KR20010031658A

KR20010031658A - 리플렉토미터

Info

Publication number: KR20010031658A
Application number: KR1020007004711A
Authority: KR
Inventors: 웨이트만어윈; 웨이스죤
Original assignee: 추후보정; 테크니칼 케미칼스 앤드 프로덕츠 인크.
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2001-04-16
Also published as: CA2308063A1; BR9815205A; CN1285913A; TW533307B; US6952263B2; NO20002135D0; KR100729585B1; NO20002135L; AU1449699A; US6574425B1; WO1999023479A1; US20030214655A1; MXPA00004120A; BR9815205B1; JP2001522043A; EP1034425A1; CN1131425C

Abstract

변조된 광원은 특정 색상과 색조를 가지고 있는 표적면을 조사한다. 표적면으로부터 반사되는 광은 광검출기에 의해 검출된다. 출력은 외부적인 요인인 주변광과 온도로부터 기인한 임의의 이동(shift)에 대해서 보상되고, 표적면의 색상과 색조를 나타내는 실질적인 정상 DC 전압을 생성하도록 변조된다. 정상 DC 전압은 룩업 테이블 또는 수학 공식을 사용하여 피분석물의 농도와 같은 상응하는 양 또는 질의 측정값으로 변환된다. 그리고 온도 변화에 기인한 변조된 광원의 세기의 변동에 대해서도 보상이 행해진다.

Description

리플렉토미터{REFLECTOMETER}

현재는 혈액의 화학적 성질(blood chemistry)을 가정에서 검사함에 있어서, 유일하게 승인된 방법에는 일반적으로 손가락을 압박하고 랜스(lance)를 이용하여 혈액을 채취하여 화학 띠(chemical strip)에 혈액 방울을 위치시키는 것이 필요하다. 그 결과 나타나는 화학 반응은 띠의 색을 변화시키는데, 상기 변화는 탁상용 리플렉턴스 미터(reflectance meter)에 의해 측정되어 혈당치(blood sugar level)의 지수를 제공한다. 다른 방법은 혈액을 채취, 1회용 인쇄 회로 기판(PCB)에 혈액 방울을 위치시키는 것이 필요하고, 그 다음 혈액의 전기적 반응을 측정하여 혈당치를 검출한다. 피부를 관통하는 적외선 기술을 이용하여 관찰한 혈당을 결정하려는 시도는 신뢰도가 떨어지고 상업화하기에는 너무 비싸다.

식이 요법 또는 인슐린 주사를 통하여 자신들의 인슐린 치를 조절해야 하는 당뇨병 환자는 미국 당뇨병 협회(American Diabetes Association)에서 권장하는 빈도인 하루에 5회 내지 6회에 걸쳐 혈당을 테스트할 것이다. 혈액을 채취하는 데 대한 불쾌감으로 인해 권장 빈도보다 적게 테스트하는 사람도 있을 것이다. 따라서, 환자에 상처를 입힐 필요가 없는 혈당치의 결정을 위한 방법의 개발에 대해서 많은 관심이 있다.

정확하고 반복적인 결과를 보이는 한 기술은 경피 패치(transdermal patch)를 채택하여 혈당치를 검출하고 측정하는 것이다. 상기 경피 패치 기술은 민감성 멤브레인(membrane)으로 전달하기 위하여 피부로부터 글루코오스(glucose)에 관한 피분석물[간질성(間質性) 플루이드(interstitial fluid)에서 발견되는 것들임]을 추출하는 전달 메커니즘을 이용한다. 상기 멤브레인에서, 추출된 피분석물의 화학적 반응 또는 생물학적 반응이 발생하여 글루코오스 값에 관련된 색상 및 음영을 갖는 색 지시자(color indicator)가 얻어진다. 이와 같은 패치 장치는 1997년 9월 11일 자로 출원된 아로노비츠(Aronowitz) 등의 미국 특허 출원 제08/929,262호에 개시되어 있고 본 명세서에서 인용한다. 다른 패치형 글루코오스 측정 기술은 페크(Peck)의 미국 특허 제4,821,733호에 개시되고 본 명세서에서 인용한다.

적어도 아로노비츠에 의해 개시된 경피 검출 메커니즘에 관하여, 광범위한 영역의 혈당치를 나타내는 추출된 피분석물은 발생한 색조의 변화가 극미하다. 많은 예에서, 허용 가능한 혈당치에 대해 발생한 색조가 허용 불가한 혈당치에 대해 발생한 색조의 차이는 육안으로는 정확하고 반복적으로 식별할 수 없다. 측정 정확도를 보장하는 경피 글루코오스 측정 기술의 확실한 혜택을 얻는 것은 생명에 중요한 시험 절차를 포함하므로 시험 및 측정에서 색조의 평가 및 비교에 관한 오류 가능성 있는 사람의 행동을 배제하여야 한다.

따라서, 경피 패치 추출 및 특정의 대상 피분석물의 처리의 결과로서 발생한 미소한 색조의 변화의 전 범위를 정확하게 해석할 수 있는 고감도 측정기가 필요하다. 양호하게는, 측정기는 작고 가볍고 운반 가능해야 한다(hand held). 색조의 미소한 차이에 대한 개선된 민감도에 대한 명백한 요구 조건을 충족하는 이외에, 본 측정기는 시험 띠의 혈당치 측정에 폭 넓게 채택되는 탁상용 측정기와는 관련이 없는 후광 변화, 온도 변화, 불안정한 수하 상태의 동작(예컨대, 장치에 대한 압력 변화, 회전 및 이동) 등과 같은 측정 정확도에 반하는 휴대성의 영향을 해결해야 한다.

본 발명은 리플렉토미터 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 상대적으로 높은 정밀도로 색조(color shade)를 검출하고 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 색조는 특정의 측정 가능한 양 또는 측정(read) 가능한 질을 나타내는데, 본 발명은 또한 검출된 색조를 대응하는 양 또는 질의 측정으로 변환하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 방법 및 장치는 아래의 자세한 기재를 첨부 도면과 함께 검토하면 더욱 완전하게 이해될 것이다.

도 1a 및 도 1b는 대상 피분석물의 환자 내의 검출 상태를 나타내는 색조를 현상(development)하는 경피 패치 및 시험용 띠의 각각에 대한 사시도.

도 2a 및 도 2b는 각각, 도 1a의 경피 패치에 현상된 색조를 측정하기에 적합한 수하용 리플렉토미터의 평면도 및 측면도.

도 3은 도 2a 및 도 2b의 수하용 리플렉토미터의 센서 헤드의 단면도.

도 4는 도 1b의 시험용 띠에 현상된 색조를 측정하기에 적합한 탁상용 리플렉토미터의 사시도.

도 5는 도 4의 탁상용 리플렉토미터의 측정 사이트(site)의 단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 리플렉토미터의 두 실시예에 쓰이는 전자 회로의 블록도.

도 7a 및 도 7b는 각각, 도 6a 및 도 6b도 도시된 본 발명의 리플렉토미터의 아날로그부에 대한 회로도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 동기 검출기의 동작을 나타내는 파형도.

도 9a 및 도 9b는 리플렉토미터에 온도를 나타내는 데이터를 공급하는 다른 구현을 나타내는 회로도.

도 10은 검출된 광을 표현하는 신호의 처리에 이용되는 피크 홀드(peak hold) 검출 알고리즘의 예시 동작을 나타내는 도면.

도 11은 검출된 표적면의 색상 및 색조를 나타내는 특정 전압과 대상 피분석물의 특정 농도를 상관시키는 룩업 테이블을 나타낸 도면.

도 12a는 과도한 압력에 기인하여 리플렉토미터의 센서와 경구 패치가 부적절하게 배치된 것을 나타내는 단면도.

도 12b는 표적면에 대하여 정확한 리플렉토미터의 위치를 보장하기 위하여 리플렉토미터 센서 헤드의 노우즈(nose)부에 윈도우를 이용하는 것을 나타낸 단면도.

도 12c는 리플렉토미터 센서 헤드의 테이퍼(taper)된 노우즈부를 나타내는 단면도.

도 13은 검출된 광을 표현하는 신호를 처리하는 데 이용되는 픽크홀드 알고리즘을 나타낸 플로우 다이어그램.

도 14는 리플렉토미터의 일차(first order) 교정을 수행하는 처리를 나타낸 플로우 다이어그램.

도 15는 리플렉토미터의 이차 교정(second order)을 수행하는 처리를 나타낸 플로우 다이어그램.

도 16은 예시적으로 교정된 전압-피분석물 농도 곡선 및 상기 곡선에 대한 도 14 및 도 15의 일차, 이차 및 삼차 교정 처리의 영향을 나타낸 그래프.

도 17은 측정된 색조를 나타내는 입력 전압을 농도 값의 출력으로 변환하는 처리를 나타낸 플로우 다이어그램.

본 발명은 색의 색상(color) 및 색조(shade of color)의 미소한 변화를 검출하고 측정하는 리플렉토미터를 포함한다. 일반적으로, 맥동하는 광원이 색의 색상 및 색조를 담고 있는 표적 면(target surface)을 조사한다. 광학 검출 회로는 이에 동기하여 표적면에서 반사되는 광을 검출하고 출력 신호를 발생시키는데, 상기 출력 신호의 전압은 표적면의 색 및 색조를 나타낸다. 그 다음에 상기 전압을 처리하여 검출된 색의 색상 및 색조가 나타내는 임의의 측정 가능한 양 또는 질을 평가하고 및 식별한다.

더욱 자세하게는, 변조된 광원이 색을 띠고 있는 표적면을 조사하는 광을 방출하는데, 상기 표적 면의 특정 색상 또는 색조는 특정의 측정 가능한 양 또는 질(피분석물의 농도 등)을 나타낸다. 표적면으로부터 반사된 변조된 광은 광학 검출기로 검출된다. 광학 검출기로부터의 출력 신호는 차동 증폭되어 표적면의 색상 및 색조를 나타내는 AC 출력 신호를 생성한다. 광학 검출기로부터의 출력 신호는 추가로 처리되고 광학 검출기로 피드백되어 주변 광(ambient light)이나 그 외의 외부 요인에 의한 AC 출력 신호의 DC 레벨의 이동을 교정한다. 차동 증폭기로부터의 광학 신호는 동기 검파기에 의해 복조되어 표적면의 색의 색상 또는 색조를 나타내는 실질적으로 안정한 DC 전압을 생성한다. 상기 DC 전압은 상응하는 디지털 값으로 변환되고, 상기 디지털 값은 룩업(look-up) 테이블 또는 기타의 수학 공식을 이용하여 상응하는 양 또는 질 측정치로 변환된다.

도 1a는 대상 분석물체 내의 검출물을 나타내는 색조(아마도 검출물의 농도까지 나타냄)를 현상하는 경피 패치(10)의 사시도이다. 패치(10)는 둥근 사각형(도시된 바와 같음)이지만 필요하다면 원 또는 계란형의 다른 형상도 가능하다. 패치(10)의 입면(top surface)(12)은 멤브레인(16)을 노출시킨 일반적으로 원형인 개구(opening)(14)를 포함한다. 일반적으로, 패치의 저면(도시되지 않음)은 접착층을 포함하여 환자 피부에 접착될 수 있다. 그러면, 특정한 대상 피분석물이 피부로부터 추출되고 젤 같은 전달 매체를 통해 멤브레인(16)으로 전달된다. 멤브레인(16)에서, 생물학 반응 및 화학적 반응이 추출된 대상 피분석물에 대하여 발생하여 비분석물체 내의 존재를 나타내는 색 지시자(color indicator)를 현상시킨다. 현상된 색 지시자의 색조가 몸체내의 피분석물의 농도를 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 대상 피분석물은 혈당에 관한 것일 수 있어서 멤브레인에 현상된 색조는 글루코오스 수준을 나타내는 것일 수 있다. 다른 대상 피분석물은 패치(10)에 의해 추출되어 멤브레인(16)에 콜레스테롤(cholesterol), 트리그리세라이드(triglycerides), 빌리루빈(bilirubin), 크레아틴(creatine), 우레아(urea), 알파아밀라제(alphaamylase), L-젖산(L-lactic acid), 알라닌 아미노트랜스퍼라제(alanine aminotransferase)(ALT/GPT), 아스파르테이트 아미노트랜스퍼라제(aspartate aminotransferase)(AST/GOT), 알부민(albumin), 요산(uric acid), 프록토오스-아민(fructose amine), 칼륨(potassium), 나트륨(sodium), 클로라이드(chloride), 피루베이트 디하이드로지나제(pyruvate dehydrogenase), 페닐알라닌 하이드록실라제(phenylalanine hydroxylase), 퓨린 뉴클레오티드 엔자임(purine nucleotide enzymes) 및 페닐알라닌 하이드록실라제(phenylalanine hydroxylase)와 페닐-알라닌(phenyl-alanine), 페닐-피루베이트(phenyl-pyruvate) 또는 페닐-락테이트(phenyl-lactate)과 같은 상기 물질들의 기질(substrate)에 관한 색 지시자를 현상하기 위해 사용될 수 있다. 경피 패치 구성 및 동작에 관한 더욱 상세한 설명은 본 명세서에서 참조하여 인용하는 1997년 10월 11일자로 출원되고 계류 중인 미국 특허 출원 제 08/929,262호에서 얻을 수 있다.

