Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Verfahren zum Verringern der Wirkung störender Verbindungen auf Messungen, die von Analyt-Meßsystemen durchgeführt werden, und genauer ein Verfahren zum Verringern der Wirkungen von störenden Gleichströmen in einem Glukose-Überwachungssystem, welches einen elektrochemischen Streifen verwendet, der Elektroden mit nicht beschichteten Bereichen hat.

In vielen Fällen kann ein elektrochemisches Glukose-Meßsystem aufgrund der Oxidation störender Verbindungen, die üblicherweise in physiologischen Fluiden gefunden werden, so wie zum Beispiel Acetaminophen, Ascorbinsäure, Bilirubin, Dopamin, Gentisinsäure, Glutathion, Levodopa, Methyldopa, Tolazimid, Tolbutamid und Harnsäure, einen erhöhten Oxidationsstrom aufweisen. Die Genauigkeit von Glukose-Meßvorrichtungen kann daher verbessert werden, indem der Teil der Oxidationsstromes, der durch störende Verbindungen erzeugt wird, verringert oder beseitigt wird. Idealerweise sollte es keinen Oxidationsstrom geben, der von irgendeiner der störenden Verbindungen erzeugt wird, so daß der gesamte Oxidationsstrom nur von der Glukosekonzentration abhängen würde.

Es ist daher wünschenswert, die Genauigkeit von elektrochemischen Sensoren beim Vorliegen möglicherweise störender Verbindungen, so wie zum Beispiel Ascorbat, Urat und Acetaminophen, die üblicherweise in physiologischen Fluiden gefunden werden, zu verbessern. Beispiele von Analyten für solche elektrochemischen Sensoren können Glukose, Lactat und Fructosamin umfassen. Obwohl Glukose der hauptsächlich diskutierte Analyt sein wird, wird es einem Fachmann offensichtlich, daß die hierin dargelegte Erfindung auch bei anderen Analyten verwendet werden kann.

Oxidationsstrom kann auf mehreren Wegen erzeugt werden. Insbesondere ergibt sich der gewünschte Oxidationsstrom aus der Wechselwirkung des Redoxvermittlers mit dem interessierenden Analyten (z. b. Glukose), während unerwünschter Oxidationsstrom im allgemeinen von störenden Verbindungen hervorgerufen wird, die an der Elektrodenoberfläche und durch Wechselwirkung mit dem Redoxvermittler oxidiert werden. Zum Beispiel werden manche störenden Verbindungen (z. B. Acetominophen) an der Elektrodenoberfläche oxidiert. Andere störende Verbindungen (z. b. Ascorbinsäure) werden durch chemische Reaktion mit dem Redoxvermittler oxidiert. Diese Oxidation der störenden Verbindung in einem Glukose-Meßsystem bewirkt, daß der gemessene Oxidationsstrom von der Konzentration sowohl der Glukose als auch irgendeiner störenden Verbindung abhängig ist. Daher, in der Situation, bei der die Konzentration einer störenden Verbindung so rasch oxidiert wie Glukose und die Konzentration des Störstoffs relativ zu der Konzentration der Glukose hoch ist, würde die Messung der Konzentration der Glukose verbessert werden, indem der Beitrag der störenden Verbindungen zu dem Gesamt-Oxidationsstrom verringert oder beseitigt würde.

Eine bekannte Strategie, die eingesetzt werden kann, um die Wirkungen störender Verbindungen zu verwenden, ist es, eine negativ geladene Membran zu verwenden, um die Arbeitselektrode abzudecken. Als ein Beispiel kann ein sulfoniertes Fluorpolymer, so wie NAFION^TM verwendet werden, um alle negativ geladenen Chemikalien abzustoßen. Im allgemeinen haben die meisten störenden Verbindungen, so wie Ascorbat und Urat, eine negative Ladung, somit verhindert die negativ geladene Membran, daß die negativ geladenen störenden Verbindungendie Elektrodenoberfläche erreichen und an der Oberfläche oxidiert werden. Jedoch ist diese Technik nicht immer erfolgreich, da manche störenden Verbindungen, so wie Acetaminophen, keine negative Nettoladung haben und somit durch eine negativ geladene Membran treten können. Auch würde diese Technik nicht den Oxidationsstrom verringern, der sich aus der Wechselwirkung störender Verbindungen mit einigen Redoxvermittlern ergibt. Die Verwendung einer negativ geladenen Membran auf der Arbeitselektrode könnte auch verhindern, daß manche üblicherweise verwendeten Redoxvermittler, so wie Ferrocyanid, durch die negativ geladene Membran treten, um Elektronen mit der Elektrode auszutauschen.

Eine weitere bekannte Strategie, die verwendet werden kann, um die Wirkungen von störenden Verbindungen zu verringern, ist es, eine größenselektive Membran auf der Arbeitselektrode zu verwenden. Als ein Beispiel kann eine 100 Dalton-Ausschlußmembran, so wie Zelluloseacetat, zum Abdecken der Arbeitselektrode verwendet werden, um alle Chemikalien mit einem Molekulargewicht größer als 100 Dalton auszuschließen. Im allgemeinen haben die meisten störenden Verbindungen ein Molekulargewicht größer als 100 Dalton, und somit werden sie ausgenommen, an der Elektrodenoberfläche oxidiert zu werden. Jedoch bewirken solche selektiven Membranen typischerweise, daß der Teststreifen komplizierter herzustellen ist, und erhöhen die Prüfzeit, da die oxidierte Glukose durch die selektive Membran diffundieren muß, um zu der Elektrode zu gelangen.

Eine weitere Strategie, die verwendet werden kann, um die Wirkungen störender Verbindungen zu verringern, ist es, einen Redoxvermittler mit einem geringen Redoxpotential zu verwenden, zum Beispiel zwischen ungefähr –300 mV und +100 mV (wenn in bezug auf eine gesättigte Calomel-Elektrode gemessen wird). Da der Redoxvermittler ein geringes Redoxpotential hat, kann die Spannung, die an die Arbeitselektrode gelegt wird, auch relativ gering sein, was wiederum die Geschwindigkeit verkleinert, mit der störende Verbindungen von der Arbeitselektrode oxidiert werden. Beispiele von Redoxvermittlern mit einem relativ geringen Redoxpotential umfassen Osmiumbipyridyl-Komplexe, Ferrocen-Derivate und Chinon-Derivate. Ein Nachteil dieser Strategie ist, daß Redoxvermittler mit einem relativ geringen Potential oftmals schwierig zu synthetisieren, instabil sind und eine geringe Löslichkeit in Wasser haben.

Eine weitere bekannte Strategie, die verwendet werden kann, um die Wirkungen von störenden Verbindungen zu verringern, ist es, eine Blind-Elektrode zu verwenden, die mit einem Redoxvermittler beschichtet ist. In machen Fällen kann die Blind-Elektrode auch mit einem inerten Protein oder einem deaktivierten Redoxenzym beschichtet werden. Der Zweck der Blind-Elektrode ist es, die störende Verbindung an der Elektrodenoberfläche zu oxidieren und/oder den Redoxvermittler zu oxidieren, der von der störenden Verbindung reduziert worden ist. Bei dieser Strategie wird der Strom, der an der Blind-Elektrode gemessen wird, vom Gesamt-Oxidationsstrom subtrahiert, der an der Arbeitselektrode gemessen wird, um die Störwirkung zu beseitigen. Ein Nachteil dieser Strategie ist, daß sie erfordert, daß der Teststreifen eine zusätzliche Elektrode und einen elektrischen Anschluß (d. h. die Blind-Elektrode) umfaßt, die nicht verwendet werden können, um Glukose zu messen. Der Einbau einer Blind-Elektrode ist ein nicht effizienter Einsatz einer Elektrode in einem Glukose-Meßsystem. Siehe zum Beispiel US 6 540 891. Weitere Beispiele von Teststreifen mit zwei unterschiedlichen Arbeitselektroden können in der der US 6 258 229 und in der US 6 287 451 gefunden werden.

