專利名稱：用于測量生理性液體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電化學(xué)的測量生理性液體采樣中分析物的濃度的技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及用于區(qū)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(shù)。
背景技術(shù)：
使用一般由一次性測試條或類似物提供電化學(xué)電池的測試裝置已為消費者所熟知并廣受喜愛。這些設(shè)備用于生理性液體采樣中各種分析物水平的檢測。例如，利用這些設(shè)備可以確定多種不同的生理學(xué)采樣中分析物的濃度，比如尿、淚、唾液及類似物。一個普遍的應(yīng)用是用于確定間質(zhì)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采樣應(yīng)用區(qū)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(shè)備的一對電極結(jié)合。在進行測量中，將比如血液的小量生理性液體施加至采樣應(yīng)用區(qū)域，從而使它濕潤試劑。測量設(shè)備在電極上施加電勢，并且該液體以一種改變與所關(guān)注的分析物的濃度相互關(guān)聯(lián)的反應(yīng)流體(例如它的導(dǎo)電性)的可測量電特性的方式與試劑進行化學(xué)反應(yīng)。從而，利用測量設(shè)備的合適的電子系統(tǒng)可以測量反應(yīng)液(典型地它的傳導(dǎo)電流的能力)的電特性。測量的電特征和生理性液體中被測量的具體分析物的濃度相關(guān)，并且可以用于確定分析物的濃度。例如，在血液葡萄糖測量中，可以測量產(chǎn)生的氧化電流，并用于確定血液采樣中的葡萄糖濃度。
典型地，在預(yù)定時間周期積分測量電流的振幅，并用于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采樣之后測量電流是重要的。因此，多種測量設(shè)備包括用以在初始化用于確定分析物濃度的設(shè)備之前檢查液采樣的存在的方式。
一種用以檢查測試條上液采樣的存在的方式是對測試條的電極施加電勢，同時測量設(shè)備等待采樣的施加。在預(yù)定的時間周期并在預(yù)定振幅之上的連續(xù)電流的存在表示充分采樣的存在，該指示然后可以用于觸發(fā)測量周期的開始。如果測量到短持續(xù)時間的電流(小于預(yù)定時間周期)，則測量設(shè)備確定不充分的采樣存在，并產(chǎn)生誤差條件。盡管該技術(shù)有效，但在根本不存在采樣(例如利用干燥的測試條)或存在充分的采樣時，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(xù)時間的電流。因此，期望測量裝置能夠區(qū)別由不充分采樣的存在引起的短持續(xù)時間電流，并適當(dāng)?shù)乇硎菊鎸嵳`差條件和由比如靜電放電的外來事件引起的短持續(xù)時間電流。
電子硬件裝置可以用于濾波或抑制外來信號，比如通過靜電放電引起的那些。然而，這種基于硬件的裝置典型地被不可調(diào)節(jié)地設(shè)置以提供具體的濾波或抑制功能。例如，可將多種硬件濾波器設(shè)計成簡單阻塞任何時候出現(xiàn)的具有預(yù)定振幅的電流峰值，并且不具有考慮其他因素的能力，比如什么時候出現(xiàn)電流峰值，或電流峰值出現(xiàn)多長。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供用于區(qū)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(shù)。通常，本發(fā)明提供一種方式，考慮電流信號的定時、持續(xù)時間或其兩者，以確定是否電流信號由于可被忽略的外來事件所導(dǎo)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，與缺乏足量測量采樣或其他測量誤差的電流信號表示相比較，由于靜電放電而產(chǎn)生的電流信號典型地具有較短的持續(xù)時間。依據(jù)本發(fā)明，該定時信息用于區(qū)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(fā)明的一個方面中，提供一種電化學(xué)分析生理性液體采樣、以確定存在于生理性液體采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(yīng)用部分和試劑的測試裝置。在至少一對電極上提供預(yù)定的電勢。檢測等于或高于閾值的至少一對電極的電流，并隨后監(jiān)視在第一時間周期上的電流的振幅。還做出決定執(zhí)行下面之一1)如果電流的振幅在第一時間周期保持在預(yù)定值之上，那么就利用第二時間周期的末端處電流振幅作為表示存在于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)域中的生理性液體中分析物濃度的測試讀數(shù)；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于或低于預(yù)定值，那么重復(fù)所述檢測電流的步驟和所述執(zhí)行下面之一的步驟。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一種避免靜電放電干擾生理性液體采樣中分析物濃度的電化學(xué)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(yīng)用部分和試劑的測試裝置。在至少一對電極上提供預(yù)定電勢。測量至少一對電極的電流，并且如果在第二預(yù)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(yù)定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)域中的生理性液體中分析物濃度的測試讀數(shù)。
