KR20130092571A

KR20130092571A - 대조 용액에 대한 글루코스 결과의 온도 보정의 정확도 개선을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20130092571A
Application number: KR1020137004833A
Authority: KR
Inventors: 아담 크래그스; 스테펜 맥킨토시; 제미 로저스
Original assignee: 시락 게엠베하 인터내셔날
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-08-20
Also published as: CA2807117A1; WO2012017198A1; RU2013109288A; CN103052881A; US20130118920A1; HK1184224A1; BR112013002634A2; AU2011287420A1; JP2013532836A; ES2478255T3; EP2601520B1; CN103052881B; EP2601520A1; AU2011287420B2

Abstract

본 명세서에는, 전보다 더 정확한 온도 보정을 동반하여 대조 용액 내의 글루코스 농도를 결정하기 위한 방법을, 그와 함께 사용되는 장치 및 시스템과 함께 제공한다.

Description

대조 용액에 대한 글루코스 결과의 온도 보정의 정확도 개선을 위한 시스템 및 방법 {SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED ACCURACY FOR TEMPERATURE CORRECTION OF GLUCOSE RESULTS FOR CONTROL SOLUTION}

현대 사회에서 생리학적 유체(예를 들어, 혈액 또는 혈장과 같은 혈액 유래의 산물) 내의 분석물 농도 결정의 중요성은 항상 증가하고 있다. 이러한 분석은 임상 실험실 검사, 가정 검사 등을 포함하는 다양한 응용 및 설정에 그 용도가 있으며, 여기서 이러한 검사의 결과는 다양한 질환 상태의 진단 및 관리에 있어서 중대한 역할을 한다. 관심 대상 분석물은 당뇨병 관리에 있어서의 글루코스, 심혈관 상태 모니터링에 있어서의 콜레스테롤 등을 포함한다.

분석물 농도 결정 분석을 위한 통상의 방법은 전기화학을 기반으로 한다. 이러한 방법에서는, 수성 액체 샘플을 센서 내의 샘플 반응 챔버, 예를 들어, 2개 이상의 전극, 즉, 작동 전극 및 상대 전극으로 이루어진 전기화학적 셀에 넣으며, 여기서 전극은 그들이 전류 측정 또는 전하량 측정에 적합하도록 하는 임피던스를 갖는다. 분석하고자 하는 구성요소를 시약과 반응시켜 산화가능(또는 환원가능) 물질을 분석물 농도에 비례하는 양으로 형성시킨다. 이어서, 존재하는 산화가능(또는 환원가능) 물질의 양이 전기화학적으로 추산되고, 샘플 내의 분석물 농도에 관련된다.

본 출원인들은, 글루코스 농도 결정에 대한 소정의 기존 온도 보정이 더 큰 정확도를 갖도록 개선될 수 있음을 발견하였다. 하기에 논의되는 다양한 실시 형태에서, 전기화학적 셀은 글루코스 센서 또는 면역 센서와 같은 다양한 샘플 분석 장치에 사용될 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. 글루코스 농도의 분석은 글루코스로부터 글루콘산으로의 물리적 전환을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 플라빈 아데닌 다이뉴클레오티드(FAD) 보조 인자를 가진 효소 GDH를 사용하여 글루코스로부터 글루콘산으로의 전환을 촉매할 수 있다. 샘플 분석 장치가 면역 센서인 실시 형태에서, 농도를 분석하고자 하는 분석물은 C-반응성 단백질을 포함할 수 있다. 일 태양에는, 대조 용액 샘플 내의 글루코스 농도를 결정하는 방법이 제공되며, 본 방법은 하기 단계에 의해 달성될 수 있다: 샘플 분석 장치의 전기화학적 셀 내로 대조 용액 샘플을 도입하여 대조 용액 샘플 내의 글루코스의 전환을 유발하며, 전기화학적 셀은 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 단계; 전기화학적 셀의 온도를 결정하는 단계; 온도를 기반으로 보정을 계산하는 단계; 글루코스 농도를 얻는 단계; 및 대조 용액의 보정된 농도가 기준 규격(referential specification)에 비교하여 약 6% 미만의 오차를 갖도록 보정 인자를 기반으로 글루코스의 보정된 농도를 결정하는 단계.

먼저 간략하게 기술되어 있는 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 예시적인 실시 형태에 대한 이하의 보다 상세한 설명을 참조하여 읽어볼 때 이들 및 기타 실시 형태, 특징 및 이점이 당업자에게는 명백하게 될 것이다.

본 명세서에 포함되고 이 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 현재 바람직한 실시 형태를 예시하고, 상기 제공된 일반적인 설명 및 하기 제공된 발명의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 특징을 설명하는 역할을 하며(여기서, 유사한 숫자는 유사한 요소를 나타낸다), 여기서
<도 1a>
도 1a는 검사 스트립의 사시도를 예시하고;
<도 1b>
도 1b는 도 1a의 검사 스트립의 분해 사시도를 예시하며;
<도 1c>
도 1c는 도 1a의 검사 스트립의 원위부의 사시도를 예시하고;
<도 2>
도 2는 도 1a의 검사 스트립의 저면도를 예시하며;
<도 3>
도 3은 도 1a의 검사 스트립의 측면도를 예시하고;
<도 4a>
도 4a는 도 1a의 검사 스트립의 상면도를 예시하며;
<도 4b>
도 4b는 도 4a의 화살표 4b-4b와 일치하는 검사 스트립의 원위부의 부분 측면도를 예시하고;
<도 5>
도 5는 검사 스트립 접촉 패드와 전기적으로 접속된 검사 측정기를 나타내는 단순화된 도식을 예시하며;
<도 6>
도 6은 본 발명에 따른 면역 센서의 예시적인 실시 형태의 분해도를 예시하고;
<도 7a>
도 7a는 검사 측정기가 규정된 시간 간격 동안 복수의 검사 전압을 인가하는, 검사 전압 파형을 예시하며;
<도 7b>
도 7b는 도 7a의 검사 전압 파형으로 발생하는 검사 과도 전류(current transient)를 예시하고;
<도 8a>
도 8a는 검사 측정기가 도 7a에 비교하여 규정된 시간 간격 동안 반대의 극성으로 복수의 검사 전압을 인가하는, 검사 전압 파형을 예시하며;
<도 8b>
도 8b는 도 8a의 검사 전압으로 발생하는 검사 과도 전류를 예시하며;
<도 9>
도 9는 샘플이 대조 용액인 것으로 결정되었을 때 온도 보정을 적용하는 방법의 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.

다음의 상세한 설명은 상이한 도면들에서 동일 요소가 동일 도면 부호로 표기되는 도면들을 참조하여 이해되어야 한다. 도면 (이는 반드시 축척대로인 것은 아님)은 선택된 실시 형태를 도시하고, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리를 제한적이 아닌 예시적으로 설명한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 임의의 수치 값 또는 범위에 대한 용어 "약" 또는 "대략"은 구성요소들의 일부 또는 집합체가 본 명세서에 설명된 그의 의도된 목적으로 기능할 수 있게 하는 적합한 치수 공차를 나타낸다. 추가로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "환자", "숙주(host)", "사용자" 및 "대상(subject)"은 임의의 사람 또는 동물 대상을 지칭하며, 사람 환자에 대한 본 발명의 사용이 바람직한 실시 형태를 나타내지만, 본 시스템 또는 방법을 사람에 대한 용도로 제한하고자 하는 것은 아니다. 이제 본 명세서에 개시된 방법 및 시스템의 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 예시된다.

당업자는, 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 예시된 시스템 및 방법이 비제한적인 예시적 실시 형태이고, 본 개시의 범주가 오직 특허청구범위에 의해서만 정의된다는 것을 이해할 것이다. 예시적인 일 실시 형태와 관련하여 도시되거나 기술되는 특징부들은 다른 실시 형태들의 특징부들과 조합될 수 있다. 그러한 수정 및 변경은 본 개시의 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, 대향 전극들을 갖는 박층 셀(thin-layer cell) 설계 및 빠른(예를 들어, 약 5초의 분석 시간) 삼각 펄스(tri-pulse) 전기화학적 검출을 기반으로 하는 글루코스 검사 시스템은 소량의 샘플(예를 들어, 약 0.4 μL)을 필요로 하고, 혈중 글루코스 측정의 개선된 신뢰성 및 정확도를 제공할 수 있다. 분석물을 분석하기 위한 반응 셀에서, 샘플 내의 글루코스는 글루코스 탈수소 효소를 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(보조 인자)를 기반으로 하는 글루코스 탈수소 효소(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 지칭하며, GDH (red)는 GDH의 환원된 상태를 지칭한다는 것에 유의한다.

T.1 D-글루코스 + GDH₍ _ox ₎ → 글루콘산 + GDH₍ _red ₎

그 다음에 GDH(red)는, 하기 화학 변환식 T.2에 나타낸 바와 같이, 페리시아나이드(즉, 산화된 매개자 또는 Fe(CN)₆ ^3-)에 의해 그의 활성 산화된 상태로 다시 재생된다. GDH(ox)를 재생시키는 과정에서, 하기 T.2에 나타낸 반응으로부터 페로시아나이드(즉 환원된 매개자 또는 Fe(CN)₆ ^4-)가 재생된다:

T.2 GDH₍ _red ₎ + 2 Fe(CN)₆ ^{3- →} GDH(ox) + 2 Fe(CN)₆ ^4-

작동 전극과 상대 전극에 삼각 펄스 전위 파형을 인가하기 위해 일정 전위기(potentiostat)가 이용될 수 있으며, 그 결과 글루코스 농도를 계산하는 데 사용되는 검사 과도 전류가 얻어진다. 아울러, 샘플 매트릭스를 구분하고 혈구용적, 온도 변동, 전기화학적 활성 성분으로 인한 혈액 샘플에서의 변동성을 보정하며 있을 수 있는 시스템 오차를 식별하기 위해 검사 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 검사 스트립(test strip)의 형태일 수 있다. 일 태양에서, 검사 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 검사 스트립을 비롯한 다른 유형의 검사 스트립이 또한 본 명세서에 설명된 방법들에서 사용될 수 있다는 것을 알고 있다.

전기화학적 셀

도 1a 내지 4b는 본 명세서에 기술된 방법과 함께 사용하기에 적합한 예시적인 검사 스트립(62)의 다양한 그림을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 검사 스트립(62)은 근위 단부(80)로부터 원위 단부(82)로 연장되고 외측 변연(lateral edge)(56, 58)을 갖는 신장 본체(elongate body)를 포함할 수 있다. 본체(59)의 근위부는 다중 전극(164, 166) 및 시약(72)을 갖는 샘플 반응 챔버(61)를 포함할 수 있는 반면에, 검사 스트립 본체(59)의 원위부는 검사 측정기와의 전기적 소통을 위해 구성된 특징부를 포함할 수 있다. 사용 중에, 생리학적 유체 또는 대조 용액은 전기화학적 분석을 위해 샘플 반응 챔버(61)에 전달될 수 있다.

예시적인 실시 형태에서, 검사 스트립(62)은 제1 전극 층(66) 및 제2 전극 층(64)과 함께, 그 사이에 위치하는 스페이서 층(60)을 포함할 수 있다. 제1 전극 층(66)은 제1 전극(166)을 제1 전기 접점(67)에 전기적으로 연결하기 위한 제1 연결 트랙(76) 및 제1 전극(166)을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 제2 전극 층(64)은 제2 전극(164)을 제2 전기 접점(63)과 전기적으로 연결하기 위한 제2 연결 트랙(78) 및 제2 전극(164)을 제공할 수 있다.

