用于测定流体样本中的分析物浓度的测试传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测定流体样本中的分析物浓度的测试传感器。流体接收区接收流体样本，并含有与所述样本中的分析物发生可测量反应的试剂。温度依赖性元件沿着所述测试传感器的表面布置。所述测试传感器被构造成被接收在测量仪的开口中。当所述测试传感器被接收到所述开口中时，能够在所述测量仪内部检测所述温度依赖性元件。所述测量仪被构造成测定所述试剂和所述分析物之间的反应程度。所述测量仪的温度测量系统被构造成当所述温度依赖性元件位于所述测量仪内部时从所述温度依赖性元件中测定测试所述传感器温度的大小。由此，所述测量仪利用所述反应程度和所述测试传感器温度的大小来测定所述样本中的所述分析物的浓度。
【专利说明】用于测定流体样本中的分析物浓度的测试传感器
[0001]本申请是申请日为2〇〇9年10月15日、发明名称为"用于测定测试传感器温度的 方法和组件"的申请号为200980147992. 8专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉参考
[0003]本申请要求2008年12月I8日提交的美国临时申请No. 61/105, 806的优先权，本 申请将其全部内容引入作为参考。
【技术领域】
[0004]本发明总体涉及一种用于测定收集在测试传感器上的体液样本中的分析物浓度 的方法和组件。具体而言，本发明总体涉及一种用于测量测试传感器的温度从而测定与分 析物反应的试剂的温度并基于与试剂的反应实现对分析物浓度的准确测定的方法和组件。
【背景技术】
[0005]在对某些生理异常的诊断和维护时，对体液中分析物的定量测定是非常重要的。 例如，在某些个体中，需要监控乳酸盐、胆固醇和胆红素。特别地，重要的是患有糖尿病的个 体需要频繁地检查其体液中的葡萄糖水平以调整他们饮食中的葡萄糖摄入量。这种测试的 结果可以用来判断在必要时需要给予哪种胰岛素或其他药物。在一种血糖测试系统中，测 试传感器用于测试血样。
[0006]测试传感器含有与例如血糖反应的生物传感材料或试剂材料。例如，传感器的测 试端可适用于接触在人的手指已被刺扎后在手指上积聚的被测试流体（例如，血液）。通过 毛细作用，流体可被抽进在传感器中从测试端延伸到试剂材料的毛细通道，使得将被测试 的足量流体被抽进传感器。通常使用将测试传感器接收在测试传感器开口内并利用光学或 电化学测试方法的测量仪来进行测试。
[0007] 然而，这种测试方法的准确度会受到测试传感器温度的影响。例如，在测试传感器 上血糖与试剂之间的化学反应结果在不同温度下可能会变化。为获得准确的读数，基于就 在反应开始前的实际传感器温度对实际的测量进行校正。测量测试传感器温度的常规方式 包括从位于测试传感器开口附近的热敏电阻器读取电阻值。热敏电阻器的电阻重新计算化 学反应结果。这种校正方法基于传感器温度与位于测试传感器开口附近的热敏电阻器温度 相同的假设。然而，事实上，通常位于印刷电路板上的热敏电阻器实际上提供了测量仪的温 度。由于测量仪的温度可能与测试传感器的温度十分不同，所以分析物测量可能会不准确。
[0008] 因此，需要具有一种能够准确测量并考虑测试传感器温度从而实现准确的分析物 测量的方法和组件。
【发明内容】
[0009] 用于测量体液样本中的分析物浓度的试剂对温度的变化可能是敏感的。换句话 说，试剂与分析物之间的反应程度可能取决于试剂的温度。结果，基于反应对样本中分析物 浓度的任何计算均可能随着试剂温度而变化。因此，为了实现对分析物浓度更为准确的测 量，本发明的实施例也测定试剂的温度。通过测定分析物浓度的算法来利用试剂的温度。通 过测量将试剂保持在流体接收区中以与收集的样本反应的测试传感器的温度，各实施例可 以测定试剂的温度。特别地，这些实施例在测试传感器正被测量的区域与试剂温度处于平 衡的同时来测量测试传感器温度。
