CN105122050A - 具有显示照明调节电路块的手持式测试仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与分析测试条一起使用以测定体液样品(诸如全血样品)中的分析物(例如，葡萄糖)的手持式测试仪，所述手持式测试仪包括外壳、具有显示照明子模块的显示模块、设置在所述外壳中的微控制器以及显示照明调节电路块。所述显示照明调节电路块具有被配置成感测环境光线水平并输出光电传感器信号的光电传感器、被配置成接收所述光电传感器信号并输出放大的光电传感器信号的光电传感器放大器、传递函数子块以及照明子模块驱动器。所述照明子模块驱动器被配置成基于照明子模块驱动器输入信号来驱动所述显示照明子模块照亮所述显示模块。

Description

具有显示照明调节电路块的手持式测试仪
技术领域
本发明整体涉及医疗装置，具体地讲，涉及测试仪以及相关方法。
背景技术
医学领域中特别关注体液样品中分析物或体液样品特性的测定(如检测和/或浓度测量)。例如，可期望测定诸如尿液、血液、血浆或间质液等体液样品中葡萄糖、酮体、胆固醇、脂蛋白、甘油三酯、对乙酰氨基酚、血细胞比容和/或HbAlc的浓度。利用手持式测试仪与分析测试条(例如基于电化学的分析测试条)结合可以实现此类测定。
发明内容
在本发明的第一方面，提供了与分析测试条一起用于测定体液样品中的分析物的手持式测试仪，该手持式测试仪包括：外壳；显示模块，其包括显示照明子模块；设置在外壳中的微控制器；显示照明调节电路块，其具有被配置成感测环境光线水平并输出光电传感器信号的光电传感器、被配置成接收光电传感器信号并输出放大的光电传感器信号的光电传感器放大器、传递函数子块、被配置成基于照明子模块驱动器输入信号来驱动显示照明子模块照亮显示模块的照明子模块驱动器，其中传递函数子块和微控制器被配置成应用预先确定的传递函数以将接收到的放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号，照明子模块驱动器输入信号补偿光电传感器信号与用户感知的显示模块的亮度之间的关系。
显示模块可以为液晶显示(LCD)模块并且显示照明子模块可以为背光发光二极管(LED)显示照明子模块。
光电传感器可为光电二极管。
预先确定的传递函数可为对数传递函数。
传递函数可为单级传递函数。
传递函数可为多级传递函数。
多级传递函数可包括对数函数级和指数函数级。
显示照明调节电路块的至少传递函数子块可与微控制器集成在一起。
显示照明调节电路块可包括对数放大器电路。
照明子模块驱动器可包括数模转换器电路和脉宽调制电路中的至少一者。
微控制器和显示照明调节电路块中的至少一者可被配置成防止由于环境光线水平的暂时性变化而造成的对显示模块照明的调节。
微控制器和显示照明调节电路块中的至少一者可被配置成基于感测到的环境光线水平以梯度方式调节显示模块照明。
分析测试条可以是被配置成测定全血体液样品中的葡萄糖的基于电化学的分析测试条。
在本发明的第二方面，提供了用于采用手持式测试仪测试条测定体液样品中的分析物的方法，该方法包括：采用手持式测试仪的显示照明调节电路块的光电传感器来感测环境光线水平并输出与感测的环境光线水平有关的光电传感器信号；使用显示照明调节电路块的光电传感器放大器来将光电传感器信号放大为放大的光电传感器信号；使用显示照明调节电路块的传递函数子块来应用预先确定的传递函数以将放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号，该照明子模块驱动器输入信号补偿光电传感器信号与用户感知的手持式测试仪的显示模块的亮度之间的关系；以及使用显示照明调节电路块的照明子模块驱动器输入信号和照明子模块驱动器来调节用户感知的显示模块的亮度。
该方法还可包括：将分析测试条插入手持式测试仪；以及使用手持式测试仪的微控制器来测定施加于分析测试条的体液样品中的至少一种分析物。
分析物测试条可被配置用于测定全血样品中的葡萄糖。
显示模块可以为液晶显示器(LCD)模块并且显示照明子模块可以为背光发光二极管(LED)显示照明子模块。
光电传感器可为光电二极管。