Die hierin beschriebene Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verringern der Wirkungen von Störeinflüssen, wenn man einen elektrochemischen Sensor verwendet, um Analyte zu erfassen, gerichtet. Ein elektrochemischer Sensor, der bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar wäre, umfaßt ein Substrat, wenigstens eine erste und eine zweite Arbeitselektrode und eine Referenzelektrode. Eine Reagenzschicht ist auf den Elektroden angeordnet, so daß die Reagenzschicht vollständig die erste Arbeitselektrode ganz bedeckt und die zweite Arbeitselektrode nur teilweise bedeckt. Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Oxidationsstrom, der an dem Teil der zweiten Arbeitselektrode erzeugt wird, die nicht von der Reagenzschicht bedeckt ist, verwendet, um die Wirkung störender Substanzen auf die Glukosemessung zu korrigieren.

Die hierin beschriebene Erfindung umfaßt weiter ein Verfahren zum Verringern von Störeinflüssen bei einem elektrochemischen Sensor, welches die Schritte des Messens eines ersten Oxidationsstroms an einer ersten Arbeitselektrode, wobei die erste Arbeitselektrode von einer Reagenzschicht bedeckt ist; das Messen eines zweiten Oxidationsstromes an einer zweiten Arbeitselektrode, wobei die Reagenzschicht die zweite Arbeitselektrode nur teilweise bedeckt; und das Berechnen eines korrigierten Oxidationsstrom-Wertes, der repräsentativ für eine Konzentration eines zuvor ausgewählten Analyten (z. B. Glukose) ist, umfaßt. Bei dieser Berechnung wird ein Verhältnis der bedeckten Fläche zu der nicht bedeckten Fläche der zweiten Arbeitselektrode verwendet, um die Wirkungen von Störeinflüssen auf den Oxidationsstrom zu beseitigen. Genauer kann der korrigierte Stromwert durch Verwenden der folgenden Gleichung berechnet werden,

Bei einer Ausführungsform eines elektrochemischen Steifens, der bei der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, umfaßt der elektrochemische Glukose-Teststreifen eine erste und eine zweite Arbeitselektrode, wobei die erste Arbeitselektrode vollständig mit einer Reagenzschicht bedeckt ist und die zweite Arbeitselektrode nur teilweise mit der Reagenzschicht bedeckt ist. Somit hat die zweite Arbeitselektrode eine mit Reagenz beschichtete Fläche und eine nicht beschichtete Fläche. Die Reagenzschicht kann zum Beispiel ein Redoxenzym, so wie Glukose-Oxidase, und einen Redoxvermittler, so wie zum Ferricyanid, umfassen. Die erste Arbeitselektrode wird eine Überlagerung von zwei Quellen für Oxidationsstrom haben, eine von der Glukose und eine zweite von den Störstoffen her. In ähnlicher Weise wird die zweite Arbeitselektrode eine Überlagerung aus drei Quellen für Oxidationsstrom von der Glukose, von Störstoffen an dem mit Reagenz beschichteten Teil und von Störstoffen an dem nicht beschichteten Teil haben. Der nicht beschichtete Teil der zweiten Arbeitselektrode wird nur Störstoffe oxidieren und keine Glukose oxidieren, da es kein Reagenz in diesem Bereich gibt. Der Oxidationsstrom, der an dem nicht beschichteten Teil der zweiten Arbeitselektrode gemessen wird, kann dann verwendet werden, um den Gesamt-Oxidationsstrom der Störstoffe abzuschätzen und einen korrigierten Oxidationsstrom zu berechnen, der die Wirkungen von Störeinflüssen beseitigt.

Bei einer alternativen Ausführungsform eines Streifens, die bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, umfaßt der elektrochemische Glukose-Teststreifen eine erste und eine zweite Arbeitselektrode, wobei die erste und die zweite Arbeitselektrode nur teilweise mit einer Reagenzschicht bedeckt sind. Somit haben bei dieser Ausführungsform sowohl die erste als auch die zweite Arbeitselektrode einen mit Reagenz beschichteten Teil und einen nicht beschichteten Teil. Die erste nicht bedeckte Fläche der ersten Arbeitselektrode und die zweite nicht bedeckte Fläche der zweiten Arbeitselektrode sind unterschiedlich. Der Oxidationsstrom, der an dem nicht beschichteten Teil der ersten und der zweiten Arbeitselektrode gemessen wird, wird verwendet, um den Oxidationsstrom des Störstoffes für den nicht beschichteten Teil abzuschätzen und um einen korrigierten Glukosestrom zu berechnen.

Die hierin beschriebene Erfindung umfaßt weiter ein Verfahren zum Verringern von Störeinflüssen bei einem elektrochemischen Sensor, das die Schritte des Messens eines ersten Oxidationsstroms an einer ersten Arbeitselektrode, wobei die erste Arbeitselektrode teilweise von einer Reagenzschicht bedeckt ist; das Messen eines zweiten Oxidationsstromes an einer zweiten Arbeitselektrode, wobei die Reagenzschicht nur teilweise die zweite Arbeitselektrode bedeckt; und das Berechnen eines korrigierten Wertes für den Oxidationsstrom, der repräsentativ für eine Konzentration eines vorausgewählten Analyten (z. B. Glukose) ist. Bei dieser Berechnung wird ein Verhältnis der bedeckten Fläche zu der nicht bedeckten Fläche der ersten und der zweiten Arbeitselektrode verwendet, um die Wirkungen von Störeinflüssen auf den Oxidationsstrom zu beseitigen. Genauer kann der korrigierte Stromwert berechnet werden, indem die folgende Gleichung

Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung, welche veranschaulichende Ausführungsformen darlegt, bei denen die Grundsätze der Erfindung verwendet werden, und die begleitenden Zeichnungen erhalten werden, wobei:

1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß der der in 1 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist, einschließlich einer leitenden Schicht und einer Isolationsschicht;

3 eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß der in 1 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist, wobei die Position einer Reagenzschicht mit der leitenden Schicht und der Isolationsschicht veranschaulicht ist;

4 eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

5 eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß der in 4 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine leitende Schicht und eine Isolationsschicht umfaßt; und

6 eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß der in 4 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei der eine Reagenzmittelschicht zusammen mit der leitenden Schicht und der Isolationsschicht veranschaulicht ist.

7 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß der in 4 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei der eine Reagenzschicht zusammen mit der leitenden Schicht veranschaulicht ist.

8 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dabei hilft, einen IR-drop-Effekt zu verringern, bei der eine Reagenzschicht mit der leitenden Schicht veranschaulicht ist.

9 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Reagenzschicht mit der leitenden Schicht und der Isolationsschicht derart veranschaulicht ist, daß es zwei Arbeitselektroden gibt, die einen nicht beschichteten Teil haben.

10 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß immer noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Reagenzschicht mit der leitenden Schicht und der Isolationsschicht derart veranschaulicht ist, daß es zwei Arbeitselektroden gibt, die einen nicht beschichteten Teil haben.

11 ist eine grafische Darstellung, die den Strom an einer ersten Arbeitselektrode eines Streifens, der gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, zeigt, geprüft mit 70 mg/dl Glukoseproben in Blut, das mit variierenden Pegeln Harnsäure versetzt ist.

12 ist eine grafische Darstellung, die den Strom an einer ersten Arbeitselektrode eines Streifens, der gemäß der vorliegenden Erfindung gestaltet ist, zeigt, geprüft mit 240 mg/dl Glukoseproben in Blut, das mit variierenden Pegeln Harnsäure versetzt ist.

13 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens, der eine integrierte Lanze hat.

14 ist eine vereinfachte schematische Darstellung, welche eine Meßgeräteschnittstelle mit einem Teststreifen zeigt, der einen ersten Kontakt, einen zweiten Kontakt und einen Referenzkontakt hat, die auf einem Substrat angeordnet sind.

Diese hierin beschriebene Erfindung umfaßt einen Teststreifen und ein Verfahren zum Verbessern der Selektivität eines elektrochemischen Glukose-Meßsystems.