일 실시 형태에서, 도 1a 내지 4b에 나타낸 바와 같이, 샘플 반응 챔버(61)는 제1 전극(166), 제2 전극(164), 및 스페이서(60)에 의해 정의된다. 구체적으로, 제1 전극(166) 및 제2 전극(164)은 각각 샘플 반응 챔버(61)의 하부 및 상부를 정의한다. 스페이서(60)의 절결 영역(68)은 샘플 반응 챔버(61)의 측벽을 정의할 수 있다. 일 태양에서, 샘플 반응 챔버(61)는 샘플 입구 및/또는 배출구를 제공하는 다수의 포트(70)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 포트 중 하나는 유체 샘플 유입을 제공할 수 있고, 다른 포트는 배출구로서 작용할 수 있다.

샘플 반응 챔버(61)는 작은 부피를 가질 수 있다. 예를 들어, 부피는 약 0.1 마이크로리터 내지 약 5 마이크로리터, 바람직하게는 약 0.2 마이크로리터 내지 약 3 마이크로리터, 더욱 바람직하게는 약 0.3 마이크로리터 내지 약 1 마이크로리터의 범위일 수 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 샘플 반응 챔버(61)는 다른 다양한 이러한 부피를 가질 수 있다. 작은 샘플 부피를 제공하기 위하여, 절결(68)은 약 0.01 ㎠내지 약 0.2 ㎠, 바람직하게는 약 0.02 ㎠내지 약 0.15 ㎠, 더욱 바람직하게는 약 0.03 ㎠내지 약 0.08 ㎠ 범위의 면적을 가질 수 있다. 마찬가지로, 당업자는 부피 절결(68)이 다른 다양한 이러한 면적일 수 있음을 인식할 것이다. 추가로, 제1 및 제2 전극(166, 164)은 약 1 미크론 내지 약 500 미크론의 범위, 바람직하게는 약 10 미크론 내지 약 400 미크론의 범위, 더욱 바람직하게는 약 40 미크론 내지 약 200 미크론의 범위로 간격을 둘 수 있다. 다른 실시 형태에서, 이러한 범위는 다른 다양한 값 사이에서 변동될 수 있다. 전극의 가까운 간격은 또한 산화환원 순환이 일어나게 할 수 있으며, 여기서, 제1 전극(166)에서 발생한 산화된 매개자는 제2 전극(164)으로 확산되어 환원되고, 그 후에 제1 전극(166)으로 확산되어 돌아와 다시 산화될 수 있다.

검사 스트립 본체(59) 원위 단부에서, 제1 전기 접점(67)을 사용하여 검사 측정기에 대한 전기적 연결을 확립할 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 검사 측정기는 U자형 노치(65)를 통해 제2 전기 접점(63)에 접근할 수 있다. 본 출원인들은 검사 스트립(62)이 검사 측정기에 전기적으로 연결하기 위해 구성된 다양한 대안적인 전기 접점을 포함할 수 있음을 언급한다. 예를 들어, 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,379,513호(여기 부록에 첨부된 사본을 동반함)는 전기화학적 셀 연결 수단을 개시한다.

일 실시 형태에서, 제1 전극 층(66) 및/또는 제2 전극 층(64)은 금, 팔라듐, 탄소, 은, 백금, 산화주석, 이리듐, 인듐, 및 그의 조합(예를 들어, 인듐 도핑된 산화주석)과 같은 재료로부터 형성된 전도성 재료일 수 있다. 추가로, 스퍼터링, 무전해 도금, 또는 스크린-인쇄 공정과 같은 다양한 공정에 의해 절연 시트(나타내지 않음) 상에 전도성 재료를 배치함으로써 전극을 형성시킬 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 제2 전극 층(64)은 스퍼터링된 금 전극일 수 있고, 제1 전극 층(66)은 스퍼터링된 팔라듐 전극일 수 있다. 스페이싱 층(60)으로서 채용될 수 있는 적합한 재료는, 예를 들어, 플라스틱(예를 들어, PET, PETG, 폴리이미드, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌), 규소, 세라믹, 유리, 접착제, 및 그의 조합과 같은 다양한 절연 재료를 포함한다.

슬롯 코팅, 튜브의 단부로부터의 분주, 잉크 젯팅, 및 스크린 인쇄와 같은 공정을 사용하여 샘플 반응 챔버(61) 내부에 시약 층(72)을 배치할 수 있다. 이러한 공정은, 예를 들어, 하기의 미국 특허 제6,749,887호; 제6,869,411호; 제6,676,995호; 및 제6,830,934호에 기술되어 있으며, 이들 참고 문헌 각각의 전체 내용은 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 본 명세서에 참고로 포함된다. 일 실시 형태에서, 시약 층(72)은 적어도 매개자 및 효소를 포함할 수 있으며, 제1 전극(166) 상에 침착될 수 있다. 다양한 매개자 및/또는 효소가 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다. 예를 들어, 적합한 매개자는 페리시아나이드, 페로센, 페로센 유도체, 오스뮴 바이피리딜 착물, 및 퀴논 유도체를 포함한다. 적합한 효소의 예는 글루코스 산화 효소, 피롤로퀴놀린 퀴논(PQQ) 보조 인자를 기반으로 하는 글루코스 탈수소 효소(GDH), 니코틴아미드 아데닌 다이뉴클레오티드 보조 인자를 기반으로 하는 GDH, 및 FAD-기반의 GDH[E.C.1.1.99.10]를 포함한다. 시약 층(72)을 제조하기에 적합할 예시적인 일 시약 제형은 미국 특허 제7,291,256호에 기술되어 있으며, 그 전체 내용은 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 본 명세서에 참고로 포함된다.

제1 전극(166) 또는 제2 전극(164)은 검사 측정기의 인가된 검사 전위의 극성에 따라 매개자의 제한량을 산화시키거나 환원시키는 작동 전극으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 전류 제한 화학종이 환원된 매개자인 경우, 제2 전극(164)에 대해 충분히 양성인 전위가 인가되었다면 이는 제1 전극(166)에서 산화될 수 있다. 이러한 상황에서, 제1 전극(166)은 작동 전극의 기능을 수행하고, 제2 전극(164)은 상대/기준 전극의 기능을 수행한다. 검사 스트립(62)에 대해 달리 언급하지 않는다면, 검사 측정기(100)에 의해 인가된 모든 전위가 이후부터 제2 전극(164)에 대해 언급된다는 것에 유의하여야 한다.

마찬가지로, 제2 전극(164)에 대해 충분히 음성인 전위가 인가된다면, 환원된 매개자는 제2 전극(164)에서 산화될 수 있다. 이러한 상황에서, 제2 전극(164)은 작동 전극의 기능을 수행할 수 있고, 제1 전극(166)은 상대/기준 전극의 기능을 수행할 수 있다.

초기에, 현재 개시된 방법은 제1 전극(166), 제2 전극(164), 및 시약 층(72)을 포함하는 검사 스트립(62) 내로 소정량의 관심 대상 유체 샘플을 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 유체 샘플은 전혈, 또는 그의 유도체 또는 분획, 또는 대조 용액일 수 있다. 유체 샘플, 예를 들어 혈액은, 포트(70)를 통해 샘플 반응 챔버(61) 내로 투입될 수 있다. 일 태양에서, 포트(70) 및/또는 샘플 반응 챔버(61)는 모세관 작용이 유체 샘플로 하여금 샘플 반응 챔버(61)를 충전하게 하도록 구성될 수 있다.

도 5는 제1 전기 접점(67) 및 제2 전기 접점(63)과 접속된 검사 측정기(100)의 단순화된 개략도를 제공하며, 이들은 각각 검사 스트립(62)의 제1 전극(166) 및 제2 전극(164)과 전기적으로 소통된다. 검사 측정기(100)는 각각 제1 전기 접점(67) 및 제2 전기 접점(63)을 통해 제1 전극(166) 및 제2 전극(164)에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다(도 2 및 5에 나타낸 바와 같음). 당업자가 인식할 바와 같이, 다양한 검사 측정기를 본 명세서에 기술된 방법과 함께 사용할 수 있다. 그러나, 일 실시 형태에서 검사 측정기는, 데이터 정렬 및/또는 저장을 위해 구성됨과 더불어 전기화학적 셀의 물리적 특성에 연관된 하나 이상의 측정된 파라미터를 고려하여 보정 인자를 계산할 수 있는 계산을 수행하도록 구성된, 하나 이상의 프로세서를 포함한다.

도 5에 예시한 바와 같이, 전기 접점(67)은 2개의 프롱(67a, 67b)을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 검사 측정기(100)가 검사 스트립(62)과 접속될 때 회로가 완성되도록, 검사 측정기(100)는 프롱(67a, 67b)에 별도로 연결된다. 검사 스트립(62)이 검사 측정기(100)에 전기적으로 연결되어 있는지 여부를 결정하기 위해 검사 측정기(100)는 프롱(67a, 67b) 사이의 저항 또는 전기적 연속성을 측정할 수 있다. 본 출원인들은, 검사 스트립(62)이 검사 측정기(100)에 대해 적절하게 위치할 때를 결정하기 위하여 검사 측정기(100)는 다양한 센서 및 회로를 사용할 수 있다는 것을 언급한다.

일 실시 형태에서, 검사 측정기(100)는 제1 전기 접점(67)과 제2 전기 접점(63) 사이에 검사 전위 및/또는 전류를 인가할 수 있다. 일단 검사 측정기(100)가 스트립(62)이 삽입되었다는 것을 인식하면, 검사 측정기(100)가 켜지고 유체 검출 모드를 개시한다. 일 실시 형태에서, 유체 검출 모드는 검사 측정기(100)로 하여금 제1 전극(166)과 제2 전극(164) 사이에 1 마이크로암페어의 일정 전류를 인가하게 한다. 검사 스트립(62)이 초기에 건조되어 있으므로, 검사 측정기(100)는 최대 전압을 측정하며, 이는 검사 측정기(100) 내부의 하드웨어에 의해 제한된다. 그러나, 일단 사용자가 유체 샘플을 입구(70) 상에 투입하면, 이는 샘플 반응 챔버(61)가 충전되게 한다. 유체 샘플이 제1 전극(166)과 제2 전극(164) 사이의 갭을 메울 때, 검사 측정기(100)는 측정 전압의 감소를 측정할 것이며(예를 들어, 미국 특허 제6,193,873호에 기술된 바와 같으며, 인용된 특허의 전체 내용은 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 본 명세서에 참고로 포함됨), 이는 검사 측정기(100)로 하여금 글루코스 검사를 자동적으로 개시하게 하는 소정의 역치 미만이다.

샘플 반응 챔버(61)의 분획만이 충전되었을 때 측정 전압은 소정의 역치 미만으로 감소할 수 있음에 유의해야 한다. 유체가 적용되었다는 것을 자동적으로 인식하는 방법은 샘플 반응 챔버(61)가 완전히 충전되었다는 것을 반드시 의미하는 것은 아니고, 단지 샘플 반응 챔버(61) 내의 유체의 소정량의 존재를 확인할 수 있다. 일단 검사 측정기(100)가 검사 스트립(62)에 유체가 적용되었다는 것을 결정하면, 유체가 샘플 반응 챔버(61)를 완전히 충전되도록 하기 위해, 짧지만 0은 아닌 양의 시간이 여전히 필요할 수 있다.

