開回路遅延装置、システム、および分析物測定のための方法
【課題】検体測定に使用可能な電気化学的セルの電極間の補償されない電圧降下を低減または除去するためのシステム、回路および方法。
【解決手段】テストストリップ、参照電圧回路、オペレーショナルアンプおよび処理回路を有するシステムが提供される。オペレーショナルアンプは、第１ラインに印加される試験電圧とほぼ等しい参照電圧の所定の一部分を供給するために、参照電圧回路に接続され、第１ラインに対して接続状態または切断状態のいずれかに設定される出力端子を有する。処理回路は、オペレーショナルアンプの出力端子および第１ラインに接続され、出力端子と第１ラインとの間が切断状態中も第１ラインに接続されている。
【解決手段】テストストリップ、参照電圧回路、オペレーショナルアンプおよび処理回路を有するシステムが提供される。オペレーショナルアンプは、第１ラインに印加される試験電圧とほぼ等しい参照電圧の所定の一部分を供給するために、参照電圧回路に接続され、第１ラインに対して接続状態または切断状態のいずれかに設定される出力端子を有する。処理回路は、オペレーショナルアンプの出力端子および第１ラインに接続され、出力端子と第１ラインとの間が切断状態中も第１ラインに接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生理学的流体中の検体を測定するため開回路遅延装置、システム、および分析物測定のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テストメータは、血液等の生理学的流体中の検体を測定するために、テストストリップを使用する。
例えば、糖尿病患者により、電気化学的テストメータと電気化学的テストストリップが血中グルコースの測定に使用される。
テストメータは、血中グルコースの測定中に、所定の期間、ポイズ遅延（ｐｏｉｓｅ ｄｅｌａｙ）または開回路を使用する。
ポイズ遅延または開回路中は、テストメータは、テストストリップに試験電流または試験電圧を印加しない。
米国特許第５，５６５，０８５号明細書に図示および記載されているように、開回路を形成するために、１つ以上のスイッチが、テストメータのテストストリップ接点の１つに接続される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のシステムでは、測定精度を改善するという技術的特徴は、これまで認識されておらず、使用できなかったと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に例として記載するさまざまな技術的特徴を利用することで、測定精度を改善するための各種の装置、システムおよび方法が実現されている。
より詳細には、一実施形態では、試料中の検体濃度を測定するためのシステムが提供される。
前記システムは、テストストリップコネクタ、参照電圧回路、オペレーショナルアンプ、およびプロセッサを有する。
前記テストストリップコネクタは、テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極に接続するように構成された第２ラインを有する。
前記参照電圧回路は出力電圧を供給し、前記オペレーショナルアンプは、前記第１ラインに印加される前記試験電圧とほぼ等しい参照電圧の所定の一部分を供給するために、前記参照電圧回路に接続されている。
前記オペレーショナルアンプは、前記第１ラインに対して接続状態または切断状態のいずれかに設定される出力端子を有する。
前記処理回路は、前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインに接続され、前記出力端子と前記第１ラインとの間が切断状態中も前記第１ラインに接続されている。
【０００５】
更に別の実施形態では、検体測定のための回路が提供される。
前記回路は、テストストリップコネクタ、オペレーショナルアンプおよびスイッチを有する。
前記テストストリップコネクタは、テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有する。
前記オペレーショナルアンプは、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有する。
前記スイッチは、前記出力端子と前記オペレーショナルアンプの前記第２入力端子との間に配置され、前記スイッチの閉状態において前記出力端子を前記第１ラインに接続し、前記スイッチの開状態において前記出力端子を前記第１ラインから切断する。
【０００６】
更に別の実施形態では、検体測定のための回路が提供される。
前記回路は、テストストリップコネクタおよびオペレーショナルアンプを備える。
前記テストストリップコネクタは、テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有する。
前記オペレーショナルアンプは、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有する。
前記オペレーショナルアンプは、前記オペレーショナルアンプを遮断モードにするように構成された遮断回路を更に有する。
【０００７】
更に別の実施形態では、電気化学的セルの電気化学反応を測定するための方法が提供される。
前記電気化学的セルは、第１電極および第２電極を有する。
前記回路は、電圧源に接続された第１入力端子と、前記第１電極および前記回路の出力端子に接続されたフィードバックに接続された第２入力端子と、を有し、前記回路の出力端子がプロセッサに接続されている。
前記方法は、前記第１電極に試験電圧を印加し、前記第２電極をアースに接続するステップと、前記第１電極を前記回路の前記出力端子から切断する一方、前記第１電極から前記プロセッサへの電気的接続を許可するステップと、補償されない電圧降下を誘起せずに、前記電気化学的セルで発生した試験電流を測定するために、前記第１電極を前記出力端子に接続するステップと、によって実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
これらの実施形態および他の実施形態、特徴および利点は、以下に簡単な説明を示す添付の図面と併せて読めば、以下の詳細な説明から、当業者にとって明らかであろう。
【０００９】
明細書に組み込まれて明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の好適な実施例を例示し、上記の一般的な説明と以下の詳細な説明と共に、符号で示す素子により発明の特徴を説明するのに役立つであろう。
【００１０】
以下の詳細な説明は、図面を参照して読むべきであり、図面では、異なる図面中の似た要素には同一の符号が付されている。
図面は必ずしも実際の比率どおりではなく、選択した例示的な実施形態を図示しており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
詳細な説明は、限定するためではなく、例証のために、本発明の原則を示すものである。
この説明は、当業者が、明確に本発明を実施および使用できるようにするものであり、現時点で、本発明を実施する最良の形態であると考えられる形態を含め、本発明のいくつかの実施形態、改案、変更、変形および使用について記載している。
【００１１】
本明細書で使用するように、数値または範囲に用いる「およそ」または「約」との文言は、構成要素の一部分または集合体が、ここに記載するその使用目的のために機能することを許容する適切な寸法公差を示す。
更に、本明細書で使用するように、「患者」「ホスト」および「被験者」との文言は、ヒトまたは動物の被験者を指し、ヒト患者における本発明の使用が好ましい実施形態であるものの、本システムまたは方法をヒトでの使用に限定することを意図するものではない。
【００１２】
図１は、テストメータ２００に挿入されるテストストリップ１００の概略平面図である。
テストメータおよびテストストリップの例として、商業的に入手可能なＯｎｅＴｏｕｃｈ（登録商標）、Ｕｌｔｒａ（登録商標）、グルコースメータ、およびＯｎｅＴｏｕｃｈ（登録商標）、Ｕｌｔｒａ（登録商標）、グルコーステストストリップ（米国カリフォルニア州ミルピタス９５０３５所在）がある。
本発明における例示的な実施形態として使用するのに適切なテストストリップおよびテストメータに関する説明は、国際公開第ＷＯ／２００４０４０２８５ Ａ２号パンフレットおよび米国特許出願第１１／２５２，２９６号明細書（２００５年１０月１７日出願、代理人事件番号第ＤＤＩ−５１１４ＵＳＮＰ号）に記載されており、これら文献は、その全てを参照によりここに援用する。
【００１３】
図１に示すように、テストメータ２００は、イジェクトボタン２０１、視覚ディスプレイ２０２、ハウジング２０４、およびストリップポートコネクタ２０８を備える。
ストリップポートコネクタ２０８は、試験の実行時にテストストリップ１００を収容するように構成される。
