專利名稱：生物感測器及生物感測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物感測器及生物感測方法，且特別涉及一種會根據(jù)血球容積比進(jìn)行校正的生物感測器及生物感測方法。
背景技術(shù)：
一般電化學(xué)感測試片的偵測原理，主要是利用血液檢體中的待測物與試片上的試劑進(jìn)行反應(yīng)，并通過一固定電壓來測量試片的一電流值，再利用一轉(zhuǎn)換公式來求得待測物的濃度。但是這樣的單電壓取電流的檢測裝置很容易受到血液中的血球的干擾，進(jìn)而影響到測量的正確性。血球容積比(HCT)對全血檢驗所產(chǎn)生的效應(yīng)有二 ( 一)、改變血液的粘稠度，造成電子傳遞的效率不一，影響最后測量到的電流值；(二)、造成檢測血清的容積比不一致，進(jìn)而導(dǎo)致測量標(biāo)準(zhǔn)差異問題。以血糖檢測為例，由于不同使用者的血液中血清與血球的濃度比例不同，而血糖試片上的試劑只能跟血清反應(yīng),對于相同體積的全血檢體而言,血球含量越高則實際上可以與試劑反應(yīng)的血清的體積也越少。即使血糖濃度(血液中的葡萄糖濃度)相同，也會因為不同的血球容積比造成不同的檢測結(jié)果。為了降低或排除血球容積比不同所造成的測量誤差，先前技術(shù)利用血球分離膜將檢體中的血球排除。然而，這樣的方法會需要更多的檢體，且反應(yīng)時間也會變得更長。另一種方法是利用交流阻抗測量方法來估計檢體的血球容積比，并對于檢測的結(jié)果進(jìn)行回饋補(bǔ)償。但是，這樣的方式必須額外增加一組測量電極，或是采用交流電壓，會增加感測試片制作的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用交替直流電壓且可以減少受血球容積比所造成的誤差或利用此特性去校正血球容積比所造成的誤差的全血檢測裝置。本發(fā)明的一實施例提供一種生物感測器，用以搭配一感測單元，該感測單元包括一第一電極、一第二電極以及一容納一待測檢體的反應(yīng)腔體。該生物感測器耦接于一直流電壓源且包括一控制單元以及一轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器，耦接該直流電壓源、該第一電極與該第二電極。該控制單元控制該轉(zhuǎn)換器，使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一直流電壓。本發(fā)明的另一實施例提供一種生物感測方法，適用一感測單元以及一生物感測器。該感測單元容納一待測檢體且具有一第一電極以及一第二電極。該生物感測器與該感測單元連接且具有一轉(zhuǎn)換器。該方法包括對該待測檢體施加一直流電壓；在一第一預(yù)定時間后；通過該轉(zhuǎn)換器使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓且同量值的反向電壓；在一第二預(yù)定時間后，量得一電流值，并根據(jù)該電流值估計該待測檢體的濃度，且該電流值所受到的血容積比影響小于在第一預(yù)定時間內(nèi)的電流值。本發(fā)明的另一實施例提供一種生物感測方法，適用一感測單元以及一生物感測器。該感測單元容納一待測檢體且具有一第一電極以及一第二電極。該生物感測器與該感測單元連接且具有一轉(zhuǎn)換器。該方法包括對該待測檢體施加一直流電壓；在一第一預(yù)定時間后，量得一第一電流值；通過該轉(zhuǎn)換器使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓且同量值的反向電壓；以及在一第二預(yù)定時間后，量得一第二電流值，因為第二電流值比第一電流值所受到的血容積比影響不同，可根據(jù)該第一電流值與該第二電流值估計該待測檢體的一血球容積比。本發(fā)明的另一實施例提供一種生物感測方法，適用一感測單元以及一生物感測器。該感測單元具有一反應(yīng)腔體、一反應(yīng)試劑、一第一電極以及一第二電極。該生物感測器具有一轉(zhuǎn)換器。該方法包括汲取一待測檢體進(jìn)入該反應(yīng)腔體，使該待測檢體與該反應(yīng)試劑進(jìn)行反應(yīng)；在一恒穩(wěn)定期時，對該待測檢體施加一直流電壓，并量得一第一電流值；通過該轉(zhuǎn)換器使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓的反向電壓；在一轉(zhuǎn)換期(transition)內(nèi)，對該待測檢體量得一第二電流值；在該待測檢體被施加該反向電壓持續(xù)一預(yù)定時間后，對該待測檢體量得一第三電流值；因為該第三電流值比第一電流值 所受到的血容積比影響不同，可根據(jù)該第一電流值與該第三電流值估計該待測檢體的一血球容積比。