用于測定流體樣本中的分析物濃度的測試傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測定流體樣本中的分析物濃度的測試傳感器。流體接收區(qū)接收流體樣本，并含有與所述樣本中的分析物發(fā)生可測量反應(yīng)的試劑。溫度依賴性元件沿著所述測試傳感器的表面布置。所述測試傳感器被構(gòu)造成被接收在測量儀的開口中。當(dāng)所述測試傳感器被接收到所述開口中時，能夠在所述測量儀內(nèi)部檢測所述溫度依賴性元件。所述測量儀被構(gòu)造成測定所述試劑和所述分析物之間的反應(yīng)程度。所述測量儀的溫度測量系統(tǒng)被構(gòu)造成當(dāng)所述溫度依賴性元件位于所述測量儀內(nèi)部時從所述溫度依賴性元件中測定測試所述傳感器溫度的大小。由此，所述測量儀利用所述反應(yīng)程度和所述測試傳感器溫度的大小來測定所述樣本中的所述分析物的濃度。
【專利說明】用于測定流體樣本中的分析物濃度的測試傳感器
[0001]本申請是申請日為2〇〇9年10月15日、發(fā)明名稱為"用于測定測試傳感器溫度的 方法和組件"的申請?zhí)枮?00980147992. 8專利申請的分案申請。
[0002] 相關(guān)申請的交叉參考
[0003]本申請要求2008年12月I8日提交的美國臨時申請No. 61/105, 806的優(yōu)先權(quán)，本 申請將其全部內(nèi)容引入作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明總體涉及一種用于測定收集在測試傳感器上的體液樣本中的分析物濃度 的方法和組件。具體而言，本發(fā)明總體涉及一種用于測量測試傳感器的溫度從而測定與分 析物反應(yīng)的試劑的溫度并基于與試劑的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對分析物濃度的準(zhǔn)確測定的方法和組件。

【背景技術(shù)】
[0005]在對某些生理異常的診斷和維護(hù)時，對體液中分析物的定量測定是非常重要的。 例如，在某些個體中，需要監(jiān)控乳酸鹽、膽固醇和膽紅素。特別地，重要的是患有糖尿病的個 體需要頻繁地檢查其體液中的葡萄糖水平以調(diào)整他們飲食中的葡萄糖攝入量。這種測試的 結(jié)果可以用來判斷在必要時需要給予哪種胰島素或其他藥物。在一種血糖測試系統(tǒng)中，測 試傳感器用于測試血樣。
[0006]測試傳感器含有與例如血糖反應(yīng)的生物傳感材料或試劑材料。例如，傳感器的測 試端可適用于接觸在人的手指已被刺扎后在手指上積聚的被測試流體（例如，血液）。通過 毛細(xì)作用，流體可被抽進(jìn)在傳感器中從測試端延伸到試劑材料的毛細(xì)通道，使得將被測試 的足量流體被抽進(jìn)傳感器。通常使用將測試傳感器接收在測試傳感器開口內(nèi)并利用光學(xué)或 電化學(xué)測試方法的測量儀來進(jìn)行測試。
[0007] 然而，這種測試方法的準(zhǔn)確度會受到測試傳感器溫度的影響。例如，在測試傳感器 上血糖與試劑之間的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果在不同溫度下可能會變化。為獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)，基于就 在反應(yīng)開始前的實(shí)際傳感器溫度對實(shí)際的測量進(jìn)行校正。測量測試傳感器溫度的常規(guī)方式 包括從位于測試傳感器開口附近的熱敏電阻器讀取電阻值。熱敏電阻器的電阻重新計(jì)算化 學(xué)反應(yīng)結(jié)果。這種校正方法基于傳感器溫度與位于測試傳感器開口附近的熱敏電阻器溫度 相同的假設(shè)。然而，事實(shí)上，通常位于印刷電路板上的熱敏電阻器實(shí)際上提供了測量儀的溫 度。由于測量儀的溫度可能與測試傳感器的溫度十分不同，所以分析物測量可能會不準(zhǔn)確。
[0008] 因此，需要具有一種能夠準(zhǔn)確測量并考慮測試傳感器溫度從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分析物 測量的方法和組件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 用于測量體液樣本中的分析物濃度的試劑對溫度的變化可能是敏感的。換句話 說，試劑與分析物之間的反應(yīng)程度可能取決于試劑的溫度。結(jié)果，基于反應(yīng)對樣本中分析物 濃度的任何計(jì)算均可能隨著試劑溫度而變化。因此，為了實(shí)現(xiàn)對分析物濃度更為準(zhǔn)確的測 量，本發(fā)明的實(shí)施例也測定試劑的溫度。通過測定分析物濃度的算法來利用試劑的溫度。通 過測量將試劑保持在流體接收區(qū)中以與收集的樣本反應(yīng)的測試傳感器的溫度，各實(shí)施例可 以測定試劑的溫度。特別地，這些實(shí)施例在測試傳感器正被測量的區(qū)域與試劑溫度處于平 衡的同時來測量測試傳感器溫度。
