CN102575963B - 与模拟结合的多个温度测量 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及用于计算与生物感测仪器(如血糖监测仪)的分析物测量部件、与插入生物感测仪器的测试条或这两者相关的温度的系统和方法。本发明的系统和方法可采用至少两个温度传感器，并且所获取的温度信息可用于对有关生物样品中分析物的数据作出调整，从而提供更精确的分析物测量。

Description

与模拟结合的多个温度测量

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.61/106,994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本反射的光量的传感器组件。然后，血糖仪的计算机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，分析物读数受加样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。可将最大温度随时间变化阈值用于数据筛选以使某个测量无效。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在数据筛选中用来使某个测量无效。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所判读的生物化学反应的温度敏感性，在对样本中的分析物水平进行评估期间直接使用通过温度传感器所获得的环境温度值。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)，然而其他一些仪器却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和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成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，则必须修正所公开的算法。仍需要这样的温度感测系统，其可克服这些问题并用其他方式改善生物感测仪器的分析物测量的精度。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种系统，其包括：基本上限定某个内部空间的壳体；位于壳体内或靠近壳体的分析物测量部件；设置在壳体内的第一位置处且与热源热连通的第一温度传感器；设置在壳体内的第二位置处且相对于第一温度传感器在较小程度上与热源热连通的第二温度传感器；以及处理器，其设置在壳体内，与第一温度传感器和第二温度传感器电子通信，并且使用来自温度传感器的温度数据来计算与分析物测量部件相关的温度。

还公开了包括下列部件的系统：基本上限定某个内部空间的壳体；位于壳体内或靠近壳体的分析物测量部件；设置在壳体内的第一位置处且与热源热连通的第一温度传感器；设置在壳体内的第二位置处且相对于所述第一温度传感器在较大程度上与所述壳体外的周围环境热连通的第二温度传感器；以及处理器，其设置在壳体内，与第一温度传感器和第二温度传感器电子通信，并且使用来自温度传感器的温度数据来计算与分析物测量部件相关的温度。

在又一个方面，提供了用于计算与插入分析物评估系统中的测试条相关的温度的方法，其包括：测量分析物评估系统中与热源热连通的第一位置处的第一温度；测量分析物评估系统中相对于第一位置在较小程度上与热源热连通的第二位置处的第二温度；以及使用测得的第一温度和测得的第二温度计算与测试条相关的温度。

附图说明

图1A和1B分别示出了允许对靠近第二温度传感器的受热空气进行置换的本发明的实施例。

图2示出了本发明的一个实施例，其中第二温度传感器靠近壳体中的开口设置，以减小第二温度传感器与壳体外的周围环境之间的传热阻力。

图3A和3B分别示出了可用于描述本发明某些方面的简化热力学模型和稳态热力学等效电路。

图4A和4B分别示出了本发明一个实施例的评价结果以及与测试相关的温度误差，该实施例被构造成提供了让来自周围环境的用于置换靠近第二温度传感器的受热空气的空气流动的对流系统。

图5A和5B分别示出了本发明一个实施例的评价结果以及与测试相关的温度误差，该实施例被设计成可增加第二温度传感器与周围环境之间的有效表面接触面积。

图6A和6B分别示出了本发明另一个实施例的评价结果以及与测试相关的温度误差，该实施例被设计成可增加第二温度传感器与周围环境之间的有效表面接触面积。

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。

使用一种或多种温度传感器(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。然而，此类方法未考虑且实际上可能有意忽略了生物感测仪器的一个或多个部件产生的热对于环境温度确定的影响。目前已发现，除了测量接近于仪器外部的周围环境的温度之外，还采集与热源热连通的生物感测仪器内的位置处的温度测量值，这样可通过让仪器补偿影响样本与测试条传感器组件的反应的实际温度条件来改善仪器对测试样本中的分析物进行准确测量的能力。本发明所公开的“双温度”测量方法可改善生物感测仪器给出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、功率波动以及装置中可使温度读数发生偏差的其他因素无关，在所述装置中，传感器只用来估计环境温度而不是对环境温度和与热源热连通的生物感测仪器内某个位置处的温度这二者进行测量。

在本发明的一个方面，提供了一种系统，其包括：基本上限定某个内部空间的壳体；位于壳体内或靠近壳体的分析物测量部件；设置在壳体内的第一位置处且与热源热连通的第一温度传感器；设置在壳体内的第二位置处且相对于第一温度传感器在较小程度上与热源热连通的第二温度传感器；以及处理器，其设置在壳体内，与第一温度传感器和第二温度传感器电子通信，并且使用来自温度传感器的温度数据来计算与分析物测量部件相关的温度。