ストリップポートコネクタ２０８は、略して「コネクタ」と呼ばれることもある。
テストストリップ１００は、試料受入室９２、先端３および試料導入部９０を備える。
図１に示すように、血液試料９４が試料導入部９０に配されて、試料受入室９２に充填され、検体測定が実行可能となる。
また、テストメータ２００は、試料受入室９２に試料が充填されているかどうかを判定するように構成された適切な回路を備える。
【００１４】
図２は、テストメータ２００とテストストリップ１００の機能ブロック図を示す。
テストメータ２００は、ストリップポートコネクタ２０８、センサインタフェース回路１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７（アナログ−ディジタル変換器）、プロセッサ２１２、記憶ユニット２１０、および視覚ディスプレイ２０２を備える。
プロセッサ２１２は、Ａ／Ｄ変換器１０７を内蔵の機能ユニットとして備える。
例えば、テキサス・インスツルメンツ社が販売している商業的に入手可能なＭＳＰ４３０などの複合信号マイクロプロセッサには、Ａ／Ｄ変換器の機能が搭載されていることがある。
【００１５】
テストストリップ１００は、作用電極１２、参照電極１０、作用コンタクトパッド１３、および参照コンタクトパッド１１を備える。
また、テストストリップ１００は、先端３と基端４も更に有する。
作用コンタクトパッド１３と参照コンタクトパッド１１は、基端４に配置され、それぞれ、作用電極１２と参照電極１０に電気的に接続する。
作用電極１２と参照電極１０は、先端３に設けられ、試料受入室９２内にも配置される。
【００１６】
ストリップポートコネクタ２０８は、テストストリップ１００の基端４を受け容れて、作用電極１２および参照電極１０との電気的接続を確立するように構成される。
ストリップポートコネクタ２０８は、作用コネクタ１０３と参照コネクタ１０１を有し、これらはそれぞれ、作用コンタクトパッド１３と参照コンタクトパッド１１に電気的に接続するように構成されている。
作用コネクタ１０３および参照コネクタ１０１は、電流を伝達するのに適した導電性材料から作成される。
一実施形態では、このような導電性材料には、金メッキを施した銅ベリリウム合金または金メッキを施したリン青銅などが含まれる。
【００１７】
センサインタフェース回路１０６は、第１の作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧（例えばＶ）を印加して、この結果発生した試験電流を測定する（例えば時間ｔの関数ｉ（ｔ）としてなど）ように構成される。
試験電圧の印加時は、センサインタフェース回路１０６は、ポテンショスタットとも呼ばれる。
センサインタフェース回路１０６は、試験電圧の印加により発生した試験電流を、比例する電圧値に変換する（Ｉ／Ｖコンバータなど）ことによって、試験電流の大きさを測定するように構成されており、この電圧値がＡ／Ｄ変換器１０７に送られる。
【００１８】
プロセッサ２１２は、テストメータ２００およびテストストリップ１００により生理学的流体に関する測定制御を行い、これを実施させるように構成される。
より詳細には、プロセッサ２１２は、センサインタフェース回路１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７、視覚ディスプレイ２０２、オペレーショナルアンプ遮断回路６００、および記憶ユニット２１０の機能を制御するために動作可能に接続される。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器１０７は、センサインタフェース回路１０６からのアナログ電圧値を、測定された試験電流に比例したディジタル値に変換するために使用される。
Ａ／Ｄ変換器１０７は、センサインタフェース回路１０６およびプロセッサ２１２と通信する。
【００２０】
記憶ユニット２１０は、当業者に公知の適切な記憶ユニットであればどのようなものであってもよく、例えば、半導体の不揮発性メモリユニットまたは光ディスクを用いた記憶ユニットなどである。
一実施形態では、記憶ユニット２１０は、揮発性の記憶部と不揮発性の記憶部の両方を備える。
記憶ユニット２１０は、テストメータ２００およびテストストリップ１００を用いたグルコース測定を実行するためのソフトウェア命令を格納するように構成される。
記憶ユニット２１０は、プロセッサ２１２と通信するように構成される。
【００２１】
視覚ディスプレイ２０２は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面など、当業者に公知の適切なディスプレイ画面であれば、どのようなものでもよい。
適切なディスプレイ画面には、静止グラフィックベースの画像（関連するテキストが付属してもしなくてもよい）およびアニメーション付きのグラフィックベースの画像（関連するテキストが付属してもしなくてもよい）などの、チュートリアル画像を表示するように構成されたディスプレイ画面などがあるが、これに限定されない。
視覚ディスプレイ２０２は、テストメータ２００の操作方法をユーザに促すためのユーザインタフェースの表示に使用される。
また、図１に示すように、視覚ディスプレイ２０２は、日付、時刻、グルコース濃度値の表示など、テストメータ２００の動作に関連するほかの機能を実行するためにも使用される。
テストメータ２００に内蔵されている測定の実行方法をユーザに指示するためのチュートリアルの例は、米国仮特許出願第６０／８４２，５８４号明細書（２００６年９月５日出願、代理人事件番号第ＤＤＩ−５１３５ ＵＳＮＰ号）に記載されており、同出願は、その全てを参照によりここに援用する。
【００２２】
例示的な実施形態では、グルコースの電気化学的測定において、所定の時間間隔の間、開回路が形成される。
開回路中に、基体（グルコースなど）と試料受入室９２内の酵素（グルコースオキシダーゼなど）との反応により、還元された伝達物質（フェロシアニドなど）が生成される。
還元された伝達物質が、検体濃度と比例して生成された後に、試験電圧が印加されて測定が実行される。
以下に、第１の所定の時間間隔の間に開回路を形成し、第２の所定の時間間隔の間に試験電圧を印加することができるセンサインタフェース回路１０６の各種実施形態について記載する。
【００２３】
図３は、低抵抗を有さないが、補償されない電圧降下を誘起しないスイッチＳ１を使用するセンサインタフェース回路１０６の実施形態を示す。
センサインタフェース回路１０６は、オペレーショナルアンプ３００、帰還抵抗Ｒｆ、第１の分圧器抵抗Ｒ１、第２の分圧器抵抗Ｒ２、および参照電圧源ＶＲＥＦを有する。
オペレーショナルアンプ３００は、出力端子３０４、反転入力端子３０２、第１電力供給ピン３０９、第２電力供給ピン３１０、および非反転入力端子３０１を有する。
なお、センサインタフェース回路１０６は、相互インピーダンス増幅器とも呼ばれることもあり、抵抗および参照電圧源などの他の電子部品に接続されたオペレーショナルアンプを含む。
図３に示すように、ノイズをフィルタするために、帰還抵抗Ｒｆと並列にキャパシタが任意選択で設置されてもよい。
【００２４】
非反転入力端子３０１は、参照電極１０と参照電圧源ＶＲＥＦに接続される。
分圧器は、参照電圧源ＶＲＥＦを、参照電圧回路の出力電圧に分割するために、第１の分圧器抵抗Ｒ１と第２の分圧器抵抗Ｒ２を使用する。
参照電圧源ＶＲＥＦと分圧器の組み合わせは、参照電圧回路とも呼ばれることがある。
図３に示すように、参照電極１０は、第２ラインによってアースに接続される。
【００２５】
図３に示すように、帰還抵抗Ｒｆは、反転入力端子３０２と、スイッチＳ１の第１端Ｓ１ａに接続される。
第１端Ｓ１ａは、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器１０７にも接続される。
スイッチＳ１の第２端Ｓ１ｂは、図３に示すように、出力端子３０４に接続される。
スイッチＳ１は、開閉操作を開始するタイミングを制御するためにプロセッサ２１２に動作可能に接続される。
このため、スイッチＳ１が閉じる場合、第１ラインを通る試験電流経路がスイッチＳ１を通過することがなく、補償されない電圧降下を効果的に防止する。
ここで、第１ラインとは、帰還抵抗Ｒｆを介して、作用電極１２からＡ／Ｄ変換器１０７に流れる電流経路である。
補償されない抵抗が存在しない場合には、第１ラインを介して印加される試験電圧は、出力電圧とほぼ等価となる。
相互インピーダンス増幅器の出力電圧Ｖｏは、スイッチの抵抗による試験電流測定の精度低下を防ぐために、帰還抵抗ＲｆとスイッチＳ１の第１端Ｓ１ａとの間の接点から採られる。
なお、抵抗が飽和を防ぐのに十分に小さい場合、スイッチＳ１の抵抗が、相互インピーダンス増幅器の電流−電圧機能を使用した試験電流測定の精度に影響することはない。
【００２６】
