KR20180039075A - 인코딩된 바이오센서들 및 그 제조 및 사용 방법들 - Google Patents

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KR20180039075A
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Abstract

센서는 비도전성 기판 및 비도전성 기판 상의 회로를 포함한다. 회로는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는, 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트로서, 프라이머리 저항 엘리먼트는 미리결정된 구성을 갖는, 상기 프라이머리 저항 엘리먼트; 미리결정된 구성 상의 복수의 미리결정된 접속 지점들에서 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속된 복수의 탭들을 갖는, 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트로서, 복수의 미리결정된 접속 지점들은 미리결정된 구성의 적어도 일부를 통해 복수의 고유 저항 경로들을 정의하는, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트; 및 복수의 저항값들을 갖는 복수의 고유 저항 경로들을 포함하고, 복수의 저항값들은 비선형 분포 함수를 사용하여 결정된다. 센서는 유체의 샘플에서의 분석물의 정량 및 정성 분석 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.

Description

인코딩된 바이오센서들 및 그 제조 및 사용 방법들
상호 참조
이 출원은 미국 특허출원 제 13/194,031 호 (2011 년 7 월 29 일 출원됨; 현재 미국 특허 제 8,888,973 호) 의 계속 출원인, 미국 특허출원 제 14/542,755 호 (2014 년 11 월 17 일 출원됨) 의 일부 계속 출원인, 미국 특허 출원 제 14/822,963 호 (2015 년 8 월 11 일 출원됨) 에 대한 우선권 주장에 기초한다. 각각의 특허출원은 기술되는 바와 같이 그 전부가 본 명세서에 참조로서 통합된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 생물학적 유체에서의 분석물의 농도를 측정하는데 사용하기 위한 분석물 테스트 센서에 관한 것이고, 특히 코딩 정보가 형성된 분석물 테스트 스트립에 관한 것이다.
바이오센서들은 전체 혈액, 소변 또는 타액과 같은 생물학적 유체의 분석을 제공한다. 생물학적 유체에서 물질의 농도를 측정하는 것은 많은 의학적 조건들의 진단 및 치료를 위한 중요한 툴이다. 예를 들어, 혈액과 같은 체액에서의 포도당의 측정은 당뇨병의 효과적인 치료에 중요하다. 생물학적 유체의 샘플은 직접 수집될 수도 있고 또는 생물학적 유체의 유도체일 수 있다. 일반적으로, 바이오센서는 테스트 스트립 상에 배치된 생물학적 유체의 샘플을 분석하는데 사용되는 영구적으로 사용가능한 측정 디바이스 또는 테스트 미터를 갖는다.
많은 바이오센서 시스템들은 분석 전에 측정 디바이스에 캘리브레이션 정보를 제공한다. 측정 디바이스는 통상적으로 하나 이상의 파라미터들에 응답하여 생물학적 유체의 분석을 조정하기 위해 이 정보를 사용한다. 분석의 정확성 및 정밀도는 캘리브레이션 정보를 사용하는 것에 의해 개선된다. 캘리브레이션 (calibration) 정보가 사용되지 않으면, 측정 디바이스는 분석을 완료할 수 없을 수도 있고 또는 생물학적 유체에서의 분석물의 농도를 잘못 분석할 수도 있다.
이러한 테스트 미터/테스트 스트립 시스템들에서는 적절한 테스트 결과들을 보장하기 위해 테스트 스트립의 적절한 식별을 확실히 하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 단일 테스트 미터는 여러 상이한 유형들의 테스트 스트립들을 분석하는 것이 가능할 수도 있으며, 테스트 스트립의 각각의 유형은 생물학적 유체에서의 상이한 분석물의 존재 또는 농도에 대해 테스트하도록 설계된다. 테스트를 적절하게 수행하기 위해서, 테스트 미터는 현재 사용 중인 테스트 스트립에 대해 어떤 유형의 테스트가 수행되어야 하는지를 알아야 한다.
또한, 테스트 스트립들에서 로트간 (lot-to-lot) 변동들은 통상적으로 정확한 테스트 결과들을 보장하기 위해 테스트 미터에 로딩될 캘리브레이션 정보를 필요로 한다. 이러한 캘리브레이션 정보를 테스트 미터에 다운로드하기 위한 일반적인 실행은 테스트 미터의 대응 슬롯 또는 소켓에 삽입되는 전자 판독-전용 메모리 키 (ROM 키) 의 사용이다. 이 캘리브레이션 데이터는 테스트 스트립들의 특정 제조 로트에 대해서만 정확할 수 있기 때문에, 사용자는 보통 현재 사용 중인 테스트 스트립의 로트 번호가, ROM 키가 프로그램되었던 로트 번호와 일치하는 것을 확인하도록 요구받는다.
테스트 스트립에 관한 정보를 갖는 것이 바람직한 많은 다른 사례들이 당업자에게 알려져 있다. 테스트 미터에 의한 판독을 위해 테스트 스트립 상으로 정보를 코딩하려는 종래 기술의 시도들은, 정보 코딩 기능을 위해 상대적으로 많은 양의 테스트 스트립 표면적의 사용 및 코딩될 수 있는 정보의 극심하게 제한된 양을 포함하여, 많은 문제점을 겪고 있다.
따라서, 테스트 미터에 의해 정보를 판독하기 위해 바이오센서 상으로 정보가 코딩되도록 하는 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명의 일 양태는 유체 샘플에서의 분석물의 존재 또는 농도를 측정하는데 사용되는 분석물 테스트 센서 스트립을 개시한다. 테스트 센서 스트립은 비도전성 기판을 포함한다. 부가적으로, 테스트 센서 스트립은 제 1 및 제 2 단부를 갖는 비도전성 기판 상에 형성된 외부 또는 프라이머리 저항 엘리먼트를 포함한다. 프라이머리 저항 엘리먼트는 미리결정된 구성을 가지며, 이 구성은 복수의 근위 단부 (proximal end) 들 및 복수의 원위 단부 (distal end) 들을 갖는 일 형태의 구불구불한 (serpentine) 구성이다. 부가적으로, 미리결정된 구성 상의 미리결정된 접속 지점에서 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속된 탭을 갖는, 내 또는 세컨더리 저항 엘리먼트가 비도전성 기판 상에 또한 형성됨으로써, 미리결정된 구성의 적어도 일부를 통해 고유 저항 경로를 정의한다.
미리결정된 구성을 통하는 고유 저항 경로는 복수의 저항 범위들의 개개의 저항 범위 내에 포함되는 저항과 연관된다. 저항은 미리결정된 구성 상의 미리결정된 접속 지점의 위치의 함수로서 또는 이에 기초하여 결정된다. 고유 저항 경로는 분석물 테스트 센서 스트립의 속성과 연관된다. 스트립의 속성은 스트립에 관한 임의의 정보, 예컨대 스트립 유형, 캘리브레이션 정보, 제조 정보, 국가 정보 등을 지칭하도록 넓게 이해되어야 한다. 본질적으로 임의의 정보는 스트립이 사용되는 미터로 전달하기에 바람직할 수도 있는 스트립에 관련된다.
상이한 속성에 상관하는 연관된 저항을 각각 갖는 하나 보다 많은 가능한 고유 저항 경로들 중에서 고유 저항 경로를 정의하기 위한 기회를 제공하기 위해서, 세컨더리 저항 엘리먼트는 복수의 탭들을 포함한다. 미리결정된 접속 지점에서 미리결정된 구성과 접속되는 개개의 탭이 폐쇄 상태로 형성되거나 유지되고 복수의 탭들 중 다른 탭들 모두는 개방되거나 개방 상태로 형성된다.
프라이머리 저항 엘리먼트의 제 1 단부는 제 1 콘택 패드와 접속되고 제 2 단부는 제 2 콘택 패드와 접속된다. 세컨더리 저항 엘리먼트는 제 3 콘택 패드와 접속된 제 3 단부를 갖는다. 고유 저항 경로는 제 3 콘택 패드로부터 세컨더리 저항 엘리먼트를 통해 그리고 그 후 미리결정된 접속 지점에서 프라이머리 저항 엘리먼트로 그리고 그 후 프라이머리 저항 엘리먼트의 적어도 일부를 통해 제 1 및 제 2 콘택 패드들 중 하나까지 이어진다.
본 발명의 또 다른 양태는 유체 샘플에서의 분석물의 농도를 측정하는데 사용되는 분석물 테스트 센서 스트립을 개시한다. 테스트 센서 스트립은 비도전성 기판을 포함한다. 제 1 콘택 패드와 접속된 제 1 단부 및 제 2 콘택 패드와 접속된 제 2 단부로 미리결정된 구성을 갖는, 프라이머리 저항 엘리먼트가 비도전성 기판 상에 형성된다. 또한 복수의 탭들을 갖는, 세컨더리 저항 엘리먼트가 비도전성 기판 상에 형성된다. 복수의 탭들 중 하나는 미리결정된 위치에서 프라이머리 저항 엘리먼트와 접속됨으로써 폐쇄 상태로 형성되고 및/또는 유지되며 프라이머리 저항 네트워크의 적어도 일부를 통해 고유 저항 경로를 정의한다. 복수의 탭들 중 나머지 탭들은 개방되거나 개방 상태로 형성됨으로써 프라이머리 저항 네트워크로부터 분리된다. 세컨더리 저항 엘리먼트의 일부는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드와 접속된다.
일 형태에서, 개방 상태에 있는 탭들은 레이저로 절제 (ablate) 된다. 고유 저항 경로는 분석물 테스트 센서 스트립의 속성과 연관된다. 일 형태에서, 속성은 테스트 센서 스트립과 연관된, 선형 상관 알고리즘에 대한 기울기 (slope) 및/또는 절편 (intercept) 과 같은, 하나 이상의 알고리즘 변수들과 연관된다. 또 다른 형태에서, 분석물 테스트 센서 스트립은 비도전성 기판 상에 형성된 광학 코드를 포함한다. 광학 코드는 제품 만료 날짜, 혈액 및 제어 용액들의 절편들, 스트립 로트 식별, 및 다른 특징들과 같은, 테스트 센서 스트립과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 부가적으로, 테스트 센서 스트립은 또한 제 1 측정 전극으로부터 이격된 관계로 제 1 측정 감지 전극을 포함하여 비도전성 기판 상에 형성된 제 1 저항 루프를 포함할 수 있다. 일 형태에서, 제 1 측정 전극은 프라이머리 저항 엘리먼트의 제 2 단부와 접속된다.
본 발명의 또 다른 양태는 분석물의 농도를 측정하는데 활용되는 바이오센서 테스트 스트립을 형성하는 방법을 개시한다. 이 양태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함한 미리결정된 구성을 가지고 비도전성 기판 상에 형성된다. 또한, 세컨더리 저항 엘리먼트는 프라이머리 저항 엘리먼트 상의 미리결정된 접속 위치에 접속된 적어도 하나의 탭을 가지고 비도전성 기판 상에 형성되고, 이에 의해 복수의 저항 범위들 중 개개의 저항 범위 내에 포함되는 저항과 연관된 프라이머리 저항 엘리먼트의 적어도 일부를 통해 고유 저항 경로를 정의한다.
세컨더리 저항 엘리먼트는 복수의 탭들을 포함하도록 형성된다. 프라이머리 저항 엘리먼트 상의 미리결정된 위치에 접속된 탭 이외의 복수의 탭들 모두가 절제됨으로써, 프라이머리 저항 엘리먼트로부터 절제된 탭들을 분리한다. 프라이머리 저항 엘리먼트는 복수의 미리결정된 접속 위치들을 포함한다. 탭과 접속될 접속 위치는 바이오센서 테스트 스트립과 연관된 속성의 함수로서 선택된다. 세컨더리 및 프라이머리 저항 엘리먼트들을 통한 고유 저항 경로는 바이오센서 테스트 스트립의 속성과 연관된다. 또한, 복수의 저항 범위들에 포함된 각각의 저항 범위는 바이오센서 테스트 스트립의 고유 속성과 연관된다.
본 발명의 또 다른 양태는 분석물의 농도를 측정하는데 사용되는 분석물 테스트 센서 스트립을 개시한다. 테스트 센서 스트립은 비도전성 기판을 포함한다. 또한, 테스트 센서 스트립은 유체의 샘플에서의 분석물의 정량 또는 정성 분석을 수행하기 위한 수단을 포함한다. 회로가 비도전성 기판 상에 제공된다. 회로는 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 미리결정된 구성을 갖는 제 1 단부와 제 2 단부 사이의 도전성 프라이머리 경로를 포함한다. 도전성 프라이머리 경로는 제 1 미리결정된 범위 내에 포함되는 저항을 갖는다. 회로는 또한 도전성 프라이머리 경로의 제 1 단부와 제 3 단부 사이에 도전성 세컨더리 경로를 포함한다. 도전성 세컨더리 경로는 실질적으로 복수의 개방 탭들 및 폐쇄 탭에 의해 정의된다. 폐쇄 탭은 제 3 단부를 미리결정된 위치에서 도전성 프라이머리 경로와 선택적으로 접속함으로서, 도전성 프라이머리 경로의 적어도 일부를 통해 제 1 단부와 제 3 단부 사이에 고유 저항 경로를 정의한다. 고유 저항 경로는 제 2 미리결정된 범위 내에 포함되는 제 2 저항을 갖는다.
일 형태에서, 제 1 저항 및 제 2 저항의 비는 분석물 테스트 센서 스트립의 속성과 선택적으로 상관한다. 제 1 단부는 제 1 콘택 패드와 접속되고, 제 2 단부는 제 2 콘택 패드와 접속되고, 제 3 단부는 제 3 콘택 패드와 접속된다. 일 형태에서, 미리결정된 구성은 복수의 근위 단부들 및 복수의 원위 단부들을 갖는 구불구불한 구성을 포함한다. 폐쇄 탭은 구불구불한 구성의 개개의 근위 단부에 접속된다. 폐쇄 탭을 포함하는 탭은 분석물 테스트 센서 스트립의 속성의 함수로서 선택된다.
또 다른 양태는 유체의 샘플에서 분석물의 농도를 측정하기 위한 방법을 개시한다. 방법은, 테스트 미터를 제공하는 단계; 테스트 스트립을 제공하는 단계로서, 테스트 스트립은, 비도전성 기판; 테스트 미터에 접속가능한 비도전성 기판 상의 작동 전극; 테스트 미터에 접속가능한 비도전성 기판 상의 카운터 전극; 작동 전극과 카운터 전극 사이를 가교하는 시약; 테스트 미터에 접속가능한 제 1 단부 및 테스트 미터에 접속가능한 제 2 단부를 갖는 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트로서, 프라이머리 저항 엘리먼트는 미리결정된 구성을 갖는, 상기 프라이머리 저항 엘리먼트; 및 테스트 미터에 접속가능한 제 3 단부를 갖는 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트로서, 세컨더리 저항 엘리먼트는 미리결정된 구성 상의 미리결정된 접속 위치에서 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속된 탭을 가짐으로써 저항값을 갖는 미리결정된 구성의 적어도 일부를 통해 고유 저항 경로를 정의하는, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트를 포함하는, 상기 테스트 스트립을 제공하는 단계; 테스트 스트립을 테스트 미터에 수용하는 단계; 작동 전극, 카운터 전극, 프라이머리 저항 엘리먼트 및 세컨더리 저항 엘리먼트를 테스트 미터와 동작가능하게 접속하는 단계; 및 고유 저항 경로와 연관된 적어도 하나의 저항값과 연관된 측정의 함수로서 테스트 스트립과 연관된 속성을 결정하는 단계를 포함한다.
일 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트는 프라이머리 엘리먼트 저항값을 가지며, 속성은 고유 저항 경로의 저항값을 프라이머리 엘리먼트 저항값과 비교함으로써 결정된 저항비의 함수로서 결정된다. 테스트 미터는 속성의 함수로서 분석물과 관련된 농도 측정 출력을 출력하도록 조정된다. 일 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트의 단부는 카운터 전극과 접속된다.