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 veranschaulicht ist, umfaßt ein elektrochemischer Teststreifen 62, der zum Messen der Glukosekonzentration in Körperfluiden, so wie Blut oder interstitiellem Fluid, verwendet werden kann, eine erste Arbeitselektrode 10 und eine zweite Arbeitselektrode 12, wobei die erste Arbeitselektrode 10 vollständig mit einer Reagenzschicht 22 bedeckt ist und die zweite Arbeitselektrode 12 nur teilweise mit der Reagenzschicht 22 bedeckt ist. Somit hat die zweite Arbeitselektrode einen mit Reagenz beschichteten Teil und einen nicht beschichteten Teil. Die Reagenzschicht 22 kann zum Beispiel ein Redoxenzym umfassen, so wie zum Beispiel Glukose-Oxidase, und einen Redoxvermittler, so wie zum Beispiel Ferricyanid. Da Ferricyanid ein Redoxpotential von ungefähr 400 mV (gemessen in bezug auf eine gesättigte Calomel-Elektrode) bei einer Kohlenstoffelektrode hat, kann die Einführung eines Körperfluides, z. B. Blut, eine beträchtliche Oxidation von Störstoffen durch den Redoxvermittler erzeugen und/oder die Arbeitselektrode kann einen beträchtlichen unerwünschten Oxidationsstrom erzeugen. Daher wird der Oxidationsstrom, der an der ersten Arbeitselektrode 10 gemessen wird, eine Überlagerung von Quellen für Oxidationsströme sein: einem ersten gewünschten Oxidationsstrom, der durch die Oxidation von Glukose erzeugt wird, und einem zweiten unerwünschten Oxidationsstrom, der durch die Störstoffe erzeugt wird. Der Oxidationsstrom, der an der zweiten Elektrode 12 gemessen wird, wird auch eine Überlagerung von Quellen für Oxidationsströme sein: einem ersten gewünschten Oxidationsstrom, der durch die Oxidation von Glukose erzeugt wird, einem zweiten unerwünschten Oxidationsstrom, durch Störstoffe an dem bedeckten Teil der Arbeitselektrode 12 erzeugt wird, und einem dritten Oxidationsstrom, der von den Störstoffen an dem nicht bedeckten Teil der Arbeitselektrode 12 erzeugt wird. Der nicht bedeckte Teil der zweiten Arbeitselektrode 12 wird nur Störstoffe oxidieren und keine Glukose oxidieren, da es auf dem nicht beschichteten Teil der zweiten Arbeitselektrode 12 kein Reagenz gibt. Da der Oxidationsstrom, der an dem nicht beschichteten Teil der zweiten Arbeitselektrode 12 gemessen wird, nicht von Glukose abhängt und die nicht beschichtete Fläche der zweiten Arbeitselektrode 12 bekannt ist, ist es möglich, den Oxidationsstrom des Störstoffes für den nicht beschichteten Teil der zweiten Arbeitselektrode 12 zu berechnen. Wenn man wiederum den Oxidationsstrom der Störstoffe verwendet, der für den nicht beschichteten Teil der zweiten Arbeitselektrode 12 berechnet worden ist und die Fläche der ersten Arbeitselektrode 10 und die Fläche des beschichteten Teiles der zweiten Arbeitselektrode 12 kennt, ist es möglich, einen korrigierten Glukosestrom zu berechnen, der die Wirkung von störenden Verbindungen, die an der Elektrode oxidiert werden, berücksichtigt.

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens 62 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Teststreifen 62, wie in 1 veranschaulicht, kann durch eine Reihe 6 aufeinanderfolgender Druckschritte hergestellt werden, die sechs Schichten aus Material auf einem Substrat 50 ablegen. Die sechs Schichten können zum Beispiel durch Siebdruck auf dem Substrat 50 abgeschieden werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung können die sechs Schichten eine leitende Schicht 64, eine Isolationsschicht 16, eine Reagenzschicht 22, eine Haftschicht 66, eine hydrophile Schicht 68 und eine obere Schicht 40 umfassen. Die leitende Schicht 64 kann weiter eine erste Arbeitselektrode 10, eine zweite Arbeitselektrode 12, eine Referenzelektrode 14, einen ersten Kontakt 11, einen zweiten Kontakt 13, einen Referenzkontakt 15 und eine Streifenerfassungsleiste 17 umfassen. Die Isolationsschicht 16 kann weiter einen Ausschnitt 18 umfassen. Die Haftschicht 66 kann weiter eine erste Haftlage 24, eine zweite Haftlage 26 und eine dritte Haftlage 28umfassen. Die hydrophile Schicht 68 kann weiter einen ersten hydrophilen Film 32 und einen zweiten hydrophilen Film 34 umfassen. Die obere Lage 40 kann weiter einen klaren Bereich 36 und einen undurchsichtigen Bereich 38 umfassen. Der Teststreifen 62 hat eine erste Seite 54 und eine zweite Seite 56, eine distale Elektrodenseite 58 und eine proximale Elektrodenseite 60, wie in 1 veranschaulicht. Der folgende Abschnitt wird die jeweiligen Schichten des Teststreifens 62 in weiteren Einzelheiten beschreiben.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Substrat 50 ein elektrisch isolierendes Material, so wie Kunststoff, Glas, Keramik und dergleichen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung kann das Substrat 50 ein Kunststoff sein, so wie zum Beispiel Nylon, Polycarbonat, Polyimid, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, PETG oder Polyester. Genauer kann der Polyester zum Beispiel Melinex^® ST328 sein, der von DuPont Teijin Films hergestellt wird. Das Substrat 50 kann auch eine Acrylbeschichtung umfassen, die auf einer oder beiden Seiten aufgetragen wird, um das Anhaften von Tinte zu verbessern.

Die erste Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, ist die leitende Schicht 64, welche die erste Arbeitselektrode 10, die zweite Arbeitselektrode 12, die Referenzelektrode 14 und die Streifenerfassungsleiste 17 umfaßt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Siebraster mit einem Emulsionsmuster verwendet werden, um ein Material, so wie zum Beispiel eine leitende Kohlenstofftinte, in einer definierten Geometrie, wie in 1 veranschaulicht, abzulegen. Die Referenzelektrode 14 kann auch eine Gegenelektrode, eine Referenz/Gegenelektrode oder eine Quasi-Referenzelektrode sein. Die leitende Schicht 64 kann auf dem Substrat 50 durch Verwenden von Siebdruck, Rotogravurdruck, Sputtern, Verdampfen, stromloses Plattieren, Tintenstrahlspritzen, Sublimation, chemische Gasphasenabscheidung und dergleichen abgelagert werden. Geeignete Materialien, die für die leitende Schicht 64 verwendet werden können, sind Au, Pd, Ir, Pt, Rh rostfreier Stahl, dotiertes Zinnoxid, Kohlenstoff und dergleichen. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung kann die Kohlenstofftintenschicht eine Höhe zwischen 1 und 100 Mikrometern haben, genauer zwischen 5 und 25 Mikrometern, und sogar noch genauer bei ungefähr 13 Mikrometer. Die Höhe der leitenden Schicht kann abhängig von dem gewünschten Widerstand der leitenden Schicht und der Leitfähigkeit des Materials, das zum Drucken der leitenden Schicht verwendet wird, variieren.

Der erste Kontakt 11, der zweite Kontakt 13 und der Referenzkontakt 15 können verwendet werden, um eine elektrische Schnittstelle zu einem Meßgerät zu bilden. Dies erlaubt es dem Meßgerät, elektrisch mit der ersten Arbeitselektrode 10, der zweiten Arbeitselektrode 12 und der Referenzelektrode 14 jeweils über den ersten Kontakt 11, den zweiten Kontakt 13 und den Referenzkontakt 15 zu kommunizieren.

Die zweite Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, ist die Isolationsschichtt 16. Die Isolationsschicht 16 ist auf wenigstens einem Teil der leitenden Schicht 64 angeordnet, wie in 1 gezeigt. 2 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil des Teststreifens 62, der die Position der ersten Arbeitselektrode 10, der zweiten Arbeitselektrode 12 und der Referenzelektrode 14 in bezug auf die Isolationsschicht 16 hervorhebt. Die Isolationsschicht 16 umfaßt weiter einen Ausschnitt 18, der eine T-förmige Struktur haben kann, wie in 1 und 2 gezeigt. Der Ausschnitt 18 legt einen Teil der ersten Arbeitselektrode 10, der zweiten Arbeitselektrode 12 und der Referenzelektrode 14 frei, der mit Flüssigkeit benetzt werden kann. Der Ausschnitt 18 umfaßt weiter eine distale Ausschnittbreite W1, eine proximale Ausschnittbreite W2, eine distale Ausschnittlänge L4 und eine proximale Ausschnittlänge L5. Die distale Ausschnittbreite W1 entspricht der Breite der ersten Arbeitselektrode 10 und der Referenzelektrode 14, wie in 2 veranschaulicht. Die distale Ausschnittlänge L4 entspricht einer Länge, die größer ist als die erste Arbeitselektrode 10 und die Referenzelektrode 14 zusammen. Die proximale Ausschnittbreite W2 und die proximale Ausschnittlänge L5 bilden einen rechtwinkligen Ausschnitt, der die Breite und die Länge der zweiten Arbeitselektrode 12 freilegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die distale Ausschnittbreite W1, die proximale Ausschnittbreite W2, die distale Ausschnittlänge L4 und die proximale Ausschnittlänge L5 eine jeweilige Abmessung von ungefähr 0.7, 1.9, 3.2 und 0.43 mm haben. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die erste Arbeitselektrode 10, die Referenzelektrode 14 und die zweite Referenzelektrode 12 eine jeweilige Länge L1, L2, und L3, die ungefähr 0.8, 1.6 und 0.4 mm sein kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Elektrodenabstand S1 ein Abstand zwischen der ersten Arbeitselektrode 10 und der Referenzelektrode 14 und zwischen der Referenzelektrode 14 und der zweiten Referenzelektrode 12, der ungefähr 0.4 mm sein kann.