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的一生物感測器以及一感測單元的一實施例的示意圖。圖2為施加于圖I的生物感測器以及感測單元的電壓與測量電流的示意圖。圖3為R值與血球容積比的一關(guān)系圖。圖4為血球容積比與電流的一關(guān)系圖。圖5為未接受校正的第二電流值Ib與接收過校正的第二電流值IB’的比較圖。圖6為施加于一生物感測器以及感測單元的電壓與測量電流的示意圖。圖7為電流值Ia與電流值Ic在不同血球容積比下的漂移率的示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下11:感測單元；12:轉(zhuǎn)換器；13 :運(yùn)算放大器；14:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；15 :控制單元；16:第一電極；17:第二電極；18 :反應(yīng)腔體；IA:第一電流；Ib :第二電流；Ic:第三電流；TA，TB，Tc:時間點(diǎn)。
具體實施方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如上、下、左、右、前或后等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。本發(fā)明的一實施例提供了一種簡單的生物感測器、感測單元以及血球容積比測量技術(shù)，該技術(shù)通過補(bǔ)償?shù)姆绞絹斫档脱蛉莘e比對一般拋棄式的 生物感測器所造成的干擾。其作法為先將待測檢體通過毛細(xì)吸力導(dǎo)入一內(nèi)含至少兩個反應(yīng)電極與反應(yīng)試劑的反應(yīng)腔體內(nèi)。接著先施加一持續(xù)數(shù)秒鐘的直流電壓于兩個感測電極，通過一運(yùn)算放大器與一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來讀取感測單元內(nèi)的反應(yīng)信號，并在不同的時間點(diǎn)取得一第一電流值與一第二電流值。接著，再利用一轉(zhuǎn)換器(或是切換裝置)，將兩個感測電極的極性瞬間、相互切換，并施加另一持續(xù)數(shù)秒的反向電壓，再通過同一組的運(yùn)算放大器與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器讀取反應(yīng)信號，并測量一第三電流值。其中該直流電壓與該反向電壓是反向的兩個電壓。利用該第三電流值比第一電流值所受到的血容積比影響不同，以該第一電流值與該第三電流值來估計血球容積比，接著再利用估計的血球容積比對該第二電流值進(jìn)行電流值的校正，并根據(jù)該校正后的第二電流值來估計一生物感測參數(shù)，如血糖值。在另一個實施例中，可以只需測量第一電流值與第三電流值即可，再利用估計到的血球容積比來對該第三電流值進(jìn)行電流的校正，并根據(jù)該校正后的第三電流值來估計一生物感測參數(shù)，如血糖值。在另一個實施例中，可以只需測量第三電流值即可，直接根據(jù)該第三電流值來估計一生物感測參數(shù)，如血糖值。圖I為根據(jù)本發(fā)明的一生物感測器以及一感測單元的一實施例的示意圖。生物感測器包括一轉(zhuǎn)換器12、一運(yùn)算放大器13、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器14以及一控制單元15。感測單兀11包括一第一電極16、一第二電極17以及一反應(yīng)腔體18。在本實施例中,第一電極16耦接一直流電壓源提供的一直流電壓V1，且第二電極17例如是耦接一地電位GND。也即，第一電極16與第二電極17之間具有一電位差Vp轉(zhuǎn)換器12稱接運(yùn)算放大器13的一正輸入端與一負(fù)輸入端，并根據(jù)控制單元15的一控制信號，使得該第一電極16耦接該運(yùn)算放大器13的負(fù)輸入端或是正輸入端，且使得該第二電極17耦接該運(yùn)算放大器13的正輸入端或是負(fù)輸入端。