또 다른 양태는 비도전성 기판 및 비도전성 기판 상의 회로를 포함하는 센서를 개시한다. 회로는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는, 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트로서, 프라이머리 저항 엘리먼트는 미리결정된 구성을 갖는, 상기 프라이머리 저항 엘리먼트; 미리결정된 구성 상의 복수의 미리결정된 접속 지점들에서 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속된 복수의 탭들을 갖는 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트로서, 복수의 미리결정된 접속 지점들은 미리결정된 구성의 적어도 일부를 통해 복수의 고유 저항 경로들을 정의하는, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트; 및 복수의 저항값들을 갖는 복수의 고유 저항 경로들을 포함하고, 복수의 저항값들은 비선형 분포 함수를 사용하여 결정된다. 센서는 유체의 샘플에서 분석물의 정량 및 정성 분석 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태는 분석물 테스트 센서를 개시하며, 이 센서는, 비도전성 기판 및 미리결정된 구성을 갖는 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트를 포함하고, 미리결정된 구성은 제 1 콘택 패드와 접속된 제 1 단부 및 제 2 콘택 패드에 접속된 제 2 단부를 갖는다. 테스트 센서는 또한, 복수의 탭들을 갖는 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트를 더 포함하고, 복수의 탭들 중 하나의 탭은 미리결정된 위치에서 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속됨으로써 폐쇄 상태로 형성되고, 프라이머리 저항 네트워크를 통해 고유 저항 경로를 정의하며, 복수의 탭들의 나머지 탭들은 개방 상태로 형성됨으로써 프라이머리 저항 네트워크로부터 분리되고, 세컨더리 저항 엘리먼트의 일부는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드와 접속되고, 복수의 탭들의 각각의 탭은 복수의 미리결정된 저항값들 중 하나와 연관되며, 복수의 미리결정된 저항값들은 비선형 분포를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태는 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법을 개시한다. 방법은 제 1 및 제 2 단부를 포함하는 미리결정된 구성을 갖는 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트를 형성하는 단계; 및 프라이머리 저항 엘리먼트 상의 미리결정된 접속 위치에 접속된 복수의 탭들을 갖는 비전도성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트를 형성함으로써, 프라이머리 저항 엘리먼트의 적어도 일부를 통해 복수의 고유 저항 경로들을 정의하는 단계를 포함하고, 복수의 탭들의 각각은 복수의 저항 범위들 중 개개의 저항 범위 내에 속하는 저항과 연관된다.
본 발명은 도면에 나타낸 예시적인 실시형태에 기초하여 다음에서 더 설명된다.
도 1 은 테스트 미터에 삽입된 테스트 스트립을 도시한다.
도 2 는 대표적인 테스트 스트립의 분해도이다.
도 3a 는 생물학적 유체에서의 관심 대상 분석물의 농도를 측정하는데 사용하기 위한 테스트 스트립을 도시한다.
도 3b 및 도 3c 는 도 3a 에 도시된 테스트 스트립의 일부의 대안의 실시형태들을 도시한다.
도 4 는 도 3a 에 도시된 테스트 스트립의 일부를 도시한다.
도 5a 내지 도 5g 는 복수의 절제된 탭들을 갖는 도 3a 에 도시된 테스트 스트립의 일부를 도시한다.
도 6 은 생물학적 유체에서의 관심의 분석물의 농도를 측정하는데 사용하기 위한 또 다른 대표적인 테스트 스트립을 도시한다.
도 7 은 생물학적 유체에서의 관심의 분석물의 농도를 측정하는데 사용하기 위한 또 다른 대표적인 테스트 스트립을 도시한다.
도 8 은 생물학적 유체에서의 관심의 분석물의 농도를 측정하는데 사용하기 위한 또 다른 대표적인 테스트 스트립을 도시한다.
도 9 는 생물학적 유체에서의 관심의 분석물의 농도를 측정하는데 사용하기 위한 또 다른 대표적인 테스트 스트립의 일부를 도시한다.
도 10 은 생물학적 유체에서의 분석물을 측정하는데 사용된 대표적인 프로세스의 플로우 다이어그램이다.
도 11 은 2 개의 인코딩 저항 네트워크를 도시한다.
도 12 는 테스트 스트립 콘택 저항들의 클러스터를 도시하는 주파수 플롯이다.
도 13 은 테스팅에 사용된 예시적인 테스트 스트립 레이아웃을 도시한다.
도 14 는 지점들 CES 와 RNET 사이의 도식적인 공유 접속 및 부분 콘택 저항 보상이다.
도 15 는 지점들 RTAP 와 RNET 사이의 도식적인 공유 접속 및 부분 콘택 저항 보상이다.
도 16a 내지 도 16g 는 균일하게 분포된 저항 탭들을 갖는 7 개의 가능한 상태들을 나타내는 복수의 테스트 스트립 구성들을 도시한다.
도 17a 는 일 예의 바이오센서 스트립이다.
도 17b 는 도 17a 의 예시적인 바이오센서 스트립을 개략적인 형태로 도시한다.
도 18 은 1500 쌍의 네트워크 측정들로부터 균일하게 분포된 저항 탭들의 계산된 저항비들 (RTAP-RNET)/(CES-RNET) 을 도시하는 분포 플롯이다 (에러 막대들은 삽입된 최악의 경우 235 옴을 갖는 공칭 도전율 및 트레이스 패턴을 상정한 계산된 비율들임-시뮬레이팅됨).
도 19 는 다수의 분포 방법론들을 사용한 저항비들의 분포를 도시한다.
도 20 은 가능한 상태들의 수에 기초한 저항값들의 비선형 분포에 있어서 저항비들에서의 저항의 분포를 도시하는 분포 플롯이다.
도 21 은 비선형 저항비들에 대해 저항비들의 선형 분포를 비교하는 분포 플롯이다.
도 22 는 비선형 저항 분포 값들을 사용한 일 예의 테스트 스트립 레이아웃을 도시한다.
도 23 은 비선형 저항 분포 값들을 사용한 테스트 스트립에서의 제어 노드들 및 제어 지점들의 가능한 위치들을 도시한다.
도 24a 내지 24g 는 비선형 저항 분포 값들을 사용한 복수의 테스트 스트립 상태 구성들을 도시한다.
도 25 는 비선형 저항 분포 값들을 사용하여 불균일하게 분포된 저항 탭들을 갖는 저항비들의 범위를 도시하는 분포 플롯이다.
도 26 은 각각의 상태, 0-6 에서 저항비들의 범위를 도시하는 분포 플롯이다.
도 27 은 켈빈 (Kelvin) 측정들을 허용하는 저항성 탭 회로의 가능한 구성을 도시한다.
발명의 원리들에 대한 이해를 촉진하기 위해, 이제 도면들에 도시된 실시형태에 대한 참조가 이루어질 것이며, 그 실시형태를 설명하기 위해 특정 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 발명의 범위의 제한이 의도되는 것이 아님을 이해할 것이다. 발명이 관련되는 당업자에게 일반적으로 떠오르게 되는 바와 같이, 도시된 디바이스에서의 변경 및 수정, 그리고 본 명세서에 예시된 발명의 원리의 추가적인 적용들이 고려되는 것이 바람직하다. 특히, 발명은 혈당 미터에 관하여 논의되지만, 발명은 다른 분석물 및 다른 샘플 유형을 측정하기 위한 디바이스들과 함께 사용될 수 있음이 고려된다. 그러한 대안의 실시형태들은 당업자에게 자명하게 되는 본 명세서에서 논의된 실시형태에 대한 소정의 적응들을 필요로 한다.
도 1 을 참조하면, 전체 혈액, 소변, 또는 타액과 같은 생물학적 유체에서의 분석물의 존재 또는 농도를 측정하는데 사용되는 분석물 테스트 센서 스트립 (12) 을 갖는 농도 측정 디바이스 또는 테스트 미터 (10) 가 개시된다. 이러한 형태에서, 테스트 스트립 (12) 은 테스트 미터 (10) 의 접속 단자 (14) 에 제거가능하게 삽입된다. 테스트 스트립 (12) 의 삽입 시, 테스트 미터 (10) 는 하기에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 측정 프로세스를 자동으로 턴온하고 시작하도록 구성된다. 테스트 미터 (10) 는 테스트 결과들을 포함하는 정보의 다양한 유형들을 사용자에게 디스플레이하는데 사용되는 전자 디스플레이 (16) 를 포함한다.
도 2 를 참조하면, 일반적인 테스트 스트립 (12) 이 배경 목적들을 위해 도시되어 있고 몇몇 컴포넌트를 포함한다. 테스트 스트립 (12) 은 테스트를 위해 샘플 유체가 수용되는 챔버를 정의하는 소형 본체를 포함한다. 이 샘플 수용 챔버는 적절한 수단, 바람직하게 모세관 작용에 의해 샘플 유체로 채워지지만 또한 옵션으로 압력 또는 진공에 의해 보조된다. 샘플 수용 챔버는 샘플 유체에서의 분석물을 표시하는 전기화학적 신호를 생성하기에 적합한 전극들 및 화학물질을 포함한다.
이러한 도시된 형태에서, 테스트 스트립 (12) 은 베이스 기판 (20), 스페이싱층 (22), 및 본체 커버 (26) 및 챔버 커버 (28) 를 포함하는 커버층 (24) 을 포함한다. 스페이싱층 (22) 은 베이스 기판 (20) 과 커버층 (24) 사이에서 연장하는 공극부 (void portion)(30) 를 포함하여 샘플 수용 챔버를 제공한다. 베이스 기판 (20) 은 복수의 전극들 (34) 및 콘택 패드들 (38) 에서 종단하는 전극 트레이스들 (36) 를 포함하는 전극 시스템 (32) 을 지닌다. 전극들 (34) 은 샘플 수용 챔버 내에 위치되는 전극 트레이스 (36) 의 부분들로서 정의된다. 적합한 시약 시스템 (40) 은 샘플 수용 챔버 내에서 전극들 (34) 의 적어도 일부 위에 놓인다.
스페이싱층 (22) 위에 놓이는 본체 커버 (26) 및 챔버 커버 (28) 는 그 사이에 슬롯을 정의하고, 슬롯은 에지 개구 또는 유체 수용 개구로부터 샘플 유체가 챔버에 진입할 때 공기가 챔버를 벗어나도록 샘플 수용 챔버와 통신하는 벤트 개구를 정의한다. 따라서, 테스트 스트립 (12) 은 도우징 (dosing) 단부 (42) 및 미터 삽입 단부 (44) 를 포함한다. 도우징 단부 (42) 의 형상은 통상적으로 사용자를 돕도록 미터 삽입 단부 (44) 와 구별가능하다. 본체 커버 (26) 및 챔버 커버 (28) 는 접착층 (46) 에 의해 스페이싱층 (22) 에 고정되는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 접착층 (48) 이 스페이싱층 (22) 을 베이스 기판 (20) 에 고정한다. 도 2 에 도시된 테스트 스트립 (12) 의 보다 상세한 설명은 본 명세서에 참조로서 그 전부가 통합되는, 공동 소유된 미국 특허 제 7,829,023 호에서 찾을 수 있다.
도 3a 를 참조하면, 테스트 미터 (10) 와 함께 사용하기 위해 구성된 테스트 스트립 (50) 의 하나의 바람직한 형태의 보다 상세한 이미지는 테스트 스트립 (50) 의 전극 시스템 (32) 을 노출하도록 제거된 스페이서, 커버 및 접착층들을 갖도록 도시된다. 테스트 스트립 (50) 은 하기에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이 복수의 전극들, 트레이스들 및 콘택 패드들이 상부에 형성된 비도전성 베이스 기판 (52) 을 포함한다. 이러한 형성은 스크린 인쇄, 리소그라피, 레이저 스크라이빙 또는 레이저 절제 (laser ablation) 와 같은 많은 공지된 기법들 중 임의의 것을 사용함으로써 달성될 수 있다. 예시의 목적을 위해, 본 명세서에서는 일반적으로 넓은 필드 레이저 절제 기술을 사용하여 형성이 기재된다.
전극들, 트레이스들 및 콘택 패드들의 형성 전에, 비도전성 기판은 (예를 들어, 스퍼터링 또는 증착에 의해) 도전층으로 그 상부 표면 상에 코팅된다. 전극들, 트레이스들 및 콘택 패드들은 테스트 스트립의 전기적인 양태들에 대해 원하는 설계를 정의하는 마스크를 사용하여 레이저 절제 프로세스에 의해 비도전성 기판 상에 형성된 도전층에서 패터닝된다. 레이저 절제 프로세스에 대한 보다 상세한 논의는 본 명세서에 참조로서 그 전부가 통합되는, 공동 소유된 미국 특허 제 7,601,299 호에 기술되어 있다.
도전층은 금속성 도체들인 순수 금속 또는 합금 또는 다른 재료들을 포함할 수도 있다. 도전성 재료는 일반적으로 비도전성 기판 (52) 상에 전극들, 트레이스들 및 콘택 패드들을 형성하는데 사용되는 레이저의 파장에서 흡수성이다. 비제한적인 예들은 알루미늄, 탄소, 구리, 크롬, 금, 인듐 주석 산화물, 팔라듐, 백금,은, 주석 산화물/금, 티타늄, 이들의 혼합물 및 이들 원소들의 합금들 또는 금속 화합물들을 포함한다. 일부 형태들에서, 도전성 재료는 귀금속들 또는 합금들 또는 그 산화물들을 포함한다.
테스트 스트립 (50) 은 비도전성 기판 (52) 상에 형성된 작동 전극 (54), 작동 감지 트레이스 (56), 카운터 전극 (58) 및 카운터 감지 트레이스 (60) 를 포함한다. 테스트 스트립 (50) 은 원위 단부 또는 반응 존 (62) 및 종축 (longitudinal axis) 을 따라 연장하는 근위 단부 또는 콘택 존 (64) 을 포함한다. 하기에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 테스트 스트립 (50) 은 작동 전극 (54) 을 콘택 패드 (70) 에 접속하는데 사용되는 작동 전극 트레이스 (54a) 를 포함한다. 또한, 테스트 스트립 (50) 은 카운터 전극 (58) 을 콘택 패드 (80) 에 접속하는데 사용되는 카운터 전극 트레이스 (58a) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 테스트 스트립 (50) 의 근위 단부 (64) 는 테스트 미터 (10) 의 접속 단자 (14) 와 도전성으로 접속되도록 구성되는 복수의 콘택 패드들을 포함한다. 일 형태에서, 테스트 미터 (10) 는 콘택 패드들의 예를 들어, 임의의 상호 접속을 포함하는 구성에 기초하여 테스트 미터 (10) 에 삽입된 테스트 스트립 (50) 의 유형을 결정하도록 구성된다. 테스트 스트립 (12) 의 원위 단부 (62) 는 카운터 전극 (58) 및 작동 전극 (54) 의 적어도 일부를 커버하는 시약층 (66) 을 포함한다.
테스트 스트립 (50) 의 시약층 (66) 은 샘플에서의 타겟 분석물의 존재 및/또는 농도를 나타내는 검출가능한 신호를 생성하기 위해 타겟 분석물과 반응하기 위한 화학적 또는 생화학적 성질의 시약을 포함할 수도 있다. 본원에서 사용된 용어 "시약" 은 샘플에서의 분석물의 존재 또는 농도를 나타내는 검출가능한 신호를 생성하기 위해 분석물 및/또는 타겟과 반응하기 위한 화학적, 생물학적 또는 생화학적 시약이다. 상이한 검출 시스템들 및 방법들에서 사용하기에 적합한 시약들은 예를 들어 글루코스와 같은 다양한 분석물들의 존재 및/또는 농도를 결정하도록 선택된 다양한 활성 성분들을 포함한다. 적절한 시약의 선택은 당해 기술 분야의 기술 범위 내에 있다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 다양한 타겟들의 각각과 함께 사용하는데 이용가능한 많은 화학물질들이 있다. 시약들은 평가될 타겟에 대하여 선택된다. 예를 들어, 시약들은 혈액 중 포도당의 존재를 결정하기 위해 선택될 수 있는 하나 이상의 효소 (enzymes), 조효소 (co-enzymes) 및 공동 인자 (co-factors) 를 포함할 수 있다.