도 1b는 대상 피분석물체의 존재를 나타내는 색조(아마도 농도까지 나타냄)를 현상하는 시험용 띠(20)의 사시도이다. 띠(20)는 일반적으로 사각형이다. 띠(20)의 입면(22)은 시험 영역(24)을 포함한다. 일반적으로, 체액(혈액, 소변, 침 또는 땀 등)이 시험 영역(24)에 배치된다. 생물학적 반응 및 화학 반응이 배치된 체액 내의 대상 피분석물에 관하여 발생하고 띠(20)에 색 지시자가 현상하여 피분석물체 내의 존재를 나타낸다. 현상된 색 지시자의 색조는 피분석물의 농도를 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 대상 피분석물이 혈당에 관한 것이면 띠(20)에 현상된 색조는 글루코스 수준을 나타낼 것이다. 다른 대상 피분석물(경피 패치에 관한 전술한 것들과 같음)이 시험 영역(24)에서 처리되어 피분석물의 농도에 관한 색 지시자를 현상시킬 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 각각, 도 1a의 경피 패치(10)에 현상된 색상 및 색조를 측정하기에 적합한 수하용 리플렉토미터(30)의 입면도 및 측면도이다. 리플렉토미터(30)는 반 실린더형(semi-cylindrical) 케이스(34)의 일 단부에 센서 헤드(32)를 포함하여 한 손으로 쉽게 쥘 수 있다. ″측정″ 버튼(36)은 리플렉토미터(30)를 동작시켜 센서 헤드(32)에서 색상 및 색조를 측정한다. 액정 디스플레이(LCD)(38)는 색조(예컨대, 전압 수준)를 나타내거나 측정된 색조(예컨대, 농도 수준)에 관한 측정 가능한 양 또는 질을 나타내는 리플렉토미터(30)의 사용자에게 수치 출력을 제공한다. 디스플레이(38)는 시험 일시와 같은 중요한 다른 정보를 사용자에게 제공한다. 디스플레이(38)가 숫자뿐만 아니라 문자 및/또는 도형을 생성할 수 있으면 사용자에게 메세지(사용법, 에러 표시, 아이콘, 주의문 등등)를 제공할 목적으로 디스플레이를 사용할 수 있다. 두 개의 핵심 스위치인 ″스크롤″ 버튼(40) 및 ″선택″ 버튼(42)은 리플렉토미터(30)의 전면에 위치한다. 이들 버튼(40, 42)을 이용하여 사용자는 일과 시에 관한 날짜 정보를 입력할 수 있다. 이들 버튼(40, 42)은 측정이 필요한 때를 사용자에게 통지하는 알람을 설정하는 데 사용될 수도 있다. 사용자는 버튼(40, 42)을 이용하여 정확한 측정과 정보 출력을 보장하기 위해 필요한 데이터를 리플렉토미터(30)에 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 경피 패치(10)용 제조 배치 코드를 선택할 수 있고, 리플렉토미터(30)의 교정을 위한 색상/색조 데이터를 입력할 수 있다. 배터리 장치(44)는 미터의 입면에 위치된다. 외부 포트 연결부(도시되지 않음)가 제공되어 측정 결과의 통신을 위하여 리플렉토미터(30)를 개인용 컴퓨터에 연결하거나 전화선 또는 적외선 통신 링크에 연결할 수 있다. 리플렉토미터(30)는 스피커(도시되지 않음)용 개구(46)를 더 포함하여 알람 음향 및 데이터 입력 확인 음향을 생성할 수 있다.

리플렉토미터(30)의 동작은 도 1a에 도시된 바대로 경피 패치(10)를 이용한 아래의 리플렉토미터 사용예를 통해 더 잘 이해될 수 있다. 경피 패치(10)는 피부에 접착되면 약 내지 5분의 인큐베이션(incubation) 시간(온도를 포함한 인자의 수에 의존함)이 필요하다. 예를 들어, 경피 패치(10)는 환자의 팔뚝 내측에 양호하게 접착된다. 경피 패치(10)가 피부에 가해지면, 사용자는 선택 버튼(42)을 눌러 인큐베이션 및 검출된 피분석물을 나타내는 색조의 현상에 요구되는 시간 측정을 위한 리플렉토미터가 계산하고 사전에 프로그램된 카운트-다운 시간에 대한 사용자 선택을 시작한다. 상기 시간이 경과한 후, 음향 알람이 울려 사용자에게 측정이 시작됨을 알린다. 센서 헤드(32)의 원통형 돌출 노우즈부(48)[일반적으로 크기와 원형 모양이 개구(14)와 일치함]가 경피 패치(14)의 개구(14)로 삽입되고 멤브레인(16)에 인접하여 위치된다. 그 다음, 사용자는 측정 버튼(36)을 눌러 장치에 전원을 공급하고 리플렉토미터(30)의 동작을 개시하여 멤브레인(16)에 현상된 색상 및 색조를 검출하고 측정한다. 검출된 색조에 관계되는 신호 전압 준위 또는 검출된 색조에 관계되는 피분석물 농도와 같은 데이터가 사용자의 고려를 위해 디스플레이(38)에 출력된다. 대체안이거나 추가적으로, 상기 데이터는 원격 처리 및 분석을 위해 외부 포트 연결부를 통해 출력되어 피분석물 농도 정보의 사용자에 정보를 제공할 수 있다.

도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시된 수하용 리플렉토미터(30)의 센서 헤드(32)의 단면도이다. 센서 헤드(32)는 이중 광원을 수용하여 반사 신호 강도를 증강하고 피분석물의 존재 및 농도 수준을 나타내는 색상 및 색조가 현상되는 멤브레인(16)의 표면에 더욱 균일하게 조사한다. 2개의 광 방출 다이오드(LED)(50)는 멤브레인(16)에 대하여 수직에서 특정 각도( Θ)로 하우징(52)에 탑재된다. LED(50)는 검출될 색조에 관한 적절한 색을 방출할 것이다. 예를 들어 637nm 파장의 적색 LED(50)가 글루코스 피분석물 시험에서 크로모포어(chromophore) 또는 플루오르포어(fluorophore) 지시자[O-톨리딘(O-Tolidine), 3-메틸 벤진(tetra-methyl benzine) 등과 같은 것]의 사용으로부터 피막(16)에 현상된 색조를 검출함에 있어 탁월한 결과를 낸다는 것이 밝혀졌다. 선택된 크로모포 또는 플루오로포 지시자에 따라 다른 색(예컨대 녹색)의 LED 또는 적외선이 아마도 적색 LED와 함께 사용될 수 있다. 하우징(52)은 라이톤(Ryton)과 같은 저팽창성의 플라스틱으로 구성되는데, 비반사면을 갖는 것이 바람직하고, 불투명해서 광원의 파장이 LED(50)로부터 방출되는 광의 난반사에 의한 어떠한 배경 신호도 실질적으로 제거할 수 있도록 하여야 한다. 각도( Θ)는 거울같은 반사의 검출을 최소화하는 각으로써 약 40 내지 45도가 바람직하다. LED(50)는 각각, 자신들의 방출 광에 배해 상대적으로 좁은(예컨대, 15도) 투사각을 갖는다. LED(50)로부터 방출된 광은 광 파이프[또는 콜리메이터(collimator)] (56)를 따라가 개구(58)를 통하여 센서 헤드(32)의 돌출된 노우즈(48)부에서 표적면에 조사된다. 광 파이프의 길이를 따른 LED(50)의 위치는 리플렉토미터의 제조 중에 조정되어 표적면 조사의 시기를 변경하고 광 파이프 내의 측반사(side reflection)의 영향 및 입사각을 변경한다. 포토 트랜지스터(60)가 하우징(52)내에 장착되고 경피 패치(10)용 멤브레인(16)의 표적면에 대해 직각으로 향한다. 포토 트랜지스터(60)는 유사하게 상대적으로 좁은(예컨대, 15도)의 시야각을 갖는다. 멤브레인(16)의 표적면으로부터 방출된 반사광은 센서 헤드(32)의 돌출 노우즈(48)부 내의 개구(58)를 통과하여 광 파이프(또는 콜리메이터)를 따라 포토 트랜지스터(60)로 진행한다. 광 파이프(62)를 따라 본 포토 트랜지스터(60)의 위치는 표적면의 발광 및 색조를 측정하는 중에 리플렉토미터의 민감도 및 공차(tolerance)를 변경하기 위하여 리플렉토미터의 제조 중에 조정될 수 있다. 도시된 각( Θ) 오프셋 및 대칭 방향으로된 LED(50) 및 포토 트랜지스터(60)의 배치는 멤브레인(16)의 표적면의 거울 반사의 검출을 최소화하고 표적면의 약간 분균일한 발광을 야기하는 수직축(54)상의 회전 에러의 영향을 감소시킨다.

도 4는 도 1b의 시험용 띠(20)에 현상된 색조의 측정에 적합한 탁상용 리플렉토미터(30')의 사시도이다. 리플렉토미터(30')는 측정 사이트(32')를 포함한다. 측정 버튼(36)은 리플렉토미터(30')를 작동시켜 판도 사이트(32')에서의 색조를 측정하게 한다. 액정 디스플레이(38)는 측정된 색조에 관련된 측정 가능한 양 및 질을 나타내는 수치를 리플렉토미터의 사용자에게 제공한다. 디스플레이(38)는 날짜 및 시간과 같은 다른 중요 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 디스플레이(38)가 숫자뿐만 아니라 문자 및/또는 도형을 생성할 수 있으면 사용자에게 메세지(사용법, 에러 표시, 아이콘, 주의문 등등)를 제공할 목적으로 디스플레이를 사용할 수 있다. 두 개의 핵심 스위치인 ″스크롤″ 버튼(40) 및 ″선택″ 버튼(42)은 리플렉토미터(30)의 전면에 위치한다. 이들 버튼(40, 42)을 이용하여 사용자는 일과 시에 관한 날짜 정보를 입력할 수 있다. 이들 버튼(40, 42)은 측정이 필요한 때를 사용자에게 통지하는 알람을 설정하는 데 사용될 수도 있다. 사용자는 버튼(40, 42)을 이용하여 정확한 측정과 정보 출력을 보장하기 위해 필요한 데이터를 리플렉토미터(30')에 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 시험용 띠(20)용 제조 배치 코드를 선택할 수 있고, 리플렉토미터(30')의 교정을 위한 색상/색조 데이터를 입력할 수 있으며, 수행될 시험 유형(예컨대, 글루코스 대 콜레스테롤)을 선택할 수 있다. 외부 포트 연결부(도시되지 않음)가 제공되어 측정 결과의 통신을 위하여 리플렉토미터(30')를 개인용 컴퓨터에 연결하거나 전화선 또는 적외선 통신 링크에 연결할 수 있다. 리플렉토미터(30')는 스피커(도시되지 않음)용 개구(46)를 더 포함하여 알람 음향 및 데이터 입력 확인 음향을 생성할 수 있다.

리플렉토미터(30')의 동작은 도 1b에 도시된 바대로 시험용 띠(20)를 이용한 아래의 리플렉토미터 사용예를 통해 더 잘 이해될 수 있다. 리플렉토미터(30')는 동작되고 검출전 전압 준위에 의하여 시험용 띠가 슬롯(70) 내에 위치하는 지를 인지한다. 슬롯(70) 내에 시험용 띠의 삽입에 반응하여 리플렉토미터(30')는 충분한 양의 체액(혈액, 소변, 침 또는 땀 등)을 띠(20)의 시험 영역(24)에 위치시키도록 환자를 안내한다. 생물학적 반응 및 화학 반응이 배치된 체액 내의 대상 피분석물에 관하여 발생하고 띠(20)에 색 지시자가 현상하여 피분석물체 내의 존재를 나타낸다. 그 다음, 타이머가 개시되어 소정의 제1 시간(사용자가 선택할 수도 있고, 리플렉토미터가 계산하거나 미리 프로그램될 수 있음) 내에 화학 반응이 충분히 진행(검출된 전압 준위에 기초함)되었는지를 측정한다. 충분히 진행되지 않으면, 새로운 띠에 상기의 시험 절차를 수행하도록 환자를 안내한다. 제1 시간 내에 충분한 진행이 있으면, 타이머는 제2 시간(사용자가 선택할 수도 있고, 리플렉토미터가 계산하거나 미리 프로그램될 수 있음)의 측정을 시작하여 시험 절차의 완료를 검지한다. 지지된 시험 절차에서, 제2 시간의 종료는 리플렉토미터(30')의 동작을 개시하여 띠(20)의 색조를 검출하고 측정한다. 현상된 색조에 관련된 신호 전압 준위 또는 현상된 색조와 관련된 피분석물 농도와 같은 데이터가 사용자의 고려를 위하여 디스플레이(38)상에 제공된다. 지지된 다른 시험 절차에서, 리플렉토미터(30')가 동작하여 띠(20)에 현상된 색조를 나타내는 전압 준위를 측정한다. 측정된 전압 준위가 제2 시간의 종료 전에 안정화된다면, 현상된 색조에 관련된 신호 전압 준위 또는 현상된 색조와 관련된 피분석물 농도와 같은 데이터가 사용자의 고려를 위하여 디스플레이(38)상에 제공된다. 대체안이거나 추가적으로, 상기 데이터는 원격 처리 및 분석을 위해 외부 포트 연결부를 통해 출력되어 피분석물 농도 정보의 사용자에 정보를 제공할 수 있다. 1) 측정된 전압 준위가 안정하지 않거나, 2) 측정된 전압 준위가 수용 가능한 임계치 이하로 강하하면, 에러 메시지가 표시되어 환자가 새로운 띠로 시험을 다시 하도록 안내한다.