Die dritte Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, ist eine Reagenzschicht 22. Die Reagenzschicht 22 ist auf wenigstens einem Teil der leitenden Schicht 64 und der Isolationsschicht 16 angeordnet, wie in 1 gezeigt. 3 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil des Teststreifens 62 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Position der Reagenzschicht 22 mit Bezug auf die erste Arbeitselektrode 10, die zweite Arbeitselektrode 12, die Referenzelektrode 14 und die Isolationsschicht 16 hervorhebt. Die Reagenzschicht 22 kann in der Form eines Rechtecks vorliegen, das eine Reagenzbreite W3 und eine Reagenzlänge L6 hat, wie in den 1 und 3 veranschaulicht. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Reagenzbreite W3 ungefähr 1.3 mm sein und die Reagenzlänge L6 kann ungefähr 4.7 mm sein. Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Reagenzschicht 22 eine ausreichend große Breite W3 und Länge L6 derart, daß die Reagenzschicht 22 die erste Arbeitselektrode 10 und die Referenzelektrode 14 vollständig bedeckt. Jedoch hat die Reagenzschicht 22 eine geeignet bemessene Breite W3 und Länge L6, so daß die zweite Arbeitselektrode nicht vollständig mit der Reagenzschicht 22 bedeckt ist. In einem solchen Szenario hat die zweite Arbeitselektrode 12 einen beschichteten Teil 12c und nicht beschichtete Teile 12u, wie in 3 veranschaulicht. Die nicht beschichteten Teile 12u können in der Form zweier Rechtecke vorliegen, wobei die nicht beschichteten Teile 12u eine Flügelbreite W4 und eine Länge haben, die der Länge L3 der zweiten Arbeitselektrode entspricht. Als nicht beschränkendes Beispiel kann die Flügelbreite W4 ungefähr 0.3 mm sein. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Reagenzschicht 22 ein Redoxenzym umfassen, zum Beispiel Glukose-Oxidase oder PQQ-Glukose-Dehydrogenase (wobei PQQ ein Akronym für Pyrrolo-Chinoline-Chinon (pyrolo-quinoline-quinon) ist und einen Redoxvermittler, so wie zum Beispiel Ferrocyanid.

Die vierte Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, ist eine Haftschicht 66, welche eine erste Haftlage 24, eine zweite Haftlage 26 und eine dritte Haftlage 28 umfaßt. Die erste Haftlage 24 und die zweite Haftlage 26 bilden die Wände einer Probenaufnahmekammer. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die erste Haftlage 24 und die zweite Haftlage 26 derart auf dem Substrat 50 angeordnet sein, daß keine der Haftlagen die Reagenzschicht 22 berührt. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen es nötig ist, das Volumen des Streifens zu verringern, können die erste Haftlage 24 und/oder die zweite Haftlage 26 derart auf dem Substrat 50 angeordnet sein, daß es eine Überlappung mit der Reagenzschicht 22 gibt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Haftschicht 66 eine Höhe von ungefähr 70 bis 100 Mikrometern. Die Haftschicht 66 kann ein doppelseitiges, druckempfindliches Klebmittel, ein UV-gehärtetes Klebmittel, wärmeaktiviertes Klebmittel, heißhärtender Kunststoff oder andere Haftmittel, die den Fachleuten bekannt sind, sein. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Haftschicht 66 durch Siebdrucken eines druckempfindlichen Haftmittels gebildet werden, so wie zum Beispiel einem druckempfindlichen Haftmittel aus Acryl-Copolymer auf Wasserbasis, das kommerziell von Tape Specialties LTD Tring, Herts, United Kingdom (Teil#A6435) erhältlich ist.

Die fünfte Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, ist eine hydrophile Schicht 68, welche einen ersten hydrophilen Film 32 und einen zweiten hydrophilen Film 34 umfaßt, wie in 1 veranschaulicht. Die hydrophile Schicht 68 bildet das "Dach" der Probenaufnahmekammer. Die "Seitenwände" und der "Boden" der Probenaufnahmekammer werden durch einen Teil der Haftschicht 66 bzw. das Substrat 50 gebildet. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die hydrophile Schicht 68 ein optisch transparentes Polyester mit einer hydrophilen Anti-Fog-Beschichtung sein, so wie diejenigen, die kommerziell von 3M erhältlich sind. Die hydrophile Beschaffenheit der Beschichtung wird bei der Gestaltung des Streifens 62 verwendet, da sie das Einfüllen von Flüssigkeit in die Probenaufnahmekammer erleichtert.

Die sechste und letzte Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, ist eine obere Schicht 40, welche einen klaren Bereich 36 und einen undurchsichtigen Bereich 38 umfaßt, wie in 1 veranschaulicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die obere Schicht 40 ein Polyester, das auf einer Seite mit einem druckempfindlichen Haftmittel beschichtet ist. Die obere Schicht 40 hat einen undurchsichtigen Bereich 38, welcher dem Benutzer hilft, einen hohen Grad an Kontrast zu beobachten, wenn sich Blut unterhalb des klaren Bereiches 36 befindet. Dies erlaubt es einem Benutzer, visuell zu bestätigen, daß die Probenaufnahmekammer ausreichend gefüllt ist. Nachdem der Streifen 62 vollständig laminiert ist, wird er entlang der Schneidlinie A-A' geschnitten, und der Prozeß erzeugt den Probeneinlaß 52, wie in 3 veranschaulicht.

Die erste Ausführungsform eines Teststreifens, wie in den 1–3 veranschaulicht, kann einen möglichen Nachteil darin haben, daß sich die Reagenzschicht 22 in einer flüssigen Probe lösen kann und ein Teil der gelösten Reagenzschicht sich über die nicht beschichteten Bereiche 12u der zweiten Arbeitselektrode 12 bewegt. Sollte ein solches Szenario auftreten, würden nicht beschichtete Teile 12u auch einen Oxidationsstrom messen, der auch proportional zu der Glukosekonzentration ist. Dies würde die Möglichkeit vermindern, mathematische Algorithmen zum Beseitigen der Wirkung von Störmitteloxidation zu verwenden. Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte die Reagenzschicht 22 so gestaltet werden, daß sie sich in einer solchen Weise löst, daß sie nicht in nicht beschichtete Bereiche 12u wandert. Zum Beispiel kann die Reagenzschicht 22 chemisch an die erste Arbeitselektrode 10, die zweite Arbeitselektrode 12 und die Referenzelektrode 14 gebunden sein oder kann ein Verdickungsmittel aufweisen, das die Wanderung der gelösten Reagenzschicht 22 minimiert.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 4 veranschaulicht, die in 4 veranschaulichte Ausführungsform verringert und minimiert unter bestimmten Umständen das Einwandern gelösten Reagenzes in einen nicht beschichteten Bereich der zweiten Arbeitselektrode. Bei dieser Ausführungsform hat die zweite Arbeitselektrode 102 eine C-förmige Geometrie, wobei zwei getrennte Bereich der zweiten Arbeitselektrode 102 durch einen Ausschnitt 108 freigelegt sind, wie in 4 veranschaulicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Reagenzschicht 110 auf nur einem Teil der zweiten Arbeitselektrode 102 angeordnet, um einen nicht beschichteten Bereich 102u und einen beschichteten Bereich 102c zu bilden, wie in 6 veranschaulicht. Der nicht beschichtete Bereich 102u befindet sich benachbart dem Probeneinlaß 52. Der beschichtete Bereich 102c ist der ersten Arbeitselektrode 100 benachbart. Wenn Flüssigkeit in den Probeneinlaß 52 eines zusammengebauten Teststreifens 162 gegeben wird, wird die Flüssigkeit vom Probeneinlaß 52 zu dem beschichteten Bereich 102c strömen, bis alle Elektroden mit Flüssigkeit bedeckt sind. Indem der nicht beschichtete Bereich 102u stromaufwärts des Flüssigkeitsstromes angeordnet wird, verhindert dies fast vollständig, daß sich die Reagenzschicht 110 löst und zu dem nicht beschichteten Bereich 102u wandert. Dies ermöglicht es, daß der mathematische Algorithmus genau die Wirkungen von Störstoffen vom gemessenen Oxidationsstrom beseitigt.