[0010] 一個實(shí)施例提供了一種用于測定體液樣本中的分析物濃度的組件。所述組件包括 測試傳感器，所述測試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)，其中所述流體接收區(qū) 含有與樣本中的分析物發(fā)生可測量反應(yīng)的試劑。所述測試傳感器具有沿著所述測試傳感 器表面設(shè)置的光柵，所述光柵包括由響應(yīng)于溫度變化的距離等距隔開的一系列平行線性結(jié) 構(gòu)。所述組件還包括測量儀，所述測量儀包括用于接收所述測試傳感器的端口或開口；用于 測定所述試劑與所述分析物之間的反應(yīng)程度的測量系統(tǒng)；以及用于當(dāng)所述測試傳感器被接 收到所述開口時測定所述測試傳感器溫度的大小的溫度測量系統(tǒng)。所述溫度測量系統(tǒng)包括 光源和光檢測器，所述光源被構(gòu)造成將入射光線射向所述光柵，并且所述檢測器被構(gòu)造成 從所述光柵接收隨著將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離的變化而變化的衍射光線。所述溫 度測量系統(tǒng)根據(jù)衍射光線測定所述測試傳感器溫度的大小。所述測量儀根據(jù)所述反應(yīng)程度 和所述測試傳感器溫度的大小來測定樣本中的分析物濃度。
[0011] 在一個例子中，所述光源包括將固定波長光線射向所述光柵的激光器。所述檢測 器根據(jù)角度從所述光柵接收衍射光線。所述角度指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離， 并且所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測定所述測試傳感器溫度的大小。
[0012] 在另一個例子中，所述光源產(chǎn)生白光并將白光射向所述光柵。所述檢測器從所述 光柵接收衍射光線。所述衍射光線包括紅色、綠色和藍(lán)色（RGB)分量。所述衍射光線中的 RGB分量指示將所述光柵的線性結(jié)構(gòu)隔開的距離，并且所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測 定所述測試傳感器溫度的大小。
[0013] 另一個實(shí)施例提供了一種用于測定體液樣本中的分析物濃度的組件。所述組件包 括測試傳感器，所述測試傳感器包括用于接收體液樣本的流體接收區(qū)，其中所述流體接收 區(qū)含有與樣本中的分析物發(fā)生可測量反應(yīng)的試劑。所述測試傳感器具有沿著所述測試傳感 器表面布置的偏光材料。所述偏光材料使從所述偏光材料反射的光線出現(xiàn)偏振度。所述偏 光材料具有響應(yīng)于溫度而發(fā)生變化并使偏振度變化的結(jié)構(gòu)。所述組件還包括測量儀，所述 測量儀包括用于接收所述測試傳感器的端口或開口；用于測定所述試劑與所述分析物之間 的反應(yīng)程度的測量系統(tǒng)；以及用于當(dāng)所述測試傳感器被接收到所述開口時測定所述測試傳 感器溫度的大小的溫度測量系統(tǒng)。所述溫度測量系統(tǒng)包括光源和光檢測器，所述光源被構(gòu) 造成將入射光線射向所述偏光材料，并且所述檢測器被構(gòu)造成從所述偏光材料接收隨著偏 振度變化的反射光線的量。所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)所述檢測器接收的反射光線的量測定所 述測試傳感器溫度的大小。所述測量儀根據(jù)所述反應(yīng)程度和所述測試傳感器溫度的大小來 測定樣本中的分析物濃度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括測試傳感器和測量儀的整個診斷系統(tǒng)的示圖。 [0015]圖2是圖1所示的實(shí)施例中測試傳感器插入測量儀的示圖。
[0016]圖3A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的測量儀的部分平面圖。
[0017] 圖3B是圖3A所示的測量儀的局部放大透視圖。
[0018] 圖3C是圖3A所示的測量儀的內(nèi)部側(cè)視圖。
[0019] 圖3D是圖3A所示的測量儀的另一個內(nèi)部側(cè)視圖。
[0020] 圖3E是圖3A所示的測量儀的另一個內(nèi)部側(cè)視圖。
[0021] 圖3F是圖3A所示的測量儀的不例性處理系統(tǒng)的示圖。
[0022] 圖4A是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的熱電堆傳感器和熱敏電阻器的示圖。
[0023] 圖4B是圖4A所示的熱電堆傳感器和熱敏電阻器的仰視圖。
[0024] 圖5是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0025] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用熱致變色液晶的測試傳感器的示圖。