还公开了包括下列部件的系统：基本上限定某个内部空间的壳体；位于壳体内或靠近壳体的分析物测量部件；设置在壳体内的第一位置处且与热源热连通的第一温度传感器；设置在壳体内的第二位置处且相对于所述第一温度传感器在较大程度上与所述壳体外的周围环境热连通的第二温度传感器；以及处理器，其设置在壳体内，与第一温度传感器和第二温度传感器电子通信，并且使用来自温度传感器的温度数据来计算与分析物测量部件相关的温度。

在又一个方面，提供了用于计算与插入分析物评估系统中的测试条相关的温度的方法，其包括：测量分析物评估系统中与热源热连通的第一位置处的第一温度；测量分析物评估系统中相对于第一位置在较小程度上与热源热连通的第二位置处的第二温度；以及使用测得的第一温度和测得的第二温度计算与测试条相关的温度。

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”。

本发明的系统包括基本上限定某个内部空间的壳体。该壳体可由任何合适的材料制成，并且可采用能够容纳那些必须位于壳体内的系统部件的任何合适的构造形式。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，所述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，使得装置的长轴基本上平行于桌面表面-如果装置无长轴，则“水平”取向可指装置在使用时的静止位置，例如，由此使诸如显示器、按钮等等的交互式部件在与所述表面接触的装置的相对面上面朝上地取向，或可指使得第二温度传感器与热源之间的假想线所形成的轴线基本上平行于所述表面的状态)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可使其彼此牢固连接，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。分析物测量部件可包括用于接纳测试条的缝隙，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，例如其中缝隙位于壳体的一端(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。所述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所述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。

第一和第二温度传感器各自可为能够检测静态和/或动态温度条件的任何装置。本领域技术人员不难理解可使用多种温度传感器中的任何一种，尤其包括热敏电阻器、温度计或热电偶装置。第一温度传感器设置在所述壳体内的第一位置处并与热源热连通。现代生物感测仪器通常为紧凑型装置，并且常常包括带背光的液晶显示器、用于数据处理的处理器、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。带有内部功率耗散的紧凑型装置的内部温度有时可升至显著高于环境温度的温度，这意味着利用单个内部热敏电阻器测量的温度可能并不代表实际的环境温度。这转而又会影响源自测试条的加样槽或反应区的分析物读数。根据本发明，第一温度传感器与“热源”(即包括作为生物感测仪器的一部分的至少一个发热元件或子组件)热连通，并且这可用来说明由热源产生的热对与分析物测量部件相关的温度的测定的影响。有关在计算与分析物测量部件相关的温度时使用来自第一和第二温度传感器的温度数据的信息在下文中描述。如本文所用，两个部件之间或部件与环境之间的“热连通”优选地指：部件暴露在与其他部件或与环境相关的热条件下；部件之间或部件与特定环境之间可存在不同程度的热连通，使得相对于发热的第一元件或具有特定温度条件的环境而言，第二元件可比第三元件在更小或更大的程度上与第一元件或环境热连通。

除非另外指明，第一温度传感器可包括不止一个分立的温感测装置。因此，可存在不止一个与热源热连通的温度传感器。在存在多个“第一”温度传感器的情况下，各温度传感器可与同一个热源热连通，各温度传感器可分别与不同的热源热连通，或一些温度传感器可与一个热源热连通，而一个或多个温度传感器与不同的热源热连通。因此，在存在多个“第一”温度传感器的情况下，这些传感器中的一者或多者可设置在壳体内的同一位置或附近，或各“第一”温度传感器中的每一者可设置在壳体内的不同位置处(优选地，设置第一”温度传感器的每个位置与任何第二温度传感器的位置不同)。

第一温度传感器与热源之间可夹入隔热材料。隔热材料可包括增加第一温度传感器与热源之间的传热阻力的任何物质和条件。例如，隔热材料可为橡胶、塑料、金属、泡沫(诸如聚氨酯泡沫、泡沫聚苯乙烯等等)或任何其他合适的材料，这些材料中的许多种均为本领域技术人员所容易理解。在存在多个“第一”温度传感器的情况下，隔热材料可设置在一些或全部“第一”温度传感器与物理上最靠近给定的“第一”温度传感器的热源之间。

