专利名称：用于测量生理性液体的方法
技术领域：
本发明涉及用于电化学的测量生理性液体采样中分析物的浓度的技术。更具体地，本发明涉及用于区别由外来事件引起的信号与提供比如一个表示测量误差的期望信息的信号的技术。
背景技术：
使用一般由一次性测试条或类似物提供电化学电池的测试装置已为消费者所熟知并广受喜爱。这些设备用于生理性液体采样中各种分析物水平的检测。例如，利用这些设备可以确定多种不同的生理学采样中分析物的浓度，比如尿、泪、唾液及类似物。一个普遍的应用是用于确定间质液、血液或血份中、以及尤其是整个血液中的分析物的浓度。
典型的测试条包括液体采样应用区域，其包括具有试剂的电化电池，该试剂与可电连接至测量设备的一对电极结合。在进行测量中，将比如血液的小量生理性液体施加至采样应用区域，从而使它湿润试剂。测量设备在电极上施加电势，并且该液体以一种改变与所关注的分析物的浓度相互关联的反应流体(例如它的导电性)的可测量电特性的方式与试剂进行化学反应。从而，利用测量设备的合适的电子系统可以测量反应液(典型地它的传导电流的能力)的电特性。测量的电特征和生理性液体中被测量的具体分析物的浓度相关，并且可以用于确定分析物的浓度。例如，在血液葡萄糖测量中，可以测量产生的氧化电流，并用于确定血液采样中的葡萄糖浓度。
典型地，在预定时间周期积分测量电流的振幅，并用于为被测量的分析物确定浓度值。因为如此，在已知存在被测量的充分量的采样之后测量电流是重要的。因此，多种测量设备包括用以在初始化用于确定分析物浓度的设备之前检查液采样的存在的方式。
一种用以检查测试条上液采样的存在的方式是对测试条的电极施加电势，同时测量设备等待采样的施加。在预定的时间周期并在预定振幅之上的连续电流的存在表示充分采样的存在，该指示然后可以用于触发测量周期的开始。如果测量到短持续时间的电流(小于预定时间周期)，则测量设备确定不充分的采样存在，并产生误差条件。尽管该技术有效，但在根本不存在采样(例如利用干燥的测试条)或存在充分的采样时，外来信号或事件也可以引起这种误差条件。作为这种事件的一个例子，在某些情况下，静电放电可以提供错误信号。在可被检测的电极中，静电放电典型地提供具有高电压的短持续时间的电流。因此，期望测量装置能够区别由不充分采样的存在引起的短持续时间电流，并适当地表示真实误差条件和由比如静电放电的外来事件引起的短持续时间电流。
电子硬件装置可以用于滤波或抑制外来信号，比如通过静电放电引起的那些。然而，这种基于硬件的装置典型地被不可调节地设置以提供具体的滤波或抑制功能。例如，可将多种硬件滤波器设计成简单阻塞任何时候出现的具有预定振幅的电流峰值，并且不具有考虑其他因素的能力，比如什么时候出现电流峰值，或电流峰值出现多长。
发明内容
因此，本发明提供用于区别由比如静电放电等的外来事件引起的电流信号或峰值与提供比如一个表示测量误差的期望信息的电流信号的技术。通常，本发明提供一种方式，考虑电流信号的定时、持续时间或其两者，以确定是否电流信号由于可被忽略的外来事件所导致或电流信号涉及提供误差或问题等的表示的测量事件。例如，与缺乏足量测量采样或其他测量误差的电流信号表示相比较，由于静电放电而产生的电流信号典型地具有较短的持续时间。依据本发明，该定时信息用于区别由外来事件提供的电流信号与提供期望信息的那些信号。
在本发明的一个方面中，提供一种电化学分析生理性液体采样、以确定存在于生理性液体采样中的分析物的浓度的方法，该方法包括提供包括具有至少一对电极的测试液体应用部分和试剂的测试装置。在至少一对电极上提供预定的电势。检测等于或高于阈值的至少一对电极的电流，并随后监视在第一时间周期上的电流的振幅。还做出决定执行下面之一1)如果电流的振幅在第一时间周期保持在预定值之上，那么就利用第二时间周期的末端处电流振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中分析物浓度的测试读数；以及2)如果在第一时间周期期间的任何时候电流的振幅等于或低于预定值，那么重复所述检测电流的步骤和所述执行下面之一的步骤。
在本发明的另一方面中，提供一种避免静电放电干扰生理性液体采样中分析物浓度的电化学测量的方法，该方法包括提供包括具有至少一对电极的测试流体应用部分和试剂的测试装置。在至少一对电极上提供预定电势。测量至少一对电极的电流，并且如果在第二预定时间周期，电流的振幅保持在阈值电流值之上，其中第二时间周期包括第一时间周期的初始部分，则将第一预定时间周期的末端处电流的振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中分析物浓度的测试读数。
