分析测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请整体涉及用于测量诸如血糖或血细胞比容等患者样品分析物的医疗装置 及相关方法的领域，并且尤其涉及分析测试仪。
【背景技术】
[0002] 医学领域中特别关注流体样品中分析物的测定（如，检测或浓度测量）。例如， 可期望测定诸如尿液、血液、血浆或间质液等身体流体样品中的葡萄糖、酮体、胆固醇、脂蛋 白、甘油三酯、对乙酰氨基酚或血红蛋白（HbAlc)的浓度。此类测定可使用分析测试条和测 试仪的组合实现。例如，常规上使用分析测试仪和一次性测试条测试糖尿病患者的血糖。 使用者将一次性测试条插入分析测试仪中，然后在测试条上的样品接收室中滴一滴自己的 血。分析测试仪经由测试条上的电极和导体将测试电信号施加到样品接收室中的血液，并 监测所得的电信号。然后，分析测试仪中的处理器可使用所得的电信号测定使用者的血糖 (例如，每分升血液中的葡萄糖毫克数，或每升血液中的葡萄糖毫克分子数）。
[0003] 然而，各种因素可能会混杂或干扰此类测定。例如，授予Burke等人的美国专利 7, 390, 667中描述了样品接收室中的试剂用于提供不会另外存在于血液中的电荷载体。因 此，在给定信号的存在下，血液的电化学响应旨在主要取决于血糖的浓度。其次，血液对于 给定信号的电化学响应却取决于其他因素，包括体温和血细胞比容（HCT)、血液中红血球的 体积百分比。
[0004] 授予Choi的美国专利8, 343, 331描述了一种校正生物传感器中的错误测量结果 的方法。向测试条上的血液样品施加第一电压，并使用测量电流值计算血液样品的血细胞 比容值。然后，施加第二电压，并使用第二测量电流值计算葡萄糖水平。使用计算的血细胞 比容值校正葡萄糖水平。但是，这要求精确测量血细胞比容，以提供具有所需精确度的结 果。
【附图说明】
[0005] 当结合下列说明和附图使用时，本发明的各种特征和优点将变得更加明显，其中 在可能的情况下，已使用相同的附图标号命名对附图而言是共同的相同特征，并且其中：
[0006]图1是示例性分析测试系统部件的示意图，包括分析测试仪和测试条；
[0007] 图2示出了在图1的示例性分析测试系统中使用的激励源和解调器的示意图；
[0008] 图3示出了流程图，其中图解了用于校准与分析测试条一起使用的分析测试仪的 示例性方法；
[0009] 图4A和4B示出了流程图，其中图解了测定流体样品中分析物的示例性方法；
[0010] 图5是示例性测试条的平面图；
[0011] 图6是同步解调示例的数据流程图；并且
[0012] 图7是示出了数据处理系统部件的高级图表。
[0013] 附图只用于例证，且未必按比例绘制。
【具体实施方式】
[0014] 即使在测量血细胞比容（HCT)以更准确地测定血糖的分析试验仪中，血细胞比容 水平测量仍会受到分析测试仪或测试条中印刷电路板上的寄生电容等寄生电特性的影响。 本文介绍了对各种流体中的各种分析物所用的各种测试仪中的一些此类寄生特性进行检 测和校正的各种方法。
[0015] 图1是根据各个方面的分析测试系统部件的示意图。"测试组"或"测试对"是如 下系统，其包括测试条1〇〇和分析测试仪180例如便携式分析测试仪。分析测试仪180可 以是手持式测试仪等，并且可包含外壳。分析测试仪180还可以夹持或以其他方式紧固到 皮带或绑带等上，以便放置在使用者的腰部或肩膀上。
[0016] 分析测试仪适用于测定流体样品例如身体流体样品中的分析物。分析测试仪180 包括测试条接收模块115,在本文中也称为"条端口连接器"或SPC。测试条接收模块115 可包含适于接收或保持测试条100的电结构或机械结构。根据示例性变型，测试条接收模 块115至少具有第一电连接器引脚111和第二电连接器引脚112。为了本文所述的用途， 术语"引脚"不限定形状因数；即引脚11U112可以是刚性引脚、弹簧触点、弹簧针、压力触 点、焊料凸块或其他导电接触装置。
