專利名稱：電化學(xué)分析中的電容檢測的制作方法
電化學(xué)分析中的電容檢測根據(jù)35 USC§ 119 (美國法典第35篇第119節(jié))和/或§ 120 (第120節(jié))的規(guī)定，本專利申請要求于2010年2月25日在先提交的美國臨時申請序列號61/308，167的優(yōu)先權(quán)，該專利申請全文以引用方式并入本申請中。
背景技術(shù)：
生理體液(例如血液或血液衍生產(chǎn)品)中的分析物檢測對于當(dāng)今社會的重要性日益增加。分析物檢測分析法可適于多種應(yīng)用，包括臨床實驗室測試、家庭測試等，此類測試結(jié)果在對多種疾病病癥的診斷和管理中扮演著十分重要的角色。所關(guān)注的分析物包括用于糖尿病管理的葡萄糖、膽固醇等等。隨著分析物檢測的重要性日益增加，已開發(fā)了多種應(yīng)用于臨床和家庭的分析物檢測方案和裝置。用于分析物檢測的一種方法是電化學(xué)方法。在此類方法中，含水液體樣品被放入電化學(xué)電池中的樣品容納室內(nèi)，該電化學(xué)電池包括兩個電極，例如反電極和工作電極。容許分析物與氧化還原試劑反應(yīng)以形成其量對應(yīng)于分析物濃度的可氧化(或可還原)的物質(zhì)。 然后，以電化學(xué)方式估算存在的可氧化(或可還原)物質(zhì)的量且該可氧化(或可還原)物質(zhì)的量與初始樣品中存在的分析物的量相關(guān)。此類系統(tǒng)易于出現(xiàn)各種類型的低效率和/或誤差。例如，溫度的變化可影響方法的結(jié)果。如在家庭應(yīng)用或第三世界國家中常見的情況那樣，當(dāng)該方法在不受控的環(huán)境中進行時，尤其如此。當(dāng)樣品量不足以獲得準(zhǔn)確結(jié)果時，也可能出現(xiàn)誤差。部分填充的測試條可潛在地提供不準(zhǔn)確的結(jié)果，這是因為測量的測試電流與用樣品潤濕的工作電極的面積成比例。因此，部分填充的測試條可在某些條件下提供負(fù)向偏移的葡萄糖濃度。

發(fā)明內(nèi)容
申請人:相信并聯(lián)條電阻在確定填充的生物傳感器測試條中的影響被忽略，這導(dǎo)致在測試條中的電容的不準(zhǔn)確的高測量值，尤其是在遇到較低并聯(lián)電阻時。申請人的發(fā)明的示例性實施例考慮了這種影響，并且同時消除了確定生物傳感器測試室中的電阻的必要性。在一個方面，提供了一種確定生物傳感器的電容的方法。生物傳感器包括具有兩個電極的室，所述兩個電極設(shè)置在室中且耦合到微控制器。該方法可通過下列步驟實現(xiàn)弓丨發(fā)生物傳感器室中的電化學(xué)反應(yīng)；將預(yù)定頻率的振蕩電壓施加到室；確定在電流輸出和來自室的振蕩電壓之間的相位角；以及基于電流輸出和相位角的正弦的乘積除以2 和頻率及電壓的乘積來計算室的電容。在另一個方面，提供了一種分析物測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括分析物測試條和分析物測試儀。分析物測試條包括基底，具有設(shè)置在其上的試劑；以及至少兩個電極，鄰近測試室中的試劑。分析物儀包括被設(shè)置成連接到兩個電極的測試條端口連接器、電源和電耦合到測試條端口連接器和電源的微控制器。微控制器編程為引發(fā)生物傳感器室中的電化學(xué)反應(yīng)；將預(yù)定頻率的振蕩電壓施加到室；確定在電流輸出和來自室的振蕩電壓之間的相位角；并且基于電流輸出和相位角的正弦的乘積除以2 和頻率及電壓的乘積來計算室的電容。在再一個方面，提供了一種分析物測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括分析物測試條和分析物測試儀。測試條包括基底，具有設(shè)置在其上的試劑；以及至少兩個電極，鄰近測試室中的試劑。分析物儀包括被設(shè)置成連接到兩個電極的測試條端口連接器、電源和電耦合到測試條端口連接器和電源的微控制器，使得在電容范圍內(nèi)的測試條的電容測量相對于參考并聯(lián)R-C電路的誤差百分比小于約3%。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，當(dāng)結(jié)合首先將被簡要描述的附圖參閱以下對于本發(fā)明的各種示例性實施例的更詳細(xì)描述時，這些和其他實施例、特征和優(yōu)點將會變得顯而易見。