在本發(fā)明的又一方面中，提供一種用于電化學(xué)測量生理性液體采樣中的分析物濃度的測試計。該測試計包括處理器、電化學(xué)測量裝置和存儲器。該電化學(xué)測量裝置可電連接至包括具有至少一對電極的測試液應(yīng)用部分和試劑的測試裝置，以使所述電化學(xué)測量裝置在測試裝置電連接至電化學(xué)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(dāng)測試裝置與其電連接時，電化學(xué)測試計測量至少一對電極的電流，并且如果在第二預(yù)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(yù)定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)域中的生理性液體中分析物濃度的測試讀數(shù)，，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(quán)利要求和附圖將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點，其中圖1是依據(jù)本發(fā)明可以使用的示范性測試計的透視圖；圖2是可以用于圖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范性測試條的平面圖；圖3是示出了依據(jù)本發(fā)明施加至圖2的示范性測試條的測試電勢和用于示范性測量測試的時間之間的關(guān)系的視圖，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后的測試時間間隔T1；圖4是示出了在測試時間間隔T1期間，通過測試條產(chǎn)生的測試電流和用于在圖3中描述的示范性測量測試的時間之間的關(guān)系的視圖；圖5是依據(jù)本發(fā)明在圖3中描述的示范性測量測試的視圖，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(shù)時間間隔T1、用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔以及用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔的一部分；圖6圖解說明了依據(jù)本發(fā)明的用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔和用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔，第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔包括多個連續(xù)的電流讀數(shù)時間間隔T3，用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔包括多個連續(xù)的電流讀數(shù)時間間隔T3，其中通過測量延遲時間間隔將用于第一和第二工作電極的最后電流值時間間隔分離；圖7是依據(jù)本發(fā)明用于圖6的第一和第二工作電極的最后電流值時間間隔的電流讀數(shù)時間間隔T3的視圖，并且其包括多個連續(xù)電流采樣時間間隔T4；圖8是依據(jù)本發(fā)明關(guān)于圖7的電流采樣時間間隔T4的視圖，其包括多個連續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換時間間隔T5；以及圖9是依據(jù)本發(fā)明描述濾波電流采樣時間間隔T4的圖8的多個連續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換時間間隔T5的非參數(shù)方法的視圖。
具體實施例方式
圖1是依據(jù)示范性實施例的示范性測試計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、向后按鈕208、向上按鈕210、發(fā)光二極管(LED)212和條端口連接器(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上示出的軟件驅(qū)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和向后按鈕208，用戶可以通過UI導(dǎo)航。測試計200是一個測試計的結(jié)構(gòu)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于聚合材料、金屬和金屬合金等。顯示器202可以是任何多種顯示裝置，包括但不局限于LCD顯示器、LED顯示器、OLED顯示器和至今開發(fā)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(shù)器(readouts)。LED 212可以是任何其他多種指示器，包括但不局限于LED′s、其他類型的光裝置、聲裝置、振動裝置等。