DE20207712U1 - Biosensor - Google Patents

Description

TERMEER STEINMEISTER & PARTNER GbR

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dr. Nicolaus ter Meer, Dipl.-Chem. Helmut Steinmeister, Dipl.-Ing.

Peter Urner, Dipl.-Phys. Manfred Wiebusch

Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH)

Bernhard P. Wagner, Dipl.-Phys.

Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse 51

D-81679 MÜNCHEN D-3361 7 BIELEFELD

Case: TAD2002 Ur/Js/ho

16. Mai 2002

TaiDoc Corp., Ltd.

10 Fl., No. 31, Lane 3, Tsaudiwei, Shenkeng Shiang,
Taipei, Taiwan 222, Rep. China

Biosensor

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein messende Biosensoren, beispielsweise einen elektrochemischen Glucosesensor.

Ein Biosensor, der dazu verwendet wird, eine im Blut enthaltene, zu analysierende Substanz, wie Glucose oder Cholesterin, zu erfassen, verwendet normalerweise einen wegwerfbaren Probenstreifen zum Ausführen der Untersuchung. Der Probenstreifen verfügt über eine Reaktionsgrube, auf die Blut getropft werden kann. Über eine Kombination mit einem Mikroprozessor/ROM wird der Gesamtvorgang gesteuert. Ferner werden durch Ausführen verschiedener Prozeduren die Analyseergebnisse zur Messung erhalten. Jedoch ändert sich aufgrund des Fortschritts der Technik dauernd der Betriebsablauf für die Messung. Hinsichtlich des Bio-Untersuchungsgebiets ändert sich der Messfaktor abhängig von der Herstellung des Probenstreifens. Wenn jedoch die Hardware des Sensors nicht entsprechend aktualisiert werden kann, ist der erworbene Sensor für eine neue Charge von Probenstreifen nicht anwend-

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bar. Im Ergebnis muss ein neuer Sensor gekauft werden. Dieses Verfahren ist sehr praxisfeindlich.

Bei einem anderen herkömmlichen Sensor sind die obigen Nachteile dadurch verbessert, dass er über einen weiteren Schlitz verfügt. Entsprechend der Position zum Einschieben eines Probenstreifens wird ein zusätzlicher Steckspeicher spezifiziert und eingeführt. Während eine Messung ausgeführt wird, muss der Steckspeicher dauernd für dieselbe Charge von Probenstreifen eingesteckt sein. Entsprechend dem Betriebsablauf und Parametern, wie sie vom Steckspeicher bereitgestellt werden, wird ein korrektes Messergebnis erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
mit Aktualisierungsfunktion zu schaffen.

einen Biosensor

Diese Aufgabe ist durch den Biosensor gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Abweichend vom Stand der Technik verfügt der erfindungsgemäße Biosensor nur über einen einzelnen Schlitz, in den unter speziellen Bedingungen entweder der Schlüsselcodestreifen, der Korrekturstreifen oder der Untersuchungsstreifen eingesteckt wird. So werden die Eingabeprozedur und die Betriebsparameter aktiviert. Falls erforderlich, kann eine Kalibrierung der Ausrüstung ausgeführt werden. Auf den Untersuchungsstreifen wird ein zu analysierender Reaktionstoff (normalerweise Blut) getropft, und das Untersuchungsergebnis kann entsprechend der Betriebsprozedur und den Parametern erhalten werden, wie sie zuvor spezifiziert wurden.

Sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur beispielhaft und erläuternd und nicht für die beanspruchte Erfindung be-

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schränkend.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Biosensor;

Fig. 2 zeigt den Schaltungsaufbau eines beim in der Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Biosensor verwendeten Steckspeiehers;

Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung eines Biosensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4A bis 4D sind schematische Zeichnungen von Probenstreifen für verschiedene Funktionen des Biosensors gemäß der Ausführungsform;

Fig. 5A bis 5D zeigen die Systemstruktur des Biosensors gemaß der Ausführungsform für verschiedene Probenstreifen, wie sie in den Fig. 4A bis 4D dargestellt sind.