도 5는 도 4에 도시된 탁상용 리플렉토미터(30')의 측정 사이트(32')의 단면도이다. 측정 사이트(32')는 이중 광원을 수용하여 반사 신호 강도를 증강하고 피분석물의 존재 및 농도 수준을 나타내는 색상 및 색조가 현상되는 띠(20)의 표적면에 더욱 균일하게 조사한다. 2개의 광 방출 다이오드(LED)(50)는 띠(20)에 대하여 수직에서 특정 각도( Θ)로 하우징(52)에 탑재된다. LED(50)는 검출될 색조에 관한 적절한 색을 방출할 것이다. 예를 들어 637nm 파장의 적색 LED(50)가 글루코스 피분석물 시험에서 크로모포어(chromophore) 또는 플루오르포어(fluorophore) 지시자[O-톨리다인(O-Tolidine), 3-메틸 벤진(tetra-methyl benzine) 등과 같은 것]의 사용으로부터 띠(20)에 현상된 색조를 검출함에 있어 탁월한 결과를 낸다는 것이 밝혀졌다. 선택된 크로모포 또는 플루오로포 지시자에 따라 다른 색(예컨대 녹색)의 LED 또는 적외선이 아마도 적색 LED와 함께 사용될 수 있다. 하우징(52)은 라이톤(Ryton)과 같은 저팽창성의 플라스틱으로 구성되는데, 비반사면을 갖는 것이 바람직하고, 불투명해서 광원의 파장이 LED(50)로부터 방출되는 광의 난반사에 의한 어떠한 배경 신호도 실질적으로 제거할 수 있도록 하여야 한다. 각도( Θ)는 거울같은 반사의 검출을 최소화하는 각으로써 약 40 내지 45도가 바람직하다. LED(50)는 각각, 자신들의 방출 광에 배해 상대적으로 좁은(예컨대, 15도) 투사각을 갖는다. LED(50)로부터 방출된 광은 광 파이프[또는 콜리메이터(collimator)] (56)를 따라가 리플렉토미터 케이스의 입면(72)의 개구(58)를 통하여 슬롯(70)을 따르게 된다. 광 파이프의 길이를 따른 LED(50)의 위치는 리플렉토미터의 제조 중에 조정되어 표적면 조사의 시기를 변경하고 광 파이프 내의 측반사(side reflection)의 영향 및 입사각을 변경한다. 포토 트랜지스터(60)이 하우징(52)내에 장착되고 띠(20)의 표적면에 대해 직각으로 향한다. 포토 트랜지스터(60)는 유사하게 상대적으로 좁은(예컨대, 15도)의 시야각을 갖는다. 띠(20)의 표적면으로부터 방출된 반사광은 개구(58)를 통과하여 광 파이프(또는 콜리메이터)를 따라 포토 트랜지스터(60)로 진행한다. 광 파이프(62)를 따라 본 포토 트랜지스터(60)의 위치는 표적면의 발광 및 색조를 측정하는 중에 리플렉토미터의 민감도 및 공차(tolerance)를 변경하기 위하여 리플렉토미터의 제조 중에 조정될 수 있다. 도시된 각( Θ) 오프셋 및 대칭 방향으로된 LED(50) 및 포토 트랜지스터(60)의 배치는 멤브레인(16)의 표적면의 거울 반사의 검출을 최소화하고 표적면의 약간 분균일한 발광을 야기하는 수직축(54)상의 회전 에러의 악영향을 감소시킨다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 리플렉토미터(30, 30')용 전자 회로의 두 실시예에 대한 블록도이다. 광원(100)은 사각형파 전류에 의해 구동되어 표적면(106)을 조사하는 펄스 광(104)을 방출한다. 일 실시예(도 6a에 도시됨)에서, 사각형파는 발진기(102)에 의해 발생된다. 다른 실시예(도 6b에 도시됨)에서, 사각형파는 마이크로프로세서(142)에 의해 발생된다. 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 광원은 서로 동일한 색이거나 다른 색의 한 쌍의 LED(50)를 포함할 수 있다. 상이한 색이 사용되는 경우에는, LED는 동시 또는 교대로 맥동될 수 있다. 광원(100)으로부터의 출력되는 광의 펄스(104)는 75Hz의 주파수와 50%의 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 이다. 선택되는 주파수는 AC선 전압(즉, 50 또는 60Hz)의 하모닉 또는 서브-하모닉을 포함하지 않고, 표적면을 측정하기에 충분하게 높으며 수용 가능한 짧은 측정 시간 내에 반사율 표본의 통계적으로 의미 있는 수가 얻어질 수 있는 정도여야 한다. 광원(100)에 의해 조사되는 표적면(106)은 예컨대, 도 1a에 도시된 경피 패치(10)의 멤브레인(16) 또는 도 1b에 도시된 것과 같은 띠(20)의 면일 수 있다. 대안으로서, 기타의 기질이 광원(100)에 의해 조사될 수 있다.

조사된 표적면(106)은 수광(受光)된 광(104)을 반사하고 따라서 광학 검출기(110)에 의해 검출되는 표적면에 현상된 색상 및 색조에 대응하는 광(108)을 방사한다. 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 광학 검출기(110)는 포토 트랜지스터(60)를 포함할 수 있다. 광학 검출기(110)는 차동 증폭기 구성에서 한 쌍의 차동 출력(112, 116)(각 출력은 서로 180도 위상차를 가짐)을 생성하는데, 상기 출력의 피크-투-피크(peak-to-peak) 전압이 표적면(106)의 검출된 색상 및 색조를 표현한다. 한 쌍의 차동 출력(112, 116)이 차동(비대칭 변환) 증폭기(114)에 인가되어 단일 출력 신호(122)를 생성하는데, 상기 신호(122)의 피크-투-피크 전압이 표적면(106)의 검출된 색상 및 색조를 표현한다. 광학 검출기(110)의 제2 출력(116)은 차동 증폭기(114)로 인가되기 전에 버퍼(118)에 인가된다. 버퍼(118) 출력도 신호를 적분기(integrator)(120)에 인가되는데, 상기 적분기는 기준 전압과 비교하고 그 비교 결과를 적분하여 DC 신호(162)를 생성함으로써 광학 검출기(100)를 설계된 영입력(정지) 동작점(quiescent operating point)으로 다시 바이어스하고, 따라서 모든 검출된 주변광(또는 주변 DC광)에 대해 보상한다. 따라서, 차동 증폭기(114)의 출력(122)은 자체의 피크-투-피크 전압이 (광원이 꺼졌을 때) 표적면에서 주변 DC광의 효과에 관련된 색상 또는 색조에 반하여 (광원이 조사될 때) 표적면의 색상과 색조를 나타내는 신호를 공급한다.

그 다음, 차동 증폭기(114)의 출력(122)이 동기 검출기(124)에 공급된다. 동기 검출기(124)도 발진기(102)의 출력인 광원(110) 구동 신호를 수신하고 광원(100)이 표적면을 조사하는(그리고 조사하지 않는) 때에 관한 정보를 얻는다. 상기 조사가 광학 검출기(110)에 의해 검출되고 차동 증폭기(114)로부터의 신호 출력(122)이 검출된 조사에 의해 영향받으므로, 동기 검출기(124)는 출력(122)을 처리하여 차동 증폭기(114)로부터의 신호 출력(124)을 전파 정류(全波整流)(full wave rectify)하고 표적면의 색상 또는 색조를 나타내는 실질적으로 안정한 DC 전압을 생성한다. 동기 검출기(124)의 출력(126)은 저역 통과 필터되어 다른 후속 처리가 진행되기 전에 동기 검출 처리로부터 야기된, 포함된 모든 고주파 성분을 제거한다.

온도 센서(128)가 광원(100)에 근접하여 위치한다(아마도 어떤 열-기계적 결합을 포함함). 온도 센서(128)는 광원 및 광원 주변의 온도를 나타내는 출력(130)을 생성한다. 상기 정보는 광원(100)으로부터 방출되는 광(104)의 휘도(brightness) 및 세기(intensity)가 온도에 따라 변하는 상황을 고려하는 데 중요하다. 방출된 광(104)의 어떠한 휘도 또는 세기의 변화도 출력 신호(126)의 대응하는 변화를 야기한다. 온도 관련 정보를 인지함으로써, 동기 검출기(124)로부터의 신호(126) 출력의 후속 처리 중에 방출된 광의 온도에 의한 변화 및 이에 대응하는 출력 신호(126)의 변화를 해결하기 위한 적절한 조치를 취할 수 있다.

도 6a를 참조하여 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에서, 리플렉토미터(30/ 30')의 전술한 구성품은 케이스(전술한 수하용 또는 탁상용 장치와 같음)에 수용된다. 리플렉토미터(30/30')는 외부 포트 연결부(132)를 거쳐 통신 링크(134)를 통하여 개인용 컴퓨터(136)(리플렉토미터용 케이스와 분리되어 떨어져 있음)로 신호(126) 및 신호(130)를 출력하며, 상기 컴퓨터(136)에서 신호(126, 130)가 처리된다. 통신 링크(134)의 예는 리플렉토미터(30/30')가 개인용 컴퓨터(136)에 근접하면 다선 케이블이고, 리플렉토미터가 개인용 컴퓨터(136)에 멀리 위치하면 전화선 또는 적외선 송수신기일 수 있다. PC/MCIA 카드(도시되지 않음)가 리플렉토미터(30/30')를 개인용 컴퓨터(136)와 인터페이스하는 데 이용될 수 있다. 물론, 리플렉토미터(30/30')를 전화선과 인터페이스하는 데는 적절한 장치(도시되지 않았으나 당업자에게 자명함)가 포함되어야 함을 이해하여야 한다. 개인용 컴퓨터(136)에서, 수신된 신호(126, 130)는 내부 D/A 변환기(138)에 의해 변환되어 디지털 값이 된다. 그 다음, 상기 디지털 값이 내부 처리 장치(140)에 의해 처리되어 피분석물의 농도 수준에 관한 정보가 생성된다. 검출된 농도 정보는 개인용 컴퓨터(136)에 의해 디스플레이 스크린에 표시되고 이후의 검색, 고려, 분석 및 전송을 위하여 컴퓨터 메모리에 저장된다. 본 실시예에서, 리플렉토미터(30/30')의 측정 버튼(36), 스크롤 버튼(40) 및 선택 버튼(42)(도 2a에 도시됨)로부터의 신호 출력도 외부 포트 연결부(132)를 거쳐 통신 링크(134)를 통해 개인용 컴퓨터(136)에 전송된다.

도 6b를 참조하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 리플렉토미터(30/30')의 요구되는 측정 및 처리 장치는 양호하게 케이스(전술한 수하용 또는 탁상용 장치)에 수용된다. 이로 인해 자체 수용 및 휴대가 가능하게 된다. 신호(126, 130)가 리플렉토미터(30/30') 케이스 내에 위치한 마이크로프로세서(142)에 전달된다. 마이크로프로세서(142)는 A/D 변환 기능(144)을 가져 아나로그 신호(126, 130)를 디지털 값으로 변환한다. 상기 디지털 값을 마이크로프로세서(142)가 처리하여 검출된 피분석물 농도 수준에 관한 정보를 생성한다. 리플렉토미터(30/30')는 검출된 농도 정보를 액정 디스플레이(38)에 표시하고 이후의 검색, 고려 및 전송을 위하여 마이크로프로세서(142) 메모리에 저장한다. 외부 포트 연결부(148)가 마이크로 프로세서(140)에 제공되어 검출된 농도 정보를 통신 링크(134)를 통하여 개인용 컴퓨터(136)에 전송할 수 있다. 통신 링크(134)의 예는 리플렉토미터(30/30')가 개인용 컴퓨터(136)에 근접하면 다선 케이블이고, 리플렉토미터가 개인용 컴퓨터(136)에 멀리 위치하면 전화선 또는 적외선 송수신기일 수 있다. 바람직하게, 마이크로프로세서(142)는 리플렉토미터(30/30')를 전화선에 인터페이스할 적절한 회로를 구비한다. 대안으로서, 마이크로프로세서(142)는 광원(100)을 이용하여 검출된 농도 정보를 광학 통신 링크(예컨대, 적외선 연결)를 통하여 전송할 수도 있다. 본 실시예에서, 프로세서는 광원을 검출된 농도 정보로 적절히 변조하여 데이터 통신을 수행한다.

측정 버튼(36), 스크롤 버튼(40) 및 선택 버튼(42)(도 2a에 도시됨)이 마이크로프로세서(142)의 입력으로서 연결된다. 측정 버튼(136)을 이용하여 사용자는 리플렉토미터(30/30')를 작동시켜 색조를 측정한다. 액정 디스플레이(38)가 색조를 나타내거나 측정된 색조의 측정 가능한 양 또는 질을 나타내는 수치 출력을 사용자에게 제공한다. 사용자는 스크롤 버튼(40) 및 선택 버튼(42)을 이용하여 날짜와 시간 정보를 설정하고, 현재 일시를 요구하고, 측정할 때를 사용자에게 알려주는 알람을 프로그램하고, 리플렉토미터(30/30') 데이터[경피 패치(10)용 제조 배치 코드 도는 리플렉토미터 교정용 색상/색조 데이터]를 입력하고, 수행된 테스트의 유형을 선택할 수 있다(예컨대, 글루코스 대 콜레스테롤). 스피커(150)가 마이크로프로세서(142)에 연결되어 사용자에게 음향 신호(예컨대, 알람)를 제공한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 리플렉토미터(도 6a 및 도 6b에 각각 도시됨)의 아나로그부에 대한 회로도이다. 도 6a에 도시된 실시예에서, 사각형파 발진기(102)는 선택된 주파수(예컨대, 75Mhz)와 선택된 듀티 사이클(예컨대, 50%)의 사각형파 출력을 라인(152)에 생성하기 위한 레지스터 및 커패시터을 적절히 연결하여 구성된 종래의 LM555 타이머 집적회로(151)를 포함한다. 대안으로서, 도 6b의 실시예에서는 사각형파는 마이크로프로세서(142)에 의해 생성되어 버퍼(102')에 공급되어 라인(152)에 출력된다. 라인(152)상의 사각형파 출력은 한 쌍의 직렬 연결된 LED(50)(광 펄스를 방출함)에 공급되고, 광도 조정 회로(154)는 광원(100) 내에 전위계(156)를 포함한다.

전위계를 이용한 조정은 리플렉토미터(30/30')용 LED(50)로부터의 맥동 광 출력의 레벨 또는 세기를 설정하기 위하여 공장에서 수행된 조정을 포함한다. 더 구체적으로, 조정은 리플렉토미터(30/30')의 제1차 교정이다. 교정이 처리되는 자세한 설명은 후술한다.

