專利名稱：用于測(cè)定測(cè)試傳感器溫度的方法和組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于測(cè)定收集在測(cè)試傳感器上的體液樣本中的分析物濃度的方法和組件。具體而言，本發(fā)明總體涉及一種用于測(cè)量測(cè)試傳感器的溫度從而測(cè)定與分析物反應(yīng)的試劑的溫度并基于與試劑的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)分析物濃度的準(zhǔn)確測(cè)定的方法和組件。
背景技術(shù)：
在對(duì)某些生理異常的診斷和維護(hù)時(shí)，對(duì)體液中分析物的定量測(cè)定是非常重要的。 例如，在某些個(gè)體中，需要監(jiān)控乳酸鹽、膽固醇和膽紅素。特別地，重要的是患有糖尿病的個(gè)體需要頻繁地檢查其體液中的葡萄糖水平以調(diào)整他們飲食中的葡萄糖攝入量。這種測(cè)試的結(jié)果可以用來判斷在必要時(shí)需要給予哪種胰島素或其他藥物。在一種血糖測(cè)試系統(tǒng)中，測(cè)試傳感器用于測(cè)試血樣。測(cè)試傳感器含有與例如血糖反應(yīng)的生物傳感材料或試劑材料。例如，傳感器的測(cè)試端可適用于接觸在人的手指已被刺扎后在手指上積聚的被測(cè)試流體(例如，血液)。通過毛細(xì)作用，流體可被抽進(jìn)在傳感器中從測(cè)試端延伸到試劑材料的毛細(xì)通道，使得將被測(cè)試的足量流體被抽進(jìn)傳感器。通常使用將測(cè)試傳感器接收在測(cè)試傳感器開口內(nèi)并利用光學(xué)或電化學(xué)測(cè)試方法的測(cè)量?jī)x來進(jìn)行測(cè)試。然而，這種測(cè)試方法的準(zhǔn)確度會(huì)受到測(cè)試傳感器溫度的影響。例如，在測(cè)試傳感器上血糖與試劑之間的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果在不同溫度下可能會(huì)變化。為獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)，基于就在反應(yīng)開始前的實(shí)際傳感器溫度對(duì)實(shí)際的測(cè)量進(jìn)行校正。測(cè)量測(cè)試傳感器溫度的常規(guī)方式包括從位于測(cè)試傳感器開口附近的熱敏電阻器讀取電阻值。熱敏電阻器的電阻重新計(jì)算化學(xué)反應(yīng)結(jié)果。這種校正方法基于傳感器溫度與位于測(cè)試傳感器開口附近的熱敏電阻器溫度相同的假設(shè)。然而，事實(shí)上，通常位于印刷電路板上的熱敏電阻器實(shí)際上提供了測(cè)量?jī)x的溫度。由于測(cè)量?jī)x的溫度可能與測(cè)試傳感器的溫度十分不同，所以分析物測(cè)量可能會(huì)不準(zhǔn)確。因此，需要具有一種能夠準(zhǔn)確測(cè)量并考慮測(cè)試傳感器溫度從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分析物測(cè)量的方法和組件。

發(fā)明內(nèi)容
用于測(cè)量體液樣本中的分析物濃度的試劑對(duì)溫度的變化可能是敏感的。換句話說，試劑與分析物之間的反應(yīng)程度可能取決于試劑的溫度。結(jié)果，基于反應(yīng)對(duì)樣本中分析物濃度的任何計(jì)算均可能隨著試劑溫度而變化。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)分析物濃度更為準(zhǔn)確的測(cè)量，本發(fā)明的實(shí)施例也測(cè)定試劑的溫度。通過測(cè)定分析物濃度的算法來利用試劑的溫度。通過測(cè)量將試劑保持在流體接收區(qū)中以與收集的樣本反應(yīng)的測(cè)試傳感器的溫度，各實(shí)施例可以測(cè)定試劑的溫度。特別地，這些實(shí)施例在測(cè)試傳感器正被測(cè)量的區(qū)域與試劑溫度處于平衡的同時(shí)來測(cè)量測(cè)試傳感器溫度。一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于測(cè)定體液樣本中的分析物濃度的組件。所述組件包括測(cè)試傳感器，所述測(cè)試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)，其中所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑。所述測(cè)試傳感器具有沿著所述測(cè)試傳感器表面設(shè)置的光柵，所述光柵包括由響應(yīng)于溫度變化的距離等距隔開的一系列平行線性結(jié)構(gòu)。所述組件還包括測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x包括用于接收所述測(cè)試傳感器的端口或開口 ；用于測(cè)定所述試劑與所述分析物之間的反應(yīng)程度的測(cè)量系統(tǒng)；以及用于當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收到所述開口時(shí)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小的溫度測(cè)量系統(tǒng)。所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括光源和光檢測(cè)器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述光柵，并且所述檢測(cè)器被構(gòu)造成從所述光柵接收隨著將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離的變化而變化的衍射光線。所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)衍射光線測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。所述測(cè)量?jī)x根據(jù)所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小來測(cè)定樣本中的分析物濃度。在一個(gè)例子中，所述光源包括將固定波長(zhǎng)光線射向所述光柵的激光器。所述檢測(cè)器根據(jù)角度從所述光柵接收衍射光線。所述角度指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離， 并且所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。