在测试测量序列期间确定错误测量信号的方法和系统的制作方法
【专利说明】在测试测量序列期间确定错误测量信号的方法和系统
【背景技术】
[0001 ]电化学葡萄糖测试条例如用于〇neToudil; Ultra?:全血测试套件（购自 LifeScan，Inc.)中的那些被设计成测量糖尿病患者的血液样本中的葡萄糖浓度。葡萄糖的 测量可基于葡萄糖氧化酶(G0)对葡萄糖的选择性氧化来进行。葡萄糖测试条中可发生的反 应由下面的公式1和公式2来概括。
[0002]公式1葡萄糖+G0(靴)-葡糖酸+G0(_)
[0003] 公式 2 G0(_)+2Fe(CN)63--G0(靴)+2Fe(CN) 64-
[0004] 如公式1中所示，葡萄糖被葡萄糖氧化酶的氧化形式(G0(Wtt)氧化成葡萄糖酸。应 该指出的是，G0(轉〇还可被称为"氧化的酶"。在公式1的反应过程中，氧化的酶G0(轉?被转化 为其还原状态，其表示为G0(瀬（即，"还原的酶"）。接着，如公式2中所示，还原的酶G0(瀬通 过与Fe(CN)6 31被称为氧化介体或铁氰化物)反应而被再氧化回G0(氧化)。在G0(i?l)重新生成 回其氧化状态G0?化)的过程中，Fe(CN) 631 皮还原成Fe(CN)64_(被称为还原介体或亚铁氰化 物)。
[0005] 当用施加于两个电极之间的测试电压进行上述反应时，可通过在电极表面处经还 原介体的电化学再氧化来生成测试输出信号。因此，由于在理想环境下，上述化学反应过程 中生成的亚铁氰化物的量与布置在电极之间的样品中葡萄糖的量成正比，所以生成的测试 输出信号将与样品的葡萄糖含量成比例。诸如铁氰化物的介体是接受来自酶(诸如葡萄糖 氧化酶)的电子并随后将该电子供给电极的化合物。随着样品中的葡萄糖浓度增加，所形成 的还原介体的量也增加；因此，源自还原介体的再氧化的测试输出信号和葡萄糖浓度之间 存在直接关系。具体地，电子在整个电界面上的转移致使测试输出信号流动(每摩尔被氧化 的葡萄糖对应2摩尔的电子）。因此，由于葡萄糖的引入而产生的测试输出信号可被称为葡 萄糖输出信号。
[0006] 由于获知血液中（尤其是患有糖尿病的人的血液中）的葡萄糖浓度会非常重要，已 经利用上述原理开发出测量仪，以使普通人能够在任何给定的时间对其血液进行取样和测 试，以便测定其葡萄糖浓度。通过测量仪检测所产生的葡萄糖输出信号，并利用借助简单的 数学公式将测试输出信号与葡萄糖浓度联系起来的算法将其转换为葡萄糖浓度读数。一般 来讲，该测量仪与一次性测试条结合使用，除了酶(例如葡萄糖氧化酶)和介体(例如铁氰化 物)之外，一次性测试条可以包括样品接收室和设置在样品接收室内的至少两个电极。在使 用中，使用者可戳刺其手指或其他方便的部位以引起出血，然后将血液样本引入样品接收 室中，从而开始上述化学反应。
【发明内容】
[0007] 在一个方面，申请人已设计出一种包括生物传感器和测量仪的葡萄糖测量系统。 生物传感器具有多个电极，包括至少两个在其上设置有酶的电极。测量仪包括耦合至功率 源、存储器和生物传感器的多个电极的微控制器。微控制器被配置成:在至少两个电极附近 沉积具有葡萄糖的流体样品时将信号驱动至至少两个电极，以启动流体样品中的葡萄糖与 酶的电化学反应的测试测量序列;在一系列时间实例内的电化学反应期间测量来自至少一 个电极的输出信号（I(t))以获得每个时间实例（t)的输出信号的量值;将输出差异确定为 测试测量序列期间的预定时窗（C至d)内至少两个连续时间实例（t和t+Ι)的输出信号的相 应量值中的差值;如果输出差异大于零，则（1)使第一指数(X)递增1并且(2)将第二指数(y) 值设定为等于第二指数(y)的先前值与输出差异之和;并且如果第一指数(X)大于或等于第 一阈值(a)并且第二指数(y)大于第二阈值(b)，则通告错误，否则计算来自输出信号计算的 葡萄糖值并通告葡萄糖值。