변조된 광은 표적면으로터 반사되어 광학 검출기(110)에 의해 검출된다(거울 반사 성분은 최소화됨). 광학 검출기(110)는 다른 트랜지스터(158)와 차동 연결된 포토 트랜지스터(60)를 포함하는데, 차동 연결된 포토 트랜지스터 및 다른 트랜지스터는 실질적으로 유사한 동작 특성을 갖는다. 차동 연결은 포토 트랜지스터(60)의 에미터와 트랜지스터(158)의 에미터가 서로 연결된 것을 의미한다. 트랜지스터(158)의 베이스는 전압 분주 회로(voltage divider circuit)(160)로부터의 신호 출력으로 구동되어 검출기(110)의 정지 동작점을 설정한다. 포토 트랜지스터(60)의 베이스는 라인(162)상의 피드백 신호(이후에 자세히 설명함)로 구동되어 포토 트랜지스터를 최적의 정지 동작점으로 다시 바이어스(이에 따라, 주변 DC광의 검출을 해결함)한다. 전류 미러 회로(current mirror circuit)(164)는 고정된 정전류를 차동 연결 내의 포토 트랜지스터(60) 및 트랜지스터(158)의 연결된 에미터로 공급한다.

포토 트랜지스터(60)는 제1 차동 출력 신호(112)를 자신의 콜렉터에서 발생시킨다. 트랜지스터(158)는 제2 차동 출력 신호(116)를 자신의 콜렉터에서 발생시킨다. 제1 및 제2 차동 출력 신호(112, 116)는 서로 180도 위상차가 있으며, 각각 표적면으로부터 반사된 검출된 광(광의 색상 및 색조를 포함)을 나타내는 피크-투-피크 전압을 갖는다. 제2 차동 출력 신호(116)는 전압 폴로어 연결된 연산 증폭기(operational amplifier)(166)를 포함하는 버퍼(118)에 공급된다. 버퍼(118)로부터 출력된 신호(116)는 적분기 연결된 연산 증폭기(168)를 포함하는 적분기(120)로 공급된다. 적분기(120)는 버퍼된 신호(116)를 DC 기준 전압과 비교하고, 그 비교 결과를 적분하여 라인(162)상에 피드백 신호를 생성하는데, 상기 신호의 전압은 광학 검출기(110)의 요구되는 정지 동작점과 포토 트랜지스터(60)에 의해 검출된 주변 (DC)광에 의한 평균 전압 이동 사이의 검출된 에러, 차동 쌍 내의 온도 변화 및 기타 외부 인자(예컨대, 장치 노화)에 비례한다. 라인(162)상의 발생된 피드백 신호는 포토 트랜지스터(60)의 베이스에 공급되어 장치를 바람직한 정지 동작점으로 다시 바이어스 하여 상기 외부 인자[생성된 제1 및 제2 차동 출력 신호(112, 116)의 피크-투-피크 전압 내임)을 해결하는데, 그렇지 않으면 상기 외부 요인에 의하여 광원(100)으로부터 방출된 반사된 펄스 광의 색상 및 색조의 검출에 있어서 측정 에러가 유발된다.

제1 및 제2 차동 출력 신호(112, 116)은 차동 연결된 연산 증폭기(170)를 포함하는 차동 증폭기(114)로 공급된다. 차동 증폭기(114)는 제1 차동 출력 신호를 제2 차동 출력 신호로부터 차감하여 라인(172)상에 표적면으로부터 반사된 검출된 광(색상 및 색조 포함)을 나타내는 피크-투-피크 전압을 갖는 단일 출력 신호(122)를 제공한다. 상기 출력 신호(122)내의 모든 DC 성분은 DC 차단 커패시터(174)에 의해 제거된다. 남은 AC 성분[일반적으로, 포토 트랜지스터(60)에 의해 검출된 반사광에 비례하고 상기 광의 색상 및 색조 특성을 나타내는 피크-투-피크 전압을 갖는 사각형파를 포함함]은 동기 검출기(124)에 공급된다.

동기 검출기(124)는 사각형파 발진기(102)로부터 출력된 사각형파 신호를 수신하고 상기 신호를 이용하여 출력 신호(122)(복조)의 동기성 전파 정류를 수행하여 표적면에서의 색상과 색조를 나타내는 실질적으로 안정한 DC 전압을 생성한다. 상기 동기 검출 처리는 포토 트랜지스터(60)에 의해 검출된 주변 (AC)광(예컨대, 형광등으로부터 나옴)을 야기할 수 있는 출력 신호(122) 내의 모든 이동을 제거하는 기능을 더 수행한다. 더욱 구체적으로는, 동기 검출기(124)는 광학 검출기로부터 유도된 출력 신호(122)의 피크-투-피크 AC 전압을 DC 효과의 영향을 받지 않고 정확히 측정하는 실질적으로 안정한 DC 전압을 생성하도록 기능한다.

동기 검출기(124)는, 수신된 사각형파 신호에 기초하여 선택적으로 구성되어 출력 신호(122)의 반전 또는 비반전 단위 이득(unity gain) 처리를 하는 연산 증폭기(192)를 포함한다. 상기 기능은 복수의 CMOS 스위치의 동작을 통해 제공한다. 제1 CMOS 스위치(180)는 사각형파 신호를 버퍼하고 위상을 반전시키며, 제2 CMOS 스위치(182) 및 제3 CMOS 스위치(184)를 구동한다. 제2 CMOS 스위치(182)는 위상 반전기로서 기능하는데, 제1 및 제2 CMOS 스위치는 사각형파 출력 신호를 라인(186, 188)상에 생성하여 서로 180도 위상차가 나게 한다. 상기 신호 중의 하나[라인(188)]는 제3 CMOS 스위치(184)로 공급되고 다른 하나[라인(186)]는 제4 CMOS 스위치(196)에 공급된다. 제3 CMOS 스위치(184)는, 라인(188)의 신호에 의해 개시되면, 연산 증폭기(192)의 비반전 입력을 다이오드(238)에 의해 공급되는 기준 접지에 연결한다. 제4 CMOS 스위치(196)는, 라인(186) 신호에 의해 개시되면, 연산 증폭기(192)의 비반전 입력을 연결하여 DC 차폐된 출력 신호(122)를 수신한다. 출력 신호(122)는 연산 증폭기(192)의 반전 입력에도 공급된다.

CMOS 스위치(184)가 동작하면, 제4 CMOS 스위치(196)는 동작하지 않는다. 비반전 단자의 접지에 기인하여, 연산 증폭기(192)는 출력 신호(122)를 단위 이득의 반전 처리를 하도록 구성된다. 반대로, 제3 CMOS 스위치(184)가 동작하면, 제4 CMOS 스위치(196)가 동작하지 않는다. 접지의 리프팅(lifting) 및 출력 신호(122)의 비반전 및 반전 단자로의 연결 때문에, 연산 증폭기(192)는 출력 신호(122)를 단위 이득의 비반전 처리를 하도록 구성된다. 사각형파의 공급을 적절히 위상에 맞춰 CMOS 스위치의 동작을 제어하여 출력(122)의 동기 전파 정류를 할 수 있게 한다. 동기 전파 정류를 위한 본 발명의 동기 검출기(124)의 동작은 도 8a 및 도 8b를 통하여 더욱 자세히 이해될 수 있다. 도 8a에서, 동기 검출기(124)에 수신될 때의 출력 신호(122)의 파형(210)이 도시된다. 파형(210)은 표적면의 색상 및 색조를 나타내는 피크-투-피크 전압과 함께 양의 부분(212) 및 음의 부분(214)을 포함한다. 사각형파(올바르게 위상이 맞춰짐)에 응답하여, 제3 CMOS 스위치는 비반전 단자를 접지 시켜, 연산 증폭기(192)는 양의 부분(212) 중에 출력 신호(122)에 대한 비반전 단위 이득 처리를 수행한다. 다음에, 사각형파(올바르게 위상이 맞춰짐)에 다시 응답하여, 제4 CMOS 스위치는 비반전 단자를 접지 시켜, 연산 증폭기(192)는 음의 부분(214) 중에 출력 신호(122)에 대한 반전 단위 이득 처리를 수행한다. 제3 및 제4 CMOS 스위치의 스위칭은 사각형파 신호에 의해 구동되면서 지속된다. 상기 선택적 처리의 결과로서 도 8b에 도시된 바와 같이 라인(208)에 표적면의 색상 또는 색조를 나타내는 실질적으로 안정한 DC 전압을 갖는 출력 신호(126)가 생성된다. 파형(220)은 출력 신호(122)의 비반전된(양의) 부분(212)에 대응하는 제1 부분(222) 및 출력 신호(122)의 반전된(음의) 부분(214)에 대응하는 제2 부분(224)를 포함한다. 파형(220)은 사각형파 발진기(102)로부터의 출력 신호가 CMOS 스위치의 영향으로 저준위와 고준위 사이에서 스위치될 때마다 약간의 음의 스파이크(spike)를 계속 더 포함한다.

도 7을 다시 참조하면, 라인(208)의 출력 신호(126)는 R-C 제1차 저역 통과 필터에 의해 필터되어 파형(220) 내의 약간의 음의 스파이크(216)를 제거한다. 그 결과로서 필터된 출력 신호(126)는 후속의 디지털 처리(도 6a 및 도 6b를 참조)를 위하여 리플렉토미터(30/30')의 아나로그부로부터의 제1 아나로그 신호 출력으로서 공급된다.

다이오드(238)에 의한 DC 준위 이동은 동기 검출기로부터의 출력 신호(126)의 DC 전압 준위에 영향을 준다[따라서, 리플렉토미터(30/30')의 아나로그부로부터의 제1 아나로그 신호 출력에 영향을 줌]. 그러므로, 제1 아나로그 신호 출력이 올바르게 해석되어 표적면의 색상 및 색조를 검출하는 것을 보장하기 위해서 DC 준위 이동이 해결되어야 한다. 더 구체적으로, DC 준위 이동은 출력 신호(126)로부터 차감되어야 한다. 따라서, DC 준위 이동 전압은 후속의 디지털 처리를 위한 리플렉토미터(30/30')의 아나로그부의 제2 아나로그 출력으로서의 라인(240)의 출력이다. 이것은 디지털 처리 중에 수행되거나 또는 대안으로서, 차동 증폭기(도시되지 않음)를 이용하여 리플렉토미터(30/30')의 아나로그부 내에서 관리되어 어떠한 후속의 디지털 처리 전에 제1 아나로그 신호에서 제2 아나로그 신호를 차감해야 한다.

전술한 바와 같이, 리플렉토미터(30/30')는 온도 센서(128)를 더 포함한다. LED(50)는 자신의 광 출력이 온도에 민감한 장치라는 것은 알려져 있다. 온도 변화에 따른 동작상 변화를 정확하게 추적하기 위하여, 온도 센서(128)는, LED(50)와 열-기계적 결합을 갖고 준위계(234)를 포함하는 준위 조정 회로(232)를 통해 접지와 발진기(102)로부터의 라인(152)의 사각형파 출력에 전기적으로 결합되는 다이오드(230)[LED(50)의 동작 특성을 보충하는 동작 특성을 가짐)를 포함하는 것이 좋다. 상기 조정은 노드/라인(236)으로부터의 온도 지시 전압 출력용 준위를 설정하기 위해 공장에서 수행된 조정을 포함한다. 따라서, 라인(236)의 온도 지시 전압은 후속의 디지털 처리를 위해 리플렉토미터(30/30')의 아나로그부로부터의 제3 아나로그 신호 출력을 포함한다.

도 6a 및 도 6b를 다시 참조하여 설명한다. 리플렉토미터(30/30')의 아나로그부로부터의 제1 아나로그 신호 출력(제2 아나로그 신호 출력을 차감한 후의 출력) 및 제3 아나로그 신호 출력은 이후에 디지털 방식으로 처리된다. 더욱 구체적으로, 표적면의 검출된 반사광을 나타내는(그리고 색상 및 색조를 나타냄) 제1 아나로그 신호의 DC 전압은 A/D 변환되어 제1 디지털 값이 된다. 유사하게 온도를 나타내는 제3 아나로그 신호의 DC 전압은 A/D 변환되어 제2 디지털 값이 된다. 그 다음, 제1 및 제2 디지털 값은 표준 조건의 비분광성 반사(non-spectral reflectance)가 없는 표적면에서의 색상 및 색조에 직접적으로 관계되는 교정된 전압을 계산하기 위하여 처리된다. 프로세서는 교정된 전압(표적면의 색상 및 색조를 나타냄)과 피분석물의 어떤 농도를 연관시키는 저장된 룩업 테이블을 이용하거나 적절한 수학 공식을 통하여 피분석물의 농도 출력값을 알아낸다. 피분석물의 농도 출력값을 결정하기 위해 표적면의 색상 및 색조를 나타내는 교정된 전압을 평가하는 데 있어서, 리플렉토미터 데이터[경피 패치(10) 또는 시험용 띠(20)용 제조 배치 코드 등임] 및 수행될 테스트의 유형(예컨대, 글루코스 대 콜레스테롤)의 사용자 선택이 복수 개의 저장된 룩업 테이블 또는 공식 중에서 어느 것 프로세서에 의해 고려될 것인지를 결정한다.

간단히 전술한 바와 같이, LED(50)로부터의 광출력의 세기는 주변 온도에 의해 영향받는다. 온도가 증가하면, 광출력의 세기가 감소한다. 반대로, 온도가 감소하면, 광출력의 세기는 증가한다. 광원의 임의의 온도 변화 문제를 해결하는 것은 검출된 안정 DC 전압이 색상 및 색조를 정확하게 나타냄을 보장하는 데 있어서 필수적이다.

약간의 상이한 온도 감지 메커니즘이 활용될 수 있다. 상기 메커니즘 중의 첫 번째 것을 따르면, LED(50)는 다이오드이고, 다이오드(230)는 LED의 온도 민감한 동작을 모사(mimic)하는 온도 센서로서 유리하게 사용될 수 있다. 기지의 온도에서의 기준 전압 강하에 대비한 전압 강하의 측정으로 현 온도를 결정할 수 있다.