在另一個(gè)例子中，所述光源產(chǎn)生白光并將白光射向所述光柵。所述檢測(cè)器從所述光柵接收衍射光線。所述衍射光線包括紅色、綠色和藍(lán)色(RGB)分量。所述衍射光線中的 RGB分量指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離，并且所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。另一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于測(cè)定體液樣本中的分析物濃度的組件。所述組件包括測(cè)試傳感器，所述測(cè)試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)，其中所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑。所述測(cè)試傳感器具有沿著所述測(cè)試傳感器表面布置的偏光材料。所述偏光材料使從所述偏光材料反射的光線出現(xiàn)偏振度。所述偏光材料具有響應(yīng)于溫度而發(fā)生變化并使偏振度變化的結(jié)構(gòu)。所述組件還包括測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x包括用于接收所述測(cè)試傳感器的端口或開口 ；用于測(cè)定所述試劑與所述分析物之間的反應(yīng)程度的測(cè)量系統(tǒng)；以及用于當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收到所述開口時(shí)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小的溫度測(cè)量系統(tǒng)。所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括光源和光檢測(cè)器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述偏光材料，并且所述檢測(cè)器被構(gòu)造成從所述偏光材料接收隨著偏振度變化的反射光線的量。所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述檢測(cè)器接收的反射光線的量測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。所述測(cè)量?jī)x根據(jù)所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小來測(cè)定樣本中的分析物濃度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括測(cè)試傳感器和測(cè)量?jī)x的整個(gè)診斷系統(tǒng)的示圖。圖2是圖1所示的實(shí)施例中測(cè)試傳感器插入測(cè)量?jī)x的示圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)量?jī)x的部分平面圖。圖3B是圖3A所示的測(cè)量?jī)x的局部放大透視圖。圖3C是圖3A所示的測(cè)量?jī)x的內(nèi)部側(cè)視圖。
圖3D是圖3A所示的測(cè)量?jī)x的另一個(gè)內(nèi)部側(cè)視圖。圖3E是圖3A所示的測(cè)量?jī)x的另一個(gè)內(nèi)部側(cè)視圖。圖3F是圖3A所示的測(cè)量?jī)x的示例性處理系統(tǒng)的示圖。 圖4A是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的熱電堆傳感器和熱敏電阻器的示圖。圖4B是圖4A所示的熱電堆傳感器和熱敏電阻器的仰視圖。圖5是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用熱致變色液晶的測(cè)試傳感器的示圖。圖7是熱致變色液晶隨溫度的分子變化的示圖。圖8是熱致變色液晶依據(jù)溫度的顏色范圍的示圖。圖9是來自示例性實(shí)驗(yàn)裝置的溫度_時(shí)間和光強(qiáng)度(RGB)-時(shí)間的示圖。圖10是從圖9示圖的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的溫度_色強(qiáng)度(RGB)的示圖。圖IlA示出用于將RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)的光學(xué)處理的子程序。圖IlB示出處理光學(xué)數(shù)據(jù)從而將RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)的通用算法。圖12是在20 40°C溫度測(cè)試中溫度-時(shí)間和光強(qiáng)度(RGB)-時(shí)間的示圖。圖13是從圖12示圖的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的溫度-色強(qiáng)度(RGB)的示圖。圖14是對(duì)應(yīng)于圖12和圖13數(shù)據(jù)的基于TCLC的溫度和熱電偶數(shù)據(jù)的示圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明各方面的使用TCLC材料陣列來測(cè)量溫度的“切餅形TCLC結(jié)構(gòu)”的示圖。圖16是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另一種光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。圖17是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另一種光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。圖18是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另一種光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。圖19示出一種用于校準(zhǔn)裝置(例如，CGM傳感器)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制器具有根據(jù)本發(fā)明各方面的溫度測(cè)量系統(tǒng)。