并入本文中并且構(gòu)成本說明書一部分的附圖目前示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且與上面所給定的一般描述和下面所給定的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的特征(其中相同的標(biāo)號表不相同的兀件)。圖I示出了包括分析物測試儀和測試條的示例性分析物測量系統(tǒng)。圖2示出了用于圖I的測試儀的示例性電路板的簡化示意圖。圖3示出了圖I的測試條的分解透視圖。圖4示出了用于確定填充的測試條的電容的組件的簡化示意圖。圖5A示出了隨時間推移施加到測試條的電壓。圖5B示出了隨時間推移來自測試條的測量電流響應(yīng)。圖6A示出了在區(qū)域602處指示的電流輸出的采樣。圖6B示出了從圖6A的采樣數(shù)據(jù)中除去直流分量時的交流電流輸出。圖6C和6D示出了在施加到測試條的交流電壓和來自測試條的交流電流輸出之間的相位角。圖6E示出了用于確定圖6D的交叉點以與圖6C的所施加電流的交叉點比較的采樣數(shù)據(jù)的插值。圖7示出了用于確定示例性測試條中的電容的方法的示例性流程圖。圖8A示出了示例性實施例相對于已知的系統(tǒng)和申請人的其他相關(guān)技術(shù)的誤差百分比。圖8B示出了相應(yīng)電容測量技術(shù)在示例性測試條的電阻范圍內(nèi)的電容分布。
具體實施例方式應(yīng)參考附圖來閱讀下面的詳細(xì)描述，其中不同附圖中的相同元件編號相同。附圖(未必按比例繪制)示出所選擇的實施例，而且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。以下的詳細(xì)說明以舉例的方式而非限制方式例示了本發(fā)明的原理。此說明將明確地使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制備和使用本發(fā)明，并描述本發(fā)明的若干實施例、修改形式、變型形式、替代形式和用途，包括目前據(jù)信是實施本發(fā)明的最佳方式。本文所用的針對任何數(shù)值或范圍的術(shù)語“約”或“大約”表示部件或多個組件的集合能夠完成如本文所述的其想要達到的目的的適宜的尺寸公差。另外，本文所用的術(shù)語“患者”、“宿主”、“用戶”和“受試者”是指任何人或動物受試者，而并不旨在將系統(tǒng)或方法局限于人使用，不過本發(fā)明在人類患者中的使用代表著優(yōu)選的實施例。本主題的系統(tǒng)和方法適用于確定各種樣品中的多種分析物，并且尤其適用于確定在全血、血漿、血清、間質(zhì)液或者它們的衍生物中的分析物。在示例性實施例中，基于具有相對電極的薄層電池設(shè)計以及快速(例如，分析時間約為5秒)三脈沖電化學(xué)檢測的葡萄糖測試系統(tǒng)所需要的樣品小(例如，約0.4UL(微升))并可提高血糖測量的可靠性和精確度。在反應(yīng)單元中，樣品中的葡萄糖可利用葡萄糖脫氫酶被氧化為葡糖酸內(nèi)酯，并且可使用電化學(xué)活性介質(zhì)來使電子穿梭于酶與工作電極之間?？衫梅€(wěn)壓器將三脈沖電勢波形施加到工作電極和反電極，得到用于計算葡萄糖濃度的測試電流瞬態(tài)值。此外，從測試電流瞬態(tài)值中獲得的額外信息可用于在樣品基質(zhì)之間進行區(qū)分并且校正血樣中由于血細(xì)胞比容、溫度變化、電化學(xué)活性組分造成的波動，并識別可能的系統(tǒng)誤差。原理上，本發(fā)明的方法可與具有間隔開的第一和第二電極以及試劑層的任意類型的電化學(xué)電池一起使用。例如，電化學(xué)電池可采取測試條的形式。在一個方面，測試條可包 括由薄隔離件分離的兩個相對電極，以限定其中放置試劑層的樣品容納室或區(qū)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會知道，包括例如帶有共平面電極的測試條的其他類型的測試條也可與本文所述方法結(jié)合使用。