预先确定的传递函数可以为对数传递函数。
预先确定的传递函数可为单级传递函数。
预先确定的传递函数可为多级传递函数。
多级传递函数可包括对数函数级和指数函数级。
可防止由于环境光线水平的暂时性变化而造成的对模块照明的显示的调节。
可以梯度方式调节显示模块照明。
附图说明
本发明的新颖特征在随附的权利要求书中进行详细说明。参考以下具体实施方式和附图，可更好地理解本发明的特征和优点。具体实施方式给出了采用本发明原理的例证性实施例，附图中类似的数字表示类似的元件，其中：
图1为根据本发明的实施例的手持式测试仪的简化透视图；
图2为图1的手持式测试仪的简化透视图；
图3为图1的手持式测试仪的简化顶视图；
图4为图1的手持式测试仪的各个块的简化框图；
图5为可用于本发明的实施例的与微控制器和显示照明发光二极管(LED)部分集成的显示照明调节电路块的简化示意图和框图；
图6为可用于本发明的实施例的显示照明调节电路块的简化示意图；
图7为可用于本发明的实施例所包括的显示照明调节电路块中的可商购获得的集成式光电二极管和放大器的电气原理图；
图8为环境光线与时间(图片上部)以及可由根据本发明的实施例的手持式测试仪获得的相应的显示照明与时间的简化组合图；并且
图9为示出使用根据本发明实施例的手持式测试仪的方法中的各阶段的流程图。
具体实施方式
应结合附图来阅读下面的详细说明，其中不同附图中的类似元件的编号相同。各附图未必按比例绘制，仅出于说明的目的示出示例性的实施例，并不旨在限制本发明的范围。详细描述以举例的方式而不是限制性方式示出本发明的原理。此说明将清楚地使得本领域的技术人员能够制备和使用本发明，并且描述了本发明的多个实施例、改型、变型、另选的替代方案和用途，包括目前据信是实施本发明的最佳模式。
如本文所用，针对任何数值或范围的术语“约”或“大约”表示允许零件或多个部件的集合执行如本文所述的其指定用途的适当的尺寸公差。
通常，根据本发明的实施例的手持式测试仪包括外壳、具有显示照明子模块的显示模块、微控制器和显示照明调节电路块，所述手持式测试仪与分析测试条一起使用以测定体液样品(如全血样品)中的分析物(例如，葡萄糖)。显示照明调节电路块具有被配置成感测环境光线水平并输出相关光电传感器信号的光电传感器、被配置成接收光电传感器信号并输出放大的光电传感器信号的光电传感器放大器、传递函数子块以及照明子模块驱动器。照明子模块驱动器被配置成基于照明子模块驱动器输入信号来驱动显示照明子模块照亮显示模块。另外，传递函数子块和微控制器被配置成应用预先确定的传递函数(如对数传递函数或合适的多级传递函数)以将接收到的放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号，该照明子模块驱动器输入信号补偿光电传感器信号与用户感知的显示模块的亮度之间的关系(例如，对数关系)。
根据本发明的实施例的手持式测试仪是有利的，因为显示照明调节电路块被配置成自动调节用户感知的手持式测试仪的显示模块的亮度以补偿环境光线水平。例如，在强环境光线场景中，将提高显示模块的照明，而在弱环境光线场景中，将降低显示模块的照明，从而使用户在强和弱环境光线下均可轻松、舒适地读取显示模块。另外，通过避免可吸引周围其他人不必要的注意的过度照明显示模块，有利地增强了在弱环境光线下谨慎使用手持式测试仪的能力。此外，在弱环境光线场景中自动降低显示模块的照明有利于节能，并且消除了对手动操作降低照明按钮或显示基于菜单的选项的需要。
一旦本领域技术人员获悉本公开，他或她将认识到，可被容易地改进成根据本发明所述的手持式测试仪的手持式测试仪的例子为可从LifeScanInc.(Milpitas，California)商购获得的2葡萄糖仪表。也可被改进的手持式测试仪的附加例子存在于美国专利申请公开2007/0084734(2007年4月19日公开)和2007/0087397(2007年4月19日公开)以及国际公开号WO2010/049669(2010年5月6日公开)中，它们中的每一者据此全文以引用方式并入本文中。