在本发明的又一方面中，提供一种用于电化学测量生理性液体采样中的分析物浓度的测试计。该测试计包括处理器、电化学测量装置和存储器。该电化学测量装置可电连接至包括具有至少一对电极的测试液应用部分和试剂的测试装置，以使所述电化学测量装置在测试装置电连接至电化学测量装置时能够提供电势和测量流过至少一对电极的电流。该存储器包括编程，以使得当测试装置与其电连接时，电化学测试计测量至少一对电极的电流，并且如果在第二预定时间周期电流的振幅保持在阈值电流值之上则利用第一预定时间周期的末端处电流的振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中分析物浓度的测试读数，，其中第二时间周期包括第一时间周期的初始部分。
参照下面的描述、所附的权利要求和附图将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中图1是依据本发明可以使用的示范性测试计的透视图；图2是可以用于图1中的具有第一工作电极、第二工作电极和参考电极的测试计的示范性测试条的平面图；图3是示出了依据本发明施加至图2的示范性测试条的测试电势和用于示范性测量测试的时间之间的关系的视图，具体的示出了在将液体施加至测试条之前的液检测时间间隔和在将液体施加至测试条之后的测试时间间隔T1；图4是示出了在测试时间间隔T1期间，通过测试条产生的测试电流和用于在图3中描述的示范性测量测试的时间之间的关系的视图；图5是依据本发明在图3中描述的示范性测量测试的视图，图解的示出作为测试时间间隔T1、静电放电检查时间间隔TESD、多个测试电流读数时间间隔T1、用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔以及用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔的一部分；图6图解说明了依据本发明的用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔和用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔，第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔包括多个连续的电流读数时间间隔T3，用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔包括多个连续的电流读数时间间隔T3，其中通过测量延迟时间间隔将用于第一和第二工作电极的最后电流值时间间隔分离；图7是依据本发明用于图6的第一和第二工作电极的最后电流值时间间隔的电流读数时间间隔T3的视图，并且其包括多个连续电流采样时间间隔T4；图8是依据本发明关于图7的电流采样时间间隔T4的视图，其包括多个连续的模数转换时间间隔T5；以及图9是依据本发明描述滤波电流采样时间间隔T4的图8的多个连续的模数转换时间间隔T5的非参数方法的视图。
具体实施例方式
图1是依据示范性实施例的示范性测试计200的透视图。测试计200包括外壳201、显示器202、OK按钮204、向下按钮206、向后按钮208、向上按钮210、发光二极管(LED)212和条端口连接器(SPC)214。显示器202可以是液晶显示器(LCD)，用以对用户示出文本和图形信息。用户界面(UI)可以是在显示器202上示出的软件驱动菜单，其允许用户操作测试计200。利用向上按钮210、向下按钮206、OK按钮204和向后按钮208，用户可以通过UI导航。测试计200是一个测试计的结构的例子，也存在多种其他形式。外壳201可以由多种材料中的任何一种形成，所述材料包括但不局限于聚合材料、金属和金属合金等。显示器202可以是任何多种显示装置，包括但不局限于LCD显示器、LED显示器、OLED显示器和至今开发的其他类型的显示器。进一步，显示器202可以是如与单个集成显示器屏幕LED212相对的一系列的灯和/或简单的读数器(readouts)。LED 212可以是任何其他多种指示器，包括但不局限于LED′s、其他类型的光装置、声装置、振动装置等。条端口连接器214用于接受和电连接测试条至测试计200，然而也可以使用接口装置的其他结构。按钮204、206、208和210可以是任何多种按钮中的任意一种或其他用户输入装置，包括但不局限于是触敏装置。进一步，按钮204、206、208和210可被显示器202上的用户界面或嵌入测试计200中的语音识别装置替代。显示器202也可以包括触敏屏幕，其覆盖显示器202并允许用户经由接触屏幕对测试计200提供输入。在示范性实施例中，利用用户的手指、单独的笔或其它接触装置可以使用触敏屏幕。