圖I示出了糖尿病管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括糖尿病數(shù)據(jù)管理單元10和葡萄糖測試條80形式的生物傳感器。應(yīng)注意的是，糖尿病數(shù)據(jù)管理單元(DMU)可被稱為分析物測量和管理單元、葡萄糖儀、儀表以及分析物測量裝置。在一個實施例中，DMU可與胰島素遞送裝置、附加的分析物測試裝置和藥物遞送裝置相組合?？梢酝ㄟ^電纜或合適的無線技術(shù)(例如GSM、CDMA、藍牙、WiFi等等)將DMU連接至計算機26或服務(wù)器70。重新參見圖1，葡萄糖儀10可包括殼體11、用戶界面按鈕(16、18和20)、顯示器14和測試條端口開口 22。用戶界面按鈕(16、18和20)可被構(gòu)造為允許數(shù)據(jù)輸入、菜單導(dǎo)航以及命令執(zhí)行。用戶界面按鈕18可具有雙向撥動開關(guān)的形式。數(shù)據(jù)可包括表示分析物濃度的值和/或與個體的日常生活方式相關(guān)的信息。與日常生活方式相關(guān)的信息可包括個體攝入的食物、使用的藥、健康檢查發(fā)生率和一般的健康狀況以及運動水平。儀表10的電子元件可設(shè)置在殼體11內(nèi)的電路板34上。圖2示出了(以簡化示意圖形式)設(shè)置在電路板34的頂部表面上的電子元件。在頂部表面上，電子元件可包括測試條端口開口 308、微控制器38、非易失性閃速存儲器306、數(shù)據(jù)端口 13、實時時鐘42、以及多個運算放大器(46至49)。在底部表面上，電子元件可包括多個模擬開關(guān)、背光源驅(qū)動器、以及電可擦可編程只讀存儲器(EEPR0M，未示出)。微控制器38可電連接到測試條端口開口 308、非易失性閃速存儲器306、數(shù)據(jù)端口 13、實時時鐘42、多個運算放大器(46至49)、多個模擬開關(guān)、背光源驅(qū)動器以及EEPR0M。重新參見圖2，多個運算放大器可包括增益級運算放大器(46和47)、跨阻抗運算放大器48、以及偏壓驅(qū)動器運算放大器49。多個運算放大器可被構(gòu)造為提供穩(wěn)壓器功能和電流測量功能的一部分。穩(wěn)壓器功能可指將測試電壓施加于測試條的至少兩個電極之間。電流功能可指測量由施加的測試電壓所得的測試電流。電流測量可以用電流-電壓轉(zhuǎn)換器來進行。微控制器38可為混合信號微處理器(MSP)的形式，例如為德州儀器(TexasInstrument)MSP 430。MSP 430也可用以執(zhí)行穩(wěn)壓器功能和電流測量功能的一部分。此外，MSP 430還可包括易失性和非易失性存儲器。在另一個實施例中，電子元件中的多個可按照專用集成電路(ASIC)的形式與微控制器集成。測試條端口連接器308可位于測試條端口開口 22附近且被構(gòu)造為與測試條形成電連接。顯示器14可為液晶顯示器的形式，以用于報告測得的葡萄糖水平，并便于輸入與生活方式相關(guān)的信息。顯示器14可任選地包括背光源。數(shù)據(jù)端口 13可接納附接到連接引線的合適的連接器，從而使葡萄糖儀10能夠連接到外部裝置，諸如個人計算機。數(shù)據(jù)端口13可為任何允許數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩丝冢鐬榇卸丝?、USB端口或并行端口。實時時鐘42可被構(gòu)造為保持與用戶所在地理區(qū)域有關(guān)的當(dāng)前時間并且也用于測量時間。實時時鐘42可包括時鐘電路45、晶體44和超級電容器43。DMU可被構(gòu)造為電連接到諸如電池的電源。超級電容器43可被構(gòu)造為長時間地提供電源以便在電源中斷的情況下為實時時鐘42供電。因此，當(dāng)電池放電或被更換時，實時時鐘不必由用戶重新設(shè)置為正確時間。將實時時鐘42與超級電容器43 —起使用可降低用戶可能不準(zhǔn)確地重新設(shè)置實 時時鐘42的風(fēng)險。