(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を備える電気化学センサと、
前記電気化学センサを受け入れるように構成された試験計器と、
前記試験計器内の高インピーダンス回路であって、前記センサが前記試験計器内に配置されるときに前記電気化学センサの電極と電気的接続を形成するように構成され、前記回路は、前記電気化学センサが前記試験計器内に配置されていないことを知らせる、共通の電気的コネクタの第１の電圧と、前記第１の電圧とは異なり、体液試料を欠いている前記電気化学センサが前記試験計器内に配置されていることを知らせる、前記共通の電気的コネクタの第２の電圧と、前記第１および第２電圧とは異なり、前記電気化学センサが前記試験計器内に配置され、体液試料が前記電気化学センサに加えられたことを知らせる、前記共通の電気的コネクタの第３の電圧とを検出するように構成される、前記共通の電気的コネクタを含む該高インピーダンス回路とを備え、
前記試験計器は、第１および第２の電気的コネクタを含むセンサポートコネクタをさらに備え、前記回路は、前記試験計器内の電気化学センサの存在が前記第１および第２の電気的コネクタの間の低インピーダンス接続をもたらすように構成される
電気化学システム。
【請求項２】
前記第２の電圧の絶対値は、前記第１の電圧の絶対値未満であり、前記第３の電圧の絶対値は、前記第２の電圧の絶対値未満である請求項１に記載の電気化学システム。
【請求項３】
前記センサポートコネクタは、前記試験計器内の電気化学センサ内の試料の存在が、前記共通の電気的コネクタと前記第１および第２の電気的コネクタの少なくとも一方との間に電気的接続をもたらすように構成される請求項１に記載の電気化学システム。
【請求項４】
前記電気化学センサ内に存在する試料の量は、前記共通の電気的コネクタと前記第１および第２の電気的コネクタの少なくとも一方との間に電気的接続を形成するのに十分な試料の最小量である請求項１から３のいずれか１項に記載の電気化学システム。
【請求項５】
前記高インピーダンス回路は、
前記第２の電気的コネクタと電気通信するセンス抵抗器と、
前記センス抵抗器と前記第２の電気的コネクタとに電気的に接続された検出部品であって、前記試験計器内の電気化学センサの存在、および前記試験計器内の電気化学センサ内の試料の存在を判定するように構成されている前記検出部品と、
前記共通の電気的コネクタに電気的に接続された電圧基準点と、
前記第１の電気的コネクタに電気的に接続されたウェッティングサプライであって、電圧を供給するように構成されると共に、前記試験計器内の前記センサ内の前記試料の量の存在の結果として、前記共通の電気的コネクタに電気化学的に接続されるように構成される前記ウェッティングサプライと
をさらに備える請求項３に記載の電気化学システム。
【請求項６】
前記ウェッティングサプライと前記第１の電気的コネクタとに電気的に接続された波形発生器をさらに備え、前記試料を反応させる電圧を印加するように構成された前記波形発生器は、前記電気化学センサ内に配置される請求項５に記載の電気化学システム。
【請求項７】
前記検出部品は、前記回路との電気通信における電圧測定部品によってもたらされた漏電電流の影響を低減するように構成された実効的低ゲイン増幅器をさらに備える請求項６に記載の電気化学システム。
【請求項８】
前記電圧基準点は、トランスインピーダンス増幅器をさらに備える請求項５に記載の電気化学システム。
【請求項９】
前記ウェッティングサプライと前記センス抵抗器との間の抵抗値比率は、約３：２である請求項５に記載の電気化学システム。
【請求項１０】
電極を備える電気化学センサを試料が充填し始めるときを検出する方法であって、
高インピーダンス回路を有する試験計器を設けるステップであって、前記高インピーダンス回路は、
検出コンポーネントと、
前記検出コンポーネントと電気通信するセンス抵抗器と、
少なくとも１つの電気的コネクタに接触する電気化学試験片の電極に電気的に接続するように構成された電圧基準点と、
電圧を供給するように構成されたウェッティングサプライと、を備え、
前記試験計器により、前記電気化学センサの不在を示す前記電極の第１の電圧を測定するステップと、
前記試験計器に対して前記電気化学センサを導入するステップと、
前記試験計器により、試料を欠いている前記電気化学センサの存在を示す、前記第１の電圧とは異なる、前記電極の乾式試験片電圧を測定するステップと、
前記電気化学センサ内に試料を導入するステップと、
前記試験計器により、前記計器内に配置された前記電気化学センサ内の前記試料量の存在を示す乾式試験片電圧及び前記第１の電圧とは異なる、前記電極の湿式試験片電圧を測定するステップと、
前記湿式試験片電圧の前記測定に基づいて、前記試料が前記電気化学センサを充填し始めたときを判定するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記試験計器に対して前記電気化学センサを導入する前にベース電圧を測定するステップであって、前記ベース電圧が前記電気化学センサを欠いている試験計器を示すステップをさらに含み、
前記ベース電圧の絶対値は、前記乾式試験片電圧の絶対値および前記湿式試験片電圧の絶対値とは異なり、前記湿式試験片電圧の前記絶対値は、前記乾式試験片電圧の前記絶対値未満であり、前記乾式試験片電圧の前記絶対値は、前記ベース電圧の前記絶対値未満である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記試料が前記電気化学センサを充填し始めるときを判定するステップ際して、電気化学的試験を開始するステップをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１３】
前記回路との電気通信における電圧測定部品によってもたらされた漏電電流の影響を低減するように実効的低ゲイン増幅器を動作させるステップをさらに含む請求項１２の方法。
【請求項１４】
筺体と、
前記筺体に取り付けられた試験片ポートコネクタと、
電気化学的試験片を受け入れるように構成され、少なくとも１つの電気的コネクタを含む試験片ポートコネクタと、
電気化学の判定を行うために構成され、少なくとも１つの電気的コネクタを介して前記試験片ポートコネクタ内に受け入れられた前記電気化学的試験片と電気的に接続するように構成された回路と
を備え、
前記回路は、
検出部品と、
前記検出部品と電気通信するセンス抵抗器と、
少なくとも１つの電気的コネクタと接触する電気化学的試験片の電極と電気通信するように構成された電圧基準点と、
体液試料を欠いた電気化学的試験片が前記試験片ポートコネクタ内に受け入れられたときに、前記検出部品、前記センス抵抗器、および前記電圧基準点の各々から分離した電気通信を有するウェッティングサプライと
を備え、
前記回路は、
（１）  前記回路と電気通信する電気化学的試験片が存在しない状態における第１の電圧と、
（２）  前記回路と電気通信する、体液試料を欠いた電気化学的試験片が存在する状態における第２の電圧と、
（３）前記電気化学的試験片において電気化学的試験を行なうのに十分な体液試料の量とともに、前記回路と電気通信する電気化学的試験片が存在する状態における第３の電圧と
を検出するように構成された試験計器。
【請求項１５】
前記第２の電圧の絶対値は、前記第１の電圧の絶対値未満であり、前記第３の電圧の絶対値は、前記第２の電圧の絶対値未満である請求項１４に記載の試験計器。
【請求項１６】
前記試験片ポートコネクタ内の電気化学的試験片の存在は、前記ウェッティングサプライと前記検出部品との間の電気的接続を生成する請求項１４に記載の試験計器。
【請求項１７】
前記試験片ポートコネクタ内にある電気化学的試験片上の試料の存在は、前記ウェッティングサプライ、前記検出部品、および前記電圧基準点の各々の間の電気的接続を生成する請求項１６に記載の試験計器。
【請求項１８】
電気化学的試験を行うのに十分な試料の量は、少なくとも１つの電気的コネクタの共通の電気的コネクタと、少なくとも１つの電気的コネクタの第１の電気的コネクタおよび第２の電気的コネクタの少なくとも１つとの間の電気的接続を形成するのに十分な試料の最小量である請求項１４に記載の試験計器。
【請求項１９】
前記試験片ポートコネクタ内にある電気化学的試験片上に配置された試料を反応させる電圧を印加するための波形発生器をさらに備える請求項１４の試験計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、試験計器などの監視装置を用いて得られた測定結果の向上に関する。より詳しくは、電気化学センサ（電気化学試験片または電気化学セルともいう）が計器内に含まれるとき、または試料がセンサ内に含まれときに関して明確に判定する高インピーダンス回路を用いることに関し、それによって、試料が監視装置に配置されたセンサを充填し始めるときに関しての高精度な判定を得る。
【背景技術】
【０００２】
生理学的流体中の検体の検出、例えば血液または血液による運搬物は、今日の社会にとって重要性が増し続けている。検体検出分析は、臨床試験、家庭試験などを含む様々な応用における用途を見出し、このような試験の結果は、様々な病状における診断および管理において顕著な役割を果たす。対象とする検体は、糖尿病管理のためのグルコース、コレステロールなどを含む。この検体検出の重要性が増すのに応じて、臨床および在宅の両方の用途のために様々な検体検出プロトコルおよび装置が開発されてきた。これらの装置のうちのいくつかは、電気化学セル、電気化学センサ、ヘモグロビンセンサ、抗酸化センサ、バイオセンサ、および免疫センサを含み、主として試験計器などの監視装置に使用される。
【０００３】
