시예에서 논의되는 바와 같이, 본 출원인은 수학식 14A, 수학식 14B, 수학식 15A, 수학식 15B, 및 수학식 15C에 따라 충전 시간을 고려하여 교정된 글루코스 측정의 결과가 정확도를 개선하여 기준 데이터로부터 보다 낮은 바이어스를 생성하였음을 확인하였다.

실시예 6

샘플의 충전 시간에 대한 농도의 기준 값으로부터의 바이어스의 의존성이 이러한 실시예에서 예시된다. 약 0 내지 약 70%의 헤마토크릿의 범위를 가진 샘플을 상기 논의된 알고리즘에 따라 FAD-GDH 센서를 사용하여 시험하였지만, 충전 시간에 대해 교정하지 않았다. 도 12는 분석물 농도의 기준 값으로부터의 샘플의 바이어스가 샘플의 충전 시간에 의존하였음을 나타낸다. 예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같이, 샘플의 바이어스는 충전 시간이 증가함에 따라 점점 더 마이너스가 되었다. 달리 말하면, 분석물 농도의 미교정 값의 정확도는 더 긴 충전 시간을 가진 샘플에 대해 감소하였다. 따라서, 샘플의 충전 시간에 대한 바이어스의 뚜렷한 의존성이 존재한다.

실시예 7

충전 시간을 고려하여 분석물 농도를 교정하는 것으로부터의 개선이 이러한 실시예에서 예시된다. 도 13a는 샘플의 헤마토크릿 범위에 대해 플로팅된, 도 12에 나타낸 것과 동일한 데이터를 나타낸다. 도 13b는 상기 수학식 14A, 수학식 14B, 수학식 15A, 수학식 15B, 및 수학식 15C에 따라 충전 시간을 고려하여 데이터를 교정한 때 얻어진 개선을 나타낸다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 전역 표준 편차 바이어스(global SD bias)는 충전 시간에 대해 데이터를 교정한 후에 6.2에서 5.7로 감소하였다. 따라서, 상기 알고리즘에 따른 충전 시간에 대한 교정은 개선된 정확도를 제공한다.

실시예 8

임상 설정으로 충전 시간 교정을 사용하여 증가된 정확도가 이러한 실시예에 의해 예시된다. 도 14는 실시예 5에서 상기 논의된 알고리즘에 따라 임상 설정으로 FAD-GDH 센서를 사용하여 시험한 311명의 헌혈자로부터 얻은 샘플에 대한 바이어스 대 충전 시간 데이터의 선도를 도시한다. 이러한 데이터 세트의 경우, 충전 시간 교정은 5.75에서 5.58로의 전역 표준 편차 바이어스의 감소를 제공하였다. 이러한 임상 데이터에서의 개선은 그다지 알맞지는 않은데, 이는 대부분의 샘플이 약 0.2초 이하에서 센서로 충전되었고 이것이 충전 시간 알고리즘에 의해 교정되지 않았기 때문이다.

실시예 9

이전 실시예의 데이터는 50 ms 데이터 밀도(즉, 하나의 전류 값이 50 ms마다 저장됨)에서 얻었다. 더 빠른 데이터 저장, 예컨대 도 15에 나타낸 바와 같은 10 ms 데이터 밀도에 의해 충전 시간의 보다 우수한 해상도(resolution)가 얻어질 수 있다. 도 15는 약 15% 내지 약 72% 범위의 헤마토크릿을 갖는 혈액이 센서 내로 로딩된 때 얻어진 과도 전류를 도시한다. 도 16은 도 15의 데이터로부터 계산된 충전 시간 데이터를 도시한다. 도 16은 빈 다이아몬드로서 표시한 실제(raw) 충전 시간 값, 채워진 정사각형으로서 표시한 5회 반복의 평균, 및 수직 막대로서 표시한 ± 1 표준 편차를 나타낸다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 충전 시간은 약 0.06초 내지 약 0.32초 범위였으며, 이때 더 높은 헤마토크릿의 샘플이 더 느리게 충전한다. 이러한 실시예에 제시된 데이터를 글루코스 농도에 대해 시험한 때, 전역 표준 편차 바이어스는 글루코스 값을 실시예 5에서 상기 논의된 알고리즘을 사용하여 충전 시간에 대해 교정한 후에 5.08에서 4.71로 감소하였다.

