CN102203574B - 测试条的红外温度测量 - Google Patents
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Abstract
本发明提供通过在生物感测仪器内添加红外传感器来允许直接评估电化学测试条上（包括测试条的反应部位处）的温度的系统和方法。提供分析物测量系统，其中红外传感器用于评估与测试条相关的温度，获取的温度数据用于调整关于生物样品中的分析物的数据，从而提供更精确的分析物测量值。
Description
相关专利申请交叉引用
本专利申请要求2008年10月21日提交的美国临时专利申请No. 61/107,002的优先权，该临时专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及通过诸如血糖仪的医疗诊断系统对分析物水平进行检测。
背景技术
生物感测仪器用于检测血样中的各种分析物（例如，葡萄糖和胆固醇）。例如，血糖仪是用于测量患者血液中的葡萄糖水平的医疗诊断仪器并且可采用一次性采样测试条，所述一次性采样测试条具有用于接纳血样的凹槽或反应区。一些血糖仪包括通过测量可穿过血样的电量来确定葡萄糖水平的传感器组件，而其他血糖仪包括测量从样品反射的光量的传感器组件。然后，血糖仪的微处理器利用传感器组件测得的电量或光量来计算葡萄糖水平，并将该葡萄糖水平显示为数字。
测量血液中化学物质浓度的电化学方法的一个重大局限性是混杂变量对分析物和试剂的各种活性成分的扩散的影响。例如，分析物读数受样品槽或反应区周围的环境温度影响。与任何电化学感测方法一样，测量周期过程中或测量周期之间的温度瞬变可改变背景信号、反应常数和/或扩散系数。因此，可用温度传感器来监测温度随时间推移的变化。温度随时间推移的最大变化阈值可用于数据筛选以使某个测量值无效。还可采用绝对温度阈值标准，其中高和/或低温度极值的检测可用于数据筛选以使某个测量值无效。葡萄糖传感器的微处理器可确定测试环境的温度是否在预定阈值的范围内，并可在精度受到不良影响时阻止用户进行测试。因此重要的是，使血糖仪的任何温度感测元件不受该血糖仪内（例如，由背光液晶显示器）所产生的热的影响。
血糖仪的温度感测元件应该可以测到血糖仪周围的环境温度。鉴于由生物感测装置判读的生物化学反应的温度敏感性，在对样品中的分析物水平进行评估期间直接使用通过温度传感器获得的环境温度值。因此，即便是感测到的环境温度中相对较小的变化也可引起生物化学读数的波动并导致错误输出。由于生物感测装置所提供的输出值用来影响患者对（特别是）用药剂量的判定，因此避免错误读数至关重要。因此，生物感测仪器应该包括用于避免由不准确的或误导性的环境温度读数导致的错误输出值的装置。
各种现有技术仪器采用内部或外部热传感器来获取有关环境温度的信息（参见例如美国专利No. 5,405,511、美国专利公布No. 2006/0229502），而其他仪器试图控制反应区的温度，并且其他装置试图利用复杂算法来实现血样温度的间接测量，所述复杂算法依赖于环境温度传感器与交流导纳测量的结合使用（参见美国专利No. 7,407,811）。
虽然对环境温度敏感的传感器能够对温度变化做出快速反应并从而及时地提供信息，但是在某些情况下此属性可带来不期望的后果。例如，通常由用户握持的生物感测仪器被置于桌面上时，可能发生快速的温度变化，这可使随后的生物化学读数发生偏差，直到环境温度读数稳定为止。对于试图控制反应区温度的仪器而言，如果该生物感测仪器为电池驱动的，则控制反应区温度会变得并不实际可行，因为这要耗用仪器电池的过大的功率。此外，诸如美国专利No. 7,407,811中描述的某些方法未对估计环境温度的问题提供通用的解决方案；该专利中描述的方法被设计为与特定的血糖试条一起使用，如果测试条化学性质或测试条几何形状发生变化，则所公开的算法必须修正。仍需要这样的温度感测系统，其可克服这些问题，另外还改善生物感测仪器的分析物测量的精度。
发明内容
在一个方面，本发明涉及方法，其包括利用红外传感器来评估与插入分析物测量系统中的测试条相关的温度，其中所述系统包括：壳体；分析物测量部件，其设置在壳体内或靠近壳体设置，并具有用于接纳测试条的缝隙，其中所述分析物测量部件测量测试条上的分析物，从而提供分析物测量数据；红外传感器，其至少部分地设置在壳体内；以及处理器，其设置在壳体内，利用来自红外传感器的温度数据来调整分析物测量数据。