スイッチＳ１は、有限の抵抗Ｒｓを有し、作用電極１２と参照電極１０との間に発生する、補償されない電圧降下を潜在的に誘起する可能性がある。
例えばスイッチＳ１が第１ライン上に配置されている場合、実効印加試験電圧は、
【数１】
となる。
ここで、ｉ（ｔ）Ｒｓの項は、補償されない電圧降下を表す。
比較的高い抵抗Ｒｓまたは比較的高い電流ｉ（ｔ）あるいはこの両者により、Ｖｅｆｆが十分に低くなる（例えば、伝達物質の酸化還元電圧よりも大幅に低いなど）と、発生する試験電流から得られるグルコース濃度の精度が低下する。
【００２７】
図４は、補償されない電圧降下を誘起させない開回路を形成することができるセンサインタフェース回路１０６の別の実施形態を示す。
センサインタフェース回路１０６は、スイッチＳ１を使用する代わりに、遮断ピン５０８を有するオペレーショナルアンプ５００と、オペレーショナルアンプに内蔵されている遮断制御回路とを使用して、開回路を形成することができる。同様の制御回路の例が遮断回路６００として図５に示す。
オペレーショナルアンプ５００は、オペレーショナルアンプ３００と同じように、反転入力端子５０２、非反転入力端子５０１、第１電力供給ピン５０９、第２電力供給ピン５１０、および出力端子５０４を有する。
遮断回路６００が（例えば、遮断ピン５０８をプロセッサ２１２の論理Ｌｏｗに接続することにより）作動されると、作用電極１２と参照電極１０との間に開回路を形成するためにオペレーショナルアンプ５００がオフになる。
さらに、遮断回路６００が（例えば、遮断ピン５０８をプロセッサ２１２の論理Ｈｉｇｈに接続することにより）不作動とされると、作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧を印加するためにオペレーショナルアンプ５００がオンになる。
このようなオペレーショナルアンプの例には、テキサス・インスツルメンツ社が販売している、広帯域、超低雑音、電圧帰還オペレーショナルアンプ、シャットダウン付ＯＰＡ８４７がある。
オペレーショナルアンプに（図５に示すような）遮断回路を使用することで、図３に示すスイッチＳ１などのスイッチを使用せずに開回路を形成でき、この開回路は、検体測定回路（またはシステム）に、試験電圧の印加時に補償されない電圧降下を誘起させることがない。
【００２８】
図５を参照すると、遮断ピン５０８が接続されていない場合には、オペレーショナルアンプは遮断機能なしで作動する。
ピン５０８が論理Ｌｏｗに接続されると、トランジスタＱ１へのベース電流が抵抗Ｒｃに供給される。
遮断ピン５０８が（プロセッサ２１２によって）Ｌｏｗに引き下げられると、ダイオードを作動させるために更に電流が抵抗Ｒａを介して引き出される。
遮断ピン５０８を介して電圧が更に引き出された結果、トランジスタＱ１のエミッタベース電圧が０Ｖとなり、トランジスタＱ１からのコレクタ電流が遮断されて、通常は約２００ナノ秒でアンプがオフになる。
外部抵抗によってはノード放電に長く要するため、遮断時間が２００ナノ秒より長くかかる場合もある。
【００２９】
出願人らは、公知の装置において、電極と相互インピーダンス増幅器との間の電流伝達経路の任意の点に設けたスイッチを利用するうえで、従来技術では認識されなかった特定の問題を見つけ出したと考える。
例えば、テストメータが開回路を形成すると、作用電極と参照電極との間に、供給電圧のリミットを超えるガルバーニ電位が発生して、この結果、開回路が破壊される可能性がある。
このような破壊が生じるのは、遮断モードでは、オペレーショナルアンプチップ内部の保護ダイオードが、真に高インピーダンスノードを有さないためである。
破壊されたセンサインタフェース回路１０６は、開回路ではなく公称電圧または公称電流を印加する。
オペレーショナルアンプ（３００または５００）が適切に機能するためには、適切な電源電圧が印加される必要があり、第１電力供給ピン（３０９、５０９）（例えば＋３Ｖ）と第２電力供給ピン（３１０、５１０）（例えばアースまたは０Ｖ）とに印加される必要がある。
リミットが０Ｖと＋３Ｖの電源電圧は、２個の使い捨てアルカリ電池（例えば２個の単３電池）の組またはリチウム電池を使用して生成できるため、利便性の店から選択される。
【００３０】
一般的なグルコーステストストリップで、開回路の時間間隔の間に、テストストリップに、参照電極に対するガルバーニ電位が、供給電圧のリミット（＋３Ｖおよび０Ｖ）を越える大きさで発生し、保護ダイオードが正しい開回路を形成できなくなると考えられる。
しかし、不活性の導電性電極とフェリシアン化物伝達物質を使用する一般的なグルコーステストストリップでは、ガルバーニ電位が＋３Ｖを超えたり、０Ｖを下回る可能性は低いと考えられる。
ガルバーニ電位とは、存在する化学種の濃度および／または化学種の種類の差によって生じる、作用電極および参照電極に対する電圧であり、ネルンスト式を使用して推定することができる。
一般に知られている、ガルバーニ電位を発生させる装置としては、例えばバッテリがある。
【００３１】
一実施形態では、−３Ｖと＋３Ｖのリミットを有する供給電圧を使用して、ストリップ両端に発生する可能性のある電位に対して、開回路の動作範囲を広げることにより、センサインタフェース回路１０６は、負のガルバーニ電位の発生に耐性のある開回路を提供するように構成される。
なお、−３Ｖと＋３Ｖのリミットを有する供給電圧は、４個のアルカリ電池か、または高価な電子部品を使用する必要があるため、リミットを０Ｖと＋３Ｖに設定することよりも、実装が不便となることがある。
【００３２】
また、特定の状況において、検体回路に用いるために、単に遮断回路を有するオペレーショナルアンプを選択したとしても、このオペレーショナルアンプは、従来は認識されていなかったと考えられる少なくとも１つの動作パラメータを満たす必要があるため、テストメータでの使用目的に適していない可能性があることを出願人らは見出した。
詳しくは、出願人らは、遮断制御回路を有する各種のオペレーショナルアンプは、遮断制御回路の作動時にリーク電流を示すことを見出した。
このようなリーク電流により、テストメータが開回路を形成しようとしているときに、作用電極と参照電極との間に公称電圧または公称電流が印加される可能性がある。
開回路中、リーク電流が十分大きな場合、検体濃度の精度が低下しかねない。
このため、リーク電流をほぼ含まない開回路を形成するためには、遮断制御回路を有するオペレーショナルアンプは、リーク電流が低くなければならない。
リーク電流は、遮断制御回路を有するオペレーショナルアンプの通常の設計仕様ではないが、テキサス・インスツルメンツ社（米国テキサス州ダラス所在）が販売しているオペレーショナルアンプＯＰＡ２３３４およびＴＬＶ２７６３は、実施形態としての使用に適していることを出願人らは見出した。
遮断回路６００が電気化学的グルコーステストメータに使用するために作動される場合には、リーク電流が約１ナノアンペア未満のオペレーショナルアンプ５００が選択される。
【００３３】
また、オペレーショナルアンプの遮断制御回路は、半導体スイッチよりも、作動および停止に関する応答時間が比較的遅いことをも判明した。
遮断制御回路の通常の応答時間は、ナノ秒のオーダーを要求する半導体スイッチとは異なり、マイクロ秒のオーダーである必要がある。
このため、遮断制御回路は、半導体スイッチの応答時間よりも約１０００倍遅くてもよい。
しかし、出願人らは、開回路の形成に遮断制御回路を使用する場合には、遮断制御回路の応答時間が遅くても、一般的なグルコーステストストリップの測定精度に影響しないことを見出した。
【００３４】
テストストリップ１００を電気化学的に試験する方法の一実施形態では、テストメータ２００は、作用電極１２と参照電極１０に配された生理学的試料の存在を検出する。
生理学的試料の存在の検出の例は、米国特許第６，１９３，８７３号明細書、米国特許第５，２６６，１７９号明細書、および米国特許第５，３６６，６０９号明細書に記載されており、これら文献は、その全てを参照によりここに援用する。
生理学的試料が存在することが検出されると、スイッチＳ１が開状態となり、第１の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０との間に開回路が形成される。
試験中に、オペレーショナルアンプ３００は、０Ｖおよび＋３Ｖのリミットを有する供給電圧を給電される。
次に、第２の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧が印加されるように、スイッチＳ１が閉じられる。
第２の所定の時間間隔の間、発生した試験電流値の大きさが測定され、求められた試験電流値が検体の濃度値と相関される。
【００３５】
テストストリップ１００を電気化学的に試験する方法の別の実施形態では、テストメータ２００は、作用電極１２と参照電極１０に配された生理学的試料の存在を検出する。
