具有改进的采样时间偏移的电化学分析中的电容检测制造技术

本发明专利技术提供了通过确定电化学测试电池的电容来确定电化学生物传感器测试电池的填充充分性的方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的采样时间偏移的电化学分析中的电容检测优先权本申请作为先已提交的2011年2月24日提交的申请S.N.13/034,281(代理人案卷号DDI-5196)和2011年2月25日提交的国际专利申请PCT/GB2011/000267(代理人案卷号P056478WO)的部分继续申请根据35USC§120要求优先权，所述的两个申请均要求2010年2月25日提交的美国临时专利申请S.N.61/308,167(代理人案卷号DDI-5196)的优先权，所有的申请都以全文引用的方式并入本申请中。
技术介绍
生理体液(例如血液或血液衍生产品)中的分析物检测对于当今社会的重要性日益增加。分析物检测分析法发现用于多种应用中，包括临床实验室测试、家庭测试等，此类测试结果在对多种疾病病症的诊断和管理中扮演着十分重要的角色。所关注的分析物包括用于糖尿病管理的葡萄糖、胆固醇等等。响应分析物检测的重要性日益增加，已开发了多种应用于临床和家庭的分析物检测方案和装置。对于分析物检测所采用的一种方法是电化学方法。在此类方法中，含水液体样品被放入到电化学电池中的样品容纳测试电池中，该电化学电池包括两个电极，例如反电极和工作电极。允许分析物与氧化还原试剂反应以形成其量对应于分析物浓度的可氧化(或可还原)的物质。然后，以电化学方式估算存在的可氧化(或可还原)物质的量且该可氧化(或可还原)物质的量与初始样品中存在的分析物的量相关。此类系统易受各种类型的低效率和/或误差的影响。例如，温度的变化可影响方法的结果。如在家庭应用或第三世界国家中常见的情况那样，当该方法在不受控的环境中进行时，尤其如此。当样品量不足以获得准确结果时，也可能出现误差。部分填充的测试条可潜在地提供不准确的结果，这是因为测量的测试电流与用样品润湿的工作电极的面积成比例。因此，部分填充的测试条可在某些条件下提供负向偏移的葡萄糖浓度。为了缓解这些问题中的一些问题，生物传感器研究者已转向使用测试室的电容来确定测试室的填充充分性。美国专利No.6,856,125、No.6,872,298、No.7,195,704和No.7,199,594中示出和描述了例子，所有的专利都以引用方式并入本申请中。
技术实现思路
申请人相信并联测试条电阻在确定填充的生物传感器测试条中的影响被忽略，这导致在测试条中的电容的不准确的高测量值，尤其是在遇到较低并联电阻时。申请人的专利技术的示例性实施例考虑了这种影响，并且同时消除了确定生物传感器电化学测试电池中的电阻的必要性。在一个方面，提供一种确定测试条的电化学生物传感器测试电池的电容的方法。测试室具有设置在室中且耦合到微控制器的至少两个电极。该方法能够通过以下步骤实现：在样品沉积在生物传感器室中时引发样品的电化学反应；向室施加预定频率的振荡信号；基于预定频率下输出信号的预定采样率/周期来确定用于测量输出信号的第一采样时间间隔；在与第一采样时间间隔不同的第二采样时间间隔处对来自室的输出信号进行采样，使得在第二采样时间间隔的每个连续处而不是在第一时间间隔处测量每个采样输出信号的大小；基于采样步骤的采样输出信号来确定来自室的输出信号和振荡输入信号之间的相位角；以及由该相位角来计算室的电容。在该方面的变型中，第二采样时间间隔基于相对于第一采样时间间隔的预定偏移时间或者第一采样时间间隔包括输出信号的大小的每次阶跃变化之间的持续时间；并且偏移时间包括第一采样时间间隔的百分比，其中该百分比包括第一采样时间间隔的约5％至约30％的范围。在该方面的另一个变型中，确定可以包括：确定预定频率下信号的一个波的持续时间；划分每个波的多个测量样本的持续时间以获得持续时间；以及将第一采样时间间隔设定成与持续时间大体相等。在又一个变型中，确定可以包括评价输出信号以确定输出信号的每次阶跃变化之间的持续时间；以及将第一采样时间间隔设定成与持续时间大体相等。在该方面进一步注意到，偏移时间可以包括第一采样时间间隔的百分比，该百分比可以处于第一采样时间间隔的约5％至约30％的范围。在该方面的又一个变型中，计算可以包括用相位角补偿计算电容以说明用于对输出信号进行采样的电路中的相移。具体地，计算可以包括用下列形式的公式计算电容：C＝|iTsin(Φ+ΦCOMP)|/2πfV其中：C≈电容；iT≈总电流；Φ≈总电流和电阻器电流之间的相位角；ΦCOMP≈相位角补偿；f≈频率；并且V≈电压。在另一个变型中，相位角补偿可以包括约3度至约20度的任何值。在更具体的变型中，相位角补偿可以包括约11度。应当注意到，在进一步的变型中，计算可以包括：在频率的一个周期内对来自室的多个电流输出进行采样；获得采样电流输出的平均值；从多个电流输出的每个采样电流中减去平均值；以及从减去中提取所有负值的均方根值以提供总电流输出。作为另外一种选择，计算可以包括：由采样确定从负值到正值的电流的至少一个交叉点；以及对电流的至少一个交叉点附近插值以确定第一角度，在第一角度处，电流从正到负或从负到正变化。还应当注意到，对电流的至少一个交叉点插值包括对来自采样的另一个交叉点插值以确定另一个角度，在该另一个角度处，电流从正到负或从负到正变化；以及从该另一个角度减去大约180度以提供第二角度。减去还可以包括计算第一角度和第二角度的平均值。计算可以包括将振荡输入电流和输出电流之间的角度的差值确定为相位角。在另一个方面，提供了一种分析物测量系统，该系统包括分析物测试条和分析物测试仪。