也即，第一電極16與第二電極17分別接到運(yùn)算放大器13的兩個相異的輸入端。反應(yīng)腔體18內(nèi)儲存有反應(yīng)試劑，且用以容納一待測檢體，如血液。當(dāng)該待測檢體進(jìn)入該反應(yīng)腔體18且與反應(yīng)試劑起電化學(xué)作用時，該第一電極16與該第二電極17可對該待測檢體施加直流電壓V1，并持續(xù)一第一預(yù)定時間Ta (例如，約第2至7秒)后，此期間通過運(yùn)算放大器13與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器14分別量得一第一電流值Ia與一第二電流值Ib (參閱圖2，后述)。接著，該控制單元15隨即輸出一控制信號到該轉(zhuǎn)換器
12,使該第一電極16與該第二電極17對該待測檢體施加一與該直流電壓V1反向的一反向直流電壓，其值為-V1，并持續(xù)一第二預(yù)定時間(例如，約為O. 5秒至5秒)后，并量得一第三電流值Ie為了更清楚說明，請同時參考圖2。圖2為施加于第I圖的生物感測器以及感測單元的電壓與測量電流的示意圖。在圖2中，先對待測檢體施加直流電壓V1，此時可以發(fā)現(xiàn)流經(jīng)待測檢體的電流值會慢慢地降低，且趨近于穩(wěn)定值。因此在測量第一電流值Ia時，必須盡量在穩(wěn)態(tài)(steady state)時間區(qū)間稍早前即取得。在圖2中，在時間點(diǎn)Ta時測量電流值Ia，接著在時間點(diǎn)Tb的時候，測量電流值IB。需注意的是，時間點(diǎn)Tb為前述施加的直流電壓V1轉(zhuǎn)換為反向電壓-V1的時間點(diǎn)之前。在另一個實施例中，電流值Ib也可在電壓轉(zhuǎn)換后，也即，于反向電壓-V1時所測量(圖中未示)。接著，在時間點(diǎn)Tc測量第三電流值Ic時，則盡量在轉(zhuǎn)態(tài)(transition state)時間區(qū)間內(nèi)取得。在第2圖及本實施例中，施加電壓是在第7秒的時候由該直流電壓V1改變?yōu)樵摲聪螂妷?V”因此時間點(diǎn)Tc則例如是在第8秒的時候去測量電流值I。。在本實施例中，時間點(diǎn)C越接近電壓轉(zhuǎn)變的時間點(diǎn)越好；換言之，當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換后馬上去測量電流值Ic，對于之后的電流校正與血球容積比的校正能夠有更好的效果。在取得第一電流值Ia、第二電流值Ib與第三電流值I。后，先將第一電流值Ia與第三電流值I。相除取得比值R(R= IA/I。)。接著，利用該比值R與血球容積比(HCT)作圖，可得到如圖3所示的一呈現(xiàn)反比關(guān)系的線性方程式HCT = kR+h，其中k與h為參數(shù)。在其他的實施方式中，可先建立R值與血球容積比的一對照表，再利用查表的方式求得血球容積比的數(shù)值。由于前述R值與HCT值呈線性關(guān)系，因此可通過測量所得的第一電流值Ia與第三 電流值Ic的比值R(R= IA/IC)來推測HCT值。再以此推測的HCT值40%為中心點(diǎn)，可以推估每增加I % HCT值，測量的電流值減少I. 11% (如圖4所示)。因此，我們可以先對第二電流值Ib進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后的第二電流值IB’如下IB，= Ib/(1+(HCT-40% )*1· 11)再將前述的血球容積比公式(HCT = kR+h)帶入，可得到下列式子IB，= IB/(l+((k*IA/Ic+h) -40% )*1· 11)圖5為未接受校正的第二電流值Ib與接收過校正的第二電流值Ib’的比較圖。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，通過前述的血球容積比的回饋后，因為血球容積比造成的干擾(Bias)明顯降低。另一方面，因為前述多種方式測量的第一電流值、第二電流值、與第三電流值等所受到的血容積比影響程度各有不同，可依據(jù)不同的測量值評估不同的生物感測參數(shù)，如血糖值。請參考圖6。圖6為施加于一生物感測器以及感測單元的電壓與測量電流的示意圖。圖6所使用的生物感測器的一實施例為圖I所示的一生物感測器。在圖6中，先對待測檢體施加直流電壓V1，此時可以發(fā)現(xiàn)流經(jīng)待測檢體的電流值會慢慢地降低，且趨近于穩(wěn)定值。