生理学的試料の存在が検出されると、遮断回路６００が作動されて、オペレーショナルアンプ５００がオフになり、第１の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０間に開回路が形成される。
試験中に、オペレーショナルアンプ５００は、０Ｖおよび＋３Ｖのリミットを有する供給電圧を給電される。
次に、第２の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧が印加されるように、遮断回路６００が不作動とされて、オペレーショナルアンプ５００がオンにされる。
第２の所定の時間間隔の間、発生した試験電流値の大きさが測定され、求められた試験電流値が検体の濃度値と相関される。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態を図示し、ここに記載したが、このような実施形態を例示のみを目的として提示したことは当業者にとって明らかであろう。
当業者であれば、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変更、および置き換えに想到できるであろう。
本発明を実施する際に、ここに記載した本発明の実施形態のさまざまな変形例を使用してもよいことを理解すべきである。
添付の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義しており、これによって、これらの請求項およびその均等物の範囲内の方法がカバーされることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】テスト計器に挿入されるテストストリップの簡略化された正面図である。
【図２】テスト計器とテストストリップの機能ブロック図である。
【図３】スイッチの第１側がＡ／Ｄコンバータとフィードバック抵抗に接続し、スイッチの第２の側がオペレーショナルアンプの出力端子に接続することを例示する、センサインタフェース回路の簡略化された図である。
【図４】遮断制御回路を有するオペレーショナルアンプを使用しているセンサインタフェース回路の単純化された例の図である。
【図５】図４で使用されるオペレーショナルアンプのために、簡略化された遮断制御回路の例を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生理学的流体中の検体を測定するため開回路遅延装置、システム、および分析物測定のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テストメータは、血液等の生理学的流体中の検体を測定するために、テストストリップを使用する。
例えば、糖尿病患者により、電気化学的テストメータと電気化学的テストストリップが血中グルコースの測定に使用される。
テストメータは、血中グルコースの測定中に、所定の期間、ポイズ遅延（ｐｏｉｓｅ ｄｅｌａｙ）または開回路を使用する。
ポイズ遅延または開回路中は、テストメータは、テストストリップに試験電流または試験電圧を印加しない。
米国特許第５，５６５，０８５号明細書に図示および記載されているように、開回路を形成するために、１つ以上のスイッチが、テストメータのテストストリップ接点の１つに接続される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のシステムでは、測定精度を改善するという技術的特徴は、これまで認識されておらず、使用できなかったと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に例として記載するさまざまな技術的特徴を利用することで、測定精度を改善するための各種の装置、システムおよび方法が実現されている。
より詳細には、一実施形態では、試料中の検体濃度を測定するためのシステムが提供される。
前記システムは、テストストリップコネクタ、参照電圧回路、オペレーショナルアンプ、およびプロセッサを有する。
前記テストストリップコネクタは、テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極に接続するように構成された第２ラインを有する。
前記参照電圧回路は出力電圧を供給し、前記オペレーショナルアンプは、前記第１ラインに印加される前記試験電圧とほぼ等しい参照電圧の所定の一部分を供給するために、前記参照電圧回路に接続されている。
前記オペレーショナルアンプは、前記第１ラインに対して接続状態または切断状態のいずれかに設定される出力端子を有する。
前記処理回路は、前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインに接続され、前記出力端子と前記第１ラインとの間が切断状態中も前記第１ラインに接続されている。
【０００５】
更に別の実施形態では、検体測定のための回路が提供される。
前記回路は、テストストリップコネクタ、オペレーショナルアンプおよびスイッチを有する。
前記テストストリップコネクタは、テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有する。
前記オペレーショナルアンプは、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有する。
前記スイッチは、前記出力端子と前記オペレーショナルアンプの前記第２入力端子との間に配置され、前記スイッチの閉状態において前記出力端子を前記第１ラインに接続し、前記スイッチの開状態において前記出力端子を前記第１ラインから切断する。
【０００６】
更に別の実施形態では、検体測定のための回路が提供される。
前記回路は、テストストリップコネクタおよびオペレーショナルアンプを備える。
前記テストストリップコネクタは、テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有する。
前記オペレーショナルアンプは、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有する。
前記オペレーショナルアンプは、前記オペレーショナルアンプを遮断モードにするように構成された遮断回路を更に有する。
【０００７】
更に別の実施形態では、電気化学的セルの電気化学反応を測定するための方法が提供される。
前記電気化学的セルは、第１電極および第２電極を有する。
前記回路は、電圧源に接続された第１入力端子と、前記第１電極および前記回路の出力端子に接続されたフィードバックに接続された第２入力端子と、を有し、前記回路の出力端子がプロセッサに接続されている。
前記方法は、前記第１電極に試験電圧を印加し、前記第２電極をアースに接続するステップと、前記第１電極を前記回路の前記出力端子から切断する一方、前記第１電極から前記プロセッサへの電気的接続を許可するステップと、補償されない電圧降下を誘起せずに、前記電気化学的セルで発生した試験電流を測定するために、前記第１電極を前記出力端子に接続するステップと、によって実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
これらの実施形態および他の実施形態、特徴および利点は、以下に簡単な説明を示す添付の図面と併せて読めば、以下の詳細な説明から、当業者にとって明らかであろう。
【０００９】
明細書に組み込まれて明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の好適な実施例を例示し、上記の一般的な説明と以下の詳細な説明と共に、符号で示す素子により発明の特徴を説明するのに役立つであろう。
【００１０】
以下の詳細な説明は、図面を参照して読むべきであり、図面では、異なる図面中の似た要素には同一の符号が付されている。
図面は必ずしも実際の比率どおりではなく、選択した例示的な実施形態を図示しており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
詳細な説明は、限定するためではなく、例証のために、本発明の原則を示すものである。
この説明は、当業者が、明確に本発明を実施および使用できるようにするものであり、現時点で、本発明を実施する最良の形態であると考えられる形態を含め、本発明のいくつかの実施形態、改案、変更、変形および使用について記載している。
【００１１】
本明細書で使用するように、数値または範囲に用いる「およそ」または「約」との文言は、構成要素の一部分または集合体が、ここに記載するその使用目的のために機能することを許容する適切な寸法公差を示す。
更に、本明細書で使用するように、「患者」「ホスト」および「被験者」との文言は、ヒトまたは動物の被験者を指し、ヒト患者における本発明の使用が好ましい実施形態であるものの、本システムまたは方法をヒトでの使用に限定することを意図するものではない。
【００１２】
図１は、テストメータ２００に挿入されるテストストリップ１００の概略平面図である。