分析物测试条包括：基底，所述基底具有设置在其上的试剂；和至少两个电极，该至少两个电极接近测试条的测试室中的试剂。分析物测试仪包括被设置成连接到两个电极的测试条端口连接器、电源、和电耦合到测试条端口连接器和电源的微控制器。微控制器被编程为：引发生物传感器室中的电化学反应；向室施加预定频率的振荡电压；基于预定频率下输出信号的预定采样率/周期来确定用于测量输出信号的第一采样时间间隔；在与第一采样时间间隔不同的第二采样时间间隔处对来自室的输出信号进行采样，使得在第二采样时间间隔的每个连续处而不是在第一时间间隔处测量每个采样输出信号的大小；基于采样输出信号来确定来自室的电流输出和振荡电压之间的相位角；以及基于所确定的相位角来计算室的电容。在该系统中，第二采样时间间隔基于相对于第一采样时间间隔的预定偏移时间。此外，第一采样时间间隔可以包括输出信号的大小的每次阶跃变化之间的持续时间。具体地，偏移时间可以包括第一采样时间间隔的百分比；并且该百分比可以具有第一采样时间间隔的约5％至约30％的范围。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专利技术各种示例性实施例的更详细说明时，这些和其它实施例、特征和优点将变得显而易见。附图说明并入本文中并且构成本说明书的一部分的附图目前示意性地示出本专利技术的优选实施例，并且与上面所给定的一般描述和下面所给定的详细描述一并起到解释本专利技术的特征的作用(其中相同的标号表示相同的元件)。图1示出了包括分析物测试仪和测试条的示例性分析物测量系统。图2示出了用于图1的测试仪的示例性电路板的简化示意图。图3A示出了图1的测试条的分解透视图。图3B示出了测试室61的示意性电气模型和电阻器-电容模型的矢量图。图4示出了用于确定填充的测试条的电容的组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.25 GB PCT/GB2011/000267;2011.02.24 US 13/01.一种确定生物传感器室的电容的方法，所述生物传感器室具有设置在所述室中且耦合到微控制器的两个电极，所述方法包括：在样品沉积在所述生物传感器室中时引发样品的电化学反应；向所述室施加预定频率的振荡输入信号；基于预定频率下来自所述室的输出信号的预定采样率/周期来确定用于测量来自所述室的输出信号的第一采样时间间隔；在与所述第一采样时间间隔不同的第二采样时间间隔处对来自所述室的输出信号进行采样，使得在所述第二采样时间间隔的每个连续处而不是在所述第一采样时间间隔处测量每个采样输出信号的大小；基于采样步骤的采样输出信号来确定来自所述室的输出信号和来自所述室的振荡输入信号之间的相位角；以及由所述相位角来计算所述室的电容。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二采样时间间隔基于相对于所述第一采样时间间隔的预定偏移时间。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一采样时间间隔包括来自所述室的输出信号的大小的每次阶跃变化之间的持续时间。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述偏移时间包括第一采样时间间隔的百分比。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述百分比包括所述第一采样时间间隔的5%至30%的范围。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定用于测量来自所述室的输出信号的第一采样时间间隔包括：确定预定频率下来自所述室的输出信号的一个波的持续时间；划分每个波的多个测量样本的所述持续时间以获得持续时段；以及将所述第一采样时间间隔设定成与所述持续时段大体相等。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定用于测量来自所述室的输出信号的第一采样时间间隔包括：评价来自所述室的输出信号以确定来自所述室的输出信号的每次阶跃变化之间的持续时段；以及将所述第一采样时间间隔设定成与所述持续时段大体相等。8.根据权利要求3所述的方法，其中所述偏移时间包括第一采样时间间隔的百分比。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一采样时间间隔的百分比包括所述第一采样时间间隔的5%至30%的范围。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算包括用相位角补偿计算电容以说明用于对来自所述室的输出信号进行采样的电路中的相移。11.根据权利要求1或权利要求10中的一项所述的方法，其中所述计算包括用下列形式的公式计算电容：其中：C表示电容；表示总电流；表示总电流和电阻器电流之间的相位角；表示相位角补偿；f表示频率；并且V表示电压。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述相位角补偿包括3度至20度的任何值。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述相位角补偿包括11度。14.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：D伊德，
申请(专利权)人：生命扫描苏格兰有限公司，
类型：
国别省市：