因此在測量電流值Ia時，必須盡量在穩(wěn)態(tài)(steady state)時間區(qū)間稍早前即取得。在圖6中，在施加直流電壓V1后第3秒時測量電流值Ia，接著在一定時間后，測量電流值IB。需注意的是，測量電流值Ib的時間點(diǎn)較佳在前述施加的直流電壓V1被轉(zhuǎn)換為反向電壓-V1的時間點(diǎn)之前。在另一個實施例中，電流值Ib也可在電壓轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行測量，也即，于反向電壓-V1時所測量(圖中未示)。在本實施例中，施加直流電壓V1后第7秒時測量電流值IB。接著，在另一預(yù)定時間后測量電流值I。時。電流值I。的測量應(yīng)盡量在轉(zhuǎn)態(tài)(transition state)時間區(qū)間內(nèi)取得。在圖6的實施例中，施加的電壓是在第7秒的時候由該直流電壓V1改變?yōu)樵摲聪螂妷?V1,因此測量電流值Ic的時間點(diǎn)則可以選擇在第8秒的時候去測量電流值I。。在本實施例中，測量電流值Ic的時間點(diǎn)越接近電壓轉(zhuǎn)變的時間點(diǎn)越好。換言之，當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換后馬上去測量電流值Ic，對于之后的電流校正與血球容積比的校正能夠有更好的效果。圖7為電流值Ia與電流值I。在不同血球容積比下的漂移率的示意圖。圖7的示意圖是根據(jù)一 80mg/dL的葡萄糖(或血糖)的檢體的檢測結(jié)果。從圖7上可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)血球容積比越小時，電流值Ia與電流值I。的漂移率越高。為了降低漂移率的影響，可利用前述的方式，先求得比值R(R= IA/IC)。接著再對電流值Ib進(jìn)行校正，降低因血球容積比造成的干擾,并根據(jù)該校正后的電流值Ib來估計一生物感測參數(shù),如血糖值。惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實施例或申請專利范圍不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本發(fā)明的權(quán)利范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種生物感測器，用以搭配一感測單元，該感測單元包括一第一電極、一第二電極以及一容納一待測檢體的反應(yīng)腔體，其特征在于，該生物感測器耦接于一直流電壓源且包括: 一控制單兀；以及 一轉(zhuǎn)換器，耦接該直流電壓源、該第一電極與該第二電極；該控制單元控制該轉(zhuǎn)換器，使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一直流電壓。
2.如權(quán)利要求I所述的生物感測器，其特征在于，該直流電壓源包括 一第一端，初始耦接該第一電極；以及 一第二端，初始耦接該第二電極。
3.如權(quán)利要求2所述的生物感測器，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器使該第一電極耦接該第二端，該第二電極稱接該第一端，使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓的反向電壓。
4.如權(quán)利要求I所述的生物感測器，其特征在于，所述的生物感測器用于感測一血糖值。
5.如權(quán)利要求I所述的生物感測器，其特征在于，還包括一運(yùn)算放大器，用以感測并放大該待測檢體的一電流。
6.如權(quán)利要求5所述的生物感測器，其特征在于，還包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以將該運(yùn)算放大器的一輸出信號轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號。
7.一種生物感測方法，適用一感測單元以及一生物感測器，該感測單元容納一待測檢體且具有一第一電極以及一第二電極，其特征在于，該生物感測器與該感測單元連接且具有一轉(zhuǎn)換器，該方法包括 對該待測檢體施加一直流電壓； 在一第一預(yù)定時間后，量得一第一電流值； 通過該轉(zhuǎn)換器使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓的反向電壓；以及 在一第二預(yù)定時間后，量得一第二電流值，并根據(jù)該第一電流值與該第二電流值估計該待測檢體的一血球容積比。