본 출원인은 이러한 9가지 실시예가 본 명세서에 포함된 개시 내용이 수행되고 사용될 수 있는 방법의 많은 실시예 중 9가지일 뿐이라는 것을 알고 있다. 아울러, 본 명세서에서 개시된 방법, 시스템, 및 장치가 주로 혈액 샘플의 분석물의 농도를 결정하는 것과 관련하여 사용되고, 주로 혈액 샘플 내의 헤마토크릿의 여러 수준 및 충전 시간으로부터 생성될 수 있는 오차를 고려하는 것에 초점을 두지만, 본 출원인은 본 명세서에 포함된 개시 내용이 또한 분석물을 함유하는 다양한 다른 샘플에 대해 사용될 수 있고, 샘플 내에 포함된 다양한 항원 및/또는 항체에 대해 시험할 수 있음을 알고 있다.

본 출원인은 다양한 방법, 시스템, 및 장치가 특정 방정식에 의존하는 경우, 제공된 방정식은 일반적으로 방정식이 적용된 실시예에 기초하는 것을 알고 있다. 당업자는 본 발명에 비추어, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다른 상황에 대해 개시된 방정식에 조정을 가할 수 있을 것이다.

또한, 농도를 결정하고 시스템 및 장치를 사용하는 것에 관련된 것과 같은, 본 명세서에서 논의된 방법은 또한 지시된 것을 제외하고는, 특정 단계 또는 단계들의 순서에 의해 제한되지 않는다. 당업자는 방법이 수행될 수 있는 다양한 순서를 인식할 것이고, 아울러 단계들이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 변형 또는 추가될 수 있음을 인식할 것이다.

본 명세서에 개시된 방법이 사용될 수 있는 다른 유형의 장치들 중 일부의 비제한적인 예가 1997년 5월 7일자로 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학적 방법(Electrochemical Method)"인 하지스 등의 미국 특허 제5,942,102호, 1999년 5월 18일자로 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 셀(Electrochemical Cell)"인 하지스 등의 미국 특허 제6,174,420호, 1999년 9월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "센서 연결 수단(Sensor Connection Means)"인 챔버스(Chambers) 등의 미국 특허 제6,379,513호, 2000년 9월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "가열식 전기화학 셀(Heated Electrochemical Cell)"인 하지스 등의 미국 특허 제6,475,360호, 2000년 7월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 "헤모글로빈 센서(Hemoglobin Sensor)"인 하지스 등의 미국 특허 제6,632,349호, 2000년 7월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 "항산화제 센서(Antioxidant Sensor)"인 하지스 등의 미국 특허 제6,638,415호, 2002년 12월 9일자로 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 셀과 계량기 사이의 전기적 접속을 형성하는 방법(Method of Forming an Electrical Connection Between an Electrochemical Cell and a Meter)"인 하지스 등의 미국 특허 제6,946,067호, 2003년 4월 3일자로 출원되고 발명의 명칭이 "모세관 또는 위킹 충전 장치의 짧은 샘플링을 방지하는 방법(Method of Preventing Short Sampling of a Capillary or Wicking Fill Device)"인 하지스 등의 미국 특허 제7,043,821호, 및 2002년 10월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "전기화학 셀(Electrochemical Cell)"인 하지스 등의 미국 특허 제7,431,820호에 더 상세하게 논의되어 있고, 이들 각각은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

아울러, 본 명세서의 개시 내용이 특정 구성을 갖는 장치와 함께 사용되도록 논의되는 경우, 많은 수의 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 사용될 수 있는 일부 구성은 서로를 향한 2개의 전극을 갖는 센서, 동일 평면 상의 2개의 전극을 갖는 센서, 및 3개의 전극을 갖는 센서로서 그 중 2개의 전극이 마주하며 그 중 2개의 전극이 동일 평면 상에 있는 센서를 포함한다. 이러한 상이한 구성은 면역 센서 및 다른 전술한 장치를 포함한, 많은 수의 장치 내에서 이루어질 수 있다.