[0010] 一个实施例提供了一种用于测定体液样本中的分析物浓度的组件。所述组件包括 测试传感器，所述测试传感器包括用于接收体液样本的流体接收区，其中所述流体接收区 含有与样本中的分析物发生可测量反应的试剂。所述测试传感器具有沿着所述测试传感 器表面设置的光栅，所述光栅包括由响应于温度变化的距离等距隔开的一系列平行线性结 构。所述组件还包括测量仪，所述测量仪包括用于接收所述测试传感器的端口或开口；用于 测定所述试剂与所述分析物之间的反应程度的测量系统；以及用于当所述测试传感器被接 收到所述开口时测定所述测试传感器温度的大小的温度测量系统。所述温度测量系统包括 光源和光检测器，所述光源被构造成将入射光线射向所述光栅，并且所述检测器被构造成 从所述光栅接收随着将所述光栅的线性结构隔开的距离的变化而变化的衍射光线。所述温 度测量系统根据衍射光线测定所述测试传感器温度的大小。所述测量仪根据所述反应程度 和所述测试传感器温度的大小来测定样本中的分析物浓度。
[0011] 在一个例子中，所述光源包括将固定波长光线射向所述光栅的激光器。所述检测 器根据角度从所述光栅接收衍射光线。所述角度指示将所述光栅的线性结构隔开的距离， 并且所述温度测量系统根据所述角度测定所述测试传感器温度的大小。
[0012] 在另一个例子中，所述光源产生白光并将白光射向所述光栅。所述检测器从所述 光栅接收衍射光线。所述衍射光线包括红色、绿色和蓝色（RGB)分量。所述衍射光线中的 RGB分量指示将所述光栅的线性结构隔开的距离，并且所述温度测量系统根据所述角度测 定所述测试传感器温度的大小。
[0013] 另一个实施例提供了一种用于测定体液样本中的分析物浓度的组件。所述组件包 括测试传感器，所述测试传感器包括用于接收体液样本的流体接收区，其中所述流体接收 区含有与样本中的分析物发生可测量反应的试剂。所述测试传感器具有沿着所述测试传感 器表面布置的偏光材料。所述偏光材料使从所述偏光材料反射的光线出现偏振度。所述偏 光材料具有响应于温度而发生变化并使偏振度变化的结构。所述组件还包括测量仪，所述 测量仪包括用于接收所述测试传感器的端口或开口；用于测定所述试剂与所述分析物之间 的反应程度的测量系统；以及用于当所述测试传感器被接收到所述开口时测定所述测试传 感器温度的大小的温度测量系统。所述温度测量系统包括光源和光检测器，所述光源被构 造成将入射光线射向所述偏光材料，并且所述检测器被构造成从所述偏光材料接收随着偏 振度变化的反射光线的量。所述温度测量系统根据所述检测器接收的反射光线的量测定所 述测试传感器温度的大小。所述测量仪根据所述反应程度和所述测试传感器温度的大小来 测定样本中的分析物浓度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是根据本发明实施例的包括测试传感器和测量仪的整个诊断系统的示图。 [0015]图2是图1所示的实施例中测试传感器插入测量仪的示图。
[0016]图3A是根据本发明实施例的测量仪的部分平面图。
[0017] 图3B是图3A所示的测量仪的局部放大透视图。
[0018] 图3C是图3A所示的测量仪的内部侧视图。
[0019] 图3D是图3A所示的测量仪的另一个内部侧视图。
[0020] 图3E是图3A所示的测量仪的另一个内部侧视图。
[0021] 图3F是图3A所示的测量仪的不例性处理系统的示图。
[0022] 图4A是可以用于本发明实施例的热电堆传感器和热敏电阻器的示图。
[0023] 图4B是图4A所示的热电堆传感器和热敏电阻器的仰视图。
[0024] 图5是可以用于本发明实施例的光学传感系统的结构的示图。
[0025] 图6是根据本发明实施例的利用热致变色液晶的测试传感器的示图。
[0026] 图7是热致变色液晶随温度的分子变化的示图。