第二温度传感器设置在壳体内的第二位置处，并且相对于第一温度传感器在较小程度上与热源热连通。例如，第二温度传感器可利用空间位移在较小程度上与热源热连通(即，第二温度传感器与热源之间的距离大于第一温度传感器与热源之间的距离)、存在于第二温度与热源之间的一个或多个物理热障(或与第一温度传感器与热源之间的热障的数量或功效相比，第二温度与热源之间存在更多数量或更高功效的热障)或其任何组合。当“热源”包括不止一个发热元件或子组件(包括作为生物感测仪器的一部分)时，相对于第一温度传感器暴露在所述不止一个发热元件或子组件所发出的组合热量下，第二温度传感器在较小程度上与所述不止一个发热元件或子组件所发出的组合热量热连通。

在本发明的其他实施例中，第二温度传感器设置在壳体内的第二位置处，并且相对于第一温度传感器在较大程度上与系统壳体外的周围环境热连通。此类情况是：第二温度与周围环境之间可存在较少的物理热障、效力较低的热障或较小的空间位移；或者与第二温度传感器相比，第一温度传感器与周围环境之间存在较多的热障、效力较高的热障、较大的空间位移；或它们的任何组合。

除非另外指明，第二温度传感器可包括不止一个分立的温度感测装置。因此，可存在不止一个相对于第一温度传感器在较小程度上与热源热连通的温度传感器。在存在多个“第一”和“第二”温度传感器的情况下，对于给定的“第二”温度传感器而言，这样的传感器应相对于至少一个“第一”温度传感器在较小程度上与热源热连通，或应相对于至少一个“第一”温度传感器在较大程度上与系统壳体外的周围环境热连通。

在第二温度传感器与热源之间可夹入隔热材料。隔热材料包括可增加第二温度传感器与热源之间的传热阻力的任何物质或条件。例如，隔热材料可为橡胶、塑料、金属、泡沫(诸如聚氨酯泡沫、泡沫聚苯乙烯等等)或任何其他合适的材料，这些材料中的许多种为本领域技术人员所容易理解。这种隔热材料可在第一温度传感器与热源之间置入隔热材料的同时存在。在存在多个“第二”温度传感器的情况下，隔热材料可设置在一些或全部“第二”温度传感器与物理上最靠近给定的“第二”温度传感器的热源之间。

在其他实施例中，隔热材料可设置在第一温度传感器与第二温度传感器之间。如上所述，隔热材料包括可用于增加传热阻力(这里为第一温度传感器与第二温度传感器之间的传热阻力)的任何物质或条件。这种隔热材料可在绝缘材料设置于第一温度传感器与热源之间、第二温度传感器与第一温度传感器之间或其二者的同时(即在同一实施例中)存在。在存在多个“第一”和/或“第二”温度传感器的情况下，隔热材料可设置在仅为一个“第一”温度传感器与一个“第二”温度传感器之间，或设置在一些或全部“第一”温度传感器与“第二”温度传感器之间。

根据本发明可使用设置在第一温度传感器与热源之间的隔热材料、设置在第二温度传感器与热源之间的隔热材料和设置在第一温度传感器与第二温度传感器之间的隔热材料的任何组合。

由第一和第二温度传感器分别进行的温度读取可同时发生，或者可在彼此不同的时间发生。一个或多个第一温度传感器和一个或多个第二温度传感器之间的空间和(任选地)时间变化，可用来增强与分析物测量部件、测试条或这二者相关的温度的计算精度。

第一和第二温度传感器与处理器电子通信，该处理器设置在壳体内并使用来自温度传感器的温度数据来计算与分析物测量部件相关的温度。电子通信是指直接或间接的电子通信，使得处理器可接收直接来自第一和第二温度传感器中的一者或两者的温度数据，或者处理器可从某个部件接收温度数据，该部件接收来自第一和第二温度传感器中的一者或两者的温度数据并将这样的数据传输至处理器。处理器还可从分析物测量部件直接或间接地接收分析物测量数据，并且可用来自温度传感器的温度数据对分析物测量数据作出调整。用温度数据对分析物测量数据作出调整的处理器可为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。

理想的是，第二温度传感器可提供与壳体外的周围环境温度基本上对应的温度数据。为此，本发明的系统可优选地采用任何这样的结构，所述结构允许第二温度传感器暴露在与周围环境接近的温度条件下(第二温度传感器被设置在壳体内)，即便是为了实用目的(例如为了防止损坏传感器)。