본 명세서에 개시된 방법 중 적어도 일부와 관련하여 사용하기 위한 샘플 분석 장치의 다른 예시적인 실시 형태인 면역 센서(110)가 도 6에 예시되어 있고, 2009년 9월 30일자로 출원되고 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "면역 센서에 사용하기 위한 접착제 조성물(Adhesive Compositions for Use in an Immunosensor)"인 미국 특허 출원 일련 번호 제12/570,268호(Chatelier et al.)에 기술되어 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 구성요소를 포함할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소는 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 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "전기화학 셀(Electrochemical Cell)"인 미국 특허 제6,521,110호(Hodges et al.)에 개시되어 있다.

마찬가지로, 액체 시약(130, 132)은 다수의 상이한 조성을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 액체 시약(130)은, 폴록사머(poloxamer), 예를 들어 플루로닉스(Pluronics)(등록상표) 블록 공중합체, 항응고제, 예를 들어 시트라코네이트, 및 칼슘 이온뿐만 아니라 수크로스를 함유한 완충제 중 GDH-PQQ와 같은 효소에 접합된 항체를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 액체 시약(132)은 묽은 시트라콘산 용액과 같은 산성 완충제 중 페리시아나이드, 글루코스, 및 제2 매개자, 예를 들어 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 예를 들어 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 시점에 시약이 액체 또는 건조 형태로 있다는 것을 반드시 나타내는 것은 아니다. 추가적으로, 제1 및 제2 액체 시약과 결부된 성분 중 일부는 서로 교환가능하게 및/또는 필요하다면 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 제거를 이용하거나 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. 당업자는 하부 전극(112) 및 상부 전극(114) 상에 배치된 구성요소들이 서로 교환가능할 수 있음을 인식할 것이다. 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-커팅될(kiss-cut) 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 완충제 중 효소에 접합된 항체를 포함하는 제1 액체 시약(130) 및 상부 전극(114) 상에 스트라이핑된 자기 비드(134)와 반응하도록 한다. 일단 샘플이 반응하였으면, 이어서 샘플이 검출 챔버(120) 내로 유동하여, 제2 액체 시약(132), 예를 들어 산성 완충제 중의 페리시아나이드, 글루코스, 및 제2 매개자의 혼합물과의 화학적 또는 물리적 전환을 받을 수 있다.

배출구(124)는 2개의 전극(112, 114)의 각각 및 분리막(116)을 통해 구멍을 펀칭하여 배출구(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.

배출구(124)는 다수의 상이한 방식으로 밀봉될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 제1 밀봉 구성요소(140)가 하부 전극(112) 상에 위치되어 배출구(124)의 제1 면을 밀봉하고, 제2 밀봉 구성요소(142)가 상부 전극(114) 상에 위치되어 배출구(124)의 제2 면을 밀봉한다. 밀봉 구성요소들은 많은 수의 재료로 제조되고/되거나 많은 수의 재료를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 밀봉 구성요소들 중 하나 또는 둘 모두는 친수성 접착 테이프 또는 스카치(Scotch)(등록상표) 테이프일 수 있다. 밀봉 구성요소의 접착 면은 면역 센서(110)를 향할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 제1 밀봉 구성요소(140)는 배출구(124)를 위한 밀봉부를 형성할 뿐만 아니라, 이는 또한 샘플이 충전 챔버 내에 함유될 수 있도록 충전 챔버(122)를 위한 벽을 형성할 수 있다. 제1 밀봉 구성요소(140)의 접착 면 상으로 통합된 특성은 충전 챔버(122)와 연관될 수 있다. 예를 들어, 제1 밀봉 구성요소(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 구성요소(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 개시의 면역 센서 및 다른 샘플 분석 장치 내로 혼입될 수 있는 방식의 비제한적인 예는 2009년 9월 30일자로 출원되고 그 내용이 이미 전체적으로 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "면역 센서에 사용하기 위한 접착제 조성물(Adhesive Compositions for Use in an Immunosensor)"인, 미국 특허 출원 일련 번호 제12/570,268호(Chatelier et al.)에서 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. 이러한 실시 형태의 비제한적인 예는 2002년 3월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "직접 면역 센서 분석(Direct Immunosensor Assay)"인 미국 특허 출원 공개 제2003/0180814호(Hodges et al.), 2004년 4월 22일자로 출원되고 발명의 명칭이 "면역 센서(Immunosensor)"인 미국 특허 출원 공개 제2004/0203137호(Hodges et al.), 및 미국 특허 출원 공개 제2003/0180814호 및 제2004/0203137호 각각에 대한 우선권을 주장하는 미국 특허 공개 제2010/0006452호에 기술된 것들을 포함하며, 이들 각각은 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

일 실시 형태에서, 면역 센서(110)는 전극(112, 114)에 전위를 인가하고 전위의 인가로부터 생성되는 전류를 측정하도록 구성된 측정기 내로 배치될 수 있다. 일 실시 형태에서, 면역 센서는 측정기와 결합하기 위한 하나 이상의 탭(117)을 포함한다. 다른 특징이 또한 면역 센서(110)를 측정기와 결합시키도록 사용될 수 있다. 측정기는 많은 상이한 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정기는 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, 측정기의 자석은 측정기 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.

측정기의 다른 특징은 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는 반응 속도를 가속시키는 것을 도울 수 있으며 점도를 감소시킴으로써 원하는 방식으로 샘플이 면역 센서(110)를 통해 유동하는 것을 도울 수 있다. 가열 요소는 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 측정기와 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 구성요소 중 적어도 하나를 천공하도록 구성될 수 있다.

면역 센서(110) 및 검사 스트립(62)은 또한, 제어 유닛과 연계되도록 구성될 수 있으며, 이는 바람직한 실시 형태에서, 대리인 사건 번호 CIL-5005로 2010년 7월 20일자로 출원되고 여기 부록에 사본이 첨부된 동시계속 중인 미국 가특허 출원 일련 번호 제61/366,099호에 기술되고 예시된 텍사스 인스트루먼트(Texas Instrument) MSP-430 마이크로컨트롤러일 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 혈구용적값을 결정하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제어 유닛은 충전 시간을 고려하여 샘플 내의 분석물의 농도를 계산하도록 구성될 수 있다. 실제로, 제어 유닛은 원하는 기능성 및 시스템이 충전 시간을 측정하도록 설계되는 방법에 적어도 부분적으로 의존하여, 다수의 상이한 특징부를 포함할 수 있다.

제어 유닛은 또한 시스템의 다른 측면을 측정할 수 있다. 비제한적인 예로서, 제어 유닛은 면역 센서 또는 검사 스트립의 하나 이상의 챔버의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이는 또한 샘플의 온도, 샘플의 색, 면역 센서 또는 검사 스트립의 정전용량 또는 샘플 및/또는 시스템의 다른 다양한 특징 및/또는 특성을 측정하도록 구성될 수 있다. 추가의 비제한적인 예로서, 제어 유닛은 충전 시간 결정의 결과, 정전용량 측정의 결과, 분석물 농도 결정의 결과, 및/또는 혈구용적 측정을 외부 장비에 소통시키도록 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 구성요소가 또한 그러한 측정을 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 면역 센서 또는 측정기는 면역 센서 또는 검사 스트립의 하나 이상의 챔버의 온도를 측정하거나, 샘플의 온도를 측정 또는 추론하거나, 샘플 및/또는 시스템의 다른 다양한 특징 및/또는 특성을 측정, 결정, 또는 추론하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 당업자는 제어 유닛의 이러한 특징들이 서로 교환가능하며 단일 제어 유닛 내에 선택적으로 조합될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 제어 유닛은 충전 시간, 정전용량의 결정, 및 챔버의 온도의 측정 양자 모두를 할 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.

분석물 농도 검사

일 실시 형태에서, 검사 스트립(62) 상에 유체가 도입(예를 들어, 투입)되었음을 검사 측정기(100)가 일단 결정하면, 검사 측정기(100)는 도 7a에 나타낸 바와 같이 규정된 간격 동안 복수의 검사 전위를 검사 스트립(62)에 인가함으로써 글루코스 검사를 수행할 수 있다. 글루코스 검사 시간 간격 T_G는 글루코스 검사(그러나 반드시 글루코스 검사에 연계된 모든 계산은 아님)를 수행하기 위한 시간의 양을 나타내며, 여기서 글루코스 검사 시간 간격 T_G는 제1 검사 전위 시간 간격 T₁ 동안의 제1 검사 전위 E₁, 제2 검사 전위 시간 간격 T₂ 동안의 제2 검사 전위 E₂, 및 제3 검사 전위 시간 간격 T₃ 동안의 제3 검사 전위 E₃을 포함할 수 있다. 추가로, 도 7a에 예시된 바와 같이, 제2 검사 전위 시간 간격 T₂는 일정(DC) 검사 전압 구성요소 및 중첩 교류(AC), 또는 발진, 검사 전압 구성요소를 포함할 수 있다. 중첩 교류 검사 전압 구성요소는 T_cap으로 표시된 시간 간격 동안 인가될 수 있다. 글루코스 검사 시간 간격 T_G는, 예를 들어 약 1 초 내지 약 5 초의 범위일 수 있다.

상기 논의된 바와 같이, 제1 전극(166) 또는 제2 전극(164)은 검사 측정기의 인가된 검사 전위의 극성에 따라 매개자의 제한량을 산화시키거나 환원시키는 작동 전극으로서 기능할 수 있다. 달리 언급하지 않는다면 검사 측정기(100)에 의해 인가된 모든 전위가 이후부터 제2 전극(164)에 대해 언급될 것임에 유의하여야 한다. 그러나 본 출원인들은, 검사 측정기(100)에 의해 인가된 검사 전위는 또한 제1 전극(166)에 대해 언급될 수 있으며, 이 경우에 하기 논의되는 측정 전류 및 검사 전위의 극성이 역전될 것임을 언급한다.

제1, 제2, 및 제3 검사 전위 시간 간격 중에 측정되는 복수의 검사 전류값은 나노초당 약 1 측정 내지 100 밀리초당 약 1 측정 범위의 주파수에서 수행될 수 있다. 본 출원인들은, 명칭 "제1", "제2", 및 "제3"은 편의상 선택되는 것으로서, 검사 전위가 인가되는 순서를 반드시 반영하지는 않는다는 것을 언급한다. 예를 들어, 실시 형태는 제1 및 제2 검사 전압의 인가 전에 제3 검사 전압이 인가될 수 있는 전위 파형을 가질 수 있다. 직렬 방식으로 3개의 검사 전압을 사용하는 실시 형태가 기술되어 있으나, 본 출원인들은 글루코스 검사가 상이한 개수의 개방 회로 및 검사 전압을 포함할 수 있다는 것을 언급한다. 본 출원인들은 또한, 글루코스 검사 시간 간격이 임의의 개수의 개방 회로 전위 시간 간격을 포함할 수 있다는 것을 언급한다. 예를 들어, 글루코스 검사 시간 간격은 하나 이상의 검사 전위 시간 간격 전 및/또는 후에 단지 2개의 검사 전위 시간 간격 및/또는 개방 회로 전위 시간 간격을 포함할 수 있을 것이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 글루코스 검사는 제1 시간 간격 동안의 개방 회로, 제2 시간 간격 동안의 제2 검사 전압, 및 제3 시간 간격 동안의 제3 검사 전압을 포함할 수 있을 것이다.