시약 화학물질은 시약 특성들 또는 특징들을 강화하기 위해 다양한 보조제 (adjuvants) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 화학물질은 테스트 스트립 (50) 상으로 시약 조성물의 배치를 용이하게 하고 스트립 (50) 에 대한 그의 부착력을 개선하기 위해, 또는 샘플 유체에 의한 시약 조성물의 수화 속도를 증가시키기 위한, 재료들을 포함할 수도 있다. 또한, 시약층은 분석을 위한 액체 테스트 샘플의 업테이크 (uptake), 및 결과의 건조된 시약층 (66) 의 물리적 특성들을 강화하기 위해 선택된 성분들을 포함할 수 있다. 시약 조성물과 함께 사용되는 보조제 재료의 예들은 증점제, 점도 조절제, 필름 형성제, 안정화제, 완충제, 세제, 겔 화제, 충전제, 필름 오프너, 착색제 및 요 변성을 갖는 제제를 포함한다.
도 3a 에 추가로 도시된 바와 같이, 작동 전극 트레이스 (54a) 의 근위 단부 (68) 는 작동 전극 측정 콘택 패드 (70) 와 접속된다. 작동 전극 트레이스 (54a) 의 원위 단부 (72) 는 작동 전극 (54) 과 접속된다. 작동 감지 트레이스 (56) 의 근위 단부 (74) 는 작동 감지 측정 콘택 패드 (75) 와 접속된다. 추가로 도시된 바와 같이, 작동 감지 트레이스 (56) 의 원위 단부 (76) 는 작동 전극 트레이스 (54a) 의 원위 단부 (72) 와 접속되어 작동 저항 루프를 정의한다.
일 형태에서, 작동 저항 루프는, 범위가 테스트 스트립 (12) 의 속성에 대응하는 미리결정된 범위의 저항값들 내의 저항값을 갖는다. 저항값들 중 하나 또는 다른 미리결정된 범위 내에 포함되는 저항값을 갖도록 작동 저항 루프를 형성하는 것은 얇은 도전층들을 형성하는 기술 분야의 통상의 지식 범위 내에 있다. 그럼에도 불구하고, 예시의 목적으로, 금 및 팔라듐과 같은 금속의 얇은 층과 같은 도전성 재료들은 도전층의 두께에 의존하는 특징적인 시트 저항을 갖는 것으로 알려져 있다. 시트 저항은 본질적으로 특정 두께의 특정 재료에 대한 특정 구성 (예를 들어, 길이 및 폭) 의 경로를 통해 예측된 저항을 계산하기 위해 승수 (multiplier) 이다. 따라서, 작동 저항 루프와 같은 특정 경로를 통해 원하는 저항을 달성하기 위해서 도전성 트레이스의 구성 양태들 및/또는 시트 저항이 변경될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 50 nm 의 두께를 갖는 금층은 1.6 옴/□ 의 시트 저항을 갖는다. "스퀘어(□)" 는 도전성 경로의 종횡비의 단위없는 측정이며, 도전성 경로에서 실제로 또는 이론적으로 결정될 수 있는 스퀘어 시트들의 수로 (폭에 기초하여) 분해된다. 하나의 의미에서, 도전성 경로의 유효 표면적은 스퀘어의 수로서 근사화된다. 도전성 경로에서 결정될 수 있는 스퀘어의 수는 시트 저항으로 승산되어 그 도전성 경로를 통해 예측된 저항에 대해 계산을 부여한다.
본 발명의 맥락에서, 구체적이고 예시적인 실시형태들은 전형적으로 50 nm 두께의 금층, 이에 따라 1.6 옴/□ 의 시트 저항의 맥락에서 기재될 것이다. 따라서, (당업자에게 명백하게 될 바와 같이) 이 개시물의 다양한 문맥에서 설명되고 있는 임의의 도전성 경로를 따라 저항을 조작하기 위해서, 도전성 경로의 길이 또는 폭을 변경시킬 수 있고 (따라서 "스퀘어의" 의 수를 변화시킴), 또는 도전층의 두께 또는 재료를 변경하여 (따라서 시트 저항을 변화시킴), 원하는 범위의 저항값들 내에 포함되도록 그 특정 도전성 경로에 대한 예측된 저항값을 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 그러한 값들의 범위는 테스트 스트립의 속성을 표시한다. 일반적으로 직선 경로 이외의 다양한 패턴들 및 구성들에서 특정 도전성 경로에 대한 스퀘어의 수를 결정하는 것은 당업계의 통상의 지식 내에 있으며 여기에서 추가로 더 설명할 필요는 없다.
추가로 기재될 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 포함된 다양하게 식별된 도전성 경로들을 통한 실제 측정된 저항값들은 테스트 스트립의 하나 이상의 속성들을 표시하기 위한 목적으로 다양한 방식들로 사용된다. 이와 관련하여, 측정 된 저항값들 또는 측정된 저항값이 있는 저항값들의 미리결정된 범위들, 또는 상이한 도전성 경로들 사이에서 측정된 저항값들의 비는 특정 속성에 대응할 수 있음을 이해할 것이다. 도전성 경로의 저항값을 속성에 대응시키기 위해 채용되는 이러한 방식들 중 어느 것은 당업자의 재량 내에 있다.
일반적으로, 측정된 저항값 자체는 실제, 측정된 저항값이 예측된 저항값 (상술한 바와 같이 계산됨) 과 밀접하게 대응하는 경우에 유용하다. 제조 허용오차 (tolerance) 가 측정된 값이 예측된 값과 잘 대응하지 않는 것이면, 소정의 예측된 저항값을 갖는 도전성 경로가 측정된 값을 거의 확실하게 가질 수 있는 저항값의 범위를 미리결정하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 시스템은 도전성 경로의 실제 저항값을 측정하고, 저항값이 속하는 미리결정된 범위를 식별하고, 그 식별된 소정의 범위를 테스트 스트립의 속성과 대응시킨다. 마지막으로, 제조 허용오차가 단순히 필요한 만큼 또는 단순히 도전성 경로에 대해 실제 측정된 저항값을 정확하게 예측하는데 도움이 되지 않는 경우, 본질적으로 정규화된 값을 결정하기 위해, 하나의 측정된 저항값을 상이한 도전성 경로를 통해 다른 측정된 저항값에 대해 비율화하는 것이 유용할 수도 있다. 정규화된 값은 테스트 스트립의 대응 속성을 식별하기 위해 측정된 저항값과 유사하게 사용되거나 하나 이상의 미리결정된 범위의 값들에 대해 비교될 수도 있다. 일반적으로 측정되고, 예측되며 그리고 정규화된 저항값들의 이러한 맥락에서, 본 발명이 추가로 설명되고 이해될 것이다.
단지 예시의 목적으로, 일 형태에서 작동 저항 루프는 대략 380.8 옴의 저항값을 갖는다. (이 예시적인 형태에서, 트레이스 및 콘택 패드를 형성하기 위해 50nm 두께의 금이 사용되고, 작동 저항 루프의 트레이스 및 콘택 패드와 연관된 표면적은 대략 238 스퀘어와 같다고 상정된다. 이와 같이, 작동 저항 루프는 약 380.8 옴의 저항값을 갖는다.) 일 실시형태에서, 이 저항값은 소정 범위, 예를 들어 250-450 옴 이내이고, 스트립 유형, 즉 글루코스 농도의 결정을 위해 구성되는 스트립 상에 성막된 시약과 같은 속성에 대응한다. 예시로서, 작동 저항 루프의 저항값에 대해, 상이한 미리결정된 범위, 예를 들어 550-750 옴은, 예컨대 케톤 농도의 결정을 위해, 상이한 스트립 유형에 대응할 수도 있다. 모든 형태들에서와 같이 그리고 상술한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 모든 저항값들 뿐만 아니라 작동 저항 루프의 저항값은, 예를 들어 작동 감지 트레이스 (56) 가 제조되는 재료 뿐만 아니라 작동 감지 트레이스 (56) 의 길이, 폭, 및 두께를 조정하는 것에 의해서와 같은 다양한 방법들에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,601,299 호를 참조한다.
카운터 전극 트레이스 (58a) 의 근위 단부 (78) 는 카운터 전극 측정 콘택 패드 (80) 와 접속된다. 카운터 전극 트레이스 (58a) 의 원위 단부 (82) 는 카운터 전극 (58) 과 접속된다. 또한, 카운터 감지 트레이스 (60) 의 근위 단부 (84) 는 카운터 감지 측정 콘택 패드 (86) 와 접속된다. 카운터 감지 트레이스 (60) 의 원위 단부 (88) 는 카운터 전극 트레이스 (58a) 의 원위 단부 (82) 와 접속됨으로써 카운터 저항 루프를 정의한다. 일 형태에서, 카운터 저항 루프는 범위가 테스트 스트립 (50) 의 속성에 대응하는 미리결정된 범위의 저항값들 내의 저항값을 갖는다. 예시의 목적으로만, 일 형태에서 카운터 저항 루프는 50 nm 두께의 금층 및 대략 240 스퀘어의 표면적 구성에 기초하여 대략 384 옴의 저항값을 갖는다. 일 실시형태에서, 이 저항값은 미리결정된 범위, 예를 들어 250-450 옴 이내이며, 이 범위는 테스트 스트립의 속성에 대응한다. 다른 실시형태들에서, 작동 저항 루프의 저항값은 카운터 저항 루프의 저항값과 비율화되며, 여기서 비율 값은 스트립의 속성, 예컨대 스트립 유형 또는 분포의 지리적 시장에 대응한다.
일반적으로 이해될 바와 같이, 전극을 "작동" 또는 "카운터" 전극으로 지정하는 것은 특정 전기장 또는 인가된 전위의 존재 시 애노드 또는 캐소드 중 어느 하나로서 전기화학적 측정 방법 동안 전극에 대해 특정 미리결정된 기능성 또는 의도된 사용의 표시일 뿐이다. 당업자는 유사하게 이러한 전극에 대한 언급을 제 1 및 제 2 측정 전극들 (및 대응 트레이스들, 감지 트레이스들, 콘택 패드들 등) 으로 일반적으로 이해할 것이며, 이는 이러한 전극들이, 예를 들어 공지된 기술들에 따른 샘플 자급 (sufficiency) 전극들 및/또는 도즈 검출로서의 사용을 위해서만 특히 지정될 수도 있는 전극들과 대조적으로, 특정 분석물 또는 타겟의 측정에 참여하기 때문이다; 예를 들어, 미국 특허 제 7,905,997 호를 참조한다. 이러한 이해들을 고려하여, "작동" 및 "카운터" 의 지정들은 단지 문맥에 의한 예시 및 설명을 위해 사용되고, 청구항에 인용되든 또는 인용되지 않든, 특정 측정 전극 기능성으로 본 발명의 범위를 제한하려는 것으로 의도되지 않는다.
일반적으로 말하면, 분석 테스트를 개시하기 위해, 테스트 센서 (50) 는 테스트 센서 (50) 의 모든 콘택 패드들이 접속 단자 (14) 내에서 콘택 핀들에 접속되도록 테스트 미터 (10) 의 접속 단자 (14) 에 삽입된다. 작동 전극 (54) 및 카운터 전극 (58) 은 혈액과 같은 적절한 양의 유체가 테스트 센서 (50) 상에 배치될 때까지 서로에 대해 개방 상태로 유지된다 (즉, 일반적으로 서로 전기적으로 격리된다). 적절한 양의 유체를 시약층 (66) 상에 도포하는 것은 테스트 미터 (10) 에 의해 검출될 수 있는 전기 화학 반응을 생성한다.
일반적인 의미에서, 테스트 미터 (10) 는 작동 전극 측정 콘택 패드 (70) 및 카운터 전극 측정 콘택 패드 (80) 에 걸쳐 미리결정된 전압을 인가하여 작용 전극 (54) 과 카운터 전극 (58) 사이에 전위차를 생성하고, 그 후 결과의 전류 흐름을 측정한다. 전압의 크기 및 방향은 시약 (66) 및 도포된 유체의 전기화학적 반응으로부터 생성되는 전기 측정 종들에 대한 전기화학적 활성화 전위에 기초하여 선택된다. 포도당에 대하여, 예를 들어 인가된 전위차는 통상적으로 DC 전위를 사용할 때 약 +100 mV 와 +550 mV 사이이다. AC 전위를 사용할 때, 이들은 약 +5 mV 와 +100 mV RMS 사이일 수 있지만, AC 전위를 인가하는 목적에 의존하여 더 큰 진폭을 또한 가질 수 있다. 특히 DC 전위 또는 충분히 큰 진폭 AC 전위로부터 야기되는, 전류 흐름의 측정된 양은 측정될 분석물의 농도를 나타낸다. 이 프로세스가 작용하는 정확한 방식은 본 발명의 범위를 넘어서지만 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,727,467 호; 제 5,122,244 호; 및 제 7,276,146 호를 참조하며, 이 개시물들은 본 명세서에 참조로서 통합된다.
작동 전극 트레이스 (54a) 및 카운터 전극 트레이스 (58a) 의 기생 I-R (전류 × 저항) 드롭을 보상하기 위해, 테스트 센서 (50) 는 작동 감지 트레이스 (56) 및 카운터 감지 트레이스 (60) 를 포함한다. 위에 기술된 바와 같이, 작동 감지 트레이스 (56) 는 테스트 센서 (50) 의 원위 단부 (62) 에서의 작동 전극 트레이스 (54a) 및 테스트 센서 (50) 의 근위 단부 (64) 에서의 작동 감지 측정 콘택 패드 (75) 와 접속된다. 카운터 감지 트레이스 (60) 는 테스트 센서 (50) 의 원위 단부 (62) 에서의 카운터 전극 트레이스 (58a) 및 테스트 센서 (50) 의 근위 단부 (64) 에서의 카운터 감지 측정 콘택 패드 (86) 와 접속된다.
일 형태에서, 테스트 절차 동안, 전압 전위가 카운터 전극 측정 콘택 패드 (80) 에 인가되며, 이는 시약층 (66) 에 도포된 생물학적 샘플에 존재하는 분석물의 양에 비례하는, 카운터 전극 (58) 과 작용 전극 (54) 사이의 전류를 발생할 것이다. 적당한 전압 전위가 카운터 전극 (58) 에 인가되도록 하기 위해, 테스트 미터 (10) 는 카운터 감지 트레이스 (60) 에 인가된 전압 전위 (또는 절대 전위차) 가 카운터 전극 (58) 에서의 원하는 전압 전위 (또는 절대 전위차) 와 동일하게 하는 회로부 (미도시) 를 포함한다. 통상적으로, 테스트 미터 (10) 는 카운터 감지 트레이스 (60) 를 통해 전류가 거의 흐르지 않거나 전혀 전류가 흐르지 않도록 할 것이고, 이에 의해 카운터 전극 (58) 에서 나타나는 전압 전위가 원하는 전압 전위에 대응하는 것을 보장한다. 작동 감지 트레이스 (56) 및 카운터 감지 트레이스 (60) 의 보상 기능성에 대한 보다 상세한 논의를 위해, 본 명세서에 참조로서 그 전부가 통합되는 공동 소유의 미국 특허 제 7,569,126 호에 대해 참조가 이루어질 수 있다.
테스트 스트립 (50) 상으로 정보를 직접 코딩하기 위한 능력은 테스트 스트립 (50) 의 능력들을 급격히 증가시키고 테스트 미터 (10) 와의 상호 작용을 강화할 수 있다. 예를 들어, 테스트 스트립 (50) 의 다수의 로트들에 적용가능한 캘리브레이션 정보 또는 데이터를 테스트 미터 (10) 에 공급하는 것은 당업계에 잘 알려져 있다. 종래 기술의 시스템은, 예를 들어 테스트 스트립들의 각각의 바이알 (vial) 이 공급되고, 테스트 스트립들의 적용가능한 바이알이 사용자에 의해 활용될 때, 테스트 미터 (10) 에서의 대응 소켓 또는 슬롯에 삽입되는 판독 전용 메모리 키 (ROM 키) 에 의존하고 있다. 이 프로세스는 사용자가 이러한 태스크를 수행하는 것에 의존하기 때문에, 그것이 행해지는 것을 또는 그것이 행해지는 경우, 스트립들의 새로운 바이알이 사용될 때마다 올바르게 행해지는지를 보장하는 방법이 없다. 사람의 실수 또는 방치의 가능성을 제거하기 위해, 본 발명은 미리설정되고 미리저장된 캘리브레이션 데이터에 대응하는 코드와 같은 코드가 테스트 스트립 (50) 상에 직접 배치될 수 있는 다양한 방식들을 제공한다. 이 정보는 그 후 내부 메모리에 저장된 미리설정되거나 미리저장된 캘리브레이션 데이터를 갖는 테스트 미터 (10) 에 의해 판독되어, 정확한 측정들을 제공할 수 있도록 테스트 미터 (10) 를 조정할 수도 있다.