4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens 162. Der Teststreifen 162 wird in einer Weise ähnlich dem Teststreifen 62 hergestellt, mit der Ausnahme, daß es Geometrie- oder Lageänderungen bei einer leitenden Schicht 164, einer Isolationsschicht 106 und einer Reagenzschicht 110 gibt. Bei der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung sind das Substrat 50, die Haftschicht 66, die hydrophile Schicht 68 und die obere Schicht 40 dieselben wie bei der ersten Ausführungsform des Streifens. Der Teststreifen 162 hat eine erste Seite 54 und eine zweite Seite 56, eine distale Elektrodenseite 58 und eine proximale Elektrodenseite 60. Es sollte auch angemerkt werden, daß die erste und die zweite Ausführungsform eines Teststreifens der vorliegenden Erfindung Elemente mit ähnlicher Struktur haben können, die mit derselben Zahl und dem Namen für das Element bezeichnet werden. Wenn analoge Elemente zwischen den jeweiligen Ausführungsformen des Teststreifens in der Struktur unterschiedlich sind, können die Elemente denselben Namen haben, werden aber mit einer unterschiedlichen Elementenummer bezeichnet. Die folgenden Abschnitte werden die jeweiligen Schichten des Teststreifens 162 in weiteren Einzelheiten beschreiben.

Bei der Ausführungsform des Streifens, die in 4 veranschaulicht ist, ist die erste Schicht, die auf dem Substrat 50 abgelegt ist, eine leitende Schicht 164, welche eine erste Arbeitselektrode 100, eine zweite Arbeitselektrode 102, eine Referenzelektrode 104, einen ersten Kontakt 101, einen zweiten Kontakt 103 und einen Referenzkontakt 105 und eine Streifenerfassungsleiste 17 umfaßt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Siebraster mit einem Emulsionsmuster verwendet werden, um ein Material, so wie zum Beispiel eine leitende Kohlenstofftinte, in einer definierten Geometrie abzulegen, wie in 4 veranschaulicht. Der erste Kontakt 101, der zweite Kontakt 103 und der Referenzkontakt 105 können verwendet werden, um elektrisch eine Schnittstelle mit einem Meßgerät zu bilden. Dies ermöglicht es, daß das Meßgerät elektrisch mit der ersten Arbeitselektrode 100, der zweiten Arbeitselektrode 102 und der Referenzelektrode 104 über jeweils den ersten Kontakt 101, den zweiten Kontakt 103 und den Referenzkontakt 105 kommuniziert.

Die zweite Schicht, die auf dem Substrat 50 in 4 abgelegt ist, ist die Isolationsschicht 106. Die Isolationsschicht 106 ist auf wenigstens einem Teil der leitenden Schicht 164 angeordnet, wie in 4 gezeigt. 5 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil des Teststreifens 162, die die Position der ersten Arbeitselektrode 100, der zweiten Arbeitselektrode 102 und der Referenzelektrode 104 in bezug auf die Isolationsschicht 106 hervorhebt.

Die dritte Schicht, die auf dem Substrat 50 in 4 abgelegt ist, ist eine Reagenzschicht 110, derart, daß die Reagenzschicht 110 auf wenigstens einem Teil der leitenden Schicht 164 und der Isolationsschicht 106 angeordnet ist, wie in 6 gezeigt. 6 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf den distalen Teil des Teststreifens 162 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Position der Reagenzschicht 110 in bezug auf die erste Arbeitselektrode 100, die zweite Arbeitselektrode 102, die Referenzelektrode 104 und die Isolationsschicht 106 hervorhebt. Die Reagenzschicht 110 kann in der Form eines Rechtecks mit einer Reagenzbreite W13 und einer Reagenzlänge L16 sein. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung kann die Reagenzbreite W13 ungefähr 1.3 mm sein und die Reagenzlänge L16 kann ungefähr 3.2 mm sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Reagenzschicht 110 eine ausreichende Breite W13 und Länge L16 derart, daß die Reagenzschicht 110 die erste Arbeitselektrode 100, den beschichteten Bereich 102c und die Referenzelektrode 104 vollständig bedeckt, den nicht beschichteten Bereich 102u jedoch nicht bedeckt.

7 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 4 veranschaulicht ist, bei der eine Reagenzschicht mit der leitenden Schicht veranschaulicht ist. Im Gegensatz zu 6 zeigt 7 die Isolationsschicht 106 nicht. Dies hilft dabei, die Leitungsbeziehung zwischen dem nicht beschichteten Bereich 102u und dem beschichteten Bereich 102c, der unter der undurchsichtigen Beschaffenheit der Isolationsschicht 106 versteckt war, zu zeigen.

Für die Ausführungsform des Streifens, die in 4 veranschaulicht ist, wird die Isolationsschicht 106 verwendet, um die Breite der ersten Arbeitselektrode 100, der zweiten Arbeitselektrode 102 und der Referenzelektrode 104 zu definieren. Die Isolationsschicht 106 umfaßt weiterhin einen Ausschnitt 108, der eine T-förmige Struktur haben kann, wie in den 4 bis 6 gezeigt. Der Ausschnitt 108 legt einen Teil der ersten Arbeitselektrode 100, der zweiten Arbeitselektrode 102 und der Referenzelektrode 104 frei, der mit Flüssigkeit benetzt werden kann. Der Ausschnitt 108 umfaßt weiterhin eine distale Ausschnittbreite W11, eine proximale Ausschnittbreite W12, eine distale Ausschnittlänge L14 und eine proximale Ausschnittlänge L15, wie in 5 und 6 veranschaulicht. Die distale Ausschnittbreite W11 entspricht der Breite des nicht beschichteten Bereiches 102u. Die distale Ausschnittlänge L14 ist größer als die Länge des nicht beschichteten Bereiches 102u. Die proximale Ausschnittbreite W12 und die proximale Ausschnittlänge L15 bilden einen rechtwinkligen Abschnitt, der ungefähr die Breite und Länge der ersten Arbeitselektrode 100, der Referenzelektrode 104 und des beschichteten Bereiches 102c freilegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die distale Ausschnittbreite W11, die proximale Ausschnittbreite W12, die distale Ausschnittlänge L14 und die proximale Auschnittlänge L15 eine jeweilige Abmessung von ungefähr 1.1, 0.7, 2.5 und 2.6 mm haben.

