用於測量生理性液體的方法

2023-06-09 04:39:16 2

專利名稱:用於測量生理性液體的方法
技術領域：
本發明涉及用於電化學的測量生理性液體採樣中分析物的濃度的技術。更具體地，本發明涉及用於區別由外來事件引起的信號與提供比如一個表示測量誤差的期望信息的信號的技術。
背景技術：
使用一般由一次性測試條或類似物提供電化學電池的測試裝置已為消費者所熟知並廣受喜愛。這些設備用於生理性液體採樣中各種分析物水平的檢測。例如，利用這些設備可以確定多種不同的生理學採樣中分析物的濃度，比如尿、淚、唾液及類似物。一個普遍的應用是用於確定間質液、血液或血份中、以及尤其是整個血液中的分析物的濃度。
典型的測試條包括液體採樣應用區域，其包括具有試劑的電化電池，該試劑與可電連接至測量設備的一對電極結合。在進行測量中，將比如血液的小量生理性液體施加至採樣應用區域，從而使它溼潤試劑。測量設備在電極上施加電勢，並且該液體以一種改變與所關注的分析物的濃度相互關聯的反應流體(例如它的導電性)的可測量電特性的方式與試劑進行化學反應。從而，利用測量設備的合適的電子系統可以測量反應液(典型地它的傳導電流的能力)的電特性。測量的電特徵和生理性液體中被測量的具體分析物的濃度相關，並且可以用於確定分析物的濃度。例如，在血液葡萄糖測量中，可以測量產生的氧化電流，並用於確定血液採樣中的葡萄糖濃度。
典型地，在預定時間周期積分測量電流的振幅，並用於為被測量的分析物確定濃度值。因為如此，在已知存在被測量的充分量的採樣之後測量電流是重要的。因此，多種測量設備包括用以在初始化用於確定分析物濃度的設備之前檢查液採樣的存在的方式。
一種用以檢查測試條上液採樣的存在的方式是對測試條的電極施加電勢，同時測量設備等待採樣的施加。在預定的時間周期並在預定振幅之上的連續電流的存在表示充分採樣的存在，該指示然後可以用於觸發測量周期的開始。如果測量到短持續時間的電流(小於預定時間周期)，則測量設備確定不充分的採樣存在，並產生誤差條件。儘管該技術有效，但在根本不存在採樣(例如利用乾燥的測試條)或存在充分的採樣時，外來信號或事件也可以引起這種誤差條件。作為這種事件的一個例子，在某些情況下，靜電放電可以提供錯誤信號。在可被檢測的電極中，靜電放電典型地提供具有高電壓的短持續時間的電流。因此，期望測量裝置能夠區別由不充分採樣的存在引起的短持續時間電流，並適當地表示真實誤差條件和由比如靜電放電的外來事件引起的短持續時間電流。
電子硬體裝置可以用於濾波或抑制外來信號，比如通過靜電放電引起的那些。然而，這種基於硬體的裝置典型地被不可調節地設置以提供具體的濾波或抑制功能。例如，可將多種硬體濾波器設計成簡單阻塞任何時候出現的具有預定振幅的電流峰值，並且不具有考慮其他因素的能力，比如什麼時候出現電流峰值，或電流峰值出現多長。

發明內容因此，本發明提供用於區別由比如靜電放電等的外來事件引起的電流信號或峰值與提供比如一個表示測量誤差的期望信息的電流信號的技術。通常，本發明提供一種方式，考慮電流信號的定時、持續時間或其兩者，以確定是否電流信號由於可被忽略的外來事件所導致或電流信號涉及提供誤差或問題等的表示的測量事件。例如，與缺乏足量測量採樣或其他測量誤差的電流信號表示相比較，由於靜電放電而產生的電流信號典型地具有較短的持續時間。依據本發明，該定時信息用於區別由外來事件提供的電流信號與提供期望信息的那些信號。
在本發明的一個方面中，提供一種電化學分析生理性液體採樣、以確定存在於生理性液體採樣中的分析物的濃度的方法，該方法包括提供包括具有至少一對電極的測試液體應用部分和試劑的測試裝置。在至少一對電極上提供預定的電勢。檢測等於或高於閾值的至少一對電極的電流，並隨後監視在第一時間周期上的電流的振幅。還做出決定執行下面之一1)如果電流的振幅在第一時間周期保持在預定值之上，那麼就利用第二時間周期的末端處電流振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中分析物濃度的測試讀數；以及2)如果在第一時間周期期間的任何時候電流的振幅等於或低於預定值，那麼重複所述檢測電流的步驟和所述執行下面之一的步驟。
在本發明的另一方面中，提供一種避免靜電放電幹擾生理性液體採樣中分析物濃度的電化學測量的方法，該方法包括提供包括具有至少一對電極的測試流體應用部分和試劑的測試裝置。在至少一對電極上提供預定電勢。測量至少一對電極的電流，並且如果在第二預定時間周期，電流的振幅保持在閾值電流值之上，其中第二時間周期包括第一時間周期的初始部分，則將第一預定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中分析物濃度的測試讀數。