이러한 인코딩을 달성하기 위해, 일 실시형태에서, 테스트 스트립 (50) 은 기판 (52) 의 표면 상에 베이스 저항 네트워크 (104) 를 형성하는 프라이머리 또는 외부 저항 엘리먼트 (102) 및 세컨더리 또는 내부 저항 엘리먼트 (100) 를 포함한다. 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 의 단부는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 와 접속된다. 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 는 제 1 단부 (106), 제 2 단부 (108) 및 미리결정된 형상 또는 구성을 갖는다. 일 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 는 테스트 스트립 (50) 의 종축과 평행하게 이어지는 구불구불한 형상 또는 구성을 갖는다. 하지만, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 는 상이한 형태들로 다른 형상들 및 구성들을 가질 수 있다는 것을 알 수 있다. 일 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 는 테스트 스트립 (50) 의 속성을 나타낼 수도 있는 저항값들의 미리결정된 범위 내에 포함되는 그와 연관된 예측된 저항값을 갖는다. 저항값은 제 1 및 제 2 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드들 (110 및 112)(아래에 정의된 바와 같음) 를 사용하여 테스트 미터 (10) 에 의해 측정될 수 있다.
도 3a 의 실시형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (108) 는 카운터 전극 트레이스 (58a) 의 근위 단부 (78) 에 의해 정의되고, 따라서 콘택 패드 (112) 는 일반적으로 카운터 전극 콘택 패드 (80) 와 동일한 공간에 걸쳐진다. 특정 사용 또는 목적을 위해 달리 특별히 요구되는 것을 제외하고, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 양 단부 (106 또는 108) 가 작동 전극 트레이스 (54a) 의 근위 단부 (68) 또는 카운터 전극의 근위 단부 (78) 에 의해 정의되는지 여부가 설계 선정의 문제이고, 본 발명은 단부들 (106 및 108) 이 작동 전극 (54) 및 카운터 전극 (58) 및 트레이스 (54a, 58a) 및 그 근위 단부들 (68, 78) 의 양태들과 별도이고 별개인 구조들인 실시형태들을 포함하는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 3b를 참조한다; 대조적으로, 콘택 패드들 (110, 112) 중 하나 또는 양자 모두가 콘택 패드들 (70, 80) 과 동일한 공간에 걸쳐질 수도 있는 실시형태들에서 전압 보상의 목적을 위해 하나 또는 양자의 감지 트레이스들 (56, 60) 의 사용에 관한 위의 기재를 참조한다. 참조하기 쉽도록 나머지 도면들에서 시약층 (66) 은 제거되었지만, 본 명세서에 개시된 각각의 테스트 스트립 (50) 은 수행될 원하는 특정 분석과 관련된 시약층 (66) 을 포함할 것이다.
특히, 테스트 미터 (10) 는 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드들 (110, 112) 에 걸쳐 전압을 인가하고, 그 후 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 를 통해 흐르는 전류의 양을 측정하는 것에 의해 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 저항값을 측정할 수 있다. 일 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 와 연관된 표면적은 대략 1372 스퀘어와 동일하다. 이와 같이, 예시의 목적을 위해서만, 50nm 두께의 금층에 대해, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 와 연관된 예측된 저항값은 대략 2,195.2 옴이다.
도 3c를 참조하면, 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 및 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 가 상이한 미리결정된 구성을 갖는 본 명세서에 개시된 테스트 스트립 (50) 의 또 다른 대표적인 부분이 도시되어 있다. 하기에서 상세히 기술되는 바와 같이, 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 는 복수의 미리결정된 접속 지점들 (122a-g) 에서 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 에 접속되는 복수의 탭들 (120a-g) 을 포함한다. 이러한 대표적인 실시형태의 모든 다른 특징들 및 양태들은 도 3a, 도 4 및 도 5a 내지 도 5g 에 관하여 도시된 실시형태와 관련하여 하기에 기재된 바와 동일하게 유지된다.
도 3a 에 도시된 테스트 스트립 (50) 의 전기적 양태들의 단순화도를 도시하지만 비전도성 기판 (52) 은 없는, 도 4 를 참조하면, 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 는 복수의 미리결정된 접속 지점들 (122a-g) 에서 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 에 접속되는 복수의 탭들 (120a-g) 를 포함한다. 예시된 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 는 근위 단부 (124) 및 원위 단부 (126) 를 포함하는 구불구불한 형상 또는 구성을 갖는다. 탭들 (120a-g) 은 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 근위 단부 (124) 에서 접속 지점들 (122a-g) 에 접속된다. 특히, 탭들 (120a-g) 은 구불구불한 구성의 각각의 렁 (rung) 의 근위 단부들에서 접속된다. 하지만, 탭들 (120a-g) 은 도 3c 및 도 6 에 도시된 바와 같은, 다른 위치들에서도 또한 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 에 접속될 수 있음을 알아야 한다.
도 4 에 도시된 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 1 단부 (130) 는 제 1 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (110) 와 접속된다. 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (132) 는 카운터 전극 트레이스 (58a) 와 접속되어, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (132) 를 카운터 전극 콘택 패드 (80) 에 접속시킨다. 위에 기술된 바와 같이, 다른 형태들에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (132) 는 카운터 전극 콘택 패드 (80) 이외의 상이한 콘택 패드 (112) 에 접속될 수 있다. 예를 들어, 도 3b 를 참조한다.
도 3a 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 베이스 저항 네트워크 (104) 는 예컨대 넓은 필드 레이저 절제에 의해, 테스트 스트립 (50) 상의 전체 전극들, 트레이스들 및 콘택 패드들을 형성하는 원래의 프로세스에 의해 비도전성 기판 (52) 상에 초기에 구조화된다. 하기에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 세컨더리 프로세싱 동안, 코드는 세컨더리 저항 네트워크 (100) 의 탭들 (120a-g) 중 하나를 제외한 모든 것을 절단 (severing) 하는 것에 의해 테스트 스트립 (50) 상에 배치될 수도 있다. 이와 같이, 하나의 나머지 탭 (120a-g) 이 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 와 관련하여 폐쇄 또는 도전성 상태로 배치되는 동안, 절단된 탭들 (120a-g) 은 개방 또는 비도전성 상태로 배치된다. 절단은 적절한 레이저로 절제 또는 스크라이빙 (scribing) 과 같은 수동 또는 다른 수단에 의해 달성될 수도 있다.
제조 동안, 테스트 스트립 (50) 의 개개의 로트가 그 위에 형성된 베이스 저항 네트워크 (104) 를 갖도록 형성되면, 이에 따라서 속성(들)을 테스트 미터 (10) 에 통신하기 위해 로트에서의 각각의 테스트 스트립 (50) 을 인코딩하기 위해 로트의 하나 이상의 관련 속성들이 결정된다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 로트로부터 테스트 스트립들 (50) 의 하나 이상은 알려진 농도를 갖는 타겟 분석물로 테스트된다. 테스트 결과는 전형적으로 타겟 분석물의 측정을 위한 일반적으로 선형 관계에 기초한 알고리즘에 대한 기울기 및 절편에 대한 값들과 같은 캘리브레이션 데이터를 포함하는 속성을 표시하며, 이는 캘리브레이션 데이터가 테스트 미터 (10) 에 의해 테스트 스트립 (50) 을 사용하는 최종 측정 결정에서 채용되어야 한다. 테스트 스트립 (50) 의 나머지 로트의 세컨더리 프로세싱에서, 베이스 저항 네트워크 (104) 는 테스트 스트립 (50) 의 그 로트에 대한 캘리브레이션 데이터와 연관되는 코드를 테스트 스트립 (50) 상에 배치하도록 수정된다.
일 형태에서, 테스트 스트립 (50) 의 로트에 대한 캘리브레이션 데이터를 포함하는 속성은 테스트 미터 (10) 가 자동적으로 자체 조정하여 타겟 분석물의 정확한 측정을 제공하는 것을 허용한다. 특히, 세컨더리 프로세싱 동안 테스트 스트립 (50) 상에 생성된 저항성 네트워크는 알고리즘 기울기들 및 제품 유형과 같은 스트립 성능에 관한 정보를 테스트 미터 (10) 에 전달하는데 사용된다. 하나의 특정 실시형태에서, 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 는 복수의 가능한 상태들 중 하나만을 나타내도록 수정되고, 각각의 상태는 테스트 스트립 (50) 상의 코드의 적어도 일부를 포함한다.
일 양태에 따라, 베이스 저항 네트워크 (104) 는 모든 탭들 (120a-g) 이 제조 디폴트에 의해 폐쇄 상태에 있도록 형성된다. 디폴트 상태는 특정 테스트 스트립 유형, 예를 들어 선형 상관 알고리즘에 대한 공칭 기울기 및/또는 절편값들에 대해 소위 공칭 코드를 미터 (10) 에 전달한다. 그 후 탭 (120a-g) 중 하나를 제외한 모든 탭들 (120a-g) 을 나중에 절단하거나 개방함으로써 생성된 복수의 가능한 다른 상태들의 각각은 증분 조정값들을 공칭 코드를 사용하는 알고리즘으로부터 계산된 공칭 코드 또는 값들에 전달할 수도 있다. 예를 들어, 탭들 (120a-g) 에 대해, 단지 하나의 탭만이 폐쇄된 상태로 유지되는 7 개의 가능한 상태들이 있다. 각각의 이러한 상태는 미터 (10) 에 전달될 때 특정 스트립 로트가 공칭 코드와 비교하여 어떻게 평가되는지에 의존하여 계산된 출력을 상향 또는 하향 조정하기 위해 미터에 의해 채용될 양 또는 음의 계수 (예를 들어, 승수) 를 나타낼 수도 있다. 따라서, 상태들 1 내지 3 은 각각 -1 %, -2 % 및 -3 % 의 승수들을 나타낼 수 있는 한편, 상태들 4 내지 7 은 각각 + 1 %, + 2 %, + 3 % 및 + 4 % 의 승수들을 나타낼 수도 있다. 이러한 실시형태들은 각각이 상관 알고리즘에서 미터에 의해 이후 채용되는 미터 (10) 에 미리 저장된 코드 값들 (예를 들어, 기울기 및 절편) 의 세트를 각각 나타내는 상태들에 대안을 제공한다.
대안의 형태에서, 모든 탭들 (120a-g) 은 프라이머리 프로세싱 동안 절제되거나 개방 상태로 배치될 수도 있다. 이 형태에서, 개개의 탭 (120a-g) 은 테스트 스트립들 (50) 의 로트의 테스트 결과들에 의존하여 세컨더리 프로세싱 동안 폐쇄 상태로 배치된다. 폐쇄 상태에 배치되도록 요구되는 탭 (120a-g) 은 잉크젯 인쇄, 납땜, 드롭 디스펜싱, 스크린 인쇄, 도전성 테이핑 등에 의해 세컨더리 프로세싱 동안 폐쇄 상태로 배치될 수도 있다. 다른 대안의 형태들에서, 테스트 스트립들 (50) 을 형성하는데 사용된 마스크들은, 이미 하나의 탭 (120a-g) 은 폐쇄 상태로 그리고 나머지는 개방 상태에 배치되도록 형성될 수도 있어서 테스트 스트립 (50) 의 세컨더리 프로세싱에 대한 필요성을 제거한다.
도 5a 를 참조하면, 테스트 스트립 (50) 의 세컨더리 프로세싱 동안, 테스트 스트립들 (50) 과 연관된 속성을 나타내는 코드 정보가 테스트 스트립 (50) 상에 배치되도록 베이스 저항 네트워크 (104) 가 수정된다. 위에 기술된 바와 같이, 수정된 베이스 저항 네트워크 (104) 는 알고리즘 기울기들 및 제품 유형과 같은 스트립 성능과 관련된 기본 정보를 테스트 미터 (10) 에 전송하는데 활용될 수도 있다. 도 5a 에 도시된 바와 같이, 이러한 예시적인 예에서 탭들 (120a-f) 인, 탭들 (120a-g) 중 하나를 제외한 모든 것이 레이저에 의해 절제되어 테스트 스트립 (50) 이 생성될 수도 있는 제 1 상태 (상태 1) 를 정의한다. 특히, 상태 1 에서는 탭 (120g) 만이 위치 (122g) 에서 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 에 접속된 상태를 유지하며, 이로써 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 일부를 통해 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 에 대한 제 1 고유 저항 경로를 정의한다. 이로써, 절제된 탭들 (120a-f) 은 개방 상태로 배치되고, 비절제된 탭 (120g) 은 폐쇄 상태로 배치됨으로써, 전류가 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 를 통해 그리고 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 선택 부분으로 흐르도록 한다.
도 5a 에 도시된 바와 같이, 제 1 고유 저항 경로는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 로부터 제 2 단부 (132) 에서 콘택 패드 (112) 와 위치 (122g) 사이의 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 일부 및 비절제된 탭 (120g) 을 포함하는 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 를 통해 정의된다. 제 1 고유 저항 경로는 비절제된 탭 (120g) 및 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 일부에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 일 형태에서, 예시의 목적으로, 상태 1 에서는 제 1 고유 저항 경로가 대략 38.4 옴의 그와 연관된 저항값을 갖는다. 예시의 명료함을 위해, 제 1 고유 저항 경로는 해시된 라인 쉐이딩으로 콘택 패드들 (103 및 112) 사이에서 도 5a 에 나타나 있다.
하기에서 논의되는 모든 형태에서와 같이, 제 1 고유 저항 경로와 연관된 저항값은 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 및 콘택 패드 (112)(도시된 바와 같이 카운터 전극 콘택 패드 (80) 와 동일 공간에 걸쳐 있음) 를 사용하여 테스트 미터 (10) 에 의해 측정될 수 있다. 특히, 저항값은 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 및 콘택 패드 (112) 에 걸쳐 미리결정된 전압을 인가하고, 그 후 제 1 고유 저항 경로를 통해 결과의 전류 흐름을 측정한 다음 옴의 법칙, R = V / I 에 따라 저항을 계산함으로써 테스트 미터 (10) 에 의해 측정될 수 있다.
대안으로, 제 2 고유 저항 경로는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 로부터 제 1 단부 (130) 에서 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (110) 와 위치 (122g) 사이에서 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 일부 및 비절제된 탭 (120g) 을 포함하는 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 를 통해 상태 1 에 의해 정의된다. 이러한 대안의 형태에서, 제 2 고유 저항 경로는 대략 2182.4 옴의 그와 연관된 저항값을 갖는다. 하기에서 논의되는 모든 형태들에서와 같이, 각각의 상태에 대한 제 2 고유 저항 경로와 연관된 저항값은 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 및 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (110) 를 사용하여 테스트 미터 (10) 에 의해 측정될 수 있다. 저항값은 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 및 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (110) 에 소정의 전압을 인가하고 그 후 결과의 전류 흐름을 제 2 고유 저항 경로를 통해 측정하고 상술한 바와 같이 저항을 계산함으로써 테스트 미터 (10) 에 의해 측정될 수 있다.
도 5b 내지 도 5g 에 도시된 바와 같이, 각각의 상태에 대해 제 1 및 제 2 고유 저항 경로를 각각 포함하는 부가 상태들 (예를 들어, 상태들 2-7) 은 탭 (120a-120f) 이 절제되지 않은 상태를 유지하는 것에 기초하여 정의될 수 있다. 각각의 경우에, 제 1 고유 저항 경로는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103)로부터 (도 5b 내지 도 5g 에 각각 도시된 바와 같이) 특정 비절제된 탭 (120f-120a) 을 포함하는 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 및 특정 위치 (122f-122a)(각각) 와 제 2 단부 (132) 에서의 콘택 패드 (112) 사이의 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 일부를 통해 정의된다 (예시의 명료함을 위해, 도 5a 내지 도 5g 의 각각에서의 제 1 고유 저항 경로는 해시된 라인 쉐이딩으로 콘택 패드들 (103 및 112) 사이에 나타나 있다. 반대로, 각각의 경우에 있어서, 제 2 고유 저항 경로는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 로부터 제 1 단부 (130) 에서 콘택 패드 (110) 와 특정 위치 (122f-122a)(각각) 사이의 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 일부 및 특정 비절제된 탭 (120f-120a)(도 5b 내지 도 5g 에 각각 도시된 바와 같음) 를 포함하는 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 를 통해 정의된다.