Gemäß der Fig. 1 verfügt ein herkömmlicher Biosensor 10 über ein Display 12, eine Steuertastatur 14 und einen Schlitz 16, der einen wegwerfbaren Probenstreifen 18 aufnehmen kann. Der Probenstreifen 18 verfügt über eine Reaktionsgrube 20, die ein Paar leitender Elektroden 24 und 26 enthält. In der Reaktionsgrube 20 ist eine enzymatische Reaktansschicht (nicht dargestellt) so ausgebildet, dass sie die Elektroden 24 und 26 bedeckt. Auf eine Substratschicht wird ein eine zu analysierende Substanz enthaltendes Fluid, z. B. ein Tropfen Blut, aufgetropft. Das Ende des wegwerfbaren Probenstreifens verfügt über eine Öffnung 28, an der die Elektroden 24 und 26 frei liegen können, so dass der Probenstreifen 18 elektrisch mit dem Biosensor 10 verbunden wird. Der herkömmliche

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Biosensor 10 verfügt ferner über einen Steck-ROM 30, der in einen anderen Schlitz des Biosensors 10 eingesteckt wird, um mit diesem elektrisch verbunden zu sein und zwischen beiden wechselseitige Kommunikation zu ermöglichen.
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Die Struktur des Steck-ROM 3 0 ist in der Fig. 2 dargestellt, und sie verfügt über einen programmierbaren ROM-Chip 32, der auf einer Substratfläche 34 angeordnet ist. Mit einzelnen Aussparungen 40 und 42 sind mehrere leitende Drähte 3 6 und 3 8 über den ROM-Chip 3 2 verbunden. Das Substrat 3 4 sorgt für Halterung des Chips 32, während die Aussparungen 40 und 42 dafür sorgen, dass der Kontakt zwischen dem Biosensor 10 und den leitenden Drähten 36 und 38 nicht kurzgeschlossen wird, nachdem der Steck-ROM 30 in den Biosensor 10 eingesteckt ist.

Nach dem Einstecken des Steck-ROM 3 0 in den Biosensor 10 steht eine Anzahl elastisch leitender Stifte innerhalb des Biosensors 10 mit den leitenden Drähten 3 6 und 38 in Kontakt, so dass im ROM-Chip 32 gespeicherte Daten durch den Mikroprozessor in den Biosensor 10 eingelesen werden können. D. h., dass dann, wenn der Biosensor 10 eine Messung ausführt, der Steck-ROM 30 dauernd in ihn eingesteckt sein muss. Die Funktion des Steck-ROM 3 0 muss zu verschiedenen Chargen von Probenstreifen passen, um für jede Charge Information zur Betriebsprozedur zu Parametern zu liefern, wodurch der Biosensor 10 aktualisiert wird.

In der Fig. 3 ist schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Biosensors 50 dargestellt. Wie es aus dem äußeren Aussehen erkennbar ist, besteht ein wesentlicher Unterschied darin, dass dieser Sensor nur über einen einzelnen Schlitz 52 verfügt, während er dennoch für einen Aktualisierungseffekt für verschiedene Chargen von Probenstreifen 5 sorgt.

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Wie es in den Fig. 4A bis 4D dargestellt ist, verfügt von Probenstreifen, wie einem Untersuchungsstreifen 62, einem Schlüsselcodestreifen 64, einem Korrekturstreifen 66 und einem Multifunktionsstreifen 68, jeder über eine spezielle Funktion, wobei er in den Schlitz 52 einzuführen ist, um diese auszuführen. Der Untersuchungsstreifen 62 dient zur Untersuchung, und er hat einen ähnlichen Aufbau wie der Probenstreifen 18, d. h., er verfügt über eine Reaktionsgrube und Elektroden. Der Schlüsselcodestreifen 64 entspricht dem obigen Steck-ROM 30, auf dem ein EEPROM-Chip 63 angeordnet ist. Der Korrekturstreifen 66 sorgt für Korrektur, und er verfügt über einen Schaltkreis mit einem Widerstand 65, der dazu dient, die Korrekturfunktion des Biosensors 50 zu erzeugen. Wenn der Biosensor 50 eine Messung ausführt und das Messergebnis ungenau ist, kann ein derartiger Korrekturstreifen 66 eingeführt werden, um die ursprünglichen Messparameter abzurufen. Der Probenstreifen 68 verfügt über Doppelfunktion, d. h., dass er die Funktionen der Schlüsselcodestreifen 64 und des Korrekturstreifens 66 enthält, so dass der Sensor 50 kalibriert werden kann, während gleichzeitig die Betriebsparameter und ein Betriebsprogramm bereitgestellt werden.

