分析測試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請整體涉及用于測量諸如血糖或血細(xì)胞比容等患者樣品分析物的醫(yī)療裝置 及相關(guān)方法的領(lǐng)域，并且尤其涉及分析測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中特別關(guān)注流體樣品中分析物的測定（如，檢測或濃度測量）。例如， 可期望測定諸如尿液、血液、血漿或間質(zhì)液等身體流體樣品中的葡萄糖、酮體、膽固醇、脂蛋 白、甘油三酯、對乙酰氨基酚或血紅蛋白（HbAlc)的濃度。此類測定可使用分析測試條和測 試儀的組合實(shí)現(xiàn)。例如，常規(guī)上使用分析測試儀和一次性測試條測試糖尿病患者的血糖。 使用者將一次性測試條插入分析測試儀中，然后在測試條上的樣品接收室中滴一滴自己的 血。分析測試儀經(jīng)由測試條上的電極和導(dǎo)體將測試電信號(hào)施加到樣品接收室中的血液，并 監(jiān)測所得的電信號(hào)。然后，分析測試儀中的處理器可使用所得的電信號(hào)測定使用者的血糖 (例如，每分升血液中的葡萄糖毫克數(shù)，或每升血液中的葡萄糖毫克分子數(shù)）。
[0003] 然而，各種因素可能會(huì)混雜或干擾此類測定。例如，授予Burke等人的美國專利 7, 390, 667中描述了樣品接收室中的試劑用于提供不會(huì)另外存在于血液中的電荷載體。因 此，在給定信號(hào)的存在下，血液的電化學(xué)響應(yīng)旨在主要取決于血糖的濃度。其次，血液對于 給定信號(hào)的電化學(xué)響應(yīng)卻取決于其他因素，包括體溫和血細(xì)胞比容（HCT)、血液中紅血球的 體積百分比。
[0004] 授予Choi的美國專利8, 343, 331描述了一種校正生物傳感器中的錯(cuò)誤測量結(jié)果 的方法。向測試條上的血液樣品施加第一電壓，并使用測量電流值計(jì)算血液樣品的血細(xì)胞 比容值。然后，施加第二電壓，并使用第二測量電流值計(jì)算葡萄糖水平。使用計(jì)算的血細(xì)胞 比容值校正葡萄糖水平。但是，這要求精確測量血細(xì)胞比容，以提供具有所需精確度的結(jié) 果。
【附圖說明】
[0005] 當(dāng)結(jié)合下列說明和附圖使用時(shí)，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中 在可能的情況下，已使用相同的附圖標(biāo)號(hào)命名對附圖而言是共同的相同特征，并且其中：
[0006]圖1是示例性分析測試系統(tǒng)部件的示意圖，包括分析測試儀和測試條；
[0007] 圖2示出了在圖1的示例性分析測試系統(tǒng)中使用的激勵(lì)源和解調(diào)器的示意圖；
[0008] 圖3示出了流程圖，其中圖解了用于校準(zhǔn)與分析測試條一起使用的分析測試儀的 示例性方法；
[0009] 圖4A和4B示出了流程圖，其中圖解了測定流體樣品中分析物的示例性方法；
[0010] 圖5是示例性測試條的平面圖；
[0011] 圖6是同步解調(diào)示例的數(shù)據(jù)流程圖；并且
[0012] 圖7是示出了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)部件的高級(jí)圖表。
[0013] 附圖只用于例證，且未必按比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 即使在測量血細(xì)胞比容（HCT)以更準(zhǔn)確地測定血糖的分析試驗(yàn)儀中，血細(xì)胞比容 水平測量仍會(huì)受到分析測試儀或測試條中印刷電路板上的寄生電容等寄生電特性的影響。 本文介紹了對各種流體中的各種分析物所用的各種測試儀中的一些此類寄生特性進(jìn)行檢 測和校正的各種方法。
[0015] 圖1是根據(jù)各個(gè)方面的分析測試系統(tǒng)部件的示意圖。"測試組"或"測試對"是如 下系統(tǒng)，其包括測試條1〇〇和分析測試儀180例如便攜式分析測試儀。分析測試儀180可 以是手持式測試儀等，并且可包含外殼。分析測試儀180還可以夾持或以其他方式緊固到 皮帶或綁帶等上，以便放置在使用者的腰部或肩膀上。
[0016] 分析測試儀適用于測定流體樣品例如身體流體樣品中的分析物。分析測試儀180 包括測試條接收模塊115,在本文中也稱為"條端口連接器"或SPC。測試條接收模塊115 可包含適于接收或保持測試條100的電結(jié)構(gòu)或機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)示例性變型，測試條接收模 塊115至少具有第一電連接器引腳111和第二電連接器引腳112。為了本文所述的用途， 術(shù)語"引腳"不限定形狀因數(shù)；即引腳11U112可以是剛性引腳、彈簧觸點(diǎn)、彈簧針、壓力觸 點(diǎn)、焊料凸塊或其他導(dǎo)電接觸裝置。