추가적인 예시를 위해, 표 1 은 5a 내지 도 5g 에 나타낸 상태들 1 내지 7 의 각각에 대해 정의된 제 1 및 제 2 고유 저항 경로들 ("URP") 과 연관된 예시적인 저항값을 기술하며, 여기서 경로들은 50 nm 두께의 금으로 형성된다. 다른 재료, 두께 및 경로 구성이 각각의 상태에 대해 상이한 연관된 저항값을 가질 것임을 이해할 것이다.
Figure pct00001
도 5a 내지 도 5g 에 관하여 위에 기술된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 테스트 스트립 (50) 은 테스트 센서 스트립 (50) 상의 저항 트레이스들의 비교 분석으로부터 제품 성능 및 속성 정보의 최소 7 개의 기본 상태들을 송신하기 위해 제조 동안 구성될 수 있다. 이산 저항값들이 예시적인 형태들로 위에 기술되었지만, 예측된 저항값들에 관하여 위에 더 기재된 바와 같이, 일부 실시형태에서는 이들 값이 제조 프로세스에서의 변동들로 인해 다소 달라질 것임을 알아야 한다. 이와 같이, 세컨더리 프로세싱 동안 테스트 스트립 (50) 이 제조될 수 있는 각각의 상태는 통상적으로 저항값의 범위 내에 포함될 것이다. 따라서, 일 실시형태에서, 이산 저항값들 자체가 아닌 저항값들의 각각의 이산 범위가 테스트 스트립 (50) 의 상태에 대응할 것이다. 예를 들어, 일 형태에서, 상태 1 에서의 제 1 고유 저항 경로의 저항값은 20-150 옴의 범위 내에 포함될 수 있고, 상태 2 는 310-450 옴의 범위 내에 포함될 수 있는 등이다. .
테스트 스트립 (50) 의 온도 및 테스트 미터 (10) 의 내부 일렉트로닉스 구성과 같은 저항 및 다른 인자들을 측정하는데 사용된 방법은 또한, 테스트 미터 (10) 에 의해 측정된 저항에 영향을 미칠 수 있고 따라서 사용될 수도 있는 저항들의 각각의 이산 범위의 사이즈를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 측정된 저항은 또한, 스위치의 저항이 스위치의 온도 및 제조 허용오차에 의존하여 달라지는, 테스트 미터 (10) 내부의 적어도 하나의 스위치의 저항을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 내부 스위치 저항 뿐만 아니라 콘택 저항 (즉, 미터의 콘택 핀의 특정 콘택 패드로의 콘택으로부터의 저항) 이 고려되고 따라서 각각의 제 1 저항 엘리먼트 (102) 및 제 2 저항 엘리먼트 (100) 에 대한 저항값들의 계산에서 자동으로 보상된다.
다른 형태들에서, 테스트 미터 (10) 는 저항값들이 테스트 스트립 (50) 상의 적어도 하나의 다른 저항값으로 비율화되거나 비례적으로 비교되는 방식으로 테스트 스트립 (50) 의 상태를 결정하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 테스트 미터 (10) 는 제 1 또는 제 2 고유 저항 경로의 저항값을 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 및 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 를 통해 측정하고, 이를 테스트 스트립 (50) 의 또 다른 측정된 저항값과 비교하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 테스트 미터 (10) 는 테스트 스트립 (50) 의 상태를 결정하기 위해 프라이머리 저항 엘리먼트 (102), 작동 저항 루프, 및 카운터 저항 루프 중 하나 이상의 측정된 저항에 대한 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 및 세컨더리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 1 또는 제 2 고유 저항 경로의 측정된 저항값을 비율화할 수 있다.
다시 도 3a 를 참조하면, 다른 형태에서, 테스트 스트립 (50) 은 테스트 스트립 (50) 의 근위 단부 (64) 상에 광학적 2 차원 코드 (200) 가 제공된다. 일부 형태들에서, 테스트 미터 (10) 에는, 테스트 미터 (10) 가 광학적 2 차원 코드 (200) 를 판독하도록 하는 광학 코드 판독기 (미도시) 가 제공된다. 광학적 2 차원 코드 (200) 에 의해 제공될 수 있는 부가 정보는 제품 만료일, 제품 식별 (국가 또는 지역), 혈액 및 제어 솔루션의 절편들, 스트립 로트 식별 및 다른 특징들일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 명세서에 개시된 특징들을 통합할 수 있는 테스트 스트립 (50) 의 또 다른 대표적인 형태가 개시된다. 유사한 번호의 엘리먼트들가 동일한 특징에 대응하는 이러한 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 는 상이한 구불구불한 형상을 갖도록 형성된다. 특히, 테스트 스트립 (50) 의 종축에 평행하게 이어지는 대신, 구불구불한 형상은 테스트 스트립 (50) 의 종축에 수직으로 이어진다. 이 구성은 또한, 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 의 접속 지점 (122a-g) 이 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 에 접속하는 위치를 수정한다. 또한, 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 의 탭들 (120a-g) 은 테스트 스트립 (50) 의 종축에 수직으로 배향된다.
이 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (132) 는 제 2 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (210) 와 접속된다. 도 3a 에 도시된 이전의 형태에서, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (132) 는 카운터 전극 트레이스 (58a) 와 함께 형성된다 (카운터 전극 콘택 패드 (80) 가 콘택 패드 (112) 와 동일 공간에 걸쳐지는 것으로 나타냄). 하지만, 위에 논의된 바와 같이, 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 제 2 단부 (132) 는 도 6 에 도시된 바와 같이, 카운터 전극 트레이스 (58a) 및 카운터 전극 콘택 패드 (80) 와는 별도로 콘택 패드 (210) 와 접속될 수 있다. 도 3a 에 도시된 형태에서와 같이, 테스트 스트립 (50) 의 세컨더리 프로세싱 동안, 탭들 (120a-g) 중 하나를 제외한 모든 것은 테스트 스트립 (50) 을 미리정의된 상태 (예를 들어, 상태들 1-7 ) 로 배치하도록 절제된다. 이 형태에서, 테스트 미터 (10) 는 제 1 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (110) 및 제 2 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (210) 를 사용하여 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 의 저항을 결정하도록 구성된다. 모든 다른 특징들은 도 3a에 도시된 형태에 관하여 논의된 바와 동일하게 유지된다.
도 7 을 참조하면, 작동 저항 루프에서 작동 감지 서펀틴 (serpentine)(220) 을 포함하는 다른 형태의 테스트 스트립 (50) 이 도시된다. 이 형태에서, 작동 감지 서펀틴 (220) 은 테스트 스트립 (50) 의 속성과 관련된 테스트 스트립 (50) 상의 추가 정보를 코딩하는데 사용된다. 도시된 바와 같이, 작동 감지 트레이스 (56) 는, 도시된 실시형태에서 테스트 스트립 (50) 의 원위 단부 (62) 상에 위치되는, 작동 감지 서펀틴 (220) 을 포함하도록 형성되었다. 작동 감지 서펀틴 (220) 은 저항의 범위 내에 포함되는 미리결정된 저항값을 갖는 작동 저항 루프가 선택적으로 형성되도록 한다. 저항값은 작동 감지 서펀틴 (220) 의 존재 또는 부재에 따라 달라질 수 있으며, 그 후 그 존재 시에는 또한 테스트 스트립 상에 작동 감지 서펀틴 (220) 을 형성하는데 사용된 폭, 길이, 두께 및 도전성 재료에 의존하여 달라질 수 있다. 작동 저항 루프의 저항값은 작동 감지 측정 콘택 패드 (75) 및 작용 전극 측정 콘택 패드 (70) 에 걸쳐 미리결정된 전압을 인가하고 그 후 결과의 전류 흐름을 측정하고 저항을 계산함으로써 테스트 미터 (10) 에 의해 측정 될 수 있다.
도 8 을 참조하면, 카운터 저항 루프에서의 카운터 감지 서펀틴 (230) 을 포함하는 다른 형태의 테스트 스트립 (50) 이 도시되어 있다. 도 7 에 도시된 형태에서와 같이, 이 형태에서는, 카운터 감지 서펀틴 (230) 이 테스트 스트립 (50) 의 속성과 관련된 테스트 스트립 (50) 상의 부가 정보를 코딩하는데 사용된다. 카운터 감지 트레이스 (60) 는 도시된 실시형태에서 테스트 스트립 (50) 의 원위 단부 상에 위치되는, 카운터 감지 서펀틴 (230) 을 포함하도록 형성되었다. 카운터 감지 서펀틴 (230) 은 저항들의 범위 내에 포함되는 미리결정된 저항값을 갖는 카운터 저항 루프가 선택적으로 형성되도록 한다. 카운터 저항 루프의 저항값은 카운터 감지 측정 콘택 패드 (86) 및 카운터 전극 측정 콘택 패드 (80) 에 걸쳐 미리결정된 전압을 인가하고 그 후 결과의 전류 흐름을 측정함으로써 테스트 미터 (10) 에 의해 측정될 수 있다.
도 9 를 참조하면, 테스트 스트립 (50) 의 적어도 2 개의 속성들에 관한 정보로 인코딩되는 분석물의 농도를 테스트하도록 구성된 테스트 스트립 (50) 의 다른 형태가 개시되어 있다. 이 형태에서, 제 1 저항 엘리먼트 (300) 는 예를 들어, 카운터 전극 콘택 패드와 같은 제 1 콘택 패드 (302) 와 제 2 콘택 패드 (304) 사이에 정의된다. 도시된 바와 같이, 제 1 세트의 탭들 (308a-l) 을 포함하는 제 2 저항 엘리먼트 (306) 는 제 1 저항 엘리먼트 (300) 와 접속된다. 이전 형태들에서와 같이, 제 1 세트의 탭들 (308a-l) 중 하나를 제외한 모든 것은 절제되어 탭들 (308a-b 및 308d-1) 을 개방 상태로 배치한다. 탭 (308c) 은 폐쇄 상태에 있고, 이에 의해 제 3 저항 패드 (310) 로부터 제 2 저항 엘리먼트 (306) 및 제 1 저항 엘리먼트 (300) 의 적어도 일부를 통해 제 1 콘택 패드 (302) 까지 제 1 고유 저항 경로를 정의한다. 제 2 고유 저항 경로는 또한 제 3 콘택 패드 (310) 로부터 제 2 저항 엘리먼트 (306) 및 제 1 저항 엘리먼트 (300) 의 적어도 일부를 통해 제 2 콘택 패드 (304) 까지 정의된다. 이 형태에서, 12 개까지의 상태들은, 어느 탭 (308a-l) 이 폐쇄 상태에 배치되는지에 의존하여 제 1 및 제 2 고유 저항 경로에 의해 정의될 수 있다.
제 2 세트의 탭들 (314a-l) 을 포함하는 제 3 저항 엘리먼트 (312) 는 또한 제 1 저항 엘리먼트 (300) 와 접속된다. 다시 한번, 탭들 (314a-l) 의 제 2 세트 중 하나를 제외한 모든 것은 절제되어 탭들 (314a-d 및 314f-1) 을 개방 상태로 배치한다. 단지 예시의 목적으로, 탭 (314e) 이 폐쇄 상태에 배치되어 제 4 콘택 패드 (316) 로부터 제 3 저항 엘리먼트 (312) 및 제 1 저항 엘리먼트 (300) 를 통해 제 1 콘택 패드 (302) 까지 제 3 고유 저항 경로를 정의한다. 제 4 고유 저항 경로는 또한, 제 4 콘택 패드 (316) 로부터 제 3 저항 엘리먼트 (312) 및 제 4 저항 엘리먼트 (300) 의 적어도 일부를 통해 제 2 콘택 패드 (304) 까지 정의된다. 이 형태에서, 12 개까지의 상태들은, 어느 탭 (314a-l) 이 폐쇄 상태로 배치되는지에 의존하여 제 3 및 제 4 고유 저항 경로에 의해 정의될 수 있다. 제 3 저항 엘리먼트 (312) 와 연관된 탭들 (314a-l) 의 수는 얼마나 많은 상태들이 테스트 스트립 (50) 상에 정의될 수 있는지를 지시한다. 다른 형태들에서, 부가적인 저항 엘리먼트들, 콘택 패드들 및 탭들이 테스트 스트립 상에서 부가 정보를 인코딩하기 위해 테스트 스트립 상에 배치될 수 있다.
도 5a 내지 도 5g 및 도 10 을 참조하면, 테스트 미터 (10) 가 생물학적 유체에서의 분석물의 농도를 측정하도록 하는 대표적인 프로세스에 대한 일반적인 설명이 기술된다. 프로세스는 테스트 스트립 (50) 을 테스트 미터 (10) 에 삽입함으로써 시작한다 (단계 (340)). 이 형태에서, 테스트 미터 (10) 는 테스트 스트립 (50) 이 테스트 미터 (10) 에 삽입되면 자동으로 턴온하도록 구성된다. 이러한 점에서, 테스트 미터 (10) 는 베이스 저항 네트워크 (104) 의 도전율을 측정하여 단계 (342) 에서 나타낸 테스트 스트립 (50) 과 연관된 적어도 하나의 속성을 확인하도록 구성된다. 일 형태에서, 테스트 미터 (10) 는 (제 1 또는 제 2 고유 저항 경로가 문의되는지 여부에 의존하여) 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드 (103) 및 콘택 패드들 (110, 112) 중 하나에 걸쳐 미리결정된 전압을 인가하고, 결과의 전류 흐름을 측정하여 저항을 계산하고 테스트 스트립 (50) 의 상태 (예를 들어, 상태들 1-7 중 하나) 를 결정하도록 구성된다. 위에 기술된 바와 같이, 테스트 스트립 (50) 의 상태는 세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 를 정의하는 제 1 또는 제 2 고유 저항 경로와 연관된 제 1 저항값의 함수로서 결정된다.
다른 형태들에서, 테스트 미터 (10) 는 또한 프라이머리 저항 엘리먼트 (102) 와 연관된 제 2 저항값을 결정하도록 구성된다. 이 형태에서, 테스트 미터 (10) 는 프라이머리 저항 엘리먼트 콘택 패드들 (110, 112) 에 미리결정된 전압을 인가하고 그 후 결과의 전류 흐름을 측정하고 이에 따라 저항을 계산하도록 구성된다. 테스트 미터 (10) 는 그 후 제 1 저항값 (즉, 선택된 고유 저항 경로와 연관된 저항) 과 제 2 저항값 (즉, 제 1 저항 엘리먼트 (102) 와 연관된 저항) 의 비율을 계산하고, 그 후 이 비율을 테스트 미터 (10) 의 메모리에 미리 저장된 룩업 테이블에 의해서와 같은 테스트 스트립 (50) 의 속성에 상관시킨다. 위에 기술된 바와 같이, 일 형태에서, 이 프로세스 동안 테스트 미터 (10) 가 결정하는 속성은 테스트 스트립 (50) 의 특정 로트에 대해 결정된 알고리즘 기울기 및 절편과 상관한다.
테스트 미터 (10) 가 속성을 결정하면, 테스트 미터 (10) 는 단계 (344) 에서 나타낸 속성에 관한 정보를 자동으로 활용하도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 테스트 미터 (10) 는 삽입된 테스트 스트립 (50) 에 특정인 특정 유형의 테스트를 수행하도록 명령받거나; 또는 테스트 미터 (10) 는 테스트 스트립들의 로트에 대해 미리 저장된 캘리브레이션 정보에 따라 미터를 캘리브레이션한다. 테스트 미터 (10) 는 단계 (342) 에서 결정되는 속성의 함수로서 구성된다. 따라서, 캘리브레이션 실시형태에서, 테스트 스트립 (50) 의 결정된 상태에 따라, 테스트 미터 (10) 는, 테스트 미터 (10) 에 삽입된 테스트 스트립 (50) 의 특정 타입에 대해 테스트 미터 (10) 가 조정되도록 하는, 메모리에 저장된 알고리즘 기울기를 포함한다. 이것은 테스트 미터 (10) 가 테스트 프로세스 동안 사용자가 테스트 미터 (10) 와 상호 작용하여야 하는 것을 요구하지 않으면서 더 정밀한 결과들을 제공하도록 한다.