條端口連接器214用于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(jié)構(gòu)。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，包括但不局限于是觸敏裝置。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并允許用戶經(jīng)由接觸屏幕對測試計200提供輸入。在示范性實施例中，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中示出適用于測試計200的測試條100。測試條100包括傳導(dǎo)層，該傳導(dǎo)層包括通常被印刷于襯底5之上的電絕緣部分。傳導(dǎo)層包括第一接觸13、第二接觸15、參考接觸11和條檢測棒17，其可以用于電連接至條端口連接器214。傳導(dǎo)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于被粘合劑60接合的透明親水膜36，其形成采樣接收腔室，允許血液在入口90處被劑量。在示范性實施例中，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(qū)域之間形成可見采樣腔室。也通過粘合劑60接合不透明膜38，以顯示對比用于導(dǎo)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，包括但不局限于聚合材料或其它絕緣材料。在示范性實施例中，材料襯底5可以由聚酯材料(比如但不局限于MelineST328)形成，其由DuPont Teijin Films制造。襯底5可以通過材料卷提供，該材料卷可以是例如標(biāo)稱的350微米厚，370毫米寬和約660米長。傳導(dǎo)層，比如層10、11、12、13、14、15和17可以由多種傳導(dǎo)材料中的任何種形成，例如但不局限于金屬和金屬合金，其通過多種制造工藝中的任何一種沉積在襯底5之上。不透明膜38用于方便用戶提供對比，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(dǎo)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(jù)可替代的示范性實施例，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(dāng)生理性液體采樣存在時測試條100能夠提供電信號至測試計200，則多種測試條結(jié)構(gòu)中的任意結(jié)構(gòu)可以適于替代測試條100而不脫離本發(fā)明的范圍。
可以設(shè)置試劑層(未示出)于采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(xué)制劑，比如選擇性地與葡萄糖反應(yīng)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(fā)現(xiàn)適用于制造試劑層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(xué)制品中的任意一種，而不脫離本發(fā)明的范圍。可替代地，如上面提供的參考引用中所公開的，制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(shè)置于全部電極12、14和10之上的試劑層。相反，試劑可以設(shè)置在測試條的采樣區(qū)域中的任何電極或其他表面上。
一旦測試條100通過條端口連接器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(jù)可替代的實施例，測試計200可以具有如與條端口連接器214相對應(yīng)的不同類型的連接器。本發(fā)明的范圍可以不局限于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。生理性液體采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，并酶解產(chǎn)生成比例量的還原媒介物，其與葡萄糖濃度相關(guān)。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(jù)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。測試電壓不局限于是上面所述的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?？梢云谕麅H具有測量第一電極和參考電極之間的電壓的系統(tǒng)，從而簡化了該系統(tǒng)。
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將處于液體檢測模式，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，并且所示的是在零(0)參考時間之前或小于零(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都被液體潤濕。需要指出，當(dāng)生理性液體連續(xù)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(jù)電極10和12之間測量的測試電流的充分增加而識別已經(jīng)施加生理性液體，則測試計200賦值零第二標(biāo)記，并開始所述測試時間間隔T1。