[0017] 处理器186控制分析测试系统的操作。如本文所述，处理器186可包含微控制器、 微处理器、现场可编程门阵列（FPGA)、可编程逻辑阵列或装置（PLA或PLD)、可编程阵列逻 辑（PAL)装置、数字信号处理器（DSP)或适于执行本文所述功能或任意组合中多个功能的 其他逻辑或处理部件。
[0018] 示例性测试条100具有第一电极110和第二电极120,相对于在文中也称作分析物 室的样品接收室130可操作地布置。第一电触点焊盘101电连接至第一电极110。第一电 触点焊盘101被构造成在与第一触点焊盘101电连通时将第一电极110的电响应传送至分 析测试仪180,例如当测试条100适当插入到测试条接收模块115的范围之内时通过接触传 送。测试条100可包含适于电连接至分析测试仪180的各种各样的电接触配置。例如，美 国专利6, 379, 513公开了一种电化学电池连接，并且其全部内容据此以引用方式并入。
[0019] 第二电触点焊盘102电连接至第二电极120,并且被构成用于当分析测试仪180与 第二电触点焊盘102电连通时将第二电极120的电响应传送至分析测试仪180。测试条接 收模块115被布置成使得当测试条100插入到测试条接收模块115中时，第一电连接器引 脚111和第二电连接器引脚112分别与第一电触点焊盘101和第二电触点焊盘102电连接。 处理器186或相关部件电连接至导体116、117,导体分别电连接至引脚111、112。
[0020] 处理器186可通过感应第一电接触器引脚111和第二电接触器引脚112之间的电 特性，检测已插入测试条100的存在性。例如，当测试条100被插入时，处理器186可以检测 连接器引脚111、112之间的电容变化。测试条100可以包含电连接至第一电触点焊盘101 或第二电触点焊盘102的第三电触点焊盘（未示出）。测试条接收模块115可以包含第三 电引脚，并且处理器186可以检测测试条接收模块115的两个引脚之间的连续性，表明测试 条100的插入。分析测试仪180还可包含机械、光学或机电元件，例如簧片开关或光遮断器， 以测定测试条100适当插入的时间。在检测到测试条100之前，处理器186可等待测试条、 提示测试条或采取其他措施，例如执行校准步骤。处理器186还可以进入低功耗模式，例如 睡眠模式，直至第一次检测到测试条100的存在。在示例中，使用者在插入测试条后按下 按钮。当按钮被按下时，处理器186检测到测试条的插入。该示例和本节中的其他示例可 用于文中所述的任何测试条检测。
[0021] 检测到测试条100时，处理器186使用激励源181在第一电引脚112和第二电引 脚112上施加所选择的电信号。激励源181可以是电压源、电流源、任意波形源或适于产生 电信号的其他装置。然后，处理器186使用解调器182测量引脚11U112上所得的电信号。 解调器182可包含模数转换器（ADC)、取样保持单元、混合单元或适于测量电信号的其他装 置。在示例中，在连接器引脚111和112之间施加电压，并测量了通过这些引脚的所得电流。
[0022] 激励源181和解调器182可通过相应耦合器183、184连接至导体116、117,耦合器 可包含晶体管、射频耦合器或栅极，或允许激励源181向电导体116、117施加信号且允许解 调器182同时或非同时测量导体116、117或其上所载信号的电特性的其他装置。根据本示 例性实施例，耦合器183、184可包含电短路，因此激励源181的输出直接连接至解调器182 的输入，并且处理器186或解调器182可包含回波抑制或回波消除电路、逻辑或代码（未示 出），以从接收的信号移除激励源181的输出。在图1中，耦合器183、184以图形方式表示 为正方形。为清楚起见，与解调器182的连接以虚线示出。