盡管可容易地對(duì)本發(fā)明做出各種修改及替代形式，但是在附圖中以舉例方式示出了具體實(shí)施方案，并在說明書中進(jìn)行了詳細(xì)說明。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不意圖限制于所披露的特定形式。相反，本發(fā)明將涵蓋本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改形式、等同形式以及替代形式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各方面提供了用于測(cè)量在用來收集體液樣本的測(cè)試傳感器上的試劑的溫度的方法和組件。所述試劑與體液樣本中的分析物反應(yīng)，并且可以測(cè)量反應(yīng)程度，從而測(cè)定樣本中的分析物濃度。反應(yīng)程度可能會(huì)受到試劑溫度變化的影響。通過測(cè)量試劑的溫度， 本發(fā)明的各方面可以考慮到試劑對(duì)溫度的敏感性，并因而獲得對(duì)樣本中分析物濃度的更為準(zhǔn)確的計(jì)算。參照?qǐng)D1，示出了具有測(cè)試傳感器100和測(cè)量?jī)x200的診斷系統(tǒng)10。測(cè)試傳感器 100被構(gòu)造成接收流體樣本，該流體樣本通過使用測(cè)量?jī)x200來進(jìn)行分析。可被分析的分析物包括葡萄糖、血脂全套(例如，膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白 (HDL))、微量白蛋白、血紅蛋白(hemoglobin Aic)、果糖、乳酸鹽或膽紅素。可以預(yù)期的是， 可以測(cè)定其他分析物的濃度。例如，分析物可存在于例如全血樣本、血清樣本、血漿樣本、諸如ISF(間質(zhì)液)和尿液等其他體液、以及非體液中。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“濃度”是指分析物濃度、活性(例如，酶和電解質(zhì))、滴定量(例如，抗體)或者用于測(cè)量目標(biāo)分析物的任何其他測(cè)量濃度。如圖1所示，測(cè)試傳感器100包括具有用于接收體液樣本的流體接收區(qū)110的本體105。例如，使用者可以利用刺血針或切割裝置刺扎手指或人體的其他部位，從而在皮膚表面產(chǎn)生血樣。然后，使用者可以通過將測(cè)試傳感器100的開口 107與樣本接觸來收集血樣。如圖1的實(shí)施例大體描述的，血樣可以經(jīng)由毛細(xì)通道108從開口 107流到流體接收區(qū) 110。流體接收區(qū)110可以含有與樣本反應(yīng)以指示樣本中分析物濃度的試劑115。測(cè)試傳感器100還具有由下面將詳細(xì)描述的測(cè)量?jī)x200接收的測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112。測(cè)試傳感器100可以是電化學(xué)測(cè)試傳感器。電化學(xué)測(cè)試傳感器通常包括多個(gè)電極和含有酶的流體接收區(qū)。流體接收區(qū)含有用于將流體樣本(例如，血液)中的有關(guān)分析物 (例如，葡萄糖)轉(zhuǎn)化成化學(xué)物種的試劑，通過電極圖形的組成部分可以電化學(xué)地測(cè)量化學(xué)物種所產(chǎn)生的電流。所述試劑通常含有酶(例如，葡萄糖氧化酶)，其與分析物和電子受體 (例如，氰鐵酸鹽)反應(yīng)，從而產(chǎn)生可由電極檢測(cè)的電化學(xué)可測(cè)量的物種?？梢灶A(yù)期的是，其他的酶類可用于與葡萄糖反應(yīng)，如葡萄糖脫氫酶。一般而言，選擇酶以與將被測(cè)試的目標(biāo)分析物進(jìn)行反應(yīng)，從而有助于測(cè)定流體樣本的分析物濃度。如果將要測(cè)定另一種分析物的濃度，那么選擇適當(dāng)?shù)拿敢耘c該分析物反應(yīng)。電化學(xué)測(cè)試傳感器的例子(包括其操作)可以在例如轉(zhuǎn)讓給拜爾公司(Bayer Corporation)的美國專利No. 6，531，040中找到。然而，可以預(yù)期的是，也可以利用其他的電化學(xué)測(cè)試傳感器?？蛇x擇地，測(cè)試傳感器100可以是光學(xué)測(cè)試傳感器。光學(xué)測(cè)試傳感器系統(tǒng)可以使用諸如透射光譜法、漫反射系數(shù)法或熒光光譜法等技術(shù)來測(cè)量分析物濃度。指示試劑體系與體液樣本中的分析物反應(yīng)，產(chǎn)生顯色反應(yīng)，這是因?yàn)樵撛噭┡c分析物之間的反應(yīng)會(huì)使樣本改變顏色。顏色改變的程度可以指示體液中的分析物濃度。評(píng)價(jià)樣本的顏色改變以測(cè)量透射光的吸光程度。例如，美國專利No. 5，866，349中記載了透射光譜法。例如，美國專利 No. 5，518，689(題目為"Diffuse Light Reflectance Read Head，，)、美國專利 No. 5，611，999(題目為“Diffuse Light Reflectance Read Head”)和美國專利 No. 5，194，393 (題目為 “Optical Biosensor and Method of Use，，)中記載了漫反射系數(shù)法和熒光光譜法。如圖1進(jìn)一步所示，測(cè)量?jī)x200包括具有測(cè)試傳感器開口 210的本體部205，測(cè)試傳感器開口 210包括用于接收和/或保持測(cè)試傳感器100的連接器。測(cè)量?jī)x200還包括用于測(cè)量流體接收區(qū)110內(nèi)的樣本的分析物濃度的測(cè)量系統(tǒng)220。例如，測(cè)量系統(tǒng)220可以包括用于檢測(cè)電化學(xué)測(cè)試傳感器的電化學(xué)反應(yīng)的電極的觸頭?？蛇x擇地，測(cè)量系統(tǒng)220可以包括用于檢測(cè)光學(xué)測(cè)試傳感器的顯色反應(yīng)的光檢測(cè)器。為了處理來自測(cè)量系統(tǒng)220的信息并從總體上控制測(cè)量?jī)x200的操作，測(cè)量?jī)x200可以利用至少一個(gè)處理系統(tǒng)230，其可以根據(jù)測(cè)量算法執(zhí)行程序指令。由處理系統(tǒng)230處理的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在常規(guī)的存儲(chǔ)裝置235 中。此外，測(cè)量?jī)x可以具有包括顯示器245(例如，可以是液晶顯示器)的用戶界面240。按鈕、滾輪、觸摸屏或其任何組合也可以作為用戶界面240的一部分而設(shè)置，從而允許使用者與測(cè)量?jī)x200相互配合。顯示器245通常顯示有關(guān)測(cè)試程序的信息和/或響應(yīng)于由使用者輸入的信號(hào)的信息。測(cè)試結(jié)果也可以用可聽見的方式報(bào)告，例如，通過使用揚(yáng)聲器。