图1为根据本发明的实施例的手持式测试仪100的简化透视图。图2为手持式测试仪100的简化分解透视图。图3为手持式测试仪100的简化顶视图。图4为手持式测试仪100的各个块的简化框图。图5为可用于包括手持式测试仪100的本发明实施例的显示照明调节电路块、微控制器和显示照明发光二极管(LED)的简化示意图和框图。
参见图1和图5，手持式测试仪100包括显示模块102，该显示模块包括显示照明子模块104(如图4和图5所示，其中图5示出了背光发光二极管(LED)作为代表)、多个用户界面按钮106、条端口连接器108、上部外壳部分110、下部外壳部分112以及电池114a和114b。上部外壳部分110和下部外壳部分112统称为“外壳”。手持式测试仪100还包括微控制器116、显示照明电路块118以及其他电子部件(未示出)，用于向基于电化学的分析测试条施加电偏压(例如，交流电(AC)和/或直流电(DC)偏压)并且用于测量电化学响应(例如，多个测试电流值)和基于电化学响应测定分析物或特性。为了简化当前的描述，附图没有示出所有此类电路。微控制器116和显示照明电路块118安装于印刷电路板(PCB)119上。
显示照明电路块118包括被配置成感测环境光线水平并输出光电传感器信号的光电传感器120(图5中示出为光电二极管)、被配置成接收光电传感器信号并输出放大的光电传感器信号的光电传感器放大器122、传递函数子块124以及被配置成基于照明子模块驱动器输入信号来驱动显示照明子模块照亮显示模块的照明子模块驱动器126(具体参见图5)。在图5所示的实施例中，传递函数子块124和照明子模块126集成在微控制器116内。在此类实施例中，微控制器116可包含内置于微控制器存储器中的传递函数算法或包含保存于微控制器存储器中的传递函数查找表。一旦获悉本公开，本领域技术人员将认识到，显示照明电路块集成于微控制器的程度可不同于简化的图5所示。例如，照明子模块驱动器的功能可划分成集成到微控制器和独立的放大器中和/或光电传感器放大器122的预先确定的功能可集成到微控制器中。此类集成可(例如)最适宜采用典型的微控制器的模数转换(ADC)和数模转换(DAC)功能，同时也采用微控制器传递函数功能。
在手持式测试仪100中，传递函数子块和微控制器被配置成应用预先确定的传递函数(如对数传递函数)以将接收到的放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号，该照明子模块驱动器输入信号补偿光电传感器信号与用户感知的显示模块的亮度之间的关系。
显示模块102可以为(例如)被配置成显示屏幕图像的任何合适的液晶显示(LCD)。测定体液样品中分析物的过程中的屏幕图像的实例可以包括葡萄糖浓度、日期和时间、错误信息和用于指示使用者如何进行测试的用户界面。
显示照明子模块104可以为(例如)背光发光二极管(LED)显示照明子模块(如图5所示)或本领域的技术人员已知的任何其他合适的显示照明子模块。
条端口连接器108被配置成与诸如基于电化学的分析测试条可操作地接合，该基于电化学的分析测试条被配置成用于测定全血样品中的血细胞比容和/或葡萄糖。因此，基于电化学的分析测试条被配置用于可操作地插入条端口连接器108中并且可操作地通过(例如)合适的电接触部、电线、电气互连器或本领域的技术人员已知的其他结构与微控制器116进行交互。
微控制器116设置在外壳内(即，设置在组装的上部外壳部分110和下部外壳部分112内)并且可包括本领域的技术人员已知的任何合适的微控制器和/或微处理器。合适的微控制器包括但不限于可以MSP430系列部件号从TexasInstruments(Dallas，Texas，USA)商购获得的微控制器；以STM32F和STM32L系列部件号从STMicroElectronics(Geneva，Switzerland)商购获得的微控制器；以及以SAM4L系列部件号从AtmelCorporation(SanJose，California，USA)商购获得的微控制器。微控制器116可(例如)被配置成在手持式测试仪打开时连续接收放大的光电传感器信号，并且应用预先确定的传递函数(例如，对数函数)。微控制器116还可被配置成采用显示模块指示(例如)血糖浓度以及其他用户界面信息。