도 7a에 나타낸 바와 같이, 검사 측정기(100)는 제1 검사 전위 시간 간격 T₁(예를 들어, 약 0 내지 약 1 초의 범위) 동안 제1 검사 전위 E₁(예를 들어, -20 mV)을 인가할 수 있다. 제1 검사 전위 시간 간격 T₁은 약 0.1 초 내지 약 3 초의 범위, 바람직하게는 약 0.2 초 내지 약 2 초의 범위, 가장 바람직하게는 약 0.3 초 내지 약 1 초의 범위일 수 있다. 샘플 반응 챔버(61)가 샘플로 완전히 충전될 수 있도록, 그리고 또한 시약 층(72)이 적어도 부분적으로 용해되거나 용매화될 수 있도록, 제1 검사 전위 시간 간격 T₁은 충분히 길 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 검사 전위 시간 간격 T₁은 임의의 다른 원하는 시간 범위를 포함할 수 있다.

일 실시 형태에서, 스트립이 샘플로 충전되고 있음을 측정기가 검출할 수 있을 때로부터 제2 검사 전위 E₂가 인가되기 전까지의 지속 기간 동안, 검사 측정기(100)는 전극 사이에 제1 검사 전위 E₁을 인가할 수 있다. 일 태양에서, 검사 전위 E₁은 작다. 예를 들어, 전위는 약 -1 내지 약 -100 mV의 범위, 바람직하게는 약 -5 mV 내지 약 -50 mV의 범위, 가장 바람직하게는 약 -10 mV 내지 약 -30 mV의 범위일 수 있다. 더 큰 전위 차이를 인가하는 것에 비교하여 더 작은 전위는 환원된 매개자 농도 경사를 더 작은 정도로 교란하지만, 샘플 내의 산화가능 물질의 측정을 얻기에 여전히 충분하다. 검사 전위 E₁는, 충전의 검출로부터 제2 검사 전위 E₂가 인가될 때까지의 시간의 일부 동안 인가될 수 있거나, 그 기간의 전체 동안 인가될 수 있다. 검사 전위 E₁을 시간의 일부 동안 사용하고자 한다면, 시간의 나머지 일부 동안에는 개방 회로를 인가할 수 있을 것이다. 임의의 다수의 개방 회로 및 작은 전압 전위 인가의 조합, 그들의 순서, 및 인가되는 시간은 본 실시 형태에서 결정적이지 않으며, 작은 전위 E₁이 인가되는 총 기간이 샘플 내에 존재하는 산화가능 물질의 존재 및/또는 양을 의미하는 전류 측정을 얻기에 충분하다면 인가될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 작은 전위 E₁은 충전이 검출될 때로부터 제2 검사 전위 E₂가 인가될 때까지 실질적으로 전체 기간 동안 인가된다.

제1 시간 간격 T₁ 중에, 검사 측정기(100)는 유발된 제1 과도 전류를 측정하며, 이는 i _a (t)로 지칭될 수 있다. 과도 전류는 특정 검사 전위 시간 간격 중에 검사 측정기에 의해 측정된 복수의 전류값을 나타낸다. 과도 전류는 특정 검사 전위 시간 간격 중에 검사 측정기에 의해 측정된 복수의 전류값을 나타낸다. 일 실시 형태에서, 제1 과도 전류 i _a (t)는 약 0.05 초 내지 약 1.0 초의 범위, 바람직하게는 약 0.1 초 내지 약 0.5 초의 범위, 가장 바람직하게는 약 0.1 초 내지 약 0.2 초의 범위의 시간 동안 측정될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 과도 전류 i _a (t)는 임의의 다른 원하는 시간 범위 동안 측정될 수 있다. 하기에 논의되는 바와 같이, 제1 과도 전류의 일부 또는 전부를 본 명세서에 기술된 방법에 사용하여 검사 스트립(62)에 대조 용액이 적용되었는지, 또는 혈액 샘플이 적용되었는지를 결정할 수 있다. 제1 과도 전류의 크기는 샘플 내의 용이하게 산화가능한 물질의 존재에 의해 영향을 받는다. 통상적으로 혈액은 제2 전극(164)에서 용이하게 산화되는 내인성 및 외인성 화합물을 함유한다. 반대로, 대조 용액은 산화가능 화합물을 함유하지 않도록 제형화될 수 있다. 그러나, 혈액 샘플 조성은 변동될 수 있으며, 샘플 반응 챔버(61)가 약 0.2 초 후에 완전히 충전되지 않을 수 있으므로 고점도 혈액 샘플에 대한 제1 과도 전류의 크기는 저점도 샘플보다 전형적으로 작을 것이다(일부 경우에는 심지어 대조 용액 샘플 미만임). 불완전한 충전은 제1 전극(166) 및 제2 전극(164)의 유효 면적을 감소시킬 것이며, 이는 다시 제1 과도 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 혈액 샘플의 변동으로 인해, 샘플 내의 산화가능 물질의 존재가 단독으로 항상 충분히 차별적인 인자가 되지는 않는다.

일단 제1 시간 간격 T₁ 시간이 경과했으면, 검사 측정기(100)는 제1 전극(166)과 제2 전극(164) 사이에 제2 검사 전위 E₂(예를 들어, 도 7a에 예시된 바와 같이 약 -300 mV)를 제2 검사 전위 시간 간격 T₂(예를 들어, 도 7a에 예시된 바와 같이 약 3 초) 동안 인가할 수 있다. 제2 전극(164)에서 제한 산화 전류가 발생하도록, 제2 검사 전위 E₂는 매개자 산화환원 전위의 충분히 음성인 값일 수 있다. 예를 들어, 페리시아나이드 및/또는 페로시아나이드를 매개자로서 사용하는 경우, 제2 검사 전위 E₂는 약 -600 mV 내지 약 0 mV의 범위, 바람직하게는 약 -600 mV 내지 약 -100 mV의 범위, 더욱 바람직하게는 약 -300 mV일 수 있다. 마찬가지로, 도 6에 T_cap으로 표시된 시간 간격 또한 소정 범위의 시간에 걸쳐 지속될 수 있으나, 예시적인 일 실시 형태에서 그것은 약 20 밀리초의 지속기간을 갖는다. 예시적인 일 실시 형태에서, 중첩 교류 검사 전압 구성요소는 제2 검사 전압 V₂의 인가 후 약 0.3 초 내지 약 0.32 초 후에 인가되며, 약 +/-50 mV의 진폭과 함께 약 109 Hz의 주파수를 갖는 2 사이클의 사인 파를 유도한다. 제2 검사 전위 시간 간격 T₂ 중에, 검사 측정기(100)는 제2 과도 전류 i _b (t)를 측정할 수 있다.

제한 산화 전류의 크기를 기반으로 샘플 반응 챔버(61) 내의 환원된 매개자(예를 들어, 페로시아나이드)의 발생 속도를 모니터하기 위하여, 제2 검사 전위 시간 간격 T₂는 충분히 길 수 있다. 환원된 매개자는 시약 층(72) 내의 일련의 화학 반응에 의해 발생할 수 있다. 제2 검사 전위 시간 간격 T₂ 중에, 환원된 매개자의 제한량이 제2 전극(164)에서 산화되고, 산화된 매개자의 비-제한량이 제1 전극(166)에서 환원되어 제1 전극(166)과 제2 전극(164) 사이에 농도 경사를 형성한다. 기술될 바와 같이, 충분한 양의 페리시아나이드가 제2 전극(164)에서 발생할 수 있도록 제2 검사 전위 시간 간격 T₂는 충분히 길어야 한다. 제3 검사 전위 E₃ 중에 제1 전극(166)에서 산화되는 페로시아나이드에 대하여 제한 전류가 측정될 수 있도록, 충분한 양의 페리시아나이드가 제2 전극(164)에 필요할 수 있다. 제2 검사 전위 시간 간격 T₂는 약 0 초 내지 약 60 초의 범위, 바람직하게는 약 1 초 내지 약 10 초의 범위, 가장 바람직하게는 약 2 초 내지 약 5 초의 범위일 수 있다.

도 7b는 제2 검사 전위 시간 간격 T₂의 시작점에서의 상대적으로 작은 피크 i _pb 뒤에 이어지는 제2 검사 전위 시간 간격(예를 들어, 약 1 초 내지 약 4 초의 범위) 중의 산화 전류의 절대값의 점진적인 증가를 나타낸다. 작은 피크는 약 1 초에서의 환원된 매개자의 초기 고갈로 인해 발생한다. 산화 전류의 점진적인 증가는, 시약 층(72)에 의해 페로시아나이드가 발생한 후에 그것이 제2 전극(164)으로 확산된 결과로 간주된다.

제2 전위 시간 간격 T₂가 경과한 후에, 검사 측정기(100)는 제1 전극(166)과 제2 전극(164) 사이에 제3 검사 전위 E₃을 제3 검사 전위 시간 간격 T₃(예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이 약 4 내지 약 5 초의 범위) 동안 인가할 수 있다. 제3 검사 전위 시간 간격 T₃ 중에, 검사 측정기(100)는 제3 과도 전류를 측정할 수 있으며, 이는 i _c (t)로 지칭될 수 있다. 제1 전극(166)에서 제한 산화 전류가 측정되도록, 제3 검사 전위 E₃은 매개자 산화환원 전위의 충분히 양성인 값일 수 있다. 예를 들어, 페리시아나이드 및/또는 페로시아나이드를 매개자로서 사용하는 경우, 제3 검사 전위 E₃은 약 0 mV 내지 약 600 mV의 범위, 바람직하게는 약 100 mV 내지 약 600 mV의 범위, 더욱 바람직하게는 약 300 mV일 수 있다.

제2 검사 전위 시간 간격 T₂ 및 제3 검사 전위 시간 간격 T₃은 각각 약 0.1 초 내지 약 4 초의 범위일 수 있다. 도 7a에 나타낸 실시 형태에 있어서, 제2 검사 전위 시간 간격 T₂는 약 3 초였고 제3 검사 전위 시간 간격 T₃은 약 1 초였다. 상기 언급한 바와 같이, 제2 검사 전위 E₂와 제3 검사 전위 E₃ 사이에 개방 회로 전위 기간이 경과하게 할 수 있다. 대안적으로, 제2 검사 전위 E₂의 인가 후에 제3 검사 전위 E₃을 인가할 수 있다. 제1, 제2, 또는 제3 과도 전류의 일부를 일반적으로 셀 전류 또는 전류값이라고 지칭할 수 있음에 유의한다.

산화 전류의 크기를 기반으로 제1 전극(166) 부근의 환원된 매개자(예를 들어, 페로시아나이드)의 확산을 모니터하기 위하여, 제3 검사 전위 시간 간격 T₃은 충분히 길 수 있다. 제3 검사 전위 시간 간격 T₃ 중에, 환원된 매개자의 제한량이 제1 전극(166)에서 산화되고, 산화된 매개자의 비-제한량이 제2 전극(164)에서 환원된다. 제3 검사 전위 시간 간격 T₃은 약 0.1 초 내지 약 5 초의 범위, 바람직하게는 약 0.3 초 내지 약 3 초의 범위, 가장 바람직하게는 약 0.5 초 내지 약 2 초의 범위일 수 있다.

도 7b는 제3 검사 전위 시간 간격 T₃의 시작점에서의 상대적으로 큰 피크 i _pc 뒤에 이어지는 안정 상태 전류로의 감소를 나타낸다. 일 실시 형태에서, 제1 검사 전위 E₁ 및 제2 검사 전위 E₂ 양자 모두는 제1 극성을 가지며, 제3 검사 전위 E₃은 제1 극성에 반대되는 제2 극성을 갖는다. 그러나, 본 출원인들은 분석물 농도가 결정되는 방식에 따라, 및/또는 검사 샘플 및 대조 용액이 구별되는 방식에 따라, 제1, 제2, 및 제3 검사 전위의 극성이 선택될 수 있다는 것을 언급한다.