在一般操作中，使用者在時(shí)刻tQ將測(cè)試傳感器100從包裝(例如容器)中取出。 然后，如圖2所示，使用者在時(shí)刻、將測(cè)試傳感器100插入測(cè)試傳感器開口 210。在時(shí)刻、 將測(cè)試傳感器100插入后，測(cè)量?jī)x200被啟動(dòng)(即，蘇醒)，從而根據(jù)一種方法開始預(yù)定的測(cè)試程序。特別地，從測(cè)試傳感器開口 210發(fā)出信號(hào)以使測(cè)量系統(tǒng)220蘇醒。例如，該信號(hào)可以是機(jī)械或電氣產(chǎn)生的。然后，使用者在時(shí)刻ts將測(cè)試傳感器100與接收到流體接收區(qū) 110內(nèi)的體液樣本接觸。然后，樣本與試劑115反應(yīng)，并且測(cè)量系統(tǒng)220對(duì)反應(yīng)程度進(jìn)行測(cè)量。處理系統(tǒng)230接收有關(guān)反應(yīng)的信息(例如，以電信號(hào)形式)并且根據(jù)測(cè)量算法測(cè)定樣本中的分析物濃度大小。然后，這種測(cè)量的結(jié)果可以記錄在存儲(chǔ)裝置235中和/或經(jīng)由顯示器245向使用者顯示。診斷系統(tǒng)(例如血糖測(cè)試系統(tǒng))通?；跍y(cè)得的輸出和用于進(jìn)行測(cè)試的試劑傳感元件(例如，測(cè)試傳感器100)的已知反應(yīng)性來計(jì)算實(shí)際的葡萄糖值。校準(zhǔn)信息通常用于補(bǔ)償各測(cè)試傳感器不同特性，測(cè)試傳感器隨批次不同會(huì)有變化。例如，校準(zhǔn)信息可以是測(cè)試傳感器的批次特異性試劑校準(zhǔn)信息。校準(zhǔn)信息可以是校準(zhǔn)碼形式。對(duì)與測(cè)試傳感器相關(guān)的選用信息(可能隨批次不同變化)進(jìn)行測(cè)試，以確定與測(cè)量?jī)x一起使用的校準(zhǔn)信息。測(cè)試傳感器的反應(yīng)性或批次校準(zhǔn)信息可以設(shè)置在與傳感器包裝或測(cè)試傳感器相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)電路上。 終端用戶可以將該校準(zhǔn)電路插入。在其他情況下，經(jīng)由傳感器包裝或測(cè)試傳感器上的標(biāo)簽， 使用自動(dòng)校準(zhǔn)電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。在這些情況下，校準(zhǔn)對(duì)于終端用戶是顯然的，并且不需要終端用戶將校準(zhǔn)電路插入測(cè)量?jī)x或輸入編碼信息。本發(fā)明的一些實(shí)施例可以提供手動(dòng)或自動(dòng)校準(zhǔn)的診斷系統(tǒng)。在圖1所示的例子中，診斷系統(tǒng)10是自動(dòng)校準(zhǔn)的，因此測(cè)試傳感器100 可以在測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112處包括自動(dòng)校準(zhǔn)信息區(qū)120，自動(dòng)校準(zhǔn)信息區(qū)120可以包括標(biāo)簽。如上所述，測(cè)試傳感器100上的試劑溫度可以影響由測(cè)量?jī)x200計(jì)算的分析物濃度的準(zhǔn)確度，這是因?yàn)榉治鑫锱c試劑115之間的反應(yīng)程度可能會(huì)隨試劑115的溫度變化。因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例測(cè)定試劑115的溫度并使用計(jì)算出的溫度來獲得對(duì)分析物濃度的更為準(zhǔn)確的測(cè)量。特別地，測(cè)量?jī)x200具有溫度測(cè)量系統(tǒng)250，并且處理系統(tǒng)230使用從溫度測(cè)量系統(tǒng)250計(jì)算出的溫度作為測(cè)量算法的變量輸入。在操作中，當(dāng)測(cè)試傳感器100在時(shí)刻、被插入測(cè)量?jī)x的測(cè)試傳感器開口 210時(shí)， 也利用溫度測(cè)量系統(tǒng)250測(cè)量測(cè)試傳感器100的溫度。雖然系統(tǒng)250實(shí)際上測(cè)量測(cè)試傳感器100 (即，測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112)的溫度，而不是試劑115的溫度，但是當(dāng)測(cè)試傳感器100在時(shí)刻、被插入測(cè)試傳感器開口 210時(shí)，測(cè)試傳感器100和試劑115的溫度與環(huán)境溫度大致平衡。如圖2所示，當(dāng)測(cè)試傳感器100被插入測(cè)試傳感器開口 210時(shí)，測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112位于測(cè)試傳感器開口 210中，但是流體接收區(qū)110可以遠(yuǎn)離測(cè)量?jī)x200。因此，測(cè)量?jī)x接觸區(qū) 112可以由測(cè)量?jī)x200中的熱源加熱，熱源例如是從電源接收電力的部件。然而，流體接收區(qū)110和試劑115可以與熱源充分地隔開，從而基本保持在環(huán)境溫度。因此，對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)定提供了對(duì)試劑115的溫度的有效估計(jì)，而試劑115的溫度被用作測(cè)定分析物濃度的因子。需要注意的是，在短時(shí)間內(nèi)，當(dāng)流體接收區(qū)110接收流體樣本時(shí)，流體接收區(qū)110的溫度在時(shí)刻％可能會(huì)升高，其可以保留來自身體的一些熱量。經(jīng)確定，在短時(shí)間內(nèi)，例如，大約 0. 5秒至大約5秒，在測(cè)試傳感器100在時(shí)刻ti被插入測(cè)試傳感器開口 210之后，在測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112的溫度由于來自測(cè)量?jī)x200的熱量而升高或者由于來自測(cè)量?jī)x200的冷卻而降低之前，仍然可以從測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112測(cè)定到環(huán)境溫度。