テストメータおよびテストストリップの例として、商業的に入手可能なＯｎｅＴｏｕｃｈ（登録商標）、Ｕｌｔｒａ（登録商標）、グルコースメータ、およびＯｎｅＴｏｕｃｈ（登録商標）、Ｕｌｔｒａ（登録商標）、グルコーステストストリップ（米国カリフォルニア州ミルピタス９５０３５所在）がある。
本発明における例示的な実施形態として使用するのに適切なテストストリップおよびテストメータに関する説明は、国際公開第ＷＯ／２００４０４０２８５ Ａ２号パンフレットおよび米国特許出願第１１／２５２，２９６号明細書（２００５年１０月１７日出願、代理人事件番号第ＤＤＩ−５１１４ＵＳＮＰ号）に記載されており、これら文献は、その全てを参照によりここに援用する。
【００１３】
図１に示すように、テストメータ２００は、イジェクトボタン２０１、視覚ディスプレイ２０２、ハウジング２０４、およびストリップポートコネクタ２０８を備える。
ストリップポートコネクタ２０８は、試験の実行時にテストストリップ１００を収容するように構成される。
ストリップポートコネクタ２０８は、略して「コネクタ」と呼ばれることもある。
テストストリップ１００は、試料受入室９２、先端３および試料導入部９０を備える。
図１に示すように、血液試料９４が試料導入部９０に配されて、試料受入室９２に充填され、検体測定が実行可能となる。
また、テストメータ２００は、試料受入室９２に試料が充填されているかどうかを判定するように構成された適切な回路を備える。
【００１４】
図２は、テストメータ２００とテストストリップ１００の機能ブロック図を示す。
テストメータ２００は、ストリップポートコネクタ２０８、センサインタフェース回路１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７（アナログ−ディジタル変換器）、プロセッサ２１２、記憶ユニット２１０、および視覚ディスプレイ２０２を備える。
プロセッサ２１２は、Ａ／Ｄ変換器１０７を内蔵の機能ユニットとして備える。
例えば、テキサス・インスツルメンツ社が販売している商業的に入手可能なＭＳＰ４３０などの複合信号マイクロプロセッサには、Ａ／Ｄ変換器の機能が搭載されていることがある。
【００１５】
テストストリップ１００は、作用電極１２、参照電極１０、作用コンタクトパッド１３、および参照コンタクトパッド１１を備える。
また、テストストリップ１００は、先端３と基端４も更に有する。
作用コンタクトパッド１３と参照コンタクトパッド１１は、基端４に配置され、それぞれ、作用電極１２と参照電極１０に電気的に接続する。
作用電極１２と参照電極１０は、先端３に設けられ、試料受入室９２内にも配置される。
【００１６】
ストリップポートコネクタ２０８は、テストストリップ１００の基端４を受け容れて、作用電極１２および参照電極１０との電気的接続を確立するように構成される。
ストリップポートコネクタ２０８は、作用コネクタ１０３と参照コネクタ１０１を有し、これらはそれぞれ、作用コンタクトパッド１３と参照コンタクトパッド１１に電気的に接続するように構成されている。
作用コネクタ１０３および参照コネクタ１０１は、電流を伝達するのに適した導電性材料から作成される。
一実施形態では、このような導電性材料には、金メッキを施した銅ベリリウム合金または金メッキを施したリン青銅などが含まれる。
【００１７】
センサインタフェース回路１０６は、第１の作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧（例えばＶ）を印加して、この結果発生した試験電流を測定する（例えば時間ｔの関数ｉ（ｔ）としてなど）ように構成される。
試験電圧の印加時は、センサインタフェース回路１０６は、ポテンショスタットとも呼ばれる。
センサインタフェース回路１０６は、試験電圧の印加により発生した試験電流を、比例する電圧値に変換する（Ｉ／Ｖコンバータなど）ことによって、試験電流の大きさを測定するように構成されており、この電圧値がＡ／Ｄ変換器１０７に送られる。
【００１８】
プロセッサ２１２は、テストメータ２００およびテストストリップ１００により生理学的流体に関する測定制御を行い、これを実施させるように構成される。
より詳細には、プロセッサ２１２は、センサインタフェース回路１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７、視覚ディスプレイ２０２、オペレーショナルアンプ遮断回路６００、および記憶ユニット２１０の機能を制御するために動作可能に接続される。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器１０７は、センサインタフェース回路１０６からのアナログ電圧値を、測定された試験電流に比例したディジタル値に変換するために使用される。
Ａ／Ｄ変換器１０７は、センサインタフェース回路１０６およびプロセッサ２１２と通信する。
【００２０】
記憶ユニット２１０は、当業者に公知の適切な記憶ユニットであればどのようなものであってもよく、例えば、半導体の不揮発性メモリユニットまたは光ディスクを用いた記憶ユニットなどである。
一実施形態では、記憶ユニット２１０は、揮発性の記憶部と不揮発性の記憶部の両方を備える。
記憶ユニット２１０は、テストメータ２００およびテストストリップ１００を用いたグルコース測定を実行するためのソフトウェア命令を格納するように構成される。
記憶ユニット２１０は、プロセッサ２１２と通信するように構成される。
【００２１】
視覚ディスプレイ２０２は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面など、当業者に公知の適切なディスプレイ画面であれば、どのようなものでもよい。
適切なディスプレイ画面には、静止グラフィックベースの画像（関連するテキストが付属してもしなくてもよい）およびアニメーション付きのグラフィックベースの画像（関連するテキストが付属してもしなくてもよい）などの、チュートリアル画像を表示するように構成されたディスプレイ画面などがあるが、これに限定されない。
視覚ディスプレイ２０２は、テストメータ２００の操作方法をユーザに促すためのユーザインタフェースの表示に使用される。
また、図１に示すように、視覚ディスプレイ２０２は、日付、時刻、グルコース濃度値の表示など、テストメータ２００の動作に関連するほかの機能を実行するためにも使用される。
テストメータ２００に内蔵されている測定の実行方法をユーザに指示するためのチュートリアルの例は、米国仮特許出願第６０／８４２，５８４号明細書（２００６年９月５日出願、代理人事件番号第ＤＤＩ−５１３５ ＵＳＮＰ号）に記載されており、同出願は、その全てを参照によりここに援用する。
【００２２】
例示的な実施形態では、グルコースの電気化学的測定において、所定の時間間隔の間、開回路が形成される。
開回路中に、基体（グルコースなど）と試料受入室９２内の酵素（グルコースオキシダーゼなど）との反応により、還元された伝達物質（フェロシアニドなど）が生成される。
還元された伝達物質が、検体濃度と比例して生成された後に、試験電圧が印加されて測定が実行される。
以下に、第１の所定の時間間隔の間に開回路を形成し、第２の所定の時間間隔の間に試験電圧を印加することができるセンサインタフェース回路１０６の各種実施形態について記載する。
【００２３】
図３は、低抵抗を有さないが、補償されない電圧降下を誘起しないスイッチＳ１を使用するセンサインタフェース回路１０６の実施形態を示す。
センサインタフェース回路１０６は、オペレーショナルアンプ３００、帰還抵抗Ｒｆ、第１の分圧器抵抗Ｒ１、第２の分圧器抵抗Ｒ２、および参照電圧源ＶＲＥＦを有する。
オペレーショナルアンプ３００は、出力端子３０４、反転入力端子３０２、第１電力供給ピン３０９、第２電力供給ピン３１０、および非反転入力端子３０１を有する。
なお、センサインタフェース回路１０６は、相互インピーダンス増幅器とも呼ばれることもあり、抵抗および参照電圧源などの他の電子部品に接続されたオペレーショナルアンプを含む。
図３に示すように、ノイズをフィルタするために、帰還抵抗Ｒｆと並列にキャパシタが任意選択で設置されてもよい。
【００２４】
非反転入力端子３０１は、参照電極１０と参照電圧源ＶＲＥＦに接続される。
分圧器は、参照電圧源ＶＲＥＦを、参照電圧回路の出力電圧に分割するために、第１の分圧器抵抗Ｒ１と第２の分圧器抵抗Ｒ２を使用する。
参照電圧源ＶＲＥＦと分圧器の組み合わせは、参照電圧回路とも呼ばれることがある。
図３に示すように、参照電極１０は、第２ラインによってアースに接続される。
【００２５】
図３に示すように、帰還抵抗Ｒｆは、反転入力端子３０２と、スイッチＳ１の第１端Ｓ１ａに接続される。
第１端Ｓ１ａは、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器１０７にも接続される。
スイッチＳ１の第２端Ｓ１ｂは、図３に示すように、出力端子３０４に接続される。