[0026] 圖7是熱致變色液晶隨溫度的分子變化的示圖。
[0027] 圖8是熱致變色液晶依據(jù)溫度的顏色范圍的示圖。
[0028] 圖9是來自示例性實(shí)驗(yàn)裝置的溫度-時間和光強(qiáng)度（RGB)-時間的示圖。
[0029] 圖10是從圖9示圖的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的溫度-色強(qiáng)度（RGB)的示圖。
[0030] 圖11A示出用于將RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)的光學(xué)處理的子程序。
[0031] 圖11B示出處理光學(xué)數(shù)據(jù)從而將RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)的通用算法。
[0032] 圖12是在20?40°C溫度測試中溫度-時間和光強(qiáng)度（RGB)-時間的示圖。
[0033] 圖13是從圖12示圖的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的溫度-色強(qiáng)度（RGB)的示圖。
[0034] 圖14是對應(yīng)于圖12和圖13數(shù)據(jù)的基于TCLC的溫度和熱電偶數(shù)據(jù)的示圖。
[0035] 圖15是根據(jù)本發(fā)明各方面的使用TCLC材料陣列來測量溫度的"切餅形TCLC結(jié) 構(gòu)"的示圖。
[0036] 圖16是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另一種光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0037] 圖17是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另一種光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0038] 圖18是可以用于本發(fā)明實(shí)施例的另一種光學(xué)傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0039] 圖19示出一種用于校準(zhǔn)裝置（例如，CGM傳感器）的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制器具有 根據(jù)本發(fā)明各方面的溫度測量系統(tǒng)。
[0040] 盡管可容易地對本發(fā)明做出各種修改及替代形式，但是在附圖中以舉例方式示出 了具體實(shí)施方案，并在說明書中進(jìn)行了詳細(xì)說明。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不意圖限制于 所披露的特定形式。相反，本發(fā)明將涵蓋本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改形式、等同形式以 及替代形式。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 本發(fā)明的各方面提供了用于測量在用來收集體液樣本的測試傳感器上的試劑的 溫度的方法和組件。所述試劑與體液樣本中的分析物反應(yīng)，并且可以測量反應(yīng)程度，從而測 定樣本中的分析物濃度。反應(yīng)程度可能會受到試劑溫度變化的影響。通過測量試劑的溫度， 本發(fā)明的各方面可以考慮到試劑對溫度的敏感性，并因而獲得對樣本中分析物濃度的更為 準(zhǔn)確的計(jì)算。
[0042] 參照圖1，示出了具有測試傳感器100和測量儀200的診斷系統(tǒng)1〇。測試傳感器 100被構(gòu)造成接收流體樣本，該流體樣本通過使用測量儀200來進(jìn)行分析。可被分析的分 析物包括葡萄糖、血脂全套（例如，膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白（ LDL)和高密度脂蛋白 (HDL))、微量白蛋白、血紅蛋白（hemoglobin A1C)、果糖、乳酸鹽或膽紅素?？梢灶A(yù)期的是， 可以測定其他分析物的濃度。例如，分析物可存在于例如全血樣本、血清樣本、血漿樣本、諸 如ISF(間質(zhì)液）和尿液等其他體液、以及非體液中。在本申請中使用的術(shù)語"濃度"是指 分析物濃度、活性（例如，酶和電解質(zhì)）、滴定量（例如，抗體）或者用于測量目標(biāo)分析物的 任何其他測量濃度。