[0023] 处理器186处理所得的电信号以检测流体样品，并且如果流体样品存在，处理器 测定分析物，例如测定分析物的浓度或同一性。下文讨论了该测定。在各种实施例中，处理 器186使用输出单元169传达被测定分析物的指示或其他状态信息（例如，"无测试条存 在"或"无样品存在"）。输出单元169可以呈现对应于被测定分析物的指示的各种视觉或 听觉指示器。例如，输出单元169可以包含发亮或闪烁的灯光、铃钟、发出声响的报警器或 蜂鸣器、吹响的喇叭、激活的听觉或视觉再生系统（例如，显示弹出式错误对话框的计算机 屏幕）或将对应于指示的信息传输至人机界面（HMI)、服务器、终端、智能手机、寻呼机或其 他计算或通信装置的网络接口。这些装置中的任何一个均可以运行以传达指示（例如，灯 光可通过与分析物的测定浓度成比例的照明度限定）。
[0024] 仍参见图1，测量流体样品例如身体流体样品或含水样品中分析物浓度的电化学 (测量电流）方法涉及将样品放入具有两个电极（例如，电极110、120)的电化学电池（例 如，样品接收室130)的反应区中，其中电极的阻抗适用于电流测量。分析物能够与电极（例 如，电极110、120中的一个）或氧化还原试剂直接反应，以形成数量对应于分析物浓度的可 氧化（或可还原）物质。然后，以电化学方式测定可氧化（或可还原）物质的数量。各个 方面准确测定检测到反应区中样品的时间点。该测定允许在施加样品后立即应用电化学波 形（例如，电压）并准确限定潜伏期或反应时间。继而，测定的准确度和精确度提升。
[0025] 正如下文中所述，样品接收室130中可能存在或不存在酶。如果存在，酶可以帮助 将流体样品中的分析物转换成能够以电方式测量的电流、电势或其他数量。来自激励单元 181的信号的频率和幅度可根据各种因素选择，例如流体样品的性质、分析物的性质或要使 用的电极是否可操作性地相对于酶布置。
[0026] 在示例性实施例中，两个以上的电极对可操作性地相对于样品接收室130布置。 在示出的示例中，电极150和155被布置成与样品接收室130中的流体样品反应。电极150 和155通过相应导体和引脚分别连接至测试条接收模块115上的导体151、156。正如从导 体151、156延伸至假负载校准电路块189的箭头所表示的，电极150、155可以电连接至激 励源181、解调器182、开关单元191或处理器186。在各个方面，电极150、155上面未涂覆 有酶或以其他方式可操作性地相对其彼此布置。在示例中，电极150、155用于HCT测量，并 且通过开关单元191连接至激励源181和解调器182。
[0027] 在各个变型中，首先在电化学诊断条的电极110、120上施加小的恒定电流源，并 监测电极110、120之间的电势差。在将样品施加到测试条100的样品接收室130前，电极 110、120之间存在干间隙。因此，电极110、120之间忽略不计的电流和电压差增加。当将 样品施加到测试条100并填充间隙（样品接收室130)时，测量电压快速下降，导致测试时 间启动。处理器186将电压的下降识别为样品的表征，并自动停止向所选引脚（例如，引脚 111和112)施加恒定流量的电信号。然后，处理器186向所选引脚施加恒定电压的电信 号。当施加恒定电压时，可以将电流或电荷测量为时间函数，以允许计算分析物的浓度。
[0028] 在其他实施例中，一旦将测试条插入并检测到插入后，将在电极110、120上施加 偏压（例如，400mV)。测量电极110、120之间的电流。当电流超出所选阈值（例如，150nA) 时，检测到流体样品（例如，血液样品）。检测到样品时的时间被用作与已插入测试条相关 的校准和测量的参考时间（T= 0)。
[0029] 使用具有已知分析物浓度的样品校准系统后，在恒定电压施加之后的预定时间测 量的电流可作为分析物浓度的量度。预定时间的长