スイッチＳ１は、開閉操作を開始するタイミングを制御するためにプロセッサ２１２に動作可能に接続される。
このため、スイッチＳ１が閉じる場合、第１ラインを通る試験電流経路がスイッチＳ１を通過することがなく、補償されない電圧降下を効果的に防止する。
ここで、第１ラインとは、帰還抵抗Ｒｆを介して、作用電極１２からＡ／Ｄ変換器１０７に流れる電流経路である。
補償されない抵抗が存在しない場合には、第１ラインを介して印加される試験電圧は、出力電圧とほぼ等価となる。
相互インピーダンス増幅器の出力電圧Ｖｏは、スイッチの抵抗による試験電流測定の精度低下を防ぐために、帰還抵抗ＲｆとスイッチＳ１の第１端Ｓ１ａとの間の接点から採られる。
なお、抵抗が飽和を防ぐのに十分に小さい場合、スイッチＳ１の抵抗が、相互インピーダンス増幅器の電流−電圧機能を使用した試験電流測定の精度に影響することはない。
【００２６】
スイッチＳ１は、有限の抵抗Ｒｓを有し、作用電極１２と参照電極１０との間に発生する、補償されない電圧降下を潜在的に誘起する可能性がある。
例えばスイッチＳ１が第１ライン上に配置されている場合、実効印加試験電圧は、
【数１】
となる。
ここで、ｉ（ｔ）Ｒｓの項は、補償されない電圧降下を表す。
比較的高い抵抗Ｒｓまたは比較的高い電流ｉ（ｔ）あるいはこの両者により、Ｖｅｆｆが十分に低くなる（例えば、伝達物質の酸化還元電圧よりも大幅に低いなど）と、発生する試験電流から得られるグルコース濃度の精度が低下する。
【００２７】
図４は、補償されない電圧降下を誘起させない開回路を形成することができるセンサインタフェース回路１０６の別の実施形態を示す。
センサインタフェース回路１０６は、スイッチＳ１を使用する代わりに、遮断ピン５０８を有するオペレーショナルアンプ５００と、オペレーショナルアンプに内蔵されている遮断制御回路とを使用して、開回路を形成することができる。同様の制御回路の例が遮断回路６００として図５に示す。
オペレーショナルアンプ５００は、オペレーショナルアンプ３００と同じように、反転入力端子５０２、非反転入力端子５０１、第１電力供給ピン５０９、第２電力供給ピン５１０、および出力端子５０４を有する。
遮断回路６００が（例えば、遮断ピン５０８をプロセッサ２１２の論理Ｌｏｗに接続することにより）作動されると、作用電極１２と参照電極１０との間に開回路を形成するためにオペレーショナルアンプ５００がオフになる。
さらに、遮断回路６００が（例えば、遮断ピン５０８をプロセッサ２１２の論理Ｈｉｇｈに接続することにより）不作動とされると、作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧を印加するためにオペレーショナルアンプ５００がオンになる。
このようなオペレーショナルアンプの例には、テキサス・インスツルメンツ社が販売している、広帯域、超低雑音、電圧帰還オペレーショナルアンプ、シャットダウン付ＯＰＡ８４７がある。
オペレーショナルアンプに（図５に示すような）遮断回路を使用することで、図３に示すスイッチＳ１などのスイッチを使用せずに開回路を形成でき、この開回路は、検体測定回路（またはシステム）に、試験電圧の印加時に補償されない電圧降下を誘起させることがない。
【００２８】
図５を参照すると、遮断ピン５０８が接続されていない場合には、オペレーショナルアンプは遮断機能なしで作動する。
ピン５０８が論理Ｌｏｗに接続されると、トランジスタＱ１へのベース電流が抵抗Ｒｃに供給される。
遮断ピン５０８が（プロセッサ２１２によって）Ｌｏｗに引き下げられると、ダイオードを作動させるために更に電流が抵抗Ｒａを介して引き出される。
遮断ピン５０８を介して電圧が更に引き出された結果、トランジスタＱ１のエミッタベース電圧が０Ｖとなり、トランジスタＱ１からのコレクタ電流が遮断されて、通常は約２００ナノ秒でアンプがオフになる。
外部抵抗によってはノード放電に長く要するため、遮断時間が２００ナノ秒より長くかかる場合もある。
【００２９】
出願人らは、公知の装置において、電極と相互インピーダンス増幅器との間の電流伝達経路の任意の点に設けたスイッチを利用するうえで、従来技術では認識されなかった特定の問題を見つけ出したと考える。
例えば、テストメータが開回路を形成すると、作用電極と参照電極との間に、供給電圧のリミットを超えるガルバーニ電位が発生して、この結果、開回路が破壊される可能性がある。
このような破壊が生じるのは、遮断モードでは、オペレーショナルアンプチップ内部の保護ダイオードが、真に高インピーダンスノードを有さないためである。
破壊されたセンサインタフェース回路１０６は、開回路ではなく公称電圧または公称電流を印加する。
オペレーショナルアンプ（３００または５００）が適切に機能するためには、適切な電源電圧が印加される必要があり、第１電力供給ピン（３０９、５０９）（例えば＋３Ｖ）と第２電力供給ピン（３１０、５１０）（例えばアースまたは０Ｖ）とに印加される必要がある。
リミットが０Ｖと＋３Ｖの電源電圧は、２個の使い捨てアルカリ電池（例えば２個の単３電池）の組またはリチウム電池を使用して生成できるため、利便性の店から選択される。
【００３０】
一般的なグルコーステストストリップで、開回路の時間間隔の間に、テストストリップに、参照電極に対するガルバーニ電位が、供給電圧のリミット（＋３Ｖおよび０Ｖ）を越える大きさで発生し、保護ダイオードが正しい開回路を形成できなくなると考えられる。
しかし、不活性の導電性電極とフェリシアン化物伝達物質を使用する一般的なグルコーステストストリップでは、ガルバーニ電位が＋３Ｖを超えたり、０Ｖを下回る可能性は低いと考えられる。
ガルバーニ電位とは、存在する化学種の濃度および／または化学種の種類の差によって生じる、作用電極および参照電極に対する電圧であり、ネルンスト式を使用して推定することができる。
一般に知られている、ガルバーニ電位を発生させる装置としては、例えばバッテリがある。
【００３１】
一実施形態では、−３Ｖと＋３Ｖのリミットを有する供給電圧を使用して、ストリップ両端に発生する可能性のある電位に対して、開回路の動作範囲を広げることにより、センサインタフェース回路１０６は、負のガルバーニ電位の発生に耐性のある開回路を提供するように構成される。
なお、−３Ｖと＋３Ｖのリミットを有する供給電圧は、４個のアルカリ電池か、または高価な電子部品を使用する必要があるため、リミットを０Ｖと＋３Ｖに設定することよりも、実装が不便となることがある。
【００３２】
また、特定の状況において、検体回路に用いるために、単に遮断回路を有するオペレーショナルアンプを選択したとしても、このオペレーショナルアンプは、従来は認識されていなかったと考えられる少なくとも１つの動作パラメータを満たす必要があるため、テストメータでの使用目的に適していない可能性があることを出願人らは見出した。
詳しくは、出願人らは、遮断制御回路を有する各種のオペレーショナルアンプは、遮断制御回路の作動時にリーク電流を示すことを見出した。
このようなリーク電流により、テストメータが開回路を形成しようとしているときに、作用電極と参照電極との間に公称電圧または公称電流が印加される可能性がある。
開回路中、リーク電流が十分大きな場合、検体濃度の精度が低下しかねない。
このため、リーク電流をほぼ含まない開回路を形成するためには、遮断制御回路を有するオペレーショナルアンプは、リーク電流が低くなければならない。
リーク電流は、遮断制御回路を有するオペレーショナルアンプの通常の設計仕様ではないが、テキサス・インスツルメンツ社（米国テキサス州ダラス所在）が販売しているオペレーショナルアンプＯＰＡ２３３４およびＴＬＶ２７６３は、実施形態としての使用に適していることを出願人らは見出した。
遮断回路６００が電気化学的グルコーステストメータに使用するために作動される場合には、リーク電流が約１ナノアンペア未満のオペレーショナルアンプ５００が選択される。
【００３３】
また、オペレーショナルアンプの遮断制御回路は、半導体スイッチよりも、作動および停止に関する応答時間が比較的遅いことをも判明した。
遮断制御回路の通常の応答時間は、ナノ秒のオーダーを要求する半導体スイッチとは異なり、マイクロ秒のオーダーである必要がある。
このため、遮断制御回路は、半導体スイッチの応答時間よりも約１０００倍遅くてもよい。
しかし、出願人らは、開回路の形成に遮断制御回路を使用する場合には、遮断制御回路の応答時間が遅くても、一般的なグルコーステストストリップの測定精度に影響しないことを見出した。
【００３４】
テストストリップ１００を電気化学的に試験する方法の一実施形態では、テストメータ２００は、作用電極１２と参照電極１０に配された生理学的試料の存在を検出する。
生理学的試料の存在の検出の例は、米国特許第６，１９３，８７３号明細書、米国特許第５，２６６，１７９号明細書、および米国特許第５，３６６，６０９号明細書に記載されており、これら文献は、その全てを参照によりここに援用する。