정전용량 측정

일부 실시 형태에서는, 정전용량을 측정할 수 있다. 정전용량 측정은 본질적으로 전극-액체 계면에서 이온성 층의 형성으로부터 유발되는 이온성 이중-층 정전용량을 측정할 수 있다. 정전용량의 크기를 사용하여 샘플이 대조 용액인지, 또는 혈액 샘플인지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버 내에 대조 용액이 있을 경우에 측정된 정전용량의 크기는 반응 챔버 내에 혈액 샘플이 있을 경우에 측정된 정전용량의 크기보다 클 수 있다. 하기에 더욱 상세히 논의될 바와 같이, 측정된 정전용량을 다양한 방법으로 사용하여 전기화학적 셀을 사용하여 실행된 측정에 대한 전기화학적 셀의 물리적 특성의 효과를 보정할 수 있다. 예를 들어, 측정된 정전용량을 전기화학적 셀의 수명 및 전기화학적 셀의 저장 조건 중 하나 이상과 관련시킬 수 있다.

비제한적인 예로서, 검사 스트립에 정전용량 측정을 수행하기 위한 방법 및 기전을 미국 특허 제7,195,704호 및 제7,199,594호에서 확인할 수 있으며, 이들 각각은 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 정전용량을 측정하기 위한 예시적인 일 방법에서는, 일정 구성요소 및 발진 구성요소를 갖는 검사 전압을 검사 스트립에 인가한다. 이러한 경우에, 이하에서 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 얻어진 검사 전류가 정전용량 값을 결정하기 위해 수학적으로 처리될 수 있다.

일반적으로, 잘 정의된 면적(즉, 정전용량 측정 중에 변화하지 않는 면적)을 갖는 작동 전극에서 제한 검사 전류가 발생하는 경우에 전기화학적 검사 스트립에서 가장 정확하고 정밀한 정전용량 측정이 수행될 수 있다. 시간에 따라 변화하지 않는 잘 정의된 전극 면적은, 전극과 스페이서 사이에 기밀 밀봉부가 있을 경우에 발생할 수 있다. 글루코스 산화 또는 전기화학적 붕괴로 인해 전류가 빠르게 변화하지 않을 경우에 검사 전류는 상대적으로 일정하다. 대안적으로, 글루코스 산화로 인해 관찰될 신호의 증가가 전기화학적 붕괴를 수반하는 신호의 감소에 의해 효과적으로 상쇄되는 임의의 기간 또한 정전용량을 측정하기 위한 적절한 시간 간격일 수 있다.

샘플이 스페이서(60)와 제1 전극(166) 사이에 스며들어간다면, 샘플을 투입한 후 시간에 따라 제1 전극(166)의 면적이 잠재적으로 변화할 수 있다. 검사 스트립의 일 실시 형태에서, 시약 층(72)은 절결 영역(68)보다 큰 면적을 가질 수 있으며, 이는 시약 층(72)의 일부가 스페이서(60)와 제1 전극 층(66)의 사이에 있게 한다. 어떤 상황에서는, 스페이서(60)와 제1 전극 층(66) 사이에 시약 층(72)의 일부를 개재하는 것은, 검사 중에 습윤 전극 면적이 증가하게 할 수 있다. 결과적으로, 검사 중에 누출이 발생할 수 있으며, 이는 제1 전극의 면적이 시간에 따라 증가하게 하고, 이는 다시 정전용량 측정을 왜곡할 수 있다.

반면에, 제2 전극(164)과 스페이서(60) 사이에는 시약 층이 없으므로, 제2 전극(164)의 면적은 제1 전극(166)에 비해 시간에 따라 더 안정할 수 있다. 따라서, 스페이서(60)와 제2 전극(164) 사이에 샘플이 스며들어갈 가능성이 더 적다. 따라서, 제2 전극(164)에서 제한 검사 전류를 사용하는 정전용량 측정은, 검사 중에 면적이 변화하지 않으므로 더 정밀할 수 있다.

상기 논의되고 도 7a에 나타낸 바와 같이, 일단 검사 스트립 내에 액체가 검출되면, 제1 검사 전위 E₁(예를 들어, -20 mV)을 약 1 초 동안 전극 사이에 인가하여 액체의 충전 거동을 모니터하고 대조 용액과 혈액을 구별할 수 있다. 수학식 1에서, 검사 전류는 약 0.05 내지 1 초 동안 사용된다. 제1 및 제2 전극에서 발생하는 전기화학적 반응에 의해 셀 내의 페로시아나이드의 분포가 가능한 한 적게 교란되도록, 이러한 제1 검사 전위 E₁은 상대적으로 낮을 수 있다.

제2 전극(164)에서 제한 전류가 측정될 수 있도록, 더 큰 절대 크기를 갖는 제2 검사 전위 E₂(예를 들어, -300 mV)를 제1 검사 전위 E₁ 후에 인가할 수 있다. 제2 검사 전위 E₂는 AC 전압 구성요소 및 DC 전압 구성요소를 포함할 수 있다. AC 전압 구성요소는 제2 검사 전위 E₂의 인가 후 소정량의 시간에 인가될 수 있으며, 추가로, 약 109 헤르츠의 주파수 및 약 +/-50 밀리볼트의 진폭을 갖는 사인 파일 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 소정량의 시간은 제2 검사 전위 E₂의 인가 후 약 0.3 초 내지 약 0.4 초의 범위일 수 있다. 대안적으로, 소정량의 시간은 시간의 함수로서의 검사 과도 전류가 약 0의 기울기를 갖는 시간일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 소정량의 시간은 피크 전류값(예를 들어, i_pb)이 약 50% 만큼 붕괴되기 위해 필요한 시간일 수 있다. DC 전압 구성요소에 있어서, 그것은 제1 검사 전위의 시작점에 인가될 수 있다. DC 전압 구성요소는, 예를 들어 제2 전극에 대해 약 -300 mV와 같은 제한 검사 전류를 제2 전극에 유발하기에 충분한 크기를 가질 수 있다.

도 4b와 같이, 시약 층(72)은 제2 전극(164) 상에 코팅되지 않으며, 이는 절대 피크 전류 i _pb 의 크기가 절대 피크 전류 i _pc 의 크기에 비해 상대적으로 낮아지게 한다. 시약 층(72)은 분석물의 존재 하에 환원된 매개자를 발생시키도록 구성될 수 있으며, 제1 전극에 근접한 환원된 매개자의 양은 상대적으로 높은 절대 피크 전류 i _pc 에 기여할 수 있다. 일 실시 형태에서, 시약 층(72)의 적어도 효소 부분은, 샘플이 검사 스트립 내로 도입될 때 제1 전극으로부터 제2 전극으로 실질적으로 확산되지 않도록 구성될 수 있다.

i _pb 후의 검사 전류는 대략 1.3 초에 평탄한 영역으로 안정되는 경향이 있으며, 이어서, 시약 층(72)으로 코팅될 수 있는 제1 전극(166)에서 발생한 환원된 매개자가 시약 층(72)으로 코팅되지 않는 제2 전극(164)으로 확산됨에 따라 전류가 다시 증가한다. 일 실시 형태에서, 정전용량 측정은 검사 전류값의 상대적으로 평탄한 영역에서 수행될 수 있으며, 이는 약 1.3 초 내지 약 1.4 초에 수행될 수 있다. 일반적으로, 정전용량을 1 초 전에 측정한다면, 정전용량 측정은 제1 과도 전류 i_a(t)를 측정하기 위해 사용될 수 있는 상대적으로 낮은 제1 검사 전위 E₁에 간섭을 일으킬 수 있다. 예를 들어, -20 mV 일정 전압 구성요소 상에 중첩되는 대략 +/- 50 mV의 발진 전압 구성요소는 측정되는 검사 전류의 심각한 교란을 유발할 수 있다. 발진 전압 구성요소는 제1 검사 전위 E₁과 간섭을 일으킬 뿐 아니라, 그것은 또한 약 1.1 초에 측정되는 검사 전류를 심각하게 교란할 수 있으며, 이는 다시 산화방지제에 대한 보정에 간섭을 일으킬 수 있다. 의외로, 약 1.3 초 내지 약 1.4 초에 정전용량을 측정하는 것은 대조 용액/혈액 식별 검사 또는 혈중 글루코스 알고리듬과 간섭을 일으키지 않은 정확하고 정밀한 측정을 유발하였다는 것이, 다량의 검사 및 실험 후에 최종적으로 결정되었다.

제2 검사 전위 E₂ 후에, 제3 검사 전위 E₃(예를 들어, +300 mV)을 인가하여, 시약 층(72)으로 코팅될 수 있는 제1 전극(166)에서 검사 전류가 측정되게 할 수 있다. 제1 전극 상의 시약 층의 존재는 스페이서 층과 전극 층 사이에 액체의 침투를 가능하게 할 수 있으며, 이는 전극 면적을 증가시킬 수 있다.

도 7a에 예시된 바와 같이, 예시적인 실시 형태에서 109 Hz AC 검사 전압(±50 mV 피크-대-피크)을 시간 간격 T_cap 중에 2 사이클 동안 인가할 수 있다. 제1 사이클은 컨디셔닝 펄스로서 사용될 수 있고, 제2 사이클은 정전용량을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 교류(AC) 파의 일부 상의 검사 전류를 합산하고, 직류(DC) 오프셋을 감산하고, AC 검사 전압 진폭 및 AC 주파수를 사용하여 그 결과를 정규화함으로써 정전용량 추산을 얻을 수 있다. 이 계산은 스트립의 정전용량의 측정을 제공하며, 이는 스트립 샘플 챔버가 샘플로 충전될 때 스트립 샘플 챔버에 의해 지배된다.

일 실시 형태에서는, 입력 AC 전압이 DC 오프셋에 교차하는 시점, 즉, 입력 전압의 AC 구성요소가 0일 때(0 교차점)의 양쪽에서 AC 파의 1/4 상의 검사 전류를 합산함으로써 정전용량을 측정할 수 있다. 이것이 어떻게 정전용량의 측정으로 바뀌는지에 대한 유도는 하기에 추가로 상세히 기술된다. 하기 수학식 1은 시간 간격 T_cap 중에 검사 전류 크기를 시간의 함수로서 나타낼 수 있다:

[수학식 1]

여기서, 항

는 일정 검사 전압 구성요소에 의해 유발되는 검사 전류를 나타낸다. 일반적으로, DC 전류 구성요소는 시간에 따라 선형으로 변화하는 것으로 간주되므로(페로시아나이드를 발생시키는, 계속 진행 중인 글루코스 반응으로 인해 ), 상수 i _o (시간 0(0 교차점)에서의 DC 전류), 및 s(시간에 따른 DC 전류 변화의 기울기)에 의해 나타내어진다. AC 전류 구성요소는

에 의해 나타내어지며, 여기서 I는 전류파의 진폭이고, ω는 주파수이며, φ는 입력 전압파에 대한 그의 위상 이동이다. 항 ω는 또한

로 표현될 수 있으며, 여기서 f는 헤르츠 단위의 AC 파의 주파수이다. 항 I는 또한 하기 수학식 2에 나타낸 바와 같이 표현될 수 있다:

[수학식 2]

여기서, V는 인가된 전압 신호의 진폭이고 |Z|는 복소 임피던스의 크기이다. 항 |Z|는 또한 하기 수학식 22에 나타낸 바와 같이 표현될 수 있다:

[수학식 3]

여기서, R은 임피던스의 실수부이고, C는 정전용량이다.