在图2中示出适用于测试计200的测试条100。测试条100包括传导层，该传导层包括通常被印刷于衬底5之上的电绝缘部分。传导层包括第一接触13、第二接触15、参考接触11和条检测棒17，其可以用于电连接至条端口连接器214。传导层进一步包括分别电连接至第一接触13、第二接触15、参考接触11的第一工作电极12、第二工作电极14和参考电极10。至电极的接触在测试计中连接，以在测试计的控制下选择性地在电极上施加电压。测试条100进一步包括但不局限于被粘合剂60接合的透明亲水膜36，其形成采样接收腔室，允许血液在入口90处被剂量。在示范性实施例中，膜36覆盖测试条的整个端部，因此在如图2中的60示出的粘合区域之间形成可见采样腔室。也通过粘合剂60接合不透明膜38，以显示对比用于导引用户在入口90处的剂量血液。衬底5可以由多种材料形成，包括但不局限于聚合材料或其它绝缘材料。在示范性实施例中，材料衬底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。衬底5可以通过材料卷提供，该材料卷可以是例如标称的350微米厚，370毫米宽和约660米长。传导层，比如层10、11、12、13、14、15和17可以由多种传导材料中的任何种形成，例如但不局限于金属和金属合金，其通过多种制造工艺中的任何一种沉积在衬底5之上。不透明膜38用于方便用户提供对比，但其可被任何多种方法的任何一种替代，比如印刷文本指示器以导引用户在入口90处剂量血液。测试条100的一个例子是OneTouch Ultra，其可以从LifeSean，Inc(Milpitas，California，USA)得到。
依据可替代的示范性实施例，可以期望提供一种测试条，其包括工作电极和参考电极，与两个工作电极相对。进一步，只要当生理性液体采样存在时测试条100能够提供电信号至测试计200，则多种测试条结构中的任意结构可以适于替代测试条100而不脱离本发明的范围。
可以设置试剂层(未示出)于采样腔室或腔中的第一工作电极12、第二工作电极14和参考电极10之上。试剂层可以包括化学制剂，比如选择性地与葡萄糖反应的氧化还原酶和媒介物。在U.S.专利No.′s5708247和6046051；公开的国际申请WO01/67099和WO01/73124中可以发现适用于制造试剂层22的试剂配方或墨水的例子，将上述专利及申请全部在此引用作为参考。进一步，可以使用多种其他试剂层和试剂化学制品中的任意一种，而不脱离本发明的范围。可替代地，如上面提供的参考引用中所公开的，制造不使用试剂层的测试条是可能的。再进一步，可以不需要具有设置于全部电极12、14和10之上的试剂层。相反，试剂可以设置在测试条的采样区域中的任何电极或其他表面上。
一旦测试条100通过条端口连接器214电连接至测试计200，用户可以施加生理性液体至入口90。依据可替代的实施例，测试计200可以具有如与条端口连接器214相对应的不同类型的连接器。本发明的范围可以不局限于正在使用的连接器的类型。生理性液体可以以多种方式被施加至测试条100。液样可以取自皮肤表面上的一小滴血液或者取自容器。生理性液体采样也可以直接通过针或显微针从身体获得。生理性液体引起试剂层溶解，并酶解产生成比例量的还原媒介物，其与葡萄糖浓度相关。测试计200可以例如在第一工作电极12和参考电极10之间施加大约+0.4Volts的测试电压。该测试计也可以在第二工作电极14和参考电极10之间施加大约+0.4Volts的测试电压。这将使得还原媒介物作为测试电流被成比例地测量，在这种情况中，其是在第一工作电极12和第二工作电极14测量的氧化电流。依据可替代的实施例，被施加的测试电压可以是多种测试电压中的任何种。测试电压不局限于是上面所述的0.4Volts。进一步，可以不需要在第一电极和参考电极以及第二电极和参考电极之间施加测试电压。可以期望仅具有测量第一电极和参考电极之间的电压的系统，从而简化了该系统。
图3是示出了在测试时间间隔T1由测试计200施加至测试条100的测试电压的示例图表。在施加生理性液体之前，测试计200将处于液体检测模式，其中测试电压是+0.4V。液体检测模式在图3中表示为液体检测时间间隔TFD，并且所示的是在零(0)参考时间之前或小于零(0)参考时间的时间周期。在液体检测模式中，测试计200确定何时将液体施加至入口90，以使得第一工作电极12和参考电极10都被液体润湿。需要指出，当生理性液体连续的覆盖第一工作电极12和参考电极10时，第一工作电极12和参考电极10有效地短路。一旦测试计200根据电极10和12之间测量的测试电流的充分增加而识别已经施加生理性液体，则测试计200赋值零第二标记，并开始所述测试时间间隔T1。依据其他示范性实施例，可以使用确定测试条上的生理性液体的存在的其他方法。例如，可以使用检测测试条上液体存在的其他方法。进一步，能手动指示测试器何时开始测试时间间隔。因此，尽管用于检测施加的液体以及确定何时开始测试时间间隔的方法可以是有效的，但也可以使用已知或随后发展的其他方法，而不脱离本发明的范围。