在本發明的又一方面中，提供一種用於電化學測量生理性液體採樣中的分析物濃度的測試計。該測試計包括處理器、電化學測量裝置和存儲器。該電化學測量裝置可電連接至包括具有至少一對電極的測試液應用部分和試劑的測試裝置，以使所述電化學測量裝置在測試裝置電連接至電化學測量裝置時能夠提供電勢和測量流過至少一對電極的電流。該存儲器包括編程，以使得當測試裝置與其電連接時，電化學測試計測量至少一對電極的電流，並且如果在第二預定時間周期電流的振幅保持在閾值電流值之上則利用第一預定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中分析物濃度的測試讀數，，其中第二時間周期包括第一時間周期的初始部分。

參照下面的描述、所附的權利要求
和附圖將更好地理解本發明的這些和其他特徵、方面和優點，其中圖1是依據本發明可以使用的示範性測試計的透視圖；圖2是可以用於圖1中的具有第一工作電極、第二工作電極和參考電極的測試計的示範性測試條的平面圖；圖3是示出了依據本發明施加至圖2的示範性測試條的測試電勢和用於示範性測量測試的時間之間的關係的視圖，具體的示出了在將液體施加至測試條之前的液檢測時間間隔和在將液體施加至測試條之後的測試時間間隔T1；圖4是示出了在測試時間間隔T1期間，通過測試條產生的測試電流和用於在圖3中描述的示範性測量測試的時間之間的關係的視圖；圖5是依據本發明在圖3中描述的示範性測量測試的視圖，圖解的示出作為測試時間間隔T1、靜電放電檢查時間間隔TESD、多個測試電流讀數時間間隔T1、用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔以及用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔的一部分；圖6圖解說明了依據本發明的用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔和用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔，第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔包括多個連續的電流讀數時間間隔T3，用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔包括多個連續的電流讀數時間間隔T3，其中通過測量延遲時間間隔將用於第一和第二工作電極的最後電流值時間間隔分離；圖7是依據本發明用於圖6的第一和第二工作電極的最後電流值時間間隔的電流讀數時間間隔T3的視圖，並且其包括多個連續電流採樣時間間隔T4；圖8是依據本發明關於圖7的電流採樣時間間隔T4的視圖，其包括多個連續的模數轉換時間間隔T5；以及圖9是依據本發明描述濾波電流採樣時間間隔T4的圖8的多個連續的模數轉換時間間隔T5的非參數方法的視圖。
具體實施方式圖1是依據示範性實施例的示範性測試計200的透視圖。測試計200包括外殼201、顯示器202、OK按鈕204、向下按鈕206、向後按鈕208、向上按鈕210、發光二極體(LED)212和條埠連接器(SPC)214。顯示器202可以是液晶顯示器(LCD)，用以對用戶示出文本和圖形信息。用戶界面(UI)可以是在顯示器202上示出的軟體驅動菜單，其允許用戶操作測試計200。利用向上按鈕210、向下按鈕206、OK按鈕204和向後按鈕208，用戶可以通過UI導航。測試計200是一個測試計的結構的例子，也存在多種其他形式。外殼201可以由多種材料中的任何一種形成，所述材料包括但不局限於聚合材料、金屬和金屬合金等。顯示器202可以是任何多種顯示裝置，包括但不局限於LCD顯示器、LED顯示器、OLED顯示器和至今開發的其他類型的顯示器。進一步，顯示器202可以是如與單個集成顯示器屏幕LED212相對的一系列的燈和/或簡單的讀數器(readouts)。LED 212可以是任何其他多種指示器，包括但不局限於LED′s、其他類型的光裝置、聲裝置、振動裝置等。條埠連接器214用於接受和電連接測試條至測試計200，然而也可以使用接口裝置的其他結構。按鈕204、206、208和210可以是任何多種按鈕中的任意一種或其他用戶輸入裝置，包括但不局限於是觸敏裝置。進一步，按鈕204、206、208和210可被顯示器202上的用戶界面或嵌入測試計200中的語音識別裝置替代。顯示器202也可以包括觸敏屏幕，其覆蓋顯示器202並允許用戶經由接觸屏幕對測試計200提供輸入。在示範性實施例中，利用用戶的手指、單獨的筆或其它接觸裝置可以使用觸敏屏幕。