圖3示出了示例性測試條80，其包括從遠(yuǎn)端80延伸至近端82的細(xì)長主體，且具有側(cè)邊緣。如此處所示，測試條80還包括第一電極層66a、絕緣層66b、第二電極層64a、絕緣層64b、以及夾在兩個電極層64a和66a之間的墊片60。第一電極層66a可包括第一電極67a、第一連接軌條76和第一接觸墊47，其中第一連接軌條76將第一電極層66a電連接到第一接觸墊67，如圖3和4所示。應(yīng)注意的是，第一電極67a是緊鄰試劑層72下面的第一電極層66a的一部分。相似地,第二電極層64a可包括第二電極67b、第二連接軌條78和第二接觸墊78，其中第二連接軌條78將第二電極67b與第二接觸墊78電連接，如圖3和4所不。應(yīng)注意的是，第二電極包括在試劑層72上方的第二電極層64a的一部分。如圖3所示，樣品容納室61由第一電極、第二電極、以及在測試條80的遠(yuǎn)端80附近的墊片60來限定。第一電極67a和第二電極67b可分別限定樣品容納室61的底部和頂部。墊片60的切口區(qū)域68可限定樣品容納室61的側(cè)壁。在一個方面，樣品容納室61可包括提供樣品入口和/或排氣口的口 70。例如，口中的一個可允許流體樣品進入，并且另一個口可允許空氣流出。在一個不例性實施例中，第一電極層66a和第二電極層64a可分別由濺射鈀和濺射金制成?？捎米鲏|片60的合適的材料包括各種絕緣材料，例如，塑料(如PET、PETG、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯)、硅、陶瓷、玻璃、粘合劑、以及它們的組合。在一個實施例中，墊片60可具有涂布在聚酯片的相對兩側(cè)上的雙面粘合劑的形式，其中粘合劑可以是壓敏或熱活化的。重新參見圖3，第一電極和第二電極的區(qū)域可由兩個側(cè)邊緣和切口區(qū)域68來限定。應(yīng)注意的是，該區(qū)域可被限定為由液體樣品潤濕的電極層的表面。在一個實施例中，墊片60的粘合劑部分可混合和/或部分地溶解試劑層，使得粘合劑形成與第一電極層66A的結(jié)合。此類粘合劑結(jié)合有助于限定可由液體樣品以及電氧化或電還原媒介物潤濕的電極層的部分。第一電極或第二電極可執(zhí)行工作電極的功能，這取決于施加的測試電壓的大小和/或極性。工作電極可測量與還原媒介物濃度成比例的限制測試電流。例如，如果電流限制物質(zhì)為還原媒介物(如鐵氰化物)，則其可以在第一電極處被氧化，只要測試電壓足夠小于相對于第二電極的氧化還原媒介物電勢。在這樣的情況下，第一電極執(zhí)行工作電極的功能，而第二電極執(zhí)行反/參比電極的功能。應(yīng)注意的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以簡單地將反/參比電極稱為參比電極或反電極。當(dāng)工作電極表面處的所有還原媒介物都已耗盡，使得測量的氧化電流與從本體溶液朝工作電極表面擴散的還原媒介物的通量成比例時，會發(fā)生限制氧化。術(shù)語“本體溶液”是指當(dāng)還原媒介物不位于耗盡區(qū)內(nèi)時足夠遠(yuǎn)離工作電極的溶液的部分。應(yīng)該指出的是，除非以其他方式表述測試條80，否則由測試儀10施加的所有電勢在下文中將相對于第二電極而言。相似地，如果測試電壓足夠大于氧化還原媒介物電勢，則還原媒介物可以在第二電極處氧化為限制電流。在這樣的情況下，第二電極執(zhí)行工作電極的功能，而第一電極執(zhí)行反/參比電極的功能。關(guān)于示例性測試條、測試條的操作和測試儀的細(xì)節(jié)可見于美國專利申請公開No. 20090301899，該申請全文以引用方式并入本文中，并且副本附加到附錄。參見圖3，測試條80可包括一個或多個工作電極和反電極。測試條80也可包括多個電接觸墊，其中每一個電極都可與至少一個電接觸墊電氣連通。測試條端口連接器308 可被構(gòu)造為與電接觸墊電接合，并形成與電極的電氣連通。測試條80可包括設(shè)置在至少一個電極上方的試劑層。試劑層可包括酶和媒介物。