[0017] 處理器186控制分析測試系統(tǒng)的操作。如本文所述，處理器186可包含微控制器、 微處理器、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)、可編程邏輯陣列或裝置（PLA或PLD)、可編程陣列邏 輯（PAL)裝置、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)或適于執(zhí)行本文所述功能或任意組合中多個(gè)功能的 其他邏輯或處理部件。
[0018] 示例性測試條100具有第一電極110和第二電極120,相對于在文中也稱作分析物 室的樣品接收室130可操作地布置。第一電觸點(diǎn)焊盤101電連接至第一電極110。第一電 觸點(diǎn)焊盤101被構(gòu)造成在與第一觸點(diǎn)焊盤101電連通時(shí)將第一電極110的電響應(yīng)傳送至分 析測試儀180,例如當(dāng)測試條100適當(dāng)插入到測試條接收模塊115的范圍之內(nèi)時(shí)通過接觸傳 送。測試條100可包含適于電連接至分析測試儀180的各種各樣的電接觸配置。例如，美 國專利6, 379, 513公開了一種電化學(xué)電池連接，并且其全部內(nèi)容據(jù)此以引用方式并入。
[0019] 第二電觸點(diǎn)焊盤102電連接至第二電極120,并且被構(gòu)成用于當(dāng)分析測試儀180與 第二電觸點(diǎn)焊盤102電連通時(shí)將第二電極120的電響應(yīng)傳送至分析測試儀180。測試條接 收模塊115被布置成使得當(dāng)測試條100插入到測試條接收模塊115中時(shí)，第一電連接器引 腳111和第二電連接器引腳112分別與第一電觸點(diǎn)焊盤101和第二電觸點(diǎn)焊盤102電連接。 處理器186或相關(guān)部件電連接至導(dǎo)體116、117,導(dǎo)體分別電連接至引腳111、112。
[0020] 處理器186可通過感應(yīng)第一電接觸器引腳111和第二電接觸器引腳112之間的電 特性，檢測已插入測試條100的存在性。例如，當(dāng)測試條100被插入時(shí)，處理器186可以檢測 連接器引腳111、112之間的電容變化。測試條100可以包含電連接至第一電觸點(diǎn)焊盤101 或第二電觸點(diǎn)焊盤102的第三電觸點(diǎn)焊盤（未示出）。測試條接收模塊115可以包含第三 電引腳，并且處理器186可以檢測測試條接收模塊115的兩個(gè)引腳之間的連續(xù)性，表明測試 條100的插入。分析測試儀180還可包含機(jī)械、光學(xué)或機(jī)電元件，例如簧片開關(guān)或光遮斷器， 以測定測試條100適當(dāng)插入的時(shí)間。在檢測到測試條100之前，處理器186可等待測試條、 提示測試條或采取其他措施，例如執(zhí)行校準(zhǔn)步驟。處理器186還可以進(jìn)入低功耗模式，例如 睡眠模式，直至第一次檢測到測試條100的存在。在示例中，使用者在插入測試條后按下 按鈕。當(dāng)按鈕被按下時(shí)，處理器186檢測到測試條的插入。該示例和本節(jié)中的其他示例可 用于文中所述的任何測試條檢測。
[0021] 檢測到測試條100時(shí)，處理器186使用激勵(lì)源181在第一電引腳112和第二電引 腳112上施加所選擇的電信號(hào)。激勵(lì)源181可以是電壓源、電流源、任意波形源或適于產(chǎn)生 電信號(hào)的其他裝置。然后，處理器186使用解調(diào)器182測量引腳11U112上所得的電信號(hào)。 解調(diào)器182可包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)、取樣保持單元、混合單元或適于測量電信號(hào)的其他裝 置。在示例中，在連接器引腳111和112之間施加電壓，并測量了通過這些引腳的所得電流。
[0022] 激勵(lì)源181和解調(diào)器182可通過相應(yīng)耦合器183、184連接至導(dǎo)體116、117,耦合器 可包含晶體管、射頻耦合器或柵極，或允許激勵(lì)源181向電導(dǎo)體116、117施加信號(hào)且允許解 調(diào)器182同時(shí)或非同時(shí)測量導(dǎo)體116、117或其上所載信號(hào)的電特性的其他裝置。根據(jù)本示 例性實(shí)施例，耦合器183、184可包含電短路，因此激勵(lì)源181的輸出直接連接至解調(diào)器182 的輸入，并且處理器186或解調(diào)器182可包含回波抑制或回波消除電路、邏輯或代碼（未示 出），以從接收的信號(hào)移除激勵(lì)源181的輸出。在圖1中，耦合器183、184以圖形方式表示 為正方形。為清楚起見，與解調(diào)器182的連接以虛線示出。