依據(jù)其他示范性實施例，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，盡管用于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后發(fā)展的其他方法，而不脫離本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明的示范性實施例中，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，測量采樣電流并收集數(shù)據(jù)，以確定采樣中的葡萄糖濃度。在測試時間間隔T1的完成后去除測試電壓。盡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(jù)示范性實施例，當(dāng)關(guān)于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(dāng)充分接近具有標(biāo)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上的采樣的測得的測試電流的示范性流程。設(shè)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采樣區(qū)域中的采樣。通常，當(dāng)生理性液體初始濕潤測試條100時，測試電流快速增加，導(dǎo)致形成峰值，隨后測試電流逐漸減小。盡管圖4表示典型的測試，然而也可以觀察其他響應(yīng)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，以及其他噪聲干擾存在的情況下。
本發(fā)明尤其有用于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(qū)別開來。外來信號可以來自多種源、事件或條件，并且典型地在比如測試計200的測試計的正常使用過程中發(fā)生。例如，示范性外來事件包括靜電放電和電磁發(fā)射，比如射頻或微波頻率發(fā)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(guān)的切換、恒溫器的開關(guān)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(jù)本發(fā)明，具體的外來信號可以以一些方式表征，并用于將外來信號從所期望的信號區(qū)別開。以這樣的方式的特征優(yōu)選地涉及外來信號的振幅、持續(xù)時間和定時(獨立或組合)。通常，外來信號或事件的特征化表現(xiàn)可以用于將信號識別為外來信號。例如，該表現(xiàn)可以是具體值，或可以涉及一種傾向或例如基于時間改變的條件。
一種類型的外來信號涉及靜電放電。在某些條件，比如在低相對濕度存在的情況中，用戶可以攜帶顯著量的靜電電荷。因此，當(dāng)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(yù)料的能量會導(dǎo)致測試計測試到充分大的電流，其引起測試計初始化并執(zhí)行干燥測試條上的葡萄糖測試。由于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(dāng)測試計產(chǎn)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(fā)葡萄糖測試，因為干燥的測試條實際上不是有缺陷的并因此不必要地扔掉了干燥的測試條。
在使用中，一旦將測試條100插入條端口連接器214，測試計200將優(yōu)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(yōu)選地施加測試電勢于至少第一工作電極12和參考電極10之間。使用的測試電壓通常取決于具體的測試計和使用的測試條，并且用于所述的測試計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，并被表示為如在圖5中所述的小于零的時間間隔。在液體檢測模式時間間隔TFD過程中，測試計200將優(yōu)選地以預(yù)定頻率連續(xù)測量電流讀數(shù)，直至發(fā)現(xiàn)一單獨的電流讀數(shù)超過了閾值。作為例子，可以使用范圍從大約每20毫秒一次至大約每100毫秒一次的測試頻率。可以用于測試血液的閾值是大約150毫微安。當(dāng)測試條100初始為干燥時，測試計200將測量到零測試電流值或低于閾值的小的測試電流值。一旦施加液體，測試計將測量由于第一工作電極12和參考電極10之間阻抗的減小而導(dǎo)致的電流讀數(shù)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(yù)防措施，依據(jù)本發(fā)明，一旦測試計200測量至少一個大于如圖5所示閾值的電流讀數(shù)，測試計200優(yōu)選地進入ESD檢查模式。在ESD檢查模式中，測試計200優(yōu)選的連續(xù)施加用于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(yōu)選的以預(yù)定安排連續(xù)測量電流讀數(shù)。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(shù)小于閾值，那么測試計200優(yōu)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(shù)大于閾值，測試計200將繼續(xù)葡萄糖測試。