수학식 1을 0 교차점 전 1/4 파장으로부터 0 교차점 후 1/4 파장까지 적분하여 하기 수학식 4를 산출할 수 있으며:

[수학식 4]

,

이는 하기 수학식 5로 단순화될 수 있다:

[수학식 5]

.

수학식 2를 수학식 1 내로 치환한 후, 수학식 4 내로 치환하고, 이어서 재배열함으로써, 하기 수학식 6이 얻어진다:

[수학식 6]

.

하기 수학식 7에 나타낸 전류의 합을 사용하여 수학식 6 내의 적분항을 근사화할 수 있다:

[수학식 7]

여기서, 0 교차점 전 1/4 파장으로부터 0 교차점 후 1/4 파장까지 검사 전류 i _k 를 합산한다. 수학식 7을 수학식 6 내로 치환하여 하기 수학식 8을 산출한다:

[수학식 8]

여기서, 0 교차점 주변의 1개 전체 사인 사이클 상의 검사 전류를 평균함으로써 DC 오프셋 전류 i _o 을 얻을 수 있다.

다른 실시 형태에서는, 전압 0 교차점 주변이 아니라 전류의 최대 AC 구성요소 주변의 전류를 합산함으로써 정전용량 측정을 얻을 수 있다. 따라서 수학식 7에서, 전압 0 교차점 양쪽의 1/4 파장을 합산하는 대신에, 검사 전류는 최대 전류 주변의 1/4 파장을 합산할 수 있다. 이것은 AC 여기에 반응하는 회로 요소가 순수 축전기임을 가정하는 것과 마찬가지이므로, φ는 π/2이다. 따라서, 수학식 5는 하기 수학식 9로 축약될 수 있다:

[수학식 9]

.

흐르는 전류의 DC, 또는 실수 구성요소가 AC 여기에 사용되는 전압의 범위에 걸쳐 인가되는 전압에 대해 독립적이도록 코팅되지 않은 전극이 분극되므로, 이것은 이 경우에 합리적인 가정이다. 따라서, AC 여기에 반응하는 임피던스의 실수부는 무한하며, 이는 순수 정전용량 요소를 시사한다. 이어서, 수학식 9를 수학식 6과 함께 사용하여 적분 근사화가 필요 없는 단순화된 정전용량 수학식을 산출할 수 있다. 최종 결과는, 전압 교차점 주변이 아니라 전류의 최대 AC 구성요소 주변에서 전류를 합산하는 경우에 정전용량 측정이 더 정밀했다는 것이다.

CS/혈액 식별 검사

일부 실시 형태에서는, 대조 용액(CS)/혈액 식별 검사를 수행할 수 있다. 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2009/0301899호의 도 8 내지 15와 관련하여 나타내고 기술한 바와 같이, CS/혈액 식별 검사가 샘플이 혈액인 것으로 결정한다면, 혈중 글루코스 알고리듬의 적용, 혈구용적 보정, 혈액 온도 보정, 및 오차 확인을 포함할 수 있는 일련의 단계가 수행될 수 있고; CS/혈액 식별 검사가 샘플이 CS(즉, 혈액이 아님)인 것으로 결정한다면, CS 글루코스 알고리듬의 적용, CS 온도 보정, 및 오차 확인을 포함할 수 있는 일련의 단계가 수행될 수 있다. 오차가 없다면, 검사 측정기는 글루코스 농도를 출력하지만, 오차가 있다면, 검사는 오차 메시지를 출력할 수 있다.

일 실시 형태에서, 대조 용액(CS)의 특징을 사용하여 혈액으로부터 대조 용액을 구별할 수 있다. 예를 들어, 샘플 내의 산화환원 화학종의 존재 및/또는 농도, 반응 동력학, 및/또는 정전용량을 사용하여 혈액으로부터 대조 용액을 구별할 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법은 샘플 내의 산화환원 농도를 나타내는 제1 기준값 및 시약과 샘플의 반응 속도를 나타내는 제2 기준값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 기준값은 간섭 물질 산화 전류이고 제2 기준값은 반응 완결 백분율이다.

일 실시 형태에서, CS/혈액 식별 검사는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함할 수 있다. 제1 값은 제1 시간 간격 T₁ 이내의 전류값을 기반으로 계산할 수 있고, 제2 기준값은 제2 시간 간격 T₂ 및 제3 시간 간격 T₃ 양자 모두 중의 전류값을 기반으로 할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 도 7a의 검사 전압 파형을 사용할 경우 제1 시간 과도 전류 중에 얻어지는 전류값의 합산을 수행함으로써 제1 기준값을 얻을 수 있다. 비제한적 예로서, 제1 기준값 i _sum 은 하기 수학식 10으로 나타낼 수 있다:

[수학식 10]

여기서, 항 i _sum 은 전류값의 합산이고 t는 시간이다. 하기 수학식 11에 나타낸 바와 같이, 간혹 잔여 반응 지표(residual reaction index)라고 지칭되는 제2 기준값은, 제2 시간 간격 및 제3 시간 간격 중의 전류값의 비율 Y에 의해 얻을 수 있다:

[수학식 11]

여기서, abs는 절대값 함수를 나타내고 3.8 및 4.15는 이 특정 예에 있어서 각각 제2 및 제3 시간 간격의 초 단위의 시간을 나타낸다.

수학식 10의 제1 기준값 및 수학식 11의 제2 기준을 기반으로 하여 샘플이 대조 용액인지, 또는 혈액인지를 결정하기 위하여, 식별 기준을 사용할 수 있다. 예를 들어, 수학식 10의 제1 기준값을 소정의 역치와 비교할 수 있고, 수학식 11의 제2 기준값을 소정의 역치 함수와 비교할 수 있다. 소정의 역치는, 예를 들어, 약 12 마이크로암페어일 수 있다. 소정의 역치 함수는 수학식 10의 제1 기준값을 사용하는 함수를 기반으로 할 수 있다. 더욱 구체적으로, 수학식 10의 각각의 i _sum 의 계산값이 X에 의해 나타내어지는 하기 수학식 12에 의해 예시되는 바와 같이, 소정의 역치 함수 F_pdt는 하기 수학식 12일 수 있다:

[수학식 12]

여기서, Z는 예를 들어 약 0.2와 같은 상수일 수 있다. 따라서 CS/혈액 식별 검사는, 수학식 10에 나타낸 바와 같이 i _sum 이 소정의 역치, 예를 들어, 약 12 마이크로암페어 이상이라면 샘플을 혈액으로서 동정할 수 있고, 수학식 11에 나타낸 바와 같이 제2 시간 간격 및 제3 시간 간격 중의 전류값의 비율 Y가 소정의 역치 함수 F_pdt의 값 미만이라면 그때는 샘플이 대조 용액이다.

혈중 글루코스 알고리듬

샘플이 혈액 샘플로서 동정된다면, 검사 전류값에 혈중 글루코스 알고리듬을 수행할 수 있다. 도 1a 내지 4b에 나타낸 바와 같이, 검사 스트립이 대향 면(opposing face) 또는 대면 배열(facing arrangement)을 가지며, 도 7a 또는 도 8a에 나타낸 바와 같이 전위 파형이 검사 스트립에 인가된다고 가정하면, 하기 수학식(Eq.) 13에 나타낸 바와 같이 글루코스 알고리듬을 사용하여 글루코스 농도 [G]를 계산할 수 있다:

[수학식 13]

수학식 13에서, [G]는 글루코스 농도이고, i ₁은 제1 전류값이며, i ₂는 제2 전류값이고, i ₃ 은 제3 전류값이며, 항 p, Z, 및 a는 실험적으로 유도된 보정 상수이다. 수학식 13의 유도는, 2005년 9월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "고속 전기화학적 분석을 위한 방법 및 기구(Method and Apparatus for Rapid Electrochemical Analysis) "이며 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 계속 중인 미국 공개 특허 출원 제2007/0074977호(미국 출원 일련 번호 제11/240,797호)에서 확인할 수 있다. 수학식 13에서 모든 검사 전류값(예를 들어, i ₁ , i ₂ , 및 i ₃ )은 전류의 절대값을 사용한다. 제1 전류값 i ₁ 및 제2 전류값 i ₂ 는 제3 과도 전류로부터 계산되고 및 제3 전류값 i ₃ 은 제2 과도 전류로부터 계산된다. 본 출원인들은, 명칭 "제1", "제2", 및 "제3"은 편의상 선택되는 것으로서 전류값이 계산되는 순서를 반드시 반영하지는 않는다는 것을 언급한다. 추가로, 수학식 13에 언급된 모든 전류값(예를 들어, i ₁, i ₂, 및 i ₃)은 전류의 절대값을 사용한다.

다른 실시 형태에서, 하기 수학식 14에 나타낸 바와 같이 더 정확한 글루코스 농도를 가능하게 하기 위하여, 항 i ₁은 제2 및 제3 과도 전류로부터의 피크 전류값을 포함하도록 정의될 수 있다:

[수학식 14]

항 i _pb 는 제2 검사 전위 시간 간격 T₂에 대한 피크 전류값을 나타내고 항 i _pc 는 제3 검사 전위 시간 간격 T₃에 대한 피크 전류값을 나타낸다. 항 i _ss 는 안정 상태 전류의 추산이며, 이는 계속 진행중인 화학 반응의 부재 하에 제3 검사 전위 E₃의 인가 후 긴 시간에 발생할 것으로 예상되는 전류이다. i _ss 를 계산하기 위한 방법의 일부 예는 미국 특허 제5,942,102호 및 제6,413,410호에서 확인할 수 있으며, 이들 각각은 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 생리학적 샘플 내의 간섭 물질을 확인하기 위한 피크 전류값의 사용은, 2006년 3월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 "간섭 물질의 존재 하에 샘플을 분석하기 위한 방법 및 기구(Methods and Apparatus for Analyzing a Sample in the Presence of Interferents)"이며 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 공개 특허 출원 제2007/0227912호(미국 특허 출원 일련 번호 제11/278,341호)에 기술되어 있다.

일 실시 형태에서, 수학식 13 및 수학식 14를 함께 사용하여 혈액 또는 대조 용액에 대하여 글루코스 농도를 계산할 수 있다. 다른 실시 형태에서는, 수학식 13 및 수학식 14의 알고리듬은 제1 세트의 보정 인자(즉, a, p, 및 Z)를 동반하여 혈액에 대해 사용될 수 있고, 제2 세트의 보정 인자는 대조 용액에 대해 사용될 수 있다. 상이한 2개 세트의 보정 인자를 사용하는 경우, 검사 유체와 대조 용액 사이의 식별을 위한 본 명세서에 기술된 방법은 분석물 농도 계산의 효율성을 개선할 수 있다.

도 7a 및 7b에 예시된 예는 제1 및 제2 인가된 전압의 극성을 음성으로서 나타내고 제3 인가된 전압을 음성으로 나타내지만, 인가된 전압의 크기 및 시기가 동일하다면 인가된 전압은 도 7a에 예시된 반대의 극성일 수 있다. 예를 들어, 도 8a 및 8b의 바람직한 실시 형태에서, 제1 및 제2 인가된 전압의 극성은 양성이고 제3 인가된 전압의 극성은 음성이다. 양자 모두의 경우에 글루코스의 계산은 동일하며, 이는 샘플링된 유발된 과도 전류의 절대값만을 이러한 계산에 이용하기 때문이다.