在本发明的示范性实施例中，测试时间间隔T1可以是大约5.4秒。在第一时间间隔过程中，测量采样电流并收集数据，以确定采样中的葡萄糖浓度。在测试时间间隔T1的完成后去除测试电压。尽管有效测试时间显示为5.4秒，但是也可以使用多种测试时间任何一种。
依据示范性实施例，当关于媒介物的氧化还原电势测试电压是充分正时，测试条100将承载一测试电流。需要指出，氧化还原电势描述了媒介物当充分接近具有标称电势的电极时接收或释放电子的固有亲和性。图4是示出了在测试时间间隔T1流过测试条100上的采样的测得的测试电流的示范性流程。设置耦合至测试条100的测试计以测量通过两个电极形成的电路中的电流和采样区域中的采样。通常，当生理性液体初始湿润测试条100时，测试电流快速增加，导致形成峰值，随后测试电流逐渐减小。尽管图4表示典型的测试，然而也可以观察其他响应曲线，特别是但不仅仅是在除了包括葡萄糖以外的其他分析物的测试中，以及其他噪声干扰存在的情况下。
本发明尤其有用于将由外来事件引起的电流信号与提供比如一个表示测量误差的期望信息的电流信号区别开来。外来信号可以来自多种源、事件或条件，并且典型地在比如测试计200的测试计的正常使用过程中发生。例如，示范性外来事件包括静电放电和电磁发射，比如射频或微波频率发射。电子装置，比如电话、微波炉、无线电或其他家用器具的使用可以潜在地引起外来信号。此外，比如照明开关的切换、恒温器的开关的通常事件以及是电子继电器等的接通和断开的其他活动可以引起外来信号。
依据本发明，具体的外来信号可以以一些方式表征，并用于将外来信号从所期望的信号区别开。以这样的方式的特征优选地涉及外来信号的振幅、持续时间和定时(独立或组合)。通常，外来信号或事件的特征化表现可以用于将信号识别为外来信号。例如，该表现可以是具体值，或可以涉及一种倾向或例如基于时间改变的条件。
一种类型的外来信号涉及静电放电。在某些条件，比如在低相对湿度存在的情况中，用户可以携带显著量的静电电荷。因此，当接触连接至测试计的测试条时，这种用户可以潜在地将静电能量注入测试计。该无法预料的能量会导致测试计测试到充分大的电流，其引起测试计初始化并执行干燥测试条上的葡萄糖测试。由于测试条中没有葡萄糖，测试计将输出误差信息，因为测量的测试电流将太低。典型地，当测试计产生误差信息时，将指示用户废弃测试条。这是非常不期望的，在这种情况中，ESD错误地触发葡萄糖测试，因为干燥的测试条实际上不是有缺陷的并因此不必要地扔掉了干燥的测试条。
在使用中，一旦将测试条100插入条端口连接器214，测试计200将优选地开始液体检测模式。在液体检测模式过程中，测试计200优选地施加测试电势于至少第一工作电极12和参考电极10之间。使用的测试电压通常取决于具体的测试计和使用的测试条，并且用于所述的测试计200的合适的测试电压是大约400毫伏。液体检测模式时间间隔TFD包括将生理性液体施加至入口90之前的时间，并被表示为如在图5中所述的小于零的时间间隔。在液体检测模式时间间隔TFD过程中，测试计200将优选地以预定频率连续测量电流读数，直至发现一单独的电流读数超过了阈值。作为例子，可以使用范围从大约每20毫秒一次至大约每100毫秒一次的测试频率。可以用于测试血液的阈值是大约150毫微安。当测试条100初始为干燥时，测试计200将测量到零测试电流值或低于阈值的小的测试电流值。一旦施加液体，测试计将测量由于第一工作电极12和参考电极10之间阻抗的减小而导致的电流读数的增加。该电流增加将引起测试计开始如图5中所示地测试时间间隔T1。
作为预防措施，依据本发明，一旦测试计200测量至少一个大于如图5所示阈值的电流读数，测试计200优选地进入ESD检查模式。在ESD检查模式中，测试计200优选的连续施加用于ESD检查时间间隔TESD的电势。在ESD检查模式过程中，测试计200优选的以预定安排连续测量电流读数。例如，可以使用每20毫秒一次的测量。如果在ESD检查时间间隔TESD过程中测量的任何电流读数小于阈值，那么测试计200优选的返回至液体检测模式。如果在ESD检查时间间隔TESD过程中测量的全部电流读数大于阈值，测试计200将继续葡萄糖测试。