從測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112測(cè)定到環(huán)境溫度的時(shí)間段可能從插入測(cè)試傳感器的時(shí)間開始(例如，大約0.5秒至大約5秒內(nèi))隨不同因素(例如，所用測(cè)量?jī)x的類型)而變化?？梢岳斫獾氖?，本文提供的時(shí)間范圍(即，大約0.5秒至大約5秒)是示例性的，其他時(shí)間段也可能是合適的。下文將進(jìn)一步討論其他的這類因素。因此，當(dāng)來自測(cè)量?jī)x200的加熱或冷卻效應(yīng)仍然處于最低程度時(shí)，本發(fā)明的一些實(shí)施例可以在時(shí)刻、測(cè)量測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112的溫度。雖然一些實(shí)施例可以在上述時(shí)刻、測(cè)量測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112的溫度，但是其他實(shí)施例也可以在其他時(shí)刻測(cè)量溫度。即使來自測(cè)量?jī)x200的加熱或冷卻效應(yīng)已經(jīng)改變了在測(cè)量時(shí)測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112的溫度，但是通過將算法應(yīng)用到測(cè)量，也可以測(cè)定在加熱或冷卻效應(yīng)之前測(cè)量?jī)x接觸區(qū)112的溫度。例如，在實(shí)際測(cè)量時(shí)間之前，可以應(yīng)用溫度-時(shí)間函數(shù)(即， 溫度_時(shí)間曲線)，從測(cè)量向后外推，以測(cè)定在時(shí)刻、的溫度。如圖2和圖3A-3E所示，溫度測(cè)量系統(tǒng)250位于測(cè)量?jī)x本體205的測(cè)試傳感器開口 210中，使得當(dāng)測(cè)試傳感器100被插入測(cè)試傳感器開口 210時(shí)，溫度測(cè)量系統(tǒng)250的位置可以接近于測(cè)試傳感器100。在圖3A-3E所示的實(shí)施例中，溫度測(cè)量系統(tǒng)250包括設(shè)置在測(cè)試傳感器開口 210內(nèi)的位置251處的熱電堆傳感器250A，例如在印刷電路板231上。雖然一些實(shí)施例可以包括設(shè)置在測(cè)試傳感器開口 210內(nèi)的位置251處的溫度測(cè)量系統(tǒng)250，但是溫度測(cè)量系統(tǒng)250也可以設(shè)置在其他區(qū)域，以允許對(duì)測(cè)試傳感器100進(jìn)行溫度測(cè)量。例如，溫度測(cè)量系統(tǒng)250可以設(shè)置在從測(cè)量?jī)x本體205向外伸出的結(jié)構(gòu)(例如，臂部)上，從而當(dāng)測(cè)試傳感器100被插入測(cè)試傳感器開口 210時(shí)，測(cè)量測(cè)試傳感器100的位于測(cè)試傳感器開口 210外部的區(qū)域。該結(jié)構(gòu)可以從測(cè)量?jī)x本體205永久地伸出，或者可以經(jīng)手動(dòng)操作或自動(dòng)觸發(fā)以伸出或向外擺動(dòng)到適當(dāng)位置，從而用于測(cè)量測(cè)試傳感器100的區(qū)域。此外，其他實(shí)施例可以包括相對(duì)于測(cè)量?jī)x本體205設(shè)置在任意位置的多于一個(gè)的結(jié)構(gòu)， 從而用于測(cè)量測(cè)試傳感器100的多于一個(gè)的區(qū)域。對(duì)多于一個(gè)區(qū)域的溫度測(cè)量可以對(duì)試劑 115提供更為準(zhǔn)確的溫度測(cè)定。例如，不同于圖3E的構(gòu)造，測(cè)試傳感器100可以橫向地插入測(cè)試傳感器開口 210，而不是縱向地插入，使得可以訪問沿著測(cè)試傳感器100的多于一個(gè)的區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。一般而言，所有材料在高于絕對(duì)零度的溫度下都會(huì)不斷地釋放能量。紅外輻射是電磁波譜的一部分并占據(jù)可見光與無線電波之間的頻率。光譜的紅外(IR)部分跨越從約 0. 7微米到約1000微米的波長(zhǎng)。通常用于溫度測(cè)量的波段是從約0. 7微米到約20微米。 通過利用從測(cè)試傳感器100發(fā)出的黑體輻射，熱電堆傳感器250A測(cè)量實(shí)際的傳感帶溫度。 由于已知測(cè)試傳感器100發(fā)出的紅外能量的大小及發(fā)射率，因而可以測(cè)定測(cè)試傳感器100 的實(shí)際溫度。特別地，熱電堆傳感器250A可以產(chǎn)生與入射紅外輻射成比例的電壓。因?yàn)闊犭姸褌鞲衅?50A的表面溫度與入射紅外輻射相關(guān)，所以可以從熱電堆傳感器250A測(cè)定表面溫度。當(dāng)測(cè)試傳感器100被接收到測(cè)試傳感器開口 210中時(shí)，熱電堆傳感器250A的位置251貼近測(cè)試傳感器100或基本上鄰近測(cè)試傳感器100。位置251確保由熱電堆傳感器 250A檢測(cè)到的紅外輻射基本上來自于測(cè)試傳感器100。換句話說，熱電堆傳感器250A可以被定位成使得來自外部源(例如，環(huán)境光)的光線對(duì)熱電堆傳感器250A讀數(shù)的影響最小。 雖然圖3E示出了例如熱電堆傳感器250A在測(cè)試傳感器100下方，但是可以理解的是，熱電堆傳感器可以定位在相對(duì)于測(cè)試傳感器的其他適當(dāng)位置。