예를 들어, 소신호 다이오드(예컨대, 1N4148)의 전압 강하(Vdc)의 온도 의존성은 약 0.0021 V/℃로 측정된다. 리플렉토미터(30/30')의 공장에서의 교정에서, 다이오드(230)에 걸친 순방향 전압 강하는 전위계(234)에 대한 조정으로 설정되는데, 예를 들면 25℃에서 0.609 V로 설정된다. 상기 기준 전압 강하가 설정되면, 실제 전압 강하와 기준 전압 강하 사이의 어떠한 측정된 차이는 온도 변화로 쉽게 변환되고 상기 결정된 온도 변화는 LED(50)의 동작 및 제1 아나로그 출력 신호의 평가에 반영된다.

상기 관점에서, LED(50)로부터의 출력광 세기에 대한 온도의 영향은 리플렉토미터(30/30')에 관해서는 온도에 관한 제한된 대상 구간에서 거의 선형적으로 변한다. 전압 대 반사(즉, 표적면에서의 검출된 반사광 및 색상과 색조를 나타내는 제1 아나로그 신호)에서의 온도 에러의 투영은 원점을 통과하며 실질적으로 0.0035 V/℃(이하, k1으로 칭함)의 양의 기울기를 갖는 실질적인 직선을 나타낸다. 기준에서의 온도 변화를 해결하기 위해 수반되어야 할 전압 조정(△V)는 아래의 수학식 1로 계산된다.

여기서, SV는 표적면에서의 검출된 반사광 및 색상과 색조를 나타내는 신호이고, △C는 25℃에서의 기준 표준에서 벗어난 감지된 온도 변화(즉, 검출된 오프셋)이며 아래의 수학식 2에서 구해진다.

여기서 Vdt는 다이오드에서의 현재 측정된 전압 강하이고, Vdr은 25℃의 기준 표준에서 다이오드에서의 전압강하이다.

보상된 전압 CV(온도의 영향을 해결함)는 표준 수학적 조작을 통해 계산될 수 있으며 아래의 수학식 3에서 얻어진다.

여기서, k2는 k1/Vdc와 항상 동일하다. 전술한 신호 다이오드의 특정 예의 경우에, k2는 0.0035/0.0021 = 1.667이다.

도 9a는 온도에 관한 보상을 하는데 유용한 제2 온도 감지 메커니즘을 나타내는 회로도이다. 이 구현에서는, 온도에 기인한 광 세기의 변화에 대한 직접적인 제1차 보상이 제공된다. 하나 또는 두 개의 다이오드(230')가 서로 직렬로 연결되고, 라인(152)의 사각형파 출력과 광도 조정 회로(154) 사이의 LED(50)는 전위계(156)를 포함한다. 다이오드(230')는 다이오드(230)처럼 LED(50)와 열-기계적으로 결합된다. 증가되는 온도에 따른 직렬 연결된 다이오드(230')에 걸친 전압 강하는 LED(50)로의 증가된 전류의 공급을 유발한다. 상기 증가된 전류의 공급은 온도의 증가에 기인한 LED(50)로부터 방출되는 광의 세기의 감소에 대하여 제1차 보상을 한다. 이 직렬 다이오드(230') 체계에 있어서, 게르마늄 또는 쇼트키 다이오드를 이용하는 것이 바람직한데, 이 이유는 이들 유형의 낮은 순방향 전압 강하가 광 조정 전위계(156)의 민감도를 제어하는 데 유리하기 때문이다. 상기 직렬 다이오드(230') 체계는 도 7에 도시된 다이오드(230) 센서 구성과 조합하여 활용되어 개선된 온도 검출 및 보상을 제공할 수 있다.

도 9b는 온도 보상에 유용한 제3 온도 감지 메커니즘을 나타낸 회로도이다. 본 구현에서는, LED(50) 중의 하나에 걸친 전압 강하, 각 LED에 걸친 전압 강하 또는 모든 LED에 걸친 전압 강하의 측정이 행해진다. 이 측정된 즉각적 LED 전압 강하를 이용하여 동적 전압 보상이 현재 경험된 온도 변화뿐만이 아니라 LED(50)의 장기 성능 저하를 해결하도록 동적 온도 보상이 수행될 수 있다. 도 6a에 도시된 리플렉토미터(30/30')와 연결하여, 전압 강하 검출기(252)가 LED(50) 중의 하나에 걸친 전압 강하, 각 LED에 걸친 전압 강하 또는 모든 LED에 걸친 전압 강하의 측정을 위하여 설치된다. 측정된 전압 강하는 외부 포트 연결부를 통해 출력되어 전술한 CV 공식에 따라 개인용 컴퓨터에서 처리될 수 있다. 반면에, 도 6b에 도시된 리플렉토미터(30/30')와 연결하여, LED(50) 중의 하나, LED 각각 또는 모든 LED의 애노드/캐소드 리드에서 한 쌍의 아나로그 탭(254)이 취해져서 마이크로프로세서에 입력될 수 있다. 마이크로프로세서의 A/D 변환기는 측정된 전압을 디지털 신호로 변환하여 서로 상기 값을 차감하고, 전술한 CV 공식에 따른 후속 처리를 위하여 결과적인 전압 강하를 결정한다.

도 7A 및 도 7B를 다시 참조하면, 온도를 보상하는 데 유용한 제4 온도 감지 메커니즘은 동기 검출기의 DC 레벨 이동 다이오드(238)를 유용하게 사용하여, 이 다이오드 양단의 전압 강하를 감지하여 온도를 측정한다. 하나의 구성에서 다이오드(238)는 LED(50)에 열-기계적으로 결합되어서 광원에 관련된 연속적인 온도 정보를 전술한 CV 공식에 따른 후속 처리에 제공한다. 또 다른 구성에서, 다이오드(238)는 리플렉토미터(30/30') 내에서 임의의 열원으로부터 멀리 떨어져 있어서, 주변 온도 정보를 평가-(광원에 반대되는) 주변 온도를 아는 것에 의존한다-와 관련된 연속적인 처리에 제공할 수 있다. 예를 들어, 경피 패치 및/또는 스트립 상의 생물학적 및 화학적 반응은 주변 온도에 의존적이다. 정확한 반응(incubation) 시간을 계산하기 위하여, 다이오드(238)의 주변 온도 데이터는 처리되어 측정하기에 가장 적당한 시기를 식별해낼 수 있다.

도 2A, 2B 및 3을 다시 참조하도록 한다. 전술한 바와 같이, 리플렉토미터(30/30')는 광, 유도 노이즈 및 온도의 외부 영향에 의해서 최소한으로 영향받는다. 따라서 센서 헤드(32)의 실린더 모양으로 뻗어 나온 노우즈(nose) 부분(48)은 광-타이트 핏(light-tight fit)에 경피 패치(10)의 개구(14)를 반드시 제공할 필요는 없다. 왜냐하면, 피부 색상과 같은 주변광의 유출은 동기 검출 특성에 의해서 보상되기 때문이다. 내부적으로는 광원과 검출 회로의 교번하는(alternating) 특성은 DC 이동(drift)에 영향받지 않는다. 더욱이 온도 보상에 대한 관심 사항도 또한 온도 검출 및 보상 회로를 사용하고 전술한 바와 같은 처리를 함으로써 어드레스되었다.

그러나 색상과 색조의 측정의 정확도에 영향을 줄 수 있는 다른 요인이 있다. 예를 들어 로킹 모션 또는 기타 움직임에 기인한 예를 들어, 리플렉토미터(30)의 비정상 동작은 센서 헤드(32)와 경피 패치(10) 사이의 인터페이스에서 조사의 기하 적인 배치를 변경할 수 있다. 또 다른 관심 사항은 리플렉토미터(30)와 경피 패치(10) 사이의 접촉 압력의 크기를 변화시키는 애플리케이션이다. 특히, 휴대용 장치 측면에서는 검출된 색상 및 색조를 표시하는 출력 신호 상에서 반복적인 피크 홀드를 측정하는 루틴이 진동과 비정상 동작에 대해서 공차를 가져야 하는 것은 결정적으로 중요하다. 이러한 목적을 달성하기 위해서, 데이터를 충분히 높은 레이트(rate)로 샘플링하여서 실질적으로 많은 데이터가 평균하는 루틴(averaging routine)의 입력이 되도록 한다. 상기 데이터를 평균하는 기술은 몇 초 이내에 정확한 측정값을 결정할 수 있어야 하고, 그러나 측정 시간에 영향을 받아서는 안된다.

피크 검출 전압의 안정성을 이용하여 반복적인 결과를 보장하는 테스트로서 활용한다. 만약 예를 들어, 겁출 전압의 범위가 0.5 V 내지 0.8 V이라면, 0.002 V의 피크 검출 전압의 안정성은 1 퍼센트보다 더 좋은 해상력을 제공하는 것이다. 신호 이득 5는 결과적으로, 5 V 전원을 사용하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비한 마이크로프로세서와 더욱 호환성이 있는 범위인 4 V의범위에 있게 되는 것이다.

도 10 및 도 13은 표적 면에서 검출된 반사광 (및 색상과 색조를) 표시하는 제1 아날로그 신호의 DC 전압을 처리하는데 사용되는 피크 홀드 검출 알고리즘의 예시적인 동작을 도시한다.

보상되지 않은 전압에 관련된 로데이터(raw date)는 특정 샘플링 레이트(sampling rate)로 수집된다(단계 500). 그 다음에 마지막 n 샘플을 위해 이동 블록 평균(Av(i))을 계산한다(단계 502). 이 이동 블록 평균 Av(i)은 단계(504)에서 가장 최근의 이전 이동 블록 평균(Av(i-1))과 비교된다. 비교 결과 가장 최근의 이전 이동 블록 평균 Av(i-1)과 현재의 이동 블록 평균 Av(i) 사이의 편차가 특정 편차 전압 임계점보다 작다면 정상 상태 조건은 만족되는 것이고, 현재의 이동 블록 평균 Av(i)는 표적 면의 색상과 색조를 표시하는 정상 DC 전압으로서 후속 처리를 위해서 단계(506)에서 피크 값에서 홀드 된다. 단계(504)에서 측정된 편차가 특정 편차 전압의 임계값을 넘어섰다면, 프로세스는 단계(502)로 되돌아 와서 새로운 이동 블록 평균을 계산한다. 프로세스는 계속 샘플링을 한다(단계 500). 이동 블록 평균을 계산하고(단계 500), 비교하는 단계(단계 502)는 가장 최근의 이전 이동 블록 평균 Av(i-1)과 현재의 이동 블록 평균 Av(i) 사이의 측정된 편차가 특정 편차 전압 임계점보다 작을 때까지 계속된다.

그 다음에 정상 DC 전압에 대한 홀드된 피크 값을 처리하여 먼저 DC 오프셋을 조정하고, (필요하거나 원한다면) 색상 및/또는 배치 교정을 위해 조정한다. 이 결과로 나타난 보상된 전압은 바로 표준 상태에서 표적 면의 반사율의 색상과 색조로 관련된다. 프로세서는 (표적 면의 색상과 색조를 나타내는) 특정 보정된 전압을 특정 피분석물 농도로 상관시키는 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식을 사용하여서, 피분석물 농도 레벨의 출력 값을 식별해낸다. 보상된 전압 값이 룩업 테이블에 있는 두 개의 행 사이에 존재한다면, 피분석물 농도 레벨에 대한 최종 데이터 포인트는 보간 된다. 사용자가 (경피 패치(10) 또는 테스팅 스트립(20)용 제조 배치 코드와 같은) 리플렉토미터의 데이터와 (예를 들어, 글루코오스 대 콜레스테롤과 같은) 수행될 형태 테스팅을 선택하여, 상응하는 피분석물 농도 레벨의 출력 값을 결정하기 위하여 표적면 색상과 색조를 표시하는 보상된 전압을 계산하는 데 있어서 프로세서가 복수개의 저장 룩업 테이블 중에서 어떤 것을 고려해야하는 지를 식별하게 된다.

개인에 대한 교정(calibration)에 영향을 줄 수 있는 다른 요인도 또한 룩업 테이블의 선택에 의해 영향받는다. 본 발명의 리플렉토미터에서 사용하기에 적절한 룩업 테이블의 예가 도 11에 예시되어 있다.

도 11의 룩업 테이블의 내용(또는 이와 동등한 수학 공식)에서, 글루코오스 레벨을 모니터링하기 위하여 리플렉토미터(30/30')를 사용하는 예를 지금부터 제시하도록 하겠다. 오전 10시에 미리 설정된 소리 얼람(audible alarm)을 통해 당뇨병 환자에게 글루코오스 측정을 하도록 알려준다. 경피 패치(10)를 환자의 전완(forearm)에 부착하고 SELECT 버튼을 눌러서 인큐베이션 카운트다운 시간이 시작하는 신호를 보낸다. 이 시간이 지나면, 분명한 톤 순서를 가진 다른 소리 얼람이 환자에게 패치(10)에서 측정을 할 시간임을 알려준다. 센서 헤드(32)의 실린더 모양으로 튀어나온 노우즈(nose)(48)가 경피 패치(10)의 개구(14) 안으로 삽입되고, READ 버튼이 눌러진다. 측정 시간 약 1 초 이후에는 제1 아날로그 출력 신호가 (특정 편차 전압 임계값에 대해 상대적인) 정상 상태 조건에 도달하지 못한다. 약 2 초 후에는, 정상 상태에 도달하고, DC 오프셋이 조정되나, 온도 보상은 되지 않은 전압이 0.664 V의 값으로 얻어진다. 이 다음에 이러한 정상 상태 DC 전압은 분석을 위해서 제1 아날로그 출력 신호로서 프로세서에게 제공된다. 또한, 온도 센서 다이오드(230)는 0.611 V값의 제3 아날로그 출력 신호를 제공한다. 그 다음에 상기한 온도 보정 알고리즘에 따라, 표적면의 색상과 색조를 표시하는 보상된 전압 CV가 0.662 V로 계산된다. 필요하다면, 적절한 색상 및/또는 배치 교정을 조정하는 것도 가능하다. 도 11의 룩업 테이블(또는 이와 동등한 수학 공식)에서, 상기 보정된 전압은 140 mg/dL 내지 180 mg/dL의 글루코오스 레벨과 상관된다. 이들 두 개의 엔드 포인트를 보간 하여, 최종 결과인 170.4 mg/dL을 생성한다. 이러한 글루코오스 레벨은 다음에 가장 근접한 범자연수로 자리 올림 되고, 최종 결과인 170 mg/dL가 환자에게 표시된다. 또한, 이 결과는 다음에 참조용으로 시간과 날짜와 함께 메모리에 저장되거나, 환자의 병력으로서 컴퓨터에 다운 로드된다.