光电传感器120可为任何合适的光电传感器，例如光电二极管。一种此类光电传感器可以部件号ISL29102从Intersil(Milpitas，California，USA)商购获得。通常，光电传感器将设置在外壳的正面(参见例如图1)，使得光电传感器检测落在显示模块上的光线而不干扰手持式测试仪自身产生的显示模块照明。
光电传感器放大器122可以是本领域技术人员已知的任何合适的光电传感器放大器。如果需要，光电传感器放大器可与光电传感器集成在一起，如结合图7所述。
传递函数子块124可采用任何合适的形式，并且如果需要，可集成在微控制器116内。此外，传递函数子块124可应用于硬件、软件或它们的组合中。
传递函数为预先确定的，使得用户感知的显示模块亮度基本上为常数，而与环境光线水平无关。就这一点而言，需注意人眼感知的光线称作“发光强度”，以坎德拉为单位进行测量，而对显示模块而言，术语“亮度”应当是指照度，以坎德拉/平方米为单位进行测量。典型脉宽调制(PWM)使电气输入和光焦度之间产生线性关系。此外，人眼对光焦度的响应基本上为对数型。因此，用于感知亮度的输入功率的可用但非限制性传递函数将是单级对数函数。典型的硅光电二极管响应与辐射光功率(辐射计响应)呈线性。因此，传递函数可为对数函数，从而为用户提供准确的亮度感知。此类对数函数可由硬件执行，但也可以由手持式测试仪的微控制器和/或存储器块中的软件来执行。传递函数可(例如)通过数学方式(例如，通过使用对数函数)或通过使用查找表来执行。
除单级对数传递函数之外，采用多级传递函数也可以是有利的。示例性但非限制性三级传递函数可包括下列三个连续级。第一级，其采用对数函数将光电二极管输出(例如，放大的光电传感器信号)转换为对应于用户感知的环境光线亮度的值。第二级，其通过施加调节梯度和/或偏置基于第一级的值调节(即，补偿)用户感知的显示模块的亮度；以及第三级，其使用指数转换算法将第二级的结果传输回线性域中的照明子模块驱动器输入。
照明子模块驱动器126可为任何合适的照明子模块驱动器，包括(例如)基于PWM的照明子模块驱动器或基于数模转换器(DAC)电路的照明子模块驱动器。
图6为可用于本发明的实施例的显示照明调节电路块200的简化示意图。图7为可用于显示照明调节电路块200中的可商购获得的集成式光电二极管和放大器300的电气原理图。
参见图6和图7，显示照明调节电路块200包括集成在单个部件300内的光电传感器和光电传感器放大器。部件(也称为“集成式光电二极管和放大器”)300可为(例如)以部件号BHl621FVC从Rohm商购获得的装置，该装置将光电传感器和放大器结合在一起(具体参见图7)。这一可商购获得的装置具有类似于人眼的光谱响应，即，对绿光更敏感，而对蓝光和红光较不敏感。
显示照明电路块200的电阻器R38和电容器C13被配置成提供滤波响应以阻止显示器亮度产生不必要的闪烁。显示照明电路块200的电阻器R34和电阻器R42被配置成为部件300的内置放大器再次提供设置。电容器C11被配置为降噪电源去耦电容器。TP33、TP34和TP235为测试连接点。
图8为环境光线与时间(图片上部)以及可由根据本发明实施例的手持式测试仪获得的相应显示照明与时间(图片下部)的简化组合图。
根据本发明的实施例的手持式测试仪可根据需要进行配置，使得(i)显示模块照明不会由于环境光线水平的暂时性和/或间歇性变化而产生调节，该暂时性和/或间歇性变化的持续时间为(例如)小于3秒或小于10秒，以及(ii)显示照明以渐进(即，梯度)方式进行调节以实现所需的照明水平，而非以突变方式进行调节。避免由于环境光线水平的暂时性和/或间歇性变化而进行调节可通过(例如)在显示照明调节电路块和/或微控制器的响应中引入时间延迟来实现。此类延迟可使用任何合适的基于硬件和/或合适的基于软件的方法来实现。图8示出了对环境光线的暂时性变化的响应以及显示模块照明响应于非暂时性环境光线变化的梯度改变。显示模块照明梯度变化的速率可为(例如)相当于显示模块照明从最小亮度到最大亮度的梯度时间处于1秒至10秒的范围内的速率。