在另一方面，本发明提供系统，其包括：壳体；分析物测量部件，其设置在壳体内或靠近壳体设置，并具有用于接纳测试条的缝隙，其中所述分析物测量部件测量测试条上的分析物，从而提供分析物测量数据；红外传感器，其至少部分地设置在壳体内；以及处理器，其设置在壳体内，利用来自红外传感器的温度数据来调整分析物测量数据。
附图说明
图1示出了被用来评估分析物测试条的红外透射率的实验的结果。
图2提供了被用来评估分析物测试条的红外反射率的实验的结果。
图3A示出了以设置在分析物测量系统的壳体内的红外传感器为特征的示例性实施例，其可测量插入分析物测量部件的缝隙中的测试条的一部分。
图3B示出了对插入分析物测量部件的缝隙中的测试条的一部分的红外温度测量结果。
图4示出了根据本发明的方法和系统的示例性分析物测量系统的局部透明的侧视图。
图5示出了：(A)包括红外传感器和光导的实验系统；(B)设置在实验装置外部的标准血糖试条的温度测量结果；以及(C)根据温度测量观察到的误差。
具体实施方式
结合对构成本公开一部分的附图和实例的下列详细说明，可以更易于理解本发明。应当理解，本发明不限于本文所述和/或所示的具体产品、方法、条件或参数，并且本文所用术语仅用于以举例的方式描述具体实施例的目的，并非旨在限制受权利要求书保护的本发明。
利用传感器（例如，热敏电阻器、温度计或热电偶装置）对生物感测仪器周围的环境温度进行测量可提供可用于改善生物样品中一种或多种分析物的测量精度的信息，这样的温度测量表示对相关电化学反应部位（常常为测试条的凹槽或反应区）处的实际温度的估计。另外，生物感测仪器通常为紧凑型装置，并且常常包含带有背光的液晶显示器、用于数据处理的大处理器、用于无线通信的射频元件以及许多其他电子元件或子组件；此类部件耗电并导致热耗散。具有内部功率耗散的紧凑型装置的内部温度可升至显著高于环境温度的温度，这意味着利用内部热敏电阻器测量的温度可能并不代表实际环境温度。这转而又会影响到源自测试条的样品槽或反应区的分析物读数。
已经发现，对反应部位处的温度进行直接测量可通过让仪器补偿影响样品与测试条传感器组件的反应的实际温度条件来极大改善仪器对测试样品中的分析物进行准确测量的能力。通过添加红外传感器作为生物感测仪器的部件，本发明能够直接评估与电化学测试条（包括测试条的反应部位处）相关的温度。利用红外辐射直接测量温度可极大地改善生物感测仪器提供分析物水平的准确读数的能力，这对于用户获得医疗信息的能力具有积极效果，所述医疗信息对于用药、医生或护士的咨询意见或其他治疗方案做出适当和及时的决定而言是必要的。此外，本发明使得温度测定与装置取向、功率波动以及其他因素无关，而在使用单个非红外传感器来估计环境温度的装置中这些因素可使温度读数发生偏差。
在一个方面，本发明涉及方法，其包括利用红外传感器来评估与插入分析物测量系统中的测试条相关的温度，其中所述系统包括：壳体；分析物测量部件，其设置在壳体内或靠近壳体设置，并具有用于接纳测试条的缝隙，其中所述分析物测量部件测量测试条上的分析物，从而提供分析物测量数据；红外传感器，其至少部分地设置在壳体内；以及处理器，其设置在壳体内，利用来自红外传感器的温度数据来调整分析物测量数据。
在另一方面，本发明提供系统，其包括：壳体；分析物测量部件，其设置在壳体内或靠近壳体设置，并具有用于接纳测试条的缝隙，其中所述分析物测量部件测量测试条上的分析物，从而提供分析物测量数据；红外传感器，其至少部分地设置在壳体内；以及处理器，其设置在壳体内，利用来自红外传感器的温度数据来调整分析物测量数据。
除非另外指明，对特定实施例、结构、部件或功能的描述对于本发明的方法和本发明的系统均适用。例如，“系统”既可以指本发明方法的“分析物评估系统”又可以指单独提出权利要求的“系统”。
分析物测量系统可为葡萄糖或胆固醇监测装置。此类装置可包括用于接纳测试条的入口或其他部件，所述测试条在生物样品已被置于测试条的适当部位之前或之后由用户插入。测试条优选地为电化学测试条，即被构造成用来生成反映生物样品（例如血液）中一种或多种分析物的浓度的电信号的测试条。“与测试条相关的”温度优选地为紧邻测试条（例如，距测试条表面约5mm或更小、约3mm或更小、或约1mm或更小距离范围内）的空气的温度、测试条本身的一个或多个部分的温度、测试条上样品的温度、或它们的任何组合，即与前述温度的任何组合对应的多个读数。例如，在测试条的长度为ℓ的情况下，本发明的方法和系统可用于评估在所述测试条的一部分上的温度，所述测试条的一部分位于距插入分析物测量系统的分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离不超过约1/3ℓ处。在其他实施例中，在测试条的长度为ℓ的情况下，可评估在测试条的一部分上的温度，所述测试条的一部分位于距插入分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离大于约1/3ℓ处。当测试条的长度为ℓ时，也可以或作为替代地评估在测试条的一部分上的温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离大于约2/3ℓ处。