對于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將測量到由于第一工作電極12和參考電極10之間阻抗的減小而導(dǎo)致大于大約150毫微安的電流讀數(shù)的增加。這將優(yōu)選的導(dǎo)致測試計從液體檢測模式行進至ESD檢查模式。典型地，對于ESD檢查時間間隔TESD，測試電流將保持大于150毫微安，允許葡萄糖測試在整個測試時間間隔T1進行。
對于將充分大的ESD注射進入測試計200的情況，可以測量大于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(shù)。典型地，通過ESD產(chǎn)生的測試電流迅速消散，產(chǎn)生典型在大約100毫秒范圍中衰減的瞬態(tài)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，其中對于用于具體液體的已知時間(用于血液大約1秒)，測試電流連續(xù)增加并超過150毫微安的閾值。因此，當(dāng)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(shù)將小于閾值。一旦測試計200測量到小于閾值的電流讀數(shù)，測試計200將優(yōu)選的設(shè)置標(biāo)記。當(dāng)ESD檢查時間間隔TESD終結(jié)，檢查標(biāo)記，如果標(biāo)記被設(shè)置，那么操作退回以再次尋找采樣。如果標(biāo)記未設(shè)置，液體測量優(yōu)選如下面所述地繼續(xù)。
優(yōu)選地，在測量比如血液的液的情況中，ESD檢查時間間隔TESD范圍從大約100毫秒至大約1秒，并且優(yōu)選地為大約200毫秒。ESD檢查時間間隔TESD的下限基于ESD的典型消散時間，其是大約100毫秒，但也可以基于典型的特征比如用于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(yōu)選的基于在測試計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(dāng)測試計執(zhí)行葡萄糖測試時，典型地在測試計200的顯示器上以整數(shù)值輸出測試時間間隔T1的遞減計數(shù)。在顯示器上已經(jīng)過去一秒之后，用戶將相信葡萄糖測試在進行中。因此，當(dāng)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(dāng)顯示器示出一秒的葡萄糖測試已經(jīng)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(fā)讀數(shù)(超過預(yù)定閾值的測量)之后，測試計繼續(xù)監(jiān)控電流進行某一預(yù)定周期時間。例如該閾值可以是表示采樣的存在的電流電平。如果在監(jiān)控周期中，電流降到觸發(fā)閾值之下，測試計將設(shè)置標(biāo)記。當(dāng)監(jiān)控時間期滿，將檢查標(biāo)記，并且如果標(biāo)記被設(shè)置，操作將返回以再次尋找采樣。如果對于整個該周期，電流保持超過閾值，那么可以如通常地處理測試采樣讀數(shù)。一旦第一次檢測到ESD，代替返回，對整個ESD檢查周期監(jiān)控電流，這可以確保ESD脈沖的任何阻尼振蕩在測試計試圖另一讀數(shù)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以用于處理測試電流成為葡萄糖濃度。在本發(fā)明的示范性實施例中，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(zhuǎn)換器，用于將模擬測試電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字測試電流?？梢灶愃频厥褂闷渌鸄/D轉(zhuǎn)換電路，包括具有提供不同的精確度和分辨率的更多或更少比特位的那些，以及由不同的制造商制造或提供的那些。在本發(fā)明的示范性實施例中，必須用充分高的信噪比(S/N)測量測試電流，以使得獲取數(shù)字信號的偏差小于大約5％CV(偏差系數(shù)，％CV＝{標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值}×100)，優(yōu)選的小于大約3％CV，更優(yōu)選地小于大約1％CV，并且甚至更優(yōu)選地小于大約0.1％CV?？梢允褂闷渌鸖/N比，不局限于明確提供的那些。進一步，盡管用％CV表征，也可以在不脫離本發(fā)明的范圍下使用S/N比的其他特征。在示范性實施例中，將描述一種利用A/D轉(zhuǎn)換器減小采樣測試電流中的噪聲的方法。
圖5是依據(jù)示范性實施例的用于葡萄糖測試采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(dāng)前讀數(shù)時間間隔T3、、上面討論的靜電放電(ESD)檢查時間間隔TESD、用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔以及用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔?？商娲?，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(tài)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(shù)量級。然而，在圖5中，較短的時間間隔被顯示為連續(xù)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(tài)OFF之間A/D轉(zhuǎn)換的更高的切換頻率。需要注意，采樣頻率不局限于那些所述的，而是可以使用獲得期望性能的任何頻率。