[0027] 图8是热致变色液晶依据温度的颜色范围的示图。
[0028] 图9是来自示例性实验装置的温度-时间和光强度（RGB)-时间的示图。
[0029] 图10是从图9示图的数据转换的温度-色强度（RGB)的示图。
[0030] 图11A示出用于将RGB数据转换成温度数据的光学处理的子程序。
[0031] 图11B示出处理光学数据从而将RGB数据转换成温度数据的通用算法。
[0032] 图12是在20?40°C温度测试中温度-时间和光强度（RGB)-时间的示图。
[0033] 图13是从图12示图的数据转换的温度-色强度（RGB)的示图。
[0034] 图14是对应于图12和图13数据的基于TCLC的温度和热电偶数据的示图。
[0035] 图15是根据本发明各方面的使用TCLC材料阵列来测量温度的"切饼形TCLC结 构"的示图。
[0036] 图16是可以用于本发明实施例的另一种光学传感系统的结构的示图。
[0037] 图17是可以用于本发明实施例的另一种光学传感系统的结构的示图。
[0038] 图18是可以用于本发明实施例的另一种光学传感系统的结构的示图。
[0039] 图19示出一种用于校准装置（例如，CGM传感器）的系统，该系统的控制器具有 根据本发明各方面的温度测量系统。
[0040] 尽管可容易地对本发明做出各种修改及替代形式，但是在附图中以举例方式示出 了具体实施方案，并在说明书中进行了详细说明。然而，应该理解，本发明并不意图限制于 所披露的特定形式。相反，本发明将涵盖本发明精神和范围内的所有修改形式、等同形式以 及替代形式。
【具体实施方式】
[0041] 本发明的各方面提供了用于测量在用来收集体液样本的测试传感器上的试剂的 温度的方法和组件。所述试剂与体液样本中的分析物反应，并且可以测量反应程度，从而测 定样本中的分析物浓度。反应程度可能会受到试剂温度变化的影响。通过测量试剂的温度， 本发明的各方面可以考虑到试剂对温度的敏感性，并因而获得对样本中分析物浓度的更为 准确的计算。
[0042] 参照图1，示出了具有测试传感器100和测量仪200的诊断系统1〇。测试传感器 100被构造成接收流体样本，该流体样本通过使用测量仪200来进行分析。可被分析的分 析物包括葡萄糖、血脂全套（例如，胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白（ LDL)和高密度脂蛋白 (HDL))、微量白蛋白、血红蛋白（hemoglobin A1C)、果糖、乳酸盐或胆红素。可以预期的是， 可以测定其他分析物的浓度。例如，分析物可存在于例如全血样本、血清样本、血浆样本、诸 如ISF(间质液）和尿液等其他体液、以及非体液中。在本申请中使用的术语"浓度"是指 分析物浓度、活性（例如，酶和电解质）、滴定量（例如，抗体）或者用于测量目标分析物的 任何其他测量浓度。
[0043] 如图1所示，测试传感器100包括具有用于接收体液样本的流体接收区110的本 体1〇 5。例如，使用者可以利用刺血针或切割装置刺扎手指或人体的其他部位，从而在皮肤 表面产生血样。然后，使用者可以通过将测试传感器100的开口 107与样本接触来收集血 样。如图1的实施例大体描述的，血样可以经由毛细通道108从开口 107流到流体接收区 110。流体接收区110可以含有与样本反应以指示样本中分析物浓度的试剂115。测试传感 器100还具有由下面将详细描述的测量仪200接收的测量仪接触区112。