生理学的試料が存在することが検出されると、スイッチＳ１が開状態となり、第１の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０との間に開回路が形成される。
試験中に、オペレーショナルアンプ３００は、０Ｖおよび＋３Ｖのリミットを有する供給電圧を給電される。
次に、第２の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧が印加されるように、スイッチＳ１が閉じられる。
第２の所定の時間間隔の間、発生した試験電流値の大きさが測定され、求められた試験電流値が検体の濃度値と相関される。
【００３５】
テストストリップ１００を電気化学的に試験する方法の別の実施形態では、テストメータ２００は、作用電極１２と参照電極１０に配された生理学的試料の存在を検出する。
生理学的試料の存在が検出されると、遮断回路６００が作動されて、オペレーショナルアンプ５００がオフになり、第１の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０間に開回路が形成される。
試験中に、オペレーショナルアンプ５００は、０Ｖおよび＋３Ｖのリミットを有する供給電圧を給電される。
次に、第２の所定の時間間隔の間、作用電極１２と参照電極１０との間に試験電圧が印加されるように、遮断回路６００が不作動とされて、オペレーショナルアンプ５００がオンにされる。
第２の所定の時間間隔の間、発生した試験電流値の大きさが測定され、求められた試験電流値が検体の濃度値と相関される。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態を図示し、ここに記載したが、このような実施形態を例示のみを目的として提示したことは当業者にとって明らかであろう。
当業者であれば、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変更、および置き換えに想到できるであろう。
本発明を実施する際に、ここに記載した本発明の実施形態のさまざまな変形例を使用してもよいことを理解すべきである。
添付の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義しており、これによって、これらの請求項およびその均等物の範囲内の方法がカバーされることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】テスト計器に挿入されるテストストリップの簡略化された正面図である。
【図２】テスト計器とテストストリップの機能ブロック図である。
【図３】スイッチの第１側がＡ／Ｄコンバータとフィードバック抵抗に接続し、スイッチの第２の側がオペレーショナルアンプの出力端子に接続することを例示する、センサインタフェース回路の簡略化された図である。
【図４】遮断制御回路を有するオペレーショナルアンプを使用しているセンサインタフェース回路の単純化された例の図である。
【図５】図４で使用されるオペレーショナルアンプのために、簡略化された遮断制御回路の例を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料中の検体濃度を測定するためのシステムであって、
テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極に接続するように構成された第２ラインを有するテストストリップコネクタと、
出力電圧を供給する参照電圧回路と、
前記出力電圧とほぼ等しい試験電圧を前記第１ラインに供給するために、前記参照電圧回路に接続され、前記第１ラインに対して接続状態または切断状態のいずれかに設定される出力端子を有するオペレーショナルアンプと、
前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインに接続され、前記出力端子と前記第１ラインとの間が切断状態中も前記第１ラインに接続されている処理回路と、を有するシステム。
【請求項２】
前記テストストリップコネクタが作用電極および参照電極に接続されたときに、閉状態のスイッチの公称抵抗により、前記作用電極と前記参照電極との間に補償されない電圧降下が誘起されないように、前記出力端子と前記第１ラインとの間に配置されたスイッチを更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記オペレーショナルアンプは、前記処理回路に接続された遮断論理回路を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
検体測定のための回路であって、
テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有するテストストリップコネクタと、
オペレーショナルアンプであって、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有するオペレーショナルアンプと、
前記出力端子と前記オペレーショナルアンプの前記第２入力端子との間に配置されたスイッチと、を有し、
前記スイッチは、前記スイッチの閉状態において前記出力端子を前記第１ラインに接続し、前記スイッチの開状態において前記出力端子を前記第１ラインから切断する回路。
【請求項５】
前記参照電圧回路は、参照電圧源および分圧器を有する請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインはフィルタに接続されている請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記フィルタはコンデンサを有する請求項６に記載の回路。
【請求項８】
検体測定のための回路であって、
テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有するテストストリップコネクタと、
オペレーショナルアンプと、を有し、
前記オペレーショナルアンプは、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有し、前記オペレーショナルアンプは、前記オペレーショナルアンプを遮断モードにするように構成された遮断回路を更に有する回路。
【請求項９】
前記オペレーショナルアンプは、前記遮断回路の作動時のリーク電流が約１ナノアンペア未満のオペレーショナルアンプを有する請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記参照電圧回路は、参照電圧源および分圧器を有する請求項８に記載の回路。
【請求項１１】
前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインはフィルタに接続されている請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記フィルタはコンデンサを有する請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
第１電極および第２電極と回路と、を有し、前記回路は、電圧源に接続された第１入力端子と、前記第１電極および前記回路の出力端子に接続されたフィードバックに接続された第２入力端子と、を有し、前記回路の出力端子がプロセッサに接続されている電気化学的セルの電気化学反応を測定するための方法であって、
前記第１電極に試験電圧を印加し、前記第２電極をアースに接続するステップと、
前記第１電極を前記回路の前記出力端子から切断する一方、前記第１電極から前記プロセッサへの電気的接続を許可するステップと、
補償されない電圧降下を誘起せずに、前記電気化学的セルで発生した試験電流を測定するために、前記第１電極を前記出力端子に接続するステップと、を有する方法。
【請求項１４】
前記切断するステップは、作用電極と参照電極との間に開回路を形成できるように、第１の所定の時間間隔の間、オペレーショナルアンプの遮断制御回路を作動させるステップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記接続するステップは、前記作用電極と前記参照電極との間に試験電圧を印加できるように、第２の所定の時間間隔の間、前記オペレーショナルアンプの前記遮断制御回路を不作動とするステップを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の所定の時間間隔中に試験電流値の大きさを測定するステップと、