圖6是用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔和用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔的擴展簡化圖。在本發(fā)明的示范性實施例中，用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔起始于大約5秒，并具有大約80毫秒的持續(xù)時間。類似地，用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔起始于大約5.3秒，并具有大約80毫秒的持續(xù)時間。在用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔和用于第二工作電極T2b的最后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(fā)明不局限于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。
在示范性的實施例中，將描述一種用于以預(yù)定采樣率采樣測試電流的方法。該內(nèi)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。用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔可以包括例如五個連續(xù)的電流讀數(shù)時間間隔T3。類似地，用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔可以包括例如五個電流讀數(shù)時間間隔T3。如圖6和7中所示，電流讀數(shù)時間間隔T3例如可以是大約18毫秒。本發(fā)明不局限于公開的電流讀數(shù)時間間隔的數(shù)量，也不局限于所公開的讀數(shù)時間間隔。
圖7是電流讀數(shù)時間間隔T3的擴展簡化圖，電流讀數(shù)時間間隔T3包括八個連續(xù)的電流采樣時間間隔T4。存在LOW周期讀數(shù)時間間隔T3L，其表示一個時間周期，在其中在獲取A/D轉(zhuǎn)換之后A/D是斷開的，例如用于八個電流采樣時間間隔T4。在LOW周期讀數(shù)時間間隔T3L過程中，微處理器具有空閑時間周期用以執(zhí)行數(shù)據(jù)計算，例如在電流讀數(shù)時間間隔T3過程中獲取的A/D轉(zhuǎn)換的求和或平均。在LOW周期讀數(shù)時間間隔T3的末端，微處理器可以初始化另一電流讀數(shù)時間間隔T3。再次，本發(fā)明不局限于示出和公開的時間間隔，也不局限于示出和公開的時間間隔的數(shù)量。
如圖7和8中所示，電流采樣時間間隔T4可以例如是大約2毫秒。電流采樣時間間隔T4包括HIGH周期采樣時間間隔T4H和LOW周期采樣時間間隔T4L。HIGH周期采樣時間間隔T4H可以是一個周期時間，其中為獲取A/D轉(zhuǎn)換，A/D是接通的。在HIGH周期采樣時間間隔T4H過程中，LOW周期采樣時間間隔T4L可以是一個周期時間，其中在獲取需要的A/D轉(zhuǎn)換之后A/D是斷開的。如圖7和8所示，HIGH周期采樣時間間隔T4H可以是例如大約0.4毫秒，并且LOW周期采樣時間間隔T4L可以例如是大約1.6毫秒。在LOW周期采樣時間間隔T4L期間，微處理器具有空閑時間周期以對在HIGH周期采樣時間間隔T4H期間獲得的A/D轉(zhuǎn)換執(zhí)行數(shù)據(jù)計算，比如A/D轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)操作。在LOW周期采樣時間間隔T4L的末端，微處理器可以初始化另一電流采樣時間間隔T4。所示出和描述的采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是示范性電流讀數(shù)時間間隔T4的擴展圖，其包括十六個連續(xù)的A/D轉(zhuǎn)換時間間隔T5。在HIGH周期采樣時間間隔T4H期間可以以預(yù)定采樣率采樣測試電流。如圖8中所示，例如在示范性實施例中，預(yù)定采樣率可以是大約40千赫茲。在A/D轉(zhuǎn)換時間間隔T5期間可以獲取單獨的A/D轉(zhuǎn)換，在這種情況中，如圖8中所示，A/D轉(zhuǎn)換時間間隔T5可以是例如大約25微秒。A/D轉(zhuǎn)換將是具有振幅的數(shù)字量，所述振幅與進行A/D轉(zhuǎn)換的時間點處的測試電流成比例。A/D轉(zhuǎn)換也被稱作葡萄糖信號，因為在這種情況中A/D轉(zhuǎn)換的振幅與葡萄糖濃度成比例。因此依據(jù)示范性的實施例，在電流采樣時間間隔T4期間可以獲得16個A/D轉(zhuǎn)換，并存儲于測試計200的存儲器部分中。然后利用在電流采樣時間間隔T4過程中獲取的16個A/D轉(zhuǎn)換的平均或求和可以計算電流采樣。在用于減小噪聲的本發(fā)明的實施例中，利用在電流采樣時間間隔T4期間獲取的16個A/D轉(zhuǎn)換的子集的平均或求和可以計算電流采樣。在本發(fā)明的實施例中，描述了一種方法，其示出了當(dāng)測量“電流讀數(shù)”時為了減小噪聲如何選擇16個A/D轉(zhuǎn)換的子集。依據(jù)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個采樣中的一個或多個。進一步，也可以期望使用多于或小于16的A/D轉(zhuǎn)換，以滿足期望的性能目標(biāo)和統(tǒng)計上顯著的目的。