適用于試劑層的示例性酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脫氫酶(具有吡咯喹啉醌輔因子“PQQ”)和葡萄糖脫氫酶(具有黃素腺嘌呤二核苷酸輔因子“FAD”)。適用于試劑層的示例性媒介物包括鐵氰化物，鐵氰化物在這種情況下為氧化形式。試劑層可被構(gòu)造為以物理方式將葡萄糖轉(zhuǎn)化成酶的副產(chǎn)物，并且在此過程中產(chǎn)生一定量的還原媒介物(如鐵氰化物)，還原媒介物與葡萄糖濃度成正比。然后，工作電極可以電流的形式測量還原媒介物的濃度。繼而，葡萄糖儀10可將電流大小轉(zhuǎn)換成葡萄糖濃度。優(yōu)選的測試條的細(xì)節(jié)在下列美國專利中提供No. 6179979、No. 6193873、No. 6284125,No. 6413410,No. 6475372,No. 6716577,No. 6749887,No. 6863801、No. 6890421、No. 7045046、No. 7291256、No. 7498132，所有這些專利均以引用方式全文并入本文中。圖4以簡化示意圖形式示出了用于測定電容的各種功能組件。具體地講，組件包括微控制器300。微控制器300的優(yōu)選實施例可作為MSP430型超低功率微控制器得自德州儀器。微控制器(“MC”) 300可設(shè)有DAC輸出和內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器。MC 300適宜地連接到LCD屏幕304，以提供對測試結(jié)果或與測試結(jié)果有關(guān)的其他信息的顯示。存儲器306電連接到MC300以用于存儲測試結(jié)果、感測電流和其他必要的信息或數(shù)據(jù)。測試條可經(jīng)由測試條端口連接器(“SPC”) 308耦合以用于測試測量。SPC 308允許測試條經(jīng)由第一接觸墊47a、47b和第二接觸墊43與MC 300接合。第二接觸墊43可用來通過U形凹口 45建立與測試儀的電連接，如圖4所示。SPC 308也可設(shè)有電極連接器308a和308c。第一接觸墊47可包括兩個標(biāo)記為47a和47b的尖頭。在一個示例性實施例中，第一電極連接器308a和308c分別獨立地連接到尖頭47a和47b。第二電極連接器308b可連接到第二接觸墊43。測試儀10可測量在尖頭47a和47b之間的電阻或電連續(xù)性以確定測試條80是否電連接到測試儀10。參見圖4，SPC 308被連接到開關(guān)310。開關(guān)310被連接到偏壓驅(qū)動器312。偏壓驅(qū)動器312設(shè)有DAC信號312a、電流驅(qū)動312b和開關(guān)信號312c。MC 300提供DAC信號312a，其包括介于0至Vref (例如，約2. 048V)范圍內(nèi)的模擬電壓。偏壓驅(qū)動器312可按兩種模式(恒電壓或恒電流)操作。電流驅(qū)動器線312b控制偏壓驅(qū)動器312的模式。通過將線312b設(shè)置為低電平，可將偏壓驅(qū)動器312中的運算放大器轉(zhuǎn)換為電壓跟蹤放大器。DAC信號312a輸出被縮放至Vref/2+/-400mV滿標(biāo)度。偏壓驅(qū)動器中的運算放大器將該電壓作為線(驅(qū)動器線)312d直接輸出到MC300。線312d的電壓相對于Vref/2虛擬接地而產(chǎn)生。因此要驅(qū)動合適的偏壓(例如，約20mV偏壓)，DAC必須驅(qū)動(通過合適的定標(biāo)器)約I. 044V。要驅(qū)動約+300mV的偏壓，DAC必須大體上提供約I. 324V，而對于_300mV的偏壓，DAC必須大體上提供約0. 724V。偏壓驅(qū)動器電路312也產(chǎn)生109Hz的正弦波，該正弦波用于通過電容測量進行填充檢測。另一方面，如果將通往偏壓驅(qū)動器312的電流驅(qū)動信號312a保持較高，則DAC輸出被縮放至大約0至約60mV的滿標(biāo)度。開關(guān)信號312c也可被激勵，使得通過測試條的電流通路被轉(zhuǎn)向為通過偏壓驅(qū)動器312中的電阻器。偏壓驅(qū)動器312中的運算放大器試圖將電阻器兩端的壓降控制為與縮放的DAC驅(qū)動(在這種情況下產(chǎn)生大約600nA的電流)相同。