用于测定体液中的分析物浓度的方法和装置与流程

文档序号:16048302发布日期:2018-11-24 11:03阅读:218来源:国知局

本发明涉及用于测定体液中的分析物浓度,特别是血液中的葡萄糖浓度的方法。本发明进一步涉及适合于实施此类测量的装置,以及包括所述装置和一次性测试材料的对应系统。

文件ep-a2618160公开了使用测试条带上的分析测试场的测试方法,其中从提供用于样品液体施加的测试场上的测量信号的时变变化测定对照值,并且其中当所述对照值低于预设阈值时,将所述测量作为错误舍弃。在此文中,提出从相对缓解值(relativeremissionvalue)测定葡萄糖浓度,其中所述相对缓解值作为反射率的最终值与初始干燥值的商计算。为了解释独立于测试场的设备信号偏移(signaloffset),进一步提出了在黑场(blackfield)上的校准测量。然而,这没有解释环境条件的影响,例如在测试材料贮存期间的高温和湿度。在此方面,仅提出了执行针对样品施加的错误解释的故障保护(failsafe)。

在此基础上,本发明的目标是进一步改进已知的方法和设备,并且提供即便在测试材料的不同的生产和贮存条件下,进行准确度更高的测量的措施,特别是用于自测的葡萄糖测量系统。

提出在独立权利要求中所述的特征组合以实现此目标。本发明的有利实施方式和进一步进展来源于从属权利要求。

本发明基于以下构思,即考虑独立于设备但特异于所使用的测试元件的偏移。因此,根据本发明提出,前述方法包括以下步骤:

a)提供包括基于酶的化学层的分层测试元件,所述基于酶的化学层通过颜色变化对分析物做出响应;

b)将体液样品施加到所述测试元件上;

c)借助于光度反射率测量设备检测所述测试元件的反射率值;

d)通过归因于所述测试元件的预定偏移值,校正所测量的反射率值;

e)使用经偏移校正的反射率值,测定所述分析物的浓度值。

这样,可以正确地解释测试元件上的可测量反射率值的范围极限,其不是从零跨越到初始空白反射率值,而是缩小至由偏移值给出的下限。这样,在更细化的步骤中,还可以抵消由于环境胁迫(温度、湿度)对测试元件造成的影响。

根据优选的实施方式,用于测量校正的偏移值是测试元件的结构的特征,并且独立于颜色变化。这样的偏移可以与不依赖于测试材料变化的仪器偏移清楚地分开。

有利地,将偏移值作为反射率相比于分析物浓度的参照曲线在高浓度下的渐近水平而预先测定。这允许使用简单的外推法找到测量范围的较低水平。

还优选从借助于参考仪器在测试元件的参考材料上测量的反射率曲线,来计算偏移值。这样,可以预先测定偏移值,并输入到所述测量设备中。

根据优选的实施方案,所述校正包括从所测量的反射率值减去偏移值,这样真实的信号水平就得到了考虑。

对于进一步的测量改进,有利的是在施加样品之前,在干燥的测试元件上检测反射率的空白值,随后通过归因于所述测试元件的预定偏移值校正所述空白值,并且最后使用经偏移校正的空白值和反射率值测定分析物浓度值。在这个方面,当通过减去预定偏移值校正空白值时,以及从经偏移校正的反射率值和空白值的商计算用于测定分析物浓度值的相对缓解值时,也是有利的。由此,将抵消不是由于叠加偏差而导致的所有影响因素。

有利地,分析物的浓度值根据相关代码测定,所述相关代码优选以参数化多项式或查找表的形式存储在设备中。由此,可以实现目标值的明确分配。

为了进一步考虑可能的变量,在生产阶段校准光度反射率测量设备,以使所述设备的测量偏移特征归零,是有利的。

具体的实施方式进一步包括借助于反射率标准,例如内部或外部白场(whitefield),测定所述设备的反射率增益因子。

另一种便捷的改进提供了测试元件,其提供在扁平测试条上或卷在卷轴上的载带上。

本发明的另一方面涉及用于测定体液中的分析物浓度的装置,特别是血糖测试仪,其包括:

a)壳体,其适合于容置包括基于酶的化学层的分层测试元件,所述基于酶的化学层通过颜色变化对所述分析物做出响应;

b)测量位点,其用于容置所述测试元件并在其上施加所述体液的样品;

c)光度反射率测量设备,其用于检测所述测试元件的反射率值;

d)校正工具,其适合于通过归因于所述测试元件的预定偏移值,校正所测量的反射率值;

e)评价单元,其用于使用经偏移校正的反射率值,测定所述分析物的浓度值。

对于用于测定体液中的分析物浓度的分析系统,将根据本发明的装置与至少一个分层测试元件配合使用时,是有利的,所述分层测试元件被容置在所述装置中,并且包括通过颜色变化对所述分析物做出响应的基于酶的化学层。