検体検出分析を迅速かつ正確に行うことが、大抵の場合望ましい。迅速で正確な結果が所望される１つの共通的用途は、血液内のグルコースの含量を測定する家庭試験を導いている。検体検出分析の速度および精度における改善なされる一方で、さらに双方の点における分析を改善する余地がある。例えば、さらに改善できる１つの部分は、反応のための「開始時刻」の正確な測定を求めている。反応は、典型的には、試料が監視装置を、またはより詳しくは装置内に配置された電気化学センサを充填し始めた後、始まる。試料は、体液または対照溶液（例えば水溶液におけるグルコース）であってもよい。一旦充填が始まると電圧を試料に印加することを可能にするように回路を設定することができるので、これを「自動スタート（ａｕｔｏｓｔａｒｔｉｎｇ）」と呼ぶことができる。あるいは、一旦充填が完了すると電圧を試料に印加することを可能にするように回路を設定することができる。センサの検出チャンバ内への試料の進入を感知するために、多くの電気化学センサは、２つの電極を用いる。しかしながら、特定の状況下で、２つの電極は、「自動スタート」のプロセスの間に測定された電流を歪めるかもしれない。例えば、自動スタートの間に開始時刻が測定されている一方で、電気化学的にかなりの量の活性種が酸化または低減する場合に、および／または、自動スタートを感知するのに使用された電気部品が、電気化学センサが存在することを継続的に保証するために分析の間に能動回路に常に接続される場合に、これが生じる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、試料が監視装置（センサ内の電気化学反応が開始するときに関して判定するために、より迅速かつ正確に判定することを可能にすることができる）内に配置された電気化学センサを充填し始めるのを検出するための、より迅速かつより正確な方法を開発することが望ましいだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概して、試験計器などの監視装置、および試験計器とともに用いられる電気化学センサの測定の改善のための方法および装置を提供する。１つの例示的な実施形態において、試料が電気化学センサを充填し始めるときを検出する方法を開示する。その方法は、回路を有する試験計器ことを設けるステップと、試験計器に対して電気化学センサを導入するステップとを含むことができる。試験計器によって、電気化学センサが計器内に存在するもののセンサ内に試料がないことを知らせる電圧を測定することができる。この測定された電圧は「乾式試験片電圧」と呼ぶことができる。体液試料または対照溶液などの試料を、電気化学センサ内に導入することができ、その後、乾式試験片電圧とは異なる別の電圧を、試験計器によって測定することができる。「湿式試験片電圧」と呼ばれるこの電圧は、電気化学センサが計器内にあり、かつセンサ内に試料があることを知らせる。湿式試験片電圧の測定は、試料が電気化学センサを充填し始める時期の判定を可能にする。
【０００６】
１つの実施形態において、方法は、また、ベース電圧を測定するステップを含む。ベース電圧は、試験計器内に配置されたセンサがないときを測定する電圧である。ベース電圧は、乾式試験片電圧および湿式試験片電圧の両方とは異なる値を有する。例えば、例示的な実施形態において、湿式試験片電圧の絶対値は、乾式試験片電圧の絶対値未満であり、乾式試験片電圧の絶対値は、ベース電圧の絶対値未満である。方法は、また、試料が電気化学センサを充填し始めることを判定したときに、または判定した直後に、電気化学的試験を開始するステップを含むことができる。１つの実施形態において、実効的低ゲイン増幅器は、試験計器の回路と電気通信し得る電圧測定部品によってもたらされる漏電電流の影響を低減するように動作することができる。実効的低ゲイン増幅器は、また、例えば２つの異なる電圧範囲間の電圧差を広げることにより、試験計器による感度限界の精度を改善するように動作することができる。方法は、電気化学センサを試料が充填し始めるときを判定することを可能にし、さらにまた、電気化学センサが計器に接続されるときを検出することを可能にする。
【０００７】
１つの例示的な実施形態において、試験計器は、筺体と、筺体に取り付けられた（例えば、形成された）試験片ポートコネクタと、電気化学の判定を行うように構成された回路とを含む。試験片ポートコネクタは、電気化学的試験片を受け入れるように構成される。試験片ポートコネクタは、例えば少なくとも１つの電気的コネクタ経由で回路に接続することができ、それによって、試験片が試験片ポートコネクタ内に存在するとき、または体液試料または対照溶液などの試料が試験片ポートコネクタ内に配置された試験片上に存在するときなど、ある状況の下で、回路の部分が完成することを可能にする。回路は、電気的コネクタを介して試験片ポートコネクタによって受け入れられる電気化学的試験片と電気的に接続するように構成することができる。回路は、検出部品と、センス抵抗器と、電圧基準点（例えば仮想接地）と、ウェッティングサプライとを含むことができる。センス抵抗器は、検出部品と電気通信することができ、電圧基準点は、電気的コネクタと接する電気化学的試験片の電極と電気通信するように構成することができ、試験片ポートコネクタ内に配置される電気化学試験片が体液試料を欠いているとき、ウェッティングサプライは、検出部品、センス抵抗器、および電圧基準点の各々から分離した電気通信を有することができる。回路は、３つの独立した別個の電圧を検出することができる。第１の電圧は、回路と電気通信する電気化学試験片の欠如から生じることができる。第２の電圧は、体液試料を欠く電気化学的試験片が、計器内に配置され、かつ回路と電気通信するときに生じることができる。第３の電圧は、電気化学試験片が計器内に配置され、回路と電気通信し、電気化学的試験を開始するのに十分な体液試料量が電気化学的試験片に対して加えられたときに生じることができる。
【０００８】
計器の１つの実施形態において、第２の電圧の絶対値は、第１の電圧の絶対値未満であり、第３の電圧の絶対値は、第２の電圧の絶対値未満である。試験片ポートコネクタ内の電気化学試験片の存在は、ウェッティングサプライと検出部品との間の電気的接続を生成することができる。さらに、試験片ポートコネクタ内にある電気化学試験片上の試料の存在は、ウェッティングサプライ、検出部品、および電圧基準点の各々の間の電気的接続を生成することができる。１つの実施形態において、電気化学的試験を行うのに十分な試料の量は、共通の電気的コネクタと、第１の電気的コネクタおよび第２の電気的コネクタの少なくとも一方との間の電気的接続を形成するのに十分な試料の最小量である計器は、また、試験片ポートコネクタ内に存在する電気化学的試験片上に配置された試料を反応させる電圧を印加することができる波形発生器を含むことができる。試料を検出するこのような電圧の印加を「自動スタート」と呼ぶことができる。１つの実施形態において、電圧基準点は、トランスインピーダンス増幅器を含む。
【０００９】
電気化学システムの１つの例示的な実施形態において、システムは、電気化学センサと、電気化学センサを受け入れるように構成された試験計器と、試験計器内の回路とを含む。回路は、センサが試験計器内に配置されるときに、電気化学センサと電気的接続を形成するように構成することができる。回路は、３つの電圧を検出するように構成することができる。第１の電圧は、電気化学センサが試験計器内に配置されていないことを知らせることができる。第１の電圧とは異なる第２の電圧は、電気化学センサが試験計器内に配置されているものの、センサが体液試料または対照溶液などの試料を欠いていることを知らせることができる。第１および第２電圧とは異なる第３の電圧は、電気化学センサが試験計器内に配置されており、かつ試料が電気化学センサに加えられたことを知らせる。１つの実施形態において、第２の電圧の絶対値は、第１の電圧の絶対値未満であり、第３の電圧の絶対値は、第２の電圧の絶対値未満である。
【００１０】
試験計器は、第１の電気的コネクタおよび第２の電気的コネクタを含むセンサポートコネクタを含むことができる。センサポートコネクタは、計器内の電気化学センサの存在が第１および第２の電気的コネクタの間の低インピーダンス接続をもたらすことができるように構成することができる。センサポートコネクタは、また、第１および第２の電気的コネクタの少なくとも一方に隣接して配置される共通の電気的コネクタを含むことができる。センサポートコネクタは、計器内の電気化学センサ内の試料の存在が、共通の電気的コネクタと、第１および第２の電気的コネクタの少なくとも一方との間の電気的接続をもたらすことができるように構成することができる。
【００１１】
電気化学センサ内に存在する試料の量は、共通の電気的コネクタと、第１および第２の電気的コネクタの少なくとも一方との間の電気的接続を形成するのに十分な試料の最小量であり得る。回路は、また、センス抵抗器と、検出部品と、電圧基準点（例えば仮想接地）と、ウェッティングサプライとを含むことができる。センス抵抗器は、第１および第２の電気的コネクタの一方と電気通信することができる。検出部品は、センス抵抗器およびそれぞれの電気的コネクタに対して電気的に接続することができる。さらに、検出部品は、試験計器内の電気化学センサの存在と、試験計器内の電気化学センサ内の試料の存在とを判定するように構成することができる。電圧基準点は、共通の電気的コネクタに電気的に接続することができる。さらになお、ウェッティングサプライは、第１および第２の電気的コネクタの他方に電気的に接続することができる。ウェッティングサプライは、試験計器内のセンサ内の試料の量の存在の結果として、共通の電気的コネクタと、第１および第２の電気的コネクタの少なくとも一方とに対して電気化学的に接続することができる。回路は、また、波形発生器を含むことができる。波形発生器は、ウェッティングサプライ、および第１および第２の電気的コネクタ（ウェッティングサプライに対して電気的に接続するのと同じ電気的コネクタ）の他方に対して電気的に接続することができる。波形発生器は、電気化学センサ内に配置された試料を電気化学的に測定する電圧を印加するように構成することができる。波形発生器は、試料が計器内に配置されたセンサを一旦充填し始めれば、自動スタートするように構成することができる。１つの実施形態において、検出部品は、実効的回路とともに電気通信することができる電圧測定部品によってもたらされる誤差を低減するように構成される低ゲイン増幅器を含む。実効的低ゲイン増幅器を、また、２つの異なる電圧範囲間の電圧差を広げるために検出部品の一部として含めることもでき、それによって、計器による感度限界の精度を改善する。別の実施形態において、電圧基準は、トランスインピーダンス増幅器を含む。１つの例示的な実施形態において、ウェッティングサプライとセンス抵抗器との間の抵抗値比率は、約３：２である。
【００１２】
この発明は、以下の詳細な説明と併用される添付の図面から、さらに完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の試験計器の概略図を図示し、その計器は、回路を含み、電気化学センサとともに用いるように構成される。
【図１Ｂ】本発明による、図１Ａの回路の概略図を図示する。
【図２】図１Ａの電気化学センサの透視図を図示する。
【図３】図２の電気化学センサの分解斜視図を図示する。
【図４】図２の電気化学センサの遠位部の透視図を図示する。
【図５】電気化学試験片が図１Ｂの回路に接続され、試料が試験片上に導入され、試験片が本発明による回路から切り離されるときの経時的な電圧の変化を表すグラフを図示する。