圖3F示出了可以用于在測(cè)量?jī)x200中運(yùn)行熱電堆傳感器250A的處理系統(tǒng)230的各方面。首先，模擬放大器230A接收來自熱電堆傳感器250A的輸出電信號(hào)。來自模擬放大器230A的經(jīng)放大的模擬信號(hào)經(jīng)由模擬濾波器230B傳送到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230C。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230C對(duì)放大的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，隨后可被數(shù)字濾波器230D濾波。然后，數(shù)字信號(hào)被傳送到微控制器230E。微控制器230E基于來自熱電堆傳感器250A的輸出電信號(hào)的幅度來計(jì)算測(cè)試傳感器100的溫度，并利用計(jì)算出的溫度來校正來自測(cè)量系統(tǒng)220的初始血糖值。對(duì)于一些實(shí)施例，可以預(yù)期的是，模擬濾波器230B、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230C和數(shù)字濾波器230D可以組合到微控制器230E中。在一些實(shí)施例中，模擬濾波器230B和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230C可以集成到專用集成電路(ASIC)中。在其他實(shí)施例中，可以利用存儲(chǔ)裝置(例如EEPR0M)來存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。此外，還可以預(yù)期的是，在一些實(shí)施例中，模擬濾波器230B 和數(shù)字濾波器230D是任選的。還需要注意的是，雖然在圖3F中熱電堆傳感器250A的位置與接收測(cè)試傳感器電極的電觸頭221相對(duì)，但是在其他實(shí)施例中，熱電堆傳感器可以定位在測(cè)試傳感器的同一側(cè)。圖4A和圖4B示出了典型的熱電堆傳感器250A，其包括密封在金屬殼體255A中的一系列熱敏元件。特別地，熱電堆傳感器250A可以包括光學(xué)濾波器257A和吸收區(qū)258A。 可以預(yù)期的是，熱電堆傳感器250A可以收容在各種TO殼體或表面安裝設(shè)備殼體中。熱電堆傳感器250A的時(shí)間常數(shù)的量級(jí)為IOOms以下，這在操作上與具有量級(jí)為大約5秒的典型測(cè)試時(shí)間的診斷系統(tǒng)10相對(duì)應(yīng)。一般而言，熱電堆傳感器250A提供了足夠的靈敏度、小的靈敏度溫度系數(shù)以及高的再現(xiàn)性和可靠性。如圖4A和圖4B所示，溫度測(cè)量系統(tǒng)250可以任選地包括額外的參考溫度傳感器 260A，例如傳感器、熱敏電阻器、半導(dǎo)體溫度傳感器等。這類參考溫度電阻器260A或熱敏電阻器也可以收容在殼體255A中。因此，圖3A-3F所示的溫度測(cè)量系統(tǒng)250可以提供測(cè)試傳感器100的溫度和測(cè)量?jī)x本體205的參考溫度，作為由處理系統(tǒng)230運(yùn)行的測(cè)量算法的變量輸入。因此，圖4A和圖4B所示的溫度測(cè)量系統(tǒng)250具有對(duì)應(yīng)于熱電堆傳感器250A的兩個(gè)插腳(例如，插腳1和插腳3)和對(duì)應(yīng)于熱敏電阻器260A的兩個(gè)插腳(例如，插腳2和插腳4)。這樣，測(cè)量?jī)x200測(cè)量插腳1和3之間的電壓，其指示與測(cè)試傳感器200的溫度相關(guān)的紅外輻射的量。另外，測(cè)量?jī)x測(cè)量插腳2和4之間的電阻，其指示測(cè)量?jī)x本體205的溫度?？梢灶A(yù)期的是，可以利用其他類型的接觸結(jié)構(gòu)(例如墊子)，并且實(shí)施例不限于使用圖 4A和圖4B所示的插腳。例如，測(cè)量?jī)x200可以配備有Heimann HMS Z11-F5. 5超小型熱電堆傳感器 (Heimann Sensor GmbH, Dresden, Germany)，提供了一種互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) 兼容的傳感器芯片以及熱敏電阻器參考芯片。HMS 211呼5.5的直徑是3.55!11111，高度是 2.4mm?？梢灶A(yù)期的是，可以使用具有不同尺寸的其他熱電堆傳感器。有利的是，這種熱電堆傳感器的緊湊尺寸使得熱電堆傳感器能夠包裝在已知的測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)中，并定位插入測(cè)試傳感器的測(cè)試傳感器開口處。在一項(xiàng)研究中，測(cè)量?jī)x配備有Heimann HMS B21熱電堆傳感器(Heimann Sensor GmbH)。HMS B21熱電堆傳感器的操作與先前描述的HMS Zl 1-F5. 5超小型熱電堆傳感器相似，但是具有更大的尺寸，即，8. 2mm的直徑和3mm的高度。研究表明，雖然測(cè)量?jī)x本體具有大約30°C的溫度，但是熱電堆傳感器能夠在室溫(即，大約20°C )下測(cè)量插入的測(cè)試條的溫度?？梢灶A(yù)期的是，可以使用其他的熱電堆傳感器。在一些實(shí)施例中，也可以利用溫度測(cè)量系統(tǒng)250來測(cè)量指示分析物實(shí)際濃度的溫度改變。例如，分析物與試劑之間的反應(yīng)可以產(chǎn)生指示樣本中分析物濃度的可測(cè)量的熱量。在可選實(shí)施例中，溫度測(cè)量系統(tǒng)250可以包括如圖5所示的光學(xué)傳感系統(tǒng)250B。 測(cè)量?jī)x200可以測(cè)量涂布在測(cè)試傳感器100上的溫度敏感或熱致變色材料的變化，而不是通過測(cè)量紅外輻射來計(jì)算測(cè)試傳感器100的溫度。熱致變色材料根據(jù)溫度的變化而改變顏色。一般而言，熱色現(xiàn)象是伴隨有加熱和冷卻時(shí)的物質(zhì)的光譜特性的可逆變化。雖然文字的實(shí)際含義規(guī)定了可見的顏色變化，但是熱色現(xiàn)象也可以包括在可視區(qū)外部能更好觀察到光譜轉(zhuǎn)變或在可視區(qū)根本觀察不到光譜轉(zhuǎn)變的一些情況。熱色現(xiàn)象可以在固相或液相中出現(xiàn)。光線可以按反射、吸收或散射的形式與材料相互作用，對(duì)這些光線-材料相互作用中的任一種相互作用進(jìn)行溫度依賴性變化都會(huì)導(dǎo)致熱色現(xiàn)象。這些熱致變色材料可以包括隱色染料和膽留型液晶。其他的熱致變色材料還包括電活性聚合物，例如聚乙炔、聚噻吩或聚苯胺。根據(jù)表1中的物理背景知識(shí)示出了熱致變色材料的類別。