在圖2中示出適用於測試計200的測試條100。測試條100包括傳導層，該傳導層包括通常被印刷於襯底5之上的電絕緣部分。傳導層包括第一接觸13、第二接觸15、參考接觸11和條檢測棒17，其可以用於電連接至條埠連接器214。傳導層進一步包括分別電連接至第一接觸13、第二接觸15、參考接觸11的第一工作電極12、第二工作電極14和參考電極10。至電極的接觸在測試計中連接，以在測試計的控制下選擇性地在電極上施加電壓。測試條100進一步包括但不局限於被粘合劑60接合的透明親水膜36，其形成採樣接收腔室，允許血液在入口90處被劑量。在示範性實施例中，膜36覆蓋測試條的整個端部，因此在如圖2中的60示出的粘合區域之間形成可見採樣腔室。也通過粘合劑60接合不透明膜38，以顯示對比用於導引用戶在入口90處的劑量血液。襯底5可以由多種材料形成，包括但不局限於聚合材料或其它絕緣材料。在示範性實施例中，材料襯底5可以由聚酯材料(比如但不局限於MelineST328)形成，其由DuPont Teijin Films製造。襯底5可以通過材料卷提供，該材料卷可以是例如標稱的350微米厚，370毫米寬和約660米長。傳導層，比如層10、11、12、13、14、15和17可以由多種傳導材料中的任何種形成，例如但不局限於金屬和金屬合金，其通過多種製造工藝中的任何一種沉積在襯底5之上。不透明膜38用於方便用戶提供對比，但其可被任何多種方法的任何一種替代，比如印刷文本指示器以導引用戶在入口90處劑量血液。測試條100的一個例子是OneTouch Ultra，其可以從LifeSean，Inc(Milpitas，California，USA)得到。
依據可替代的示範性實施例，可以期望提供一種測試條，其包括工作電極和參考電極，與兩個工作電極相對。進一步，只要當生理性液體採樣存在時測試條100能夠提供電信號至測試計200，則多種測試條結構中的任意結構可以適於替代測試條100而不脫離本發明的範圍。
可以設置試劑層(未示出)於採樣腔室或腔中的第一工作電極12、第二工作電極14和參考電極10之上。試劑層可以包括化學製劑，比如選擇性地與葡萄糖反應的氧化還原酶和媒介物。在U.S.專利No.′s5708247和6046051；公開的國際申請WO01/67099和WO01/73124中可以發現適用於製造試劑層22的試劑配方或墨水的例子，將上述專利及申請全部在此引用作為參考。進一步，可以使用多種其他試劑層和試劑化學製品中的任意一種，而不脫離本發明的範圍。可替代地，如上面提供的參考引用中所公開的，製造不使用試劑層的測試條是可能的。再進一步，可以不需要具有設置於全部電極12、14和10之上的試劑層。相反，試劑可以設置在測試條的採樣區域中的任何電極或其他表面上。
一旦測試條100通過條埠連接器214電連接至測試計200，用戶可以施加生理性液體至入口90。依據可替代的實施例，測試計200可以具有如與條埠連接器214相對應的不同類型的連接器。本發明的範圍可以不局限於正在使用的連接器的類型。生理性液體可以以多種方式被施加至測試條100。液樣可以取自皮膚表面上的一小滴血液或者取自容器。生理性液體採樣也可以直接通過針或顯微針從身體獲得。生理性液體引起試劑層溶解，並酶解產生成比例量的還原媒介物，其與葡萄糖濃度相關。測試計200可以例如在第一工作電極12和參考電極10之間施加大約+0.4Volts的測試電壓。該測試計也可以在第二工作電極14和參考電極10之間施加大約+0.4Volts的測試電壓。這將使得還原媒介物作為測試電流被成比例地測量，在這種情況中，其是在第一工作電極12和第二工作電極14測量的氧化電流。依據可替代的實施例，被施加的測試電壓可以是多種測試電壓中的任何種。測試電壓不局限於是上面所述的0.4Volts。進一步，可以不需要在第一電極和參考電極以及第二電極和參考電極之間施加測試電壓。可以期望僅具有測量第一電極和參考電極之間的電壓的系統，從而簡化了該系統。
圖3是示出了在測試時間間隔T1由測試計200施加至測試條100的測試電壓的示例圖表。在施加生理性液體之前，測試計200將處於液體檢測模式，其中測試電壓是+0.4V。液體檢測模式在圖3中表示為液體檢測時間間隔TFD，並且所示的是在零(0)參考時間之前或小於零(0)參考時間的時間周期。在液體檢測模式中，測試計200確定何時將液體施加至入口90，以使得第一工作電極12和參考電極10都被液體潤溼。需要指出，當生理性液體連續的覆蓋第一工作電極12和參考電極10時，第一工作電極12和參考電極10有效地短路。一旦測試計200根據電極10和12之間測量的測試電流的充分增加而識別已經施加生理性液體，則測試計200賦值零第二標記，並開始所述測試時間間隔T1。依據其他示範性實施例，可以使用確定測試條上的生理性液體的存在的其他方法。例如，可以使用檢測測試條上液體存在的其他方法。進一步，能手動指示測試器何時開始測試時間間隔。因此，儘管用於檢測施加的液體以及確定何時開始測試時間間隔的方法可以是有效的，但也可以使用已知或隨後發展的其他方法，而不脫離本發明的範圍。
