CN1996000B - 对用于计算葡萄糖浓度的电流采样进行处理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开一种处理测试电流的系统和方法，用于使用一试验片和一测试仪表的流体中的分析物测量。所述方法包括以一预定的采样率对所述测试电流进行采样以获取多个A/D转换。所述方法还包括过滤出至少一最高数值的A/D转换和一最低数值的A/D转换，以留下多个可接受的A/D转换。进一步地，所述方法包括计算所述多个可接受的A/D转换的平均值或总和，并将所述平均值或总和转换为葡萄糖浓度。

Description

对用于计算葡萄糖浓度的电流采样进行处理的系统和方法

技术领域

本发明主要涉及用于管理卫生保健的系统，特别地，涉及用于对由电压生成的电信号进行过滤的系统，所述电压被施加给用于在测试仪表中对生理液进行测试的试验片。

背景技术

糖尿病是一种慢性病，需要持续监控和控制例如血糖水平、药物、营养条件以及体重和锻炼数据的健康参数。此外，心血管疾病的患者也可能需要监控胆固醇的水平。由于这些疾病的慢性的特性，在临床调治之外患者必须自己持续定期地测量健康参数。

传统的电子仪表被用来从试验片中测量葡萄糖，此时患者把血滴加在试验片上。所述试验片可以被设计为包括两个或多个电极，所述电极连接到仪表上并用于形成一通过所述采样的电通路。所述仪表然后能够确定所述采样的电特性，并通过公知的相关性可以推断出所述采样中一特定分析物的浓度。

传统的用于测量血糖反应电流的方法使用模数(A/D)转换器。所述A/D转换器对电压进行采样，所述电压由连接到所述试验片的电路产生。在所述试验片中生成的电流非常低，只有几微安培，而所述信号的分辨率应该尽可能的高以实现高分辨率的血糖信号。由于来自环境的各种噪音，以高分辨率测量非常小的信号本身会导致技术上的困难。这些噪音源可包括来自于电灯开关、移动电话、静电放电脉冲和连接到主体部分的电源等的信号。这些干扰添加到所述信号上并扭曲了所述测量结果。

传统上，有硬件和软件解决方案来解决所述噪音问题。一个硬件解决方案的例子可以是通过使用例如R-C(电阻器—电容器)组合电路来集成所述信号。这样一个电路可用于平滑所述信号和提高信号噪音比。然而，这种电路的应用会导致延迟并降低带宽。

一个软件解决方案的例子是尽可能频繁地采样所述信号，然后计算所有采样值的平均值。该原理类似于所述硬件集成，但其对每一个采样执行相同的“加权”。相应地，当采样开始时可能刚好出现的一个非常短的假信号会被给予太大的加权，因而遮蔽在转换期间的其它信号改变，而那些信号改变可能会被忽略掉。不管怎样，这样的软件解决方案常常把所述噪音降低到一个可接受的“准无噪音”值，特别是当必须消除“白噪声”的影响时。然而当没有足够的时间来采用足够的A/D读数或所述噪音不是“白噪声”时，该原理受到限制。因为越多的读数被求平均值，最终的结果将越准确。然而，进行太多的读数占用相当数量的时间。此外对于所述计算平均值的软件解决方案会产生实信号相对于所述平均值结果的相位移位。例如，对如所述血糖瞬时现象(transient)的不断改变的信号进行读取一段时间，例如200ms，将得出一个延迟100ms获得的平均值，并且该平均值也对应于最后200ms的中间值。

在血糖监控中，上面描述的所述软件平均算法自身不足以过滤噪音和提供较佳的性能水平，因为不能准确表示所述采样的电特性的“假信号”或噪音干扰可以如此大，以致于控制了接近于代表了所述采样的真实电特性的较小的测量值采样。相应地，需要一种可供选择的过滤方法来适应消除如由电灯开关、静电放电、切换电源以及由所述仪表电子设备本身所产生的“假信号”或噪音干扰，所述仪表电子设备可具有微控制器，所述微控制器具有外部地址和数据总线设备并且切换频率在兆赫(MHz)范围内。这样，需要一种过滤算法，所述过滤算法在噪音干扰前只占用几微秒时间来分析那些值，而所述过滤算法可以仅仅产生一个或两个错误的A/D读数(通常非常高或低)，识别出这些“错误的”或“极端的”读数并在计算剩余值的平均值之前将它们过滤出来。这样的系统相对于传统的方法将具有显著的优点，因为将需要更少的A/D读数来达到“准无噪音”的结果，并且进而需要更少的时间来进行足够数量的采样。这样的方法也将具有减少相位延迟的效果。

这里下面所述的技术会扩展到那些实施例，所述实施例落入所附的权利要求的范围，不论它们是否实现了一个或多个上面提到的要求。

附图说明

图1是根据一典型实施例的一测试仪表的透视图；

图2是适合用于如图1所示的所述测试仪表中的一试验片的平面图；

图3是显示了由所述测试仪表在一测试时间间隔T₁内施加到所述试验片上的一测试电压的图表；

图4是显示了由所述试验片在测试时间间隔T₁内生成的一测试电流的图表；

图5是显示了根据一典型实施例的对用于葡萄糖测试的测试电流进行采样的多个时间间隔的简化图表；

图6是用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔和用于第二工作电极T_2b的最终电流值时间间隔的放大的简化图，其中每一个最终电流值时间间隔包括5个连续的电流读取时间间隔T₃；