도 12A에는 리플렉토미터와 경피 패치의 부적절하게 맞물려 있는 것이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이 색상과 색조 측정의 정확성에 영향을 줄 수 있는 요인 중 하나는 리플렉토미터(30)와 경피 패치(10) 사이의 가변 하는 접촉 압력을 적용하는 것이다. 이러한 점에서, 정확한 측정은 표적면이 정확한 위치에 있는 것에 좌우된다. 그러나 불 균일하거나 과도한 압력은 멤브레인(16)을 일그러지게 하고(distort)(즉, 휘거나 리플이 있음), 표적면을 적당한 위치로부터 이격시킨다. 이에 따른 영향이 도 12A에서 과장되어 도시되어 있다. 리플렉토미터에 의해서 패치에 가해지는 압력이 증가하면 광트랜지스터를 향해 반사하는 표적면에 기인하여 반사 신호가 증가하게 된다는 것이 관찰된다. 더욱이 어떤 예에서는 상기 멤브레인이 본질적으로 일그러지거나, 생물학적 및 화학적 반응의 결과로서 일그러진다.

도 12B는 리플렉토미터 센서 헤드(32)의 실린더 모양으로 뻗어 나온 노우즈(48) 부분에서 창(290)을 사용하는 것을 도시한다. 창(290)은 멤브레인(16)에 존재하는 임의의 일그러짐(휨(bow), 리플(ripple) 등기타)을 펴는 작용을 하며, 더 나아가 측정 프로세스가 적용된 압력에 비교적 덜 민감하도록 한다. 이에 따라서 표적면은 색상과 색조 측정을 위해 정확한 위치에 놓이게 된다. 창(290)은 투명하고, 바람직하게는 플라스틱이나 유리로 만들어진다. 이 경우에 있어서, 상기 플라스틱이나 유리는 이 경우에 있어서는 LED(50)에 방출되는 파장인, 광원으로 사용되는 파장에서 높은 투과율을 보이는 것이어야 한다. 추가적으로 필요한 것은 지속성, 세척 용액에 대한 저항성 및 스크래칭이다. 또 다른 장점으로는 투명한 창(290)은 (리플렉토미터의 민감도를 감소시킬 수 있고, 또한 교정에도 영향을 줄 수 있는) 먼지, 티끌 및 파편이 센서 헤드 내에 들어와서 쌓이는 것을 막을 수 있다.

도 12C는 리플렉토미터 센서 헤드(32)의 태핑된 실린더 모양의 노우즈 부분(48')을 사용하는 것을 설명하는 단면도이다. 전술한 바와 같이 리플렉토미터(30/30')는 광원의 외부적인 영향에 대해서 실질적으로 벗어나 있다. 따라서, 센스 헤드(32)의 노우즈 부분(48/48')은 경피 패치(10)의 개구(14) 안에 라이트-타이트 피트(light-tight-fit)를 반드시 제공해야 할 필요는 없다. 피부 색상과 같은 주변광의 누출은 포함된 피드백 신호와 동기 검출 특성에 의해서 보상된다. 그러나 도 12A에서 설명한 바와 같이, 표적면은 헤드(48/48')에 대해서 적당한 위치에 놓여져야 한다. 경피 패치(10)의 원형 개구의 직경과 거의 동일한 직경을 가지고 있는 (도 3, 12A 및 12B에 도시된 바와 같은) 실린더 모양의 센서 헤드(48)는, 사용자가 주의를 기울이지 않은 경우에는 멤브레인에 대하여 개구 플러쉬(opening flush) 내에 적절한 위치를 잡을 수 없다. 또 다른 관심 사항으로는 경피 패치의 상부 면은 패치 개구 내에 노우즈를 위치시키는 것이 더 어려운 노우즈를 잡아줄 수 있는 접착 층을 구비할 수 있다. 사용자가 리플렉토미터(30)의 적절한 플러쉬 위치 유지를 할 수 있도록 하기 위하여, 리플렉토미터 센서 헤드(32)의 실린더 모양의 노우즈 부분(48')의 탭핑된 형태는 삽입 중에 패치(10)의 개구를 찾는 기능을 하고, 상기 멤브레인에 대하여 리플렉토미터를 적절하게 위치시키는 것을 용이하게 한다. 창(290)은 양호하게는 창의 두께만큼 노우즈 안으로 들어가 있어서 센서 헤드에서 개구를 봉입할 수 있고, 상기 창의 에지가 조작 중에 잡히고, 손상을 입거나 제거되는 것을 막을 수 있다.

도 6A와 도 6B를 다시 참조하기로 한다. 전술한 봐와 같이. 측정 프로세스는 사용자가 SELECT 버튼을 누름으로써 개시된다. 이 버튼은 인큐베이션 카운트다운 시간의 개시를 신호한다. 패치(10) 또는 스트립(20)에서 발생할 수 있는 생물학적 및 화학적 프로세스를 완성하는데 필요한 시간은 온도에 의존한다는 것이 인식된다. 따라서 리플렉토미터(30/30')의 프로세서는 다이오드(238)를 사용하여 주변 온도를 표시하는 정보를 얻는다. SELECT 버튼이 활성화되어 있을 때, 프로세서는 상기 다이오드(238)에 의해 제공되는 전류 주변 온도 정보를 이용하여 충분한 길이의 인큐베이션 카운트다운 시간을 결정함으로써, 사용자에게 측정 시간이 되었음을 알리는 소리 얼람을 이용한 신호가 가기 전에, 패치(10) 또는 스트립(20)상에서 생물학적 및 화학적 프로세스가 완성되도록 보장한다.

도 7과 도 14에는 리플렉토미터(30/30')의 일차 교정(first order calibration)을 행하는 프로세스를 설명하는 흐름도이다. 이 일차 교정은 (섭씨 25 도와 같은) 제어되는 온도에서 행해져야 한다. 단계(350)에서는 (도 11의 룩업 테이블에 의해 제시된 것과 같은) 보상된 전압-피분석물 농도 곡선 상에서 리플렉토미터가 가장 정확하게 측정할 수 있는 포인트를 선택한다. 대부분의 경우에 있어서 상기 포인트는 곡선에서 중간 범위에 있거나 중간 범위에 가까운 곳에 있다. 이 다음 단계(352)에서 리플렉토미터(30/30')는 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 다음 단계(354)에서 결과적인 보상 전압 또는 피분석물 농도 값이 출력된다. 단계(356)에서 광 레벨 조절 회로(154)의 내부 포텐셔미터(156)가 조절되어 조절된 보상 전압이 단계(358)에서 출력된다. 그 다음 단계(360)에서는 단계(356)의 조절이 단계(358)에서, 보상된 전압-피분석물 농도 곡선 상의 단계(350)에서 선택된 포인트와 일치하는 조정된 보상 전압을 생성하였을 가를 판단하는 테스트를 한다. 만일 상기 전압을 생성하지 못하였다면, 프로세스는 다시 단계(356),(358) 및 (360)으로 돌아가서 수행하게 된다. 이러한 과정은 포텐시미터(156) 조절이 보상된 전압-피분석물 농도 곡선 상의 선택된 포인트에서 보상된 전압과 일치하는 조절된 보상 전압을 생성할 때까지 계속된다. 이러한 일차 교정 프로세스가 각 리플렉토미터(30/30')에 대해서 행해진다면, 각 리플렉토미터는 중간 포인트에서 정확히 같은 방식으로 측정할 것이고, 이에 따라서 소자에서 소자로의 리플렉토미터의 동작시 일관성을 제공하게 된다.

도 6A와 도 6B는 리플렉토미터(30/30')의 이차 교정을 행하는 프로세스를 설명하는 흐름도이다. 이러한 이차 교정은 (섭씨 25 도와 같은) 제어되는 온도에 행해져야 하는 것이 주목된다. (도 11의 룩업 테이블에 표시되는 것과 같은) 보상된 전압-피분석물 농도 곡선의 한쪽 끝에 있는 포인트가 단계(370)에서 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터(30/30')는 단계(372)에서 선택된 피분석물 농도와 상응하는 표준 색조에 노출된다. 그 다음에 결과적인 보상된 전압 값은 단계(374)에서 출력된다. 그 다음에 출력된 보상 전압 값과 보상된 전압-피분석물 농도 곡선 상의 선택된 엔드 포인트에서의 보상된 전압 사이의 제1 엔드 포인트 오프셋은 단계(376)에서 결정되고, 단계(378)에서 프로세서에 의해 (불활성 메모리)에 저장된다. 그 다음에 보상된 전압-피분석물 농도 곡선의 다른 엔드 포인트는 단계(380)에서 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터(30/30')는 단계(382)에서 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 그 다음에 보상된 전압 값의 결과가 단계(384)에서 출력된다. 그 다음에 출력된 보상 전압 값과 보상된 전압-피분석물 농도 곡선 상의 선택된 엔드 포인트에서의 보상된 전압 사이의 제2 엔드 포인트 오프셋은 단계(386)에서 결정되고, 단계(388)에서 프로세서에 의해 (불활성 메모리)에 저장된다. 그 다음에 보상된 전압-피분석물 농도 곡선의 중간 지점의 포인트가 단계(390)에서 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터(30/30')는 단계(392)에서 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 그 다음에 보상된 전압 값의 결과가 단계(394)에서 출력된다. 그 다음에 출력된 보상 전압 값과 보상된 전압-피분석물 농도 곡선 상의 선택된 엔드 포인트에서의 보상된 전압 사이의 중간 포인트 오프셋이 단계(396)에서 결정되고 단계(398)에서 프로세서에 의해서 (불활성 메모리)에 저장된다. 그 다음에 저장된 제1 및 제2 엔드 포인트 오프셋 및 중간 포인트 오프셋은 프로세서에 의해서 저장된 룩업 테이블 (또는 수학 알고리즘)을 사용할 때 고려될 수 있다. 이러한 룩업 테이블은 (측정된 표적면 색상과 색조를 표시하는) 특정의 보상된 전압을 특정 피분석물의 농도에 상관시켜서 피분석물 농도 레벨 출력 값을 식별하게 한다. 구체적으로 설명되지는 않았지만, 곡선 상에서 두 개 또는 세 개 이상의 포인트가 이차 교정을 위해 선택되어서 더욱 정확한 동작을 제공할 수 있다.

미터(meter)가 다른 형태의 테스트 (예를 들어, 글루코오스와 콜레스테롤)에 대한 측정을 하는데 사용될 수 있는 상황에서는, 도 15의 이차 교정 프로세스가 단일 미터 상에서 여러 번 행해질 수 있다. 이러한 상황에서는 리플렉토미터(30/30')는 각 룩업 테이블이 (측정된 표적면의 색상과 색조를 표시하는) 특정의 보상된 전압을 특정의 피분석물 농도에 상관시키는 복수개의 저장된 룩업 테이블(또는 수학적 알고리즘)로 프로그램 된다. 리플렉토미터는 적절한 성능을 보장하기 위하여 각 테스트에 대해 적용할 수 있는 데이터로 교정되어야 한다.

경피 패치 또는 스트립 상에서 현상되는 색상 표시는 제조되는 배치 사이에서 변화될 수 있다는 것을 인식하고 있다. 이러한 관심 사항을 다루는 한 방법은 색상 표시에 따라서 각 배치를 코딩하는 것이다. 그 다음에 각 미터는 배치 코드 고안와 제1 및 제2 엔드 포인트와 중간 포인트에서 적절한 오프셋으로 사전 프로그램 된다. 이러한 방법으로 사전 프로그래밍 하는 것이 가능하지 않은 상황에서는, 사용되는 각 경피 패치 또는 스트립에 따라 환자에 의해서 (공장에서 이루어지는 것에 반대되는 개념으로) 도 15에서 설명된 프로세스가 실행될 수 있다. 이러한 환자의 배치 코드(삼차) 교정 프로세스를 보장하기 위하여 경피 패치 또는 스트립의 각 배치는 세 개의 표준 색조를 포함하는데, 각 색조는 그 배치에서 측정된 특정의 피분석물 농도에 상응한다. 상기 프로세스를 완성한 후, 배치 변동(batch variation)에 관련되어 있는 저장된 제1 및 제2 엔드 포인트 오프셋과 중간 포인트 오프셋은 프로세서에 의해서 저장된 룩업 테이블 (또는 수학 알고리즘)을 사용할 때 고려될 수 있다. 이러한 룩업 테이블은 (측정된 표적면 색상과 색조를 표시하는) 특정의 보상된 전압을 특정 피분석물의 농도에 상관시켜서 피분석물 농도 레벨 출력 값을 식별하게 한다.

도 11과 도 16은 예시적인 보상된 전압-피분석물 농도 곡선(400)과, 도 14와 도 15 각각의 일차 교정(first order calibration)과 이차 교정(second order calibration) 프로세스의 영향을 설명하는 그래프이다. 곡선(400)은 특정의 측정된 보상 전압(y 축)과 대응하는 피분석물 농도(x 축) 사이의 관계를 나타낸다. 더욱 정확하게는 곡선(400)은 도 11에 도시된 특정 보상된 전압-피분석물 농도 관계를 나타내고 있다.