在下文中,基于示意显示在附图中的实施方式示例,进一步说明本发明,其中:

图1是容置测试条并且包括偏移校正工具的血糖测试仪的透视图;

图2是反射率相比于浓度的曲线图,包括干燥空白值和偏移值;

图3显示了不同生产批次的测试条的浓度依赖性反射率曲线。

图1图示说明了光度反射率测量设备,其被设计成手持式血糖测试仪10,用于插入一次性测试条12。测试仪10包括具有接口14的壳体13,以将测试条12放置在反射式光度计16的光路中,从而读取条12的分析测试垫18的反射率。可将小体积的血液样品施加到测试垫18的上表面,测试垫18具有至少一个化学层,其中基于酶的试剂与分析物(具体为葡萄糖)反应,导致颜色变化并由此导致反射率变化。这样,作为形成反应产物的结果,经预定时间段的反射率变化与样品中的分析物的量相关。这可以使用光度计16通过测试垫18的透明底层检测,光度计16包括光源和排列在光的漫反射的反射路中的光传感器(未显示)。也可以使用条带盒进行这种测量,其中多个测试元件提供在卷在卷轴上的载带上。

测试仪10进一步包括处理单元20,其包括适合于通过减去预定偏移值,校正所测量的反射率值的校正工具22,所述预定偏移值是测试条12的特征并且独立于颜色变化。

随后,可以在评价单元24中使用经偏移校正的反射率值来测定葡萄糖浓度。结果在设备10的显示器26上直接提供给用户。

图2显示了反射率曲线28,其对每个葡萄糖浓度c明确地分配反射率读数r。随着葡萄糖浓度的增加,测试垫14的颜色从浅变深,并且缓解r因此减小。为了补偿可能的设备波动,已知如下计算相对缓解r%:

在等式(1)中,b代表反射率的空白值,其可以在施加样品前,在干燥测试条12上测量。因此,在图2中,已经基于恒定的空白值32绘制缓解曲线30。

依赖于相对缓解值的前提是绝对反射率曲线28在高浓度下趋向于零。经过更严密的检查,本发明人已经观察到,在高浓度下保留了明显偏离零的偏移值34。不希望受到任何具体理论的束缚,可以在测试垫18的层边界的测量光的反射中找到所述偏移的可能解释,其不受颜色形成的影响。

为了解释这个偏移,将等式(1)变成:

其中o代表偏移值,并且r、b是偏离测量值的真实反射率值和空白值。由等式(2)可见,在相对缓解的商中,所述偏移没有被抵消。因此,为了导出真实的反射率值和空白值,必须从测量值减去偏移值o,其作为检测器中a/d转换器的计数获得。

在更精准的方法中,根据以下等式,通过依赖于测试元件12的条件以及测量设备状态的参数描述相对缓解r%:

在等式(3)中,kd表示变化的设备增益因子,例如由于染色或光学元件的刮擦或光源的波动,并且ks表示测试条的增益因子,例如由于未使用状态中的脱色。进一步地,od表示设备特异性偏移,其是在没有真实测量信号的情况下观察到的,并且os表示对应于等式(2)中的o的测试条特异性偏移值。

可以借助于反射率标准,例如可以提供在测试条12上的白场,测定设备10的增益因子kd。这样,kd=rw/rs,其中rw是在白场上测量的反射率,且rs是标称的反射率值。

在设备10的生产阶段,有目的地将设备特异性偏移od通过校准归零。在这种情况下,以算术方式消除等式(3)中特异于设备10的所有反射率偏差。然而,这不适用于条-特异性的偏差。

图3显示了对于通过参考仪器在大量参考批次的测试条上采集的葡萄糖浓度c,反射率r的参考曲线36。由在高浓度下的曲线形状可见,可以将共同测试条特异性的偏移值os作为反射率曲线的渐近水平测定。这可以例如通过样条线外推完成,从而在给出的情况下得到17.5的偏移值os。

在现场的真实测量中,可以从所测量的反射率值r以及从所测量的空白值b,减去预定偏移值os。在这种情况下,没有必要测定ks,因为这个因子随后在等式(3)中被正确地抵消。因此,由于环境贮存条件(例如湿度和温度)导致的测试条偏差对于所测定的相对缓解没有影响。在使用等式(1)的简单方法时,情况并非如此。

上述方法允许建立用于针对偏移值os进行校正的葡萄糖浓度的相关代码。这样的代码可以在设备10中执行,例如以参数化多项式的形式:

其中,a、b、c、d、e、f、g是由参考测量测定的参数,r%是经偏移校正的缓解,并且c是相关的葡萄糖浓度。

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