在一些实施例中，环境空气(即来自壳体外的周围环境的空气，或具有与壳体外周围环境相同的温度的空气)接触第二温度传感器并置换靠近第二温度传感器的受热空气。例如，本发明的系统可包括位于壳体中靠近第二温度传感器的位置处的第一开口、位于壳体中第二位置处的第二开口、在第一开口与第二开口之间延伸且容纳第二温度传感器的通道，其中各开口使通道与壳体外的周围环境流体连通。两个位置之间的“流体连通”是指空气能够在两者间流动。同样，本发明的系统可包括对流系统，其让空气从壳体外周围环境流入进入内部空间的至少一部分中，其中该空气流置换靠近第二温度传感器的受热空气。如本文所用，“受热空气”是指其温度升高至超过生物感测仪器壳体外的周围环境温度的空气，其中温度升高通常是由生物感测仪器的一个或多个部件的热耗散所致。对流系统可由壳体内两个位置之间所形成的温差引起。例如，壳体内耗散的热通常会传递至壳体的上部，而壳体的下部可用适当的隔热材料与热源隔离。壳体下部与壳体上部之间的温差形成气流。

图1A示出了本发明实施例的侧视图(省去壳体的近侧壁以便于观察壳体内的部件)，其中环境空气经由开口进入壳体，流经第二温度传感器，并置换靠近第二温度传感器的受热空气，使得受热空气从壳体中的第二开口流出。空气流的路径(箭头)与通道的轮廓对应，当仪器被置于平坦表面上的水平、静止位置时，该通道优选地在生物感测仪器内基本上竖直取向。在图1A中，诸如上文所描述的隔热材料用于增加第二温度传感器与设置在壳体其他部分中的一个或多个热源(未示出)之间的传热阻力，并且诸如金属的导热材料用于提供比靠近第二温度传感器的壳体部分更好的导热性，以在壳体内形成温差，从而进一步促使热离开第二温度传感器流动。

在其他实施例中，一个或多个热源生成热，从而形成被环境空气置换的受热空气。因此，一个或多个热源可生成受热空气以使对流系统能够形成，该对流系统让空气从壳体外周围环境流入并随之置换靠近第二温度传感器的受热空气。在一些实施例中，受热空气由从热源经由接触热源的传递部件传来的热形成。例如，从热源(如微处理器)经由电路板传来的热可形成受热空气。如上所述，与生物感测仪器相关的热源可包括带背光的液晶显示器、用于数据处理的处理器、用于无线通信的射频元件以及许多其他耗电的电子元件或子组件。在一些实施例中，来自壳体外部环境的环境空气所穿过的通道可与热源至少部分地热连通。图1B示出了其中通道经由其上装有热源的印刷电路板(PCB)与热源(如图上未示出的微处理器)热连通的实施例；PCB未被隔热材料与通道隔离，它实际上生成被从壳体外的周围环境流入的空气置换的受热空气。空气流的路径(箭头)与通道的轮廓对应，当该仪器被置于平坦表面上的静止位置时，该通道优选地在生物感测仪器内基本上竖直取向。图1B所示的变形布置方式可避免对使用导热材料(如图1A中所示)的需求。此外，根据此类实施例，测试条插入其中的缝隙可用作“第二开口”，从第二温度传感器置换的受热空气将通过该“第二开口”排出通道，从而无需提供单独的“第二开口”。

本发明的系统可采用允许第二温度传感器暴露在与周围环境接近的温度条件下的任何构造形式。在某些实施例中，本发明的系统可被构造成减小了第二温度传感器与所述壳体外的周围环境之间的传热阻力。在其他实施例中，本发明的系统可被构造成增加了第二温度传感器与壳体外的周围环境之间的有效表面接触面积。例如，第二温度传感器可靠近壳体中的开口设置。第二温度传感器与周围环境之间的“接触”不必为直接的，而是可经由具有低热阻的部件传递。例如，第二温度传感器可靠近壳体中的开口设置，并且导热材料可设置在第二温度传感器与壳体中的开口之间。“导热材料”可指任何其传热阻力低于形成壳体的基本材料的任何材料；例如，导热材料可为金属(诸如铝、铜、钢、银或如黄铜等等的合金)、塑料、玻璃、或任何其他合适的材料。作为另外一种选择，导热材料可与形成壳体的基本材料相同，但其具有更薄的横截面，以使得横跨导热材料的传热阻力相对于横跨壳体某一部分的传热阻力降低。第二温度传感器可装在设于传感器与壳体中的开口之间的导热材料上。在一些实施例中，“吸热(heat sink)”材料可设置在导热材料与传感器之间。吸热材料可为具有低传热阻力的任何物质，以使壳体外周围环境与第二温度传感器之间的传热路径减至最小。吸热材料可为(例如)通过对由吸热材料连接的部件的不规则表面进行补偿来增加导热界面热导率的流体或糊状物质。其实例包括热脂、导热膏以及本领域技术人员容易理解的其他材料。