图7是包括8个连续的电流采样时间间隔T₄的电流读取时间间隔T₃的放大的简化图；

图8是包括16个连续的A/D转换时间间隔T₅的电流采样时间间隔T₄的放大图；以及

图9是显示根据一典型实施例的在电流采样时间间隔T₄中所需的过滤16个A/D转换的无参数的(non-parametric)方法的图表。

发明内容

提供的是一种处理测试电流的方法，用于使用试验片和测试仪表进行流体中的分析物测量，其中所述方法包括以预定的采样率对所述测试电流进行采样以获取多个A/D转换。所述方法还包括滤出至少一最高数值的A/D转换和一最低数值的A/D转换，以留下多个可接受的A/D转换。进一步地，所述方法包括计算所述多个可接受的A/D转换的平均值或总和，并将所述平均值或总和转换为葡萄糖浓度。

此外提供的是一种用于确定流体中分析物浓度的系统。所述系统包括一用于接收一流体采样的流体接收设备，所述流体接收设备具有至少一对用于在其上施加电压的电极。所述系统还包括一仪表，所述仪表包含一处理器、一耦合到所述处理器的存储器、以及一耦合到所述流体接收设备的电极上的模数转换器，所述模数转换器对从所述流体接收设备中接收的模拟信号进行采样。进一步地，所述系统包括一存储在所述存储器中并运行在所述处理器上的程序，所述程序存储多个模数转换，基于数值排序多个模数转换，抛弃至少一个最高值的模数转换，对剩余的模数转换进行求和，并将所述总和转换为分析物浓度测量值。

进一步地，提供的是一种用于确定生理液中分析物浓度的方法。所述方法包括通过一测试仪表接收一生理液采样。所述方法还包括引发一通过所述流体采样的电流。进一步地，所述方法包括多次采样所述电流的值来形成多个模数(A/D)转换。再进一步地，所述方法包括基于所述数值来抛弃所述多个A/D转换的一个子集。更进一步地，所述方法包括基于剩余的A/D转换来生成一分析物浓度。

再进一步地，提供的是一种特别优选的方法，该方法使用试验片和测试仪表处理用于分析物检测的测试电流。所述方法包括：(a)以40000Hz的速度对所述测试电流进行采样以获取16个A/D转换；(b)过滤出至少4个最高数值的A/D转换和4个最低数值的A/D转换，以留下8个可接受的A/D转换；以及(c)计算一电流采样，所述电流采样包括所述8个可接受的A/D转换的总和。所述方法还包括：(d)再重复7次步骤(a)到(c)以计算出全部8个电流采样；(e)对所述8个电流采样求和以形成一电流读数；以及(f)再重复4次步骤(a)到(e)以计算出全部5个电流读数。进一步地，所述方法包括：(f)对所述5个电流读数求和以形成一最终的电流值；以及(g)基于所述最终的电流值来计算出一葡萄糖浓度。

更进一步地提供的是一种用于确定流体中分析物浓度的工具包。所述工具包包括至少一用于接收一流体采样的试验片，所述的至少一试验片具有至少一对用于在其上施加电压的电极。所述工具包还包括一仪表，所述仪表包含一处理器、一耦合到所述处理器的存储器、以及一耦合到所述流体接收设备的电极上的模数转换器，所述模数转换器对从所述流体接收设备中接收的模拟信号进行采样。进一步地，所述工具包包括一存储在所述存储器中并运行在所述处理器上的程序，所述程序存储多个模数转换，基于数值排序的多个拟数转换，抛弃至少一个最高数值的模数转换，对剩余的模数转换进行求和，并将所述总和转换为一个分析物浓度测量值。

可选择的典型实施例涉及可在所述权利要求中限定的其它的特征和特征的组合。

具体实施方式

主要公开了一种用于在数据采集处理中减少噪音的方法。所述方法包括在给定时间周期内对模拟信号进行多次采样。多个模拟数字(A/D)转换可以基于它们的数值进行分级排序，并且不是对所有所述多个A/D转换取平均值，而是选择和抛弃特定的采样。然后计算剩余A/D转换的平均值。在一典型实施例中，理想的是放弃至少一个最高数值的A/D转换和至少一个最低数值的A/D转换。可选地，放弃多个最高转换和多个最低转换。这个过滤处理具有使所述计算的平均值相对于极端的异常值(outliers)更强健的效果，所述异常值可以由环境噪音，例如但不局限于静电放电造成。相应地，所述作为结果的计算平均值比简单的取平均值的方法更准确。

根据本发明的一个典型实施例，测试仪表和一次性(disposable)的试验片可被用于执行用于测量生理液中葡萄糖浓度的葡萄糖测试。测试仪表和一次性的试验片的一个例子可以是可商业取得的来自于LifeScan公司(Milpitas，California，U.S.A.)的单次触摸极端系统工具包(OneTouch Ultra Systemkit)。应该被注意到的是所述系统工具包可以包括所述一次性的试验片和所述测试仪表。所述系统工具包不局限于这些部件，而是也可包括许多其它部件，例如但不局限于电源、电池和文件等。