8.如權(quán)利要求7所述的生物感測方法，其特征在于，還包括 根據(jù)該血球容積比對該第一電流值或該第二電流值進(jìn)行校正以估算該待測檢體的一生物感測參數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的生物感測方法，其特征在于，還包括 在對該待測檢體施加該反向電壓前量得一第三電流值； 根據(jù)該血球容積比對該第三電流值進(jìn)行校正；以及 根據(jù)校正后的該第三電流值估算該待測檢體的一生物感測參數(shù)。
10.如權(quán)利要求7所述的生物感測方法，其特征在于，還包括 在對該待測檢體施加該反向電壓時，同時量得一第三電流值； 根據(jù)該血球容積比對該第三電流值進(jìn)行校正；以及 根據(jù)校正后的該第三電流值估算該待測檢體的一生物感測參數(shù)。
11.如權(quán)利要求7所述的生物感測方法，其特征在于，還包括在量得該第二電流值之前量得一第三電流值； 根據(jù)該血球容積比對該第三電流值進(jìn)行校正；以及 根據(jù)校正后的該第三電流值估算該待測檢體的一生物感測參數(shù)。
12.—種生物感測方法，適用一感測單元以及一生物感測器，該感測單元具有一反應(yīng)腔體、一反應(yīng)試劑、一第一電極以及一第二電極，其特征在于，該生物感測器與該感測單元連接且具有一轉(zhuǎn)換器，該方法包括 汲取一待測檢體進(jìn)入該反應(yīng)腔體，使該待測檢體與該反應(yīng)試劑進(jìn)行反應(yīng)； 在一;〖亙穩(wěn)定期時，對該待測檢體施加一直流電壓，并量得一第一電流值； 通過該轉(zhuǎn)換器使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓的反向電壓； 在一轉(zhuǎn)換期內(nèi)，對該待測檢體量得一第二電流值； 在該待測檢體被施加該反向電壓持續(xù)一預(yù)定時間后，對該待測檢體量得一第三電流值；以及 根據(jù)該第一電流值與該第三電流值估計該待測檢體的一血球容積比。
13.如權(quán)利要求12所述的生物感測方法，其特征在于，還包括 根據(jù)該血球容積比對該第二電流值進(jìn)行校正；以及 根據(jù)該校正后的第二電流值估算該待測檢體的一生物感測參數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的生物感測方法，其特征在于，該生物感測參數(shù)為血糖值。
15.如權(quán)利要求12所述的生物感測方法，其特征在于，還包括 求得該第一電流值與該第三電流值的一比值；以及 根據(jù)該比值估計該血球容積比。
16.一種生物感測方法，適用一感測單元以及一生物感測器，該感測單元容納一待測檢體且具有一第一電極以及一第二電極，其特征在于，該生物感測器與該感測單元連接且具有一轉(zhuǎn)換器，該方法包括 對該待測檢體施加一直流電壓； 在一第一預(yù)定時間后，通過該轉(zhuǎn)換器使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一對應(yīng)該直流電壓且同量值的反向電壓；以及 在一第二預(yù)定時間后，量得一電流值，并根據(jù)該電流值估計該待測檢體的濃度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物感測器及生物感測方法，該生物感測器用以搭配一感測單元，該感測單元包括一第一電極、一第二電極以及容納一待測檢體的反應(yīng)腔體，該生物感測器耦接于一直流電壓源且包括一控制單元以及一轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器，耦接該直流電壓源、該第一電極與該第二電極。該控制單元控制該轉(zhuǎn)換器，使該第一電極與該第二電極對該待測檢體施加一直流電壓。本發(fā)明可以減少受血球容積比所造成的誤差或利用此特性去校正血球容積比所造成的誤差。
文檔編號G01N27/416GK102954991SQ20111023992
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者翁志偉, 邱志鴻 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司