第二温度传感器、壳体中的开口以及导热材料可与壳体所限定的内部空间的其余部分至少部分地隔离。第二温度传感器、壳体中的开口以及导热材料的隔离可包括通过使用如上定义的隔热材料(即增加传热阻力的任何材料)来实现的热隔离。图2示出了本发明实施例的水平取向的侧视图，正如将系统置于平坦表面上的静止位置(即，使得系统的长轴基本上平行于所述平坦表面；如果系统无长轴，则“水平”取向可指使得由第二温度传感器与热源之间的假想线形成的轴线基本上平行于所述表面的状态)时那样；图中略去了壳体3的近侧壁以便于观察内部部件。此实施例包括壳体3中的开口1，在开口1上设置有导热材料板5。第二温度传感器7安装在板5上，并且这些部件均包封在隔热材料9、11内，从而将其与内部空间的其他部分M₁、M₂至少部分地热隔离。板5增加了壳体3外部的周围环境A与第二温度传感器7之间的有效表面接触面积，这转而又降低了周围环境A与第二温度传感器7之间的传热阻力。

如果系统的取向改变，例如，如果系统以第二温度传感器7位于“顶部”(而非图2所示位于“侧面”)的方式竖直取向，则与系统水平取向时相比，从热源S(实际部件未示出)散出的热可在更大程度上通过对流到达第二温度传感器7，从而给第二温度传感器7的温度读数带来误差。为了使系统取向改变的影响最小化，可用可选的包含隔热材料的热对流屏障13来增加M₁(第一温度传感器8和第二温度传感器7均位于其中)与M₂(热源S设于其中)之间的传热阻力。如下文实例2中所证实，在热源所在的系统内部空间的一部分与系统内部空间部分之间添加热对流屏障可在系统取向从例如水平改变为竖直(反之亦然)时校正热对流的影响。

第一和第二温度传感器与处理器电子通信，该处理器设置在壳体内并使用来自温度传感器的温度数据来计算与分析物测量部件相关的温度。然后，系统可在对测试条上的分析物进行测量期间补偿所计算的与分析物测量部件相关的温度。例如，对测试条上的分析物进行测量可获取分析物测量数据，该分析物测量数据可被调整以计及从第一和第二温度传感器获取的温度数据。可通过与第一温度传感器、第二温度传感器和分析物测量部件中的任一者电子通信的独立处理器来执行与分析物测量部件相关的温度的计算、分析物测量数据的接收以及对所计算的与分析物测量部件相关的温度的任何补偿，或者这些功能中的每一个均可通过单个多功能处理器执行。如本文所用，“电子通信”可通过实体装置(例如电路)传递或可为“无线的”。接收分析物测量数据的处理器可以是接收来自第一和第二温度传感器的温度数据的同一处理器。作为另外一种选择，使用温度数据对分析物测量数据作出调整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。本领域技术人员不难理解本发明系统的处理器和其他部件的各种配置，并且可根据本发明使用任何合适的配置。

可使用简化的稳态热力学模型来描述根据本发明的系统所考虑的因素，从而计算与分析物测量部件和/或测试条相关的温度，和/或在分析物测量期间对所计算的与分析物测量部件和/或测试条相关的温度进行补偿。图3A和3B分别示出了简化热力学模型和稳态热力学的等效电路，其中采用以下缩写：

在动态模型中存在壳体和温度传感器的热容，其在电等效模型(图3B)中可被模拟为电容器。在稳态下，这些电容器具有高阻抗，并且可被忽略。因此，根据RSA与RMS之间的关系由差值(TM-TA)计算温差(TS-TA)，从而适用下列各式：

(1)(用于稳态)

(2)(用于稳态)

(3)(用于稳态)

(4)(用于稳态)

K为常数，其取决于公式(2)所定义的系统的热力学结构。实际应用中，利用公式(3)通过TM、TS和TA的一系列温度测量值来估计此常数。此常数被编入系统所使用的软件中。然后，利用公式(4)，用TM、TS和K估计环境温度。可以看出，K越小，则TS越能代表环境温度。