在本發明的示範性實施例中，測試時間間隔T1可以是大約5.4秒。在第一時間間隔過程中，測量採樣電流並收集數據，以確定採樣中的葡萄糖濃度。在測試時間間隔T1的完成後去除測試電壓。儘管有效測試時間顯示為5.4秒，但是也可以使用多種測試時間任何一種。
依據示範性實施例，當關於媒介物的氧化還原電勢測試電壓是充分正時，測試條100將承載一測試電流。需要指出，氧化還原電勢描述了媒介物當充分接近具有標稱電勢的電極時接收或釋放電子的固有親和性。圖4是示出了在測試時間間隔T1流過測試條100上的採樣的測得的測試電流的示範性流程。設置耦合至測試條100的測試計以測量通過兩個電極形成的電路中的電流和採樣區域中的採樣。通常，當生理性液體初始溼潤測試條100時，測試電流快速增加，導致形成峰值，隨後測試電流逐漸減小。儘管圖4表示典型的測試，然而也可以觀察其他響應曲線，特別是但不僅僅是在除了包括葡萄糖以外的其他分析物的測試中，以及其他噪聲幹擾存在的情況下。
本發明尤其有用於將由外來事件引起的電流信號與提供比如一個表示測量誤差的期望信息的電流信號區別開來。外來信號可以來自多種源、事件或條件，並且典型地在比如測試計200的測試計的正常使用過程中發生。例如，示範性外來事件包括靜電放電和電磁發射，比如射頻或微波頻率發射。電子裝置，比如電話、微波爐、無線電或其他家用器具的使用可以潛在地引起外來信號。此外，比如照明開關的切換、恆溫器的開關的通常事件以及是電子繼電器等的接通和斷開的其他活動可以引起外來信號。
依據本發明，具體的外來信號可以以一些方式表徵，並用於將外來信號從所期望的信號區別開。以這樣的方式的特徵優選地涉及外來信號的振幅、持續時間和定時(獨立或組合)。通常，外來信號或事件的特徵化表現可以用於將信號識別為外來信號。例如，該表現可以是具體值，或可以涉及一種傾向或例如基於時間改變的條件。
一種類型的外來信號涉及靜電放電。在某些條件，比如在低相對溼度存在的情況中，用戶可以攜帶顯著量的靜電電荷。因此，當接觸連接至測試計的測試條時，這種用戶可以潛在地將靜電能量注入測試計。該無法預料的能量會導致測試計測試到充分大的電流，其引起測試計初始化並執行乾燥測試條上的葡萄糖測試。由於測試條中沒有葡萄糖，測試計將輸出誤差信息，因為測量的測試電流將太低。典型地，當測試計產生誤差信息時，將指示用戶廢棄測試條。這是非常不期望的，在這種情況中，ESD錯誤地觸發葡萄糖測試，因為乾燥的測試條實際上不是有缺陷的並因此不必要地扔掉了乾燥的測試條。
在使用中，一旦將測試條100插入條埠連接器214，測試計200將優選地開始液體檢測模式。在液體檢測模式過程中，測試計200優選地施加測試電勢於至少第一工作電極12和參考電極10之間。使用的測試電壓通常取決於具體的測試計和使用的測試條，並且用於所述的測試計200的合適的測試電壓是大約400毫伏。液體檢測模式時間間隔TFD包括將生理性液體施加至入口90之前的時間，並被表示為如在圖5中所述的小於零的時間間隔。在液體檢測模式時間間隔TFD過程中，測試計200將優選地以預定頻率連續測量電流讀數，直至發現一單獨的電流讀數超過了閾值。作為例子，可以使用範圍從大約每20毫秒一次至大約每100毫秒一次的測試頻率。可以用於測試血液的閾值是大約150毫微安。當測試條100初始為乾燥時，測試計200將測量到零測試電流值或低於閾值的小的測試電流值。一旦施加液體，測試計將測量由於第一工作電極12和參考電極10之間阻抗的減小而導致的電流讀數的增加。該電流增加將引起測試計開始如圖5中所示地測試時間間隔T1。
作為預防措施，依據本發明，一旦測試計200測量至少一個大於如圖5所示閾值的電流讀數，測試計200優選地進入ESD檢查模式。在ESD檢查模式中，測試計200優選的連續施加用於ESD檢查時間間隔TESD的電勢。在ESD檢查模式過程中，測試計200優選的以預定安排連續測量電流讀數。例如，可以使用每20毫秒一次的測量。如果在ESD檢查時間間隔TESD過程中測量的任何電流讀數小於閾值，那麼測試計200優選的返回至液體檢測模式。如果在ESD檢查時間間隔TESD過程中測量的全部電流讀數大於閾值，測試計200將繼續葡萄糖測試。