該電流用于樣品檢測，以便啟動測試測量。偏壓驅(qū)動器312也被連接到跨阻放大器電路(“TIA電路”)314。TIA電路314將通過測試條的電極層66a(如鈀)而流至電極層64a(如金)觸點的電流轉(zhuǎn)換為電壓。總增 益由TIA電路314中的電阻器控制。由于測試條80為高電容負(fù)載，因此正常低失調(diào)放大器趨于振蕩。為此，低成本的運算放大器作為單位增益緩沖器而設(shè)置于TIA電路314中并包含于總反饋回路內(nèi)。作為功能塊，電路314充當(dāng)具有高驅(qū)動能力和低電壓偏移的雙運算放大器系統(tǒng)。TIA電路314也利用虛擬接地(或虛接地)在SPC308的電極層64a (如金)觸點上產(chǎn)生I. 024V的偏壓。電路314也連接到Vref放大器電路316。當(dāng)處于電流測量模式時，該電路使用設(shè)為Vref/2 (大約I. 024V)的虛擬接地軌，從而允許測量正電流和負(fù)電流兩者。該電壓被饋送到所有增益放大器級318。為了防止任何電路負(fù)載“拉”該電壓，可以在Vref放大器電路316內(nèi)使用單位增益緩沖器放大器。將來自TIA電路314的測試條電流信號314a和來自電壓基準(zhǔn)放大器316的虛擬接地軌316a( Vref/2)視需要放大，以用于測試測量周期的各個階段。在示例性實施例中，MC 300視需要設(shè)有自測試條感測到的放大信號的四個信道以用于分析物分析期間的測試條的測量周期的不同階段，所述信道具有所感測電流的不同放大率。在一個實施例中，測試儀10可以在測試條80的第一接觸墊47和第二接觸墊43之間施加測試電壓和/或電流。一旦測試儀10識別到測試條80已被插入，測試儀10就接通并啟動流體檢測模式。在一個實施例中，測試儀試圖驅(qū)動小電流(如0.2至Iy A)通過測試條80。當(dāng)不存在樣品時，電阻大于幾兆歐，因此在試圖施加電流的運算放大器上的驅(qū)動電壓到達接地軌。當(dāng)樣品被引入時，電阻急劇下降，驅(qū)動電壓相應(yīng)變化。當(dāng)驅(qū)動電壓降至預(yù)定閾值之下時，測試序列啟動。圖5A示出將施加在電極之間的電壓。零時點定為樣品檢測方法檢測到樣品一開始填充測試條的時間。注意，出于說明目的，圖5A中在大約I. 3秒處顯示的正弦波分量未繪制在正確的時標(biāo)上。當(dāng)樣品在測試條室61中被檢測到之后，測試條電極之間的電壓階躍到具有毫伏量級的合適的電壓并維持設(shè)定的時間量(例如約I秒)，然后階躍到更高的電壓并保持固定的時間量，然后將正弦波電壓施加在DC電壓的頂部并持續(xù)設(shè)定的時間量，然后將DC電壓施加更長的時間量，然后變?yōu)樨?fù)電壓并保持設(shè)定的時間量。然后將電壓從測試條斷開。該系列施加的電壓產(chǎn)生電流瞬變，例如圖5B中所示的那樣。在圖5B中，從約O秒至約I秒的電流信號(以及隨后的電流樣品)可用于誤差校驗和區(qū)別對照溶液樣品與血樣。對從約I秒至約5秒的信號進行分析以獲得葡萄糖結(jié)果。也對在此期間的信號進行針對各種誤差的分析。利用從約I. 3秒至I. 4秒的信號來檢測傳感器是否被樣品完全充滿。對從I. 3秒至I. 32秒的電流(此處記為跡線500)以大約150微秒的間隔采樣，以確定是否有足夠體積的生理體液充滿測試條的室61。在用于執(zhí)行足夠體積檢查的一個實施例中，利用電容測量來推斷足夠的分析物充滿測試條80的室61。電容的大小可與已用樣品流體涂布的電極的面積成比例。一旦測量出電容的大小，如果該值大于閾值，并且因此測試條具有用于準(zhǔn)確測量的足夠體積的流體，就可以輸出葡萄糖濃度。但如果該值不大于閾值，這表明測試條沒有用于準(zhǔn)確測量的足夠體積的流體，則可以輸出錯誤消息。在一種用于測量電容的方法中，將具有恒定分量和振蕩分量的測試電壓施加到測試條。在這種情況下，如下文進一步詳述的，可在數(shù)學(xué)上處理所得測試電流以確定電容值。申請人:相信具有電極層的生物傳感器測試室61可按具有如表I所示并聯(lián)電阻器和電容器的電路形式建模。表I.