추가로, 샘플이 대조 용액(혈액에 반대되는)임을 검사 측정기가 결정한다면, 검사 측정기는 사용자가 대조 용액 데이터로부터 별도로 검사 샘플 농도를 검토할 수 있도록 대조 샘플의 얻어진 글루코스 농도를 저장할 수 있다. 예를 들어, 대조 용액에 대한 글루코스 농도를 별도의 데이터베이스에 저장할 수 있고, 표시(flag) 및/또는 폐기할 수 있다(즉, 저장하지 않거나 단기간 동안 저장함).

대조 용액을 인식할 수 있는 것의 다른 이점은, 검사 측정기가 대조 용액의 검사 결과(예를 들어, 글루코스 농도)를 대조 용액의 예상 글루코스 농도와 자동적으로 비교하도록 프로그래밍될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 검사 측정기를 대조 용액(들)에 대한 예상 글루코스 수준(들)으로 사전-프로그래밍할 수 있다. 대안적으로, 사용자는 대조 용액에 대한 예상 글루코스 농도를 입력할 수 있다. 검사 측정기가 대조 용액을 인식하는 경우, 검사 측정기는 측정된 대조 용액 글루코스 농도를 예상 글루코스 농도와 비교하여 측정기가 적절하게 기능하는지를 결정할 수 있다. 측정된 글루코스 농도가 예상 범위를 벗어난다면, 검사 측정기는 경고 메시지를 출력하여 사용자에게 알릴 수 있다.

충전 시간 보정

일부 실시 형태에서는, 샘플의 충전 시간을 기반으로 분석물 농도를 보정할 수 있다. 이러한 방법의 일례는, 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2009년 12월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "충전 시간을 사용하여 바이오센서의 정확도를 개선하기 위한 시스템, 장치 및 방법(Systems, Devices and Methods for Improving Accuracy of Biosensors Using Fill Time)"인, 동시계속 중인 특허 출원(Ronald C. Chatelier and Alastair M. Hodges)(출원 일련 번호 제12/649,594호)에 개시되어 있다. 이러한 예시적인 방법에서, 샘플은 작동 전극 및 상대 전극을 갖는 샘플 분석 장치의 전기화학적 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 혈구용적 수준으로부터 야기될 수 있는 것과 같은 오차가 고려될 수 있고, 이에 의해 샘플 내의 분석물의 농도의 보다 정확한 결정으로 이어진다. 샘플 내의 분석물의 농도를 검출하기 위한 대안적인 실시 형태에서, 오차는 결정된 충전 시간보다는 결정된 초기 충전 속도를 기반으로 보정될 수 있다. 이러한 방법의 일례는, 여기 부록에 첨부된 사본을 동반하여 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2009년 12월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "초기 충전 속도를 기반으로 전혈 혈구용적을 측정하기 위한 시스템, 장치 및 방법(Systems, Devices and Methods for Measuring Whole Blood Haematocrit Based on Initial Fill Velocity)"인, 동시계속 중인 특허 출원(Ronald C. Chatelier, Dennis Rylatt, Linda Raineri, and Alastair M. Hodges)(출원 일련 번호 제12/649,509호)에 개시되어 있다.

온도 보정

본 발명의 시스템 및 방법의 일부 실시 형태에서는, 혈액 온도 보정을 검사 전류값에 적용하여 온도로부터의 효과가 감소됨으로 인해 개선된 정확도를 가진 분석물 농도를 제공할 수 있다. 온도 보정된 분석물 농도를 계산하는 방법은 온도값을 측정하는 단계 및 온도 보정 값 C_T를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 온도 보정값 C_T는 온도값 및 분석물 농도, 예를 들어, 글루코스 농도를 기반으로 할 수 있다. 따라서, 이어서 온도 보정값 C_T를 사용하여 온도에 대해 분석물 농도를 보정할 수 있다.

초기에, 상기 수학식 13으로부터의 글루코스 농도 [G]와 같이, 온도에 대해 보정되지 않은 분석물 농도를 얻을 수 있다. 온도값 또한 측정할 수 있다. 검사 측정기 내로 혼입되는 서미스터 또는 다른 온도 판독 장치, 또는 다수의 다른 임의의 기전 또는 수단을 사용하여 온도를 측정할 수 있다. 그 후에, 온도값 T가 제1 온도 역치 T₁을 초과하는지 여부를 결정하기 위하여 결정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 온도 역치 T₁은 약 15℃일 수 있다. 온도값 T가 15℃를 초과한다면, 제1 온도 함수를 적용하여 온도 보정값 C_T를 결정할 수 있다. 온도값 T가 15℃를 초과하지 않는다면, 제2 온도 함수를 적용하여 온도 보정값 C_T를 결정할 수 있다.

온도 보정값 C_T를 계산하기 위한 제1 온도 함수는 하기 수학식 15의 형태일 수 있다:

[수학식 15]

C_T = -K₉(T - T_RT) + K₁₀ × [G](T - T_RT)

여기서, C_T는 보정값이고, K₉는 제9 상수(예를 들어, 0.57)이며, T는 온도값이고, T_RT는 실온값(예를 들어, 22℃)이며, K₁₀은 제10 상수(예를 들어, 0.00023)이고, [G]는 글루코스 농도이다. T가 T_RT와 대략 동일한 경우, C_T는 약 0이다. 일부 경우에, 일상적 주위 조건 하에 변동이 감소될 수 있도록 제1 온도 함수는 실온에서 본질적으로 보정을 갖지 않도록 구성될 수 있다. 다른 보정값 C_T를 계산하기 위한 다른 온도 함수는 하기 수학식 16의 형태일 수 있다:

[수학식 16]

C_T = -K₁₁(T - T_RT) - K₁₂ × [G] T - T_RT) - K₁₃ × [G](T - T₁) + K₁₄ _× [G](T - T₁)

여기서, C_T는 보정값이고, K₁₁은 제11 상수(예를 들어, 0.57)이며, T는 온도값이고, T_RT는 실온값이며, K₁₂는 제12 상수(예를 들어, 0.00023)이고, [G]는 글루코스 농도이며, K₁₃은 제13 상수(예를 들어, 0.63)이고, T₁은 제1 온도 역치이고, K₁₄는 제14 상수(예를 들어, 0.0038)이다.

수학식 15 또는 수학식 16을 사용하여 C_T를 계산한 후에, 한 쌍의 절단 함수(truncation function)를 수행하여 C_T가 소정의 범위에 국한됨을 보장함으로써 이상값(outlier)의 위험을 경감시킬 수 있다. 일 실시 형태에서 C_T는 -10 내지 +10의 범위를 갖도록 제한될 수 있다. 예를 들어, C_T가 10을 초과하는지 여부를 결정하기 위하여 결정을 수행할 수 있다. C_T가 10을 초과한다면, C_T를 10으로 설정한다. C_T가 10을 초과하지 않는다면, C_T가 -10 미만인지 여부를 결정하기 위하여 결정을 수행한다. C_T가 -10 미만이라면 C_T를 -10으로 설정할 수 있다. C_T가 이미 -10과 +10 사이에 있는 값이라면, 일반적으로 절단할 필요가 없다.

일단 C_T가 결정되면, 온도 보정된 글루코스 농도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 온도에 대해 보정되지 않은 글루코스 농도(예를 들어, [G])가 100 ㎎/dL 미만인지 여부를 결정하기 위하여 결정을 수행할 수 있다. [G]가 100 ㎎/dL 미만이라면, 보정값 C_T를 글루코스 농도 [G]에 더함으로써 하기 수학식 17을 사용하여 온도 보정된 글루코스 농도 G_T를 계산할 수 있다:

[수학식 17]

G_T = [G]+ C_T _.

[G]가 100 ㎎/dL 미만이 아니라면, C_T를 100으로 나누고, 1을 더하고; 글루코스 농도 [G]를 곱합으로써 하기 수학식 18을 사용하여 온도 보정된 글루코스 농도 G_T를 계산할 수 있다:

[수학식 18]

G_T = [G]*[1 + 0.01 × C_T].

일단 온도의 효과에 대해 보정된 글루코스 농도가 결정되면, 예를 들어, 디스플레이로 글루코스 농도를 출력할 수 있다.

일 실시 형태에서는, 혈중 글루코스 온도 보정과는 상이한 대조 용액(CS) 온도 보정 C_T를 검사 전류값에 적용할 수 있다. 일단 대조 용액이 검사 스트립에 적용되었음을 측정기가 동정하면, 측정기는 적절한 유형의 온도 보정을 적용할 수 있다. 대조 용액 온도 보정은 온도로부터의 효과가 감소됨으로 인하여 개선된 정확도를 가진 분석물 농도를 제공할 수 있다.

도 9는 대조 용액("CS") 단계 1902의 글루코스 농도를 결정하는 방법 1900의 실시 형태를 예시하며, 그 값은 온도에 대해 보정되고 제1 및 제2 온도 함수를 포함할 수 있다. 제1 온도 함수는 주위 온도가 소정의 범위 이내인 경우에 사용될 수 있다. 제2 온도 함수는 주위 온도가 소정의 범위 바깥인 경우에 사용될 수 있다. 예를 들어, 단계 1906에서 소정의 범위는 약 19℃ 내지 약 25℃의 범위일 수 있다(즉, 19℃ ≤ T ≤ 25℃). 단계 1906에 나타낸 바와 같이, 단계 1904에서 측정된 온도 T가 소정의 범위 이내에 있다면, 제1 온도 함수를 이용한다. 제1 온도는 수학식 16a의 형태이며 도 9의 단계 1908에서 계산될 수 있다.

[수학식 16a]

C_T = A_CS × T + B_CS × [G] × T + C_CS × [G] + D_CS

항들은 실험적으로 유도된 상수로서, 이 예에서 이들은, A_CS~(-0.47, B_CS~(-0.002), C_CS ~0.04)및 D_CS~10.3이다. 수학식 16a를 사용하여 일단 C_T가 결정되면, 도 9에 예시된 바와 같이 단계 1910, 1912, 1914, 1916, 1918, 1920, 1922, 및 1960을 사용하여 CS에 대한 온도 보정된 글루코스 농도를 계산할 수 있다. 특히, 단계 1908에서 보정 인자 C_T가 단계 1910에서 10을 초과하는 것으로 계산된다면, 단계 1912에서 이러한 보정 인자는 10으로 설정된다. 반면에, C_T가 단계 1914에서 -10 미만이라면, C_T는 단계 1916에서 -10과 동일하게 설정된다. C_T가 -10 내지 10 이내인 것으로 결정된다면, 단계 1918에서 이러한 농도가 100 ㎎/dL 미만인지 100 ㎎/dL 이상인지에 대해 글루코스 농도 [G]를 결정한다. 단계 1918에서 글루코스 농도 [G]가 100 ㎎/dL 이상이라면, 온도-보정된 글루코스 농도 G_T를 단계 1920에서 수학식 17을 사용하여 계산하고, 그렇지 않다면 온도-보정된 글루코스 농도 G_T를 단계 1922에서 계산하며, 1920 또는 1922로부터의 결과를 단계 1960에서 측정기의 프로세서에 제공한다.