根据本发明，处理器可根据式(I)执行来计算与分析物测量部件相关的温度(TA)

$\mathrm{TA}=\mathrm{TS}+\frac{K}{K-1}(\mathrm{TM}-\mathrm{TS})---\left(I\right)$

其中TS为通过所述第二温度传感器测量的温度，TM为通过所述第一温度传感器测量的温度，并且K由

$K=\frac{(\mathrm{TS}-\mathrm{TA})}{(\mathrm{TM}-\mathrm{TA})}$

定义，其中TS为通过第二温度传感器测量的温度，TA为所述壳体外周围环境的实际温度，而TM为通过第一温度传感器测量的温度。

实例

实例1-对流系统

用人工气候室测试被设计成对流系统的示例性系统，该对流系统用于增加第二温度传感器对来自周围环境的空气的暴露程度。用泡沫橡胶隔热材料形成包封第二温度传感器的室，以增加第二温度传感器与壳体所限定的系统内部空间的其余部分之间的传热阻力。用壳体中的开口让空气流从周围环境进入室中，并允许靠近第二温度传感器的热空气被置换。第一温度传感器设置在电路板上，并且壳体内的内部空间被隔热材料分割成两个主要部分：M1，其中设有第一温度传感器、电路板和容纳第二温度传感器的室；以及M2，其中设有热源，该热源包括功率耗散大约为1.4W的电阻器。在实验期间该热源被开关接通和断开来模拟系统在可变热耗散期间的行为，如生物感测仪器的正常工作期间会发生的那样。温度读数以5秒的间隔获取。图4A示出了结果，其中TS表示通过第二温度传感器获取的温度读数，TM表示通过第一温度传感器获取的温度读数，TS估计值表示用第一和第二温度传感器读数通过系统算出的环境温度，并且TA为在测试室内单独测得的实际环境温度。图4B示出了在壳体外周围环境的温度(其等于与分析物测量部件、测试条或其两者相关的温度)的计算中的温度误差。结果以5秒的间隔示出。

实例2-增加与周围环境的有效表面接触面积的系统

用人工气候室测试示例性系统，该系统被设计成增加了第二温度传感器与周围环境之间的有效表面接触面积。实验系统包括具有开口的壳体，该开口上设有厚度为约0.5mm的黄铜板。第二温度传感器安装在该黄铜板上，并且传感器/板结构被包封在由隔热材料限定的室内。限定室的隔热材料为一层塑料壳体材料即一层与用来形成壳体的塑料同类型的塑料。达成约1.4W功率耗散的带外部电源的电阻器放置在由壳体限定的内部空间内，在其中封入传感器/板构造的室的外部。在实验期间该热源被开关接通和断开来模拟系统在可变热耗散期间的行为，如生物感测仪器的正常工作期间会发生的那样。温度读数以5秒的间隔获取，电阻器工作的最长时段为0.5小时。

图5A示出了结果，其中TS表示通过第二温度传感器获取的温度读数，TM表示通过第一温度传感器获取的温度读数，TA估计值表示用第一和第二温度传感器读数由系统算出的环境温度，并且TA为在测试室内单独测得的实际环境温度。

图5B示出在壳体外周围环境的温度(其等于与分析物测量部件、测试条或其两者相关的温度)的计算中的温度误差。结果以5秒的间隔示出。

已确定，就上述系统而言主要误差源包括环境温度的突然变化、系统内部的功率耗散波动以及系统相对于地面的取向。当环境温度快速变化时，观察到大的误差峰值；然而，在一般使用生物感测仪器期间通常不会遇到环境温度的此类快速变化。因此，就温度误差而言所关注的区域为系统内部热耗散的波动以及系统取向的变化。