【図６】試料が従来技術の典型的な回路に接続される電気化学試験片に加えられるときの経時的な電圧の変化を表すグラフを図示し、しかしながら、その電圧スケールは、より効果的に階段状変化を示す図５と比較して、２倍である。
【図７】試料が図１Ｂの回路に接続される電気化学試験片に加えられるときの経時的な電圧の変化を表すグラフを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書に開示する構造、機能、製造、並びに装置および方法の使用法の原理について、総合的な理解を供するために一部の典型的な実施形態を記載する。これらの実施形態の１つ以上の例を添付の図面に図示する。当業者は、本明細書に詳細に記載され、添付図面に図示した装置および方法が、代表的な実施形態であって、本発明を限定するものではなく、かつ本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定されることを理解するであろう。代表的な一実施形態に関連して図示した、または記載した特徴を、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。このような変更や変形は、本発明の範囲に含まれるように意図している。
【００１５】
説明において、電気化学セル、電気化学センサ、および電気化学試験片などの用語を、区別なく使用してもよい。電気化学セル、センサ、および試験片は、測定を行う試験計器の中に挿入することができる。計器内へのセンサの挿入により、計器の電子部品に対する電気的接続を確立することができる。当業者は、電子部品および回路を対象にする本明細書に包含される本開示が、電気化学センサ、電気化学セル、電気化学試験片、試験計器、および他の監視装置の多くの様々なものに使用されてもよいことを認識するだろう。実際、さらに詳細に以下に記載するように、ヘモグロビンセンサ、抗酸化センサ、バイオセンサ、免疫センサなどの検体を検出するために試料を反応させるための他の装置を、また、本明細書の教示に関連して用いてもよい。さらに、部品間の電気的な伝導性経路の記載と関連して区別なく用いられてもよい他の用語および語句は、回路内の接続に言及する際に連結、接続、および配線された電気通信などの用語および語句を含むが、但しそれらには限定されない。当業者は、明細書および当業者の技術知識の全体を考慮して、区別なく用いることができる他の用語および語句と同様に、これを認識するだろう。常にさらに、電気的コネクタに接触された電極への言及は、電極が電気的コネクタに物理的または直接的にコンタクトすることを必要としない。本発明によれば、電極は、接続パッドおよび／または接続トラックなどの１つ以上の他の部品を経由する電気的コネクタと接触することができる。
【００１６】
当業者は、また、試験計器が様々な構成を有することができることを理解するだろう。例えば、それは携帯型であり得るし、または、卓上型であり得る。さらに、計器の一部であると本明細書に開示される電子部品は、他の型の監視装置とともに用いることができる。
【００１７】
改善された測定機能を有する試験計器１０の例示的な実施形態を、図１Ａに図示する。計器は、電気化学センサまたは試験片の２６２を受け入れるように構成されたセンサまたは試験片のポートコネクタ１０８を含む。試験片ポートコネクタ１０８は、図２〜図４に関してさらに詳細に以下で論じられる試験片２６２の電極を係合するための電気的コネクタ１１０、１１２、１１４（図１Ｂに示す）を含むことができ、それによって試験計器１０の回路１００内の電気的接続を形成する。いくつもの電気的コネクタを、試験片ポートコネクタ１０８の一部として含むことができる。図示する概略図において、計器１０は、試験片２６２の第１の接続パッド２６７と第２の接続パッド２６３とのインターフェースをとることができる。第２の接続パッド２６３は、試験片２６２のＵ字型のノッチ２６５を経由した試験計器への電気的接続を確立するために用いることができる。試験片２６２の第１の接続パッド２６７は、２つの突起２６７ａ、２６７ｂを含むことができる。１つの例示的の実施形態において、第１および第２電気的コネクタ１１０、１１２は、線１２ａ、１２ｂによって図１Ａに図示する、相互に第１の電気的接続を形成する第１の電気的接続を生成するために、突起２６７ａ、２６７ｂにそれぞれ別々に接続し、他方で、共通の電気的コネクタ１１４は、ライン１１によって図１Ａに示す第２の電気的接続を生成するために第２の接続パッド２６３に接続する。１つの実施形態において、図１Ａに示すように、計器１０は、試験電圧ユニット１６と、電流測定ユニット１７と、プロセッサ４１２と、メモリユニット４１０と、視覚的表示装置４０２とを含むことができる。
【００１８】
試験片２６２が計器１０内に配置された後、分析するための試料を、試験片２６２内に導入することができる。試料は、体液または対照溶液（例えば水溶液におけるグルコース）であり得る。回路１００は、電気化学センサ内の試料の存在（有無）を容易かつ迅速に検出することを可能にする。試料の存在は、（図２〜図４に図示するように）試験片２６２の第１の電極３６６との第２の電極３６４との間の間隔を埋めるのに十分な試料の最小量を表わす（典型的には試料の全体ではない）。反応が始まるのに十分な量は、さらに詳細に以下に説明するように、試験片ポートコネクタ１０８の電気的コネクタ１１０と１１４との間および／または１１２と１１４との間に電気的な伝導性流体経路を生成する量である。当業者は、電気的接続を形成するためにこのような量をセンサに入れたときを認識するだろう。回路１００の別の機能は、導入される試料に先立って、電気化学センサが計器内にも配置されるか否かを迅速かつ容易に判定するための能力である。さらなる試験のために計器１０内に別のセンサを導入することができるように、試験が完了しているときに電気化学試験片２６２を取り外すことができる。
【００１９】
正確に試料の存在を検出する１つの利点は、電気化学反応を誘導するための正確なスタート時刻を与えることである。スタート時刻のより精密な判定は、計器によって行われた分析による正確な結果を実現することができるだろう。異なる電気的接続がなされることを象徴する個別で明確な電圧測定を本発明が可能にするので、本発明は、利用する回路を経由した、より高速かつより精密なスタート時刻の判定を可能にする。測定され得る第１の電圧（時としてベース電圧と呼ばれる）は、センサが計器内に存在しないことを知らせる。測定され得る第２の別個の電圧（時として乾式試験片電圧と呼ばれる）は、センサが計器内に存在するものの、センサが試料を含まないことを知らせる。測定され得る第３のさらに別個の電圧（時として湿式試験片電圧と呼ばれる）は、センサが計器内に存在し、かつ試料がセンサ内に存在することを知らせる。
【００２０】
計器１０とともに用いるための回路１００の１つの例示的な実施形態を、図１Ｂに図示する。図示した回路１００は、高インピーダンス回路であり、センス抵抗器１２０と、検出部品１４０と、電圧基準点または仮想接地１６０と、ウェッティングサプライ（ｗｅｔｔｉｎｇ  ｓｕｐｐｌｙ）１８０とを含む。当業者は、測定される信号を変更せずに特定の抵抗性値を有する回路から電圧を測定することができる「高インピーダンス回路」のための技術的要求事項を実現するだろう。図示した実施形態において、仮想接地１６０は、増幅器１６４と抵抗器１６２とを含むが、増幅器および抵抗器は、オプションである。さらに詳細に以下で論じるように、仮想接地１６０を備えるために、いくつもの構成および部品を用いることができる。検出部品１４０の増幅器１４４、抵抗器１４６、および抵抗器１５６もまたオプションである。
【００２１】
システムは、また、計器の筺体に連結、またはさもなければ取り付けることができる電気化学センサまたは試験片のポートコネクタ１０８を含むこともできる。試験片ポートコネクタ１０８は、電気化学センサを受け入れるように構成されることができ、少なくとも１つの電気的コネクタを有することができる。図示した実施形態において、試験片ポートコネクタ１０８は、３つの電気的コネクタと、第１の電気的コネクタ１１０と、第２の電気的コネクタ１１２と、共通の電気的コネクタ１１４を含むが、いくつもの電気的コネクタを用いることもできる。電気化学が動作中のとき、電流経路が電気的コネクタ１１０または電気的コネクタ１１２のいずれかに対して、または電気的コネクタ１１０および電気的コネクタ１１２の両方に対して可能であることから、用語「共通の電気的コネクタ（ｃｏｍｍｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）」を用いる。電気的コネクタ１１０、１１２、１１４は、回路に対して配線または電気的に連結されることができ、計器の回路１００に電気化学センサを接続することができるように、電気化学センサの電極を受け入れるように構成することができる。この図示した例示的な実施形態において、コネクタ１１０、１１２、１１４は、図２〜図４に関して以下に記載するように、パッド２６７、２６３を受け入れ、電極３６６、３６４に電気的に連結される。図示したように、電気的コネクタ１１０、１１２、１１４がパッド２６７、２６３に係合することができる片方向は、タブまたはタングｔを経由する。但し、図１Ａに図示したライン１１、１２ａ、１２ｂによって示した電気的接続と同様の電気的接続を生成するために、いくつもの機構をセンサのコンタクト電極に用いることができる。
【００２２】
図１Ｂに示すように、センス抵抗器１２０および検出部品１４０を、第２の電気的コネクタ１１２に連結することができ、ウェッティングサプライ１８０を、第１の電気的コネクタ１１０に連結することができ、仮想接地１６０を、共通の電気的コネクタ１１４に連結することができる。図示した実施形態において、共通の電気的コネクタ１１４は、第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２の両方に隣接する。しかし、他の実施形態において、試料がセンサ内に導入されるときに、電気的接続をその間に形成することができるように、共通の電気的コネクタ１１４は、電気的コネクタ１１０および１１２の少なくとも一方に隣接する。電気化学センサに関してさらに詳細に以下で論じるように、いくつもの電極および電気的コネクタ、およびその同じものに関連するいくつもの構成を、本発明で開示された高インピーダンス回路にて用いることができる。したがって、図１Ｂに図示する実施形態は第１の電気的コネクタ１１０と第２の電気的コネクタ１１２との間に配置された共通の電気的コネクタ１１４を示しているが、受け入れられる電気化学センサのパッドおよび電極だけでなく、電気的コネクタ１１０、１１２、１１４、および他の電気的コネクタも、幅広い種類の方式で、含んで構成することもできる。非限定的な例として、以下（図２〜４図）に図示する１つの実施形態は、対向し対面する構成の少なくとも２つの電極３６６、３６４を含んでいるが、他の実施形態において、少なくとも２つの電極が共平面構成であり得る。