与测试条相关的温度可评估多于一次。例如，该温度可针对紧邻测试条（即距测试条表面约5mm或更小、约3mm或更小、或约1mm或更小距离范围内）的空气的温度、测试条本身的一个或多个部分的温度、测试条上的样品的温度、或者它们的任何组合被评估两次或更多次。可对测试条上或附近的同一位置评估多于一次，或者可对两个或更多个位置各评估一次或多次。来源于与测试条相关的温度的评估的数据中的一些或全部（即所评估的一个或多个与测试条相关的温度中的一些或全部）可用于调整由系统的分析物测量部件测量的分析物测量数据。当评估与测试条相关的多个温度时，各个评估可随时间推移按照任何所需的间隔进行；这样的间隔可为几分之一秒、几秒或几分钟，并且所述间隔可具有相同的持续时间或者一个或多个不同的持续时间。
本发明的系统包括基本上限定内部空间的壳体。该壳体可由任何合适的材料制成，并且可采用能够容纳必须位于壳体内部的那些系统部件的任何适当的构造形式。许多生物感测仪器具有包括由一个或多个模制件组装而成的塑性壳的壳体。例如，该壳体可为包括第一半壳和第二半壳的外壳，其中一个半壳在水平静止位置上（例如在桌面上）形成装置的“上”部，而另一半壳形成装置的“下”部，这两个半壳被构造成使其能够彼此牢固连接，从而形成整体外壳并容纳内部部件、可部分地位于壳体外部的部件（诸如开关、界面按钮、显示部件等）、组装壳体所需的结构（诸如互锁件、或螺钉或铆钉孔）、电池（即，壳体可包括电池端口和/或电池盖）、通气孔等等。该壳体还可具有增强用户抓握生物感测仪器的能力的一个或多个带涂层的部分，例如在壳体外侧面上的橡胶抓握部分。本领域技术人员不难理解适用于形成分析物测量系统的壳体的尺寸、形状和材料参数。
分析物测量部件设置在壳体内或靠近壳体设置。换句话讲，分析物测量部件可部分或完全地设置在壳体内，可安装或以其他方式固定在壳体上，可至少部分地由壳体限定，或可为它们的任何组合。分析物测量部件包括用于接纳测试条的缝隙，并且可测量测试条上的分析物，即可测量存在于测试条上的生物样品内的分析物，从而提供分析物测量数据，这些数据可被传递到系统的另一部件。分析物测量部件存在于传统生物感测仪器中，例如，其中缝隙设置在壳体的一端（实际上可模制壳体来限定该缝隙）并包括接触测试条的插入端且接收电信号的电器元件，所述电信号从保持生物样品的测试条末端传输至测试条的插入端。该缝隙通常包括宽度与测试条相同的槽口或狭缝，用户将测试条插入该槽口或狭缝中。电器元件与壳体内的处理设备（例如微处理器）接口，电器元件将与接收自测试条的信号对应的分析物测量数据提供给该处理设备。本领域普通技术人员不难理解分析物测量部件的各种构造形式，他们应当明白本发明的分析物测量部件可以与传统生物感测仪器的分析物测量部件类似的方式构造。
根据本发明，红外传感器可评估与测试条相关的温度；已确定在本发明的范围内：用于构造电化学测试条的材料适用于红外测量。红外传感器至少部分地设置在壳体内。在一些实施例中，红外传感器可附装在壳体的外部。优选地，红外传感器基本上设置在壳体内；换句话讲，红外传感器的大部分或全部优选地设置在壳体内，尽管与红外传感器相关的一个或多个部件（例如，下文详细指明的那些部件之一）可至少部分地设置在壳体外部和/或穿过壳体从内部空间延伸到壳体外部的周围环境中。红外温度传感器有多种不同的构造形式，但一般来讲，每一种均利用透镜来将目标发射出的红外能量聚焦到内部检测器上，该检测器将所述能量转换为电信号，继而可基于传感器的校准公式和目标的发射率将该电信号转换为温度数据。优选地，红外传感器的尺寸应确定为基本上在壳体内。
合适构造的红外传感器可购自例如：Melexis Microelectronic Systems (Concord, NH)，其销售据称在宽温度范围上的温度精度为±0.5℃的适当尺寸的传感器(目录编号MLX90614)；或Heimann Sensor GmbH (Dresden, Germany)，其提供“超小”热电堆传感器(目录编号HMSZ11)。其他例子包括General Electric