Bei der Ausführungsform der 4 haben der nicht beschichtete Bereich 102u, die Referenzelektrode 104, die erste Arbeitselektrode 100 und der beschichtete Bereich 102c eine jeweilige Länge L10, L12, L11 und L13, die ungefähr 0.7, 0.7, 0.4 und 0.4 mm sein kann. Der Elektrodenabstand S11 ist ein Abstand zwischen dem nicht beschichteten Bereich 102u und der Referenzelektrode 104, der zwischen ungefähr 0.2 bis 0.75 mm und weiter bevorzugt zwischen 0.6 bis 0.7 mm sein kann. Der Elektrodenabstand S10 ist ein Abstand zwischen der Referenzelektrode 104 und der ersten Arbeitselektrode 100 und zwischen dem beschichteten Bereich 102c und der ersten Arbeitselektrode 100, der ungefähr 0.2 mm sein kann. Es sollte angemerkt werden, daß der Elektrodenabstand S11 größer ist als S10, um die Möglichkeit zu verringern, daß sich das Reagenz löst und in den nicht beschichteten Bereich 102u wandert. Zusätzlich ist der Elektrodenabstand S11 größer als S10, um die Möglichkeit zu verringern, daß die Reagenzschicht 110 aufgrund von Variationen im Druckprozeß auf dem unbeschichteten Bereich 102u angeordnet wird. Die vierte bis sechste Schicht sind aufeinanderfolgend auf dem Streifen 142 in derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform des Streifens angeordnet. Die relative Position und Form der Haftschicht 66, der hydrophilen Schicht 68 und der oberen Schicht 40 sind in 4 veranschaulicht.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in 8 veranschaulicht ist, kann die C-Form der zweiten Arbeitselektrode 102 teilweise geändert werden, so daß die Reihenfolge, in der Flüssigkeit die Elektroden benetzen würde, der nicht beschichtete Bereich 102u, die erste Arbeitselektrode 100, die Referenzelektrode 110 und dann der beschichtete Bereich 102c sein würde. In dem alternativen Format würden die erste Arbeitselektrode 100 und der beschichtete Bereich 102c den gleichen Abstand von der Referenzelektrode 104 haben, was aus einer Perspektive des IR-drops her wünschenswert ist. Bei der zweiten Ausführungsform des Streifens (d.h. dem Teststreifen 162), die in 7 veranschaulicht ist, sind die Elektroden so angeordnet, daß die Reihenfolge, in der Flüssigkeit die Elektroden benetzen würde, der nicht beschichtete Bereich 102u, die Referenzelektrode 104, die erste Arbeitselektrode 100 und dann der beschichtete Bereich 102c sein würde. Bei dem Teststreifen 162 ist der beschichtete Bereich 102 weiter von der Referenzelektrode entfernt als der Abstand zwischen der ersten Arbeitselektrode 100 und der Referenzelektrode 104.

Ein Algorithmus kann daher verwendet werden, um einen korrigierten Glukosestrom zu berechnen, der von Störeinflüssen unabhängig ist. Nach dem Dosieren einer Probe auf einen Teststreifen wird ein konstantes Potential an die erste und die zweite Arbeitselektrode angelegt, und ein Strom wird für beide Elektroden gemessen. An der ersten Arbeitselektrode, an der Reagenz die gesamte Elektrodenfläche bedeckt, kann die folgende Gleichung verwendet werden, um die Komponenten zu beschreiben, welche zu dem Oxidationsstrom beitragen.: WE_I = G + I_cov(Gleichung 1) wobei WE₁ die Stromdichte an der ersten Arbeitselektrode ist, G die Stromdichte aufgrund von Glukose ist, die unabhängig von Störeinflüssen ist und I_cov die Stromdichte aufgrund von Störeinflüssen an dem Teil einer Arbeitselektrode ist, der mit Reagenz bedeckt ist.

An der zweiten Arbeitselektrode, die teilweise mit Reagenz bedeckt ist, kann die folgende Gleichung verwendet werden, um die Komponenten zu beschreiben, die zu dem Oxidationsstrom beitragen: WE₂ = G + I_cov + I_unc(Gleichung 2) wobei WE₂ die Stromdichte an der zweiten Arbeitselektrode ist und I_unc die Stromdichte aufgrund von Störeinflüssen an dem Teil einer Arbeitselektrode ist, die nicht mit Reagenz bedeckt ist. Alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können hergestellt werden, indem unterschiedliche Flächen des Reagenz verwendet werden, das die erste und die zweite Arbeitselektrode beschichtet, jedoch müssen dann die Gleichungen die unterschiedlichen nicht beschichteten Flächen berücksichtigen.

Um die Effekte von Störeinflüssen zu verringern, wird eine Gleichung formuliert, die die Beziehung zwischen dem Störstrom an dem beschichteten Bereich der zweiten Arbeitselektrode und dem nicht beschichteten Bereich der zweiten Arbeitselektrode beschreibt. Es wird angenähert, daß die störende Oxidationsstromdichte, die an dem beschichteten Bereich gemessen wird, dieselbe ist wie die Stromdichte, die an dem nicht beschichteten Bereich gemessen wird. Diese Beziehung wird weiter durch die folgende Gleichung beschrieben

Es sollte angemerkt werden, daß nicht beschichtete Bereiche 12u und beschichtete Bereiche 12c eine jeweilige Fläche haben können, die mit A_unc und A_cov bezeichnet wird. Nicht beschichtete Bereiche 12u können Störstoffe oxidieren, jedoch nicht Glukose, da sie nicht mit Reagenzschicht 22 beschichtet sind. Im Gegensatz dazu kann der beschichtete Bereich 12c Glukose und Störstoffe oxidieren. Weil experimentell gefunden wurde, daß nicht beschichtete Bereiche 12u Störstoffe in einer Weise proportional zu der Fläche des beschichteten Bereichs 12c oxidieren, ist es möglich, den Anteil an Störstrom vorauszusagen, der insgesamt an der zweiten Arbeitselektrode gemessen wird. Dies ermöglicht es, daß der Gesamtstrom, der an der zweiten Arbeitselektrode 12 gemessen wird, korrigiert wird, indem der Beitrag des Störstroms subtrahiert wird. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis von A_unc : A_cov zwischen ungefähr 0.5 : 1 bis 5 : 1 sein und ist bevorzugt ungefähr 3:1. Weitere Einzelheiten, die diesen mathematischen Algorithmus für die Stromkorrektur beschreiben, werden in einem späteren Abschnitt beschrieben.

Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die störende Oxidationsstromdichte, die an dem beschichteten Bereich gemessen wird, unterschiedlich von der Stromdichte sein, die an dem nicht beschichteten Bereich gemessen wird. Dies kann einer wirksameren oder weniger wirksamen Oxidation von Störstoffen an dem beschichteten Bereich zugeschrieben werden. Bei einem Szenario kann die Anwesenheit eines Redoxvermittlers die Oxidation von Störstoffen relativ zu dem nicht beschichteten Bereich verstärken. Bei einem anderen Szenario kann die Anwesenheit von die Viskosität erhöhenden Substanzen, so wie Hydroxyethylzellulose, die Oxidation von Störstoffen in bezug auf den nicht beschichteten Bereich senken. Abhängig von den Komponenten, die in der Reagenzschicht enthalten sind, die teilweise die zweite Arbeitselektrode bedeckt, ist es möglich, daß die störende Oxidationsstromdichte, die an dem beschichteten Bereich gemessen wird, höher oder geringer sein kann als am nicht beschichteten Bereich. Dieses Verhalten kann phänomenologisch durch Umschreiben der Gleichung 3a in die folgende Form modelliert werden I_cov = f × I_unc(Gleichung 3b) wobei f ein Korrekturfaktor ist, welcher die Wirkungen der Störstoffoxidationsleistung vom beschichteten zum nicht beschichteten Bereich enthält.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Gleichungen 1, 2 und 3a umgeformt werden, um eine Gleichung abzuleiten, die eine korrigierte Glukose-Stromdichte unabhängig von Störeinflüssen ausgibt. Es sollte angemerkt werden, daß die drei Gleichungen (Gleichung 1, 2 und 3a) zusammen drei Unbekannte haben, nämlich G, I_cov und I_unc. Gleichung 1 kann in die folgende Form umgeordnet werden G = WE₁ – I_cov(Gleichung 4)

Als nächstes kann I_cov aus Gleichung 3a in Gleichung 4 substituiert werden, um Gleichung 5 zu ergeben.

Als nächstes können Gleichung 1 und Gleichung 2 kombiniert werden, um Gleichung 6 zu ergeben. I_unc = WE₂ – WE₁(Gleichung 6)

Als nächstes kann I_unc aus Gleichung 6 in Gleichung 5 substituiert werden, um Gleichung 7a zu ergeben.