[0043] 如圖1所示，測試傳感器100包括具有用于接收體液樣本的流體接收區(qū)110的本 體1〇 5。例如，使用者可以利用刺血針或切割裝置刺扎手指或人體的其他部位，從而在皮膚 表面產(chǎn)生血樣。然后，使用者可以通過將測試傳感器100的開口 107與樣本接觸來收集血 樣。如圖1的實(shí)施例大體描述的，血樣可以經(jīng)由毛細(xì)通道108從開口 107流到流體接收區(qū) 110。流體接收區(qū)110可以含有與樣本反應(yīng)以指示樣本中分析物濃度的試劑115。測試傳感 器100還具有由下面將詳細(xì)描述的測量儀200接收的測量儀接觸區(qū)112。
[0044] 測試傳感器100可以是電化學(xué)測試傳感器。電化學(xué)測試傳感器通常包括多個電極 和含有酶的流體接收區(qū)。流體接收區(qū)含有用于將流體樣本（例如，血液）中的有關(guān)分析物 (例如，葡萄糖）轉(zhuǎn)化成化學(xué)物種的試劑，通過電極圖形的組成部分可以電化學(xué)地測量化學(xué) 物種所產(chǎn)生的電流。所述試劑通常含有酶（例如，葡萄糖氧化酶），其與分析物和電子受體 (例如，氰鐵酸鹽）反應(yīng)，從而產(chǎn)生可由電極檢測的電化學(xué)可測量的物種?？梢灶A(yù)期的是，其 他的酶類可用于與葡萄糖反應(yīng)，如葡萄糖脫氫酶。一般而言，選擇酶以與將被測試的目標(biāo)分 析物進(jìn)行反應(yīng)，從而有助于測定流體樣本的分析物濃度。如果將要測定另一種分析物的濃 度，那么選擇適當(dāng)?shù)拿敢耘c該分析物反應(yīng)。電化學(xué)測試傳感器的例子（包括其操作）可以 在例如轉(zhuǎn)讓給拜爾公司（Bayer Corporation)的美國專利No. 6, 531, 040中找到。然而，可 以預(yù)期的是，也可以利用其他的電化學(xué)測試傳感器。
[0045] 可選擇地，測試傳感器100可以是光學(xué)測試傳感器。光學(xué)測試傳感器系統(tǒng)可以 使用諸如透射光譜法、漫反射系數(shù)法或熒光光譜法等技術(shù)來測量分析物濃度。指示試劑 體系與體液樣本中的分析物反應(yīng)，產(chǎn)生顯色反應(yīng)，這是因?yàn)樵撛噭┡c分析物之間的反應(yīng) 會使樣本改變顏色。顏色改變的程度可以指示體液中的分析物濃度。評價樣本的顏色 改變以測量透射光的吸光程度。例如，美國專利No. 5, 866, 349中記載了透射光譜法。例 如，美國專利 No. 5, 518,6δ9(題目為"Diffuse Light Reflectance Read Head"）、美國 專利 Νο·5,611，999(題目為"Diffuse Light Reflectance Read Head，'）和美國專利 No. MM, 393 (題目為 "Optical Biosensor and Method of Use"）中記載了漫反射系數(shù) 法和熒光光譜法。
[0046] 如圖1進(jìn)一步所示，測量儀200包括具有測試傳感器開口 210的本體部205,測試 傳感器開口 210包括用于接收和/或保持測試傳感器1〇〇的連接器。測量儀200還包括用 于測量流體接收區(qū)110內(nèi)的樣本的分析物濃度的測量系統(tǒng)220。例如，測量系統(tǒng)220可以 包括用于檢測電化學(xué)測試傳感器的電化學(xué)反應(yīng)的電極的觸頭?？蛇x擇地，測量系統(tǒng)220可 以包括用于檢測光學(xué)測試傳感器的顯色反應(yīng)的光檢測器。為了處理來自測量系統(tǒng)220的信 息并從總體上控制測量伩200的操作，測量儀200可以利用至少一個處理系統(tǒng)230,其可以 根據(jù)測量算法執(zhí)行程序指令。由處理系統(tǒng)230處理的數(shù)據(jù)可以存儲在常規(guī)的存儲裝置235 中。此外，測量儀可以具有包括顯示器245(例如，可以是液晶顯示器）的用戶界面240。按 鈕、滾輪、觸摸屏或其任何組合也可以作為用戶界面240的一部分而設(shè)置，從而允許使用者 與測量儀200相互配合。顯示器2妨通常顯示有關(guān)測試程序的信息和/或響應(yīng)于由使用者 輸入的信號的信息。測試結(jié)果也可以用可聽見的方式報告，例如，通過使用揚(yáng)聲器。
[0047] 在一般操作中，使用者在時刻tQ將測試傳感器1〇〇從包裝（例如容器）中取出。 然后，如圖2所示，使用者在時刻h將測試傳感器100插入測試傳感器開口 210。在時刻tl 將測試傳感器100插入后，測量儀200被啟動（g卩，蘇醒），從而根據(jù)一種方法開始預(yù)定的 測試程序。特別地，從測試傳感器開口 210發(fā)出信號以使測量系統(tǒng)220蘇醒。例如，該信號 可以是機(jī)械或電氣產(chǎn)生的。然后，使用者在時刻ts將測試傳感器100與接收到流體接收區(qū) 110內(nèi)的體液樣本接觸。然后，樣本與試劑115反應(yīng)，并且測量系統(tǒng)220對反應(yīng)程度進(jìn)行測 量。處理系統(tǒng)230接收有關(guān)反應(yīng)的信息（例如，以電信號形式）并且根據(jù)測量算法測定樣 本中的分析物濃度大小。然后，這種測量的結(jié)果可以記錄在存儲裝置235中和/或經(jīng)由顯 示器245向使用者顯示。