[0044] 测试传感器100可以是电化学测试传感器。电化学测试传感器通常包括多个电极 和含有酶的流体接收区。流体接收区含有用于将流体样本（例如，血液）中的有关分析物 (例如，葡萄糖）转化成化学物种的试剂，通过电极图形的组成部分可以电化学地测量化学 物种所产生的电流。所述试剂通常含有酶（例如，葡萄糖氧化酶），其与分析物和电子受体 (例如，氰铁酸盐）反应，从而产生可由电极检测的电化学可测量的物种。可以预期的是，其 他的酶类可用于与葡萄糖反应，如葡萄糖脱氢酶。一般而言，选择酶以与将被测试的目标分 析物进行反应，从而有助于测定流体样本的分析物浓度。如果将要测定另一种分析物的浓 度，那么选择适当的酶以与该分析物反应。电化学测试传感器的例子（包括其操作）可以 在例如转让给拜尔公司（Bayer Corporation)的美国专利No. 6, 531, 040中找到。然而，可 以预期的是，也可以利用其他的电化学测试传感器。
[0045] 可选择地，测试传感器100可以是光学测试传感器。光学测试传感器系统可以 使用诸如透射光谱法、漫反射系数法或荧光光谱法等技术来测量分析物浓度。指示试剂 体系与体液样本中的分析物反应，产生显色反应，这是因为该试剂与分析物之间的反应 会使样本改变颜色。颜色改变的程度可以指示体液中的分析物浓度。评价样本的颜色 改变以测量透射光的吸光程度。例如，美国专利No. 5, 866, 349中记载了透射光谱法。例 如，美国专利 No. 5, 518,6δ9(题目为"Diffuse Light Reflectance Read Head"）、美国 专利 Νο·5,611，999(题目为"Diffuse Light Reflectance Read Head，'）和美国专利 No. MM, 393 (题目为 "Optical Biosensor and Method of Use"）中记载了漫反射系数 法和荧光光谱法。
[0046] 如图1进一步所示，测量仪200包括具有测试传感器开口 210的本体部205,测试 传感器开口 210包括用于接收和/或保持测试传感器1〇〇的连接器。测量仪200还包括用 于测量流体接收区110内的样本的分析物浓度的测量系统220。例如，测量系统220可以 包括用于检测电化学测试传感器的电化学反应的电极的触头。可选择地，测量系统220可 以包括用于检测光学测试传感器的显色反应的光检测器。为了处理来自测量系统220的信 息并从总体上控制测量伩200的操作，测量仪200可以利用至少一个处理系统230,其可以 根据测量算法执行程序指令。由处理系统230处理的数据可以存储在常规的存储装置235 中。此外，测量仪可以具有包括显示器245(例如，可以是液晶显示器）的用户界面240。按 钮、滚轮、触摸屏或其任何组合也可以作为用户界面240的一部分而设置，从而允许使用者 与测量仪200相互配合。显示器2妨通常显示有关测试程序的信息和/或响应于由使用者 输入的信号的信息。测试结果也可以用可听见的方式报告，例如，通过使用扬声器。
[0047] 在一般操作中，使用者在时刻tQ将测试传感器1〇〇从包装（例如容器）中取出。 然后，如图2所示，使用者在时刻h将测试传感器100插入测试传感器开口 210。在时刻tl 将测试传感器100插入后，测量仪200被启动（g卩，苏醒），从而根据一种方法开始预定的 测试程序。特别地，从测试传感器开口 210发出信号以使测量系统220苏醒。例如，该信号 可以是机械或电气产生的。然后，使用者在时刻ts将测试传感器100与接收到流体接收区 110内的体液样本接触。然后，样本与试剂115反应，并且测量系统220对反应程度进行测 量。处理系统230接收有关反应的信息（例如，以电信号形式）并且根据测量算法测定样 本中的分析物浓度大小。然后，这种测量的结果可以记录在存储装置235中和/或经由显 示器245向使用者显示。