Sensing & Inspection Technologies (Billerica, MA)的ZTP 135系列红外传感器以及PerkinElmer Optoelectronics (Fremont, CA)的TPS系列传感器。红外传感器的其他参数将在下文讨论。优选地，红外传感器具有±2℃或更高的精度，±1℃或更高的精度，或者±0.5℃或更高的精度。此精度应该维持在可预期用户将试图在其下操作生物感测仪器的环境温度的范围内，例如0℃至60℃的范围内，而传感器温度本身可在0℃至50℃之间变化。
红外传感器可设置在基本上位于壳体内的位置，该位置距热源（例如，液晶显示器、微处理器或生物感测装置内的任何其他热源）充分远而不必对红外传感器进行物理隔热，所述红外传感器是热敏感的并可根据传感器周围的环境温度自校准。然而，如果分析物测量系统被配置成红外传感器靠近热源，则可能需要将红外传感器隔热。由于红外传感器可包括嵌入式热敏电阻器，所以无论红外传感器本身的温度如何，红外传感器均可准确地测量测试条或环境温度，并且因此不需要将红外传感器完全隔离于热源。
通常，仅0.7至14微米谱带（包括端点值）用于红外温度测量，根据本发明的红外传感器可使用此范围内的任何红外波长。在一个优选实施例中，红外传感器使用波长为约8微米至约14微米的辐射来评估与测试条相关的温度。在红外温度传感器进行多于一个与测试条相关的温度评估的场合，各个读数可使用同一波长的红外辐射，或者可使用规定范围内的不同波长。
通过测试确认了红外温度测量的基本可行性，以确定目标对象（优选地为测试条）对红外光不透明的条件（如果目标物对红外光透明，则目标后的物体会给温度估计带来误差）。对于厚度分别为0.03mm和0.25mm的两个不同的测试条（各包括聚酯基材）评估了红外透射率。已发现，当使用波长在约8微米至约14微米范围内的红外辐射时，两个测试条的基材均在显著程度上不透射红外光（图1）。通常的血糖试条的厚度大于0.5mm，因此其红外透射率会比观察到的实验测试条的红外透射率更小。
还对测试条材料的红外反射率进行了测试。用于红外温度测量的目标表面应该具有低红外反射率；具有高红外反射率的材料可反射源自附近物体的红外辐射，这会导致错误的温度读数。如图2所示，已确定聚酯测试条材料的红外（1µm至25µm）反射率在优选波长（例如，约8µm至约14µm）处较低。
在本发明的一些实施例中，红外传感器全部设置在分析物测量系统的壳体内，并在插入分析物测量部件的缝隙中的测试条的一部分上评估与测试条相关的温度。优选地，与插入缝隙中的测试条的一部分相关的温度的评估在距测试条的插入时间约5秒或更短、约4秒或更短、约3秒或更短、约2秒或更短、约1秒或更短、或者约0.5秒或更短的时间内进行。由于测试条的热质量较低，所以测试条将在短时期内趋于平衡至壳体内部的温度；然而，本发明的红外传感器能够快速测量测试条的插入部分的温度（目标温度可在数毫秒内读取），在插入分析物测量部件的缝隙中之后不久的测试条温度能够很好的指示环境温度，并因此指示生物样品与测试条的反应区相互作用时的温度。根据此类实施例，红外传感器优选设置在壳体内，使得红外传感器与插入分析物测量部件的缝隙中的测试条部分之间的距离较小，例如小于约3mm、小于约2mm、小于1mm、小于约0.5mm、或小于约0.1mm。
图3A示出了以设置在分析物测量系统的壳体内的红外传感器为特征的示例性实施例，其可测量插入分析物测量部件的缝隙中的测试条的一部分Q（斜线阴影区）。图3B示出了对插入分析物测量部件中的测试条的一部分的红外温度测量结果。图3B示出了尽管红外传感器相对于周围环境的温度(TS_ambient)升高，传感器仍能够提供对测试条的插入部分的准确温度测量。由红外传感器进行的温度测量表明，在测试条插入分析物测量部件的缝隙中之后，测试条的插入部分的温度(TS)最初与壳体外部的周围环境的温度相适配（参见例如，时间≈5.8秒时），但随时间推移平衡至壳体内部以及红外传感器的温度。
在某些情况下，即使测试条的插入部分的温度测量在插入之后马上进行，这样的测量可能并不总是提供对生物感测仪器外部环境温度的准确表示。例如，在插入过程中用户长期抓握测试条可能使测试条的温度升高至超过周围环境的温度。由于这种可能有的局限性，理想的方式是获取与未插入分析物测量部件的缝隙中的测试条的一部分相关的温度测量。测试条的低热质量将使得处于生物感测仪器外部的测试条部分在插入之后马上平衡至环境温度。因此，一些实施例可包括对未插入分析物测量部件中的测试条的某一部分进行测量。