Gleichung 7a gibt eine korrigierte Glukose-Stromdichte G aus, welche die Effekte von Störeinflüssen beseitigt, wobei nur die Stromdichteausgabe der ersten und der zweiten Arbeitselektrode erforderlich ist und ein Anteil der beschichteten zur nicht beschichteten Fläche der zweiten Arbeitselektrode. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis

Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Gleichungen 1, 2 und 3b verwendet werden, wenn die störende Oxidationsstromdichte für den beschichteten Bereich von der störenden Oxidationsstromdichte des nicht beschichteten Bereichs unterschiedlich ist. In solch einem Fall wird eine alternative Korrekturgleichung 7b abgeleitet, wie sie hiernach gezeigt ist. G = WE₁ – {f × (WE₂ – WE₁)}(Gleichung 7b)

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darf die Gleichung 7a oder 7b für den korrigierten Glukosestrom von dem Meßgerät nur benutzt werden, wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird. Wenn zum Beispiel WE₂ ungefähr 10 % größer ist als WE₁, dann würde das Meßgerät Gleichung 7a oder 7b benutzen, um die Stromausgabe zu korrigieren. Wenn jedoch WE₂ etwa 10 % oder geringer ist als WE₁, würde das Meßgerät einfach einen mittleren Stromwert zwischen WE₁ und WE₂ nehmen, um die Genauigkeit und Präzision der Messung zu verbessern. Die Strategie, die Gleichung 7a oder 7b nur in bestimmten Situationen zu verwenden, in denen es wahrscheinlich ist, daß ein signifikanter Pegel an Störeinflüssen in der Probe vorliegt, mildert das Risiko des Überkorrigierens des gemessenen Glukosestroms. Es sollte angemerkt werden, daß, wenn WE₂ beträchtlich höher ist als WE₁ (z.B. ungefähr 20 % oder mehr), dies ein Indikator ist, daß man eine beträchtlich hohe Konzentration an Störstoffen hat. In einem solchen Fall kann es wünschenswert sein, eine Fehlernachricht anstelle eines Glukosewertes auszugeben, da ein sehr hoher Pegel an Störstoffen ein Versagen in der Genauigkeit der Gleichung 7a oder 7b verursachen kann.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 9 und 10 veranschaulicht ist, sind die erste und die zweite Arbeitselektrode teilweise mit der Reagenzschicht in einer solchen Weise bedeckt, daß die nicht beschichteten Teile der ersten und der zweiten Arbeitselektrode unterschiedlich sind. Dies steht im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen vom Teststreifen, bei denen die erste Arbeitselektrode vollständig mit der Reagenzschicht bedeckt ist.

9 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens 2000 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Reagenzschicht 22 mit der leitenden Schicht und der Isolationsschicht 2002 so veranschaulicht sind, daß es zwei Arbeitselektroden gibt, die einen nicht beschichteten Bereich haben. Der Teststreifen 2002 wird in einer Weise ähnlich dem Teststreifen 62 hergestellt, mit der Ausnahme, daß es eine geometrische Änderung am Ausschnitt 18, wie in 1 gezeigt, gibt. Der Teststreifen 2002 hat dasselbe Substrat 50, die leitende Schicht 64, die Reagenzschicht 22, die Haftschicht 60, die hydrophile Schicht 68 und die obere Schicht 40 wie der Teststreifen 62. Der Teststreifen 2002 wurde modifiziert, daß er einen Ausschnitt 2004 hat, der eine hantelartige Form hat, wie in 9 veranschaulicht. Die modifizierte Form für den Ausschnitt 2004 erlaubt es, daß die erste Arbeitselektrode 2008 einen ersten beschichteten Bereich 2008c und einen ersten nicht beschichteten Bereich 2008u umfaßt und die zweite Arbeitselektrode 2006 einen zweiten beschichteten Bereich 2006c und einen zweiten nicht beschichteten Bereich 2006u umfaßt. Damit der Teststreifen 2000 in effektiver Weise die Wirkungen von Störstoffen verringert, muß der erste nicht beschichtete Bereich 2008 eine unterschiedliche Gesamtfläche von der des zweiten nicht beschichten Bereichs 2006u haben.

10 ist eine vereinfachte flächige Ansicht auf einen distalen Teil eines Teststreifens 5000 gemäß immer noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Reagenzschicht 820 mit der leitenden Schicht derart veranschaulicht ist, daß es zwei Arbeitselektroden gibt, die einen nicht beschichteten Bereich haben. Der Teststreifen 5000 wird in einer Weise ähnlich dem Teststreifen 162 hergestellt, mit der Ausnahme, daß es eine geometrische Änderung an der leitenden Schicht 164 gibt, so daß sowohl eine erste Arbeitselektrode 4002 als auch eine zweite Arbeitselektrode 4004 eine c-Form haben. Der Teststreifen 5000 hat dasselbe Substrat 50, die Isolationsschicht 106, die Reagenzschicht 110, die Haftschicht 66, die hydrophile Schicht 68 und die obere Schicht 40 wie der Teststreifen 162. Die modifizierte Geometrie ermöglicht, daß die erste Arbeitselektrode 4002 einen ersten beschichteten Bereich 4002c und einen ersten nicht beschichteten Bereich 4002u umfaßt und die zweite Arbeitselektrode 4004 einen zweiten beschichteten Bereich 4004c und einen zweiten nicht beschichteten Bereich 4004u umfaßt. Damit der Teststreifen 2000 in effektiver Weise die Wirkungen von Störstoffen verringert, muß der erste nicht beschichtete Bereich 4002a eine andere Fläche haben als der zweite nicht beschichtete Bereich 4004u.

Die Teststreifen 2000 und 5000 haben einen Vorteil dahingehend, daß sie im Hinblick auf das Ablagern der Reagenzschicht mit der geforderten Ausrichtung und auch jeglicher anschließend abgelagerten Schichten leichter herzustellen sein können. Weiter werden sowohl die erste als auch die zweite Arbeitselektrode in einem gewissen Ausmaß dieselbe chemische und elektrochemische Wechselwirkung mit jeglichen störenden Substanzen haben, was somit eine größere Genauigkeit beim Korrekturprozeß sicherstellt. Wenn beide Arbeitselektroden irgendeine Größe einer nicht beschichteten Fläche haben, werden auf beiden Elektroden dieselben Reaktionen auftreten, jedoch in einem unterschiedlichen Ausmaß. Indem eine einfache Modifikation der Gleichung 7a verwendet wird, kann die folgende Gleichung 7c als die Korrekturgleichung für Glukose verwendet werden:

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, die erste und die zweite Arbeitselektrode zu verwenden, um festzustellen, daß die Probenaufnahmekammer ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist. Es ist ein Vorteil dieser Erfindung, daß die zweite Arbeitselektrode nicht nur die Störstoffwirkung korrigiert, sondern auch Glukose messen kann. Dies erlaubt ein genaueres Ergebnis, da zwei Glukosemessungen gemittelt werden können, wobei nur ein Teststreifen eingesetzt wird.

Teststreifen wurden entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in den 1 bis 3 veranschaulicht ist, hergestellt. Diese Teststreifen wurden in Blut mit verschiedenen Konzentrationen von Störstoffen getestet. Um diese Streifen zu testen, wurden sie elektrisch mit einem Potentiostaten verbunden, welcher die Mittel hat, ein konstantes Potential von 0.4 Volt zwischen die erste Arbeitselektrode und die Referenzelektrode und die zweite Arbeitselektrode und die Referenzelektrode zu legen. Eine Blutprobe wird in den Probeneinlaß gegeben, was erlaubt, daß das Blut in die Probenaufnahmekammer und zu der ersten Arbeitselektrode, der zweiten Arbeitselektrode und der Referenzelektrode gesaugt wird. Die Reagenzschicht wird mit Blut hydriert und erzeugt dann Ferrocyanid, das proportional zu der Menge an Glukose und/oder der Störstoffkonzentration sein kann, die in der Probe vorliegt. Nach ungefähr 5 Sekunden von der Probenaufgabe an den Teststreifen wird eine Oxidation von Ferrocyanid als ein Strom sowohl für die erste als auch für die zweite Arbeitselektrode gemessen.

11 zeigt die Stromantworten der ersten Arbeitselektrode, getestet mit 70 mg/dl Glukoseproben in Blut, mit unterschiedlichen Pegeln Harnsäure versetzt. Der unkorrigierte Strom an der ersten Arbeitselektrode (durch Quadrate veranschaulicht) zeigt ein Anwachsen. im Strom, das proportional zu der Konzentration an Harnsäure ist. Der korrigierte Strom jedoch (veranschaulicht durch Dreiecke), der durch Gleichung 7a bearbeitet ist, zeigt keine Wirkung aus der anwachsenden Konzentration von Harnsäure.