[0048] 诊断系统（例如血糖测试系统）通常基于测得的输出和用于进行测试的试剂传感 元件（例如，测试传感器100)的已知反应性来计算实际的葡萄糖值。校准信息通常用于补 偿各测试传感器不同特性，测试传感器随批次不同会有变化。例如，校准信息可以是测试传 感器的批次特异性试剂校准信息。校准信息可以是校准码形式。对与测试传感器相关的选 用信息（可能随批次不同变化）进行测试，以确定与测量仪一起使用的校准信息。测试传感 器的反应性或批次校准信息可以设置在与传感器包装或测试传感器相关联的校准电路上。 终端用户可以将该校准电路插入。在其他情况下，经由传感器包装或测试传感器上的标签， 使用自动校准电路实现自动校准。在这些情况下，校准对于终端用户是显然的，并且不需要 终端用户将校准电路插入测量仪或输入编码信息。本发明的一些实施例可以提供手动或自 动校准的诊断系统。在图1所示的例子中，诊断系统10是自动校准的，因此测试传感器100 可以在测量仪接触区112处包括自动校准信息区120,自动校准信息区120可以包括标签。
[0049] 如上所述，测试传感器100上的试剂温度可以影响由测量仪200计算的分析物浓 度的准确度，这是因为分析物与试剂115之间的反应程度可能会随试剂115的温度变化。因 此，本发明的一些实施例测定试剂115的温度并使用计算出的温度来获得对分析物浓度的 更为准确的测量。特别地，测量仪200具有温度测量系统250,并且处理系统230使用从温 度测量系统250计算出的温度作为测量算法的变量输入。
[0050] 在操作中，当测试传感器100在时刻h被插入测量仪的测试传感器开口 210时， 也利用温度测量系统250测量测试传感器100的温度。虽然系统250实际上测量测试传感 器100(即，测量仪接触区112)的温度，而不是试剂115的温度，但是当测试传感器100在 时刻&被插入测试传感器开口 210时，测试传感器100和试剂115的温度与环境温度大致 平衡。如图2所示，当测试传感器100被插入测试传感器开口 210时，测量仪接触区112位 于测试传感器开口 210中，但是流体接收区110可以远离测量仪200。因此，测量仪接触区 112可以由测量仪2〇〇中的热源加热,热源例如是从电源接收电力的部件。然而，流体接收 区110和试剂115可以与热源充分地隔开，从而基本保持在环境温度。因此,对环境温度的 测定提供了对试剂U5的温度的有效估计，而试剂115的温度被用作测定分析物浓度的因 子。需要注意的是，在短时间内，当流体接收区110接收流体样本时，流体接收区110的温 度在时刻&可能会升高，其可以保留来自身体的一些热量。经确定，在短时间内，例如，大约 0. 5秒至大约5秒，在测试传感器100在时刻^被插入测试传感器开口 210之后，在测量仪 接触区112的温度由于来自测量仪200的热量而升高或者由于来自测量仪200的冷却而降 低之前，仍然可以从测量仪接触区112测定到环境温度。从测量仪接触区112测定到环境 温度的时间段可能从插入测试传感器的时间开始（例如，大约〇· 5秒至大约5秒内）随不 同因素（例如，所用测量仪的类型）而变化。可以理解的是，本文提供的时间范围（即，大 约〇· 5秒至大约5秒）是示例性的，其他时间段也可能是合适的。下文将进一步讨论其他 的这类因素。因此，当来自测量仪200的加热或冷却效应仍然处于最低程度时，本发明的一 些实施例可以在时刻 ti测量测量仪接触区112的温度。
[0051] 虽然一些实施例可以在上述时刻h测量测量仪接触区112的温度，但是其他实施 例也可以在其他时刻测量温度。即使来自测量仪200的加热或冷却效应已经改变了在测量 时测量仪接触区112的温度，但是通过将算法应用到测量，也可以测定在加热或冷却效应 之前测量仪接触区112的温度。例如，在实际测量时间之前，可以应用温度-时间函数（即， 温度-时间曲线），从测量向后外推，以测定在时刻\的温度。
[0052] 如图2和图3A-3E所示，温度测量系统250位于测量仪本体205的测试传感器开 口 210中，使得当测试传感器100被插入测试传感器开口 210时，温度测量系统250的位置 可以接近于测试传感器100。在图3A-：3E所示的实施例中，温度测量系统250包括设置在测 试传感器开口 210内的位置251处的热电堆传感器250A,例如在印刷电路板231上。