權(quán)利要求
1.一種確定具有兩個電極的生物傳感器室的電容的方法，所述兩個電極設(shè)置在所述室中且耦合到微控制器，所述方法包括 引發(fā)所述生物傳感器室中的電化學(xué)反應(yīng)； 將預(yù)定頻率的振蕩電壓施加到所述室； 確定電流輸出和來自所述室的所述振蕩電壓之間的相位角；以及基于所述電流輸出和所述相位角的正弦的乘積除以2 和所述頻率及所述電壓的乘積來計算所述室的電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述計算包括用下列形式的公式計算電容C = I iTsinO) I +2 n fV 其中 C ^電容； iT 總電流； の 總電流和電阻器電流之間的相位角； f &頻率；以及 V 電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述計算包括 在所述頻率的ー個周期內(nèi)對來自所述室的多個電流輸出進行采樣； 獲得采樣電流輸出的平均值； 從所述多個電流輸出的每個采樣電流中減去所述平均值；以及 從所述減法提取所有負(fù)值的均方根值以提供用于所述總電流輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述計算包括 從所述采樣確定從負(fù)值到正值的所述電流的至少ー個交叉點；以及在所述電流的所述至少ー個交叉點附近插值以確定第一角度，在所述第一角度處，所述電流從正到負(fù)或從負(fù)到正變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中對所述電流的所述至少ー個交叉點插值包括 對來自所述采樣的另ー個交叉點插值以確定另ー個角度，在所述另ー個角度處，所述電流從正到負(fù)或從負(fù)到正變化；以及 從所述另ー個角度減去大約180度以提供用于第二角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述減法還包括計算所述第一角度和所述第二角度的平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述計算包括將所述振蕩輸入電流和所述輸出電流之間的所述角度的差值確定為所述相位角。
8.ー種分析物測量系統(tǒng)，包括 分析物測試條，所述分析物測試條包括 基底，所述基底具有設(shè)置在其上的試劑； 至少兩個電極，所述至少兩個電極鄰近測試室中的所述試劑；分析物儀，所述分析物儀包括 測試條端ロ連接器，所述測試條端ロ連接器被設(shè)置成連接到所述兩個電極； 電源；以及微控制器，所述微控制器電耦合到所述測試條端ロ連接器和所述電源，所述微控制器被編程為 (a)引發(fā)所述生物傳感器室中的電化學(xué)反應(yīng)；將預(yù)定頻率的振蕩電壓施加到所述室； (b)確定電流輸出和來自所述室的所述振蕩電壓之間的相位角；以及 (c)基于所述電流輸出和所述相位角的正弦的乘積除以2和所述頻率及所述電壓的乘積來計算所述室的電容。
9.ー種分析物測量系統(tǒng)，包括 分析物測試條，所述分析物測試條包括 基底，所述基底具有設(shè)置在其上的試劑； 至少兩個電極，所述至少兩個電極鄰近測試室中的所述試劑； 分析物儀，所述分析物儀包括 測試條端ロ連接器，所述測試條端ロ連接器被設(shè)置成連接到所述兩個電極； 電源；以及 微控制器，所述微控制器電耦合到所述測試條端ロ連接器和所述電源，使得在電容范圍內(nèi)的所述測試條的電容測量相比參考并聯(lián)R-C電路的誤差百分比小于約3%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于通過測定生物傳感器測試室的電容而確定所述測試室的填充是否足量的方法和系統(tǒng)。
文檔編號G01N33/487GK102770763SQ201180010911
公開日2012年11月7日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者D.伊德, S.里佩爾 申請人:生命掃描蘇格蘭有限公司