【００２３】
以上で論じたように、高インピーダンス回路１００は、３つの別個の電圧出力をもたらす。電気化学試験片が回路１００を有する試験計器内に配置されないとき、図５に電圧Ｓ１として図示し、さらに詳細に以下で論じられる第１のまたはベース電圧範囲を測定することができる。結果として生じる電圧が、回路１００およびその部品のいくつもの特性に左右されるので、電圧出力を範囲と呼ぶ。電気化学試験片が回路１００を有する試験計器内に配置されるとき、図５に電圧Ｓ２として図示した第２または乾式試験片電圧範囲が出力されるが、試料は、電気化学試験片（すなわち、試料がそれを湿らせる試験片上に存在しないので、試験片は乾式である）上に配置されない。図５に図示するように、アナログ接地（ＡＧＮＤ）を基準とする乾式試験片電圧Ｓ２の絶対値は、典型的には、ＡＧＮＤを基準とするベース電圧Ｓ１の絶対値とは異なり、かつそれ未満である。とりわけ、ＡＧＮＤを基準とする乾式試験片電圧範囲の最上端部の絶対値は、ＡＧＮＤを基準とするベース電圧範囲の最下端部の絶対値未満であり得るし、典型的にはその通りである。明示的に述べなくても、この出願を通じて論じるような電圧の絶対値は、ＡＧＮＤを基準とする。
【００２４】
電気化学試験片が回路１００を有する試験計器内に配置されるとき、図５の電圧Ｓ３として図示する第３のまたは湿式試験片電圧範囲が出力され、試料は、電気化学試験片上に配置される（すなわち、試料がそれを湿らせる試験片上に存在するので、試験片は湿式である）。湿式試験片電圧Ｓ３の絶対値は、典型的には、乾式試験片電圧Ｓ２とは異なり、それ未満である。より詳しくは、図５に図示するように、湿式試験片電圧Ｓ３の最上端部の絶対値は、乾式試験片電圧Ｓ２の最下端部の絶対値未満であり得るし、典型的には、そうである。したがって、湿式試験片電圧Ｓ３の最上端部の絶対値は、また、典型的には、ベース電圧Ｓ１の最下端部の絶対値未満であり得る。１つの実施形態において、ベース電圧の最上端部の絶対値は、約１．２５ボルト（図１Ｂに図示したＡＧＮＤ点を基準として）である。ベース電圧の最下端部は、約０．２５ボルトであって、より詳しくは約１．１９ボルトである。乾式試験片電圧の最上端部の絶対値は、約０．６０ボルトであり、乾式端部試験片電圧の最下端部は、約０．１５ボルトであって、より詳しくは約０．２５ボルトである。湿式試験片電圧の最上端部の絶対値は、約０．２５ボルトであり、湿式試験片電圧の最下端部は、約０ボルトであって、より詳しくは、約０．１５ボルトである。電気化学試験片が計器から取り外されるときの電圧出力は、図５に電圧Ｓ１として示す、ベース電圧範囲に戻ることができる。
【００２５】
高インピーダンス回路１００によって生成された別個の電圧範囲は、試料が電気化学試験片を充填し始めるときに関しての迅速で、完全で、かつ明確な測定を可能にする。試料が試験片を充填し始めた後にその中で反応が始まる自動スタート機能を有する実施形態において、試料が電気化学試験片を充填し始めるときを判定することは、また、反応自体のスタート時刻の測定をも可能にする。これは、試料が完全に試験片を充填したという示度である、充填物の検出時間とは異なる。
【００２６】
回路１００は、電気的コネクタ１１０、１１２、１１４を介して電気化学センサの電極に接続するように概して構成される。計器およびセンサは、特に詳しく以下に記載するが、計器に関連した試験片ポートコネクタ１０８の電気的コネクタ１１０、１１２、１１４、およびセンサの電極は、ほとんどの任意のサイズおよび形状および構成を有することができる。例えば、１つの例示的な実施形態において、第１および第２電気的コネクタ１１０、１１２は、回路に対して配線され、図１Ａにライン１２ａ、１２ｂによって図示する、第１の電気的接続を形成するために計器に挿入されたセンサの第１の電極に係合するように構成され、その一方で、共通の電気的コネクタ１１４は、回路に対して配線され、図１Ａにライン１１によって図示する、第２の電気的接続を形成するために計器に挿入されたセンサの第２の電極を係合するように構成される。図示した実施形態において、第１の電極３６６（図３および図４に図示した）と電気的コネクタ１１０、１１２との間の電気的接続を生成するために、図１Ｂに示す第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２は、図１Ａに示す２つの突起２６７ａ、２６７ｂに係合する。さらに、図１Ｂに示す共通の電気的コネクタ１１４は、第２の電極３６４（図３および図４に図示した）と電気的コネクタ１１４との間の電気的接続を生成するために、図１Ａに図示する接続パッド２６３に係合する。しかしながら、第１の電極３６６と第２の電極３６４との間に配置したポート２７０（図２〜図４に図示した）の間隔を埋めるために試料が存在するまで、電気的コネクタ１１４と、電気的コネクタ１１０、１１２のうちの少なくとも一方との間の電気的接続は形成されず、それによって、接続パッド２６７、２６３と、コネクタ１１４、１１０および／または１１４、１１２との間の電気回路を完成する。第１および第２の電極３６６、３６４は、例えば、作用電極、カウンタ電極、基準電極、またはカウンタ／基準電極であり得る。電極３３６、３６４は、パラジウムまたは金などの金属で作ることができ、電気的コネクタ１１０、１１２、１１４は、同様に金属であってもよく、それによって、センサの電極が電気的コネクタ１１０、１１２と一旦接触すれば、センサに対する電気的接続を形成することを可能にする。１つの例示的な実施形態において、センサ２６２の第１の電極３６６は、パラジウムを含む下部電極であり、センサ２６２の第２の電極３６４は、金を含む上部電極である。当業者は、大抵の場合、電極が測定の異なる段階の間にする役割は、作用電極としてスタートしてもよいように変動するが、作用電極とカウンタ電極との間で１回以上切り替わってもよいということを認識するだろう。
【００２７】
図示した実施形態において、試験片が回路１００内に導入されるとき、試験片は、試験片は、突起２６７ａ、２６７ｂの１つを示すような試験片の第１の電極の第１の部分を経由して第１の電気的コネクタ１１０と接触させ、その一方で、突起２６７ａ、２６７ｂの他方である試験片の第１の電極の第２の部分を経由して第２の電気的コネクタ１１２と接触させるように、第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２の間に配置される。試験片が第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２と接触するとき、試験片の存在を検出することができる。共通の電気的コネクタ１１４は、試料検出のために試験片と接触していなければならないが、共通の電気的コネクタと試験片との間の接触は、試験片検出のためには必要ではない。図示した実施形態において、第１の電気的コネクタ１１０は、また、試験片ドライブ信号の電気的コネクタとして標識され、第２の電気的コネクタ１１２は、試験片状況電気的コネクタとして標識される。第１の電気的コネクタ１１０を試験片ドライブ信号の電気的コネクタと呼ぶことは、さらに詳細に以下で論じるように、ウェッティングサプライ１８０と仮想接地１６０との間の電気的接続を引き起こすように構成された、波形発生器２００などの発振器を形成する波形の存在に関連する。第２の電気的コネクタ１１２を試験片ドライブ信号の電気的コネクタと呼ぶことは、第２の電気的コネクタ１１２が試験片によって係合されるとき、第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２の間に電気的接続が形成されるという事実に関連し、それによって、試験片の状況（すなわち、試験片が計器内に存在するか否か）を示す。
【００２８】
回路１００の部品（例えば、その中の個別の部品だけでなくセンス抵抗器１２０、検出部品１４０、仮想接地１６０、ウェッティングサプライ１８０、および波形発生器２００）が、特定のサイズまたは抵抗値などの特定の特性を有するように記載されるが、当業者は、他の値を有する同じような部品を用いることもできることを認識するだろう。回路１００内の用いられる部品のサイズおよび値は、回路１００内の他の部品、回路１００内のそれらの部品のサイズおよび構成、回路１００が用いられるところの電気化学セル、電気化学センサ、電気化学試験片、免疫センサ、および他の同じような装置のサイズ、型、および構成、および回路１００が用いられるところの電極および電気的コネクタの型、サイズ、および構成に、少なくとも部分的に依存するだろう。したがって、回路１００の任意の部品がサイズまたは値などの特定の特性を有すると記載される点で、このような特性は、回路１００それ自体を決して限定しない。非限定的な例として、当業者は、図示した実施形態において、検出部品の増幅器１４４は高ゲイン演算増幅器であるものの、抵抗器１４６、１５６の介在が増幅器を実効的低ゲイン増幅器にすることを認識するだろう。当業者は、異なる部品を用いて特定の性能および機能を実現できる多くの方法を認識するだろう。
【００２９】
回路１００の１つの部品は、センス抵抗器１２０である。図示するように、センス抵抗器１２０は、検出部品１４０だけでなく第２の電気的コネクタ１１２とも電気通信している。１つの例示的な実施形態におけるセンス抵抗器１２０は、約２メガオーム、１％の抵抗器である。回路１００は、回路が開いているとき（すなわち、電気化学試験片が回路１００によって検出されないとき）、センス抵抗器１２０を含む回路１００の一部から読み取る電圧が、約−１．２５ボルトになるようにセットアップされる。このようなインスタンスにおいて、他の電気的接続は、センス抵抗器１２０を含む回路１００の一部によって供給された電圧を変化させる電圧を生成しない。実際には、実際の読み取りは、電子機器および回路の典型的な制限のために、恐らく−１．２５ボルトよりも高いだろう。
【００３０】