前記試験電流値を検体濃度に相関させるステップと、を更に有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定するステップは、前記試験電流の前記大きさを比例する電圧値に変換するステップを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記作用電極および前記参照電極に配された生理学的試料の存在を検出する初期ステップを更に有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記印加するステップは、前記オペレーショナルアンプに約０Ｖおよび約＋３Ｖの電圧を供給するステップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記印加するステップは、前記オペレーショナルアンプに約−３Ｖおよび約＋３Ｖの電圧を供給するステップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
試料中の検体濃度を測定するためのシステムであって、
テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極に接続するように構成された第２ラインを有するテストストリップコネクタと、
出力電圧を供給する参照電圧回路と、
前記出力電圧とほぼ等しい試験電圧を前記第１ラインに供給するために、前記参照電圧回路に接続され、前記第１ラインに対して接続状態または切断状態のいずれかに設定される出力端子を有するオペレーショナルアンプと、
前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインに接続され、前記出力端子と前記第１ラインとの間が切断状態中も前記第１ラインに接続されている処理回路と、を有するシステム。
【請求項２】
前記テストストリップコネクタが作用電極および参照電極に接続されたときに、閉状態のスイッチの公称抵抗により、前記作用電極と前記参照電極との間に補償されない電圧降下が誘起されないように、前記出力端子と前記第１ラインとの間に配置されたスイッチを更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記オペレーショナルアンプは、前記処理回路に接続された遮断論理回路を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
検体測定のための回路であって、
テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有するテストストリップコネクタと、
オペレーショナルアンプであって、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有するオペレーショナルアンプと、
前記出力端子と前記オペレーショナルアンプの前記第２入力端子との間に配置されたスイッチと、を有し、
前記スイッチは、前記スイッチの閉状態において前記出力端子を前記第１ラインに接続し、前記スイッチの開状態において前記出力端子を前記第１ラインから切断する回路。
【請求項５】
前記参照電圧回路は、参照電圧源および分圧器を有する請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインはフィルタに接続されている請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記フィルタはコンデンサを有する請求項６に記載の回路。
【請求項８】
検体測定のための回路であって、
テストストリップの第１電極に接続するように構成された第１ライン、および前記テストストリップの第２電極をアースに接続するように構成された第２ラインを有するテストストリップコネクタと、
オペレーショナルアンプと、を有し、
前記オペレーショナルアンプは、参照電圧回路に接続された第１入力端子、および帰還抵抗を介して前記第１ラインと前記オペレーショナルアンプの出力端子との両方に接続された第２入力端子を有し、前記オペレーショナルアンプは、前記オペレーショナルアンプを遮断モードにするように構成された遮断回路を更に有する回路。
【請求項９】
前記オペレーショナルアンプは、前記遮断回路の作動時のリーク電流が約１ナノアンペア未満のオペレーショナルアンプを有する請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記参照電圧回路は、参照電圧源および分圧器を有する請求項８に記載の回路。
【請求項１１】
前記オペレーショナルアンプの前記出力端子および前記第１ラインはフィルタに接続されている請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記フィルタはコンデンサを有する請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
第１電極および第２電極と回路と、を有し、前記回路は、電圧源に接続された第１入力端子と、前記第１電極および前記回路の出力端子に接続されたフィードバックに接続された第２入力端子と、を有し、前記回路の出力端子がプロセッサに接続されている電気化学的セルの電気化学反応を測定するための方法であって、
前記第１電極に試験電圧を印加し、前記第２電極をアースに接続するステップと、
前記第１電極を前記回路の前記出力端子から切断する一方、前記第１電極から前記プロセッサへの電気的接続を許可するステップと、
補償されない電圧降下を誘起せずに、前記電気化学的セルで発生した試験電流を測定するために、前記第１電極を前記出力端子に接続するステップと、を有する方法。
【請求項１４】
前記切断するステップは、作用電極と参照電極との間に開回路を形成できるように、第１の所定の時間間隔の間、オペレーショナルアンプの遮断制御回路を作動させるステップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記接続するステップは、前記作用電極と前記参照電極との間に試験電圧を印加できるように、第２の所定の時間間隔の間、前記オペレーショナルアンプの前記遮断制御回路を不作動とするステップを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の所定の時間間隔中に試験電流値の大きさを測定するステップと、
前記試験電流値を検体濃度に相関させるステップと、を更に有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定するステップは、前記試験電流の前記大きさを比例する電圧値に変換するステップを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記作用電極および前記参照電極に配された生理学的試料の存在を検出する初期ステップを更に有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記印加するステップは、前記オペレーショナルアンプに約０Ｖおよび約＋３Ｖの電圧を供給するステップを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記印加するステップは、前記オペレーショナルアンプに約−３Ｖおよび約＋３Ｖの電圧を供給するステップを有する請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３９５２６（Ｐ２００９−３９５２６Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１８９８４９（Ｐ２００８−１８９８４９）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（５９６１５９５００）ライフスキャン・インコーポレイテッド (100)
【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｆｅｓｃａｎ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１０００ Ｇｉｂｒａｌｔａｒ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３５，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９８４９（Ｐ２００８−１８９８４９）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（５９６１５９５００）ライフスキャン・インコーポレイテッド (100)
【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｆｅｓｃａｎ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１０００ Ｇｉｂｒａｌｔａｒ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３５，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
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