[0053] 虽然一些实施例可以包括设置在测试传感器开口 210内的位置251处的温度测量 系统25〇,但是温度测量系统250也可以设置在其他区域，以允许对测试传感器1〇〇进行温 度测量。例如，温度测量系统250可以设置在从测量仪本体205向外伸出的结构（例如，臂 部）上，从而当测试传感器100被插入测试传感器开口 210时，测量测试传感器100的位 于测试传感器开口 210外部的区域。该结构可以从测量仪本体205永久地伸出，或者可以 经手动操作或自动触发以伸出或向外摆动到适当位置，从而用于测量测试传感器1〇〇的区 域。此外，其他实施例可以包括相对于测量仪本体205设置在任意位置的多于一个的结构， 从而用于测量测试传感器100的多于一个的区域。对多于一个区域的温度测量可以对试剂 115提供更为准确的温度测定。例如，不同于图3E的构造，测试传感器1〇〇可以横向地插入 测试传感器开口 210,而不是纵向地插入，使得可以访问沿着测试传感器100的多于一个的 区域，以实现温度测量。
[0054] -般而言，所有材料在高于绝对零度的温度下都会不断地释放能量。红外辐射是 电磁波谱的一部分并占据可见光与无线电波之间的频率。光谱的红外（IR)部分跨越从约 0. 7微米到约1000微米的波长。通常用于温度测量的波段是从约〇. 7微米到约20微米。 通过利用从测试传感器100发出的黑体辐射，热电堆传感器250A测量实际的传感带温度。 由于已知测试传感器100发出的红外能量的大小及发射率，因而可以测定测试传感器 100 的实际温度。特别地，热电堆传感器250A可以产生与入射红外辐射成比例的电压。因为热 电堆传感器250A的表面温度与入射红外辐射相关，所以可以从热电堆传感器 25〇A测定表 面温度。
[0055]当测试传感器100被接收到测试传感器开口 210中时，热电堆传感器250A的位 置251贴近测试传感器100或基本上邻近测试传感器1〇〇。位置251确保由热电堆传感器 250A检测到的红外辐射基本上来自于测试传感器100。换句话说，热电堆传感器25〇A可以 被定位成使得来自外部源（例如，环境光）的光线对热电堆传感器250A读数的影响最小。 虽然图犯示出了例如热电堆传感器25〇A在测试传感器100下方，但是可以理解的是，热电 堆传感器可以定位在相对于测试传感器的其他适当位置。
[0056]图3F示出了可以用于在测量仪200中运行热电堆传感器250A的处理系统230的 各方面。首先，模拟放大器230A接收来自热电堆传感器250A的输出电信号。来自模拟放 大器230A的经放大的模拟信号经由模拟滤波器230B传送到模拟数字转换器230C。模拟数 字转换器230C对放大的模拟信号进行数字化，随后可被数字滤波器230D滤波。然后，数字 信号被传送到微控制器230E。微控制器230E基于来自热电堆传感器250A的输出电信号的 幅度来计算测试传感器100的温度，并利用计算出的温度来校正来自测量系统220的初始 血糖值。对于一些实施例，可以预期的是，模拟滤波器230B、模拟数字转换器230C和数字滤 波器 230D可以组合到微控制器23〇E中。在一些实施例中，模拟滤波器230B和模拟数字转 换器 230C可以集成到专用集成电路（ASIC)中。在其他实施例中，可以利用存储装置（例 如EEPROM)来存储校准数据等。此外，还可以预期的是，在一些实施例中，模拟滤波器230B 和数字滤波器230D是任选的。还需要注意的是，虽然在图3F中热电堆传感器250A的位置 与接收测试传感器电极的电触头221相对，但是在其他实施例中，热电堆传感器可以定位 在测试传感器的同一侧。