回路１００の別の部品は、検出部品１４０である。図示するように、検出部品１４０は、第２の電気的コネクタ１１２およびセンス抵抗器１２０の両方と電気通信している。検出部品１４０は、回路１００が関連する計器内に電気化学試験片が配置されたときを検出することができ、それによって、回路経路を完成する。したがって、試験片の電極が第２の電気的コネクタ１１２に係合するときに電圧変化が生じ、それによって、試験片の有無を示す。単に試験片が存在する（試料は存在しない）とき、共通の電気的コネクタ１１４との有効な接続はない。試験片が存在するときに電気的コネクタ１１０、１１２を含む電気的接続と、試料が存在するときに共通の電気的コネクタ１１４と、電気的コネクタ１１０、１１２の少なくとも一方とを含む電気的接続とは、試験片／試料検出器出力部１４１（ひいては、例えば表示される、計器に対する回路１００のそれぞれの測定された接続を導く）によって最終的に示される。アナログ・デジタル変換器、比較器、電圧計、マルチメータ、または電圧測定を行う他の装置など、回路１００内で生じる電圧変化を測定することができる電圧測定部品と電気通信するように、試験片／試料検出器出力部１４１を構成することができる。
【００３１】
検出部品１４０は、また、試料が電気化学試験片内に存在するときを検出することができる。試料が試験片に追加されるとき、これは、共通の電気的コネクタ１１４と第１の電気的コネクタ１１０との間の電気的接続を完成する。代替実施形態において、試料の存在は、共通の電気的コネクタ１１４と第２の電気的コネクタ１１２との間、または共通の電気的コネクタ１１４と第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２双方との間の電気的接続を完成することができる。試験片の存在を検出するように構成される同じ回路も、また、試料の存在を検出するように構成される。検出用の計器の検出感度を改善するという理由、および到着している試料に先立って試験片上に生じる逆の作用の可能性を減少させるという理由を含む、多くの理由のため、これは有利である。例えば、試験片および試料の両方を検出するために同じ回路を用いることで、過剰に長い時間の過度の電圧および／または電圧の印加から起因する可能性がある電気刺激によって、分析される試料または検体が電気化学的に変化させられるという可能性を低減することができる。改善された検出感度は、改善された試験速度と、より明確な測定とによって、顕在化され得る。一旦試料が存在すれば、結果として生じる電圧出力は、試料が試験片を充填し始め、かつ自動スタート機能が含まれている場合にその反応が開始したことを容易かつ確実に測定可能にする。
【００３２】
検出部品１４０は、多くのオプション部品を含むことができるが、図示した実施形態において、検出部品１４０は、増幅器１４４と、第１の抵抗器１４６、第２の抵抗器１５６、およびアナログ接地を含む。図示するように、増幅器１４４は、高ゲイン演算増幅器であるが、それは抵抗器１４６、１５６によって実効的低ゲイン増幅器であるようになされる。この構成から生じるバッファは、電子式である。増幅器１４４および抵抗器１４６、１５６によって形成された事実上の低ゲイン増幅器がもたらす多くの長所がある。例えば、実効的低ゲイン増幅器は、試験片／試料検出出力部１４１での回路１００と電気通信する電圧測定部品の影響を低減するのを支援することができる。実効的低ゲイン増幅器は、回路１００の残りの部分から電圧測定部品を分離または緩衝するのを支援し、それによって、電圧測定部品の影響を制限する。さらに、増幅器１４４が検出される２つの異なる電圧範囲間の電圧差を広げることができるので、実効的低ゲイン増幅器は、試験計器によって感度限界の精度を改善することができる。図示した実施形態において、増幅器１４４は、２以上の電圧ゲインを有するが、すべての電圧ゲインは、１０キロオーム抵抗器である抵抗器１４６と１０キロオーム抵抗器である抵抗器１５６との結果として約２に設定される。ゲインが１である別の実施形態において、電圧測定部品を分離または緩衝するという長所は存続するが、感度限界を改善するという長所は生じない。しかしながら、ゲインが大き過ぎる可能性もあるので、回路を機能的できない。例えば、図示した実施形態において、実質的に４を超えるゲインは、機能を果たさない回路をもたらす可能性がある。本発明で使用される増幅器の１つの例示的な実施形態は、バーブラウン社製のＯＰＡ２３３５ＡＩＤＧＫである。
【００３３】
検出部品１４０の回路は、第１の電流変化が生じるとき、それによって、電気化学試験片の存在を示し、検出電圧の絶対値が、試験片が存在しないときのベース電圧の絶対値未満になるように構成される。実際、電圧値は、回路１００に対してなすことができる様々な部品および改良を考慮して幅広い範囲を有することができ、かつ非常に変動する可能性があるので、試験片が存在するときに検出された電圧範囲の絶対値は、典型的には、試験片が存在しないときに検出されたベース電圧範囲の絶対値未満である。とりわけ、試験片が存在するときの電圧範囲の最上端部の絶対値は、試験片が存在しないときのベース電圧範囲の最下端部の絶対値未満であり得るし、典型的にはその通りである。１つの例示的な実施形態において、試験片が存在するものの、試料が試験片の上に含まれていないので試験片が乾燥しているときの検出電圧範囲は、およそ約−１．２５ボルト超と約−０．２５ボルトとの間にある別の例示的な実施形態において、システム内で測定された電圧は、試験片の存在によって、約−０．２５ボルトになる。
【００３４】
計器内の試験片（すなわち試料がない試験片の存在）の検出は、本発明では必要としないが、それは、有用であると概して考えられる。試料がセンサを充填し始めるときや試料の電気化学反応が始まるときを迅速かつ容易に判定することができる利点を常に含みながら、電気化学試験片が存在するか否かを検出するための能力を伴わないで、回路１００を構成することができる。例えば、１つの実施形態において、センサが計器内に導入されるときに作動させるように、計器を構成することができる。結果として、計器が作動状態ではないので、センサを挿入する前には、電圧測定が行われない。一旦センサが導入されれば、検出された電圧は、乾式試験片を示す。あるいは、別の実施形態において、検出される唯一の電圧測定は、試料が電気化学センサ内に導入されたことを知らせる測定である。このような１つの実施形態において、この電圧測定を別の電圧と比較する必要はない。その代りに、センサ内の試料の存在を示すための周知の閾値電圧は、計器が試料の存在を独力で測定するのに十分であり得る。
【００３５】
試料の存在を検出するための能力に転じると、図示した検出部品１４０の回路は、電流変化が生じたときに、それによって、試料が電気化学試験片を充填し始めたことを知らせ、さらなる電気的接続が、計器内に形成され、検出電圧の絶対値が、試料なしの試験片が存在するときの電圧の絶対値未満であるアナログ接地レベル信号になるように構成される。とりわけ、電気化学試験片に対する試料の追加は、第１の電気的コネクタ１１０と共通の電気的コネクタ１１４との間の電気的接続、およびその結果として第２の電気的コネクタ１１２との電気的接続を形成する。したがって、試料が存在するとき、検出部品１４０は、試料が試験片を充填し始めるとともに、試料の存在によって生成された新しい電気的接続を検出する。
【００３６】
検出部品１４０の一部としての増幅器１４４の存在は、回路１００が試料の存在を検出する能力を高める。増幅器１４４は、回路１００の信号変化の振幅を増加させ、それにより、試料の検出のための回路の検出感度を増加させる。試験片を通じての電流通路は、以下に記載するように、仮想接地１６０の一部として備えられた、トランスインピーダンス増幅器１６４に対する入力の電圧と等しいセンス抵抗器１２０の電圧を変更するのに必要とされる電流によって測定することができる。検出部品１４０によって測定されるような、第１の接続パッド２６７と第２の接続パッド２６３との間に電気的な伝導性経路が検出されたことを確かに知らせるために、トランスインピーダンス増幅器１６４からの電圧の存在を用いることができる。センサは、電気的コネクタ１１０、１１４および／または電気化学のコネクタ１１２、１１４にわたる試料によって形成される電気的接続の結果として、伝導性になる。
【００３７】
試験片が存在しないときのベース電圧に関して論じた電圧と、試料なしの試験片の存在を示す乾式試験片電圧と同様に、試料の導入から試験片に生じる電圧変化は、回路１００に関連する多くの異なる変化により、非常に変動する可能性がある。しかしながら、典型的には、試験片および試料が存在するときの電圧範囲の最上端部の絶対値は、試験片が存在するものの試料が存在しないときの電圧範囲の最下端部の絶対値未満になり得る。１つの例示的な実施形態において、電気化学試験片が計器内に存在し、かつ試料が試験片に導入されるときの検出電圧範囲は、およそ約−０．２５ボルト超と約０ボルトとの間にある。１つの例示的な実施形態において、システム内で測定された電圧は、試料の存在によって、約−０．１５ボルトになる。乾式試験片の限界値（例えば約−０．２５ボルト）と湿式試験片の限界値（例えば約０ボルト）との間のいかなるポイントでもトリガとなるように、試料の存在から生じる試料検出閾値を設定することができる。
【００３８】
以上で言及したように、検出部品１４０を、完全に省くことができる。このような１つの実施形態において、センサまたは試験片の検出は、ウェッティングサプライ１８０、センス抵抗器１２０、および電気的コネクタ１１０、１１２に基づいて行われる。試験片の１つの電極は、電気的コネクタ１１０、１１２と接触することができ、それによって、ウェッティングサプライ１８０、センス抵抗器１２０、および電気的コネクタ１１０、１１２にわたって電気的接続を生成する。この接続は、システムの励起電圧未満であり、１つの例示的な実施形態において、結果として生じる電圧変化は、約０．３ボルト未満である。さらに、検出部品１４０が完全に省かれる場合、試料の検出は、ウェッティングサプライ１８０、センス抵抗器１２０、仮想接地１６０、および電気的コネクタ１１０、１１２、１１４に基づいて行われる。試験片の第２の電極は、電気的コネクタ１１４と接触することができ、試料の導入に際して、ウェッティングサプライ１８０、センス抵抗器１２０、仮想接地１６０、および電気的コネクタ１１０、１１２、１１４の間に電気的接続を確立することができる。検出部品１４０は、回路１００の試験片／試料検出器の出力部１４１に接続される検出回路に対する信号をバッファする。とりわけ、検出部品１４０は、測定回路１００の負荷インピーダンスを減少させる。
【００３９】
回路１００は、また、電圧基準点、仮想アースまたは仮想接地１６０を含む。図示した実施形態において、仮想接地１６０は、共通の電気的コネクタ１１４と電気通信する。いくつもの構成および部品を、仮想接地１６０を設けるために用いることができる。図示した実施形態において、アナログ接地に接続されたトランスインピーダンス増幅器１６４は、仮想接地１６０として機能するために、低インピーダンス経路を設ける。別の実施形態において、トランスインピーダンス増幅器１４を、低入力抵抗をもつ反転増幅器に置換することができる。さらに別の実施形態において、接地接続を単独で設けることができる。当業者は、共通の電気的コネクタ１１４ために低インピーダンス経路を設けることができる、いくつもの方法を認識するだろう。本願に記載されるように、低インピーダンス経路は、試料が与えられるときに関連するようになり、第１の電気的コネクタ１１０経由で共通の電気的コネクタ１１４に電気的に接続されるようになるウェッティングサプライ１８０の結果として、電圧変化が生じる。
