DE20207712U1

DE20207712U1 - biosensor

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Publication number: DE20207712U1
Application number: DE20207712U
Authority: DE
Original assignee: TaiDoc Corp Ltd
Current assignee: TaiDoc Corp Ltd
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2012-05-17

Description

TERMEER STEINMEISTER & PARTNER GbRTERMEER STEINMEISTER & PARTNER GbR

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYSPATENT ATTORNEYS - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

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

Peter Urner, Dipl.-Phys. Manfred WiebuschPeter Urner, Dipl.-Phys. Manfred Wiebusch

Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH)Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH)

Bernhard P. Wagner, Dipl.-Phys.Bernhard P. Wagner, Dipl.-Phys.

Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse 51Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse 51

D-81679 MÜNCHEN D-3361 7 BIELEFELDD-81679 MUNICH D-3361 7 BIELEFELD

Case: TAD2002 Ur/Js/hoCase: TAD2002 Ur/Js/ho

16. Mai 200216 May 2002

TaiDoc Corp., Ltd.TaiDoc Corp., Ltd.

10 Fl., No. 31, Lane 3, Tsaudiwei, Shenkeng Shiang,
Taipei, Taiwan 222, Rep. China10 bottles, no. 31, Lane 3, Tsaudiwei, Shenkeng Shiang,
Taipei, Taiwan 222, Rep. China

BiosensorBiosensor

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft allgemein messende Biosensoren, beispielsweise einen elektrochemischen Glucosesensor.The invention relates generally to measuring biosensors, for example an electrochemical glucose sensor.

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-A biosensor used to detect a substance to be analyzed in blood, such as glucose or cholesterol, usually uses a disposable sample strip to perform the test. The sample strip has a reaction pit onto which blood can be dropped. The entire process is controlled by a combination with a microprocessor/ROM. Further, by executing various procedures, the analysis results for measurement are obtained. However, due to the advancement of technology, the operation flow for measurement is constantly changing. Regarding the bio-test field, the measurement factor changes depending on the production of the sample strip. However, if the hardware of the sensor cannot be updated accordingly, the purchased sensor is not applicable to a new batch of sample strips.

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bar. Im Ergebnis muss ein neuer Sensor gekauft werden. Dieses Verfahren ist sehr praxisfeindlich.bar. As a result, a new sensor has to be purchased. This procedure is very impractical.

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.Another conventional sensor improves the above disadvantages by having another slot. According to the position for inserting a sample strip, an additional plug-in memory is specified and inserted. While a measurement is being carried out, the plug-in memory must be continuously inserted for the same batch of sample strips. According to the operation flow and parameters provided by the plug-in memory, a correct measurement result is obtained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
mit Aktualisierungsfunktion zu schaffen.The invention is based on the object
with update function.

einen Biosensora biosensor

Diese Aufgabe ist durch den Biosensor gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.This object is achieved by the biosensor according to the appended claim 1. Advantageous embodiments and further developments are the subject of dependent claims.

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.Unlike the prior art, the biosensor of the invention has only a single slot into which either the key code strip, the correction strip or the test strip is inserted under special conditions. Thus, the input procedure and the operating parameters are activated. If necessary, calibration of the equipment can be carried out. A reactant to be analyzed (normally blood) is dropped onto the test strip and the test result can be obtained according to the operating procedure and parameters as previously specified.

Sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur beispielhaft und erläuternd und nicht für die beanspruchte Erfindung be-Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not specific to the invention claimed.

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. I J. I J

schränkend.restrictive.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
5The invention is explained in more detail below with reference to embodiments illustrated by figures.
5

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Biosensor;Fig. 1 shows a conventional biosensor;

Fig. 2 zeigt den Schaltungsaufbau eines beim in der Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Biosensor verwendeten Steckspeiehers; Fig. 2 shows the circuit structure of a plug-in memory used in the conventional biosensor shown in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung eines Biosensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;Fig. 3 is a schematic drawing of a biosensor according to an embodiment of the invention;

Fig. 4A bis 4D sind schematische Zeichnungen von Probenstreifen für verschiedene Funktionen des Biosensors gemäß der Ausführungsform;4A to 4D are schematic drawings of sample strips for various functions of the biosensor according to the embodiment;

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.Fig. 5A to 5D show the system structure of the biosensor according to the embodiment for different sample strips as shown in Fig. 4A to 4D.

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 herkömmlicheReferring to Fig. 1, a conventional biosensor 10 includes a display 12, a control keyboard 14, and a slot 16 adapted to receive a disposable sample strip 18. The sample strip 18 includes a reaction well 20 containing a pair of conductive electrodes 24 and 26. An enzymatic reactant layer (not shown) is formed in the reaction well 20 to cover the electrodes 24 and 26. A fluid containing a substance to be analyzed, such as a drop of blood, is dropped onto a substrate layer. The end of the disposable sample strip includes an opening 28 to expose the electrodes 24 and 26 so that the sample strip 18 is electrically connected to the biosensor 10. The conventional

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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.
5Biosensor 10 further comprises a plug-in ROM 30 which is inserted into another slot of the biosensor 10 to be electrically connected thereto and to enable mutual communication between the two.
5

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.The structure of the plug-in ROM 30 is shown in Fig. 2, and it includes a programmable ROM chip 32 disposed on a substrate surface 34. A plurality of conductive wires 36 and 38 are connected to individual recesses 40 and 42 through the ROM chip 32. The substrate 34 provides support for the chip 32, while the recesses 40 and 42 ensure that the contact between the biosensor 10 and the conductive wires 36 and 38 is not short-circuited after the plug-in ROM 30 is plugged into the biosensor 10.