Die Systemstruktur des Biosensors 50 der Ausführungsform ist dergestalt, wie sie in den Fig. 5A bis 5D dargestellt ist, die die Bedingungen zum Einführen verschiedener Probenstreifen 62, 64, 66 und 68 zeigen. Der Biosensor 50 verfügt über ein Display 51, eine Tastatur 53, eine Spannungssteuerung 0 54, einen Messverstärker 56, einen EEPROM 58 und einen integrierten Mikroprozessor 60. Der Mikroprozessor 60 verfügt ferner über einen Speicher 71, einen LCD-Treiber 73, eine CPU 75, einen A/D-Wandler 77 und eine I/O-Einrichtung 79. Die Spannungssteuerung 54 liefert eine Betriebsspannung an eine Elektrode des Untersuchungsstreifens, und der Messver-

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stärker 56 ist mit einer anderen Elektrode desselben verbunden. Wenn ein einen zu analysierenden Stoff enthaltendes Fluid, z. B. ein Tropfen Blut, in die Reaktionsprobe des Untersuchungsstreifens 62 getropft wurde, wird ein einem Lesestrom entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Der Schlüsselcodestreifen 64 wird vorab in den Schlitz 52 eingesteckt, damit eine Anzahl von Parametern und eine Betriebsprozedur zum Steuern des Betriebs des Biosensors, wie im EEPROM-Chip 63 gespeichert, eingelesen werden. Unter Reaktion auf die vom Schlüsselcodestreifen 64 erhaltene Betriebsprozedur und die Parameter bestimmt der Mikroprozessor 60 mit einer vorbestimmten, von der Spannungssteuerung 54 bereitgestellten Dauer eine Anzahl von Spannungen. Die Spannungen und die Dauer werden durch die im EEPROM-Chip 63 des Schlüsselcode-Streifens 64 gespeicherten Daten erhalten. Der Mikroprozessor 60 steuert den Messverstärker 56, um nach einer vorbestimmten Zeit mehrere Ausgangssignale zu liefern, um für das den zu analysierenden Stoff enthaltende Fluid ein Analyseergebnis anzuzeigen. Der gesteuerte, spezielle Parameter des Messverstärkers wird ebenfalls aus den im EEPROM-Chip 63 des Schlüsselcodestreifens 64 gespeicherten Daten erhalten.

Bei der in den Fig. 5C und 5D dargestellten Systemstruktur kann mit der Widerstandsschaltung 65 auf dem Korrekturstreifen 66 das Ziel erreicht werden, den Sensor 50 zu kalibrieren. Der die Funktionen des Schlüsselcodestreifens und des Korrekturstreifens kombinierende Probenstreifen 68 kann dazu verwendet werden, Eingangsparameter und die Betriebsprozedur gleichzeitig auf dieselbe Weise zu korrigieren.

Es ist leicht ersichtlich, dass mit dem oben beschriebenen Biosensor 50 der Vorteil einer Verringerung von in ihm enthaltenen Komponenten erzielt werden kann, wodurch Kosten gespart werden.

Claims (3)

1. Biosensor mit einem Schlitz, der einen Schlüsselcodestreifen und einen Untersuchungsstreifen aufnehmen kann und der ferner über eine Reaktionsgrube und mehrere mit dieser in Kontakt stehende Elektroden verfügt, ferner mit einer Spannungsquelle, einem Messverstärker, einem beschreibbaren Speicher und einem Mikroprozessor, wobei die Spannungsquelle eine Betriebsspannung an eine Elektrode des Untersuchungsstreifens liefert und wobei der Messverstärker mit einer anderen Elektrode desselben verbunden ist, wobei dann, wenn ein einen zu analysierenden Stoff enthaltendes Fluid in die Reaktionsgrube getropft wird, ein einem Messstrom entsprechendes Ausgangssignal erzeugt wird, wobei der Schlüsselcodestreifen vorab in den Schlitz gesteckt wird, damit der beschreibbare Speicher eine Anzahl von Parametern und eine Betriebsprozedur zum Speichern des Betriebs des Biosensors, die in einem EEPROM des Schlüsselcodestreifens gespeichert sind, lesen kann, wobei der Mikroprozessor dann auf die Betriebsprozedur und die Parameter reagiert, um mehrere Spannungen mit einer vorbestimmten Dauer zu bestimmen, wobei die Spannungen und die Dauern ebenfalls aus den im EEPROM des Schlüsselcodestreifens gespeicherten Daten erhalten werden; und wobei der Mikroprozessor den Messverstärker steuert, der mit vorbestimmter Zeit mehrere Ausgangssignale erzeugt, um das aus dem den zu analysierenden Stoff enthaltenen Fluid gemessene Analyseergebnis anzuzeigen, während aus dem im EEPROM des Schlüsselcodestreifens gespeicherten Daten auch ein durch den Messverstärker gesteuerter spezieller Parameter erhalten wird.

2. Biosensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in den Schlitz steckbaren Untersuchungsstreifen, der über eine Widerstandsschaltung zum Kalibrieren des Biosensors verfügt.

3. Biosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüsselcodestreifen ferner über eine Widerstandsschaltung zum Kalibrieren des Biosensors verfügt.