【００４０】
１つの例示的な実施形態において、仮想接地１６０は、トランスインピーダンス増幅器１６４と、±６００ナノアンペアを測定することができる２キロオーム０．１％の抵抗器１６２と、アナログ接地とを含む。このような増幅器の１つの例は、マキシム・インテグレーテッド・プロダクツ社製のＭＡＸ４２３８である。
【００４１】
回路１００のさらなる部品は、ウェッティングサプライ１８０である。図示した実施形態において、ウェッティングサプライ１８０は、電圧を供給する。ウェッティングサプライ１８０は、第１の電気的コネクタ１１０に接続され、１つの例示的な実施形態において、ウェッティングサプライ１８０は、電子式である。１つの例示的な実施形態において、ウェッティングサプライ１８０は、約３メガオーム１％の抵抗器を含む。したがって、例示的な実施形態における回路の高インピーダンス比は、１つの例示的な実施形態の一部としても記載した先の部品を考慮して、約３：２である。回路は、ウェッティングサプライ１８０によって約１．２５ボルトが生成されるように構成される。したがって、試料が電気化学試験片上に存在し、かつ電気的接続が電気的コネクタ１１０、１１４とその結果電気的コネクタ１１２との間に形成されるとき、ウェッティングサプライからの電圧は、回路１００のセンス抵抗器１２０一部の回路によって供給される電圧の近い相当値であり、それにより、約−０．２５ボルト超で、かつ約０ボルトである電圧をもたらす。
【００４２】
必要に応じて、回路１００は、波形発生器２００またはデジタル／アナログ変換器を含むことができる。図示した実施形態において、波形発生器２００は、ウェッティングサプライ１８０および第１の電気的コネクタ１１０に連結される。図示するように、波形発生器２００は、また、スイッチ２０２も含む。スイッチ２０２は、試験を行うために計器内に配置された電気化学センサに対して電圧を印加することが望ましいときまで、波形発生器２００を選択的に分離することを可能にする。図示するように、電気化学試験片または試料が存在しないので、スイッチ２０２は、分離された位置内にあり、それによって、波形発生器２００が回路１００に影響しないことを可能にする。
【００４３】
１つの例示的な実施形態において、スイッチ２０２は、試料が一旦試験片を充填し始めれば、試験を自動スタートするように構成される。とりわけ、試料が電気化学試験片を充填し始めるとき（ひいては、第１の電気的コネクタ１１０および共通の電気的コネクタ１１４にわたって形成される電気的接続をもたらす）、スイッチ２０２は、位置上の分離位置から動作するように構成することができる。これは、試料に適用された波形発生器２００からの電圧をもたらす。波形発生器２００のインピーダンスは、センス抵抗器１２０、検出部品１４０、およびウェッティングサプライ１８０の結合インピーダンスよりも非常に低くあるべきであり、その後、波形発生器２００は、試験片ポートコネクタ１０８の第１の電気的コネクタ１１０における電圧を制御する。したがって、試料が試験片を充填し始めるときを回路１００が迅速かつ容易に測定することを可能にするので、自動スタートするように波形発生器２００が構成されるインスタンスにおいて、充填のスタート時刻の測定は、また、電気化学反応または試験のスタート時刻として機能することができる。
【００４４】
代替実施形態において、ウェッティングサプライ１８０の値およびセンス抵抗器１２０の値は、試料検出のための検出電圧および導通範囲を変化させるために変更することができる。いくつかのインスタンスにおいて、電気化学センサを経由した電流の方向を反転させることは望ましいかもしれない。このようなインスタンスにおいて、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器およびセンス抵抗器１２０を交換することができ、当業者は、したがって、試験片検知電圧閾値を調整する方法を認識するだろう。
【００４５】
回路１００の部品のように高インピーダンス回路部品の値をどのように測定することができるかを図示した１つの例において、試験片の挿入電圧は、約−０．５ボルトに設定され、試験片挿入の検出電流は、約１マイクロアンペアに設定される。検出部品１４０の増幅器１４４が約２のゲインを有する場合、増幅器１４４内への電圧は、約−０．２５ボルトである。約１マイクロアンペアの検出電流は、センス抵抗器１２０にわたって約１ボルト（−１．２５ボルトから−０．２５ボルト）をもたらすことができる。したがって、センス抵抗器１２０は、約１メガオームである。約１マイクロアンペアの挿入検出電流を維持するために、湿式抵抗器は、約１．５ボルト（１．２５から−０．２５ボルト）の降下をもたらすので、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器は、約１．５メガオームである。
【００４６】
湿式試験片が抵抗を有しないと想定され、その後試料が適用される場合、センス抵抗器１２０上の電圧は、約０ボルトであり、抵抗器にわたる電圧は、約１．２５ボルトであり、したがって、約１．２５マイクロアンペアの電流の流れが存在する。ウェッティングサプライ１８０の抵抗器を通じた電流の流れは、約１．５メガオームまたは約０．８３３マイクロアンペアを経て約１．２５ボルトである。センス抵抗器１２０の電流とウェッティングサプライ１８０の抵抗器の電流（１．２５マイクロアンペア〜０．８３３マイクロアンペア）との間の電流の差分は、約０．４２マイクロアンペアである試験片電流である。
【００４７】
この構成要素選択の成果は、約１メガオームの値を有するセンス抵抗器１２０、約１．５メガオームの値を有するウェッティングサプライ１８０の抵抗器、約１マイクロアンペアの値を有するセンス電流、約−０．２５ボルトの増幅器１４４の入力の電圧を挿入した試験片、および約０．４２マイクロアンペアの最大湿式試験片電流である。
【００４８】
回路１００の部品のような、高インピーダンス回路部品の値をどのように判定することができるかを図示する第２の例において、センス抵抗器１２０は、約２．０メガオームであり、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器は、約３．０メガオームである。試験片挿入の検出電流は、約５００のナノアンペア（ウェッティングサプライ１８０の抵抗器およびセンス抵抗器１２０の組合せからの５メガオームにおける１．２５から−１．２５ボルト）である。センス抵抗器１２０にわたる電圧は、約１ボルト（２メガオームにわたって５００ナノアンペア）であろう。検出部品１４０の増幅器１４４のゲインは、約２．０倍であり、したがって、試験片検出によってもたらされる電圧変化は、約０．５ボルトである。
【００４９】
電気化学センサが湿っていて、電気的接続が形成されるとき、その抵抗は、回路１００のセンスインピーダンスよりも少ない約１０００倍の範囲内にある。これは、センス抵抗器１２０上の電圧を大体約６２５ナノアンペア（２メガオームにわたって１．２５ボルト）であるＡＧＮＤおよびセンス電流とほぼ等しくする。これは、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器が、約４１７ナノアンペア（３メガオームにわたって１．２５ボルト）を供給することを意味する。約２０８ナノアンペアであるこれらの２つの電流の差を、電気化学センサを通じて仮想接地１６０に伝導することができる。
【００５０】
この第２のコンポーネント選択の成果は、約２メガオームの値を有するセンス抵抗器１２０、約３メガオームの値を有するウェッティングサプライ１８０の抵抗器、約５００ナノアンペアの値を有するセンス電流、約−０．２５ボルトの増幅器１４４の電圧を挿入した試験片、約−０．５ボルトの増幅器１４４の出力の電圧を挿入した試験片、約２０８ナノアンペアの最大湿式試験片電流である。
【００５１】
回路１００の部品のような、高インピーダンス回路部品の値をどのように判定することができるかを図示する第３の例において、検出用の所望された最大電流は、試料が適用されるときの検出部品１４０の増幅器１４４の出力において約０．５ボルトの変化を引き起こす１００ナノアンペアであると想定する。増幅器１４４のゲインは、約３倍であり、したがって、試験片を充填する試料によってもたらされる電圧変化は、約０．２５ボルトである。センス電流の仕様から、これは、湿式試験片を通じての約２．５メガオーム（０．２５ボルト／１００ナノアンペア）のソース抵抗を必要とするだろう。
【００５２】
試験片が挿入されるものの、試料は適用されないとき、センス抵抗器１２０を通じての電流は、４００ナノアンペア（１ボルト／２．５メガオーム）である。試験片検出用の適正値を与えるウェッティングサプライ１８０にとって、必要とされる抵抗は、３．７５メガオーム（１．５ボルト（２．５ボルトの全供給〜１．０センス電圧）／２．５メガオームのセンス抵抗）である。
【００５３】
この第３の構成要素選択の成果は、約２．５メガオームの値を有するセンス抵抗器１２０、約３．７５メガオームの値を有するウェッティングサプライ１８０の抵抗器、約４００ナノアンペアの値を有するセンス電流、および約−０．７５ボルトの増幅器１４４の出力にて電圧を挿入した試験片である。
【００５４】
高インピーダンス回路１００は、様々な試験計器または他の監視装置に組み込むことができ、さらに、セル、試験片、ヘモグロビンセンサ、抗酸化センサ、バイオセンサ、免疫センサなどの幅広い種類の電気化学センサとともに用いることができる。回路１００が用いることができる電気化学試験片の１つの例示的な実施形態を、図２〜図４に与える。
【００５５】
図示するように、試験片２６２は、遠位端部２８０から近位端部２８２まで延伸し、側稜２５６、２５８を有する伸長体を設けて含む。図３に示すように、試験片２６２は、また、第１の電極層２６６と、第２の電極層２６４と、２つの電極層２６４、２６６の間にはさまれたスペーサ２６０とを含む。第１の電極層２６６は、第１の電極３６６と、第１の接続トラック２７６と、第１の接続パッド２６７とを含むことができ、第１の接続トラック２７６は、第１の接続パッド２６７に対して第１の電極３６６を電気的に接続する。第１の電極３６６が、試薬層２７２の直下にある第１の電極層２６６の一部分であることに留意されたい。同様に、第２の電極層２６４は、第２の電極３６４と、第２の接続トラック２７８と、第２の接続パッド２６３とを含むことができ、第２の接続トラック２７８は、第２の電極３６４を第２の接続パッド２６３と電気的に接続する。第２の電極３６４が、試薬層２７２上にある第２の電極層２６４の一部分であることに留意されたい。さらに、Ｕ字型のノッチ２６５を通じた試験計器の、回路１００のような回路に対する電気的接続を確立するために、第２の接続パッド２６３を、用いることができる。