图9为示出根据本发明的实施例的方法400的各阶段的流程图，该方法用于将手持式测试仪(例如，图1的手持式测试仪100)与分析测试条(如基于电化学的分析测试条)一起使用以测定体液样品(例如，全血样品)中的分析物(例如，葡萄糖)。方法400包括采用手持式测试仪的显示照明调节电路块的光电传感器来感测环境光线水平并输出与感测的环境光线水平有关的光电传感器信号(参见图9的步骤410)。
在步骤420处，使用显示照明调节电路块的光电传感器放大器将光电传感器信号放大为放大的光电传感器信号。在步骤430处，使用显示照明调节电路块的传递函数子块来应用预先确定的传递函数(如对数传递函数)将放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号。应当指出的是，照明子模块驱动器输入信号补偿光电传感器信号与用户感知的手持式测试仪的显示模块的亮度之间的关系。对数传递函数的典型简化但非限制性示例可以由下列公式表示：
y＝alog(bx)+c
其中
x＝放大的光电传感器信号；
y＝照明子模块驱动器输入信号；并且
a、b和c＝经验和/或理论推导的常数。
一旦获悉本公开，本领域的技术人员可容易地设计出其他单级传递函数或多级传递函数。
在步骤440处，使用显示照明调节电路块的照明子模块驱动器输入信号和照明子模块驱动器来调节用户感知的手持式测试仪显示模块的亮度。
根据需要，方法400还可包括将分析测试条插入手持式测试仪；以及使用手持式测试仪的微控制器来测定施加于分析测试条的体液样品中的至少一种分析物。
一旦获悉本公开，本领域的技术人员将认识到，易于通过结合根据本发明的实施例和本文所述的手持式测试仪的任何技术、有益效果和特性来改进包括方法400在内的根据本发明的实施例的方法。
一旦获悉本公开，本领域的技术人员将认识到，根据本发明实施例的测试仪和方法包括方法400可采用任何合适的电化学技术，包括那些基于Cottrell电流测量、电量分析、电流滴定法、计时电流法、电位法和计时电势分析法的电化学技术。
虽然本文示出和描述了本发明的优选实施例，但对本领域的技术人员显而易见的是，这样的实施例仅作为举例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域的技术人员可以设想出各种变型、更改和替代形式。应当理解，在实践本发明中，可使用本文描述的本发明实施例的多种替代形式。以下权利要求书旨在限定本发明的范围，并覆盖落入这些权利要求的范围内的设备和方法以及它们的等同物。

Claims (24)

1.一种与分析测试条一起使用以测定体液样品中的分析物的手持式测试仪，所述手持式测试仪包括：
外壳；
显示模块，所述显示模块包括：
显示照明子模块；
设置在所述外壳中的微控制器；
显示照明调节电路块，所述显示照明调节电路块具有：
光电传感器，所述光电传感器被配置成感测环境光线水平并输出光电传感器信号；
光电传感器放大器，所述光电传感器放大器被配置成接收所述光电传感器信号并输出放大的光电传感器信号；
传递函数子块；和
照明子模块驱动器，所述照明子模块驱动器被配置成基于照明子模块驱动器输入信号来驱动所述显示照明子模块照亮所述显示模块；
其中所述传递函数子块和微控制器被配置成应用预先确定的传递函数以将接收到的放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号，所述照明子模块驱动器输入信号补偿所述光电传感器信号与用户感知的所述显示模块的亮度之间的关系。
2.根据权利要求1所述的手持式测试仪，其中所述显示模块为液晶显示(LCD)模块，并且所述显示照明子模块为背光发光二极管(LED)显示照明子模块。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的手持式测试仪，其中所述光电传感器为光电二极管。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的手持式测试仪，其中所述预先确定的传递函数为对数传递函数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的手持式测试仪，其中所述传递函数为单级传递函数。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的手持式测试仪，其中所述传递函数为多级级函数。