对于将比如血液的生理性液体施加至测试条100的情况，将看到测试电流如图4中所示的增加大约1秒。因此，测试计200将测量到由于第一工作电极12和参考电极10之间阻抗的减小而导致大于大约150毫微安的电流读数的增加。这将优选的导致测试计从液体检测模式行进至ESD检查模式。典型地，对于ESD检查时间间隔TESD，测试电流将保持大于150毫微安，允许葡萄糖测试在整个测试时间间隔T1进行。
对于将充分大的ESD注射进入测试计200的情况，可以测量大于阈值的而引起测试计从液体检测模式行进至ESD检查模式的电流读数。典型地，通过ESD产生的测试电流迅速消散，产生典型在大约100毫秒范围中衰减的瞬态峰值。这与通过比如血液的测试液体引起的测试电流的增加对比，其中对于用于具体液体的已知时间(用于血液大约1秒)，测试电流连续增加并超过150毫微安的阈值。因此，当将ESD注射进入测试计200，在ESD检查时间间隔TESD测量的至少一个电流读数将小于阈值。一旦测试计200测量到小于阈值的电流读数，测试计200将优选的设置标记。当ESD检查时间间隔TESD终结，检查标记，如果标记被设置，那么操作退回以再次寻找采样。如果标记未设置，液体测量优选如下面所述地继续。
优选地，在测量比如血液的液的情况中，ESD检查时间间隔TESD范围从大约100毫秒至大约1秒，并且优选地为大约200毫秒。ESD检查时间间隔TESD的下限基于ESD的典型消散时间，其是大约100毫秒，但也可以基于典型的特征比如用于任何期望外来事件的消散时间。ESD检查时间间隔TESD的上限，优选的基于在测试计200需要通知用户测试在进行中之前的可用时间的量。例如，当测试计执行葡萄糖测试时，典型地在测试计200的显示器上以整数值输出测试时间间隔T1的递减计数。在显示器上已经过去一秒之后，用户将相信葡萄糖测试在进行中。因此，当将充分大量的ESD注射进入测试计200中时，需要确定在用户具有该测试在进行中的任何指示之前，比如当显示器示出一秒的葡萄糖测试已经过去时，它必须返回至液检测模式。
可以对测试计比如测试计200编程，以使得在第一触发读数(超过预定阈值的测量)之后，测试计继续监控电流进行某一预定周期时间。例如该阈值可以是表示采样的存在的电流电平。如果在监控周期中，电流降到触发阈值之下，测试计将设置标记。当监控时间期满，将检查标记，并且如果标记被设置，操作将返回以再次寻找采样。如果对于整个该周期，电流保持超过阈值，那么可以如通常地处理测试采样读数。一旦第一次检测到ESD，代替返回，对整个ESD检查周期监控电流，这可以确保ESD脉冲的任何阻尼振荡在测试计试图另一读数之前有时间衰减。
需要指出，图4中的测试电流是模拟信号，其可被转换成数字信号，以用于处理测试电流成为葡萄糖浓度。在本发明的示范性实施例中，测试计200可以包括Texas Instrurnent混合信号处理器(例如TI MSP 430)，其具有12位A/D转换器，用于将模拟测试电流转换成数字测试电流。可以类似地使用其他A/D转换电路，包括具有提供不同的精确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。在本发明的示范性实施例中，必须用充分高的信噪比(S/N)测量测试电流，以使得获取数字信号的偏差小于大约5％CV(偏差系数，％CV＝{标准偏差/平均值}×100)，优选的小于大约3％CV，更优选地小于大约1％CV，并且甚至更优选地小于大约0.1％CV。可以使用其他S/N比，不局限于明确提供的那些。进一步，尽管用％CV表征，也可以在不脱离本发明的范围下使用S/N比的其他特征。在示范性实施例中，将描述一种利用A/D转换器减小采样测试电流中的噪声的方法。
图5是依据示范性实施例的用于葡萄糖测试采样测试电流的多个时间间隔的示意简化流程图。测试时间间隔T1可以包括较短时间间的总和，该较短的时间间隔为当前读数时间间隔T3、、上面讨论的静电放电(ESD)检查时间间隔TESD、用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔以及用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔。可替代地，可以使用具有不同的相对长度的时间间隔的其他组合。进一步，在可替代实施例中可以省略一些时间间隔。在图5中，在给定的时间间隔过程中，A/D在接通和断开状态之间可以相对快速地切换，典型地以大约毫秒，或者在可选实施例中以微秒数量级。然而，在图5中，较短的时间间隔被显示为连续接通ON，因为该图的时间刻度不能清楚地示出相对高的计时频率。需要注意，图6至8示出了T2a、T2b和T3的扩展部分以更精确地描述，是否具体的时间间隔具有在接通ON和断开状态OFF之间A/D转换的更高的切换频率。需要注意，采样频率不局限于那些所述的，而是可以使用获得期望性能的任何频率。