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.After plugging the plug-in ROM 30 into the biosensor 10, a number of elastically conductive pins inside the biosensor 10 are in contact with the conductive wires 36 and 38 so that data stored in the ROM chip 32 can be read into the biosensor 10 by the microprocessor. That is, when the biosensor 10 is performing a measurement, the plug-in ROM 30 must be constantly plugged into it. The function of the plug-in ROM 30 must match different batches of sample strips to provide information on the operating procedure and parameters for each batch, thereby updating the biosensor 10.

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.Fig. 3 schematically shows an embodiment of a biosensor 50 according to the invention. As can be seen from the external appearance, a key difference is that this sensor has only a single slot 52, while still providing an updating effect for different batches of sample strips 5.

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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.As shown in Figs. 4A to 4D, sample strips such as an examination strip 62, a key code strip 64, a correction strip 66, and a multi-function strip 68, each of which has a specific function, and is to be inserted into the slot 52 to perform the function. The examination strip 62 is for examination, and has a similar structure to the sample strip 18, that is, it has a reaction pit and electrodes. The key code strip 64 corresponds to the above plug-in ROM 30 on which an EEPROM chip 63 is arranged. The correction strip 66 provides correction, and has a circuit including a resistor 65 for generating the correction function of the biosensor 50. When the biosensor 50 performs measurement and the measurement result is inaccurate, such a correction strip 66 can be inserted to recall the original measurement parameters. The sample strip 68 has a dual function, that is, i.e., it includes the functions of the key code strip 64 and the correction strip 66 so that the sensor 50 can be calibrated while at the same time providing the operating parameters and an operating program.

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-The system structure of the biosensor 50 of the embodiment is as shown in Figs. 5A to 5D, which show the conditions for inserting various sample strips 62, 64, 66 and 68. The biosensor 50 has a display 51, a keyboard 53, a voltage controller 54, a measuring amplifier 56, an EEPROM 58 and an integrated microprocessor 60. The microprocessor 60 further has a memory 71, an LCD driver 73, a CPU 75, an A/D converter 77 and an I/O device 79. The voltage controller 54 supplies an operating voltage to an electrode of the test strip, and the measuring amplifier 56

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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.amplifier 56 is connected to another electrode thereof. When a fluid containing a substance to be analyzed, such as a drop of blood, is dropped into the reaction sample of the test strip 62, an output signal corresponding to a reading current is generated. The key code strip 64 is previously inserted into the slot 52 to read a number of parameters and an operating procedure for controlling the operation of the biosensor as stored in the EEPROM chip 63. In response to the operating procedure and parameters obtained from the key code strip 64, the microprocessor 60 determines a number of voltages with a predetermined duration provided by the voltage controller 54. The voltages and duration are obtained by the data stored in the EEPROM chip 63 of the key code strip 64. The microprocessor 60 controls the measuring amplifier 56 to provide a plurality of output signals after a predetermined time to indicate an analysis result for the fluid containing the substance to be analyzed. The controlled specific parameter of the measuring amplifier is also obtained from the data stored in the EEPROM chip 63 of the key code strip 64.

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.In the system structure shown in Figs. 5C and 5D, the resistance circuit 65 on the correction strip 66 can achieve the objective of calibrating the sensor 50. The sample strip 68 combining the functions of the key code strip and the correction strip can be used to simultaneously correct input parameters and the operation procedure in the same manner.

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.It is readily apparent that the biosensor 50 described above can provide the advantage of reducing the number of components contained therein, thereby saving costs.

Claims

1. A biosensor having a slot adapted to receive a key code strip and an assay strip, and further comprising a reaction well and a plurality of electrodes in contact therewith, a voltage source, a measuring amplifier, a writable memory and a microprocessor, the voltage source supplying an operating voltage to one electrode of the assay strip and the measuring amplifier being connected to another electrode thereof, wherein when a fluid containing a substance to be analyzed is dropped into the reaction well, an output signal corresponding to a measuring current is generated, the key code strip being inserted into the slot in advance so that the writable memory can read a number of parameters and an operating procedure for storing the operation of the biosensor stored in an EEPROM of the key code strip, the microprocessor then responding to the operating procedure and the parameters to determine a plurality of voltages having a predetermined duration, the voltages and the durations also being obtained from the data stored in the EEPROM of the key code strip; and wherein the microprocessor controls the measuring amplifier which generates a plurality of output signals at a predetermined time to indicate the analysis result measured from the fluid containing the substance to be analyzed, while also obtaining a specific parameter controlled by the measuring amplifier from the data stored in the EEPROM of the key code strip.

2. Biosensor according to claim 1, characterized by an examination strip which can be inserted into the slot and which has a resistance circuit for calibrating the biosensor.

3. Biosensor according to claim 1, characterized in that the key code strip further comprises a resistance circuit for calibrating the biosensor.