단계 1906에서 결정되는 바와 같이 주위 온도가 소정의 범위 바깥에 있다면(즉, T ≤ 19℃ 또는 T ≥ 25℃), 수학식 16b의 형태인 제2 온도 함수를 단계 1924에 사용할 수 있다.

[수학식 16b]

C_T = J_CS*[G]+ K_CS*T + L_CS*[G]² + M_CS*[G]*T+ P_CS*T² + H_CS

항 J_CS, K_CS, L_CS, M_CS, P_CS, 및 H_CS는 실험적으로 유도된 상수이다(이 예에서 이들은 하기와 같다: H_CS ~12.6; J_CS ~0.23; K_CS ~(-1.7); L_CS ~(-0.0002); M_CS ~(-0.006); 및 P_CS ~0.03). 수학식 16b를 사용하여 C_T를 계산한 후에, 절단 서브루틴(단계 1926, 1928, 1930, 1932, 1934, 1936, 1938, 1940, 1942)을 수행하여 C_T가 소정의 범위에 국한됨을 보장함으로써, 이상값의 위험을 경감시킬 수 있다. [G]가 약 100 ㎎/dL 미만인 일 실시 형태에서, C_T는 -15 내지 +15의 범위를 갖도록 제한될 수 있다. 예를 들어, C_T가 15를 초과하는지 여부를 결정하기 위하여 결정을 수행할 수 있다. C_T가 15를 초과한다면, C_T는 15로 설정된다(단계 1926, 1928). 단계 1926에서, C_T가 15를 초과하지 않는다면, [G]가 100 ㎎/dL 미만이고 C_T가 -15 미만인지 여부를 결정하기 위하여 결정을 수행한다. [G]가 100 ㎎/dL 미만이고 C_T가 -15 미만이라면, C_T를 -15로 설정할 수 있다. C_T가 이미 약 -15 내지 약 +15 사이에 있는 값이고, [G]가 약 100 ㎎/dL 미만이라면, 일반적으로 절단할 필요가 없다. 그러나, [G]가 약 100 ㎎/dL 미만이 아니라면, 즉, [G]가 100 ㎎/dL 이상이라면, 수학식 16c 및 16d가 적용된다.

[수학식 16c]

{C_T / [G] } > 0.15인 경우, C_T = 0.15 × [G]

[수학식 16d]

{C_T / [G] } < -0.15인 경우, C_T = -0.15 × [G]

적절한 절단을 적용하는 수학식 16b, 16c, 및 16d를 사용하여 일단 C_T가 결정되면, 단계 1942에서 수학식 17을 사용하여 CS에 대한 온도 보정된 글루코스 농도를 계산하여 대조 용액에 대한 이러한 글루코스 농도의 출력을 단계 1960에 제공할 수 있다.

실시예 1

도 9와 관련하여 기술된 온도 보정 방법을 사용하는 CS 측정의 실시예를 하기에 나타낼 것이다. 50 ㎎/dL, 120 ㎎/dL, 및 350 ㎎/dL인 3개의 글루코스 수준에서 CS 샘플을 검사하였다. 3개의 상이한 배치 로트의 검사 스트립을 검사하였다. 각각의 스트립 로트에 대하여, 광범위한 온도 및 습도 수준에서 약 23 내지 70개의 스트립을 각각의 CS 글루코스 수준에서 검사하였다. 검사한 온도 및 습도 조건의 조합은 5℃/20% 상대 습도(RH: relative humidity), 10℃/70% RH, 22℃/10% RH, 22℃/50% RH, 22℃/90% RH, 35℃/70% RH, 및 45℃/10% RH이다.

다양한 스트립 로트, 글루코스, 온도, 및 습도 수준을 사용하여 복수의 횟수로 CS 글루코스 농도를 측정하기 위하여, 대략 2,916개의 센서를 검사하였다. 하기 표 1은, 수학식 16a 및 16b를 사용하면 검사한 스트립의 > 95%가 규격 이내에 있는 측정 글루코스 농도를 갖게 된다는 것을 나타냈다. 여기서, 제품 규격은 50 ㎎/dL에서 측정된 CS 글루코스 수준이 공칭값(이 경우에는 50 ㎎/dL임)의 ±12 ㎎/dL 이내에 있을 필요가 있다는 것을 요구했다. 마찬가지로, 제품 규격은 120 및 350 ㎎/dL에서 측정된 CS 글루코스 수준이 공칭값(이 경우에는 각각 120 및 350 ㎎/dL)의 ±15% 이내일 필요가 있다는 것을 요구했다. 알 수 있는 바와 같이, 배치의 95% 미만이 기준 규격에 부합하는 배치는 1개 뿐이었다. 다시 말하면, 오차는 6% 미만이며 특히 약 5% 오차 이하이다.

추가로, 표 2는 표1의 결과가 재현가능했음을 나타낸다.

실시예 2

대조 용액의 제조에 대한 실시 형태를 하기에 제공한다. 다른 다양한 제조 및/또는 대조 용액을 현재 개시된 시스템 및 방법과 함께 이용할 수 있으므로, 이 제조는 비제한적이다. 대조 용액은 약 0.08 g의 시트라콘산 완충제 구성요소, 약 1.9 g의 다이포타슘 시트라코네이트 완충제 구성요소, 약 0.05 g의 메틸 파라벤 방부제, 약 0.40 g의 저멀 II(Germal II) 방부제, 약 3.0 g의 덱스트란 T-500 점도 개질제, 약 0.05 g의 플루로닉 25R2(Pluronic 25R2) 흡상제(Wicking Agent), 약 0.10 g의 1-[(6-메톡시-4-설포-m-톨릴)아조]-2-나프톨-6-설폰산 다이소듐 염 염료(FD&C 청색 1호), 약 50, 120, 또는 525 ㎎의 D-글루코스 분석물, 및 약 100 g의 탈이온수 용매를 포함하였다.

먼저 필요한 양의 시트라콘산 및 다이포타슘 시트라코네이트를 탈이온수에 용해시킴으로써 pH가 약 6.5±0.1인 시트라콘 완충제를 제조하였다. 그 다음에, 메틸 파라벤을 첨가하고 방부제가 완전히 용해될 때까지 용액을 교반하였다. 이어서, 앞서 첨가한 화학물질이 완전히 용해된 후에, 덱스트란 T-500, 저멀 II, 플루로닉 25R2, 및 1-[(6-메톡시-4-설포-m-톨릴)아조]-2-나프톨-6-설폰산 다이소듐 염을 순차적으로 첨가하였다. 이 시점에서 대조 유체의 pH를 확인한 후, 필요량의 글루코스를 첨가하여 낮거나, 정상이거나, 높은 글루코스 수준의 대조 유체를 얻었다. 글루코스가 완전히 용해된 후에, 대조 유체를 밤새 실온에 두었다. 최종적으로, 옐로우 스프링스 인스트루먼트 컴퍼니, 인코포레이티드(Yellow Springs Instrument Co., Inc)에 의해 제조된 모델 2700 셀렉트 바이오케미스트리 어낼라이저(Select Biochemistry Analyzer)를 사용하여 글루코스 농도를 확인하였다. 이 대조 용액에 사용되는 염료는 청색을 가졌으며, 이는 사용자가 대조 용액을 혈액과 혼동할 가능성을 감소시킨다.

본 발명을 특정한 변동 및 예시적 도면으로 기술하였지만, 당업자는 본 발명이 기술된 변동 또는 도면에 제한되지 않음을 인식할 것이다. 추가로, 상기 기술된 방법 및 단계가 소정 순서로 일어나는 소정 사건을 나타내는 경우에, 당업자는 소정 단계의 순서가 개질될 수 있고 그러한 개질은 본 발명의 변동에 따른다는 것을 인식할 것이다. 추가로, 소정 단계는 가능한 경우에 병렬 과정으로 동시에 수행될 수도 있고, 또한 상기 설명된 바와 같이 순차적으로 수행될 수도 있다. 그러므로, 특허청구범위에서 확인되는 본 발명과 균등하거나 본 개시의 사상 이내에 있는 본 발명의 변동이 있는 정도까지, 본 특허는 그들 변동 또한 커버할 것임을 의도한다. 본 명세서에 인용된 모든 간행물 및 참고문헌은 전체적으로 본 명세서에 참고로 명시적으로 포함된다.

Claims

대조 용액 샘플 내의 글루코스의 농도를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
샘플 분석 장치의 전기화학적 셀 내로 상기 대조 용액 샘플을 도입하여 상기 대조 용액 샘플 내의 상기 글루코스의 전환을 유발하며, 상기 전기화학적 셀은 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 단계;
상기 전기화학적 셀의 온도를 결정하는 단계;
상기 온도를 기반으로 보정을 계산하는 단계;
글루코스 농도를 얻는 단계; 및
상기 대조 용액의 보정된 글루코스 농도가 기준 규격(referential specification)에 비교하여 약 6% 미만의 오차를 포함하도록 상기 보정 인자를 기반으로 상기 글루코스의 보정된 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 계산 단계가, 상기 결정된 온도가 제1 범위 이내에 있는지 여부를 평가하는 단계를 포함하고, 그것이 참이라면 하기 수학식으로 상기 보정 인자를 계산하는, 방법: C_T = A_CS × T + B_CS × [G] × T + C_CS × [G] + D_CS _,여기서, [G]는 상기 글루코스 농도를 포함하고, T는 결정된 온도를 포함하며, 항 A_CS, B_CS, C_CS, 및 D_CS는 실험적으로 유도된 상수를 포함한다.
제2항에 있어서, 상기 계산 단계가, 상기 결정된 온도가 제1 범위 이내에 있는지 여부를 평가하는 단계를 포함하고, 그것이 거짓이라면 하기 수학식으로 상기 보정 인자를 계산하는, 방법: C_T = J_CS*[G]+ K_CS*T + L_CS*[G]² + M_CS*[G]*T+ P_CS*T² + H_CS이며, 항 J_CS, K_CS, L_CS, M_CS, P_CS, 및 H_CS는 실험적으로 유도된 상수를 포함한다.
제3항에 있어서, 상기 보정 인자가 약 -15 내지 약 +15의 범위로 제한되는, 방법.
제3항에 있어서, 평가 단계 내에 상기 보정 인자가 15를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하며, 그것이 참이라면 상기 보정 인자를 약 15의 값으로 설정하고, 그렇지 않고 상기 보정 인자가 15를 초과하지 않는다면, 상기 글루코스 농도가 약 100 ㎎/㎗ 미만이고 상기 보정 인자가 -15 미만인지 여부를 결정하는, 방법.
제5항에 있어서, [G]가 100 ㎎/㎗ 미만이고 C_T가 -15 미만이라면 C_T를 -15로 설정할 수 있는, 방법.
제5항에 있어서, (a) 상기 보정 인자가 약 -15 내지 약 +15의 값을 포함하고 (b) 상기 글루코스 농도가 100 ㎎/㎗ 이상의 값을 포함하는 양자 모두의 조건을 만족하는지 여부를 결정하는 단계를 추가로 포함하며, 그것이 참이라면, 상기 보정 인자를 상기 글루코스 농도로 나누어 얻어진 값이 약 0.15를 초과하면 상기 보정 인자를 대략 상기 글루코스 농도에 0.15 배를 곱한 것과 동일한 값으로 설정하고, 그렇지 않고 이러한 값이 -0.15 미만이면 상기 보정 인자를 상기 글루코스 농도에 -0.15 배를 곱한 것과 대략 동일하게 설정하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 범위가 약 섭씨 19 도 내지 약 섭씨 25 도의 온도를 포함하는, 방법.