먼저, 도 14의 일차 교정 프로세스를 참조하면, 도 16의 곡선(400)상의 중간 포인트(402)(본 예에서는 300 mg/dL의 피분석물 농도를 표시하는 포인트)가 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터는 그 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 상응하는 예상되는 보상된 전압(404) 측정값(본 예에서는 550 mV를 포함하는 값임)을 생성하는 대신에, 리플렉토미터는 다른 보상된 전압(406)을 리포트 한다. 그 다음에 적절한 포텐시미터(156) 조절을 행하여 포텐시미터가 리포트한 보상된 전압(406)을 예상되는 보상된 전압(404)과 부합되게 연관시킨다. 저장도 온도 센서(128) 다이오드(230) 양단의 전압 강하가 되는 포인트에서 이루어진다.

다음으로 도 15의 이차 교정 프로세스를 참조하면, 도 16의 곡선(400)상의 제1 엔드 포인트(408)(본 예에서는 625 mg/dL의 피분석물 농도를 표시하는 포인트임)가 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터는 상기 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 상응하는 예상되는 보상된 전압(410) 측정값(본 예에서는 400 mV를 포함함)을 생성하는 대신에, 리플렉토미터는 다른 보상된 전압(410)을 리포트 한다. 예상되는 보상된 전압(410)과 리플렉토미터가 리포트한 보상된 전압(412) 사이의 오프셋 d1이 결정되고 저장된다. 곡선(400)상의 제2 엔드 포인트(414)(본 예에서는 55 mg/dL의 피분석물 농도를 표시하는 포인트임)가 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터는 상기 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 상응하는 예상되는 보상된 전압(416) 측정값(본 예에서는 850 mV를 포함함)을 생성하는 대신에, 리플렉토미터는 다른 보상된 전압(418)을 리포트 한다. 예상되는 보상된 전압(416)과 리플렉토미터가 리포트한 보상된 전압(418) 사이의 오프셋 d2가 결정되고 저장된다. 곡선(400)상의 중간 포인트(420)(본 예에서는 300 mg/dL의 피분석물 농도를 표시하는 포인트임)가 선택된다. 그 다음에 리플렉토미터는 상기 선택된 피분석물 농도에 상응하는 표준 색조에 노출된다. 위에서 제공된 일차 교정 때문에, 리플렉토미터는 예상되는 보상된 전압(404) 측정값(본 예에서는 550 mV를 포함함)을 생성해야 한다. 만약 예상되는 상기 측정값을 생성하지 못한다면, 일차 및 이차 교정 프로세스가 다시 행해져야 한다. 리플렉토미터가 다른 형태의 테스트(예를 들어, 글루코오스와 콜레스테롤)와 연결되어 사용되도록 프로그램 되어 있는 경우에는, 리플렉토미터는 아마 예상되는 보상된 전압(404) 측정값을 생성하지 않을 것이다. 오히려, 리플렉토미터는 다른 보상된 전압(406)을 리포트 한다. 예상되는 보상된 전압(404)과 리플렉토미터가 리포트한 보상된 전압(406) 사이의 오프셋 d3이 결정되고 저장된다. 저장된 제1 및 제2 엔드 포인트 오프셋 d1과 d2 및 중간 포인트 오프셋 d3은, (측정된 표적면의 색상과 색조를 표시하는) 검출된 보상된 전압을 처리하여 피분석물 농도 레벨 출력 값을 식별할 때, 프로세서에 의한 저장된 룩업 테이블(도 11 참조) 또는 수학 공식 이용시 고려될 수 있다. 이러한 이차 교정의 결과, 실제로 조절된 보상된 전압-피분석물 농도 곡선(400')(점선 표시)을 각 형태의 테스트에 대해서 생성한다. 여기서, 각 형태의 테스트는 발행시 특정 리플렉토미터(30/30')의 공차를 고려한 것이다. 엔드 포인트 (408)와 (414) 사이에 있는 곡선상의 포인트(도 11의 룩업 테이블)에서 리플렉토미터(30/30')가 검출한 보상된 전압을 처리할 때, (룩업 테이블 또는 수학 공식에 있는 데이터 포인트 사이의 계산을 위해 필요한 임의의 보간과 함께) 적절한 d1, d2 또는 d3 오프셋의 보간이 계산되어 피분석물 농도 레벨 출력 값을 최종적으로 결정할 수 있다. 이전 프로세스는 추가적인 d1,d2 또는 d3 오프셋을 계산하기 위하여 환자에 의해 반복될 수 있으며, 이에 따라서 패치 또는 스트립의 각각의 배치(batch)에 대해서 다른 조절된 보상 전압-피분석물 농도 곡선(390')(점선 표시)을 생성할 수 있다.

도 17은 측정된 색조를 표시하는 입력 전압을 농도값 출력으로 변환하는 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 도시된 프로세스는 보상된 전압을 생성할 때 임의의 온도 고려 사항뿐만 아니라 이차 교정 오프셋(도 15 참조)에 의해 필요한 보간과 룩업 테이블(도 11 참조)에 있는 데이터 포인트 사이의 계산에 대해서도 설명하고 있다. 단계(600)에서 색상과 색조를 나타내는 안정한 출력 전압이 결정된다(도 13 참조). 만일 안정한 출력 전압의 정확성에 영향을 주는 (예를 들어, 동기 검출기에 대하여 제공되는 것과 같은) 임의의 DC 오프셋이 존재한다면, 이들 오프셋은 단계(602)에서 안정된 출력 전압으로부터 감산된다. 다음 단계(604)에서, 오프셋이 조정된 안정한 출력 전압은 전술한 공식을 사용하여 처리되어서 온도에 기인한 광원 세기의 변동을 보상하고 보상된 전압(CV)을 생성한다. 그 다음에 보상된 전압은 단계(606)에서 처리되어 이차 색상 교정과 삼차 배치 코드 교정(도 15와 도 16 참조)에 관련된 임의의 필요한 조절을 한다. 그 다음에 단계(608)에서 룩업 테이블 (또는 수학 공식)을 사용하여 색상(배치 코드) 교정이 조절된 보상된 전압을 농도 레벨로 변환한다. 그 다음에 결정된 농도 레벨로의 임의의 필요한 보간이 단계(610)에서 행해진다. 다음 단계(612)에서 (보간된) 결정된 농도 레벨이 행해진 특정 테스트에 대해 허용되는 예상 범위 내에 있는 지에 관한 판단을 한다. 만약 상기 농도 레벨이 예상 범위 내에 존재하지 않는다면, 에러 메시지가 단계(614)에서 디스플레이 되고, 에러 기록이 날짜 및 시간과 함께 단계(616)에서 저장된다.

본 발명의 방법과 장치의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 통해 설명되어지고, 앞의 발명의 상세한 설명을 통하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에만 국한되는 것이 아니고, 다음의 특허 청구 범위에 의해 제시되고 정의되는 본 발명의 정신에서 벗어나지 않으면서 재배열, 수정 및 대체를 다양하게 할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims

a) 특정 색상(color)과 색조(shade of color)를 갖고 있는 표적면(target surface)을 조사하기 위하여 광을 방출하는 변조된 광원과,

b) 상기 표적면으로부터 반사되는 광을 검출하고, 이 검출된 광을 나타내는 제1 출력을 생성하는 광검출기와,

c) 상기 광검출기에 적용되는 피드백 신호를 생성하여 상기 광검출기에 의한 주변광 검출로부터 발생되는 상기 제1 출력의 임의의 이동(shift)을 보상하고, 상기 제1 출력을 차동 증폭하여 제2 출력을 생성하기 위한 상기 제1 출력을 처리하는 수단과,

c) 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 실질적인 정상 DC 출력 전압을 생성하기 위하여 상기 제2 출력을 동기 복조하는 검파기(detector)

를 포함하는 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원은 온도 변화에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 것이고,

상기 변조된 광원에 열-기계학적으로 결합되어서 상기 변조된 광원의 온도를 나타내는 제3 출력을 생성하는 온도 센서와,

상기 변조된 광원의 온도 변화를 설명하는 상기 제3 출력에 따라 실질적인 정상 DC 출력 전압을 수학적으로 보정하는 수단

을 더 포함하는 리플렉토미터.
제2항에 있어서, 상기 변조된 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드을 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 발광 다이오드의 동작 특성을 실질적으로 보충하는 동작 특성을 가지는 다이오드 수단을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원은 온도 변화에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 것이고,

상기 변조된 광원에 열-기계학적으로 결합된 온도 보상기와,

상기 변조된 광원의 온도 변화에 기인한 광도의 임의의 변동을 카운트액트하기 위하여(counteract) 상기 변조된 광원의 동작을 상기 온도 보상기가 제어하게 하는 수단

을 더 포함하는 리플렉토미터.
제4항에 있어서, 상기 변조된 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 온도 보상기는 다이오드를 포함하며, 상기 제어하게 하는 수단은 상기 발광 다이오드와 상기 다이오드의 직렬 전기 접속을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원은 상기 변조된 광원 양단의 전압 강하에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 것이고,

표적면을 조사하는 동안에 상기 변조된 광원 양단의 전압 강하를 측정하는 센서와,

광 세기의 변화를 설명하는 상기 측정된 전압 강하에 따라 실질적인 정상 DC 출력 전압을 수학적으로 보정하는 수단

을 더 포함하는 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 광 검출기는

b-1) 상기 표적면으로부터 반사되는 빛을 수신·검출하여 제1 차동 신호를 생성하는 광트랜지스터와,

b-2) 영입력 동작점을 셋팅하고 제2 차동 신호를 생성하는 트랜지스터와,

b-3) 차동 구성이면서 공통 이미터 접속으로 상기 광 트랜지스터와 상기 트랜지스터를 접속하는 수단

을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제7항에 있어서, 상기 차동 접속된 상기 광 트랜지스터와 상기 트랜지스터 사이의 공통 이미터 접속에 고정된 정전류를 공급하는 전류 미러를 더 포함하는 리플렉토미터.
제7항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 광트랜지스터에 적용되는 상기 피드백 신호를 생성하여서 상기 광트랜지스터를 영입력 동작점으로 바이어스하기 위하여 상기 제2 차동 신호를 처리하는 것인 리플렉토미터.
제9항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 제2 차동 신호와 기준 전압을 비교하고, 이 비교 결과를 적분하여서 상기 피드백 신호를 생성하는 적분기를 포함하고, 상기 피드백 신호는 광트랜지스터에서 검출되는 DC 주변광에 의해 발생되는 이동과 상기 영입력 동작점 사이의 에러를 표시하는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원은

a-1) 적어도 2 개의 발광 다이오드와,

a-2) 상기 발광 다이오드 각각을 상기 광검출기의 오리엔테이션 각으로부터 떨어져 있는 오리엔테이션 각도로 장착하여, 상기 광검출기에 대한 정반사를 최소화하면서 상기 표적면에 실질적으로 균일하게 조사하도록 하는 발광 다이오드 장착 수단

을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제11항에 있어서, 상기 두 개의 발광 다이오드는 다른 색상인 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 동기 복조 검파기는 상기 제2 출력 신호의 피크-피크 전압에 비례하는 DC 전압을 생성하는 전파 동기 검파기를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원, 차동 광검출기, 차동 증폭기 및 동기 검파기를 수용하는 휴대용 케이스(hand held case)를 더 포함하는 리플렉토미터.
제14항에 있어서, 상기 표적면은 경피 패치의 멤브레인(membrane of a transdermal patch)를 현상하는 색상을 포함하고, 상기 휴대용 케이스는 상기 경피패치의 색 현상 멤브레인과 쌍을 이루도록 적합하게 되어 있는 측정기 헤드(reader head)를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제15항에 있어서, 상기 경피 패치는 상기 색 현상 멤브레인을 노출시켜서 보이게 하는 개구를 포함하고, 상기 측정기 헤드는 상기 경피 패치의 개구 안으로 삽입을 위해 구성되어 있는 노우즈(nose)를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제16항에 있어서, 상기 측정기 헤드의 노우즈는 이 측정기 헤드가 상기 경피 패치의 개구 안으로 삽입되었을 때, 상기 색 현상 멤브레인을 평평하게 하는 투명한 창을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제16항에 있어서, 상기 경피 패치의 개구는 특정 크기와 모양을 가지며, 상기 측정기 헤드의 노우즈 구성은 상보적인 크기와 모양을 가지는 것인 리플렉토미터.
제16항에 있어서, 상기 개구는 원형이고, 상기 노우즈 구성은 상기 원형의 개구 안에 들어맞기에 적합한 실린더 모양을 하고 있는 것인 리플렉토미터.
제19항에 있어서, 상기 실린더 모양의 노우즈 구성은 상기 측정기 헤드가 상기 원형 개구를 찾는데 적합하게 탭핑되어 있는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원, 차동 광검출기, 차동 증폭기 및 동기 검파기를 수용하는 탁상용 케이스를 더 포함하는 리플렉토미터.
제21항에 있어서, 상기 표적면은 색 현상 테스팅 스트립(color developing testing strip)을 포함하고, 상기 탁상용 케이스는 상기 색 현상 테스트 스트립을 넣어 두기(constrain)에 적합한 측정기 사이트를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 표적면의 색조는 특정의 측정 가능한 양 또는 질을 표시하는 것이고, 상기 표적면의 색상 또는 색조를 표시하는 정상 DC 전압을 상응하는 양 또는 질의 측정값으로 변환하는 프로세서를 더 포함하는 리플렉토미터.
제23항에 있어서, 정상 DC 전압 값을 상응하는 양 또는 질의 측정값으로 상관시키는 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식을 더 포함하고, 상기 프로세서는 변환시 상기 룩업 테이블 또는 수학 공식을 참조하는 것인 리플렉토미터.
제24항에 있어서, 상기 측정 가능한 양 또는 질은 피분석물의 농도를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제25항에 있어서, 상기 피분석물 농도는 글루코오스 레벨과 콜레스테롤 레벨 중 어느 하나를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제1항에 있어서, 상기 변조된 광원은 온도 변화에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 것이고, 상기 표적면의 색조는 특정의 측정 가능한 양 또는 질을 표시하는 것이며,