通常，用于減小噪聲的示范性方法是平均多個A/D轉(zhuǎn)換。然而，當(dāng)它服從高斯分布時，平均將有效地減小噪聲。對于其中噪聲不服從高斯分布的情況，非參數(shù)方法可以用于幫助減小噪聲。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(guān)的信號以及移動電話。在示范性的實施例中，如圖9中所示，在電流采樣時間間隔T4期間收集的十六個A/D轉(zhuǎn)換可以基于它們的振幅被分級。代替對于全部十六個A/D轉(zhuǎn)換的簡單平均，可以濾波至少最高振幅A/D轉(zhuǎn)換和最低振幅A/D轉(zhuǎn)換，留下多個接受的A/D轉(zhuǎn)換。在示范性實施例中，僅平均或求和該接受的A/D轉(zhuǎn)換。因為廢棄最高和最低的A/D轉(zhuǎn)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，末端界外值趨于使高斯統(tǒng)計無效的顯著干擾平均。盡管在所述的系統(tǒng)中16個采樣提供好的性能，本發(fā)明不局限于16個采樣?；谄谕男阅芎蜑V波器的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)其他數(shù)量的采樣可以是或多或少有效。
在另一示范性的實施例中，可以濾波四個最高的A/D轉(zhuǎn)換和四個最低的A/D轉(zhuǎn)換，留下8個接受的A/D轉(zhuǎn)換，如圖9所示。圖9描述了高和低濾波區(qū)域120和接受的區(qū)域122。濾波區(qū)域122示出了用于平均的八個剩余的采樣，而區(qū)域120示出將被廢棄的八個采樣。通過平均或求和在電流采樣時間間隔T4期間獲取的八個接受的A/D轉(zhuǎn)換，測試計200的微處理器可以計算電流采樣。下一步，通過平均或求和全部在電流讀數(shù)時間間隔T3中獲取的8個電流采樣(時間T4的，在這種情況中其是64A/D轉(zhuǎn)換的總和)可以計算電流讀數(shù)。在計算電流讀數(shù)之后，通過平均或求和全部在用于第一工作電極T2a的最后電流值時間間隔或用于第二工作電極T2b的最后電流值時間間隔中獲取的5個電流讀數(shù)(在這種情況中其是320個A/D轉(zhuǎn)換的總和)而計算最終電流值。在示范性實施例中，描述一種方法，其中利用電流讀數(shù)和最終電流值用來確定測試條是否已經(jīng)滴加生理性液體，計算葡萄糖濃度，執(zhí)行誤差俘獲程序，以及當(dāng)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(jù)其他示范性實施例，可以使用不同數(shù)量的A/D轉(zhuǎn)換、采樣和讀數(shù)。此外，可以使用單一的工作電極或多于兩個的工作電極，而不脫離本發(fā)明的范圍。
在示范性的實施例中，可以對用于第一工作電極的最后電流值和用于第二工作電極的最后電流值一同求和，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，并因此表示偏差)，然后除以校準(zhǔn)斜率(其將該設(shè)備校準(zhǔn)至已知的葡萄糖濃度/電流曲線或數(shù)據(jù))，以產(chǎn)生可被輸出至顯示器202之上的葡萄糖濃度。通過利用在電流采樣的計算中濾除四個最高和四個最低A/D轉(zhuǎn)換的本發(fā)明的方法，可以充分精確和精準(zhǔn)地計算葡萄糖濃度。盡管這是一種確定葡萄糖濃度的方法，但也可以應(yīng)用其他方法以提供最后的計算，包括查找表和其他數(shù)學(xué)公式。類似地，其他過程可以用于不同類型的分析物。
對于測試條100測量的測試電流可以具有如圖2中示出的特征形狀，當(dāng)用生理性液體測試時，其通常存在。如果不存在特征形狀，那么其通常表示系統(tǒng)缺陷或用戶失誤。更具體地，圖2示出了形成最大峰值并且隨后逐漸衰減的測試電流的例子。在示范性實施例中，誤差俘獲方法可以包括校驗在最大峰值時間Tp之后測試電流不增加。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之后測量如圖5中所示的第二間隔處的電流讀數(shù)。誤差俘獲方法可以確定，如果電流讀數(shù)減去緊接先前電流讀數(shù)小于例如大約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(shù)執(zhí)行誤差俘獲方法，只要在最大峰值時間之后測量緊接先前的電流讀數(shù)。作為例子，如果ICRk-ICRk-1＜100毫微安，那么不存在由于電流非特征隨時間增加導(dǎo)致的誤差，其中ICRk是k秒處的電流讀數(shù)，并且ICRk-1是k-1秒處的電流讀數(shù)。然而，如果ICRk-ICRk-1＞100毫微安，那么測試計200將在顯示器202上輸出誤差信息，并且不輸出葡萄糖濃度。類似地，可以應(yīng)用其他數(shù)據(jù)完整性或誤差俘獲方法，而不脫離本發(fā)明的范圍。