[0048] 診斷系統(tǒng)（例如血糖測試系統(tǒng)）通?；跍y得的輸出和用于進(jìn)行測試的試劑傳感 元件（例如，測試傳感器100)的已知反應(yīng)性來計(jì)算實(shí)際的葡萄糖值。校準(zhǔn)信息通常用于補(bǔ) 償各測試傳感器不同特性，測試傳感器隨批次不同會有變化。例如，校準(zhǔn)信息可以是測試傳 感器的批次特異性試劑校準(zhǔn)信息。校準(zhǔn)信息可以是校準(zhǔn)碼形式。對與測試傳感器相關(guān)的選 用信息（可能隨批次不同變化）進(jìn)行測試，以確定與測量儀一起使用的校準(zhǔn)信息。測試傳感 器的反應(yīng)性或批次校準(zhǔn)信息可以設(shè)置在與傳感器包裝或測試傳感器相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)電路上。 終端用戶可以將該校準(zhǔn)電路插入。在其他情況下，經(jīng)由傳感器包裝或測試傳感器上的標(biāo)簽， 使用自動校準(zhǔn)電路實(shí)現(xiàn)自動校準(zhǔn)。在這些情況下，校準(zhǔn)對于終端用戶是顯然的，并且不需要 終端用戶將校準(zhǔn)電路插入測量儀或輸入編碼信息。本發(fā)明的一些實(shí)施例可以提供手動或自 動校準(zhǔn)的診斷系統(tǒng)。在圖1所示的例子中，診斷系統(tǒng)10是自動校準(zhǔn)的，因此測試傳感器100 可以在測量儀接觸區(qū)112處包括自動校準(zhǔn)信息區(qū)120,自動校準(zhǔn)信息區(qū)120可以包括標(biāo)簽。
[0049] 如上所述，測試傳感器100上的試劑溫度可以影響由測量儀200計(jì)算的分析物濃 度的準(zhǔn)確度，這是因?yàn)榉治鑫锱c試劑115之間的反應(yīng)程度可能會隨試劑115的溫度變化。因 此，本發(fā)明的一些實(shí)施例測定試劑115的溫度并使用計(jì)算出的溫度來獲得對分析物濃度的 更為準(zhǔn)確的測量。特別地，測量儀200具有溫度測量系統(tǒng)250,并且處理系統(tǒng)230使用從溫 度測量系統(tǒng)250計(jì)算出的溫度作為測量算法的變量輸入。
[0050] 在操作中，當(dāng)測試傳感器100在時刻h被插入測量儀的測試傳感器開口 210時， 也利用溫度測量系統(tǒng)250測量測試傳感器100的溫度。雖然系統(tǒng)250實(shí)際上測量測試傳感 器100(即，測量儀接觸區(qū)112)的溫度，而不是試劑115的溫度，但是當(dāng)測試傳感器100在 時刻&被插入測試傳感器開口 210時，測試傳感器100和試劑115的溫度與環(huán)境溫度大致 平衡。如圖2所示，當(dāng)測試傳感器100被插入測試傳感器開口 210時，測量儀接觸區(qū)112位 于測試傳感器開口 210中，但是流體接收區(qū)110可以遠(yuǎn)離測量儀200。因此，測量儀接觸區(qū) 112可以由測量儀2〇〇中的熱源加熱,熱源例如是從電源接收電力的部件。然而，流體接收 區(qū)110和試劑115可以與熱源充分地隔開，從而基本保持在環(huán)境溫度。因此,對環(huán)境溫度的 測定提供了對試劑U5的溫度的有效估計(jì)，而試劑115的溫度被用作測定分析物濃度的因 子。需要注意的是，在短時間內(nèi)，當(dāng)流體接收區(qū)110接收流體樣本時，流體接收區(qū)110的溫 度在時刻&可能會升高，其可以保留來自身體的一些熱量。經(jīng)確定，在短時間內(nèi)，例如，大約 0. 5秒至大約5秒，在測試傳感器100在時刻^被插入測試傳感器開口 210之后，在測量儀 接觸區(qū)112的溫度由于來自測量儀200的熱量而升高或者由于來自測量儀200的冷卻而降 低之前，仍然可以從測量儀接觸區(qū)112測定到環(huán)境溫度。從測量儀接觸區(qū)112測定到環(huán)境 溫度的時間段可能從插入測試傳感器的時間開始（例如，大約〇· 5秒至大約5秒內(nèi)）隨不 同因素（例如，所用測量儀的類型）而變化?？梢岳斫獾氖牵疚奶峁┑臅r間范圍（即，大 約〇· 5秒至大約5秒）是示例性的，其他時間段也可能是合適的。下文將進(jìn)一步討論其他 的這類因素。因此，當(dāng)來自測量儀200的加熱或冷卻效應(yīng)仍然處于最低程度時，本發(fā)明的一 些實(shí)施例可以在時刻 ti測量測量儀接觸區(qū)112的溫度。
[0051] 雖然一些實(shí)施例可以在上述時刻h測量測量儀接觸區(qū)112的溫度，但是其他實(shí)施 例也可以在其他時刻測量溫度。即使來自測量儀200的加熱或冷卻效應(yīng)已經(jīng)改變了在測量 時測量儀接觸區(qū)112的溫度，但是通過將算法應(yīng)用到測量，也可以測定在加熱或冷卻效應(yīng) 之前測量儀接觸區(qū)112的溫度。例如，在實(shí)際測量時間之前，可以應(yīng)用溫度-時間函數(shù)（即， 溫度-時間曲線），從測量向后外推，以測定在時刻\的溫度。