[0008] 在另一方面，申请人已设计出一种用生物传感器和葡萄糖测量仪确定流体样品的 葡萄糖值的方法。生物传感器具有至少两个电极和设置在其上的试剂。葡萄糖测量仪具有 微控制器和功率源，该微控制器被配置成连接至生物传感器和存储器。该方法可通过以下 步骤实现:在生物传感器的至少两个电极附近沉积流体样品时引发测试测量序列的启动； 将输入信号施加至流体样品以使得葡萄糖转化成酶副产物;测量测试序列启动后预定时窗 内流体样品的输出信号瞬态，该测量包括对一系列时间实例内的电化学反应期间的至少一 个电极的输出信号（I(t))进行取样，以获得每个时间实例(t)的输出信号的量值;将输出差 异确定为测试测量序列期间的预定时窗（C至d)内至少两个连续时间实例（t和t+Ι)的输出 信号的相应量值中的差值;如果输出差异大于零，则：
[0009] (1)使第一指数(X)递增1并且(2)将第二指数(y)值设定为等于第二指数(y)的先 前值与输出差异（A I)之和;并且如果第一指数(X)大于或等于第一阈值(a)并且第二指数 (y)大于第二阈值(b)，则通告错误，否则计算流体样品的葡萄糖值并通告该葡萄糖值。
[0010] 并且对于这些方面而言，也可以在这些先前所公开方面的多种组合中使用以下特 征:预定时窗可包括从测试序列启动后约1秒至测试序列启动后约8秒;其中第一阈值(a)可 包括约5并且第二阈值(b)可包括约300;预定时窗可包括从测试序列启动后约2秒至测试序 列启动后约8秒;第一阈值(a)可包括约5并且第二阈值(b)可包括约150;预定时窗可包括从 测试序列启动后约1秒至测试序列启动后约8秒;并且计算葡萄糖值可包括测量测试序列启 动后预定时间实例附近的输出信号的量值并且由第一校准值和第二校准值推导葡萄糖值； 该推导可包括利用以下形式的公式：
[0011] (；=[!-截距]/ 斜率
[0012] 其中
[0013] G包括葡萄糖值；
[0014] I包括从每个电极测量的预定时间实例附近的信号量值的总和；
[0015] 斜率包括从该特定测试条所在的一批测试条的校准测试中获得的值；
[0016] 截距包括从该特定测试条所在的一批测试条的校准测试中获得的值。
[0017] 对于本领域的技术人员而言，当结合将被首先简要描述的附图来参阅以下对本发 明示例性实施例的更详细说明时，这些和其他实施例、特征和优点将变得显而易见。
【附图说明】
[0018] 并入本文中并且构成本说明书一部分的附图示出当前本发明的优选的实施例，并 且与上面所给出的概述和下面所给出的详述一起用于解释本发明的特征(其中类似的数字 表示类似的元件），其中：
[0019] 图1示出了葡萄糖测量系统。
[0020] 图2以简化示意图形式示出了测量仪200的部件。
[0021] 图3A示出了图1的系统的测试条100。
[0022]图3B以透视图形式示出了图1的系统的替代性测试条100'。
[0023] 图4A示出了时间相对于施加至图1的测试条的电势的曲线图。
[0024] 图4B示出了时间相对于来自图1测试条的输出电流的曲线图。
[0025]图5示出了另一替代性测量系统。
[0026] 图6以简化示意图形式示出了用于图5的测量仪的部件。
[0027] 图7以示意图形式示出了图6的手持式测量仪的各个块的简化框图。
[0028] 图8示出了用于图5的测量仪的阻抗测量块的简化框图。
[0029] 图9示出了如可在图5的实施例中采用的双低通滤波器子块的简化标注示意图；
[0030] 图10示出了如可在本公开的实施例中采用的互阻抗放大器(TIA)子块的简化标注 示意图；