對於將比如血液的生理性液體施加至測試條100的情況，將看到測試電流如圖4中所示的增加大約1秒。因此，測試計200將測量到由於第一工作電極12和參考電極10之間阻抗的減小而導致大於大約150毫微安的電流讀數的增加。這將優選的導致測試計從液體檢測模式行進至ESD檢查模式。典型地，對於ESD檢查時間間隔TESD，測試電流將保持大於150毫微安，允許葡萄糖測試在整個測試時間間隔T1進行。
對於將充分大的ESD注射進入測試計200的情況，可以測量大於閾值的而引起測試計從液體檢測模式行進至ESD檢查模式的電流讀數。典型地，通過ESD產生的測試電流迅速消散，產生典型在大約100毫秒範圍中衰減的瞬態峰值。這與通過比如血液的測試液體引起的測試電流的增加對比，其中對於用於具體液體的已知時間(用於血液大約1秒)，測試電流連續增加並超過150毫微安的閾值。因此，當將ESD注射進入測試計200，在ESD檢查時間間隔TESD測量的至少一個電流讀數將小於閾值。一旦測試計200測量到小於閾值的電流讀數，測試計200將優選的設置標記。當ESD檢查時間間隔TESD終結，檢查標記，如果標記被設置，那麼操作退回以再次尋找採樣。如果標記未設置，液體測量優選如下面所述地繼續。
優選地，在測量比如血液的液的情況中，ESD檢查時間間隔TESD範圍從大約100毫秒至大約1秒，並且優選地為大約200毫秒。ESD檢查時間間隔TESD的下限基於ESD的典型消散時間，其是大約100毫秒，但也可以基於典型的特徵比如用於任何期望外來事件的消散時間。ESD檢查時間間隔TESD的上限，優選的基於在測試計200需要通知用戶測試在進行中之前的可用時間的量。例如，當測試計執行葡萄糖測試時，典型地在測試計200的顯示器上以整數值輸出測試時間間隔T1的遞減計數。在顯示器上已經過去一秒之後，用戶將相信葡萄糖測試在進行中。因此，當將充分大量的ESD注射進入測試計200中時，需要確定在用戶具有該測試在進行中的任何指示之前，比如當顯示器示出一秒的葡萄糖測試已經過去時，它必須返回至液檢測模式。
可以對測試計比如測試計200編程，以使得在第一觸發讀數(超過預定閾值的測量)之後，測試計繼續監控電流進行某一預定周期時間。例如該閾值可以是表示採樣的存在的電流電平。如果在監控周期中，電流降到觸發閾值之下，測試計將設置標記。當監控時間期滿，將檢查標記，並且如果標記被設置，操作將返回以再次尋找採樣。如果對於整個該周期，電流保持超過閾值，那麼可以如通常地處理測試採樣讀數。一旦第一次檢測到ESD，代替返回，對整個ESD檢查周期監控電流，這可以確保ESD脈衝的任何阻尼振蕩在測試計試圖另一讀數之前有時間衰減。
需要指出，圖4中的測試電流是模擬信號，其可被轉換成數位訊號，以用於處理測試電流成為葡萄糖濃度。在本發明的示範性實施例中，測試計200可以包括Texas Instrurnent混合信號處理器(例如TI MSP 430)，其具有12位A/D轉換器，用於將模擬測試電流轉換成數字測試電流。可以類似地使用其他A/D轉換電路，包括具有提供不同的精確度和解析度的更多或更少比特位的那些，以及由不同的製造商製造或提供的那些。在本發明的示範性實施例中，必須用充分高的信噪比(S/N)測量測試電流，以使得獲取數位訊號的偏差小於大約5％CV(偏差係數，％CV＝{標準偏差/平均值}×100)，優選的小於大約3％CV，更優選地小於大約1％CV，並且甚至更優選地小於大約0.1％CV。可以使用其他S/N比，不局限於明確提供的那些。進一步，儘管用％CV表徵，也可以在不脫離本發明的範圍下使用S/N比的其他特徵。在示範性實施例中，將描述一種利用A/D轉換器減小採樣測試電流中的噪聲的方法。
圖5是依據示範性實施例的用於葡萄糖測試採樣測試電流的多個時間間隔的示意簡化流程圖。測試時間間隔T1可以包括較短時間間的總和，該較短的時間間隔為當前讀數時間間隔T3、、上面討論的靜電放電(ESD)檢查時間間隔TESD、用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔以及用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔。可替代地，可以使用具有不同的相對長度的時間間隔的其他組合。進一步，在可替代實施例中可以省略一些時間間隔。在圖5中，在給定的時間間隔過程中，A/D在接通和斷開狀態之間可以相對快速地切換，典型地以大約毫秒，或者在可選實施例中以微秒數量級。然而，在圖5中，較短的時間間隔被顯示為連續接通ON，因為該圖的時間刻度不能清楚地示出相對高的計時頻率。需要注意，圖6至8示出了T2a、T2b和T3的擴展部分以更精確地描述，是否具體的時間間隔具有在接通ON和斷開狀態OFF之間A/D轉換的更高的切換頻率。需要注意，採樣頻率不局限於那些所述的，而是可以使用獲得期望性能的任何頻率。