[0052] 如圖2和圖3A-3E所示，溫度測量系統(tǒng)250位于測量儀本體205的測試傳感器開 口 210中，使得當(dāng)測試傳感器100被插入測試傳感器開口 210時，溫度測量系統(tǒng)250的位置 可以接近于測試傳感器100。在圖3A-：3E所示的實(shí)施例中，溫度測量系統(tǒng)250包括設(shè)置在測 試傳感器開口 210內(nèi)的位置251處的熱電堆傳感器250A,例如在印刷電路板231上。
[0053] 雖然一些實(shí)施例可以包括設(shè)置在測試傳感器開口 210內(nèi)的位置251處的溫度測量 系統(tǒng)25〇,但是溫度測量系統(tǒng)250也可以設(shè)置在其他區(qū)域，以允許對測試傳感器1〇〇進(jìn)行溫 度測量。例如，溫度測量系統(tǒng)250可以設(shè)置在從測量儀本體205向外伸出的結(jié)構(gòu)（例如，臂 部）上，從而當(dāng)測試傳感器100被插入測試傳感器開口 210時，測量測試傳感器100的位 于測試傳感器開口 210外部的區(qū)域。該結(jié)構(gòu)可以從測量儀本體205永久地伸出，或者可以 經(jīng)手動操作或自動觸發(fā)以伸出或向外擺動到適當(dāng)位置，從而用于測量測試傳感器1〇〇的區(qū) 域。此外，其他實(shí)施例可以包括相對于測量儀本體205設(shè)置在任意位置的多于一個的結(jié)構(gòu)， 從而用于測量測試傳感器100的多于一個的區(qū)域。對多于一個區(qū)域的溫度測量可以對試劑 115提供更為準(zhǔn)確的溫度測定。例如，不同于圖3E的構(gòu)造，測試傳感器1〇〇可以橫向地插入 測試傳感器開口 210,而不是縱向地插入，使得可以訪問沿著測試傳感器100的多于一個的 區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)溫度測量。
[0054] -般而言，所有材料在高于絕對零度的溫度下都會不斷地釋放能量。紅外輻射是 電磁波譜的一部分并占據(jù)可見光與無線電波之間的頻率。光譜的紅外（IR)部分跨越從約 0. 7微米到約1000微米的波長。通常用于溫度測量的波段是從約〇. 7微米到約20微米。 通過利用從測試傳感器100發(fā)出的黑體輻射，熱電堆傳感器250A測量實(shí)際的傳感帶溫度。 由于已知測試傳感器100發(fā)出的紅外能量的大小及發(fā)射率，因而可以測定測試傳感器 100 的實(shí)際溫度。特別地，熱電堆傳感器250A可以產(chǎn)生與入射紅外輻射成比例的電壓。因?yàn)闊?電堆傳感器250A的表面溫度與入射紅外輻射相關(guān)，所以可以從熱電堆傳感器 25〇A測定表 面溫度。
[0055]當(dāng)測試傳感器100被接收到測試傳感器開口 210中時，熱電堆傳感器250A的位 置251貼近測試傳感器100或基本上鄰近測試傳感器1〇〇。位置251確保由熱電堆傳感器 250A檢測到的紅外輻射基本上來自于測試傳感器100。換句話說，熱電堆傳感器25〇A可以 被定位成使得來自外部源（例如，環(huán)境光）的光線對熱電堆傳感器250A讀數(shù)的影響最小。 雖然圖犯示出了例如熱電堆傳感器25〇A在測試傳感器100下方，但是可以理解的是，熱電 堆傳感器可以定位在相對于測試傳感器的其他適當(dāng)位置。
[0056]圖3F示出了可以用于在測量儀200中運(yùn)行熱電堆傳感器250A的處理系統(tǒng)230的 各方面。首先，模擬放大器230A接收來自熱電堆傳感器250A的輸出電信號。來自模擬放 大器230A的經(jīng)放大的模擬信號經(jīng)由模擬濾波器230B傳送到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230C。模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器230C對放大的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化，隨后可被數(shù)字濾波器230D濾波。然后，數(shù)字 信號被傳送到微控制器230E。微控制器230E基于來自熱電堆傳感器250A的輸出電信號的 幅度來計(jì)算測試傳感器100的溫度，并利用計(jì)算出的溫度來校正來自測量系統(tǒng)220的初始 血糖值。對于一些實(shí)施例，可以預(yù)期的是，模擬濾波器230B、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器230C和數(shù)字濾 波器 230D可以組合到微控制器23〇E中。在一些實(shí)施例中，模擬濾波器230B和模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器 230C可以集成到專用集成電路（ASIC)中。在其他實(shí)施例中，可以利用存儲裝置（例 如EEPROM)來存儲校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。此外，還可以預(yù)期的是，在一些實(shí)施例中，模擬濾波器230B 和數(shù)字濾波器230D是任選的。還需要注意的是，雖然在圖3F中熱電堆傳感器250A的位置 與接收測試傳感器電極的電觸頭221相對，但是在其他實(shí)施例中，熱電堆傳感器可以定位 在測試傳感器的同一側(cè)。