【００５６】
図示するように、試料を受け入れるチャンバ２６１は、第１の電極３６６、第２の電極３６４、および試験片２６２の遠位端部２８０の近くにスペーサ２６０によって規定される。第１の電極３６６および第２の電極３６４は、試料を受け入れるチャンバ２６１の最下部および最上部をそれぞれ規定することができる。スペーサ２６０のカットアウト部分２６８は、試料を受け入れるチャンバ２６１の側壁を規定することができる。１つの態様において、試料を受け入れるチャンバ２６１は、試料注入口および／または通気口を設けるポート２７０を含むことができる。例えば、ポートの１つは、流体試料の進入を可能にすることができ、他方のポートは、空気の退出を可能にすることができる。
【００５７】
電極３６４、３６６は、導体パッド２６３、２６７を経由して回路１１０の電気的コネクタ１１０、１１２、１１４と接触することができる。とりわけ、第１の電極３６６に接続された接続パッド２６７を、電気的コネクタ１１０、１１２によって受け入れることができる。第１の電極３６６が双方のコネクタ１１０、１１２と一旦接すれば、回路１００は、試験片２６２が存在することを認識し、それによって、乾式試験片電圧を出力する。さらに、第２の電極３６４に接続された接続パッド２６３を、電気的コネクタ１１４によって受け入れることができる。第２の電極３６４がコネクタ１１４と一旦接し、試料が試験片２６２に導入されれば、電極３６４、３６６の間、したがって共通の電気的コネクタ１１４と電気的コネクタ１１０、１１２の少なくとも一方との間に電気的接続が形成され、回路１００は、試料の存在を検出するだろう。もちろん、当業者は、いくつもの方法において、回路が図２〜図４の電気化学試験片を関連づけることができることを認識するだろう。
【００５８】
図２〜図４に記載した試験片に関連した方法および装置は、「試料内の検体を測定するためのシステムおよび方法」と題して２００９年５月１３日に出願された、ホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許出願第２００９／０３０１８９９号明細書においてさらに記載され、それらの内容は、その全体の参照によって援用される。さらに、本明細書に開示した高インピーダンス回路１００が用いることができる他の例示的の装置は、「電気化学的方法」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第５，９４２，１０号明細書、「電気化学セル」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，１７４，４２０号明細書、「電気化学セル」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，１７９，９７９号明細書、「電気化学セル」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，２８４，１２５号明細書、「センサ接続手段」と題したチェンバーズ（Ｃｈａｍｂｅｒｓ）らの米国特許第６，３７９，５１３号明細書、「加熱電気化学セル」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，４７５，３６０号明細書、「ヘモグロビンセンサ」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，６３２，３４９号明細書、「抗酸化センサ」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，６３８，４１５号明細書、「電気化学セルと計器との間の電気的接続を形成する方法」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第６，９４６，０６７号明細書、「毛細管またはウィッキング式充填型器具のショートサンプリングを防ぐ方法」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第７，０４３，８２１号明細書、「電気化学セル」と題したホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許第７，４３１，８２０号明細書、「直接免疫センサ分析」と題して２００２年３月２１日に出願されたホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許出願第２００３／０１８０８１４号明細書、「免疫センサ」と題して２００４年４月２２日に出願されたホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許出願第２００４／０２０３１３７号明細書、「バイオセンサ装置および利用方法」と題して２００５年１１月２１日に出願されたライラット（Ｒｙｌａｔｔ）らの米国特許出願第２００６／０１３４７１３号明細書、および「バイオセンサ装置および利用方法」と題して２００９年９月１８日に出願されたホッジス（Ｈｏｄｇｅｓ）らの米国特許出願第２０１０／０００６４５２号明細書を含むが、記載した実施形態および方法に対して限定しない。各々の内容は、その全体の参照によって援用される。
【００５９】
さらに、本明細書に開示した高インピーダンス回路を、前述の装置のいずれかにおける他の測定の改善に関連して用いることができる。このような改善の２つの非限定的な例は、「初期充填速度に基づいた保存血液ヘマトクリットの測定のためのシステム、装置および方法」と題して２００９年１２月３０日に出願されたシャトリエ（Ｃｈａｔｅｌｉｅｒ）らの米国特許出願番号第１２／６４９，５０９号明細書、および「充填時刻を利用したバイオセンサの精度を改善するためのシステム、装置および方法」と題して２００９年１２月３０日に出願されたシャトリエらの米国特許出願番号第１２／６４９，５９４号明細書に記載されており、各々の内容は、その全体の参照によって援用される。
【００６０】
使用時に、高インピーダンス回路１００は、電気化学試験片が存在するとき、および試料が試験片を充填し始めるときの両方を、試験計器が迅速かつ容易に判定することを可能にする。図５は、以下の。経時的に生じる電圧の明確な変化を図示する。すなわち、（１）電気化学試験片の両方がない状態、（２）電気化学試験片が存在するものの、試料が存在しない状態、（３）電気化学試験片および試料の両方が存在する状態、および（４）試験片を取り除いたときに、再び、電気化学試験片が存在しない状態。
【００６１】
回路１００が関連する試験計器内に電気化学試験片が存在しないとき、回路は開いており、したがって、時刻Ｔｊの間に示されるように、結果として生じる電圧Ｓｉは、約−１．２５ボルトである。これは、回路のセンス抵抗器１２０の部分から生じる電荷が、約−１．２５ボルトであるからである。現実には、このような装置の典型的な効率制限のために、試験片検出器の出力電圧Ｓｉは、−１．２５ボルトに達しないかもしれない。したがって、試験片が存在するか否かの判定をするための閾値は、約５００ナノアンペアのセンス抵抗器の電流に対して約−１．１９ボルト未満である。体液試料または対照溶液などの試料が欠けている電気化学試験片が、第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２に接続されるとき、Ｒｊにおける急騰によって示されるように、明確な電圧変化が生じる。図示した実施形態において、結果として生じる電圧Ｓ２は、時刻Ｔ２の間で約−０．３５ボルトである。しかしながら、現実には、装置の実際の制限のために、出力電圧Ｓ２は、−０．３５ボルトに達しないかもしれない。したがって、試料が存在するか否かの判定をするための閾値は、およそ約６２５ナノアンペア〜約５００ナノアンペアの間のセンス抵抗器の電流に対して約−０．１５ボルト未満である。測定された電圧は、一旦試験片が存在すれば生成される検出部品１４０からの電圧と相互に作用する回路のセンス抵抗器１２０一部によって生成された電圧の結果である。特に、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器の抵抗、および第１および第２の電気的コネクタ１１０、１１２の直列の接続間の電気化学セル抵抗は、センス抵抗器１２０とともに分圧器を形成することができる。電気化学セル抵抗を変更することができるが、それは、概してウェッティングサプライ１８０の抵抗器に対する抵抗許容差未満である約２００オーム未満であり、したがって、その影響は無視できる。分圧器を通じての、センス抵抗器１２０の電圧は、約−１．２５ボルトから約−０．２５ボルトまで変化できる。したがって、増幅器１４４の電圧ゲイン約２に対して、検出部品１４０の出力電圧は、約−０．５ボルトである。３つのレベルのために観察された典型的な電圧レベルは、試験片が存在しない状態における約−１．２３ボルト、乾式試験片が存在する状態における約−０．５２ボルト、および湿式試験片が存在する状態における約−０．１５ボルト以上である。
【００６２】
試料が電気化学試験片に導入されるとき、図５に示されるように、電気的接続が試験計器内に形成され、Ｓ２における急騰によって示されるように、別の明確な電圧変化が生じる。電流経路は、仮想接地１６０によって生成された低インピーダンス経路と、電気的コネクタ１１０、１１２、１１４の各々との間に生成される。図示した実施形態において、結果として生じる電圧Ｓ３は、時刻Ｔ３の間で約０ボルトである。この値は、また、アナログ接地信号レベルにもなり得る。測定電圧は、一旦試料が存在すれば相互に作用する、回路のウェッティングサプライ１８０部分からの電圧によって取り消されている回路のセンス抵抗器１２０部分によって生成された電圧の結果である。この構成において、仮想接地１６０の増幅器１６４は、積極的にその出力電圧を調整するだろうし、したがって、そのフィードバック抵抗器を通じた電流は、反転入力に達する電流と一致し、それによって、低インピーダンス回路としてノードを表示させる。これは、ひいては、センス抵抗器１２０電圧を約０ボルトまで上昇させ、試験片検出器の出力を約０ボルトにさせる。試料によって生成された電気的接続が形成されるとき、電気化学試験片を通じての電流の流れは、関連する電圧供給部品だけでなくウェッティングサプライ１８０およびセンス抵抗器１２０を備える回路のソース抵抗およびソース電圧によっても制限され、約±１．２５ボルトである。この電流は、電圧上昇をもたらし、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器からの電流を低減しながら、センス抵抗器１２０を通過する。電流は、電気化学試験片を通じて追加電流を供給することにより平衡を保ち、それによって、センス抵抗器１２０が約２メガオームの値を有し、ウェッティングサプライ１８０の抵抗器が約３メガオームの値を有する、第２の例において以上に規定したような場合の約２０８ナノアンペアの最大センス電流をもたらす。電気化学試験片が試験計器から取り外される場合、電圧が時刻Ｔ４の間に約−１．２５ボルトのオリジナル値（電圧Ｓ１）に戻る結果として、Ｒ３に示したように、電圧の急激な降下が生じる。