圖6是用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔和用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔的擴展簡化圖。在本發明的示範性實施例中，用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔起始於大約5秒，並具有大約80毫秒的持續時間。類似地，用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔起始於大約5.3秒，並具有大約80毫秒的持續時間。在用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔和用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔之間可以有大約300毫秒的測量延遲時間間隔TMD。本發明不局限於上面提供的那些具體的時間周期，而是可以使用可以獲得期望性能的任何時間周期。
在示範性的實施例中，將描述一種用於以預定採樣率採樣測試電流的方法。該內容也描述在同一天申請的、名稱為「A System and Method of Processinga Current Sample for Calculating a Glucose Concentration」的U.S.申請No.11/252,216(Atty，Dkt.No.LSI0148(DDI-5115))中，為了全部目的在此將其整體參照引用。用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔可以包括例如五個連續的電流讀數時間間隔T3。類似地，用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔可以包括例如五個電流讀數時間間隔T3。如圖6和7中所示，電流讀數時間間隔T3例如可以是大約18毫秒。本發明不局限於公開的電流讀數時間間隔的數量，也不局限於所公開的讀數時間間隔。
圖7是電流讀數時間間隔T3的擴展簡化圖，電流讀數時間間隔T3包括八個連續的電流採樣時間間隔T4。存在LOW周期讀數時間間隔T3L，其表示一個時間周期，在其中在獲取A/D轉換之後A/D是斷開的，例如用於八個電流採樣時間間隔T4。在LOW周期讀數時間間隔T3L過程中，微處理器具有空閒時間周期用以執行數據計算，例如在電流讀數時間間隔T3過程中獲取的A/D轉換的求和或平均。在LOW周期讀數時間間隔T3的末端，微處理器可以初始化另一電流讀數時間間隔T3。再次，本發明不局限於示出和公開的時間間隔，也不局限於示出和公開的時間間隔的數量。
如圖7和8中所示，電流採樣時間間隔T4可以例如是大約2毫秒。電流採樣時間間隔T4包括HIGH周期採樣時間間隔T4H和LOW周期採樣時間間隔T4L。HIGH周期採樣時間間隔T4H可以是一個周期時間，其中為獲取A/D轉換，A/D是接通的。在HIGH周期採樣時間間隔T4H過程中，LOW周期採樣時間間隔T4L可以是一個周期時間，其中在獲取需要的A/D轉換之後A/D是斷開的。如圖7和8所示，HIGH周期採樣時間間隔T4H可以是例如大約0.4毫秒，並且LOW周期採樣時間間隔T4L可以例如是大約1.6毫秒。在LOW周期採樣時間間隔T4L期間，微處理器具有空閒時間周期以對在HIGH周期採樣時間間隔T4H期間獲得的A/D轉換執行數據計算，比如A/D轉換的分級、濾波、求和、平均和/或上述計算的組合，或其它需要的計算和數據操作。在LOW周期採樣時間間隔T4L的末端，微處理器可以初始化另一電流採樣時間間隔T4。所示出和描述的採樣時間間隔振幅不是限制性的。可以使用提供期望性能的任何時間間隔。