[0057] 图4A和图4B示出了典型的热电堆传感器250A,其包括密封在金属壳体255A中的 一系列热敏元件。特别地，热电堆传感器250A可以包括光学滤波器257A和吸收区258A。 可以预期的是，热电堆传感器250A可以收容在各种T0壳体或表面安装设备壳体中。热电 堆传感器250A的时间常数的量级为100ms以下，这在操作上与具有量级为大约5秒的典型 测试时间的诊断系统10相对应。一般而言，热电堆传感器250A提供了足够的灵敏度、小的 灵敏度温度系数以及高的再现性和可靠性。
[0058] 如图4A和图4B所示，温度测量系统250可以任选地包括额外的参考温度传感器 260A，例如传感器、热敏电阻器、半导体温度传感器等。这类参考温度电阻器260A或热敏电 阻器也可以收容在壳体255A中。因此，图3A-3F所示的温度测量系统250可以提供测试传 感器100的温度和测量仪本体205的参考温度，作为由处理系统230运行的测量算法的变 量输入。因此，图4A和图4B所示的温度测量系统250具有对应于热电堆传感器250A的两 个插脚（例如，插脚1和插脚3)和对应于热敏电阻器260A的两个插脚（例如，插脚2和插 脚4)。这样，测量仪200测量插脚1和3之间的电压，其指示与测试传感器200的温度相 关的红外辐射的量。另外，测量仪测量插脚2和4之间的电阻，其指示测量仪本体205的温 度。可以预期的是，可以利用其他类型的接触结构（例如垫子），并且实施例不限于使用图 4A和图4B所示的插脚。
[0059] 例如，测量仪200可以配备有Heimann HMS Z11-F5.5超小型热电堆传感器 (Heimann Sensor GmbH, Dresden, Germany)，提供了一种互补式金属氧化物半导体（CMOS) 兼容的传感器芯片以及热敏电阻器参考芯片。HMS Z11-F5.5的直径是3.55mra，高度是 2. 4mm。可以预期的是，可以使用具有不同尺寸的其他热电堆传感器。有利的是，这种热电 堆传感器的紧凑尺寸使得热电堆传感器能够包装在已知的测量仪结构中，并定位插入测试 传感器的测试传感器开口处。
[0060] 在一项研究中，测量仪配备有Heimann HMS B21热电堆传感器（Heimann Sensor GmbH)。HMS B21热电堆传感器的操作与先前描述的HMS Z11-F5. 5超小型热电堆传感器相 似，但是具有更大的尺寸，即，8· 2mm的直径和3_的高度。研究表明，虽然测量仪本体具有 大约30°C的温度，但是热电堆传感器能够在室温（即，大约2(TC )下测量插入的测试条的 温度。可以预期的是，可以使用其他的热电堆传感器。
[0061] 在一些实施例中，也可以利用温度测量系统250来测量指示分析物实际浓度的温 度改变。例如，分析物与试剂之间的反应可以产生指示样本中分析物浓度的可测量的热量。
[0062] 在可选实施例中，温度测量系统250可以包括如图5所示的光学传感系统250B。 测量仪200可以测量涂布在测试传感器1〇〇上的温度敏感或热致变色材料的变化，而不是 通过测量红外辐射来计算测试传感器100的温度。热致变色材料根据温度的变化而改变颜 色。
[0063] 一般而言，热色现象是伴随有加热和冷却时的物质的光谱特性的可逆变化。虽然 文字的实际含义规定了可见的颜色变化，但是热色现象也可以包括在可视区外部能更好观 察到光谱转变或在可视区根本观察不到光谱转变的一些情况。热色现象可以在固相或液相 中出现。
[0064] 光线可以按反射、吸收或散射的形式与材料相互作用，对这些光线-材料相互作 用中的任一种相互作用进行温度依赖性变化都会导致热色现象。这些热致变色材料可以包 括隐色染料和胆留型液晶。其他的热致变色材料还包括电活性聚合物，例如聚乙炔、聚噻吩 或聚苯胺。根据表1中的物理背景知识示出了热致变色材料的类别。
[0065] 表 1
[0066]
【权利要求】