在另一示范性實施例中，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(shù)。可以從五秒處的電流讀數(shù)減去四秒處的電流讀數(shù)。如果ICR5-ICR4＜100毫微安，那么不存在由于隨時間電流非特征增加的誤差，其中ICR5是5秒處的電流讀數(shù)，并且ICR4是4秒處的電流讀數(shù)。然而，如果ICR5-ICR4＞100毫微安，那么測試計200將在顯示器202上輸出誤差信息，并且不輸出葡萄糖濃度。在該示范性實施例中，在一、二和三秒處不使用電流讀數(shù)，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(xiàn)在已參照其中的幾個實施例描述了本發(fā)明。這里通過參照引用在此所標(biāo)示的的任何專利或?qū)＠暾埖娜抗_內(nèi)容。僅為了便于理解已經(jīng)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(lǐng)域的普通技術(shù)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(fā)明的范圍是顯而易見的。因此，本發(fā)明的范圍不局限于這里所描述的結(jié)構(gòu)，而僅通過由權(quán)利要求的語言和那些結(jié)構(gòu)的等價物所描述的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)分析生理性液體采樣以確定存在于生理性液體采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(yīng)用部分和試劑的測試裝置；在至少一對電極上提供預(yù)定電勢；檢測等于或高于閾值的至少一對電極的電流，并隨后監(jiān)控在第一時間周期上的電流的振幅；以及執(zhí)行下面之一1)如果電流的振幅在第一時間周期保持預(yù)定值之上，那么利用第二時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)域中的生理性液體中的分析物濃度的測試讀數(shù)，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于或低于預(yù)定值，那么重復(fù)所述檢測電流的步驟和所述執(zhí)行下面之一的步驟。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在測試裝置的測試液應(yīng)用部分處提供生理性液體采樣。
3.權(quán)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(chǎn)生的電流。
4.權(quán)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(yīng)用區(qū)域中存在生理性液體。
5.權(quán)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于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)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(shù)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中第一時間周期的持續(xù)時間大于來自預(yù)定外來事件的電流峰值衰減至閾值之下所需的時間和小于第二時間周期。
7.一種避免靜電放電干擾生理性液體采樣中的分析物濃度的電化學(xué)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(yīng)用部分和試劑的測試裝置；在至少一對電極上提供預(yù)定電勢；測量至少一對電極的電流，并且如果對于第二預(yù)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(yù)定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)域中的生理性液體中的分析物濃度的測試讀數(shù)，其中第二時間周期包括第一時間周期的初始部分。
8.權(quán)利要求7的方法，其中在第一時間周期，連續(xù)提供在至少一對電極上提供的預(yù)定電勢。
9.權(quán)利要求7的方法，其中第二時間周期的持續(xù)時間大于來自來自預(yù)定外來事件的電流峰值衰減在閾值之下的所需的時間，并小于第一時間周期。
10.一種用于電化學(xué)測量生理性液體采樣中的分析物濃度的測試計，該測試計包括處理器；電化學(xué)測量裝置，其電連接至包括具有至少一對電極的液體應(yīng)用部分和試劑的測試裝置，以使當(dāng)測試裝置電連接至電化學(xué)測量裝置時，電化學(xué)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(dāng)測試裝置與其電連接時，電化學(xué)測試計測量至少一對電極的電流，并且如果對第二預(yù)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(yù)定時間周期的末端處電流的振幅作為表示存在于測試裝置的測試液應(yīng)用區(qū)域中的生理性液體中的分析物濃度的測試讀數(shù)，其中第二時間周期包括第一時間周期的初始部分。
全文摘要
描述了用于測量生理性液體采樣中分析物濃度的電化學(xué)測量技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及用于區(qū)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(shù)。
文檔編號G01N33/487GK1991355SQ20061006408
公開日2007年7月4日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者N·羅伯茨, G·斯米頓 申請人:生命掃描有限公司