图6是用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔和用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔的扩展简化图。在本发明的示范性实施例中，用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔起始于大约5秒，并具有大约80毫秒的持续时间。类似地，用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔起始于大约5.3秒，并具有大约80毫秒的持续时间。在用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔和用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔之间可以有大约300毫秒的测量延迟时间间隔TMD。本发明不局限于上面提供的那些具体的时间周期，而是可以使用可以获得期望性能的任何时间周期。
在示范性的实施例中，将描述一种用于以预定采样率采样测试电流的方法。该内容也描述在同一天申请的、名称为“A System and Method of Processinga Current Sample for Calculating a Glucose Concentration”的U.S.申请No.11/252,216(Atty，Dkt.No.LSI0148(DDI-5115))中，为了全部目的在此将其整体参照引用。用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔可以包括例如五个连续的电流读数时间间隔T3。类似地，用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔可以包括例如五个电流读数时间间隔T3。如图6和7中所示，电流读数时间间隔T3例如可以是大约18毫秒。本发明不局限于公开的电流读数时间间隔的数量，也不局限于所公开的读数时间间隔。
图7是电流读数时间间隔T3的扩展简化图，电流读数时间间隔T3包括八个连续的电流采样时间间隔T4。存在LOW周期读数时间间隔T3L，其表示一个时间周期，在其中在获取A/D转换之后A/D是断开的，例如用于八个电流采样时间间隔T4。在LOW周期读数时间间隔T3L过程中，微处理器具有空闲时间周期用以执行数据计算，例如在电流读数时间间隔T3过程中获取的A/D转换的求和或平均。在LOW周期读数时间间隔T3的末端，微处理器可以初始化另一电流读数时间间隔T3。再次，本发明不局限于示出和公开的时间间隔，也不局限于示出和公开的时间间隔的数量。
如图7和8中所示，电流采样时间间隔T4可以例如是大约2毫秒。电流采样时间间隔T4包括HIGH周期采样时间间隔T4H和LOW周期采样时间间隔T4L。HIGH周期采样时间间隔T4H可以是一个周期时间，其中为获取A/D转换，A/D是接通的。在HIGH周期采样时间间隔T4H过程中，LOW周期采样时间间隔T4L可以是一个周期时间，其中在获取需要的A/D转换之后A/D是断开的。如图7和8所示，HIGH周期采样时间间隔T4H可以是例如大约0.4毫秒，并且LOW周期采样时间间隔T4L可以例如是大约1.6毫秒。在LOW周期采样时间间隔T4L期间，微处理器具有空闲时间周期以对在HIGH周期采样时间间隔T4H期间获得的A/D转换执行数据计算，比如A/D转换的分级、滤波、求和、平均和/或上述计算的组合，或其它需要的计算和数据操作。在LOW周期采样时间间隔T4L的末端，微处理器可以初始化另一电流采样时间间隔T4。所示出和描述的采样时间间隔振幅不是限制性的。可以使用提供期望性能的任何时间间隔。