테스트 미터 (10) 가 코딩된 속성 정보에 따라 구성된 후, 측정 시퀀스는 예컨대 사용자가, 예를 들어 테스트 스트립 (50) 에 사용자가 혈액을 도포하도록 촉구함으로써 시작될 준비가 되며, 이는 단계 (346) 에서 나타낸다. 일단 혈액이 테스트 스트립 (50) 에 도포되면, 테스트 미터 (10) 는 혈당 측정 사이클을 시작하며, 이는 단계 (348) 에서 나타낸다. 테스트 미터 (10) 가 혈당 측정 사이클을 수행한 후, 테스트 미터는 결과들을 디스플레이 (16) 상에 표시하도록 구성된다 (단계 (350)). 이 예시적인 예는 단지 기본적인 예이며, 테스트 미터 (10) 는 많은 다른 태스크들을 또한 수행하도록 구성된다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 테스트 미터 (10) 는 사용자가 과거로부터의 테스트 결과를 볼 수 있도록 테스트 결과를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 절제 (ablate) 는 예를 들어 절단, 연마 또는 증발에 의해 행해질 수 있는 절제 또는 파괴를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 일 형태에서, 탭들 (120a-g) 의 적어도 일부는, 다이오드 펌핑 고체 상태 레이저 또는 섬유 레이저일 수 있는 레이저에 의해 절제된다. 예시적인 형태에서, 다이오드 펌핑 고체 레이저는 355 나노미터 다이오드 펌핑 고체 레이저이고, 섬유 레이저는 1090 나노미터 섬유 레이저이다.
세컨더리 저항 엘리먼트 (100) 의 예시된 실시형태들은 탭들 (120a-g) 중 어느 하나가 폐쇄로 남는지에 의존하여 7 가지 상태들이 가능함을 보여준다. 당업자는 탭들 (120) 을, 미리결정된 접속 지점들 (122) 의 수에서의 증가 또는 감소로, 베이스 저항 네트워크 (104) 에 대한 설계로부터 탭들 (120) 을 추가 또는 절제함으로써 원하는 또는 필요한 바에 따라 상태들의 수가 감소되거나 증가될 수도 있음을 잘 이해할 것이다.
언급된 바와 같이, 일련의 저항기 탭들이 전체 네트워크를 따라 하나 이상의 탭들의 선택을 허용할 수 있는 테스트 스트립 (50) 상의 저항기들의 네트워크를 따라 생성될 수 있다. 저항기 탭들의 이러한 사용은 테스트 스트립 (50) 에 사용 된 층들과 같은, 느슨하게 제어되는 도전층에서 정밀 저항기들을 생성하는 것과 연관된 제한들을 해결할 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 이용가능한 공간, 스페이싱 요건들, 트레이스 재료들 등은 느슨하게 제어된 도전층에서 정밀 저항기들을 설계하는 능력을 모두 제한할 수 있다. 전체 네트워크를 따라 복수의 탭들을 사용하여 2 개 이상의 관련 회로들을 생성함으로써, 회로들은 테스트 스트립들에서의 변동 효과들을 제어하는 원하는 비율로 별도로 측정되고 배치될 수 있다. 예를 들어, 도전율 변동, 온도 변동, 콘택 저항 변동 등이 보상되거나 제어될 수 있다. 또한, 테스트 스트립 (50) 에 사용되는 것과 같은 작은 저항을 측정할 때, 기생 (직렬) 저항이 측정들에 영향을 미칠 수 있다. 부가적으로, 콘택 저항은 테스트 스트립 (50) 상의 것들과 같은 가요성 기판 상의 비교적 연질인 재료들의 얇은 층을 사용하여 제어하는 것이 어려울 수 있다. 복수의 탭들을 통해 선택가능한 저항들의 비선형 분포를 허용하면, 콘택 저항과 연관된 감도를 감소시킬 수 있다. 일부 실시형태들에서, 단 하나의 탭만이 온전한 상태를 유지할 수 있다. 대안으로, 모든 콘택 저항이 측정된 저항에 비해 적절하게 보상되고 및/또는 중요하지 않은 경우, 탭들의 조합은 온전한 상태를 유지할 수 있다.
이제 도 11 을 참조하면, 2 개의 저항기 네트워크 (1100) 가 도시되어 있다. 이 구성에서, 인코딩 저항기들은 제 1 저항기 (R1) 및 제 2 저항기 (R2) 로 구성된다. 이 구성에서는, 저항기들에 의해 인코딩된 정보를 결정하기 위해 단지 2 개의 저항기 측정들 (R1 및 R2) 만이 필요하다. 이것은 인코딩 저항기들 (R1 및 R2) 의 각각을 개별적으로 측정함으로써 달성될 수 있다. 대안으로, 개별 인코딩 저항 (R1 또는 R2) 보다 적은 전체 인코딩 저항 네트워크 (R1 + R2) 가 정보를 인코딩하는데 사용될 수 있다. 인코딩된 정보는 재료의 도전율 및/또는 온도 감도의 효과들을 제어하거나 최소화하기 위해 저항비를 결정함으로써 산출될 수 있다. 저항 엘리먼트 (R1, R2) 의 예시의 비율은 다음과 같을 수 있다.
Figure pct00002
가능한 비율 계산이 선택되는 것에 관계 없이, 인코딩 저항기들 (R1 및 R2) 은 일반적으로 복수의 접속 지점들의 각각과 연관된 콘택 저항과 함께 측정될 수 있다. 접속 지점들 RNET (1102), RTAP (1104) 및 접속 지점 CES (1106) 는 도 11 에서 볼 수 있다. 접속 지점 RNET (1102) 은 R(RNET) 로 나타낸 접속 저항을 가지며; 접속 지점 RTAP (1104) 는 R(RTAP) 로 나타낸 접속 저항을 가지며; 그리고 접속 지점 CES (1106) 는 R(CES) 로 나타낸 접속 저항을 갖는다. 이 구성에서, RA 및 RB 가 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R(RNET) 보다 상당히 큰 경우, 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R(RNET) 은 중요하지 않다. 하나의 비제한적인 예에서, R1 및 R2 는 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R (CES) 보다 상당히 크며, R1 및 R2 는 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R(CES) 보다 10 배 큰 값들을 갖는다. 대안으로, 일부 구성들에서, R1 및 R2 는 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R(CES) 보다 10 배 미만으로 더 큰 값들을 가질 수 있다. 그러나, R1 및 R2 가 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R(CES) 보다 상당히 큰 저항을 갖지 않는 경우, 콘택 저항들 R(RNET), R(RTAP), R(CES) 은 인코딩 저항들 (R1 및 R2) 을 압도할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 기생 콘택 저항을 처리하거나 완화하기 위해 다른 구현이 사용될 수 있다.
특히, 도 12 는 실제 테스트 스트립 콘택 저항들 (1200) 의 클러스터를 도시한다. 도 13 은 도 12 에서의 데이터를 모으는데 사용된 테스트 스트립 (1250) 의 구성을 나타낸다. 테스트 스트립 (1250) 은 8 개의 접속 지점들을 갖는다. 그러나, 테스트 스트립 (1250) 은 8 개 보다 많거나 8 개 보다 적은 접속 지점들을 가질 수 있음을 알아야 한다. 테스트 스트립 (1250) 은 8 개의 접속 지점들을 사용하여 형성된 4 개의 루프 저항들을 가질 수 있다. 제 1 저항 루프 (1252) 는 접속 지점들 (WES 및 WE) 사이에 형성된 루프일 수 있다. 제 2 저항 루프 (1254) 는 접속 지점들 (RNET 및 RTAP) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 제 3 저항 루프 (1256) 가 접속 지점들 (CE 및 CES) 사이에 형성될 수 있다. 제 4 저항 루프 (1258) 는 접속 지점들 (CES 및 RNET) 사이에 형성될 수 있다.
이제 도 12 로 돌아가면, 테스트 스트립 콘택 저항은 도 13 에 나타낸 바와 같이 50 개의 스트립들 상에서 측정되었다. 이 예에서, 스트립들의 각각은 실온에서 측정되었다. 저항 루프들 (1252, 1254, 1256) 를 측정하기 위해 적절히 구성된 바이오센서 테스트 미터가 먼저 사용되었다. 대안으로, 저항 루프들 (1252, 1254, 1256) 을 측정하기 위해 4-와이어 디지털 옴 미터 (켈빈 콘택/접속) 를 구현하도록 각각의 콘택에 대해 리던던트 접속들이 사용되었다. 테스트 미터와 4-와이어 디지털 옴 미터 사이의 차이는 각각의 저항 루프 (1252, 1254, 1256) 에 대해 산출되었다. 그 결과들은 도 12 에 나타나 있다. 데이터는 평균 테스트 콘택 저항 (1202) 이 통상적으로 콘택 당 약 1 옴인 것을 나타낸다.
이와 같이, 4-와이어 저항 측정 디바이스를 사용하여 저항을 측정함으로써 콘택 저항의 영향을 감소시키는 시스템 및 방법이 생성될 수 있다. 하지만, 4-와이어 측정 기법들을 사용할 때 패드 마다 부가 콘택 와이어들, 콘택 패드들 또는 지점들이 종종 필요하다. 이는 커넥터 콘택 밀도, 콘택 피치 및/또는 제조 허용오차에 부가적인, 바람직하지 않은 리던던시 또는 복잡성을 야기할 수 있다. 이것은 바이오센서 에러들을 초래할 수 있다.
당업자는 켈빈 콘택들/접속들 (원격 감지 또는 4-지점 프로브) 을 사용하는 것은 미지의 부하 임피던스들의 보다 정확한 측정을 가능하게 하기 위해 전류-반송 및 전압-감지 전극 리드들 또는 와이어들의 별도 쌍들을 갖는 전기 임피던스 측정 기법임을 이해한다. 한쌍의 원격 접속된 감지 리드를 부가하면, 여기 회로가 부하에서 또는 부하 근방에서 동적으로 이용가능한 잠재적 참 (true) 을 검출하도록 할 수 있다. 여기 회로는 그 후 소스를 능동적으로 조정하거나 또는 통상적으로 0 을 향해 에러 신호를 구동하는, 감지된 전위 에러 신호에 기초하여 전위를 강제하도록 구성될 수 있다. 원하는 전위는 그 후 넓은 범위의 부하 및 부하 저항에 걸쳐 부하에서 능동적으로 유지된다. 이는 소스 전위를 원하는 전위차
Figure pct00003
로 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 이 방식은 소스와 부하의 감지 접속들 사이의 전류 반송 경로에서의 IR 손실들을 효과적으로 보상할 수 있다. 이러한 동작의 방식은 많은 동적 여기들 및 부하들에 대해 유사하다. 그러나, 이 방식은 일반적으로 전류 및 와이어 저항들의 크기와 결합된 여기 회로의 조정 범위 및 속도에 의해 제한된다. 더욱이, 공간은 종종 바이오센서들과 같은 디바이스들에서의 인자일 수 있고, 켈빈 콘택들/접속들은 패드마다 부가적인 콘택들, 패드들 또는 이중 콘택들을 필요로 하며, 이는 항상 실현 가능하지 않을 수 있다.
이제 도 14 를 참조하면, CES (1402) 및 RNET (1404) 콘택들에서 종단된 저항기 네트워크를 측정하도록 설계되는 공유 접속 및 부분 콘택 저항 보상 방식 (1400) 이 나타나 있다. 콘택 지점들 CES (1402) 및 RNET (1404) 은 제 1 저항 루프 (1406) 를 형성할 수 있다. 저항 루프 (1406) 의 제 1 단부는 상술한 바와 같이, 생물학적 샘플들 상의 전기화학적 반응들을 용이하게 하기 위해 전기화학적 셀 (미도시) 과 공유된 하나 이상의 콘택들에 접속될 수 있다. 일 예에서, 저항기 루프 (1406) 의 제 1 단부는 CES (1402) 콘택 지점이다. 일 구성에서, CES (1402) 콘택 지점은 드라이버 (1408) 에 의해 능동적으로 구동될 수 있다. 드라이버 (1408) 는 4-와이어 저항 측정 디바이스의 드라이버일 수 있다. 대안으로, 드라이버 (1408) 는 테스트 미터 (10) 에 포함된 4-와이어 저항 측정 회로 (1410) 의 드라이버일 수 있다. 드라이버 (1408) 는 전압 신호를 인가함으로써 콘택 지점 CES (1402) 을 구동할 수 있고, 이에 의해 제 1 저항 루프 (1406) 를 여기시킨다. 콘택 지점 RNET (1404) 은 전압 신호를 제어하기 위한 기준 지점으로서 작용할 수 있다. 콘택 지점 RNET (1404) 은 또한 4-와이어 저항 측정 회로 (1410) 의 증폭기들 (1412 및 1414) 상의 반전 입력들에 결합될 수 있는, 보상되지 않은 네거티브 감지 지점으로서의 작용할 수 있다. 이러한 접속 방식은 콘택 패드 CES (1402) 의 콘택 저항을 보상할 수 있다. 이러한 접속 방식은 또한 콘택 지점 CES (1402) 와 단부 지점 (1416) 사이의 리드 저항을 보상할 수 있다. 콘택 지점 CES (1402) 의 콘택 저항 및 콘택 지점 CES (1402) 과 단부 지점 (1416) 사이의 리드 저항을 보상함으로써, 4-와이어 측정 회로 (1410) 는 콘택 지점 RNET (1404) 의 콘택 저항을 포함하는, 콘택 지점 RNET (1404) 와 단부 지점 (1416) 사이의 저항을 결정할 수 있다. 복귀 경로 및 보상되지 않은 네거티브 감지 지점의 양자 모두로서 콘택 지점 RNET (1404) 을 사용함으로써, 도 1 의 테스트 미터 (10) 에 부가적인 접속 지점들 또는 부가적인 테스트 리드들을 추가하지 않으면서 켈빈 - 유형 저항 측정들이 획득될 수 있다.
도 15 를 참조하면, 또 다른 공유 접속 및 부분 콘택 저항 보상 방식 (1500)이 도시되어 있다. 이 공유 접속 및 부분 콘택 저항 보상 방식 (1500) 은 콘택 지점 RTAP (1502) 및 콘택 지점 RNET (1504) 에서 종단되는 저항기 네트워크를 측정할 수 있다. 콘택 지점들 RTAP (1502) 및 RNET (1504) 은 제 1 저항 루프 (1506) 를 형성할 수 있다. 저항 루프 (1506) 의 제 1 단부는 상술한 바와 같이, 생물학적 샘플들 상의 전기화학적 반응을 용이하게 하기 위해 전기화학적 셀 (미도시) 과 공유되는 하나 이상의 콘택들에 접속될 수 있다. 일 예에서, 저항 루프 (1506) 의 제 1 단부는 콘택 지점 RTAP (1502) 이다. 일 구성에서, 콘택 지점 RTAP (1502) 는 드라이버 (1508) 에 의해 능동적으로 구동될 수 있다. 드라이버 (1508)는 RTAP (1502), RNET (1504), 및 CES (1520) 에서 측정들을 취하는 3-와이어 저항 측정 디바이스의 드라이버일 수 있다. 대안으로, 드라이버 (1508) 는 도 1 의 테스트 미터 (10) 에 포함된 4-와이어 저항 측정 회로 (1510) 의 드라이버일 수 있다. 드라이버 (1508) 는 전압 신호를 제공함으로써 콘택 지점 RTAP (1502) 를 구동할 수 있고, 이에 의해 제 1 저항 루프 (1506) 를 여기시킨다. 이어서, 콘택 지점 RNET (1504) 은 전압 신호에 대한 복귀 경로로서 작용할 수 있다. 콘택 지점 RNET (1504) 은 4-와이어 저항 측정 회로 (1510) 의 증폭기들 (1512 및 1514) 상의 반전 입력들에 결합될 수 있는 네거티브 감지 지점 또는 기준으로서 작용할 수 있다. 이러한 접속 방식은 콘택 패드 RTAP (1502) 의 콘택 저항을 보상할 수 있다. 이러한 접속 방식 (1500) 은 또한 상술한 바와 같이 어느 트레이스들 (탭들) 이 절단되었는지에 의존하여, 콘택 지점 RTAP (1502) 와 복수의 단부 지점들 (1516a-f) 중 하나 사이의 리드 저항을 보상할 수 있다. 트레이스가 절단되지 않았으면, 접속 방식 (1500) 은 콘택 지점 RTAP (1502) 와 단부 지점 (1518) 사이의 리드 저항을 보상할 수 있다. 콘택 RTAP (1502) 의 콘택 저항 및 콘택 지점 RTAP (1502) 와 적어도 하나의 종점 (1516a-f) 사이의 리드 저항을 보상함으로써, 4-와이어 측정 회로 (1510) 는 콘택 지점 RNET (1504) 콘택 저항을 포함하고 RTAP (1502) 콘택 저항 및 콘택 지점 CES (1520) 에서 단부 지점 (1518) 또는 단부 지점 (1516a-f) 까지의 트레이스 저항을 배제한 복수의 단부 지점들 (1516a-f) 중 하나와 콘택 지점 RNET (1504) 사이의 저항을 결정할 수 있다. 위의 배열은 기존의 측정 리소스들 및 기법들을 사용하면서, 공유된 상호 접속을 통해 하나 이상의 켈빈 접속들을 허용함으로써 저항 측정들의 개선된 정확도를 허용할 수 있다. 부가적으로, 위의 접속 방식들 (1400 및 1500) 은 부가 바이오센서 영역 (real estate) 또는 미터 전자장치에 대한 수정 없이 또는 거의 없는 개선된 저항 측정 정확도를 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 미터 전자장치는 프로그램가능한 아날로그 스위치 매트릭스 및/또는 적절한 스위치 제어를 포함함으로써 수정될 수 있다.