圖8是示範性電流讀數時間間隔T4的擴展圖，其包括十六個連續的A/D轉換時間間隔T5。在HIGH周期採樣時間間隔T4H期間可以以預定採樣率採樣測試電流。如圖8中所示，例如在示範性實施例中，預定採樣率可以是大約40千赫茲。在A/D轉換時間間隔T5期間可以獲取單獨的A/D轉換，在這種情況中，如圖8中所示，A/D轉換時間間隔T5可以是例如大約25微秒。A/D轉換將是具有振幅的數字量，所述振幅與進行A/D轉換的時間點處的測試電流成比例。A/D轉換也被稱作葡萄糖信號，因為在這種情況中A/D轉換的振幅與葡萄糖濃度成比例。因此依據示範性的實施例，在電流採樣時間間隔T4期間可以獲得16個A/D轉換，並存儲於測試計200的存儲器部分中。然後利用在電流採樣時間間隔T4過程中獲取的16個A/D轉換的平均或求和可以計算電流採樣。在用於減小噪聲的本發明的實施例中，利用在電流採樣時間間隔T4期間獲取的16個A/D轉換的子集的平均或求和可以計算電流採樣。在本發明的實施例中，描述了一種方法，其示出了當測量「電流讀數」時為了減小噪聲如何選擇16個A/D轉換的子集。依據可替代的實施例，可以期望去掉為了噪聲濾波過程而獲取的16個採樣中的一個或多個。進一步，也可以期望使用多於或小於16的A/D轉換，以滿足期望的性能目標和統計上顯著的目的。
通常，用於減小噪聲的示範性方法是平均多個A/D轉換。然而，當它服從高斯分布時，平均將有效地減小噪聲。對於其中噪聲不服從高斯分布的情況，非參數方法可以用於幫助減小噪聲。一個不服從高斯分布的噪聲的例子可以是靜電放電事件、來自照明開關的信號以及行動電話。在示範性的實施例中，如圖9中所示，在電流採樣時間間隔T4期間收集的十六個A/D轉換可以基於它們的振幅被分級。代替對於全部十六個A/D轉換的簡單平均，可以濾波至少最高振幅A/D轉換和最低振幅A/D轉換，留下多個接受的A/D轉換。在示範性實施例中，僅平均或求和該接受的A/D轉換。因為廢棄最高和最低的A/D轉換，這使得平均值對可由短期事件比如靜電放電引起的末端界外值更強健。通常，末端界外值趨於使高斯統計無效的顯著幹擾平均。儘管在所述的系統中16個採樣提供好的性能，本發明不局限於16個採樣。基於期望的性能和濾波器的應用，可以發現其他數量的採樣可以是或多或少有效。
在另一示範性的實施例中，可以濾波四個最高的A/D轉換和四個最低的A/D轉換，留下8個接受的A/D轉換，如圖9所示。圖9描述了高和低濾波區域120和接受的區域122。濾波區域122示出了用於平均的八個剩餘的採樣，而區域120示出將被廢棄的八個採樣。通過平均或求和在電流採樣時間間隔T4期間獲取的八個接受的A/D轉換，測試計200的微處理器可以計算電流採樣。下一步，通過平均或求和全部在電流讀數時間間隔T3中獲取的8個電流採樣(時間T4的，在這種情況中其是64A/D轉換的總和)可以計算電流讀數。在計算電流讀數之後，通過平均或求和全部在用於第一工作電極T2a的最後電流值時間間隔或用於第二工作電極T2b的最後電流值時間間隔中獲取的5個電流讀數(在這種情況中其是320個A/D轉換的總和)而計算最終電流值。在示範性實施例中，描述一種方法，其中利用電流讀數和最終電流值用來確定測試條是否已經滴加生理性液體，計算葡萄糖濃度，執行誤差俘獲程序，以及當注射ESD進入測試計中時避免葡萄糖測試進行初始化。進一步，依據其他示範性實施例，可以使用不同數量的A/D轉換、採樣和讀數。此外，可以使用單一的工作電極或多於兩個的工作電極，而不脫離本發明的範圍。
在示範性的實施例中，可以對用於第一工作電極的最後電流值和用於第二工作電極的最後電流值一同求和，以給出總和。葡萄糖算法可以包括步驟從總和減去背景值(其表示通常的背景噪聲，並因此表示偏差)，然後除以校準斜率(其將該設備校準至已知的葡萄糖濃度/電流曲線或數據)，以產生可被輸出至顯示器202之上的葡萄糖濃度。通過利用在電流採樣的計算中濾除四個最高和四個最低A/D轉換的本發明的方法，可以充分精確和精準地計算葡萄糖濃度。儘管這是一種確定葡萄糖濃度的方法，但也可以應用其他方法以提供最後的計算，包括查找表和其他數學公式。類似地，其他過程可以用於不同類型的分析物。
對於測試條100測量的測試電流可以具有如圖2中示出的特徵形狀，當用生理性液體測試時，其通常存在。如果不存在特徵形狀，那麼其通常表示系統缺陷或用戶失誤。更具體地，圖2示出了形成最大峰值並且隨後逐漸衰減的測試電流的例子。在示範性實施例中，誤差俘獲方法可以包括校驗在最大峰值時間Tp之後測試電流不增加。誤差俘獲方法可以包括確定最大峰值時間，以及在施加液體至測試條100之後測量如圖5中所示的第二間隔處的電流讀數。誤差俘獲方法可以確定，如果電流讀數減去緊接先前電流讀數小於例如大約100毫微安的誤差閾值，則不存在缺陷。可以對在第二間隔處測量的全部電流讀數執行誤差俘獲方法，只要在最大峰值時間之後測量緊接先前的電流讀數。作為例子，如果ICRk-ICRk-1＜100毫微安，那麼不存在由於電流非特徵隨時間增加導致的誤差，其中ICRk是k秒處的電流讀數，並且ICRk-1是k-1秒處的電流讀數。然而，如果ICRk-ICRk-1＞100毫微安，那麼測試計200將在顯示器202上輸出誤差信息，並且不輸出葡萄糖濃度。類似地，可以應用其他數據完整性或誤差俘獲方法，而不脫離本發明的範圍。