表 權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)定流體樣本中的分析物濃度的組件，包括測(cè)試傳感器，所述測(cè)試傳感器包括用于接收流體樣本的流體接收區(qū)，所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑，所述測(cè)試傳感器具有測(cè)試傳感器溫度并且所述試劑具有試劑溫度，其中所述測(cè)試傳感器具有沿著所述測(cè)試傳感器表面設(shè)置的光柵， 所述光柵包括由響應(yīng)于溫度變化的距離等距隔開的一系列平行線性結(jié)構(gòu)；測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x包括開口，用于接收所述測(cè)試傳感器；測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)定所述試劑與所述分析物之間的反應(yīng)程度；和溫度測(cè)量系統(tǒng)，用于當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收到所述開口時(shí)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小，其中所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括光源和光檢測(cè)器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述光柵，并且所述檢測(cè)器被構(gòu)造成從所述光柵接收隨著將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離的變化而變化的衍射光線，所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)衍射光線測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小，其中所述測(cè)量?jī)x利用所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小來測(cè)定樣本中的分析物濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述光源包括將固定波長(zhǎng)光線射向所述光柵的激光器，所述檢測(cè)器根據(jù)角度從所述光柵接收衍射光線，所述角度指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離，并且所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其中所述固定波長(zhǎng)在大約450nm到ISOOnm的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的組件，其中所述檢測(cè)器包括線性光電二極管陣列。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述光源產(chǎn)生白光并將白光射向所述光柵，所述檢測(cè)器從所述光柵接收衍射光線，所述衍射光線包括紅色、綠色和藍(lán)色(RGB)分量，所述衍射光線中的RGB分量指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離，并且所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其中所述檢測(cè)器包括紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述光柵在所述測(cè)試傳感器的表面中輥軋形成。
8.如權(quán)利要求1所述的組件，其中利用激光加工將所述光柵刻在所述測(cè)試傳感器的表面中。
9.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述光柵由單獨(dú)的材料形成并涂布在所述測(cè)試傳感器上。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其中通過沉積將所述單獨(dú)的材料涂布在所述測(cè)試傳感器的表面上。
11.一種用于測(cè)定流體樣本中的分析物濃度的組件，包括測(cè)試傳感器，所述測(cè)試傳感器包括用于接收流體樣本的流體接收區(qū)，所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑，所述測(cè)試傳感器具有測(cè)試傳感器溫度并且所述試劑具有試劑溫度，其中所述測(cè)試傳感器具有沿著所述測(cè)試傳感器表面布置的偏光材料，所述偏光材料使從所述偏光材料反射的光線出現(xiàn)偏振度，所述偏光材料具有響應(yīng)于溫度而發(fā)生變化并使偏振度變化的結(jié)構(gòu)；測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x包括開口，用于接收所述測(cè)試傳感器；測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)定所述試劑與所述分析物之間的反應(yīng)程度；和溫度測(cè)量系統(tǒng)，用于當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收到所述開口時(shí)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小，其中所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括光源和光檢測(cè)器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述偏光材料，并且所述檢測(cè)器被構(gòu)造成從所述偏光材料接收隨著偏振度變化的反射光線的量，所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述檢測(cè)器接收的反射光線的量測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小，其中所述測(cè)量?jī)x利用所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小來測(cè)定樣本中的分析物濃度。
12.如權(quán)利要求11所述的組件，其中所述光源是將固定波長(zhǎng)光線射向所述偏光材料的激光器。
13.如權(quán)利要求12所述的組件，其中所述固定波長(zhǎng)在大約450nm到ISOOnm的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求11所述的組件，其中所述檢測(cè)器包括光電二極管和偏光濾波器。