图8是示范性电流读数时间间隔T4的扩展图，其包括十六个连续的A/D转换时间间隔T5。在HIGH周期采样时间间隔T4H期间可以以预定采样率采样测试电流。如图8中所示，例如在示范性实施例中，预定采样率可以是大约40千赫兹。在A/D转换时间间隔T5期间可以获取单独的A/D转换，在这种情况中，如图8中所示，A/D转换时间间隔T5可以是例如大约25微秒。A/D转换将是具有振幅的数字量，所述振幅与进行A/D转换的时间点处的测试电流成比例。A/D转换也被称作葡萄糖信号，因为在这种情况中A/D转换的振幅与葡萄糖浓度成比例。因此依据示范性的实施例，在电流采样时间间隔T4期间可以获得16个A/D转换，并存储于测试计200的存储器部分中。然后利用在电流采样时间间隔T4过程中获取的16个A/D转换的平均或求和可以计算电流采样。在用于减小噪声的本发明的实施例中，利用在电流采样时间间隔T4期间获取的16个A/D转换的子集的平均或求和可以计算电流采样。在本发明的实施例中，描述了一种方法，其示出了当测量“电流读数”时为了减小噪声如何选择16个A/D转换的子集。依据可替代的实施例，可以期望去掉为了噪声滤波过程而获取的16个采样中的一个或多个。进一步，也可以期望使用多于或小于16的A/D转换，以满足期望的性能目标和统计上显著的目的。
通常，用于减小噪声的示范性方法是平均多个A/D转换。然而，当它服从高斯分布时，平均将有效地减小噪声。对于其中噪声不服从高斯分布的情况，非参数方法可以用于帮助减小噪声。一个不服从高斯分布的噪声的例子可以是静电放电事件、来自照明开关的信号以及移动电话。在示范性的实施例中，如图9中所示，在电流采样时间间隔T4期间收集的十六个A/D转换可以基于它们的振幅被分级。代替对于全部十六个A/D转换的简单平均，可以滤波至少最高振幅A/D转换和最低振幅A/D转换，留下多个接受的A/D转换。在示范性实施例中，仅平均或求和该接受的A/D转换。因为废弃最高和最低的A/D转换，这使得平均值对可由短期事件比如静电放电引起的末端界外值更强健。通常，末端界外值趋于使高斯统计无效的显著干扰平均。尽管在所述的系统中16个采样提供好的性能，本发明不局限于16个采样。基于期望的性能和滤波器的应用，可以发现其他数量的采样可以是或多或少有效。
在另一示范性的实施例中，可以滤波四个最高的A/D转换和四个最低的A/D转换，留下8个接受的A/D转换，如图9所示。图9描述了高和低滤波区域120和接受的区域122。滤波区域122示出了用于平均的八个剩余的采样，而区域120示出将被废弃的八个采样。通过平均或求和在电流采样时间间隔T4期间获取的八个接受的A/D转换，测试计200的微处理器可以计算电流采样。下一步，通过平均或求和全部在电流读数时间间隔T3中获取的8个电流采样(时间T4的，在这种情况中其是64A/D转换的总和)可以计算电流读数。在计算电流读数之后，通过平均或求和全部在用于第一工作电极T2a的最后电流值时间间隔或用于第二工作电极T2b的最后电流值时间间隔中获取的5个电流读数(在这种情况中其是320个A/D转换的总和)而计算最终电流值。在示范性实施例中，描述一种方法，其中利用电流读数和最终电流值用来确定测试条是否已经滴加生理性液体，计算葡萄糖浓度，执行误差俘获程序，以及当注射ESD进入测试计中时避免葡萄糖测试进行初始化。进一步，依据其他示范性实施例，可以使用不同数量的A/D转换、采样和读数。此外，可以使用单一的工作电极或多于两个的工作电极，而不脱离本发明的范围。
在示范性的实施例中，可以对用于第一工作电极的最后电流值和用于第二工作电极的最后电流值一同求和，以给出总和。葡萄糖算法可以包括步骤从总和减去背景值(其表示通常的背景噪声，并因此表示偏差)，然后除以校准斜率(其将该设备校准至已知的葡萄糖浓度/电流曲线或数据)，以产生可被输出至显示器202之上的葡萄糖浓度。通过利用在电流采样的计算中滤除四个最高和四个最低A/D转换的本发明的方法，可以充分精确和精准地计算葡萄糖浓度。尽管这是一种确定葡萄糖浓度的方法，但也可以应用其他方法以提供最后的计算，包括查找表和其他数学公式。类似地，其他过程可以用于不同类型的分析物。
对于测试条100测量的测试电流可以具有如图2中示出的特征形状，当用生理性液体测试时，其通常存在。如果不存在特征形状，那么其通常表示系统缺陷或用户失误。更具体地，图2示出了形成最大峰值并且随后逐渐衰减的测试电流的例子。在示范性实施例中，误差俘获方法可以包括校验在最大峰值时间Tp之后测试电流不增加。误差俘获方法可以包括确定最大峰值时间，以及在施加液体至测试条100之后测量如图5中所示的第二间隔处的电流读数。误差俘获方法可以确定，如果电流读数减去紧接先前电流读数小于例如大约100毫微安的误差阈值，则不存在缺陷。可以对在第二间隔处测量的全部电流读数执行误差俘获方法，只要在最大峰值时间之后测量紧接先前的电流读数。作为例子，如果ICRk-ICRk-1＜100毫微安，那么不存在由于电流非特征随时间增加导致的误差，其中ICRk是k秒处的电流读数，并且ICRk-1是k-1秒处的电流读数。然而，如果ICRk-ICRk-1＞100毫微安，那么测试计200将在显示器202上输出误差信息，并且不输出葡萄糖浓度。类似地，可以应用其他数据完整性或误差俘获方法，而不脱离本发明的范围。