이제 도 16a 내지 도 16g 를 참조하면, 복수의 테스트 스트립들 (1600a-g) 을 볼 수 있다. 복수의 테스트 스트립들 (1600a-g) 은 정보를 인코딩하기 위한 탭들 (1604a-g) 을 갖는 저항기 네트워크들 (1602a-g) 에 대한 7 가지 주요한 상태들을 나타낸다. 테스트 스트립 (1600g) 은 모두 탭들 (1604g) 이 절단되지 않은, 온전한 트레이스 경로들을 갖는다. 테스트 스트립 (1600g) 은 모든 탭들 (1604a 내지 1604g) 이 프라이머리 저항 루프에 접속되는 상태 0 의 공칭 또는 디폴트 제조 구성을 나타낼 수 있다. 테스트 스트립들 (1600a 내지 1600f) 은 제조 프로세스가 완료된 후 선택될 수도 있는 6 개의 1 차 수정들을 나타내고, 6 개의 이용가능한 탭들 (1604a 내지 1604f) 중 하나만 제외하고 모두 절단함으로써 특징화된 재료이다. 테스트 스트립들 (1600a-f) 은 동작 상태들 1-6 을 나타낸다. 테스트 스트립들 (1600a 내지 1600f) 의 각각에서, 탭 트레이스들 (1604a 내지 1604g) 중 하나만 제외하고 모두 위에 논의된 바와 같이 절단되었다.
일 구성에서, 탭들 (1604a 내지 1604f) 은 레이저를 사용하여 절단될 수 있다. 예를 들어, 탭 (1604a 내지 1604f) 은 작은 선형 스팟에 포커싱된 450 nm 파장의 단일 레이저 다이오드 에미터를 사용하여 절단될 수 있다. 빠른 응답 전력 공급부를 사용하여, 레이저 다이오드는 피드백 신호에 기초하여 프로그래밍 된 시퀀스에 대해 펄스 온/오프 될 수 있다. 일 예에서, 레이저는 바이오센서가 아래를 통과하는 동안 등록 센서에 의해 제공된 신호에 기초하여 펄싱될 수 있다.
이제 도 17a 및 17b를 참조하면, 접속 지점들 RNET (1702), RTAP (1704), CES (1706) 및 CE (1708) 를 갖는 대칭 저항 네트워크를 포함하는 바이오센서 테스트 스트립 (1700) 이 도시되어 있다. 도 17a 는 물리적 형태의 바이오센서 테스트 스트립 (1700) 을 도시하고, 도 17b 는 테스트 스트립 (1700) 의 개략도이다. 테스트 스트립 (1700) 은 균일하게 분포된, 거의 동일한 거리 저항 탭들 (1712a-f) 을 갖는 저항 네트워크 (1710) 를 가질 수 있다. 저항 탭들 (1712a-f) 은 저항값들 R1-R7 을 초래한다. 테스트 스트립 (1700) 이 6 개의 저항 탭들 (1712a-f) 을 갖지만, 테스트 스트립은 6 개 보다 많은 저항 탭들 또는 6 개 미만의 저항 탭들을 가질 수 있음을 알아야 한다. 콘택 지점 RTAP (1704) 와 콘택 지점 RNET (1702) 사이에 제 1 저항 루프 (1714) 가 형성될 수 있다. 제 2 저항 루프 (1716) 는 콘택 지점 CES (1706) 와 콘택 지점 RNET (1702) 사이에 형성 될 수 있다. 제 1 저항 루프 (1714) 와 제 2 저항 루프 (1716) 사이에서 측정된 저항의 비율은 계산되고 테스트 스트립 (1700) 의 상태를 결정하는데 사용될 수 있다. 일 구성에서, 제 1 저항 루프 (1714) 및 제 2 저항 루프 (1716) 의 저항비는 항상 1 보다 작도록 설계될 수도 있다. 대안으로, 제 1 저항 루프 (1714) 및 제 2 저항 루프 (1716) 의 저항의 역비는 비율이 항상 1 보다 크도록 사용될 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 테스트 스트립 (1700) 은 6 개의 저항 탭들 (1712a-f) 을 갖는다. 탭들 (1712a 내지 1712f) 중 어느 것도 절단되지 않거나 (상태 0) 또는 탭들 (1712a-f) 중 하나를 제외한 모든 것이 절단되도록 (상태들 1-6), 탭들 (1712a 내지 1812f) 이 구성되는 경우, 7 개의 주요 상태들이 있다. 하지만, 일부 구성들에서, 하나보다 많은 탭 (1712a-f) 이 절단되지 않은 상태로 유지 될 수 있어서, 부가적인 저항 옵션들을 허용한다. 단지 하나의 탭 (1712a-f) 만이 절단되지 않은 채로 있는 경우, 다음의 식들은 바이오센서 테스트 스트립 (1700) 에 대한 각 상태에 대해 제 1 저항 루프 (1714) 및 제 2 저항 루프 (1716)의 비율을 결정할 수 있다.
상태 1 (온전한 탭 (1712a)):
Figure pct00004
상태 2 (온전한 탭 (1712b)):
Figure pct00005
상태 3 (온전한 탭 (1712c)):
Figure pct00006
상태 4 (온전한 탭 (1712d)):
Figure pct00007
상태 5 (온전한 탭 (1712e)):
Figure pct00008
상태 6 (온전한 탭 (1712f)):
Figure pct00009
마찬가지로, 이용가능한 7 개의 1 차 비-확인 코드 (non-evident code; NEC) 상태들의 정의는 다음과 같을 수 있다 :
상태 0 : 모든 탭들이 온전하다 (노드 'e'는 제어 지점이다).
상태 1 : 'J7'에 대한 탭만이 온전하다 (노드 'J7'은 제어 지점이다).
상태 2 : 'J6'에 대한 탭만이 온전하다 (노드 'J6'은 제어 지점이다).
상태 3 : 'J5'에 대한 탭만이 온전하다 (노드 'J5'는 제어 지점이다).
상태 4 : 'J4'에 대한 탭만이 온전하다 (노드 'J4'는 제어 지점이다).
상태 5 : 'J3'에 대한 탭만이 온전하다 (노드 'J3'은 제어 지점이다).
상태 6 : 'J2'에 대한 탭만이 온전하다 (노드 'J2'는 제어 지점이다).
상태 0 은 이용가능한 다수의 병렬 경로들에 기인한 다양한 산출들을 사용하여 결정될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 최소 비율 (여기서, 비제한적인 예에서, 상태 1 에 할당 됨) 은 R7 을 제 2 저항 루프 (1716) 의 저항기 합산 (R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6) 으로 제산하는 것에 의해 결정될 수 있다. 최대 비율은 저항기 합산의 일부로서 R1에 의해 제한될 수 있다. 일 구성에서 저항값의 선형 분포는 저항기들 (R1-R6) 에 대해 선택될 수 있다. 저항값들의 선형 분포는 식
Figure pct00010
을 사용하여 결정될 수 있으며, 식 중 N 은 원하는 탭들의 총수와 동일하다. 또한, 위의 도 12 및 도 13 에서 기재된 저항 측정 접속 방법들로서, 위의 것은 콘택 지점들 (CES) (1706) 및 RNET (1702) 에서의 콘택 저항들을 효과적으로 무효화할 수 있지만, 실제 비율은 하기의 식으로 나타낼 수 있다:
Figure pct00011
이제 도 18 로 가면, R1-R7 에 대한 저항값들의 균일한 선형 분포를 갖는 테스트 스트립들의 대략 1500 쌍의 네트워크 측정으로부터 계산된 실제 비율을 나타내는 분포도 (1800) 를 볼 수 있다. 각각의 상태 (0-6) 는 각각의 상태 값에 대해 수직 막대들로 나타낸 실험적 에러율을 가질 수 있다. 대부분의 상태들은 서로간에 적절한 "버퍼"를 가지지만, 상태 0 과 상태 5 사이에는 "실패" 의 가능성이 있음을 알 수 있다. 상태 (0) 과 상태 (5) 사이의 이러한 가능한 "실패" 는 부가적인 비보상 콘택 저항들에 기인할 수 있다. 이러한 잠재적인 실패는 몇 가지 쟁점들을 야기할 수 있다.
첫째, RNET (1702) 와 연관된 부가 콘택 저항이 있었다면, 상태 0 과 연관된 비율은 상태 5 로 잘못 판단할 가능성이 있을 수 있다. 둘째, 전체 저항 (RNET (1702)) 이 감소함에 따라, 이용가능한 탭 저항들 (R1-R7) 이 비례하여 더 낮아질 수 있다. 콘택 지점 RNET (1702) 에서 보상되지 않은 저항으로 인하여 디바이스 또는 테스트 미터 (10) 에 의해 잘못식별된 상태들에 대한 더 높은 민감성을 초래할 수 있다. 마지막으로, R1-R7 에 대해 선형으로 분포된 저항값들을 사용할 때, 상태 0 은 나머지 6 개의 상태들 사이에 대칭 적으로 위치되지 않을 수도 있다. 일 예에서, 상태 0 의 양측에 위치된 동일한 수의 상태 (비율) 옵션들을 갖는 것이 바람직할 것이다. 이것은 중심 디폴트 상태로부터 인코딩된 정보 상태들로의 동심 천이들을 허용할 수 있다.
따라서, 저항비를 결정하는데 있어서 기생 저항들의 영향을 완화하기 위해 대안의 저항값 방식이 구현될 수 있다. 일 구성에서, 대안의 저항값 방식은 R1-R7 에 대한 저항값들의 비선형 분포에 의존할 수 있다. R1-R7 에 대한 비선형 저항값들을 활용함으로써, 상술한 저항비 방법이 상태를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 구성에서, 상태 정보를 디코딩하기 위해 절대 저항은 사용되지 않는다. 부가적으로, 디바이스 또는 테스트 미터 (10) 는 도 17a 의 콘택 지점 (RNET)(1702) 에서 비보상 콘택 저항으로 인한 부정확한 상태 결정들이 더 적어질 수 있다는 점에서 더 신뢰성이 있을 수 있다. 또한, 저항값들 (R2-R6) 은 모든 상태들에 걸쳐 콘택 지점 RNET (1702) 에서 비보상 콘택 저항의 영향을 보다 균등하게 분배하도록 재산출될 수 있다. 예를 들어, 저항값들 (R2-R6) 은 RNET 대 RTAP 값이 최소 (가장 낮은 비율) 일 때 그의 가장 큰 값들에 있을 수 있다. 마지막으로, 상태 0 이 공칭 값으로 고려될 때, 저항값들 (R2 내지 R6) 의 비선형 분포를 허용하면, 상태들의 총수가 증가되도록 하여, 다수의, 중심으로 분포된 상태들 또는 비율들이 상태 0 으로 할당되도록 할 수 있다.
몇 가지 상이한 방법들이 저항들 (R2-R6) 을 분배하는데 사용될 수 있다. 일반적으로 R1 및 R7 은 트레이스 재료의 도전율, 트레이스 치수, 트레이스 라우팅을 위해 이용가능한 면적, 및 시스템이 신뢰성있게 측정할 수 있는 최저 저항으로 제한된다. 나머지 저항기들 (R2-R6) 은 위에 논의된 쟁점들을 해결하는 임의의 함수로 분포될 수 있다. 예를 들어, 도 19 는 상이한 함수들에 대한 다수의 상태들에 걸친 몇몇 저항비들을 도시한다. 예를 들어, 선형 함수를 사용한 상태 당 비율 분포는 플롯 1900 상에서 볼 수 있다. 사인곡선 함수를 사용한 상태 당 비율 분포는 플롯 1902 상에서 볼 수 있다. 지수 함수를 사용한 상태 당 비율 분포는 플롯 1904 상에서 볼 수 있다. k/x2 함수를 사용한 상태 당 비율 분포는 플롯 1906 상에서 볼 수 있다. 마지막으로, k/√x 함수를 사용한 상태 당 비율 분포는 1908 상에서 볼 수 있다.
도 19 로부터, 사인곡선 함수 (1902) 는 낮은 상태들에 대한 비율 분리에 관하여 선형 함수 (1900) 보다 약간의 개선만을 초래할 수 있음을 알 수 있다. 하지만, 플롯 (1904) 에 나타낸 지수 함수와 같은 단순한 멱함수 (power function) 는 낮은 비율들 사이의 분리에서 현저한 개선을 생성할 수 있다. 멱함수의 일반적인 형태는 식
Figure pct00012
로 나타낼 수 있고, 식중 A 및 B 는 상수이다. 이 함수는
Figure pct00013
로 다시 기입될 수 있고, 테스트 스트립의 저항값에 대해 적어도 하나의 비율을 결정하기 위해 적용되며, 식중 N 은 상태들의 총수를 나타낸다. 일 실시형태에서, R1 값은 측정 가능한 범위 내에서 저항값이 되도록 선택될 수 있고, N 은 Rsum 의 원하는 값에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 테스트 스트립 상의 이용가능한 공간, 재료의 도전율 등과 같은 제약들은 N 값을 결정하는데 있어서 인자들로서 사용될 수 있다. Rsum 및 N 값들이 선택되면, α 는 식
Figure pct00014
을 사용하여 풀 수 있다.
이제 도 20을 참조하면, 저항비에 대한 위의 거듭제곱 식에서 상수 "N" 을 변화시키는 효과를 도시하는 분포 플롯 (2000) 이 제공된다. 알 수 있는 바와 같이, "N" 값이 높을수록, 예를 들어 N = 10 일 때, 저항비는 선형 값에 더 근접하게 된다. 따라서, N 값은 임의적으로 증가되지 않아야 한다.
위의 프로세스는 특정 설계 제약들 (콘택 패드들의 폭, 길이, 수 및 크기, 권장 트레이스 폭/스페이싱 등) 을 갖는 물리적 바이오센서에 적용되었다. 물리적 구현은 이론적 구현 (즉, 30 스퀘어) 에서 사용된 것보다 약간 더 높은 R1 (즉, 31.6 스퀘어) 을 초래하였다. 또한, N 은 0.92 의 최대 (공칭) 비 및 0.2 의 최소 비를 제공하였던, 8 과 동일하게 설정되었다. 개별 레지스터들에 대한 저항값들 (N = 8 에 대해 R1-R7) 이 계산되었고, 하기 표 2 에서 알 수 있다.
Figure pct00015
이제 도 21 을 참조하면, 표 2 에서의 값들을 사용하여 비선형 저항비에 대한 저항비의 선형 분포를 비교하는 분포도 (2100) 를 볼 수 있다. 이 예에서, 9 개의 산출된 비율들 중 중앙의 3 개가 상태 0 으로 예약/할당된다. 3 개의 비율들 중 가장 낮은 것이 상태 0 저항비에 대한 타겟일 수 있다. 상태 0 에 대한 3 개의 비율들 중 가장 낮은 것을 사용함으로써, 디폴트 (상태 0) 조건에 대한 추가 마진이 제공될 수 있다.