15.一種用于測(cè)定體液樣本中的分析物濃度的方法，包括以下步驟接收測(cè)試傳感器，所述測(cè)試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)，所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑，所述測(cè)試傳感器具有測(cè)試傳感器溫度并且所述試劑具有試劑溫度，其中所述測(cè)試傳感器具有沿著所述測(cè)試傳感器表面設(shè)置的光柵，所述光柵包括由響應(yīng)于溫度變化的距離等距隔開的一系列平行線性結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收時(shí)，利用溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小，其中所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括光源和光檢測(cè)器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述光柵， 并且所述檢測(cè)器被構(gòu)造成從所述光柵接收隨著將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離的變化而變化的衍射光線，所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)衍射光線測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小；和根據(jù)所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小，測(cè)定樣本中的分析物濃度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述光源包括將固定波長(zhǎng)光線射向所述光柵的激光器，所述檢測(cè)器根據(jù)角度從所述光柵接收衍射光線，所述角度指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離，并且所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述固定波長(zhǎng)在大約450nm到ISOOnm的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述檢測(cè)器包括線性光電二極管陣列。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述光源產(chǎn)生白光并將白光射向所述光柵，所述檢測(cè)器從所述光柵接收衍射光線，所述衍射光線包括紅色、綠色和藍(lán)色(RGB)分量，所述衍射光線中的RGB分量指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離，并且所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述檢測(cè)器包括紅色、綠色和藍(lán)色光電二極管。
21.一種用于測(cè)定體液樣本中的分析物濃度的方法，包括以下步驟接收測(cè)試傳感器，所述測(cè)試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)，所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑，所述測(cè)試傳感器具有測(cè)試傳感器溫度并且所述試劑具有試劑溫度，其中所述測(cè)試傳感器具有沿著所述測(cè)試傳感器表面布置的偏光材料，所述偏光材料使從所述偏光材料反射的光線出現(xiàn)偏振度，所述偏光材料具有響應(yīng)于溫度而發(fā)生變化并使偏振度變化的結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收時(shí)，利用溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小，其中所述溫度測(cè)量系統(tǒng)包括光源和光檢測(cè)器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述偏光材料，并且所述檢測(cè)器被構(gòu)造成從所述偏光材料接收隨著偏振度變化的反射光線的量，所述溫度測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)所述檢測(cè)器接收的反射光線的量測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大??；和根據(jù)所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小，測(cè)定樣本中的分析物濃度。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述光源包括將固定波長(zhǎng)光線射向所述偏光材料的激光器。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述固定波長(zhǎng)在大約450nm到ISOOnm的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述檢測(cè)器包括光電二極管和偏光濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測(cè)定體液樣本中的分析物濃度的組件。所述組件包括測(cè)試傳感器(100)，所述測(cè)試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)(110)，其中所述流體接收區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測(cè)量反應(yīng)的試劑(115)。所述組件還包括測(cè)量?jī)x(200)，所述測(cè)量?jī)x包括用于接收所述測(cè)試傳感器(100)的端口或開口(210)；用于測(cè)定所述試劑與所述分析物之間的反應(yīng)程度的測(cè)量系統(tǒng)；以及用于當(dāng)所述測(cè)試傳感器被接收到所述開口時(shí)測(cè)定所述測(cè)試傳感器溫度的大小的溫度測(cè)量系統(tǒng)。所述測(cè)量?jī)x根據(jù)所述反應(yīng)程度和所述測(cè)試傳感器溫度的大小來測(cè)定樣本中的分析物濃度。
文檔編號(hào)G01N33/487GK102227627SQ200980147992
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者保羅·里普利, 孫海昌 申請(qǐng)人:拜爾健康護(hù)理有限責(zé)任公司