장치, 시스템, 및 방법의 다양한 태양이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 결정에 대해 필요에 따라 적응 및 변화될 수 있다. 추가로, 당업자는 전술한 실시 형태들에 기초하여 본 발명의 추가 특징 및 이점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 지시된 바를 제외하고는, 이제까지 구체적으로 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참고 문헌은 명확히 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

Claims

샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
샘플 분석 장치의 전기화학 셀로서, 작동 전극(working electrode) 및 상대 전극(counter electrode)을 구비한, 상기 전기화학 셀 내로 분석물을 포함하는 샘플을 도입하는 단계;
상기 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계;
적어도 상기 충전 시간을 고려하여 전펄스 시간(prepulse time)을 계산하는 단계;
상기 전펄스 시간과 동일한 시간 길이 동안 상기 작동 전극과 상기 상대 전극 사이에 전위를 인가하는 단계; 및
상기 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계는,
상기 샘플이 도입될 때 상기 작동 전극과 상기 상대 전극 사이에 전위를 인가하는 단계;
시간의 함수로서 셀 전류를 측정하는 단계; 및
시간의 함수로서의 상기 셀 전류에 기초하여 전류 하강 시간(current drop time)을 결정하는 단계로서, 상기 전류 하강 시간이 상기 샘플의 상기 충전 시간에 대응하는, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제2항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간 경과에 따른 상기 측정된 셀 전류의 변화의 최대 마이너스 값(maximum negative value)을 계산함으로써 달성되는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제2항에 있어서, 시간의 함수로서 상기 셀 전류를 측정하는 단계는,
2 밀리초마다 전류 측정을 수행하는 단계; 및
10 밀리초마다 상기 전류 측정에 기초하여 평균 전류를 계산 및 저장하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 샘플의 상기 충전 시간을 고려하여 상기 샘플의 헤마토크릿(haematocrit)의 수준을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제5항에 있어서, 상기 분석물의 농도를 결정하는 단계는 상기 결정된 헤마토크릿의 수준을 고려하여 상기 분석물의 상기 농도를 계산하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 샘플 분석 장치는 글루코스 센서(glucose sensor)를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 샘플 분석 장치는 면역 센서(immunosensor)를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 샘플은 혈액을 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제9항에 있어서, 상기 혈액은 전혈(whole blood)을 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
전기화학 시스템으로서,
하부 전극 및 상부 전극을 구비한 전기화학 셀;
계량기(meter)로서, 상기 전기화학 셀의 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 전위를 인가하도록 상기 전기화학 셀에 연결되는, 상기 계량기; 및
제어 유닛으로서, 상기 전기화학 셀 내로 도입되는 샘플의 충전 시간을 결정하도록 그리고 상기 샘플 내의 분석물의 농도를 계산하기 위해 상기 충전 시간을 사용하도록 상기 계량기에 연결되는, 상기 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛이 시간의 함수로서 측정된 전류에 기초하여 전류 하강 시간을 결정하고, 상기 전류 하강 시간이 샘플의 충전 시간에 대응하는, 전기화학 시스템.
제11항에 있어서, 상기 전기화학 셀의 적어도 일부분을 가열하도록 구성되는 가열 소자를 추가로 포함하는, 전기화학 시스템.
제11항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 면역 센서를 포함하는, 전기화학 시스템.
제13항에 있어서, 상기 면역 센서는,
완충액 중 효소에 접합된(conjugated) 항체를 포함하는 제1 액체 시약으로서, 상기 하부 전극 상에 스트라이핑되어(striped) 건조되는 상기 제1 액체 시약;
묽은 산 용액 중 페리시아나이드(ferricyanide), 상기 효소를 위한 기질, 및 전기화학적 매개자(electrochemical mediator)를 포함하는 제2 액체 시약으로서, 상기 하부 전극 상에 스트라이핑되어 건조되는 상기 제2 액체 시약;
항원에 접합된 자기 비드(magnetic bead)로서, 상기 상부 전극 상에 스트라이핑되어 그 위에서 건조되는 상기 자기 비드;
상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치되는 분리막;
상기 분리막 내에 형성되며, 상기 제1 시약 및 상기 항원에 접합된 상기 자기 비드가 내부에 배치되는 반응 챔버;
상기 분리막 내에 형성되며, 상기 제2 시약이 내부에 배치되는 검출 챔버;
상기 하부 전극과 상기 상부 전극 중 하나 및 상기 분리막에 적어도 부분적으로 형성되며, 상기 검출 챔버로부터 일정 거리 이격되고, 상기 반응 챔버의 적어도 일부분과 중첩되는 충전 챔버;