在另一示范性实施例中，可以使用简化误差俘获方法。在该简化实施例中，仅在四秒和在五秒处使用两个电流读数。可以从五秒处的电流读数减去四秒处的电流读数。如果ICR5-ICR4＜100毫微安，那么不存在由于随时间电流非特征增加的误差，其中ICR5是5秒处的电流读数，并且ICR4是4秒处的电流读数。然而，如果ICR5-ICR4＞100毫微安，那么测试计200将在显示器202上输出误差信息，并且不输出葡萄糖浓度。在该示范性实施例中，在一、二和三秒处不使用电流读数，以简化误差俘获算法。此外，在该实施例中也不计算最大峰值时间Tp。
现在已参照其中的几个实施例描述了本发明。这里通过参照引用在此所标示的的任何专利或专利申请的全部公开内容。仅为了便于理解已经给出前面详细的描述和例子。由此可以理解没有不必要的限制。对本领域的普通技术人员而言，，在描述的实施例中可以进行多种修改而不脱离本发明的范围是显而易见的。因此，本发明的范围不局限于这里所描述的结构，而仅通过由权利要求的语言和那些结构的等价物所描述的结构。
权利要求
1.一种电化学分析生理性液体采样以确定存在于生理性液体采样中的分析物浓度的方法，该方法包括下面的步骤提供包括具有至少一对电极的测试液应用部分和试剂的测试装置；在至少一对电极上提供预定电势；检测等于或高于阈值的至少一对电极的电流，并随后监控在第一时间周期上的电流的振幅；以及执行下面之一1)如果电流的振幅在第一时间周期保持预定值之上，那么利用第二时间周期的末端处电流的振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中的分析物浓度的测试读数，其中第一时间周期包括第二时间周期的初始部分；以及2)如果在第一时间周期期间的任何时候电流的振幅等于或低于预定值，那么重复所述检测电流的步骤和所述执行下面之一的步骤。
2.权利要求1的方法，进一步包括在测试装置的测试液应用部分处提供生理性液体采样。
3.权利要求1的方法，其中所述检测电流的步骤包括检测由外来事件产生的电流。
4.权利要求1的方法，其中检测电流的阈值表示在测试装置的测试液应用区域中存在生理性液体。
5.权利要求1的方法，包括利用至少一个附加时间周期的末端处的电流的振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中的分析物浓度的至少一个附加测试读数。
6.权利要求1的方法，其中第一时间周期的持续时间大于来自预定外来事件的电流峰值衰减至阈值之下所需的时间和小于第二时间周期。
7.一种避免静电放电干扰生理性液体采样中的分析物浓度的电化学测量的方法，该方法包括下面的步骤提供包括具有至少一对电极的测试液应用部分和试剂的测试装置；在至少一对电极上提供预定电势；测量至少一对电极的电流，并且如果对于第二预定时间周期该电流的振幅保持在阈值电流值之上则利用第一预定时间周期的末端处电流的振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中的分析物浓度的测试读数，其中第二时间周期包括第一时间周期的初始部分。
8.权利要求7的方法，其中在第一时间周期，连续提供在至少一对电极上提供的预定电势。
9.权利要求7的方法，其中第二时间周期的持续时间大于来自来自预定外来事件的电流峰值衰减在阈值之下的所需的时间，并小于第一时间周期。
10.一种用于电化学测量生理性液体采样中的分析物浓度的测试计，该测试计包括处理器；电化学测量装置，其电连接至包括具有至少一对电极的液体应用部分和试剂的测试装置，以使当测试装置电连接至电化学测量装置时，电化学测量装置可以提供电势和测量流过至少一对电极的电流，以及存储器，包括编程，以使得当测试装置与其电连接时，电化学测试计测量至少一对电极的电流，并且如果对第二预定时间周期，电流的振幅保持在阈值电流值之上则利用第一预定时间周期的末端处电流的振幅作为表示存在于测试装置的测试液应用区域中的生理性液体中的分析物浓度的测试读数，其中第二时间周期包括第一时间周期的初始部分。
全文摘要
描述了用于测量生理性液体采样中分析物浓度的电化学测量技术。更具体地，本发明涉及用于区别由外来事件引起的信号与提供比如一个表示测量误差的信号的期望信息的技术。
文档编号G01N33/487GK1991355SQ20061006408
公开日2007年7月4日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者N·罗伯茨, G·斯米顿 申请人:生命扫描有限公司