在某些实施例中，本发明的系统还可包括用于将红外辐射从与测试条相关的位置引导至红外传感器的光导。该光导还使红外传感器能聚焦到与测试条相关的位置上。该光导可以是用作从测试条、测试条上的样品或与测试条相关的另一位置透射的红外辐射的光波导以使该红外辐射引导至红外传感器的任何部件。示例性的光导有平面波导、管状波导、条状波导、块状波导、圆锥波导、矩形波导、棱锥波导和光纤波导，本领域技术人员不难理解其特征。如本文所用，光导还可指将源自与测试条相关的位置的红外辐射反射至红外传感器并且/或者聚焦从与测试条相关的位置发射的红外辐射的反射器。反射器可为平面的、基本上平面的、或抛物面的。红外反射器是本领域技术人员所广泛认知的，并可得自多种商业来源。无论所使用的光导的类型如何，光导和红外传感器应该为基本上等温的。在一个优选的实施例中，光导为光管(light pipe)。红外光管是本领域技术人员已知的，且优选地具有低红外发射率和高红外反射率。另外，红外传感器与光管之间应该具有足够的导热率，使得当在使用过程中传感器开始变热时，光管基本上适应传感器的温度。为此，就任何材料被用来形成光导与红外传感器之间的连接而言，此类材料应该导热。示例性红外光管包括内面镀金的管，这可提供超过约98%的红外反射率。具有红外反射涂层的光管可以是直的、弯曲的、或接合的，优选地具有抛光孔。光管的任何指定部分的直径可小于1mm、介于约0.5mm至约10mm之间、介于约0.5mm至约5mm之间或者任何其他合适的直径。红外光管可购自多个来源，例如Epner Technology, Inc. (Greenpoint, NY)。
在一个实施例中，红外传感器全部设置在分析物测量系统的壳体内，并且光导从传感器透镜延伸到壳体中靠近分析物测量部件设置的开口，并且通过延伸部分靠近插入分析物测量系统的缝隙中的测试条。该开口使得来自与测试条相关的位置的红外辐射能够进入光导，光导将该辐射引导至红外传感器透镜。该开口可用盖或罩保护，所述盖或罩对红外光透明，但是阻挡其他不需要的光并保护光导、红外传感器以及壳体内部的其他部件免受来自周围环境的粉尘和其他污染物的影响。所述盖或罩可为常规的塑料红外端口盖，例如膝上型计算机、PDA和移动电话上常常使用的那些。当就位时，所述盖或罩的外表面可与壳体的外表面触接或齐平。
红外传感器以及用于将红外辐射引导至传感器的任何部件优选地被选择为使传感器视场基本上被目标（例如，从其实现温度测量的测试条的一部分）占满并使传感器能够从距所述目标的一定距离处获得温度读数。如果目标没有占据基本上全部的传感器视场，则传感器可测到非目标来源的红外辐射，这会影响红外传感器准确测定与测试条相关的温度的能力。因此，壳体中靠近分析物测量部件设置的开口（红外辐射进入所述开口中）的尺寸可被确定为使得传感器视场基本上被目标充满。传感器的红外透镜可被选择为聚焦在测试条的外接部分上。可包括一个或多个红外反射器以便引导目标所发射的红外辐射并且/或者聚焦目标所发射的红外辐射。当存在时，红外反射器优选地被安装成基本上在壳体内并用于反射由目标发射并通过壳体中的开口接收的红外辐射；红外辐射的反射将红外辐射引导、聚焦、或者引导并聚焦到红外传感器上。如前所述，可包括任何其他类型的光导以便将红外辐射从与测试条相关的位置引导至所述红外传感器。优选地，任何此类部件以使其能够基本上与红外传感器等温的方式设置。
红外传感器与设在壳体内的处理器接口，所述处理器利用该传感器的温度数据来调整分析物测量部件所获取的分析物测量数据。接收分析物测量数据的处理器可以是从红外传感器接收温度数据的同一处理器。作为另外一种选择，利用温度数据调整分析物测量数据的处理器可以是从其他处理器部件分别接收温度数据和分析物测量数据的中央处理单元。例如，红外传感器电子接口可直接从红外传感器接收温度数据并将此类数据递送至中央处理单元。
红外传感器本身对温度变化敏感。具体地讲，红外“热电堆”（执行实际红外测量的元件）的反应对温度敏感。因此，系统必须考虑红外传感器的温度以精确地测量目标温度。市售的传感器通常具有嵌入式热敏电阻器；对于此类传感器，测量传感器周围环境的温度，然后基于传感器的温度校正红外传感器反应。传感器热电堆提供电压(V Target )，该电压与目标温度(T Target )的n次方与传感器环境温度(T Ambient )的n次方之差成比例：
其中V Target 为红外传感器在从目标读取红外发射时所生成的电压，K为取决于传感器和红外光学效率的常数，ε为目标的发射率，T Target 为目标的温度，T Ambient 为红外传感器周围的环境温度，n优选地为4。