상기 분리막, 상기 하부 전극, 및 상기 상부 전극의 각각에 적어도 부분적으로 형성되며, 상기 반응 챔버로부터 일정 거리 이격되고, 상기 검출 챔버의 적어도 일부분과 중첩되는 통기구(vent);
항응고제가 혼입되며, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 중 하나에 결합되고, 상기 통기구 위에 배치되며, 상기 충전 챔버의 벽을 형성하고 상기 통기구를 밀봉하도록 구성되는 제1 밀봉 부재; 및
상기 하부 전극과 상기 상부 전극 중 다른 하나에 결합되며, 상기 통기구 위에 배치되고, 상기 통기구를 밀봉하도록 구성되는 제2 밀봉 부재를 추가로 포함하는, 전기화학 시스템.
제14항에 있어서, 상기 제1 밀봉 부재는 친수성 접착 테이프를 포함하는, 전기화학 시스템.
제14항에 있어서, 상기 면역 센서, 상기 계량기, 및 상기 제어 유닛 중 적어도 하나는 상기 샘플의 온도를 측정하기 위한 구성을 포함하는, 전기화학 시스템.
제14항에 있어서, 상기 분석물은 C-반응성 단백질(C-reactive protein)을 포함하는, 전기화학 시스템.
제11항에 있어서, 상기 샘플은 혈액을 포함하는, 전기화학 시스템.
제18항에 있어서, 상기 혈액은 전혈을 포함하는, 전기화학 시스템.
혈액 샘플을 측정하기 위한 방법으로서,
2개의 전극을 구비한 면역 센서와;
계량기로서, 상기 면역 센서의 상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하도록 상기 면역 센서에 연결되는, 상기 계량기를 제공하는 단계;
상기 면역 센서 내로 항원을 포함하는 혈액 샘플을 도입하는 단계;
상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계;
상기 혈액 샘플의 충전 시간을 계산하는 단계; 및
상기 충전 시간을 고려하여 상기 항원의 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 혈액 샘플을 측정하기 위한 방법.
제20항에 있어서, 상기 면역 센서는,
상기 2개의 전극들 사이에 배치되는 분리막 내에 형성되는 반응 챔버 및 검출 챔버;
상기 2개의 전극들 중 하나 및 상기 분리막에 적어도 부분적으로 형성되며, 상기 검출 챔버로부터 일정 거리 이격되고, 상기 반응 챔버의 적어도 일부분과 중첩되는 충전 챔버; 및
상기 분리막 및 상기 2개의 전극에 적어도 부분적으로 형성되며, 상기 반응 챔버로부터 일정 거리 이격되고, 상기 검출 챔버의 적어도 일부분과 중첩되는 통기구를 추가로 포함하며,
상기 방법은,
상기 반응 챔버 내에 제1 완충액 중 항체-효소 접합체 및 제2 완충액 중 항원에 결합된 자기 비드를 제공하고;
상기 검출 챔버 내에 묽은 산 중 페리시아나이드, 글루코스, 및 매개자를 제공하며;
상기 통기구의 제1 면 위에, 상기 충전 챔버의 벽을 형성하는 제1 밀봉부를 제공하고;
상기 통기구의 제2 면 위에 제2 밀봉부를 제공하는 단계로서,
상기 면역 센서 내로 혈액 샘플을 도입할 때, 상기 혈액 샘플의 적어도 일부가 상기 충전 챔버로부터 상기 반응 챔버로 이동하는, 단계;
상기 제1 밀봉부와 상기 제2 밀봉부 중 적어도 하나를 천공함으로써 소정의 시간 후 상기 통기구를 개방시켜, 상기 자기 비드에 결합하지 않은 항체-효소 접합체를 함유한 상기 혈액 샘플의 일부가 상기 검출 챔버로 이동하도록 하는 단계;
상기 검출 챔버에서 글루코스의 산화를 촉매하여 페로시아나이드(ferrocyanide)의 형성을 야기하는 단계;
상기 페로시아나이드로부터의 전류를 전기화학적으로 검출하는 단계; 및
상기 검출된 신호를 고려하여 상기 혈액 샘플 내의 상기 항원의 농도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 혈액 샘플을 측정하기 위한 방법.
제20항에 있어서, 상기 충전 시간을 계산하는 단계는,
상기 샘플이 도입될 때 상기 2개의 전극 사이에 전위를 인가하는 단계;
시간의 함수로서 셀 전류를 측정하는 단계; 및
시간의 함수로서의 상기 셀 전류에 기초하여 전류 하강 시간을 결정하는 단계로서, 상기 전류 하강 시간이 상기 샘플의 상기 충전 시간에 대응하는, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 혈액 샘플을 측정하기 위한 방법.
제20항에 있어서, 상기 샘플의 상기 충전 시간을 고려하여 상기 샘플의 헤마토크릿의 수준을 결정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 항원의 농도를 결정하는 단계는 상기 결정된 헤마토크릿의 수준을 고려하여 수행되는, 혈액 샘플을 측정하기 위한 방법.
제20항에 있어서, 상기 항원은 C-반응성 단백질을 포함하는, 혈액 샘플을 측정하기 위한, 혈액 샘플을 측정하기 위한 방법.
제20항에 있어서, 상기 혈액 샘플의 온도를 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 혈액 샘플을 측정하기 위한 방법.
샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
2개의 전극을 포함하는 전기화학 센서 내의 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계;
상기 2개의 전극에 의해 상기 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계;
적어도 상기 충전 시간을 고려하여 교정 인자(correction factor)를 계산하는 단계;
분석물을 반응시켜, 상기 2개의 전극들 사이에서 상기 분석물의 물리적 변환을 일으키는 단계; 및
상기 2개의 전극에 의해 상기 교정 인자를 고려하여 상기 분석물의 농도를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 샘플의 상기 충전 시간을 결정하는 단계가,
상기 샘플이 도입되는 동안 상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계;
시간의 함수로서 전류를 측정하는 단계; 및