12 zeigt die Stromantworten der ersten Arbeitselektrode, getestet mit 240 mg/dl Glukoseproben in Blut, mit unterschiedlichen Pegeln Harnsäure versetzt. Der Zweck des Testens von Streifen mit 240 mg/dl Glukose ist es zu zeigen, daß der Korrekturalgorithmus der Gleichung 7a auch über einen Bereich von Glukosekonzentrationen gültig ist. Ähnlich der 11 zeigt der unkorrigierte Strom an der ersten Arbeitselektrode (durch Quadrate veranschaulicht) ein Anwachsen im Strom, der proportional zu der Konzentration der Harnsäure ist. Jedoch zeigt der korrigierte Strom (veranschaulicht durch Dreiecke) keine Wirkung aus der steigenden Harnsäurekonzentration.

Um zu zeigen, daß das Verfahren zum Korrigieren des Stromes gegenüber Störstoffen auf eine Vielfalt von Störstoffen anwendbar ist, wurden Streifen, die gemäß der Ausführungsform der 1 gebaut sind, auch mit Azetaminophen und Gentisinsäure mit verschiedenen Konzentrationswerten getestet, zusätzlich zu Harnsäure. Zu Zwecken des Quantisierens der Größe dieses Effektes wurde eine Änderung in der Glukoseausgabe von mehr als 10 % (für (Glukosepegel > 70 mg/dl) oder 7 mg/dl (für Glukosepegel 70 mg/dl) als ein beträchtlicher Störeinfluß definiert. Tabelle 1 zeigt, daß der unkorrigierte Strom an der ersten Arbeitselektrode eine beträchtliche Störstofflwirkung bei einer geringeren Störstoffkonzentration zeigt als Streifen, die mit einer korrigierten Stromantwort unter Verwendung der Gleichung 7a getestet wurden. Dies zeigt, daß das Verfahren zum Korrigieren des Stromausgangs der ersten Arbeitselektrode, in dem Gleichung 7a verwendet wird, beim Korrigieren von Störeinflüssen wirksam ist. Tabelle 1 zeigt, daß die Stromkorrektur in Gleichung 1 wirksam für Störeinflüsse in bezug auf Azetaminophen, Gentisinsäure und Harnsäure ist. Tabelle 1 zeigt auch den Konzentrationsbereich des Störstoffes, der normalerweise im Blut gefunden wird. Zusätzlich zeigt Tabelle 1 auch, daß die Stromkorrektur in Gleichung 7a bei einem Glukosekonzentrationswert von 240mg/dl wirksam ist.

13 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Teststreifens 800, der so gestaltet ist, daß er die Hautschicht eines Benutzers durchsticht, um so zu bewirken, daß physiologisches Fluid experimentiert und übergangs in dem Teststreifen 800 gesammelt wird. Der Teststreifen 800 umfaßt ein Substrat 50, eine leitende Schicht 802, eine Isolationsschicht 804, eine Reagenzschicht 820, eine Haftschicht 830 und eine obere Schicht 824. Der Teststreifen 800 umfaßt weiter ein distales Ende 58 und ein proximales Ende 60.

Beim Teststreifen 800 ist die leitende Schicht 802 die erste Schicht, die auf dem Substrat 50 angeordnet ist. Die leitende Schicht 802 umfaßt eine zweite Arbeitselektrode 806, eine erste Arbeitselektrode 808, eine Referenzelektrode 810, einen zweiten Kontakt 812, einen ersten Kontakt 814, einen Referenzkontakt 816, eine Streifenerfassungsleiste 17, wie in 13 gezeigt. Das Material, das für die leitende Schicht 802 verwendet wird, und der Prozeß zum Drucken der leitenden Schicht 802 ist dasselbe derselbe sowohl für den Teststreifen 62 als auch für den Teststreifen 800.

Die Isolationsschicht 804 ist die zweite Schicht, die auf dem Substrat 50 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 804 umfaßt einen Ausschnitt 18, der eine rechtwinklig geformte Struktur haben kann. Der Ausschnitt 18 legt einen Teil der zweiten Arbeitselektrode 806, der ersten Arbeitselektrode 808 und der Referenzelektrode 810 frei, der mit einer Flüssigkeit benetzt werden kann. Das Material, das für die Isolationsschicht 804 verwendet wird, und der Prozeß zum Drucken der Isolationsschicht 804 ist dasselbe/derselbe sowohl für den Teststreifen 62 als auch für den Teststreifen 800.

Die Reagenzschicht 820 ist die dritte Schicht, die auf dem Substrat 50, der ersten Arbeitselektrode 8 und der Referenzelektrode 810 abgelegt ist. Das Material, das für die Reagenzschicht 820 verwendet wird, und der Prozeß zum Drucken der Reagenzschicht 820 ist dasselbe/derselbe sowohl für den Teststreifen 62 als auch für den Teststreifen 800.

Die Haftschicht 830 ist die vierte Schicht, die auf dem Substrat angeordnet ist. Das Material, das für die Haftschicht 830 verwendet wird, und der Prozeß zum Drucken der Haftschicht 830 ist derselbe sowohl für den Teststreifen 62 als auch für den Teststreifen 800. Der Zweck der Haftschicht 30 ist es, die obere Schicht 824 an dem Teststreifen 800 zu sichern. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung kann die obere Schicht 824 in der Form einer integrierten Lanze sein, wie in 13 veranschaulicht. Bei einer solchen Ausführungsform kann die obere Schicht 824 eine Lanze 826 umfassen, die sich am distalen Ende 58 befindet.

Die Lanze 826, die auch als ein Eindringelement bezeichnet werden kann, kann so ausgelegt werden, daß sie die Haut eines Benutzers durchsticht und Blut derart in den Teststreifen 800 zieht, daß die zweite Arbeitselektrode 806, die erste Arbeitselektrode 808 und die Referenzelektrode 810 benetzt werden. Die Lanze 826 umfaßt eine Lanzettenbasis 832, die an dem distalen Ende 58 des zusammengesetzten Teststreifens endet. Die Lanze 826 kann entweder mit einem isolierenden Material, so wie Kunststoff, Glas und Silizium, oder einem leitenden Material, so wie rostfreiem Stahl und Gold, hergestellt werden. Weitere Beschreibungen von integrierten medizinischen Vorrichtungen, die eine integrierte Lanze benutzen, können in der WO 02/49507 und der US 2002/0168290 gefunden werden. Zusätzlich kann die Lanze beispielsweise durch eine progressive Stanztechnik hergestellt werden, wie sie in der zuvor genannten WO 02/49507 und der US 2002/0168290 offenbart ist.

14 ist eine vereinfachte schematische Darstellung, die ein Meßgerät 900 zeigt, welche mit einem Teststreifen eine Schnittstelle bildet. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung können die folgenden Teststreifen zur Verwendung mit dem Meßgerät 900 geeignet sein, nämlich der Teststreifen 62, der Teststreifen 162, der Teststreifen 800, der Teststreifen 2000, der Teststreifen 3000 oder der Teststreifen 5000. Das Meßgerät 900 hat wenigstens drei elektrische Kontakte, die eine elektrische Verbindung zu der zweiten Arbeitselektrode, der ersten Arbeitselektrode und der Referenzelektrode herstellen. Insbesondere sind der zweite Kontakt (13, 103 oder 812) und der Referenzkontakt (15, 105 oder 816) mit einer ersten Spannungsquelle 910 verbunden; der erste Kontakt (11, 101 oder 814) und der Referenzkontakt (15, 105 oder 816) sind mit einer zweiten Spannungsquelle 920 verbunden.

Wenn ein Test durchgeführt wird, gibt die erste Spannungsquelle 910 ein erstes Potential E1 zwischen die zweite Arbeitselektrode und die Referenzelektrode; und die zweite Spannungsquelle 920 legt ein zweites Potential E2 zwischen die erste Arbeitselektrode und die Referenzelektrode. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung können das erste Potential E1 und das zweite Potential E2 dasselbe sein, so wie zum Beispiel ungefähr + 0.4 V. Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung können das erste Potential E1 und das zweite Potential E2 unterschiedlich sein. Eine Blutprobe wird aufgegeben, so daß die zweite Arbeitselektrode, die erste Arbeitselektrode und die Referenzelektrode mit Blut bedeckt sind. Dies erlaubt es der zweiten Arbeitselektrode und der ersten Arbeitselektrode, einen Strom zu messen, der proportional zu Glukose und/oder nicht enzymspezifischen Quellen ist. Nach ungefähr 5 Sekunden von der Probenaufgabe an mißt das Meßgerät 900 einen Oxidationsstrom sowohl für die zweite Arbeitselektrode als auch für die erste Arbeitselektrode.