图1是根据一典型实施例的典型测试仪表200的透视图。该测试仪表200包括外壳201、显示器202、OK按键204、向下按键206、返回按键208、向上按键210、发光二级管(LED)212和片端口连接器(SPC)214。显示屏202可以是显示文字和图像信息给用户的液晶显示屏(LCD)。用户接口(UI)可以是显示在显示器202上的软件驱动菜单，所述菜单使所述用户能操作测试仪表200。用户能够通过使用向上按键210、向下按键206、OK按键204和返回按键208通过所述UI来操纵。测试仪表200是测试仪表的一种配置结构的一个例子，其可以有许多其它的例子。外壳201可以由多种材料中的任一种来制成，所述材料包括但不局限于聚合材料、金属和金属合金等。显示屏202可以是任一种显示设备，包括但不局限于LCD显示器、LED显示器、OLED显示器和迄今为止开发的其它类型的显示器。进一步地，显示器202可以是相对不同于单个集成显示屏的一系列灯和/或简单的读出器。LED212可以是任何其它种类的指示器，包括但不局限于LED、其它类型的光设备、发声设备和振动设备等。片端口连接器214被用于接纳试验片和将试验片电连接到测试仪表200，然而也可以使用接口设备的其它配置。按键204、206、208和210可以是任一类的按键或其它用户输入设备，包括但不局限于触敏设备。进一步地，按键204、206、208和210可以被替换为显示器202上的用户接口或是内置入测试仪表200内的声音识别设备。显示器202也可包括覆盖显示屏202和允许用户通过所述触摸屏提供对测试仪表200的输入的触敏屏幕。在一典型实施例中，所述触敏屏幕可以通过用户的手指、分离的指示笔或其它触摸设备来使用。

在图2中显示了适合用于测试仪表200的试验片100。试验片100包括具有电隔离部分的传导层，所述电隔离部分照常例地印制到基片5上。所述传导层包括第一触点13、第二触点15、参考触点11和可用于电连接到片端口连接器214上的条带检测条17。所述传导层进一步包括分别电连接到第一触点13、第二触点15和参考触点11上的第一工作电极12、第二工作电极14和参考电极10。连接到所述电极的触点在所述仪表内连接以在所述仪表的控制下可选地施加在电极上的电压。试验片100进一步包括但不局限于清洁的吸水薄膜36，所述亲水膜36被粘合剂60粘合而形成一采样收集器，所述采样收集器允许血液被投入入口90中。在一典型实施例中，膜36覆盖所述试验片的整个末端，由此在如图2中60所示的粘合区域之间形成所述可见的采样容器。不透明的薄膜38也被粘合剂60粘合以显示对比，用于指引用户在入口90中滴入血液。基片5可以由各种材料构成，包括但不局限于聚合物或其它绝缘材料。在一典型实施例中，所述材料基片5可以由聚酯材料(例如但不局限于Meline ST328)形成，所述聚酯材料由DuPont Teijin Films公司生产。基片5可以以卷材的形式提供，所述材料可以是例如标称的350微米厚、370毫米宽和大约660米长。传导层，例如层10、11、12、13、14、15和17可以由任一种传导材料构成，例如包括但不局限于可以通过许多制造处理中的任一种来沉积到基片5上的金属和金属合金。不透明的薄膜38被用于方便用户来提供对比，但可以被任一种引导用户在入口90中滴入血液的方法来替换，例如印刷的文字指示。试验片100的一个例子是可从LifeScan公司(Milpitas，California，U.S.A.)得到的单次触摸极端工具包(OneTouch Ultra)。

根据本发明可选择的典型实施例，可以需要提供一种包括相对于两个工作电极的一个工作电极和一个参考电极的试验片。进一步地，只要在存在生理液采样时试验片100能够给测试仪表200提供电信号，在不脱离于本发明的范围的情况下，很多试验片配置中的任一种配置都可以适合替换试验片100。

试剂层(未显示出)可以被配置在所述采样容器或腔中的第一工作电极12、第二工作电极14和参考电极10上。试剂层可包括化学制品，例如选择性地与葡萄糖反应的氧化还原酶和催化剂(mediator)。适合用于制造试剂层22的试剂配方或墨水的例子能够在美国专利第5708247号和第6046051号，以及公开的国际申请WO01/67099和WO01/73124中找到，所述申请全部内容在此引入作为参考。进一步地，任一种其它试剂层和试剂化学制品可以不脱离本发明范围地被使用。可选地，可能生产一种不使用在所述提供的参考文件中所公开的试剂层的试验片。再进一步地，可以不需要在所有所述电极12、14和10上配置所述试剂层。相反地，所述试剂可以被配置在所述试验片的采样区域中的任一电极或其它表面上。

一旦试验片100通过片端口连接器214电连接到测试仪表200上，用户可以施加生理液到入口90。根据本发明可选的实施例，测试仪表200可具有相对于片端口连接器214的不同类型的连接器。本发明的范围可以不限于正在使用的连接器类型。生理液可以各种方式施加到试验片100。所述流体采样可从皮肤表面的一滴血或从容器中得到。所述生理液采样也可利用针或微型针直接从身体上得到。所述生理液使所述试剂层溶解，并且酶化生成成比例数量减少的催化剂，所述成比例数量减少的催化剂与葡萄糖浓度相关。测试仪表200可以例如在第一工作电极12和参考电极10之间施加大约+0.4伏的测试电压。所述测试仪表也能在第二工作电极14和参考电极10之间施加大约+0.4伏的测试电压。这将能使所述减少的催化剂成比例的测量为测试电流，所述测试电流在这种情况下是在第一工作电极12和第二工作电极14处测得的氧化电流。根据本发明的可选实施例，被施加的测试电压可以是多种测试电压中的任一种。所述测试电压不局限于上面所描述的0.4伏。进一步地，可以不必要同时在第一电极和参考电极、以及第二电极和参考电极之间施加测试电压。可以只需要具有在第一电极和参考电极之间测量电压的系统，从而简化所述系统。