[0023] 處理器186處理所得的電信號(hào)以檢測流體樣品，并且如果流體樣品存在，處理器 測定分析物，例如測定分析物的濃度或同一性。下文討論了該測定。在各種實(shí)施例中，處理 器186使用輸出單元169傳達(dá)被測定分析物的指示或其他狀態(tài)信息（例如，"無測試條存 在"或"無樣品存在"）。輸出單元169可以呈現(xiàn)對應(yīng)于被測定分析物的指示的各種視覺或 聽覺指示器。例如，輸出單元169可以包含發(fā)亮或閃爍的燈光、鈴鐘、發(fā)出聲響的報(bào)警器或 蜂鳴器、吹響的喇叭、激活的聽覺或視覺再生系統(tǒng)（例如，顯示彈出式錯(cuò)誤對話框的計(jì)算機(jī) 屏幕）或?qū)?yīng)于指示的信息傳輸至人機(jī)界面（HMI)、服務(wù)器、終端、智能手機(jī)、尋呼機(jī)或其 他計(jì)算或通信裝置的網(wǎng)絡(luò)接口。這些裝置中的任何一個(gè)均可以運(yùn)行以傳達(dá)指示（例如，燈 光可通過與分析物的測定濃度成比例的照明度限定）。
[0024] 仍參見圖1，測量流體樣品例如身體流體樣品或含水樣品中分析物濃度的電化學(xué) (測量電流）方法涉及將樣品放入具有兩個(gè)電極（例如，電極110、120)的電化學(xué)電池（例 如，樣品接收室130)的反應(yīng)區(qū)中，其中電極的阻抗適用于電流測量。分析物能夠與電極（例 如，電極110、120中的一個(gè)）或氧化還原試劑直接反應(yīng)，以形成數(shù)量對應(yīng)于分析物濃度的可 氧化（或可還原）物質(zhì)。然后，以電化學(xué)方式測定可氧化（或可還原）物質(zhì)的數(shù)量。各個(gè) 方面準(zhǔn)確測定檢測到反應(yīng)區(qū)中樣品的時(shí)間點(diǎn)。該測定允許在施加樣品后立即應(yīng)用電化學(xué)波 形（例如，電壓）并準(zhǔn)確限定潛伏期或反應(yīng)時(shí)間。繼而，測定的準(zhǔn)確度和精確度提升。
[0025] 正如下文中所述，樣品接收室130中可能存在或不存在酶。如果存在，酶可以幫助 將流體樣品中的分析物轉(zhuǎn)換成能夠以電方式測量的電流、電勢或其他數(shù)量。來自激勵(lì)單元 181的信號(hào)的頻率和幅度可根據(jù)各種因素選擇，例如流體樣品的性質(zhì)、分析物的性質(zhì)或要使 用的電極是否可操作性地相對于酶布置。
[0026] 在示例性實(shí)施例中，兩個(gè)以上的電極對可操作性地相對于樣品接收室130布置。 在示出的示例中，電極150和155被布置成與樣品接收室130中的流體樣品反應(yīng)。電極150 和155通過相應(yīng)導(dǎo)體和引腳分別連接至測試條接收模塊115上的導(dǎo)體151、156。正如從導(dǎo) 體151、156延伸至假負(fù)載校準(zhǔn)電路塊189的箭頭所表示的，電極150、155可以電連接至激 勵(lì)源181、解調(diào)器182、開關(guān)單元191或處理器186。在各個(gè)方面，電極150、155上面未涂覆 有酶或以其他方式可操作性地相對其彼此布置。在示例中，電極150、155用于HCT測量，并 且通過開關(guān)單元191連接至激勵(lì)源181和解調(diào)器182。
[0027] 在各個(gè)變型中，首先在電化學(xué)診斷條的電極110、120上施加小的恒定電流源，并 監(jiān)測電極110、120之間的電勢差。在將樣品施加到測試條100的樣品接收室130前，電極 110、120之間存在干間隙。因此，電極110、120之間忽略不計(jì)的電流和電壓差增加。當(dāng)將 樣品施加到測試條100并填充間隙（樣品接收室130)時(shí)，測量電壓快速下降，導(dǎo)致測試時(shí) 間啟動(dòng)。處理器186將電壓的下降識(shí)別為樣品的表征，并自動(dòng)停止向所選引腳（例如，引腳 111和112)施加恒定流量的電信號(hào)。然后，處理器186向所選引腳施加恒定電壓的電信 號(hào)。當(dāng)施加恒定電壓時(shí)，可以將電流或電荷測量為時(shí)間函數(shù)，以允許計(jì)算分析物的濃度。
[0028] 在其他實(shí)施例中，一旦將測試條插入并檢測到插入后，將在電極110、120上施加 偏壓（例如，400mV)。測量電極110、120之間的電流。當(dāng)電流超出所選閾值（例如，150nA) 時(shí)，檢測到流體樣品（例如，血液樣品）。檢測到樣品時(shí)的時(shí)間被用作與已插入測試條相關(guān) 的校準(zhǔn)和測量的參考時(shí)間（T= 0)。
[0029] 使用具有已知分析物濃度的樣品校準(zhǔn)系統(tǒng)后，在恒定電壓施加之后的預(yù)定時(shí)間測 量的電流可作為分析物濃度的量度。預(yù)定時(shí)間的長