1. 一种用于测定流体样本中的分析物浓度的测试传感器，包括： 流体接收区，其用于接收流体样本，所述流体接收区含有与所述样本中的分析物发生 可测量反应的试剂，所述测试传感器具有测试传感器温度并且所述试剂具有试剂温度；以 及 温度依赖性元件，其沿着所述测试传感器的表面布置， 其中所述测试传感器被构造成被接收在测量仪的开口中，所述温度依赖性元件沿着所 述测试传感器的表面布置，使得当所述测试传感器被接收到所述开口中时能够在所述测量 仪内部检测所述温度依赖性元件，所述测量仪被构造成测定所述试剂和所述分析物之间的 反应程度，所述测量仪包括温度测量系统，所述温度测量系统被构造成当所述温度依赖性 元件位于所述测量仪内部时从所述温度依赖性元件中测定所述测试传感器温度的大小，所 述测量仪被构造成利用所述反应程度和所述测试传感器温度的大小来测定所述样本中的 所述分析物的浓度。
2. 如权利要求1所述的测试传感器，其中所述流体接收区和所述温度依赖性元件大体 布置在所述测试传感器的相对端。
3. 如权利要求1所述的测试传感器，其中 所述温度依赖性元件包括光栅，所述光栅包括由响应于温度变化的距离等距隔开的一 系列平行线性结构，以及 所述温度测量系统包括光源和光检测器，所述光栅被构造成接收从所述光源射出的入 射光，所述光检测器被构造成从被布置在所述测量仪内部的所述光栅接收随着用于将所述 光栅的所述线性结构隔开的所述距离的变化而变化的衍射光线，所述温度测量系统根据所 述衍射光线测定所述测试传感器温度的大小。
4. 如权利要求3所述的测试传感器，其中所述光源包括将固定波长光线射向所述光栅 的激光器，所述光检测器根据角度从所述光栅接收所述衍射光线，所述角度指示用于将所 述光栅的所述线性结构隔开的所述距离，并且所述温度测量系统根据所述角度测定所述测 试传感器温度的大小。
5. 如权利要求4所述的测试传感器，其中所述固定波长在大约450nm到1800nm的范围 内。
6. 如权利要求3所述的测试传感器，其中所述光源产生白光并将所述白光射向所述 光栅，所述光检测器从所述光栅接收所述衍射光线，所述衍射光线包括红色、绿色和蓝色分 量，所述衍射光线中的所述红色、绿色和蓝色分量指示用于将所述光栅的所述线性结构隔 开的所述距离，并且所述温度测量系统根据所述红色、绿色和蓝色分量测定所述测试传感 器温度的大小。
7. 如权利要求1所述的测试传感器，其中所述光栅在所述测试传感器的表面中辊轧形 成。
8. 如权利要求1所述的测试传感器，其中利用激光加工将所述光栅刻在所述测试传感 器的表面中。
9. 如权利要求1所述的测试传感器，其中所述光栅由单独的材料形成并涂布在所述测 试传感器上。
10. 如权利要求9所述的测试传感器，其中通过沉积将所述单独的材料涂布在所述测 试传感器的表面上。
11. 如权利要求1所述的测试传感器，其中 所述温度依赖性元件包括沿着所述测试传感器的表面布置的偏光材料，所述偏光材料 使从所述偏光材料反射的光线出现偏振度，所述偏光材料具有响应于温度而发生变化并使 所述偏振度变化的结构，以及 所述温度测量系统包括光源和光检测器，所述偏光材料被构造成接收从所述光源射出 的入射光，并且所述光检测器被构造成从被布置在所述测量仪内部的所述偏光材料接收随 着所述偏振度变化的反射光线的量，所述温度测量系统根据由所述光检测器接收的反射光 线的量测定所述测试传感器温度的大小。
12. 如权利要求11所述的测试传感器，其中所述光源是将固定波长光线射向所述偏光 材料的激光器。
13. 如权利要求12所述的测试传感器，其中所述固定波长在大约450nm到1800nm的范 围内。
【文档编号】G01N21/78GK104297248SQ201410455812
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2009年10月15日 优先权日:2008年12月18日
【发明者】孙海昌, 保罗·里普利 申请人:拜尔健康护理有限责任公司