图5A和5B中所示的测量结果是在系统水平取向时(即，装置的长轴基本上平行于表面取向地静止于平坦表面上时)得到的。当系统移动至竖直取向(即，装置的长轴基本上垂直于所述表面取向-如果装置无长轴，则“竖直”取向是指第二温度传感器与热源之间的假想线所形成的轴基本上垂直于所述表面的状态)，简化的热模型给出由于朝向包封第二温度传感器的腔体的热对流而引起的附加误差(未示出结果)。为减小系统竖直取向时热对流的影响，在系统中加入热对流屏障(参见例如图2中的部件13)，从而将内部空间分成两部分，一部分容纳热源，而另一部分容纳包封传感器/板结构的腔体。第一温度传感器设置在壳体内与包封传感器/板结构的腔体所在空间同一的空间中(即位于热对流屏障的同一侧)。第一温度传感器设置在安装于印刷电路板(PCB)上的微处理器内部，该电路板设置成使得电路板的一部分位于热对流屏障的一侧，而电路板的其余部分位于热对流屏障的相对侧。热源(电阻器)在PCB上安装的部分位于热对流屏障的与第一温度传感器相反的一侧。一种取代单块PCB的结构可包括通过板对板连接器连接的两块分离的PCB，其中在热对流屏障的两侧各设一块PCB。在水平和竖直两个取向上测试具有热对流屏障的系统，发现该屏障有效地消除了系统取向对温度计算的影响。结果示出于图6A中，其中以“H”标记的峰对应于系统水平取向时得到的温度读数，以“V”标记的峰对应于系统竖直取向时得到的温度读数，TS表示通过第二温度传感器获取的温度读数，TM表示通过第一温度传感器获取的温度读数，TA估计值表示用第一和第二温度传感器读数由系统算出的环境温度，并且TA为在测试室内单独测得的实际环境温度。

图6B示出了在壳体外周围环境的温度(其等于与分析物测量部件、测试条或其两者相关的温度)的计算中的温度误差，其中以“H”标记的峰对应于系统水平取向时得到的温度读数，以“V”标记的峰对应于系统竖直取向时得到的温度读数。结果以5秒的间隔示出。

前面的实验特别证实，利用本发明的双传感器方法改善了对与分析物测量处理相关的温度的测量，并且证实无论装置取向和功率耗散的波动如何，均可进行准确的温度测量。本方法还减少了在将仪器在分别以不同环境温度条件为特征的位置之间移动后，用户为了使用生物感测仪器测量而必须等待的时间量。此类优点改善了生物感测仪器给出分析物水平的准确读数的能力。此外，本文描述的这些系统适于同以紧凑型设计为特征的新式手持装置结合使用。

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。

如上述和整个公开内容所用，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“热源”时，是指一种或多种这类热源，以及本领域技术人员已知的该热源的等同物，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”、“1-2”、“1-2和4-5”、“1-3和5”等范围。

Claims (1)

1.一种系统，包括：

壳体，其限定内部空间；

分析物测量部件，其位于所述壳体内或靠近所述壳体；

第一温度传感器，其设置在所述壳体内的第一位置处且与热源热连通；

第二温度传感器，其设置在所述壳体内的第二位置处且相对于所述第一温度传感器在较小程度上与所述热源热连通，以使得环境空气接触所述第二温度传感器并置换靠近所述第二温度传感器的受热空气；

位于所述壳体中靠近所述第二温度传感器的位置处的第一开口、位于所述壳体中第二位置处的第二开口、在所述第一开口与所述第二开口之间延伸且容纳所述第二温度传感器的通道，其中所述开口各自使所述通道与所述壳体外的周围环境流体连通；以及

处理器，其设置在所述壳体内，与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电子通信，并使用来自所述温度传感器的温度数据来计算与所述分析物测量部件相关的温度。

2.    根据权利要求1所述的系统，其中隔热材料介于所述第一温度传感器与所述热源之间。

3.    根据权利要求1所述的系统，其中隔热材料介于所述第二温度传感器与所述热源之间。

4.    根据权利要求1所述的系统，其中隔热材料介于所述第一温度传感器与所述第二温度传感器之间。

5.    根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器的至少一部分未被隔热材料与所述通道隔离。

6.    根据权利要求1所述的系统，包括对流系统，该对流系统允许来自所述壳体外的周围环境的空气流进入所述内部空间的至少一部分中，其中所述空气流置换靠近所述第二温度传感器的受热空气。

7.    根据权利要求6所述的系统，其中所述热源产生形成所述受热空气的热量。

8. 根据权利要求7所述的系统，其中所述受热空气通过经由接触所述热源的传递部件从所述热源传来的热形成。

9. 根据权利要求8所述的系统，其中所述传递部件为电路板。

10.    根据权利要求1所述的系统，其中所述第二温度传感器靠近所述壳体中的开口设置。

11.    根据权利要求10所述的系统，其中导热材料设置在所述第二温度传感器与所述壳体中的所述开口之间。

12.    根据权利要求11所述的系统，其中所述第二温度传感器安装在所述导热材料上。

13.    根据权利要求11所述的系统，其中所述导热材料包括金属或塑料。

14.    根据权利要求11所述的系统，其中所述系统还包括隔热材料，所述隔热材料将所述第二温度传感器、所述导热材料和所述开口与所述壳体的内部空间的其余部分至少部分地隔离。