[0057] 圖4A和圖4B示出了典型的熱電堆傳感器250A,其包括密封在金屬殼體255A中的 一系列熱敏元件。特別地，熱電堆傳感器250A可以包括光學(xué)濾波器257A和吸收區(qū)258A。 可以預(yù)期的是，熱電堆傳感器250A可以收容在各種T0殼體或表面安裝設(shè)備殼體中。熱電 堆傳感器250A的時間常數(shù)的量級為100ms以下，這在操作上與具有量級為大約5秒的典型 測試時間的診斷系統(tǒng)10相對應(yīng)。一般而言，熱電堆傳感器250A提供了足夠的靈敏度、小的 靈敏度溫度系數(shù)以及高的再現(xiàn)性和可靠性。
[0058] 如圖4A和圖4B所示，溫度測量系統(tǒng)250可以任選地包括額外的參考溫度傳感器 260A，例如傳感器、熱敏電阻器、半導(dǎo)體溫度傳感器等。這類參考溫度電阻器260A或熱敏電 阻器也可以收容在殼體255A中。因此，圖3A-3F所示的溫度測量系統(tǒng)250可以提供測試傳 感器100的溫度和測量儀本體205的參考溫度，作為由處理系統(tǒng)230運(yùn)行的測量算法的變 量輸入。因此，圖4A和圖4B所示的溫度測量系統(tǒng)250具有對應(yīng)于熱電堆傳感器250A的兩 個插腳（例如，插腳1和插腳3)和對應(yīng)于熱敏電阻器260A的兩個插腳（例如，插腳2和插 腳4)。這樣，測量儀200測量插腳1和3之間的電壓，其指示與測試傳感器200的溫度相 關(guān)的紅外輻射的量。另外，測量儀測量插腳2和4之間的電阻，其指示測量儀本體205的溫 度?？梢灶A(yù)期的是，可以利用其他類型的接觸結(jié)構(gòu)（例如墊子），并且實(shí)施例不限于使用圖 4A和圖4B所示的插腳。
[0059] 例如，測量儀200可以配備有Heimann HMS Z11-F5.5超小型熱電堆傳感器 (Heimann Sensor GmbH, Dresden, Germany)，提供了一種互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS) 兼容的傳感器芯片以及熱敏電阻器參考芯片。HMS Z11-F5.5的直徑是3.55mra，高度是 2. 4mm?？梢灶A(yù)期的是，可以使用具有不同尺寸的其他熱電堆傳感器。有利的是，這種熱電 堆傳感器的緊湊尺寸使得熱電堆傳感器能夠包裝在已知的測量儀結(jié)構(gòu)中，并定位插入測試 傳感器的測試傳感器開口處。
[0060] 在一項(xiàng)研究中，測量儀配備有Heimann HMS B21熱電堆傳感器（Heimann Sensor GmbH)。HMS B21熱電堆傳感器的操作與先前描述的HMS Z11-F5. 5超小型熱電堆傳感器相 似，但是具有更大的尺寸，即，8· 2mm的直徑和3_的高度。研究表明，雖然測量儀本體具有 大約30°C的溫度，但是熱電堆傳感器能夠在室溫（即，大約2(TC )下測量插入的測試條的 溫度?？梢灶A(yù)期的是，可以使用其他的熱電堆傳感器。
[0061] 在一些實(shí)施例中，也可以利用溫度測量系統(tǒng)250來測量指示分析物實(shí)際濃度的溫 度改變。例如，分析物與試劑之間的反應(yīng)可以產(chǎn)生指示樣本中分析物濃度的可測量的熱量。
[0062] 在可選實(shí)施例中，溫度測量系統(tǒng)250可以包括如圖5所示的光學(xué)傳感系統(tǒng)250B。 測量儀200可以測量涂布在測試傳感器1〇〇上的溫度敏感或熱致變色材料的變化，而不是 通過測量紅外輻射來計(jì)算測試傳感器100的溫度。熱致變色材料根據(jù)溫度的變化而改變顏 色。
[0063] 一般而言，熱色現(xiàn)象是伴隨有加熱和冷卻時的物質(zhì)的光譜特性的可逆變化。雖然 文字的實(shí)際含義規(guī)定了可見的顏色變化，但是熱色現(xiàn)象也可以包括在可視區(qū)外部能更好觀 察到光譜轉(zhuǎn)變或在可視區(qū)根本觀察不到光譜轉(zhuǎn)變的一些情況。熱色現(xiàn)象可以在固相或液相 中出現(xiàn)。
[0064] 光線可以按反射、吸收或散射的形式與材料相互作用，對這些光線-材料相互作 用中的任一種相互作用進(jìn)行溫度依賴性變化都會導(dǎo)致熱色現(xiàn)象。這些熱致變色材料可以包 括隱色染料和膽留型液晶。其他的熱致變色材料還包括電活性聚合物，例如聚乙炔、聚噻吩 或聚苯胺。根據(jù)表1中的物理背景知識示出了熱致變色材料的類別。
[0065] 表 1