[0031] 图11示出了描绘如可在用于图5的系统的阻抗测量块中采用的双低通滤波器子 块、校准负载子块、生物传感器样品池接口子块、互阻抗放大器子块、X0R相移测量子块、以 及正交多路复用(Quadratur DEMUX)相移测量子块的简化标注示意性框图。
[0032] 图12示出了与图5的系统一起使用的生物传感器条100"，其具有阻抗测量电极。 [0033]图13示出了图12的条的平面图。
[0034] 图14A示出了在测试序列期间施加至一个电极的信号的量值。
[0035] 图14B示出了在测试测量序列期间由于电化学反应而从电极产生的输出信号的量 值。
[0036] 图15A示出了通过我们的发明技术识别的错误输出信号瞬态中的一些。
[0037] 图15B以相对于ISO极限作图的方式图示出了错误输出信号瞬态对最终葡萄糖测 量的影响。
[0038]图16示出了用于确定测试测量序列期间的输出信号是否是不可用的或错误的逻 辑图，作为图1-4或图5-14的系统所采用的测量技术的一部分。
【具体实施方式】
[0039]应参考附图来阅读下面的详细说明，其中不同附图中类似的要素编号相同。附图 (未必按比例绘制)示出所选择的实施例，且并不旨在限制本发明的范围。以下的详细说明 以举例的方式而非限制方式例示了本发明的原理。此描述将明确地使得本领域技术人员能 够制备和使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、适应型式、变型形式、替代形式和 用途，包括目前据信是实施本发明的最佳方式。
[0040]如本文所用，针对任何数值或范围的术语"约"或"大约"表示允许零件或多个部件 的集合执行如本文所述的其指定用途的适合的尺寸公差。更具体地，"约"或"大约"可指列 举值的值± 10%的范围，例如"约90%"可指81 %至99%的数值范围。另外，如本文所用，术 语"患者"、"宿主"、"用户"和"受检者"是指任何人或动物受检者，并不旨在将系统或方法局 限于人使用，但本主题发明在人类患者中的使用代表优选的实施例。如本文所用，术语"振 荡信号"包括分别改变极性、或交替电流方向、或为多向的电压信号或电流信号。还如本文 所用，短语"电信号"或"信号"旨在包括直流信号、交替信号或电磁谱内的任何信号。术语 "处理器"、"微处理器"、或"微控制器"旨在具有相同的含义并且旨在可互换使用。
[0041]图1示出了具有测试条100和测量仪200的葡萄糖测量系统，该系统用于使用本文 所示和所述的方法和技术测试个体血液中的葡萄糖水平。测量仪200可包括用户界面输入 键(206、210、214)，其可采取按钮的形式，用于输入数据、菜单导航和执行命令。数据可包括 表示分析物浓度的值和/或与个体的日常生活方式相关的信息。与日常生活方式相关的信 息可包括个体的食物摄取、药物使用、健康检查的发生率、总体健康状态和运动水平。测量 仪200还可包括显示器204,其可用于报告所测量的葡萄糖水平，且便于输入生活方式相关 的信息。
[0042]测量仪200可包括第一用户界面输入206、第二用户界面输入210和第三用户界面 输入214。用户界面输入206、210和214方便输入和分析存储在测试装置中的数据，使用户能 通过显示器204上显示的用户界面进行导航。用户界面输入键206、210和214包括第一标记 208、第二标记212和第三标记216,其有助于将用户界面输入与显示器204上的字符相关联。
[0043] 可通过将测试条100插入到测试条端口连接器220中，通过按压并短暂地保持第一 用户界面输入206或者通过检测整个数据端口 218上的数据流量而开启测量仪200。可通过 取出测试条100、按压并短暂地保持第一用户界面输入206、导航到主菜单屏幕并从主菜单 屏幕选择测量仪关闭选项、或者通过在预定时间内不按压任何按钮而关闭测量仪200。显示 器204可任选地包括背光源。