测量电压与来自目标的红外辐射成比例，这是指数n优选地为4的原因所在。实际应用中，n和K在标准传感器校准过程中确定，并基于目标材料来限定ε。这些系数可各自预先获知并存储在装置存储器中；在这样的情况下，由红外传感器的热敏电阻器部件测量T Ambient ，并根据下面的公式计算目标温度：
当使用此算法时，红外传感器的反应对温度变化相对不敏感，如下文的实例1中所示（图4B和图4C）。
商购自Melexis Microelectronic Systems的红外传感器(Concord, NH；目录编号MLX90614)的产品资料包括图表，该图表示出了该传感器在不同目标（y轴）和环境（x轴）温度范围上所实现的精度。该产品资料的全部内容据此以引用方式并入本文。目录编号MLX90614的产品据称是在宽温度范围上的温度精度为±0.5℃的适当尺寸的传感器。0℃-60℃范围对应于预期生物感测仪器将在其下操作的温度，而红外传感器温度可在0℃至50℃之间变化；这些范围内的±0.5℃的误差表示就分析物测量而言此装置很适合于环境温度测量。
如前所述，许多市售的红外传感器可与本发明的系统结合使用。所述市售的红外温度传感器中有一些为集成传感器，具有传感器部件、附加的热敏电阻器以及模拟和数字接口电路。此类装置的例子有得自Melexis Microelectronic Systems (Concord, NH)的目录编号为MLX90614和MLX90615的产品。这些装置为配套的，仅需要工作用的电源和串行线。MLX90615具有小得多的外形尺寸，并且优选与紧凑型系统一起使用。其他市售的传感器仅具有模拟电路，需要用外部A/D转换器作进一步的数据处理。此类装置的例子包括得自PerkinElmer Optoelectronics (Fremont, CA)的产品编号A2TPMI 23 S以及得自Heimann Sensor GmbH (Dresden, Germany)的HIS模块。另一些市售的传感器仅具有红外传感器和热敏电阻器，因此需要外部处理电子器件来测量温度。这些装置的好处在于其非常小。例子包括得自General Electric Sensing & Inspection
Technologies (Billerica, MA)的ZTP 135、得自Dexter Research,
Inc. (Dexter, MI)的ST60R和ST60 Micro、得自Heimann Sensor GmbH (Dresden, Germany)的HMS Z11 F5.5、以及得自PerkinElmer
Optoelectronics (Fremont, CA)的TPS 23 S。
分析物测量数据的调整可包括在对测试条上的分析物进行测量的过程中补偿所评估的与测试条相关的温度。在其他实施例中，本发明的方法可包括调整在对测试条上的分析物进行测量的过程中获取的数据，以补偿所评估的与测试条相关的温度。然后，可将调整后的分析物测量数据传送给用户。分析物测量系统可包括用于显示调整后的分析物测量数据的显示器，也可以或作为替代地包括音频部件以用声音传送调整后的分析物测量数据。例如，“有声”血糖仪包括扬声器部件，让视力障碍的用户听取血糖分析的结果。用户可考虑调整后的数据，以便决定是否需要服药、就医或者其他医疗干预。
图4示出了示例性分析物测量系统1的局部透明的侧视图，如置于平坦表面（例如桌面）上的水平静止位置时那样。基本上限定内部空间5的壳体3被示出为上部A不透明，而下部B允许看到系统1内的部件，如同壳体被切去。分析物测量部件7设置在壳体3内，具有用于接纳测试条11的缝隙9。红外传感器13也设置在壳体3内，用于评估与测试条11相关的温度。红外光管15从传感器13延伸到壳体3中靠近测试条11位置处的开口。该开口包括红外端口盖17，其允许红外辐射（箭头）从与测试条11相关的位置传播，同时防止来自周围环境的粉尘或其他污染物进入光管15。电路板19容纳微处理器21，并使红外传感器13和分析物测量部件7可与微处理器21接口。红外传感器13与微处理器21接口以向其提供关于与测试条相关的位置的温度数据。分析物测量部件7也与微处理器21接口以提供分析物测量数据，微处理器21可依据接收到的温度数据来调整该分析物测量数据。
实例
实例
1 –
具有红外传感器和基本光导的系统
为证明使用内部红外传感器的概念的可行性，将内径3.8mm、长度10mm的直红外光管附接到MLX90615红外传感器(Melexis Microelectronic