15.    根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被构造成减小了所述第二温度传感器与所述壳体外的周围环境之间的传热阻力。

16.    根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器通过根据式(I)执行计算来算出与所述分析物测量部件相关的实际环境温度TA

 (I)

其中TS为通过所述第二温度传感器测量的温度，TM为通过所述第一温度传感器测量的温度，并且K由

 

定义。

17.    根据权利要求1所述的系统，其中所述系统在对测试条上的分析物进行测量期间补偿计算出的所述分析物测量部件处的所述温度。

18.    一种用于计算与插入分析物评估系统中的测试条相关的温度的方法，其包括：

测量所述分析物评估系统中与热源热连通的第一位置处的第一温度；

测量所述分析物评估系统中相对于所述第一位置在较小程度上与所述热源热连通的第二位置处的第二温度；以及

利用所测得的第一温度和所测得的第二温度计算与所述测试条相关的温度，

其中所述第一温度通过第一温度传感器测量，并且所述第二温度通过第二温度传感器测量，并且其中所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均位于所述系统的壳体内，

其中环境空气接触所述第二温度传感器并置换靠近所述第二温度传感器的受热空气，

其中所述系统包括包封所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的壳体、位于所述壳体中靠近所述第二温度传感器的位置处的第一开口、位于所述壳体中的第二位置处的第二开口、在所述第一开口与所述第二开口之间延伸且容纳所述第二温度传感器的通道，其中所述开口各自使所述通道与所述壳体外的周围环境流体连通。

19.    根据权利要求18所述的方法，其中隔热材料介于所述第二温度传感器与所述热源之间。

20.    根据权利要求18所述的方法，其中隔热材料介于所述第二温度传感器与所述第一温度传感器之间。

21.    根据权利要求18所述的方法，其中所述系统包括包封所述第一温度传感器和所述第二温度传感器且限定某个内部空间的壳体，并且其中所述第二温度传感器靠近所述壳体中的开口设置。

22.    根据权利要求21所述的方法，其中导热材料设置在所述第二温度传感器与所述壳体中的所述开口之间。

23.    根据权利要求22所述的方法，其中所述第二温度传感器安装在所述导热材料上。

24.    根据权利要求22所述的方法，其中所述导热材料包括金属或塑料。

25.    根据权利要求21所述的方法，其中所述系统被构造成减小了所述第二温度传感器与所述壳体外的周围环境之间的传热阻力。

26.    根据权利要求22所述的方法，其中所述系统还包括隔热材料，所述隔热材料将所述第二温度传感器、所述导热材料和所述开口与所述壳体的内部空间的其余部分至少部分地隔离。

27.    根据权利要求18所述的方法，其中与所述测试条相关的所述温度通过位于所述系统的壳体内的处理器来计算。

28.    根据权利要求27所述的方法，其中所述处理器与测量所述第一温度的第一温度传感器和测量所述第二温度的第二温度传感器电子通信。

29.    根据权利要求27所述的方法，其中所述处理器通过根据式(I)执行计算来算出与所述测试条相关的实际环境温度TA

 (I)

其中TS为通过所述第二温度传感器测量的温度，TM为通过所述第一温度传感器测量的温度，并且K由

定义。

30. 根据权利要求18所述的方法，还包括在对所述测试条上的分析物进行测量期间补偿计算出的与所述测试条相关的所述温度。

31.    一种系统，包括：

壳体，其限定内部空间；

分析物测量部件，其位于所述壳体内或靠近所述壳体；

第一温度传感器，其设置在所述壳体内的第一位置处且与热源热连通；

第二温度传感器，其设置在所述壳体内的第二位置处且相对于所述第一温度传感器在较大程度上与所述壳体外的周围环境热连通，以使得环境空气接触所述第二温度传感器并置换靠近所述第二温度传感器的受热空气；

位于所述壳体中靠近所述第二温度传感器的位置处的第一开口、位于所述壳体中第二位置处的第二开口、在所述第一开口与所述第二开口之间延伸且容纳所述第二温度传感器的通道，其中所述开口各自使所述通道与所述壳体外的周围环境流体连通；以及

处理器，其设置在所述壳体内，与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电子通信，并使用来自所述温度传感器的温度数据来计算与所述分析物测量部件相关的温度。