시간의 함수로서의 상기 전류에 기초하여 전류 하강 시간을 결정하는 단계로서, 상기 전류 하강 시간이 상기 샘플의 상기 충전 시간에 대응하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
삭제
제26항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간 경과에 따른 상기 측정된 전류의 변화의 최대 마이너스 값을 계산하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 차이는 소정의 제1 임계치보다 큰, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 차이는 소정의 제2 임계치보다 작은, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 측정된 전류의 기울기를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 기울기는 소정의 제3 임계치보다 큰, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 측정된 전류의 기울기를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 기울기는 소정의 제4 임계치보다 작은, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 측정된 전류의 변곡점을 계산하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 및
소정의 제5 임계치보다 큰 전류 값의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 및
소정의 제6 임계치보다 작은 전류 값의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 일정한 전류를 인가하는 단계, 및
소정의 제7 임계치보다 큰 전위의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 일정한 전류를 인가하는 단계, 및
소정의 제8 임계치보다 작은 전위의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는 분석물 측정 기계의 마이크로프로세서에 의해 수행되는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 분석물을 반응시키는 단계는 상기 2개의 전극에 의해 전류로서 측정되는 전기활성 화학종(electroactive species)을 발생시키는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 2개의 전극은 반대로 향한 배향(opposing faced orientation)을 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 2개의 전극은 서로를 향한 배향(facing orientation)을 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전기화학 센서는 글루코스 센서를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 전기화학 센서는 면역 센서를 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플은 혈액을 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
제26항에 있어서, 상기 샘플은 전혈을 포함하는, 샘플 내의 분석물의 농도를 결정하기 위한 방법.
교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법으로서,
2개의 전극을 포함하는 전기화학 센서 내의 샘플의 존재를 검출하는 단계;
상기 2개의 전극에 의해 상기 샘플의 충전 시간을 결정하는 단계;
분석물을 반응시켜, 상기 분석물의 물리적 변환을 일으키는 단계;
상기 2개의 전극에 의해 상기 샘플 내의 최초 분석물 농도를 결정하는 단계; 및
상기 최초 분석물 농도 및 상기 충전 시간에 기초하여 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 샘플의 상기 충전 시간을 결정하는 단계가,
상기 샘플이 도입되는 동안 상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계;
시간의 함수로서 전류를 측정하는 단계; 및
시간의 함수로서의 상기 전류에 기초하여 전류 하강 시간을 결정하는 단계로서, 상기 전류 하강 시간이 상기 샘플의 상기 충전 시간에 대응하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계는,
상기 충전 시간에 기초하여 교정 인자를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 교정된 분석물 농도는 상기 최초 분석물 농도 및 상기 교정 인자에 기초하여 계산되는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제47항에 있어서, 상기 충전 시간이 제1 충전 시간 임계치보다 작은 경우에는 상기 교정 인자가 필요하지 않은, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제47항에 있어서, 상기 교정 인자는 상기 충전 시간이 제1 충전 시간 임계치보다 크고 제2 충전 시간 임계치보다 작을 때 상기 충전 시간을 고려하여 계산되는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제47항에 있어서, 상기 교정 인자는 상기 충전 시간이 제2 충전 시간 임계치보다 클 때 일정한 값을 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제47항에 있어서, 상기 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계는 상기 샘플 내의 상기 최초 분석물 농도가 임계 값보다 작을 때 상기 교정 인자와 상기 샘플 내의 상기 최초 분석물 농도의 합을 계산하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제47항에 있어서, 상기 샘플 내의 상기 최초 분석물 농도가 임계 값보다 클 때 상기 교정된 분석물 농도를 계산하는 단계는,
