[发明专利]用于电化学分析物测量的系统和方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题主要涉及医疗装置领域，并且具体地涉及用于测量生理流体样品的分析物的分析物测量系统以及相关的方法。

背景技术

医学领域中特别关注对生理流体样品中的分析物的确定(例如，检测或浓度测量)。例如，可期望确定尿液、血液、血浆或间质液流体中的葡萄糖、酮体、胆固醇、脂蛋白、三甘油酯、对乙酰氨基酚、或糖化血红蛋白(HbAlc)的浓度。此类确定可使用生物传感器(例如，基于一次性电化学的测试条)与分析物仪的组合来实现。

例如，糖尿病患者通常使用分析物仪和测试条来测试其血糖。该测试条通常包括：用于与分析物仪配合的电触点；和包含试剂(例如，葡萄糖氧化酶(GO)和介体)和至少两个电极的样本室。介体诸如铁氰化物是接受来自酶的电子并随后将该电子赠予电极的化合物。为了开始测试，将测试条插入到分析物仪中，并且用户将血液样本施加到样本室。然后分析物仪对电极施加电压，以使得葡萄糖被氧化形式的葡萄糖氧化酶(也被称为“经氧化的酶”)氧化成葡萄糖酸。经氧化的酶转化为其还原态(即，“经原的酶”)。接着，通过与经氧化的介体或铁氰化物进行反应，经还原的酶被重新氧化回到经氧化的酶。在将经还原的酶重新生成回到其氧化状态(即，经氧化的酶)期间，经氧化的介体(或铁氰化物)被还原成经还原的介体(或亚铁氰化物)。

当利用被施加在两个电极之间的偏压来进行上述反应时，可通过经还原的介体在电极表面处的电化学再氧化反应来生成测试电流。由于在理想环境下，在上述化学反应期间生成的亚铁氰化物的量与被定位在电极之间的样品中的葡萄糖的量成正比，因此所生成的测试电流将与样品的葡萄糖含量成比例。随着样品中的葡萄糖浓度增加，所形成的经还原的介体的量也增加；因此，由经还原的介体的再氧化反应而产生的测试电流与葡萄糖浓度之间存在直接关系。具体地，电子在电界面上方的转移使得测试电流流动(每摩尔的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电流可被称为葡萄糖信号。分析物仪测量所得的电流并且根基于该电流来计算葡萄糖水平。然后分析物仪中的处理器可使用所得的电信号来确定用户的血糖(例如，每dL血液中有多少mg葡萄糖，或者每L血液中有多少毫摩尔葡萄糖)。在测试完成之后，测试条可被处置。

在一些应用中，分析物仪可能需要可能的测试条电流测量的广泛的动态范围，并在测试条上方施加固定偏压，这些所需的测试条电流测量的更广泛的动态范围使得更难以满足可能的测试条电流的范围上的低电流测量分辨率的所需的精确度。由于常见的费用较低的微控制器仅包括12位模数转换器(ADC)，因此针对期望分辨率所需的分析物检测电路必须包括多级(例如，若干个放大器电路)，从而需要在附加花费条件下的附加电子部件。由于这些分析物仪旨在一整天反复使用，因此期望此类仪器尽可能地小，使得用户在携带时不会觉得负担重，从而不那么期望对附加电子部件的需求。另外，由于这些分析物仪为了便携性一般通过电池电源来工作，因此也期望通过使分析物检测电路最小化而延长此类仪器的电池使用寿命，同时提供所需的精确度和测量分辨率。

以上讨论仅提供了一般背景信息，而并非旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

附图说明

为了能够理解本发明的特征结构，可参考某些实施方案来获得本发明的具体实施方式，其中这些实施方案中的一些实施方案在附图中示出。然而，应当注意到，针对本发明的范围包含其他等效的实施方案，附图仅示出了本发明的某些实施方案，并且因此不应视为对本发明的范围的限制。附图未必按比例绘制，一般来说重点放在示出本发明的某些实施方案的特征结构方面。在附图中，类似的数字用于在整个各种视图中指示类似的零件。因此，为了进一步理解本发明，可参考以下具体实施方式，结合附图进行阅读，其中：

图1A示出了包括分析物仪的示例性分析物测量系统的示意图；

图1B示出了图1A所示的示例性分析物仪的示例性数据管理单元的框图；

图2示出了示例性分析物测量系统中的示例性处理器、测试条端口连接器(SPC)、和模拟前端(AFE)子系统的示意图；

图3示出了在图2的示例性分析物测量系统中所使用的示例性偏流电路电阻器网络的示意图；

图4A、图4B和图4C示出了针对由图2的示例性分析物测量系统测量的三个不同测试条电流的输出电压与时间的示例性曲线图；

图5示出了用于确定由图2和图3的示例性分析物测量系统所测量的测试条电流的示例性方法的流程图；