Systems, Concord, NH)。导热的散热化合物被用来附接光管和传感器。组件被安装在壳体内部，该壳体还设有热生成电阻器。该电阻器附接于电源上以在壳体内生成热。图5A示出了所得到的部件布置。
使用红外传感器来测量设置在装置外部的标准血糖试条的温度。其结果汇总于图5B中。红外传感器本身的温度(“TS_ambient”)随时间推移显著升高，而不会给目标温度(“TS”)的测量带来显著误差，在理想情况下目标温度将代表装置周围外部环境的环境温度(“T_ambient”)的近似值。图5C示出了通过红外传感器获得的温度测量中的误差。此误差归因于由装置壳体内的条件引起的红外传感器温度的快速变化。误差界限不超过1.2℃，证明装置内温度的频繁变化不会妨害红外传感器测量装置外部目标的温度的能力。
上述测试利用基本原型来进行，没有进行特定的光学对准来优化系统性能。另外，为了加速测试，装置内的功率耗散显著增加以使温度快速变化；红外传感器温度的快速变化或热冲击会使红外温度测量的精度变差，但在实际使用条件下装置内温度并不会如此快地波动。因此，优化的系统预期会具有比出于本实验目的使用的装置低的误差范围。
本文所引用或描述的每一项专利、专利申请和专利公开中的公开内容均在此全文以引用方式并入本文中。
如上文和本公开通篇所用，除非另外指明，下列术语和缩写应理解为具有下列含义。
在本公开中，除非上下文另行明确指出，否则单数“一个”、“一种”和“所述”包含复数含义，对具体数值的引用至少包括该具体数值。因此，例如当提及“处理器”时，是指一种或多种这类处理器，以及本领域技术人员已知的该处理器的等同物，等等。当前面用“约”将值表示为近似值时，应当理解，该具体值形成了另一个实施例。如本文所用，“约X”（此处X为数值）优选地指所引用值±10%，包括端点值。例如，短语“约8”优选地指7.2至8.8之间的值，包括端点值；又如，短语“约8%”优选地指7.2%至8.8%之间的值，包括端点值。在“范围”出现处，所有范围均为包括端点值的、可分割的和可组合的。例如，当引用“1至5”的范围时，所引用范围应当理解为包括“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等范围。
Claims (31)
1.一种包括利用红外传感器来评估与插入分析物测量系统中的测试条相关的温度的方法，
其中所述系统包括：
壳体；
分析物测量部件，其设置在所述壳体内或靠近所述壳体设置，并具有用于接纳所述测试条的缝隙，其中所述分析物测量部件测量所述测试条上的分析物，从而提供分析物测量数据；
所述红外传感器，其至少部分地设置在所述壳体内；
另外的温度传感器，其用于测量接近于所述红外传感器的周围环境的温度以便用来调整通过所述红外传感器的测量，从而针对接近于所述红外传感器的周围环境的所述温度进行校正；以及
处理器，其设置在所述壳体内，利用来自所述红外传感器的经过校正的温度数据来调整所述分析物测量数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述红外传感器部分或全部地设置在所述壳体内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试条为电化学测试条。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统还包括光导，其用于将红外辐射从与测试条相关的位置引导至所述红外传感器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述光导和所述红外传感器是等温的。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述光导包括光管。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述红外传感器利用波长为约8µm至约14µm的红外辐射来评估与所述测试条相关的所述温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试条具有长度ℓ，并且其中评估在所述测试条的一部分上的所述温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离不超过约1/3ℓ处。