위의 물리적 구현 값들은 제조 및 레이아웃 가이드라인들의 세트에 입력되어 구현을 위한 테스트 스트립 레이아웃을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 22 는 저항기들 (R1-R7) 을 도시하고, 위의 물리적 구현 값들에 기초한 테스트 스트립 (2200) 의 하나의 가능한 구현을 도시하며, 이는 비대칭 저항 네트워크 (즉, 불균일하게 분포된 저항 탭들의 세트) 를 활용한다. 네트워크의 최대값 쪽으로 편향된 불균일하게 분포된 저항 탭들의 세트는 측정 시 콘택 저항의 영향을 감소시키는데 도움을 준다. 또한, 도 23 은 각 상태를 구현하는데 필요한 절단 위치들에 대응하는 제어 노드들 (2302, 2304, 2306, 2308, 2310, 2312) 을 도시한다. 유리하게, 불균일하게 분포된 저항 탭들은 모든 코드들에 대해 NEC 결정을 위한 저항비 방법이 사용되는 것을 허용할 수 있고, 또한 RNET 에서 비보상 콘택 저항으로 인한 부정확한 NEC 결정을 검출하기에 충분히 강건할 수 있다. 또한, 불균일하게 분포된 저항 탭들은 모든 NEC 코드들에 대해 보상되지 않은 RNET 콘택 저항의 영향을 "균등화" 하기 위해 탭 저항의 재분배를 허용할 수 있다.
24a 내지 도 24g 로 가면, 테스트 스트립 (2400, 2402, 2404, 2406, 2408, 2410, 2412) 의 하나의 가능한 구성 세트가 도시되어 있다. 도 24a 내지 도 24g 에서는, 7 개의 가능한 상태들의 각각을 예시하기 위해, 각각의 테스트 스트립들 (2400, 2402, 2404, 2406, 2408, 2410) 이 단일의 온전한 제어 노드들 (2302, 2304, 2306, 2308, 2310, 2312), 또는 모든 온전한 콘택 노드들 (2302, 2304, 2306, 2310, 2312) 을 갖는다. 상태 1 을 나타내는 테스트 스트립 (2400) 은 콘택 노드 (2312) 만 온전한 것으로 나타나 있다. 상태 2 를 나타내는 테스트 스트립 (2402) 은 콘택 노드 (2310) 만 온전한 것으로 나타나 있다. 상태 3 을 나타내는 테스트 스트립 (2404) 은 콘택 노드 (2308) 만 온전한 것으로 나타나 있다. 상태 4 를 나타내는 테스트 스트립 (2406) 은 콘택 노드 (2306) 만 온전한 것으로 나타나 있다. 상태 5 를 나타내는 테스트 스트립 (2408) 은 콘택 노드 (2304) 만 온전한 것으로 나타나 있다. 상태 6 을 나타내는 테스트 스트립 (2410) 은 콘택 노드 (2302) 만 온전한 것으로 나타나 있다. 상태 0 을 나타내는 테스트 스트립 (2412) 은 모든 콘택 노드 (2302, 2304, 2306, 2308, 2310, 2312) 가 온전한 것으로 나타나 있다.
그 다음, 각각의 상태의 다수의 테스트 스트립들이 분석되어 각 상태와 연관된 저항비를 측정하며, R1-R7 의 저항값들은 표 2 에 나타낸 값이고, N 은 8 과 동일하다. N 을 8 로 설정하면 총 저항이 9 개의 세그먼트들로 분할되고, 3 개의 세그먼트들은 디폴트 상태 0 에 할당된다. 도 18 로 돌아가면, R1-R7 에 대한 저항값들의 균일한 선형 분포를 갖는 테스트 스트립들의 대략 1500 쌍의 네트워크 측정들로부터 계산된 실제 비율을 나타내는 분포도 (1800) 를 볼 수 있다. 각각의 상태 0-6 는 각각의 상태 값에 대해 수직 막대들로 나타낸 실험적 에러율을 가질 수 있다. 대부분의 상태들이 서로간에 적절한 "버퍼"를 가지지만, 상태 0 과 상태 5 사이에는 "실패" 의 가능성이 있음을 알 수 있다. 상태 0 과 상태 5 사이의 이러한 가능한 "실패" 는 부가적인 비보상 콘택 저항에 기인할 수 있다. 이러한 잠재적 실패는 몇 가지 쟁점들을 야기할 수 있다. 도 25 는 상태 4 및/또는 상태 5 와의 임의의 잠재적 중첩이 비대칭 분포에 의해 어떻게 보정될 수 있는지를 도시하는, 각각의 상태 0-6 에서의 저항 범위를 도시하는 분포 플롯이다. 부가적으로, 도 26 은 각각의 상태, 0-6 에서의 저항비의 범위를 도시하는 분포 플롯 (2600) 을 나타낸다. 플롯 (2600) 에서 나타낸 바와 같이, 라인 (2602) 위의 영역은 디폴트 상태 0 와 관련된 비율을 위해 예비되었다. 상태 0 (0.691 내지 0.884 의 범위) 과 연관된 저항비의 분포에 의해 알 수 있는 바와 같이, 예비된 마진은 디폴트 상태에 필수적이었다. 측정된 데이터는 하기 표 3 에서 더 알 수 있다.
Figure pct00016
위의 데이터는 대략 6900 쌍의 네트워크 측정들로부터 취해졌다. 데이터의 분석은 위의 멱함수를 사용할 때, 7 개의 상태들 중 하나를 다음으로 가장 인접한 상태로 야기하는데 필요한 기생 저항의 양이 대략 230% 증가한 것을 보여주었다. 이 230% 의 증가는 위의 제약들 (트레이스 폭 및 길이, 콘택 패드들의 수 및 크기, 스페이싱 요건들 등) 에 기초한다. 또한, 다른 물리적 제약들이 상이한 어플리케이션들에 존재할 수 있고, 비선형 저항값들을 결정할 때 고려될 필요가 있다. 일부 실시형태에서, 특정 어플리케이션에 대한 제약들을 수정하는 것은 회로 상의 기생 저항의 효과를 증가 또는 감소시킬 수 있다; 하지만, 저항값들을 분배하는 선형 함수와는 대조적으로. 거듭제곱 기반 함수를 사용하여, 기생 콘택 저항이 공칭 비율 값들의 범위에 걸쳐 고르게 분배될 수 있다.
저항 탭 회로 (2700) 의 또 다른 구성이 도 27 에 제공된다. 이 구성에서, 3 개의 별도의 저항 측정들이 이루어질 수 있다. 먼저, 저항 회로 RNET (2702) 내지 CES (2704) 의 4-와이어 저항 측정이 이루어질 수 있다. 4-와이어 측정은 RNET (2702) 콘택, RNET 감지 (2706) 콘택, CES (2704) 콘택 및 CES 감지 (2708) 콘택을 사용하여 이루어질 수 있다. RNET (2702) 내지 RTAP (2710) 의 3 와이어 저항 측정이 결정될 수 있다. RTAP (2710) 는 대응 RTAP 감지 콘택 지점을 갖지 않으며, 따라서 단지 3-와이어 측정만이 이용가능하다. 이 측정은 RNET (2702) 콘택 저항을 보상할 수 있다; 하지만, 3 와이어 측정에 대한 제한으로 인해, RNET (2702) 내지 RTAP (2710) 의 측정은 RTAP (2710) 콘택 또는 트레이스와 연관된 의도되지 않은 및/또는 가변 저항을 포함할 수 있다. 부가적으로, CES 콘택 저항을 보상하기 위해 RTAP (2710) 와 CES (2704) 사이에서 추가의 3 와이어 저항 측정이 취해질 수 있다. 하지만, 3 와이어 측정에 대한 제한으로 인해 (RTAP 감지 콘택 지점을 갖지 않는 RTAP (2710) 로 인해 다시), RTAP (2710) 내지 CES (2704) 측정은 RTAP (2704) 콘택 또는 트레이스와 연관된 의도되지 않은 또는 가변 저항을 포함할 수 있다.
위의 3 개의 측정들이 일단 측정되면, RTAP (2710) 기생 저항의 근사값은 총 네트워크 저항을 추정하기 위해 2 개의 3-와이어 부분 네트워크 측정들을 가산함으로써 결정될 수 있다. 그 후 4-와이어 총 네트워크 측정이 3 와이어 부분 측정들의 총합으로부터 감산될 수 있다. 이것은 하기의 식에서 알 수 있다:
Figure pct00017
산출된 RTAP (2710) 기생 저항은 그 후 보정된 (RNET (2702) 내지 RTAP (2710)) 및 (RTAP (2710) 내지 CES (2704)) 의 양자 모두를 획득하기 위해 RTAP (2710) 측정들로부터 감산될 수 있다. 보정된 네트워크 저항값들을 사용하여, 보정된 비율 [(RNET (2702) 내지 RTAP (2710))/(RNET (2702) 내지서 CES (2704))] 및/또는 [(RTAP (2710) 내지 CES (2704)/(RNET (2702) 내지 CES (2704)] 이 결정될 수 있다. 대안으로, 보정된 값들을 사용하여 반비 (reciprocal ratio) 값들이 또한 결정될 수 있다.
본 발명의 실시형태들은 특정 용어들을 사용하여 기재되었지만, 그러한 기재는 단지 예시적인 목적만을 위한 것이며, 당업자에게 자명한 변경들 및 변형들이 후속하는 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에서 고려되어야 함을 이해해야 한다.
본 명세서에 인용된 특허들, 특허 출원들, 특허 출원 공보들 및 다른 공보들 모두는 기술된 것처럼 그 전부가 참조로서 여기에 통합된다.
본 발명의 개념은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시형태들로 고려되는 것과 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 개념은 설명을 위해 제시된 것이고 개시된 실시형태들에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 당업자는 본 발명의 개념이 첨부된 청구항들에서 기술되는 바와 같은 발명의 개념의 사상 및 범위 내에서 모든 수정들 및 대안의 배열들을 포괄하도록 의도된다는 것을 알 것이다.

Claims (20)

  1. 센서로서,
    비도전성 기판; 및
    상기 비도전성 기판 상의 회로를 포함하고,
    상기 회로는,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는, 상기 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트로서, 상기 프라이머리 저항 엘리먼트는 미리결정된 구성을 갖는, 상기 프라이머리 저항 엘리먼트;
    상기 미리결정된 구성 상의 복수의 미리결정된 접속 지점들에서 상기 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속된 복수의 탭들을 갖는, 상기 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트로서, 상기 복수의 미리결정된 접속 지점들은 상기 미리결정된 구성의 적어도 일부를 통해 복수의 고유 저항 경로들을 정의하는, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트를 포함하고,
    상기 복수의 고유 저항 경로들은 상기 복수의 저항값들을 갖고, 상기 복수의 저항값들은 비선형 분포 함수를 사용하여 결정되며,
    상기 센서는 유체의 샘플에서의 분석물의 정량 및 정성 분석 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는, 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비선형 분포 함수는 멱함수 (power function) 인, 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 멱함수는 식
    Figure pct00018
    로 나타내는, 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 고유 저항 경로들의 각각은 상기 센서의 속성과 연관되는, 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 고유 저항 경로들 중 적어도 하나를 정의하는 상기 미리결정된 구성에서 접속되는 상기 복수의 탭들 중 적어도 하나는 폐쇄 상태로 형성되고, 상기 복수의 탭들의 모든 다른 탭들은 개방 상태로 형성되는, 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프라이머리 저항 엘리먼트의 상기 제 1 단부는 제 1 콘택 패드와 접속되고 상기 프라이머리 저항 엘리먼트의 상기 제 2 단부는 제 2 콘택 패드와 접속되며, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트의 제 3 단부는 제 3 콘택 패드와 접속되는, 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고유 저항 경로는 상기 제 3 콘택 패드로부터 상기 세컨더리 저항 엘리먼트를 통해 그리고 그 후 상기 복수의 미리결정된 접속 지점들 중 하나에서 상기 프라이머리 저항 엘리먼트로 그리고 그 후 상기 프라이머리 저항 엘리먼트의 적어도 일부를 통해 상기 제 1 콘택 패드 및 상기 제 2 콘택 패드 중 하나까지 이어지는, 센서.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 콘택 패드 및 상기 제 2 콘택 패드는 상기 제 1 콘택 패드 및 상기 제 2 콘택 패드의 콘택 저항들을 보상하는 프라이머리 저항 경로의 저항을 결정하기 위해 켈빈 (Kelvin) 접속들을 만드는데 사용될 수 있는, 센서.
  9. 분석물 테스트 센서로서,
    비도전성 기판;
    미리결정된 구성을 갖는 상기 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트로서, 상기 미리결정된 구성은 제 1 콘택 패드와 접속된 제 1 단부 및 제 2 콘택 패드에 접속된 제 2 단부를 갖는, 상기 프라이머리 저항 엘리먼트;
    복수의 탭들을 갖는 상기 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트로서, 상기 복수의 탭들 중 하나의 탭은 미리결정된 위치에서 상기 프라이머리 저항 엘리먼트에 접속되어 폐쇄 상태로 형성되고 프라이머리 저항 네트워크를 통해 고유 저항 경로를 정의하고, 상기 복수의 탭들의 나머지 탭들은 개방 상태로 형성되어 상기 프라이머리 저항 네트워크로부터 분리되고, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트의 일부는 세컨더리 저항 엘리먼트 콘택 패드와 접속되고, 상기 복수의 탭들의 각각의 탭은 복수의 미리결정된 저항값들 중 하나와 연관되며, 상기 복수의 저항값들은 비선형 분포를 갖는, 상기 세컨더리 저항 엘리먼트를 포함하는, 분석물 테스트 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 개방 상태에서의 상기 복수의 탭들은 레이저로 절제되는, 분석물 테스트 센서.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 고유 저항 경로는 상기 분석물 테스트 센서의 속성과 연관되는, 분석물 테스트 센서.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 저항값들의 상기 비선형 분포는 멱함수 분포인, 분석물 테스트 센서.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 콘택 패드 및 상기 제 2 콘택 패드 중 적어도 하나는, 상기 적어도 하나의 상기 제 1 콘택 패드 및 상기 제 2 콘택 패드의 콘택 저항들을 보상하는 프라이머리 저항 경로의 저항을 결정하기 위해 켈빈 접속들을 만드는데 사용될 수 있는, 분석물 테스트 센서.
  14. 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법으로서,
    제 1 및 제 2 단부를 포함하는 미리결정된 구성을 갖는, 비도전성 기판 상의 프라이머리 저항 엘리먼트를 형성하는 단계; 및
    상기 프라이머리 저항 엘리먼트 상의 미리결정된 접속 위치에 접속된 복수의 탭들 중 적어도 하나를 갖는, 상기 비도전성 기판 상의 세컨더리 저항 엘리먼트를 형성하여 상기 프라이머리 저항 엘리먼트의 적어도 일부를 통해 복수의 고유 저항 경로들을 정의하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 탭들의 각각은 복수의 저항 범위들 중 개개의 저항 범위 내에 포함되는 저항과 연관되고, 상기 저항 범위의 각각은 비선형 분포 함수에 기초하여 결정되는, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 프라이머리 저항 엘리먼트 상의 상기 미리결정된 접속 위치에 접속된 탭을 제외한 상기 복수의 탭들 모두가 절제되어 상기 프라이머리 저항 엘리먼트로부터 절제된 상기 탭들을 분리하는, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프라이머리 저항 엘리먼트는 복수의 미리결정된 접속 위치들을 포함하고, 상기 방법은,
    상기 바이오센서 테스트 스트립과 연관된 속성의 함수로서 상기 탭과 접속될 접속 위치를 선택하는 단계를 더 포함하는, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 비선형 분포 함수는 멱함수인, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 멱함수는 식
    Figure pct00019
    로 나타내는, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 고유 저항 경로들의 각각은 상기 바이오센서 테스트 스트립의 속성과 연관되는, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 저항 범위들에 포함된 상기 저항들의 각각은 상기 바이오센서 테스트 스트립의 고유 속성과 연관되는, 바이오센서 테스트 스트립 상에 회로를 형성하는 방법.
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