【００６３】
電気化学試験片２６２の第１の接続パッド２６７と第２の接続パッド２６３との間の実際の抵抗が降下し得るので、多くの分析試料液が適用され、電気化学反応が進むにつれて、センサ抵抗器１２０の電圧が「挿入されたセンサ」間に遷移し「０」ボルトレベルに達する期間があり得る。この遷移期間は、数ミリ秒であり得る。
【００６４】
図６および７図は、試料が回路１００から生じる電気化学センサを充填し始めるときを検出するための有効な改善を図示する。図６は、本発明の高インピーダンス回路１００を含まない試験計器内の経時的な電圧測定を図示する。その一方で、図７は、高インピーダンス回路１００を含む試験計器内の経時的な電圧測定を図示する。図６および図７の両方について、図示した時刻は、０．００１秒である測定を行うために用いられるオシロスコープからのタイムベースにより、−０．００４秒から０．００４秒までの間にある。図６において、各主要グリッドマーカーは、０．５ボルトにあり、その一方で、図７において、各主要グリッドマーカーは、０．２ボルトにある。狭い電圧範囲の間で検出が動作するので、図７の電圧スケールは、約２．５倍に増加しており、したがって、階段状変化をより明確に図示することができる。
【００６５】
電流源を用いる代りに、乾式の電気化学試験片が高インピーダンス回路１００を含まない試験計器内に存在するとき、図６に示すように、ほぼ安定した電圧Ｖ１（時として閾値乾式試験片電圧と呼ぶ）が存在する。ｔ１に図示されるように、試験片に適用されている試料の結果として試験片が湿式になるとき、定電流源の有効な範囲である予備定電圧Ｖ２を実現する前に、ｔ１およびｔ２の間の時間にわたって電圧が顕著に降下する。しかしながら、予備定電圧Ｖ２のプラトーに対する遷移も漂遊効果（ｓｔｒａｙ  ｅｆｆｅｃｔｓ）によって、例えば試験片に対する静電放電によって、実現されるかもしれないので、この電圧の降下は、試料の存在を検出するには十分ではない。充填が進むにつれて、伝導電流が増加し、定電流源はレギュレーションを維持することができず、それによって、電圧がさらに降下する。誤トリガを回避するために、電圧が真の閾値湿式試験片電圧Ｖ３（図示した実施形態において、約０．３ボルトで存続し、ｔ４にて試験片が充填されるまで生じない）まで予備定電圧Ｖ２の１．３ボルトのプラトー未満に降下するまで、図６によって図示したシステムは、適切に動作することができない。したがって、ｔ３において生じる電圧のさらなる降下は、反応スタート時刻を検出するのに不十分であり、したがって、試料が試験片を充填し、スタート時刻を検出することができると回路が最終的に検出するのはｔ４までない。図６に示したシステムのさらなる欠陥は、スタート時刻が最終的に検出されるとき、電流変動率が失われることである。定電流源が提供するより多くの電流を湿式試験片が伝導することができる（電流を維持するために電圧を降下させる）ので、これが生じる。このシステムにおける他の欠陥はノイズ感受性と、試料検出のために必要になるエネルギー（電圧および電流）の不十分な制御と、遅延検出とを含む。Ｄによって図示したように、時として真の閾値湿式試験片電圧と呼ばれ、初期試料が加えられた後の約４ミリ秒まで生じない、ほぼ安定した電圧Ｖ３（約０．３ボルト）まで電圧が降下すると、試験片は湿っていると見なされる。本開示を考慮して、当業者は、実施する設計経験である電圧閾値／許容範囲によって、試料検出の正確な時刻が判定されることを認識するだろう。部品および電源の許容範囲は、閾値乾式試験片電圧Ｖ１に影響を与える場合がある。仮想接地の精度は、閾値湿式試験片電圧Ｖ３に影響を与える場合がある。したがって、検出は、これらの２つの閾値間に生じる。閾値乾式試験片電圧Ｖ１に近いレベルは、概して、時刻０付近で、検出に対してより感応性になり、その一方で、閾値湿式試験片電圧Ｖ３の近くの値は、約４ミリ秒近くになるだろう。他の要素は、非限定的な例のために、試料の粘性および活性化学エリアのサイズを含む、実時間に影響を与える場合もある。
【００６６】
対照的に、乾式の電気化学試験片が高インピーダンス回路１００を有する試験計器内にあるとき、図７に示すように、時として閾値乾式試験片電圧と呼ばれるほぼ安定した電圧Ｖ１’が存在する。以上に示したように、検出が狭い電圧範囲の間で動作するので、図７の電圧スケールは、約２．５倍増加しており、したがって、階段状変化をより明確に図示することができるさらに、電気的コネクタ１１２の代わりに電気的コネクタ１１０を用いて、充填検出信号が行われるので、図７の方向性は図６の方向性と比較して逆になる。試験片が挿入されるものの、試料が存在しないとき、定電流は、感受率を外生信号まで低減しながら、電気的コネクタ１１０、１１２の間を通過する。試験片に対して加えられた試料の結果として試験片が湿式になるとき、電気的コネクタ１１４によって電流が回路に供給されるにつれて、電圧は、時として閾値湿式試験片電圧と呼ばれるほぼ安定した電圧Ｖ３’を実現しながら、ｔ１’とｔ２’との間の時間にわたって顕著に上昇する。ｔ２’において、試験計器の回路１００は、試料が試験片を充填し始めたことを検出することができる。図７における試料を検出するためのシステムために使用する時間であってＤ’として図示されるｔ１’とｔ２’との間の時間は、図６における試料を検出するためにシステムが使用する時間であってＤとして図示されるｔ１とｔ４との間の時間よりもかなり短い。実際には、閾値試験片充填電圧は、試験片が充填されたことを検出するための所望の検出感度に依存して、Ｖ１’および閾値湿式試験片電圧Ｖ３’との間に設定される。図７に示すように、高インピーダンス回路の結果として、試料が試験片を湿らせたことを、約０．５ミリ秒足らずのうちに判定することができる。したがって、高インピーダンス回路１００は、試料が計器内に配置された試験片を湿らせたか否かを検出するために要する時間を顕著に改善する。同様に、自動スタート機能を含む実施形態において、高インピーダンス回路１００は、液体試料をセルが充填し始めるときを判定する際の精度を顕著に改善する。自動スタート構成において、一旦試料が試験片を充填し始めれば反応がスタートするので、濡れが生じる瞬間を可能な限り正確に検出することは、より正確かつより高精度の反応スタート時刻をもたらす。より正確なスタート時刻は、より再現可能かつより正確な試験時間をもたらし、ひいては、より正確なグルコース試験値をもたらす。
【００６７】
さらに、高インピーダンス回路１００は、また、測定の精度を顕著に改善する。図６に示したように、試料が試験片を充填し始めたことを知らせる電圧の変化は、明確で、かつ十分に定められたラインではない。反応のためのスタート時刻がいつなのかを正確に識別するのは相当困難である。他方で、図７において、２つの明確な電圧があり、ひとたび試料が試験片を充填し始めたことを知らせる電圧が迅速に達すれば、試料が加えられたことは明らかである。
【００６８】
試料検出測定の速度および精度の改善に加えて、試験計器に対する高インピーダンス回路の追加から生じる他の多くの利点がある。開示した高インピーダンス回路の使用は、回路の一部としてアナログスイッチの必要性を省く。波形発生器２００およびスイッチ２０２は、試験過程の間に試験片の励起のための１つの可能なインプリメンテーションを表わすが、それらは、試験片または試料のいずれかの検出を行うようには要求されない。さらに、回路は、電気化学試験片の存在を検出するための電流を同じレベルに維持し、それによって、ノイズの問題を改善する。回路は、また、試料検出の間に波形発生器によって電気化学センサに投入されるエネルギーの量を低減し、それは、ひいては、波形発生器によってもたらされる任意の妨害またはノイズを低減する。低減された高電圧電位は、充填検出過程の副作用を低減する。本発明の結果として、システムの電圧変化は、約０．３ボルト未満に維持することができ、それは電気刺激による検体のダメージを回避するためにも望ましい。図７に示したように、電圧変化が、約０．８ボルトの絶対値と約１．１ボルトの絶対値との間に生じる。当業者は、オシロスコーププローブインピーダンスの負荷が測定にかかる影響の結果として、図７に示した値が変化することを認識するだろう。図示した実施形態において、オシロスコーププローブのインピーダンスは、約１０Ｍオームである。同様に、低減された電流は、充填検出過程の副作用を低減する。試料が電気化学試験片を充填し始めたときを迅速かつ容易に測定するために本明細書に開示された回路を提供するだけでなく、回路は、試験片が試験計器内にあることを迅速かつ容易に判定することも可能にする。回路は、それらに欠陥があるか否かを判定するために、フェーズ試験電気化学センサに用いることができる。とりわけ、試験の間に、行われるべきでない試験のフェーズにおいて電気化学センサが電気的接続を形成していることが判定する場合、センサに欠陥があることを判定するのは容易である。短絡電極などの欠陥の製造、「乾式」セルの漏電電流、および不十分な充填特性、またはセンサの従来の使用を、本開示の回路によって与えられた容易で迅速な試験方法によって容易に判定することができる。さらになお、開示した発明は、検出のために必要になる所望の電流および電圧を実現するように回路１００を設計することを可能にする。
【００６９】
当業者は、上述した実施形態に基づく本発明の特徴並びに利点をさらに正確に理解するであろう。したがって、本発明は、添付された請求項によって示されるもの以外は、特に図示され記載されたものによって限定されない。本明細書に引用されたすべての出版物および参照文献は、そのすべての内容を本明細書の一部として明示的に援用する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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