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述红外传感器评估在插入所述分析物测量部件的缝隙中的所述条的一部分上的所述温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述测试条插入所述分析物测量部件的缝隙中之后的约5秒或更短时间内评估所述温度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试条具有长度ℓ，并且其中评估在所述测试条的一部分上的所述温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离大于约1/3ℓ处。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试条具有长度ℓ，并且其中评估在所述测试条的一部分上的所述温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离大于约2/3ℓ处。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括在对所述测试条上的分析物进行测量的过程中补偿所评估的与所述测试条相关的所述温度。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括调整在对所述测试条上的分析物进行测量的过程中获取的数据以补偿所评估的与所述测试条相关的所述温度。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析物测量系统为血糖仪。
16.根据权利要求1所述的方法，其中评估在所述测试条上的多于一个位置上的所述温度。
17.根据权利要求1所述的方法，其中与所述测试条相关的所述温度被评估多于一次。
18.根据权利要求17所述的方法，其中评估在所述测试条上的多于一个位置上的所述温度。
19.一种利用红外传感器来评估与测试条相关的温度的系统，其包括：
壳体；
分析物测量部件，其设置在所述壳体内或靠近所述壳体设置，并具有用于接纳测试条的缝隙，其中所述分析物测量部件测量所述测试条上的分析物，从而提供分析物测量数据；
红外传感器，其至少部分地设置在所述壳体内；
另外的温度传感器，其用于测量接近于所述红外传感器的周围环境的温度以便用来调整通过所述红外传感器的测量，从而针对接近于所述红外传感器的周围环境的所述温度进行校正；以及
处理器，其设置在所述壳体内，利用来自所述红外传感器的经过校正的温度数据来调整所述分析物测量数据。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述红外传感器部分或全部地设置在所述壳体内。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述分析物测量部件和所述红外传感器二者均与所述处理器电子通信。
22.根据权利要求19所述的系统，其中所述系统还包括光导，其用于将红外辐射从与测试条相关的位置引导至所述红外传感器。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述光导和所述红外传感器是等温的。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述光导包括光管。
25.根据权利要求19所述的系统，其中所述红外传感器利用波长为约8µm至约14µm的红外辐射来评估与所述测试条相关的所述温度。
26.根据权利要求19所述的系统，其中所述测试条具有长度ℓ，并且其中所述红外传感器评估在所述测试条的一部分上的温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离不超过约1/3ℓ处。
27.根据权利要求19所述的系统，其中所述红外传感器评估在插入所述分析物测量部件的缝隙中的所述条的一部分上的所述温度。
28.根据权利要求19所述的系统，其中所述测试条具有长度ℓ，并且其中所述红外传感器评估在所述测试条的一部分上的温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离大于约1/3ℓ处。
29.根据权利要求19所述的系统，其中所述测试条具有长度ℓ，并且其中所述红外传感器评估在所述测试条的一部分上的温度，所述测试条的一部分位于距插入所述分析物测量部件的缝隙中的测试条末端的距离大于约2/3ℓ处。
30.根据权利要求19所述的系统，其中所述分析物测量部件测量血糖。
31.根据权利要求19所述的系统，还包括用于显示调整后的所述分析物测量数据的显示器。
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