[0066]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測定流體樣本中的分析物濃度的測試傳感器，包括： 流體接收區(qū)，其用于接收流體樣本，所述流體接收區(qū)含有與所述樣本中的分析物發(fā)生 可測量反應(yīng)的試劑，所述測試傳感器具有測試傳感器溫度并且所述試劑具有試劑溫度；以 及 溫度依賴性元件，其沿著所述測試傳感器的表面布置， 其中所述測試傳感器被構(gòu)造成被接收在測量儀的開口中，所述溫度依賴性元件沿著所 述測試傳感器的表面布置，使得當(dāng)所述測試傳感器被接收到所述開口中時能夠在所述測量 儀內(nèi)部檢測所述溫度依賴性元件，所述測量儀被構(gòu)造成測定所述試劑和所述分析物之間的 反應(yīng)程度，所述測量儀包括溫度測量系統(tǒng)，所述溫度測量系統(tǒng)被構(gòu)造成當(dāng)所述溫度依賴性 元件位于所述測量儀內(nèi)部時從所述溫度依賴性元件中測定所述測試傳感器溫度的大小，所 述測量儀被構(gòu)造成利用所述反應(yīng)程度和所述測試傳感器溫度的大小來測定所述樣本中的 所述分析物的濃度。
2. 如權(quán)利要求1所述的測試傳感器，其中所述流體接收區(qū)和所述溫度依賴性元件大體 布置在所述測試傳感器的相對端。
3. 如權(quán)利要求1所述的測試傳感器，其中 所述溫度依賴性元件包括光柵，所述光柵包括由響應(yīng)于溫度變化的距離等距隔開的一 系列平行線性結(jié)構(gòu)，以及 所述溫度測量系統(tǒng)包括光源和光檢測器，所述光柵被構(gòu)造成接收從所述光源射出的入 射光，所述光檢測器被構(gòu)造成從被布置在所述測量儀內(nèi)部的所述光柵接收隨著用于將所述 光柵的所述線性結(jié)構(gòu)隔開的所述距離的變化而變化的衍射光線，所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)所 述衍射光線測定所述測試傳感器溫度的大小。
4. 如權(quán)利要求3所述的測試傳感器，其中所述光源包括將固定波長光線射向所述光柵 的激光器，所述光檢測器根據(jù)角度從所述光柵接收所述衍射光線，所述角度指示用于將所 述光柵的所述線性結(jié)構(gòu)隔開的所述距離，并且所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)所述角度測定所述測 試傳感器溫度的大小。
5. 如權(quán)利要求4所述的測試傳感器，其中所述固定波長在大約450nm到1800nm的范圍 內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求3所述的測試傳感器，其中所述光源產(chǎn)生白光并將所述白光射向所述 光柵，所述光檢測器從所述光柵接收所述衍射光線，所述衍射光線包括紅色、綠色和藍(lán)色分 量，所述衍射光線中的所述紅色、綠色和藍(lán)色分量指示用于將所述光柵的所述線性結(jié)構(gòu)隔 開的所述距離，并且所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)所述紅色、綠色和藍(lán)色分量測定所述測試傳感 器溫度的大小。
7. 如權(quán)利要求1所述的測試傳感器，其中所述光柵在所述測試傳感器的表面中輥軋形 成。
8. 如權(quán)利要求1所述的測試傳感器，其中利用激光加工將所述光柵刻在所述測試傳感 器的表面中。
9. 如權(quán)利要求1所述的測試傳感器，其中所述光柵由單獨(dú)的材料形成并涂布在所述測 試傳感器上。
10. 如權(quán)利要求9所述的測試傳感器，其中通過沉積將所述單獨(dú)的材料涂布在所述測 試傳感器的表面上。
11. 如權(quán)利要求1所述的測試傳感器，其中 所述溫度依賴性元件包括沿著所述測試傳感器的表面布置的偏光材料，所述偏光材料 使從所述偏光材料反射的光線出現(xiàn)偏振度，所述偏光材料具有響應(yīng)于溫度而發(fā)生變化并使 所述偏振度變化的結(jié)構(gòu)，以及 所述溫度測量系統(tǒng)包括光源和光檢測器，所述偏光材料被構(gòu)造成接收從所述光源射出 的入射光，并且所述光檢測器被構(gòu)造成從被布置在所述測量儀內(nèi)部的所述偏光材料接收隨 著所述偏振度變化的反射光線的量，所述溫度測量系統(tǒng)根據(jù)由所述光檢測器接收的反射光 線的量測定所述測試傳感器溫度的大小。
12. 如權(quán)利要求11所述的測試傳感器，其中所述光源是將固定波長光線射向所述偏光 材料的激光器。
13. 如權(quán)利要求12所述的測試傳感器，其中所述固定波長在大約450nm到1800nm的范 圍內(nèi)。
【文檔編號】G01N21/78GK104297248SQ201410455812
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2008年12月18日
【發(fā)明者】孫海昌, 保羅·里普利 申請人:拜爾健康護(hù)理有限責(zé)任公司