图3是显示了由测试仪表200在一测试时间间隔T₁内施加到试验片100上的一测试电压的图表。在施加所述生理液之前，测试仪表200将处于流体检测模式，其中所述测试电压为+0.4V。所述流体检测模式在图3中表示为流体检测时间间隔T_FD，并且表示为一个在零(0)参考时间之前或小于零(0)参考时间的时间周期。在所述流体检测模式中，测试仪表200确定何时流体被施加到入口90，以致第一工作电极12和参考电极10均被流体浸湿。注意到当所述生理液连续覆盖第一工作电极12和参考电极10时，第一工作电极12和参考电极10被有效地短路。一旦测试仪表200由于在电极10和12之间测得的测试电流的充分增加而确认所述生理液已经被施加，测试仪表200分配一0值第二标记并开始所述测试时间间隔T₁。根据另一典型实施例，可以使用其它的在所述试验片上确定生理液的存在的方法。例如，可以使用其它的在所述试验片上确定流体存在的方法。进一步地，能手动地给所述测试仪表指出何时开始所述测试时间间隔。相应地，尽管所描述的检测施加的流体和确定何时开始所述测试时间间隔的方法可以是有效的，但是在不脱离于本发明范围的情况下可以使用其它的已知或随后开发的方法。

在根据本发明的一个典型实施例中，测试时间间隔T₁可以是大约5.4秒。在第一时间间隔期间，测量所述采样电流和收集数据以确定所述采样中的葡萄糖浓度。所述测试时间间隔T₁完成时，所述测试电压被移除。尽管有效测试时间显示为5.4秒，但也可以使用任一变化的测试时间。

根据一个典型实施例，当相应于所述催化剂的氧化还原电势的所述测试电压为足够正时，试验片100传送测试电流。注意到氧化还原电势描述了当充分接近一具有指定电势的电极时催化剂的接受或发出电子的内在亲合力(intrisicaffinity)。图4是显示了在测试时间间隔T1内检测的流过试验片100上的所述采样的测试电流的示例图表。耦合到试验片100的所述仪表被配置为测量在由所述两个电极和所述采样区域中的采样构成的电路中的电流。通常，当试验片100一开始被生理液浸湿时所述测试电流快速地增加，导致形成一个峰值，紧接着是所述测试电流的逐步减少。尽管图4表示了一个典型地测试，但也可以观测到其它的反应曲线，特别是但不仅是，在用于除了葡萄糖以外的其它分析物以及存在其它噪音干扰的测试中。

应该注意到，图4中的所述测试电流是可转换为数字信号的模拟信号，用于对所述测试电流进行处理以得到葡萄糖浓度。在根据本发明的一个典型实施例中，测试仪表200可包括德克萨斯仪器公司的混合信号处理器(如TI MSP430)，所述处理器具有用于将所述模拟测试电流转换为数字测试电流的12位A/D转换器。其它的A/D转换电路可相似地使用，包括那些提供不同准确性和分辨率的或多或少位的电路，以及那些由不同生产商制造或提供的电路。在本发明的一个典型实施例中，所述测试电流必须以足够高的信噪(S/N)比进行测量，以便所获得的数字信号的变化可以小于约5％的CV(变化系数，％CV＝{一个标准偏差/平均值}×100)，优选地小于约3％的CV，更佳地小于约1％的CV，以及更优选地小于约0.1％的CV。可以使用其它的S/N比，不局限于明确提供的那些。进一步地，尽管以％CV为特征，其它的S/N比的特征描述也可以在不脱离于本发明范围的情况下使用。在一个典型实施例中，将描述一个使用A/D转换器来减少在对所述测试电流的采样中的噪音的方法。

图5显示了根据一典型实施例的对用于葡萄糖测试的测试电流进行采样的多个时间间隔的典型简化图表。测试时间间隔T₁可包括更短的时间间隔的一个总和，所述更短的时间间隔是电流读取时间间隔T₃、静电放电(ESD)检查时间间隔T_ESD、用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔以及用于第二工作电极T_2b的最终电流值时间间隔。可选择地，其它的时间间隔的组合也可以被使用，具有不同的相对长度。进一步地，在可选实施例中可以省略一些时间间隔。在图5中，所述A/D可以在一给定时间间隔内在开和关的状态之间相对快速地切换，典型地是以毫秒数量级，或者在可选实施例中以微秒数量级。然而，在图5中由于所述图表的时间刻度不能清楚地显示出相对高的切换率，所述更短的时间间隔被显示为连续开的状态。注意到图6到8显示了T_2a、T_2b和T₃的放大部分来更准确地举例说明特定的时间间隔是否具有更高的切换频率，所述切换频率是所述A/D转换在开和关的状态之间进行切换的频率。应该注意到，所述采样频率不局限于描述的那些，相反地，可以使用任何可得到所需性能的频率。

图6是用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔和用于第二工作电极T_2b的最终电流值时间间隔的放大的简化图。在本发明的一个典型实施例中，用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔在大约5秒时开始并具有大约80毫秒的持续时间。相似地，用于第二工作电极T_2b的最终电流值时间间隔在大约5.3秒时开始并具有大约80毫秒的持续时间。在用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔和用于第二工作电极T2b的最终电流值时间间隔之间可以有大约300毫秒的测量延迟时间间隔T_MD。本发明不局限于上面提供的那些特殊时间周期，而是可以使用任何可得到所需性能的时间周期。

在一典型实施例中，用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔可包括，例如5个连续的电流读取时间间隔T₃。相似地，用于第二工作电极T_2b的最终电流值时间间隔可包括，例如5个电流读取时间间隔T₃。电流读取时间间隔T₃可以是，例如如图6和7中所示的18毫秒。本发明不局限于所述公开的电流读取时间间隔的数目，也不局限于所述公开的读取时间间隔。