상기 교정 인자를 100으로 나누고 1을 더하여 중간 항을 산출하는 단계; 및
상기 중간 항에 상기 최초 분석물 농도를 곱하여 충전 시간 교정된 분석물 농도를 산출하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
삭제
제46항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간 경과에 따른 상기 측정된 전류의 변화의 최대 마이너스 값을 계산하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 차이는 소정의 제1 임계치보다 큰, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 적어도 2개의 전류 값들 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 차이는 소정의 제2 임계치보다 작은, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 측정된 전류의 기울기를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 기울기는 소정의 제3 임계치보다 큰, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 측정된 전류의 기울기를 계산하는 단계를 포함하며, 상기 기울기는 소정의 제4 임계치보다 작은, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 전류 하강 시간을 결정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 측정된 전류의 변곡점을 계산하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 및
소정의 제5 임계치보다 큰 전류 값의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 전위를 인가하는 단계, 및
소정의 제6 임계치보다 작은 전류 값의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 일정한 전류를 인가하는 단계, 및
소정의 제7 임계치보다 큰 전위의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는,
상기 2개의 전극들 사이에 일정한 전류를 인가하는 단계, 및
소정의 제8 임계치보다 작은 전위의 변화를 측정하는 단계를 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 샘플의 존재를 검출하는 단계는 분석물 측정 기계의 마이크로프로세서에 의해 수행되는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 분석물을 반응시키는 단계는 상기 2개의 전극에 의해 전류로서 측정되는 전기활성 화학종을 발생시키는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 2개의 전극은 반대로 향한 배향을 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
제46항에 있어서, 상기 2개의 전극은 서로를 향한 배향을 포함하는, 교정된 분석물 농도를 측정하기 위한 방법.
전기화학 시스템으로서,
(a) 시험 계량기와 접속하도록 구성되는 전기 접점을 포함하는 전기화학 센서로서,
(i) 이격된 관계로 있는 제1 전극 및 제2 전극과,
(ii) 시약을 포함하는,
상기 전기화학 센서; 및
(b) 시험 계량기로서, 시험 스트립에 대한 전압의 인가 시에 상기 시험 스트립으로부터 전류 데이터를 수신하도록 구성되며 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 의해 계산된 샘플 내의 분석물 농도 및 측정된 충전 시간에 기초하여 교정된 샘플 내의 분석물 농도를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 상기 시험 계량기를 포함하고,
상기 시험 계량기가 시간의 함수로서 측정된 전류에 기초하여 전류 하강 시간을 결정하고, 상기 전류 하강 시간이 샘플의 충전 시간에 대응하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 시험 계량기는 분석물 농도 임계치, 제1 충전 시간 임계치, 및 제2 충전 시간 임계치를 포함하는 데이터 저장소를 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 전기화학 센서의 적어도 일부분을 가열하도록 구성되는 가열 소자를 추가로 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 전기화학 센서는 글루코스 센서를 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 전기화학 센서는 면역 센서를 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 전기화학 센서, 상기 시험 계량기, 및 상기 프로세서 중 적어도 하나는 샘플의 온도를 측정하도록 구성되는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 분석물은 C-반응성 단백질을 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 분석물은 글루코스를 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 샘플은 혈액을 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 샘플은 전혈을 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 반대로 향한 배향을 포함하는, 전기화학 시스템.
제68항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로를 향한 배향을 포함하는, 전기화학 시스템.