7.根据权利要求6所述的手持式测试仪，其中所述多级传递函数包括对数函数级和指数函数级。
8.根据前述权利要求中任一项所述的手持式测试仪，其中所述显示照明调节电路块的至少所述传递函数子块与所述微控制器集成在一起。
9.根据前述权利要求中任一项所述的手持式测试仪，其中所述显示照明调节电路块包括对数放大器电路。
10.根据前述权利要求中任一项所述的手持式测试仪，其中所述照明子模块驱动器包括数模转换器电路和脉宽调制电路中的至少一者。
11.根据前述权利要求中任一项所述的手持式测试仪，其中所述微控制器和显示照明调节电路块中的至少一者被配置成防止由于环境光线水平的临时性变化而造成的对所述显示模块照明的调节。
12.根据前述权利要求中任一项所述的手持式测试仪，其中所述微控制器和显示照明调节电路块中的至少一者被配置成基于感测的环境光线水平以梯度方式调节所述显示模块照明。
13.根据前述权利要求中任一项所述的手持式测试仪，其中所述分析测试条是被配置用于测定全血体液样品中的葡萄糖的基于电化学的分析测试条。
14.一种采用与分析测试条一起使用以测定体液样品中的分析物的手持式测试仪的方法，所述方法包括：采用所述手持式测试仪的显示照明调节电路块的光电传感器来感测环境光线水平并输出与所述感测的环境光线水平有关的光电传感器信号；使用所述显示照明调节电路块的光电传感器放大器来将所述光电传感器信号放大为放大的光电传感器信号；使用所述显示照明调节电路块的传递函数子块来应用预先确定的传递函数以将所述放大的光电传感器输出信号转换为照明子模块驱动器输入信号，所述照明子模块驱动器输入信号补偿所述光电传感器信号与用户感知的所述手持式测试仪的显示模块的亮度之间的关系；以及使用所述显示照明调节电路块的所述照明子模块驱动器输入信号和照明子模块驱动器来调节用户感知的所述显示模块的亮度。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：将分析测试条插入所述手持式测试仪；以及使用所述手持式测试仪的微控制器来测定施加于所述分析测试条的体液样品中的至少一种分析物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述分析测试条被配置用于测定全血样品中的葡萄糖。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中所述显示模块为液晶显示器(LCD)模块，并且所述显示照明子模块为背光发光二极管(LED)显示照明子模块。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述光电传感器为光电二极管。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中所述预先确定的传递函数为对数传递函数。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其中所述预先确定的传递函数为单级传递函数。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其中所述预先确定的传递函数为多级传递函数。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述多级传递函数包括对数函数级和指数函数级。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的方法，其中防止由于环境光线水平的临时性变化而造成的对所述显示模块照明的调节。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的方法，所述调节所述显示模块照明以梯度方式进行。
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