图7是包括8个连续的电流采样时间间隔T₄的电流读取时间间隔T₃的放大的简化图。存在一LOW周期读取时间间隔T_3L，所述低周期读取时间间隔T_3L表示在取得所述A/D转换后，例如在8个电流采样时间间隔T₄之后，所述A/D为关(Off)状态的一段时间。在LOW周期读取时间间隔T_3L期间，所述微处理器具有一空闲时间周期来执行数据计算，例如对在电流读取时间间隔T₃期间获得的所述A/D转换的求和或取平均值。在LOW周期读取时间间隔T_3L的终端，所述微处理器可以启动另一个电流读取时间间隔T₃。此外，本发明不局限于所显示和公开的时间间隔，也不局限于所显示和公开的A/D转换的数目。

电流采样时间间隔T₄可以是，例如如图7和8所示的大约2毫秒。电流采样时间间隔T₄包括HIGH周期采样时间间隔T_4H和LOW周期采样时间间隔T_4L。HIGH周期采样时间间隔T_4H可以是所述A/D为开(On)状态以获取A/D转换的一段时间。LOW周期采样时间间隔T_4L可以是在HIGH周期采样时间间隔T_4H期间获取所需要的A/D转换之后，所述A/D为关(Off)状态的一段时间。HIGH周期采样时间间隔T_4H可以是例如如图7和8所示的大约0.4毫秒，以及LOW周期采样时间间隔T_4L可以是大约1.6毫秒。在LOW周期采样时间间隔T_4L期间，所述微处理器具有一空闲时间周期来对在HIGH周期采样时间间隔T4H期间获得的A/D转换执行数据计算，如例如对所述A/D转换的排序、过滤、求和、取平均值和/或其组合，或者其它所需的计算和数据操作。在LOW周期采样时间间隔T_4L的终端，所述微处理器可以启动另一个电流采样时间间隔T₄。不局限所显示和描述的采样时间间隔数值。可以使用可提供所需性能的任何时间间隔。

图8是包括16个连续的A/D转换时间间隔T₅的典型电流采样时间间隔T₄的放大图。所述测试电流可以在HIGH周期采样时间间隔T_4H期间以一预定的采样率被采样。所述预定的采样率可以是，例如在一典型实施例中，如图8所示的大约40千赫。一单个的A/D转换可以在A/D转换时间间隔T₅期间被取得，所述A/D转换时间间隔T₅在这种情况下可以是约如图8所示的25微秒。A/D转换将是具有与进行所述A/D转换的时间点的测试电流成比例的数值的数字数。A/D转换也可以被称为葡萄糖信号，因为在这种情况下所述A/D转换的数值与所述葡萄糖浓度成比例。因此根据一典型实施例，16个A/D转换可以在电流采样时间间隔T₄期间被获取并存储于测试仪表200的存储器部分。然后可以利用在电流采样时间间隔T₄期间获取的所述16个A/D转换的平均值或总和来计算电流采样。在用于减少噪音的本发明的实施例中，可以利用在电流采样时间间隔T₄期间获取的所述16个A/D转换的一个子集的平均值或总和来计算电流采样。在一典型实施例中，将描述一种表示当测量“电流读数”时怎样选择所述16个A/D转换的一个子集以减少所述噪音的方法。根据可选的实施例，也许需要抛弃所获取的用于所述噪音过滤处理的16个采样中的一个或多个。进一步地，也许还需要使用多于或少于16个的A/D转换来满足所需的性能目标和统计上有效的目标。

通常，用于减少噪音的典型方法是对多个A/D转换取平均值。然而当符合高斯分布时取平均值将有效地减少噪音。对于所述噪音不符合高斯分布的情况，可以使用无参数(non-parametric)的方法来帮助减少噪音。不符合高斯分布的噪音的一个例子可以是静电放电事件、来自于电灯开关和移动电话的信号。在一典型实施例中，在电流采样时间间隔T4期间收集的16个A/D转换可以基于他们的数值进行排序，如图9所示。取代简单地对所有16个A/D转换取平均值，至少一个最高数值的A/D转换和一个最低数值的A/D转换可以被过滤以留下多个可接受的A/D转换。在一典型实施例中，只有所述可接受的A/D转换将被一起取平均值或求和。因为最高和最低的A/D转换被舍弃，这使得所述平均值相对于极端的异常值更强健，所述异常值可以由例如静电放电的短期事件所造成。通常，极端的异常值趋向于显著地干扰平均值，使得高斯统计失效。尽管16个采样在所描述的系统中提供了良好的性能，本发明不局限于16个采样。依据所需的性能和过滤的应用，可以发现其它数目的采样或多或少地有效。

在另一典型实施例中，如图9所示，4个最高的A/D转换和4个最低的A/D转换可以被过滤以留下8个可接受的A/D转换。图9描述了高的和低的被过滤的区域120和可接受的区域122。被过滤区域122示出了将被用于取平均值的8个剩余的采样，而区域120示出了将被放弃的8个采样。测试仪表200的微处理器可以通过对在电流采样时间间隔T₄期间获取的8个可接受的A/D转换一起取平均值或求和来计算电流采样。下一步，可以通过对均在电流读取时间间隔T₃中获取的8个电流采样(时间T₄中的，在这种情况下其是64个A/D转换的总和)一起取平均值或求和来计算出一个电流读数。在计算出所述电流读数后，可以通过对均在用于第一工作电极T_2a的最终电流值时间间隔或用于第二工作电极T_2b的最终电流值时间间隔中获取的5个电流读数(在这种情况下其是320个A/D转换的总和)一起取平均值或求和来计算出一个最终电流值。在一典型实施例中，描述了一些方法，所述方法使用电流读数和最终电流值用于确定试验片中是否已放入生理液，计算葡萄糖浓度，执行错误俘获程序，并且当ESD被注入所述测试仪表时防止葡萄糖测试启动。进一步地，根据其它的典型实施例，可以使用不同数目的A/D转换、采样和读取。此外，在不脱离本发明范围的情况下，也可能使用单个工作电极或两个以上的工作电极。

在一典型实施例中，用于第一工作电极的最终电流值和用于第二工作电极的最终电流值可以被一起求和以给出一全部总和。葡萄糖算法可包括步骤：从所述全部总和中减去一背景值(其代表一般的背景噪音，并且因此代表一偏置值)，随后是校准斜率的除法(其将所述设备校准到已知的葡萄糖浓度/电流曲线或数据)，以生成一能够被输出到显示屏202上的葡萄糖浓度。通过使用一典型实施例的在电流采样的计算中过滤掉4个最高的和4个最低的A/D转换的方法，能够计算出足够正确和精确的葡萄糖浓度。尽管这是确定所述葡萄糖浓度的一个方法，但也可以应用其它方法来提供最终的计算，包括查找表和其它的数学公式。相似地可以使用用于不同类型分析物的其它处理。

为试验片100测得的测试电流可以具有如图2中所示的典型外形，当使用生理液进行测试时所述外形经常呈现。如果不呈现所述典型外形，这通常表明出现了系统故障或用户错误。更特别地，图2显示了测试电流的一个例子，所述测试电流形成了一个最大峰值，其后紧接着逐步的衰减。在一典型实施例中，错误俘获方法可包括核验所述测试电流在所述最大峰值时间T_p后没有增加。所述错误俘获方法可包括在施加流体到试验片100后确定最大峰值时间以及在如图5所示的一第二间隔测量一电流读数。如果一电流读数减去一紧邻的在前的电流读数后的值小于一如例如大约100毫微安的错误阈值，则所述错误俘获方法可确定没有故障发生。只要所述紧邻的在前的电流读数在所述最大峰值时间后被测量，则可对于在一第二间隔中测得的所有电流读数来执行所述错误俘获方法。举例来说，如果 $I_{\mathrm{CRk}}-I_{{\mathrm{CRk}}^{-1}}\≤100$ 毫微安，那么由于随着时间的继续电流没有典型的增长，所以没有错误，其中I_CRk是在k秒的电流读数而

是在k-1秒的电流读数。然而，如果 $I_{\mathrm{CRk}}-I_{{\mathrm{CRk}}^{-1}}>100$ 毫微安，那么测试仪表200应该在显示屏202上输出错误消息，并且不输出葡萄糖浓度。同样地，可以在不脱离于本发明范围的情况下应用其它数据完整性或错误俘获方法。

在另一典型实施例中，可以使用简化的错误俘获方法。在此简化的实施例中，只在4秒和5秒时使用两个电流读数。可从5秒时的电流读数中减去4秒时的电流读数，如果I_CR5-I_CR4≤100毫微安，那么由于随着时间的继续电流没有典型的增长，所以没有错误，其中I_CR5是在5秒时的电流读数而I_CR4是在4秒时的电流读数。然而，如果I_CR5-I_CR4＞100毫微安，那么测试仪表200应该在显示屏202上输出错误消息，并且不输出葡萄糖浓度。在此简化的实施例中，不在1、2和3秒时使用电流读数以简化所述错误俘获算法。另外，在此实施例中也没有计算出最大峰值时间T_p。

一典型实施例特别有利于将由外部(extraneous)事件所引发的电流信号与提供例如指示测量错误的所需信息的电流信号区分开来。外部信号能来自于各种源、事件或条件，并且典型地发生在例如所述测试仪表200的测试仪表的正常使用期间。典型的外部事件包括静电放电和如例如射频或微波频率发射的电磁发射。如电话、微波炉、收音机或其它家用设备的电子设备的使用能潜在地引起外部信号。此外，如电灯开关的切换、恒温器的切换和电子继电器或类似物打开或关闭的其它动作的普通事件能够引起外部信号。

根据一典型实施例，特定的外部信号能够在某些方面描述其特性并被用于将所述外部信号从所需信号中区分开来。在这方面的特性优选地涉及外部信号的数值、持续时间和定时(独立地或组合)。通常，外部信号或事件的特征行为能被用于识别所述信号为外部的。该行为可以是一个特定值，或者可以涉及例如一段时间的趋势或变化条件。

一种类型的外部信号涉及静电放电。在特定条件下，如在存在低相对湿度的地方，用户能携带相当数量的静电电荷。因此，这样的一个用户当接触到连接到测试仪表的试验片时，可以潜在地注入静电能量到所述测试仪表中。这意外的能量能够使所述仪表测得足够大的电流，所述电流能够使所述仪表在干燥的试验片上启动和执行葡萄糖测试。因为在所述试验片上没有葡萄糖，所述仪表由于所测得的测试电流将太低而会输出一错误消息。典型地，当所述仪表生成错误消息时将指示用户抛弃所述试验片。ESD错误地触发了一葡萄糖测试是非常不希望的，因为所述试验片实际上没有故障，并且将因此被不必要地抛弃。

在另一典型实施例中，将描述一种用于防止ESD触发葡萄糖测试的方法。该内容也被描述在美国申请第11/252,296号(Atty.Dkt.No.LSI0147(DDI-5114))中，其名称为“测定生理液的方法”(METHODS FOR MEASURINGPHYSIOLOGICAL FLUIDS)，于同一日提交因此在此引入其全文作为参考。在使用中，一旦试验片100被插入片端口连接器214中，测试仪表200优选地开始流体检测模式。在流体检测模式期间，测试仪表200优选地在至少所述第一工作电极12和所述参考电极10之间施加一测试电势。所述使用的测试电压通常依赖于特定的测试仪表和使用的试验片，而用于所示例的仪表200的合适测试电压是大约400毫伏。所述流体检测模式时间间隔TFD包括在生理液被施加到入口90之前的时间和被表示为小于0的时间间隔，如图5所示。在流体检测模式时间间隔TFD期间，测试仪表200将优选地以一预定频率连续测量电流读数，直到发现一单个的电流读数超过一阈值。举例来说，能够使用的测量频率其取值范围在大约每20毫秒一次到大约每100毫秒一次之间。能被用于测试血液的阈值是大约150毫微安。当试验片100一开始为干的时，测试仪表200将测得一0值的测试电流值或一小的低于所述阈值的测试电流值。一旦施加流体，由于在所述第一工作电极12和参考电极10之间电阻的减小，所述测试仪表将测得电流读数的增加。该电流增加将导致所述仪表开始如图5中所示的测试时间间隔T1。

作为预防措施，一旦测试仪表200测得至少一大于如图5中所示的阈值的电流读数，测试仪表200优选地根据一典型实施例进入一ESD检查模式。在ESD检查模式中，测试仪表200优选地继续施加一用于ESD检查时间间隔TESD的电势。在ESD检查模式期间，测试仪表200优选地进行按照预定的计划测量电流读数。例如，能够使用每20毫秒一次的读取。如果在ESD检查时间间隔TESD期间测得的任一电流读数小于所述阈值，那么测试仪表200优选地回到所述流体检测模式。如果在ESD检查时间间隔TESD期间测得的所有电流读数都大于所述阈值，那么测试仪表200将继续所述葡萄糖测试。

对于例如血液的生理液被施加到试验片100的情况，测试电流将如图4中所示地观察到增长大约1秒的时间。因此，由于在所述第一工作电极12和参考电极10之间电阻的减小，测试仪表200将测得大于约150毫微安的电流读数的增加。这将优选地使所述仪表从所述流体检测模式进入所述ESD检查模式。典型地，所述测试电流将在所述ESD检查时间间隔TESD期间持续大于150毫微安以允许所述葡萄糖测试继续通过所述测试时间间隔T1。

对于足够大的ESD被注入测试仪表200的情况，可以测得大于导致所述仪表从所述流体检测模式进入所述ESD检查模式的阈值的电流读数。典型地，由ESD生成的测试电流快速地消散，其产生一短暂的峰值，所述峰值典型地在大约100毫秒的范围内衰减。这与由例如血液的测试流体所导致的测试电流的增加形成对比，在所述测试电流的增加中，所述测试电流在对于所述特定流体在已知时间内(对于血液为大约1秒)持续增长超过150毫微安的阈值。因此，当ESD被注入到测试仪表200中时，在ESD检查时间间隔TESD期间测得的至少一个电流读数应该小于所述阈值。当所述ESD检查时间间隔TESD期满时，检查所述标记，并且如果标记被设置，操作会返回以再次寻找采样。如果所述标记没有被设置，流体测量优选地如下所述地继续进行。

优选地，在测量例如血液的流体时，ESD检查时间间隔TESD在大约100毫秒到大约1秒的范围内变化，并且优选地是大约200毫秒。ESD检查时间间隔TESD的低端基于ESD的典型消散时间，所述消散时间大约是100毫秒，但可以取决于例如用于任一所需的外部事件的消散时间的典型特性。ESD检查时间间隔TESD的高端优选地基于在测试仪表200需要通知用户所述测试正在进行中之前可用的时间量。例如，当测试仪表执行葡萄糖测试时，测试时间间隔T1的倒数计秒典型地被以整数值的形式输出到所述测试仪表200的显示器上。在所述显示器上已经过去1秒之后，用户将相信所述葡萄糖测试正在进行。因此，当足够大数量的ESD被注入到测试仪表200中时，需要在用户具有例如当所述显示器显示所述葡萄糖测试已经过去1秒时所述测试在进行中的指示之前确定必须回到所述流体检测模式。

例如所述仪表200的仪表能够被编程，以便在第一触发读取(高于预定阈值的测量)之后所述仪表继续监控所述电流一些预定的时间周期。所述阈值可以是例如指示采样存在的电流电平。如果在所述监控期间所述电流落入所述触发阈值之下，所述仪表将设置一标记。当所述监控时间期满时，所述标记将被检查，并且如果标记被设置，操作将会返回以再次寻找采样。如果所述电流在整个该周期内保持在所述阈值之上，那么所述测试采样电流读数能够如正常般被处理。一旦第一次检测到ESD，不是返回而是在整个ESD检查周期内监测所述电流能够确保在所述仪表尝试另一读取之前，所述ESD脉冲的任一循环有时间衰减。

应该注意到的是，所述公开的涉及ESD检查的时间间隔和电流数值不局限于已公开的那些。在不脱离于本发明范围的情况下可以使用其它的值。

尽管所述详细的附图、具体的例子和给出的特定配方描述了典型实施例，但它们只用于举例说明的目的。应该理解对所描述的本发明实施例的不同替换可以被用于实践本发明。所期望的是，下面的权利要求限定了本发明的范围，并且在这些权利要求范围中的结构及其它们的等价物可以因此被包括。所显示和描述的硬件和软件配置可以依赖于所述计算和分析设备的所选择的性能特性和物理特性而有所不同。例如，使用的计算设备、通信总线或处理器的类型可以不同。所显示和描述的系统不局限于所述公开的精确细节和条件。提供的方法步骤可不局限于它们被列出的顺序，而可以在不脱离本发明范围的情况下以任何可执行本发明处理的方式被排序。进一步地，可以在不脱离所附的权利要求所表示的本发明范围的情况下，在所述典型实施例的设计、操作条件和布置中可以进行其它的替换、修改、改变和省略。

Claims (7)

1.一种用于确定流体中分析物浓度的系统，包括：

一用于接收一流体采样的流体接收设备，所述流体接收设备具有至少一对用于在其上施加电压的电极；

一仪表，所述仪表包含一处理器、一连接到所述处理器的存储器、以及一耦合到所述流体接收设备的电极上的模数转换器，所述模数转换器对从所述流体接收设备中接收的一模拟信号进行采样；以及

一存储在所述存储器中并运行在所述处理器上的程序，所述程序控制所述系统执行以下步骤：

(a)所述模数转换器以一采样频率获取多个A/D转换；

(b)所述处理器过滤出至少一个最高数值的A/D转换和至少一个最低数值的A/D转换，以留下一较小子集的可接受的A/D转换；

(c)所述处理器计算一电流采样，其中所述电流采样包括所述较小子集的可接受的A/D转换的总和；

(d)超过一次地重复步骤(a)到(c)，以计算出超过一个的电流采样；

(e)对所述超过一个的电流采样一起求和以形成一电流读数；

(f)至少再一次重复步骤(a)到(e)，以计算出总共至少两个的电流读数；

(g)对所述至少两个电流读数一起求和以形成一最终电流值；以及

(h)基于所述最终电流值来计算出一分析物浓度。

2.根据权利要求1的系统，其中由第一对电极采样所述多个模数转换中的第一子集，而由第二对电极采样所述多个模数转换中的第二子集。

3.一种确定生理液中分析物浓度的方法，包括：

通过一测试仪表接收一生理液采样；

引发一通过所述流体采样的测试电流；

(a)以一采样频率对所述测试电流进行采样以获取多个A/D转换；

(b)过滤出至少一个最高数值的A/D转换和至少一个最低数值的A/D转换，以留下一较小子集的可接受的A/D转换； 

(c)计算一电流采样，其中所述电流采样包括所述较小子集的可接受的A/D转换的总和；

(d)超过一次地重复步骤(a)到(c)，以计算出超过一个的电流采样；

(e)对所述超过一个的电流采样一起求和以形成一电流读数；

(f)至少再一次重复步骤(a)到(e)，以计算出总共至少两个的电流读数；

(g)对所述至少两个电流读数一起求和以形成一最终电流值；以及

(h)基于所述最终电流值来计算出生理液中分析物浓度。

4.根据权利要求3的方法，进一步包括：

确定最大电流峰值时间；

在一时间间隔内确定所述最大电流峰值时间之后电流的改变；以及

基于所述电流的改变选择性地指示出一个错误。

5.根据权利要求3的方法，进一步包括：

在流体检测模式中，确定初始电流读数是否大于预定的阈值；

在一检查时间间隔内测量所述电流；以及

如果在所述检查时间间隔期间所述电流落入所述阈值之下，返回到所述流体检测模式。

6.一种处理测试电流的方法，用于使用一试验片和一测试仪表的分析物测量，所述方法包括如下步骤：

(a)以一采样频率对所述测试电流进行采样以获取多个A/D转换；

(b)过滤出至少一个最高数值的A/D转换和至少一个最低数值的A/D转换，以留下一较小子集的可接受的A/D转换；

(c)计算一电流采样，其中所述电流采样包括所述较小子集的可接受的A/D转换的总和；

(d)超过一次地重复步骤(a)到(c)，以计算出超过一个的电流采样；

(e)对所述超过一个的电流采样一起求和以形成一电流读数；

(f)至少再一次重复步骤(a)到(e)，以计算出总共至少两个的电流读数；

(g)对所述至少两个电流读数一起求和以形成一最终电流值；以及

(h)基于所述最终电流值来计算出一葡萄糖浓度。 

7.一种用于确定流体中分析物浓度的工具包，包括：

至少一用于接收一流体采样的试验片，所述至少一试验片具有至少一对用于在其上施加电压的电极；

一仪表，所述仪表包含一处理器、一耦合到所述处理器的存储器、以及一耦合到所述流体接收设备的电极上的模数转换器，所述模数转换器对从所述流体接收设备中接收的一模拟信号进行采样；以及

一存储在所述存储器中并运行在所述处理器上的程序，所述程序控制所述工具包执行以下步骤：

(a)所述模数转换器以一采样频率获取多个A/D转换；

(b)所述处理器过滤出至少一个最高数值的A/D转换和至少一个最低数值的A/D转换，以留下一较小子集的可接受的A/D转换；

(c)所述处理器计算一电流采样，其中所述电流采样包括所述较小子集的可接受的A/D转换的总和；

(d)超过一次地重复步骤(a)到(c)，以计算出超过一个的电流采样；

(e)对所述超过一个的电流采样一起求和以形成一电流读数；

(f)至少再一次重复步骤(a)到(e)，以计算出总共至少两个的电流读数；

(g)对所述至少两个电流读数一起求和以形成一最终电流值；以及

(h)基于所述最终电流值来计算出流体中分析物浓度。 

Images