광원의 온도를 표시하는 온도 신호를 생성하는 센서와,

상기 온도 신호에 따라 상기 표적면의 색상 또는 색조를 표시하는 정상 DC 전압을 보정하여 보상된 DC 전압을 생성하고, 이 보상된 DC 전압을 상응하는 양 또는 질의 측정값으로 변환하는 프로세서

를 더 포함하는 리플렉토미터.
a) 적어도 두 개의 발광 다이오드와,

b) 광검출기와,

c) 발광 다이오드 각각을 광 검출기의 오리엔테이션으로부터 떨어져 있는 각도로 되어 있는 오리엔테이션 오프셋에서 장착하여서, 상기 광검출기에 최소한의 수직 반사가 되도록 표적면에 실질적으로 균일하게 조사하는 발광 다이오드 장착 수단

을 포함하는 리플렉토미터용 측정기 헤드(reader head).
제28항에 있어서, 상기 광검출기의 상기 오리엔테이션은 상기 표적면에 수직인 것인 리플렉토미터용 측정기 헤드.
제28항에 있어서, 상기 오프셋 각은 40 도 내지 45 도인 것인 리플렉토미터용 측정기 헤드.
제28항에 있어서, 상기 표적면은 경피 패치의 색 현상 멤브레인을 포함하는 것이며, 상기 경피 패치의 색 현상 멤브레인과 일치하도록 적합하게 되어 있는 리플렉토미터용 측정기 헤드.
제31항에 있어서, 상기 경피 패치는 상기 색 현상 멤브레인을 노출시켜서 보이게 하는 개구를 포함하는 것이며, 상기 경피 패치 개구 안으로 삽입되도록 구성된 노우즈를 포함하는 측정기 헤드.
제32항에 있어서, 상기 노우즈(nose)는 측정기 헤드가 상기 경피 패치 개구 안으로 삽입되어 질 때, 상기 색 현상 멤브레인을 평평하게 하기 위한 투명한 창을 포함하고 있는 것인 측정기 헤드.
제32항에 있어서, 상기 경피 패치의 개구는 특정 크기와 모양을 가지고, 상기 노우즈의 구성은 상보적인 크기와 모양을 가지고 있는 것인 측정기 헤드.
제32항에 있어서, 상기 개구는 원형이고, 상기 노우즈 구성은 상기 원형 개구 안에 들어맞도록 적합하게 되어 있는 실린더 모양을 하고 있는 것인 측정기 헤드.
제35항에 있어서, 상기 노우즈 구성의 실린더 모양은 상기 측정기 헤드가 상기 원형 개구를 찾을 수 있도록 탭핑되어 있는 것인 측정기 헤드.
제28항에 있어서, 상기 두 개의 발광 다이오드는 다른 색인 것인 측정기 헤드.
a) 온도 변화에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 광원과,

b) 상기 광원으로부터의 광을 검출하고, 이 검출된 광을 표시하는 제1 출력을 생성하는 광검출기와,

c) 상기 광원에 열-기계학적으로 접속되어 상기 광원의 온도를 표시하는 제2 출력을 생성하는 온도 센서와,

d) 검출된 광원의 온도 변화를 설명하는 상기 제2 출력에 따라서 상기 제1 출력의 전압 레벨을 수학적으로 보정하는 수단

을 포함하는 장치.
제38항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 발광 다이오드의 발광 특성을 실질적으로 보충하는 동작 특성을 가지는 다이오드 수단을 포함하는 것인 장치.
a) 온도 변화에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 광원과,

b) 상기 광원으로부터의 광을 검출하고, 이 검출된 광을 표시하는 출력을 생성하는 광검출기와,

c) 변조된 광원에 열-기계학적으로 접속된 온도 보상기와,

d) 상기 온도 보상기에 응답하여 광원의 온도 변화에 기인한 광도의 임의의 변동을 카운터액트(counteract)하기 위해서 상기 광원의 동작을 제어하는 수단

을 포함하는 장치.
제40항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하고, 상기 온도 보상기는 다이오드를 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 다이오드와 상기 발광 다이오드의 직렬 전기 접속을 포함하는 것인 장치.
a) 광원 양단의 전압 강하의 변화에 따라 세기가 변하는 광을 방출하는 광원과,

b) 상기 광원으로부터의 광을 검출하고, 이 검출된 광을 표시하는 출력을 생성하는 광검출기와,

c) 상기 광원 양단의 전압 강하를 측정하는 센서와,

d) 전압 강하의 변화에 기인한 광도의 변동을 설명하는 상기 측정된 전압 강하에 따라서 상기 출력의 전압 레벨을 수학적으로 보정하는 수단

을 포함하는 것인 장치.
a) 특정 색상(color)과 색조(shade of color)를 가지고 있는 표적면을 조사하기 위하여 광을 방출하는 광원과,

b) 상기 표적면으로부터 반사되는 광을 검출하고, 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 실질적인 정상 DC 출력 전압을 생성하는 광검출기 회로와,

c) 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 상기 정상 DC 전압을 상응하는 양 또는 질 측정값으로 변환하는 프로세서와,

d) 상기 표적면을 조사하는 제1 모드와, 광통신 링크를 통하여 상기 상응하는 양 또는 질 측정값을 식별할 수 있는 데이터를 원격 통신하는 제2 모드에서 상기 광원의 변조를 제어하는 수단

을 포함하는 리플렉토미터.
제43항에 있어서, 상기 광검출 회로는

b-1) 상기 표적면으로부터 반사되는 광을 검출하고, 이 검출된 광을 표시하는 제1 출력을 생성하는 광검출기(optical detector)와,

b-2) 상기 광검출기에 적용되는 피드백 신호를 생성하여 상기 광검출기에 의한 주변광 검출로부터 발생되는 상기 제1 출력의 임의의 DC 전압 이동을 보상하고, 상기 제1 출력을 차동 증폭하여 제2 출력을 생성하기 위한 상기 제1 출력을 처리하는 수단과,

b-3) 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 실질적인 정상 DC 출력 전압을 생성하기 위하여 상기 제2 출력을 동기 복조하는 검파기(detector)

를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제44항에 있어서, 상기 광검출기는

b'-1) 상기 표적면으로부터 반사되는 빛을 수신·검출하여 제1 차동 신호를 생성하는 광트랜지스터와,

b'-2) 영입력 동작점을 셋팅하고 제2 차동 신호를 생성하는 트랜지스터와,

b'-3) 차동 구성이면서 공통 이미터 접속으로 상기 트랜지스터와 상기 광트랜지스터를 접속하는 수단

을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제45항에 있어서, 상기 차동 접속된 상기 광트랜지스터와 상기 트랜지스터 사이의 공통 이미터 접속에 고정된 정전류를 공급하는 전류 미러를 더 포함하는 리플렉토미터.
제46항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 광트랜지스터에 적용되는 상기 피드백 신호를 생성하여서 상기 광트랜지스터를 영입력 동작점으로 바이어스하기 위하여 상기 제2 차동 신호를 처리하는 것인 리플렉토미터.
제47항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 제2 차동 신호와 기준 전압을 비교하고, 이 비교 결과를 적분하여서 상기 피드백 신호를 생성하는 적분기를 포함하고, 상기 피드백 신호는 광트랜지스터에서 검출되는 DC 주변광에 의해 발생되는 이동(shift)과 상기 영입력 동작점 사이의 에러를 표시하는 것인 리플렉토미터.
제44항에 있어서, 상기 광원은

적어도 2 개의 발광 다이오드와,

상기 발광 다이오드 각각을 상기 광검출기의 오리엔테이션 각으로부터 떨어져 있는 오리엔테이션 각도로 장착하여, 상기 광검출기에 대한 정반사를 최소화하면서 상기 표적면에 실질적으로 균일한 조사를 제공하는 발광 다이오드 장착 수단을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제49항에 있어서, 상기 두 개의 발광 다이오드는 다른 색상인 것인 리플렉토미터.
제50항에 있어서, 다른 색상의 발광 다이오드를 교번하여 펄스하는 수단을 더 포함하는 리플렉토미터.
제44항에 있어서, 상기 동기 복조 검파기는 상기 제2 출력 신호의 피크-피크 전압에 비례하는 DC 전압을 생성하는 전파 동기 검파기를 포함하는 것인 리플렉토미터.
a) 특정 색상과 색조를 가지는 표적면을 조사하는 광을 방출하는 광원과,

b) 상기 표적면으로부터 반사되는 광을 검출하고, 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 실질적인 정상 DC 출력 전압을 생성하는 광검출기 회로와,

c) 복수개의 다른 테스트 중 각 테스트에 대하여 정상 DC 전압 값을 이에 상응하는 양 또는 질 측정값으로 상관시키는 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식과,

d) 행해지는 특정 테스트에 대한 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식을 참조하여 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 정상 DC 전압을 상기 특정 테스트에 따라 상응하는 양 또는 질의 측정값으로 변환하는 프로세서

를 포함하는 리플렉토미터.
제53항에 있어서, 상기 광원은 변조된 광원이고, 상기 광검출기 회로는

b-1) 상기 표적면으로부터 반사되는 광을 검출하고, 이 검출된 광을 표시하는 제1 출력을 생성하는 광검출기(optical detector)와,

b-2) 상기 광검출기에 적용되는 피드백 신호를 생성하여 상기 광검출기에 의한 주변광 검출로부터 발생되는 상기 제1 출력의 임의의 이동(shift)을 보상하고, 상기 제1 출력을 차동 증폭하여 제2 출력을 생성하기 위한 상기 제1 출력을 처리하는 수단과,

b-3) 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 실질적인 정상 DC 출력 전압을 생성하기 위하여 상기 제2 출력을 동기 복조하는 검파기(detector)

를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제54항에 있어서, 상기 광검출기는

b'-1) 상기 표적면으로부터 반사되는 빛을 수신·검출하여 제1 차동 신호를 생성하는 광트랜지스터와,

b'-2) 영입력 동작점을 셋팅하고 제2 차동 신호를 생성하는 트랜지스터와,

b'-3) 차동 구성이면서 공통 이미터 접속으로 상기 트랜지스터와 상기 광트랜지스터를 접속하는 수단

을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제55항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 광트랜지스터에 적용되는 상기 피드백 신호를 생성하여서 상기 광트랜지스터를 영입력 동작점으로 바이어스하기 위하여 상기 제2 차동 신호를 처리하는 것인 리플렉토미터.
제56항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 제2 차동 신호와 기준 전압을 비교하고, 이 비교 결과를 적분하여서 상기 피드백 신호를 생성하는 적분기를 포함하고, 상기 피드백 신호는 광트랜지스터에서 검출되는 DC 주변광에 의해 발생되는 이동(shift)과 상기 영입력 동작점 사이의 에러를 표시하는 것인 리플렉토미터.
제54항에 있어서, 상기 동기 복조 검파기는 상기 제2 출력 신호의 피크-피크 전압에 비례하는 DC 전압을 생성하는 전파 동기 검파기를 포함하는 것인 리플렉토미터.
제53항에 있어서, 복수개의 다른 테스트 중 각 테스트에 대해 각각 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식에 대해 상기 리플렉토미터를 교정(calibration)하는 수단을 더 포함하는 리플렉토미터.
제59항에 있어서, 상기 교정 수단은 특정 색상과 색조에 상응하는 중간 포인트에서의 특정 DC 전압을 상기 리플렉토미터가 측정하도록 셋팅하는 수단을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제60항에 있어서, 상기 교정 수단은, 각각이 특정 색상과 색조에 상응하는 엔드 포인트에서 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 결정하는 수단을 더 포함하는 것인 리플렉토미터.
제60항에 있어서, 상기 교정 수단은 특정 색상과 색조에 상응하고 특정 테스트에 대한 중간 포인트에서 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 결정하는 수단을 더 포함하는 것인 리플렉토미터.
제60항에 있어서, 상기 교정 수단은, 각각이 주어진 배치(batch) 내에 있는 특정 색상과 색조에 상응하는 엔드 포인트에서 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 결정하는 수단을 더 포함하는 것인 리플렉토미터.
a) 특정 색상과 색조를 가지는 표적면을 조사하는 광을 방출하는 광원과,

b) 상기 표적면으로부터 반사되는 광을 검출하고, 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 실질적인 정상 DC 출력 전압을 생성하는 광검출기 회로와,

c) 정상 DC 전압 값을 이에 상응하는 양 또는 질 측정값으로 상관시키는 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식과,

d) 특정 색상과 색조에 상응하는 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 결정하기 위하여 상기 리플렉토미터를 교정하는 수단과,

e) 상기 표적면의 색상과 색조를 표시하는 정상 DC 전압을 조절하는 오프셋을 결정하고, 저장된 룩업 테이블 또는 수학 공식을 참조하여 상기 조절된 정상 DC 전압을 상응하는 양 또는 질의 측정값으로 변환하는 프로세서

를 포함하는 리플렉토미터.
제64항에 있어서, 상기 교정 수단은, 각각이 특정 색상과 색조에 상응하는 엔드 포인트에서 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 결정하는 수단을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제64항에 있어서, 상기 교정 수단은 특정 색상과 색조에 상응하는, 특정 테스트에 대한 중간 포인트에서 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 결정하는 수단을 포함하는 것인 리플렉토미터.
제64항에 있어서, 상기 프로세서는 특정 색상과 색조에 상응하지 않는 측정된 DC 출력 전압에 적용되는 오프셋을 더 보간(interpolation)하는 것인 리플렉토미터.