在另一示範性實施例中，可以使用簡化誤差俘獲方法。在該簡化實施例中，僅在四秒和在五秒處使用兩個電流讀數。可以從五秒處的電流讀數減去四秒處的電流讀數。如果ICR5-ICR4＜100毫微安，那麼不存在由於隨時間電流非特徵增加的誤差，其中ICR5是5秒處的電流讀數，並且ICR4是4秒處的電流讀數。然而，如果ICR5-ICR4＞100毫微安，那麼測試計200將在顯示器202上輸出誤差信息，並且不輸出葡萄糖濃度。在該示範性實施例中，在一、二和三秒處不使用電流讀數，以簡化誤差俘獲算法。此外，在該實施例中也不計算最大峰值時間Tp。
現在已參照其中的幾個實施例描述了本發明。這裡通過參照引用在此所標示的的任何專利或專利申請的全部公開內容。僅為了便於理解已經給出前面詳細的描述和例子。由此可以理解沒有不必要的限制。對本領域的普通技術人員而言，，在描述的實施例中可以進行多種修改而不脫離本發明的範圍是顯而易見的。因此，本發明的範圍不局限於這裡所描述的結構，而僅通過由權利要求
的語言和那些結構的等價物所描述的結構。
權利要求
1.一種電化學分析生理性液體採樣以確定存在於生理性液體採樣中的分析物濃度的方法，該方法包括下面的步驟提供包括具有至少一對電極的測試液應用部分和試劑的測試裝置；在至少一對電極上提供預定電勢；檢測等於或高於閾值的至少一對電極的電流，並隨後監控在第一時間周期上的電流的振幅；以及執行下面之一1)如果電流的振幅在第一時間周期保持預定值之上，那麼利用第二時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中的分析物濃度的測試讀數，其中第一時間周期包括第二時間周期的初始部分；以及2)如果在第一時間周期期間的任何時候電流的振幅等於或低於預定值，那麼重複所述檢測電流的步驟和所述執行下面之一的步驟。
2.權利要求
1的方法，進一步包括在測試裝置的測試液應用部分處提供生理性液體採樣。
3.權利要求
1的方法，其中所述檢測電流的步驟包括檢測由外來事件產生的電流。
4.權利要求
1的方法，其中檢測電流的閾值表示在測試裝置的測試液應用區域中存在生理性液體。
5.權利要求
1的方法，包括利用至少一個附加時間周期的末端處的電流的振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中的分析物濃度的至少一個附加測試讀數。
6.權利要求
1的方法，其中第一時間周期的持續時間大於來自預定外來事件的電流峰值衰減至閾值之下所需的時間和小於第二時間周期。
7.一種避免靜電放電幹擾生理性液體採樣中的分析物濃度的電化學測量的方法，該方法包括下面的步驟提供包括具有至少一對電極的測試液應用部分和試劑的測試裝置；在至少一對電極上提供預定電勢；測量至少一對電極的電流，並且如果對於第二預定時間周期該電流的振幅保持在閾值電流值之上則利用第一預定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中的分析物濃度的測試讀數，其中第二時間周期包括第一時間周期的初始部分。
8.權利要求
7的方法，其中在第一時間周期，連續提供在至少一對電極上提供的預定電勢。
9.權利要求
7的方法，其中第二時間周期的持續時間大於來自來自預定外來事件的電流峰值衰減在閾值之下的所需的時間，並小於第一時間周期。
10.一種用於電化學測量生理性液體採樣中的分析物濃度的測試計，該測試計包括處理器；電化學測量裝置，其電連接至包括具有至少一對電極的液體應用部分和試劑的測試裝置，以使當測試裝置電連接至電化學測量裝置時，電化學測量裝置可以提供電勢和測量流過至少一對電極的電流，以及存儲器，包括編程，以使得當測試裝置與其電連接時，電化學測試計測量至少一對電極的電流，並且如果對第二預定時間周期，電流的振幅保持在閾值電流值之上則利用第一預定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在於測試裝置的測試液應用區域中的生理性液體中的分析物濃度的測試讀數，其中第二時間周期包括第一時間周期的初始部分。
專利摘要
描述了用於測量生理性液體採樣中分析物濃度的電化學測量技術。更具體地，本發明涉及用於區別由外來事件引起的信號與提供比如一個表示測量誤差的信號的期望信息的技術。
文檔編號G01N33/487GK1991355SQ200610064081
公開日2007年7月4日 申請日期2006年10月17日
發明者N·羅伯茨, G·斯米頓 申請人:生命掃描有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan