CN103487475A - 血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统 - Google Patents

Abstract

一种血液样本的血糖值的校正方法，包括以下步骤：对一血液样本施加一第一电压，取得一原始血糖数值；对血液样本施加一第二电压，取得血液样本的一血细胞比容指数；以及处理血细胞比容指数并校正原始血糖数值。其中，第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而第二电压的绝对值大于或等于1伏特。本发明通过于血液样本至少施加两段式特定范围内的电压，可分别取得一对应原始血糖值的感应电流，以及一对应血液样本的血细胞比容指数，并进而依据血细胞比容指数对原始血糖数值加以校正补偿。

Description

血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统

技术领域

本发明涉及一种血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统，特别涉及一种至少施加两段式电压的血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统。

背景技术

随着科技进步及人类生活习惯的改变，居家护理的领域越来越受到重视，除了可随时掌握患者的即时状况，更将许多原本须到医院才能进行的检验项目发展到居家测量，其中血糖的测量即为一项常见的检测项目，而测量血液中血糖的浓度更是有效监控及治疗糖尿病的重要步骤。

然而目前居家用或是携带型的血糖测试机往往存在较大的误差值，此为使用者所诟病的缺点及问题，而归咎原因，影响最大的因素为血液样品中的血细胞比容（Hematocrit,HCT），血细胞比容的差异所产生的效应包括：血液浓稠度不同，会造成电子传递效率不一致，进而影响最终测量值；或造成检测血清的容积值不一致，进而导致测量标准差异的问题。因此近年来发展出许多检测血液检测样本中血细胞比容的方法。

目前用于检测血细胞比容的方法包括流速法、光学法、过滤膜法及电化学法等，而近年来又以电化学法最为蓬勃发展。电化学法主要是运用电化学式传感器试片（Electrochemical Sensor Strip）来检测流体中的各种物质，再通过所测得的数值对血糖值进行数值补偿，以使测量结果更接近患者的真实情况。

然而，在电化学法测量检体分析物的领域中存在着一些限制，例如于检测过程中需搭配直流电与交流电使用。另外，过于复杂的试片结构使得制备过程及检测过程相对耗时，再加上现有的检测血细胞比容及补偿血糖值的方法仍有相当的误差，导致病患自行测量时的准确度仍然不足。

但是，由于电化学法在血糖检测及血细胞比容的检测上仍具有相当的优势，长期以来一直被寄予期待，若能克服上述的问题，必然能有广大的应用性。简而言之，电化学法的运用仍有待改进，特别是在血细胞比容检测及补偿血糖值的方面，对于未来血糖自测技术的发展应有相当关键的影响。

因此，如何提供一种有效去除血细胞比容干扰，以精确校正血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种有效去除血细胞比容干扰，以精确校正血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统。

为达上述目的，依据本发明的一种血液样本的血糖值的校正方法包括以下步骤：对一血液样本施加一第一电压，取得一原始血糖数值；对血液样本施加一第二电压，取得血液样本的一血细胞比容指数（Hematocrit index,HCTindex）；以及处理血细胞比容指数并校正原始血糖数值，其中，第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而第二电压的绝对值大于或等于1伏特。

在一实施方式中，第二电压的绝对值介于1～4伏特之间。

在一实施方式中，第一电压与第二电压为直流电压。

在一实施方式中，处理血细胞比容指数包括依据一线性关系式取得一血细胞比容。

在一实施方式中，校正方法还包括：对血液样本施加一第三电压，取得血液样本的第二血细胞比容指数。

为达上述目的，依据本发明的一种血液样本的血糖值的检测试片包括一基板层、两电极、一中间层、一上盖层以及一反应试剂。基板层具有一反应区。两电极设置于基板层并部分接触反应区。中间层设置于电极上，且中间层对应反应区具有一注入区。上盖层设置于中间层。反应试剂固定于反应区上，其中反应试剂至少包含一电子传递物质。其中，在两电极之间连续施加一第一电压及一第二电压，第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而第二电压的绝对值大于或等于1伏特。

在一实施方式中，第二电压的绝对值介于1～4伏特之间。

在一实施方式中，第一电压与第二电压为直流电压。

为达上述目的，依据本发明的一种血液样本的血糖值的校正系统包括一检测试片、一转换模块、一控制模块及一处理模块。检测试片包括一基板层、两电极、一中间层、一上盖层以及一反应试剂。基板层具有一反应区。两电极设置于基板层并部分接触反应区。中间层设置于电极，且中间层对应反应区具有一注入区。上盖层设置于中间层。反应试剂固定于反应区上，其中反应试剂至少包含一电子传递物质。其中，两电极之一被连续施加一第一电压及一第二电压，第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而第二电压的绝对值大于或等于1伏特。转换模块电性连接检测试片，并将检测试片所产生的电流信号转换成电压信号。控制模块电性连接转换模块，并产生预定范围内的电压施加于转换模块。处理模块电性连接控制模块。

在一实施方式中，第二电压的绝对值介于1～4伏特之间。

在一实施方式中，第一电压与第二电压为直流电压。

承上所述，依据本发明的血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统是使血液样本注入一电化学检测试片中，并于检测试片中设置一工作电极与一辅助电极以使血液样本进行电化学反应。通过于工作电极施加两段式特定范围内的电压，可分别取得一对应原始血糖值的感应电流，以及一对应血液样本的血细胞比容指数（HCT index），并进而依据血细胞比容指数对原始血糖浓度加以校正补偿，以取得精确的血细胞比容（%）。

就本发明的检测试片而论，其通过基板层、中间层及上盖层共同界定出一反应区，以容纳血液样本。并于基板层设置上述工作电极与辅助电极，使所述两电极可部分接触到反应区并产生电化学反应，以对输入的血液样本进行检测。如上所述，本装置分解结构简单，且仅需通入血液样本以及进行电化学反应等简单的步骤，便可获得所需的数值，再通过已经测试所获得的线性关系式即可对原始血糖值进行校正，显而易见地具有操作简单、校正精确的功效。

与公知技术相较，本发明的血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统，盖为利用至少施加两段式电压于血液样本，从而检测血液样本中的血细胞比容，而达成校正血糖值的目的。尤其是当两段式电压皆为直流电压的输入时，更可达到无须经由额外的多组电极的交替使用，不仅免除交流电压装置的需求，本发明的检测试片还有即用随抛，降低样本质变与污染可能性，又无须清洗及特殊预处理等多项优点。

附图说明

图1为依据本发明一实施方式的一种血液样本的血糖值的校正方法的步骤流程图。

图2A为本发明优选实施方式的一种血液样本的血糖值的检测试片的分解示意图。

图2B为配合图2A的检测试片应用的测量装置的功能方块图。

图3为依据本发明另一优选实施方式的一种血液样本的血糖值的校正方法的步骤流程图。

图4为血细胞比容指数与血细胞比容的线性关系图。

图5为血细胞比容指数于不同葡萄糖浓度下的线性回归分布关系。

图6为利用血细胞比容反馈血糖值前后的偏差比率。

其中，附图标记说明如下：

1：检测试片

11：上盖层

12：中间层

121：注入区

122：注入口

13：基板层

131：反应区

14：工作电极

141：阴极

151：阳极

15：辅助电极

2：测量装置

20：连接单元

21：处理模块

211：模数转换单元

212：记忆单元

22：检测模块

23：转换模块

24：控制模块

25：供电模块

3：显示装置

S11～S15、S31～S37：步骤

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施方式的一种血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统，其中相同的元件将以相同的标记加以说明。

图1为依据本发明一实施方式的一种血液样本的血糖值的校正方法的步骤流程图。请参考图1，为便于说明，在本实施方式中，所述方法将以本方法简单称之，本方法包括以下步骤：对一血液样本施加一第一电压，取得一原始血糖数值（S11）；对血液样本施加一第二电压，取得血液样本之一血细胞比容指数（S13）；处理血细胞比容指数并校正原始血糖数值（S15）。第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而第二电压的绝对值大于或等于1伏特。

为使所述实施方式各步骤的相关细节更为清楚明了，以下将配合一装置并以液体样本为全血（whole blood）为例，先清楚介绍该装置的结构与组成，进而以此为基础，说明如何于该装置上实施本发明方法。然而，特别需要提出的是，以下所举实施方式中的内容仅为方便说明，并非用以限制本发明。

图2A为本发明优选实施方式的一种血液样本的血糖值的检测试片的分解示意图。如图2A所示，在所述实施方式中，检测试片1由上往下依序包含一上盖层11、一中间层12、两电极及一基板层13。然而，上述结构及其相对位置关系非限制性，在其他实施方式中，检测试片1的所述多个结构亦可改变设置的顺序关系，或可在所述多个结构之间或外部另外包含其他结构，本发明在此不限。

其中，基板层13为一电绝缘基板，其可例如但不限于聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、二氧化硅或氧化铝。而两电极分别为工作电极14及辅助电极15。于所述实施方式中，电极结构可经由丝网印刷方式印刷出所需图案，工作电极14及辅助电极15可例如但不限于碳、单一金属、合金及/或其他导电材料。此外，本发明对工作电极14与辅助电极15的相对位置、形状及尺寸没有限制。

同样请参考图2A所示，基板层13的一端具有由工作电极14及辅助电极15分别形成的互相不接触的阴极141与阳极151。同样地，阴极141与阳极151的相对关系非限制性，其可依据与电化学槽连接及电子流动的相对关系而定。

而于基板层13的另一端具有一反应区131，且两电极至少部分设置并覆盖于该反应区131。详细而言，通过将中间层12设置于基板层13，且中间层12具有一对应反应区131的注入区121，由于中间层12具有一定的厚度，当中间层12与基板层13结合后可界定出一容纳血液样本的空间，因此当血液通过中间层的注入口122进入并填满反应区131时，工作电极14与辅助电极15可与血液样本接触进而进行后续的电化学反应，而关于更进一步的电化学技术为本领域技术人员所能理解者，故在此不多做赘述。

对于上述电化学技术，其中关系到本发明的细节内容大体上包括将一反应试剂（Reagent）固定于反应区131上，使其与一待测流体中的一待检测物产生一电化学作用，以产生一电输出信号，该电输出信号与待测流体的待检测物有关。于所述实施方式中，待测流体为人体的全血，而待检测物为血细胞比容，而本发明所使用的反应试剂包括至少一电子传递物质，所述电子传递物质包括自由四硫富瓦烯（tetrathiafulvalene）、四氰基对醌二甲烷（tetracyanoquinodimethan）、麦尔多拉蓝（meldola blue）、亚铁氰化钾（Potassium ferrocyanide）、二茂铁（ferrocene）、1,1’-二茂铁二羧酸（ferrocenedicarboxylic acid），然而不限于此。当然，所述实施方式所使用的反应试剂亦可包含如可与待检测物反应的酶、高分子物质或稳定剂等，本发明对此没有限制。

图2B为配合图2A的检测试片应用的测量装置的功能方块图。请同时参考图2A及图2B所示，检测试片1电性连接一测量装置2，更详细而言，检测试片1置入测量装置的一连接单元20，其中，连接单元20为一可容纳检测试片1的容槽，因此连接单元20的尺寸及形状以检测试片1为依据，而本发明对此没有限制。

于所述实施方式中，测量装置2还具有处理模块21、检测模块22、转换模块23、控制模块24以及供电模块25。其中，检测模块22可检测检测试片1是否已置入连接单元20并反馈至处理模块21，而当检测试片1置入后，转换模块23可将检测试片1所产生的电流信号转换成电压信号，并传送至处理模块21做后续的数据计算及判断。于所述实施方式中，由于需将两段式电压施加于检测试片1的血液样本，因此测量装置2的控制模块24经由处理模块21的控制，产生预定范围内的电压给转换模块23使用。另外，测量装置2内的电压皆来自供电模块25的供给。

于此特别须说明的是，测量装置2的各部件单元的连接关系及组成没有限制，具体视所欲达到的检测效果及需求做不同调整。其中，检测试片1是通过工作电极14电性连接于测量装置2内。处理模块21内的记忆单元212储存多个线性关系资料，可供处理模块21计算由血液样本测得的血细胞比容及校正过后的血糖值，最后再经由显示装置3显示出经校正后的血糖值。

承上所述，于实际操作中，当血液样本注入检测试片1的反应区131，并将检测试片1置入测量装置2后，检测模块22会反馈给处理模块21，处理模块21则进一步指示控制模块24开始施加预定电压于检测试片1，于步骤S11中，控制模块24指示转换模块23施加一第一电压于工作电极14，由此于工作电极14及辅助电极15之间产生一第一电流，此时，第一电流可再通过转换模块23的转换形成一第一电压曲线，当第一电压曲线的数值传回至处理模块21时，模数转换单元211并依据记忆单元212内的资料处理第一电压曲线，并取得血液样本的原始血糖数值。

经步骤S11所测得的原始血糖数值，是指未经过血细胞比容指数所校正的数值，而血细胞比容则是指在一定量的血液中含有多少比例的红细胞（%）。由于血糖浓度的测量值会随着血细胞比容而有所变化。例如以一般正常人体的血细胞比容为42%为基准，当血细胞比容大于42%时，血糖浓度的测量值会低于血糖浓度的实际值；反之，当血细胞比容小于42%时，血糖浓度的测量值会高于血糖浓度的实际值。因此，为了求得较正确的血糖浓度的实际值时，需要预先测量血细胞比容，并依据血细胞比容对血糖浓度的测量值进行补偿。

然根据上述，目前多数的技术无法取得准确的血细胞比容，且必须经过繁复的步骤而分别取得血糖值及血细胞比容后，再加以处理数值并进行校正，不仅耗费人力及时间，其所收效果亦有限。然于所述实施方式中，步骤S13即对血液样本施加一第二电压，取得该血液样本的一血细胞比容指数。

于步骤S13中，处理模块21可指示控制单元24施加一第二电压于工作电极14，由此于工作电极14及辅助电极15之间产生一第二电流，此时，第二电流可再通过转换模块23的转换形成一第二电压曲线，当第二电压曲线的数值传回至处理模块21时，模数转换单元211并依据记忆单元212内的资料处理第二电压曲线，并根据第二电压施加时的第二电压曲线，经公式计算可得出血液样本对应的血细胞比容指数，进而依据血细胞比容指数对感测物质浓度加以反馈补偿。所述校正方法的技术内容与实施细节可参考下述实施例，故于此不再赘述。

详细而言，转换模块23首先对血液样本施加的第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，亦即，第一电压可为0.3伏特并持续3秒；而步骤S13所施加的第二电压的绝对值大于或等于1伏特，例如但不限于3伏特且持续3秒。亦即，本发明所施加的两段式电压值以1伏特为分界。其中特别须说明的是，第一电压优选为0.3伏特，而第二电压优选介于1～4伏特，并更优选3伏特。而电压持续时间，不论是第一电压或第二电压皆为0.5～5秒，并优选3秒，通过低电压与高电压两段式连续加压。此外，依据本发明披露的方法，重点在于先后施加一低、一高的电压以帮助测量，但所述低电压、高电压的分界并非限定在1伏特。另外特别须说明的是，所述第一电压与第二电压皆为直流电压的输入，相较于公知的必须使用直流电压与交流电压交替输入，本发明还具有简化检测程序的优势。

图3为依据本发明另一优选实施方式的一种血液样本的血糖值的校正方法的步骤流程图。请同时参考图2B及图3所示，在所述实施方式中，血液样本的血糖值的校正方法包括以下步骤：对一血液样本施加一第一电压，取得一原始血糖数值（S31）；对血液样本施加一第二电压，取得血液样本的一第一血细胞比容指数（S33）；对血液样本施加一第三电压，取得血液样本的一第二血细胞比容指数。（S35）；处理血细胞比容指数并校正原始血糖数值（S37）。所述血液样本的血糖值的校正方法与前述图1所示者大致相同，且步骤细节均已披露于上，于此不再赘述。

特别须说明的是，在上述步骤S35中，控制单元24还施加一第三电压于工作电极14，由此于工作电极14及辅助电极15之间产生一第三电流，此时，第三电流可再通过转换模块23的转换形成一第三电压曲线，当第二电压曲线的数值传回至处理模块21时，模数转换单元211并依据记忆单元212内的资料处理第三电压曲线，并同时根据第二电压曲线与第三电压曲线，经公式计算可得出血液样本对应的血细胞比容指数，进而依据血细胞比容指数对感测物质浓度加以反馈补偿。

于所述实施方式中，第三电压的大小与持续时间可例如但不限于1伏特持续0.2秒、0.5伏特持续0.1秒、或0.3伏特持续0.3秒，然而不限于此。当然，施加电压的次数、电压大小及持续时间并非限制性的，血液样本的血糖值的校正方法可于第三电压施加后再施加一第四电压、一第五电压…甚至是一第N电压，皆视欲达成的效果或检测需求决定。对于第三电压后所施加的其他电压，依循第三电压的条件及限制而调整。

另外，同前所述，于所述实施方式中，经由多段式加压可供处理模块21内的模数转换单元211取得更精确的血糖值。整体而言，通过连续的多段式加压所取得的原始血糖数值以及多个血细胞比容所得出的血糖值的校正方法可具有节省人力、物力及时间的优势。更有利的是，利用本发明的校正方法可提供更精确的血糖值测验结果。

本发明另外提供一种血液样本的血糖值的校正系统。然而，所述系统的技术内容、使用细节与各元件的特征均已大致于前述实施方式中说明过，于此不再赘述。

以下，将以实施例示例性地说明本发明的血液样本的血糖值的校正方法实际应用于生物体的实际操作方式及效果，并说明本发明的方法具有精确补偿血糖误差值的功效。然需注意的是，以下说明是用来详述本发明以使本领域技术人员能够据以实现，但并非用以限定本发明的范围。

特别须先说明的是，所述实施例所使用的血液样本的采集方法如下：采集静脉血于绿头采血管（肝素涂层（Heparin-coated））中，置于Roller上滚动30分钟使其与氧气混合。

实施例1：取得血细胞比容指数与血细胞比容的线性关系

添加20%葡萄糖液至血液样品中并滚动混合30分钟，离心分装调配各血细胞比容浓度，待混合均匀后进行测试。依测试结果计算血细胞比容指数，结果如图4所示。

图4中示出血细胞比容指数与血细胞比容成线性关系，基于该线性关系得以经由取得的血细胞比容指数，间接校正或取得血细胞比容。

实施例2：血细胞比容指数于不同葡萄糖浓度下的线性回归分布关系

添加20%葡萄糖液至血液样品达到各浓度，并滚动混合30分钟，并进行测试，测试结束后将血液样品离心取其血浆部分后，以YSI标定其浓度，结果如图5所示。

由图5可得知，血细胞比容指数受葡萄糖浓度影响小，亦即，血细胞比容指数受血糖浓度影响小。另外，基于该线性关系得以经由取得的血细胞比容指数，间接校正或取得血细胞比容。

实施例3：利用血细胞比容反馈血糖值前后的偏差比率

添加20%葡萄糖液至血液样品中并滚动混合30分钟，离心分装调配各血细胞比容浓度，待混合均匀后进行测试。

图6表示在同一血液样品下，其依据血细胞比容指数进行有反馈血糖值（X）和无反馈血糖值（△）比较，发现无反馈血糖值可被校正至与正常血细胞比容（HCT=42%）的血糖值相近，也就是说所述方法能有效地避免血细胞对系统的干扰。

由所述实施例可知，利用本发明方法，可有效的检测血液样本中的血细胞比容，而达成校正血糖值的目的。

综上所述，依据本发明的血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统是使血液样本注入一电化学检测试片中，并于检测试片中设置一工作电极与一辅助电极以使血液样本进行电化学反应。通过于工作电极施加两段式特定范围内的电压，可分别取得一对应原始血糖值的感应电流，以及一对应血液样本的血细胞比容指数，并进而依据血细胞比容指数对原始血糖浓度加以校正补偿，以取得精确的血细胞比容（%）。

就本发明的检测试片而论，其通过基板层、中间层及上盖层共同界定出一反应区，以容纳血液样本。并于基板层设置所述工作电极与辅助电极，使两电极可部分接触到反应区并产生电化学反应，以对输入的血液样本进行检测。如上所述，本装置分解结构简单，且仅需通入血液样本以及进行电化学反应等简单的步骤，便可获得所需的数值，再通过已经测试所获得的线性关系式即可对原始血糖值进行校正，显而易见地具有操作简单、校正精确的功效。

与公知技术相较，本发明的血液样本的血糖值的校正方法及其检测试片与校正系统，盖为利用至少施加两段式电压于血液样本，从而检测血液样本中的血细胞比容，而达成校正血糖值的目的。尤其是当两段式电压皆为直流电压的输入时，还可达到无须经由额外的多组电极的交替使用，不仅免除交流电压装置的需求，本发明的检测试片还有即用随抛，降低样本质变与污染可能性，又无须清洗及特殊预处理等多项优点。

以上所述仅为示例性，而非限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附权利要求中。

Claims (11)

1.一种血液样本的血糖值的校正方法，包括以下步骤：

对一血液样本施加一第一电压，取得一原始血糖数值；

对该血液样本施加一第二电压，取得该血液样本的一血细胞比容指数；

以及

处理该血细胞比容指数并校正该原始血糖数值，

其中，该第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而该第二电压的绝对值大于或等于1伏特。

2.如权利要求1所述的校正方法，其中该第二电压的绝对值介于1～4伏特之间。

3.如权利要求1所述的校正方法，其中该第一电压与该第二电压为直流电压。

4.如权利要求1所述的校正方法，其中处理该血细胞比容指数包括依据一线性关系式取得一血细胞比容。

5.如权利要求1所述的校正方法，还包括：

对该血液样本施加一第三电压，取得该血液样本的一第二血细胞比容指数。

6.一种血液样本的血糖值的检测试片，包括：

一基板层，具有一反应区；

两电极，设置于该基板层并部分接触该反应区；

一中间层，设置于所述电极上，且该中间层对应该反应区具有一注入区；

一上盖层，设置于该中间层；以及

一反应试剂，固定于该反应区上，其中该反应试剂至少包含一电子传递物质，

其中，在所述两电极之间连续施加一第一电压及一第二电压，该第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而该第二电压的绝对值大于或等于1伏特。

7.如权利要求6所述的检测试片，其中该第二电压的绝对值介于1～4伏特之间。

8.如权利要求6所述的检测试片，其中该第一电压与该第二电压为直流电压。

9.一种血液样本的血糖值的校正系统，包括：

一检测试片，包括：

一基板层，具有一反应区；

两电极，设置于该基板层并部分接触该反应区；

一中间层，设置于所述电极上，且该中间层对应该反应区具有一注入区；

一上盖层，设置于该中间层；及

一反应试剂，固定于该反应区上，其中该反应试剂至少包含一电子传递物质，

其中，在所述两电极之间连续施加一第一电压及一第二电压，该第一电压的绝对值小于1伏特且不等于0伏特，而该第二电压的绝对值大于或等于1伏特；

一转换模块，电性连接该检测试片，并将该检测试片所产生的电流信号转换成电压信号；

一控制模块，电性连接该转换模块，并产生预定范围内的电压施加于转换模块；以及

一处理模块，电性连接该控制模块。

10.如权利要求9所述的校正系统，其中该第二电压的绝对值介于1～4伏特之间。

11.如权利要求9所述的校正系统，其中该第一电压与该第二电压为直流电压。

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