JP2017516096A - 身体部分近接センサモジュールを備えた手持ち式試験計測器 - Google Patents
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Abstract
体液試料(例えば全血試料)中の分析物(例えばグルコース)の判定における、分析試験ストリップ(TS、例えば、電気化学式分析試験ストリップ)と共に使用するための手持ち式試験計測器(100)は、ハウジング(110)と、ハウジング(110)内に配置されたマイクロコントローラ(112)と、ハウジング(110)内に少なくとも部分的に配置された身体部分近接センサモジュール(107)と、分析試験ストリップ(TS)を操作可能に受容するよう構成されたストリップポートコネクタ(106)とを含む。この分析試験ストリップの身体部分近接センサモジュール(107)は、ストリップポートコネクタ(106)の所定の距離内にあるユーザの身体部分(例えば、ユーザの指、前腕又は手のひら)の存在を検出し、かかるユーザの身体部分の存在を検出すると、かかるユーザの身体部分の存在を示す信号をマイクロコントローラ(110)に送信するよう構成されている。かかる信号は、試験計測器(100)を低電力スタンバイ状態から高電力起動モードに切り替えるために使用される。【選択図】図1
Description
本発明は、広くは医療デバイスに関し、具体的には手持ち式試験計測器及び関連方法に関する。
体液試料中の分析物の判定(例えば、検出及び/又は濃度測定)、又は、体液試料の特性の判定は、医療分野において特に関心が高い。例えば、尿、血液、血漿、若しくは間質液等の体液試料中のグルコース、ケトン体、コレステロール、リポタンパク質、トリグリセリド、アセトアミノフェン、ヘマトクリット、及び/又はHbA1c濃度を判定することが望まれ得る。そのような判定は、手持ち式試験計測器を分析試験ストリップ(例えば、電気化学式分析試験ストリップ)と組み合わせて使用して達成することができる。
本発明の新規特性を、添付の特許請求の範囲で具体的に説明する。本発明の特徴及び利点は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の「発明を実施するための形態」、及び同様の数表示が同様の要素を示す添付の図面を参照することによって、より良く理解されるであろう。
本発明の実施形態による手持ち式試験計測器の簡略化図である。
図1の手持ち式試験計測器の様々なブロックの簡略化ブロック図である。
本発明の手持ち式試験計測器の実施形態に利用可能な、身体部分近接センサモジュール、マイクロコントローラ及び電池の簡略化組み合わせ模式図及びブロック図である。
分析試験ストリップの電極(E1及びE2)に操作可能に接続される、本発明による手持ち式試験計測器の別の実施形態に利用可能な、別の身体部分近接センサモジュールの簡略化模式図である。
本発明の実施形態による、手持ち式試験計測器を利用するための方法における段階を描写するフローチャートである。
以下の詳細な説明は、図面を参照しつつ読まれるべきもので、異なる図面における同様の要素には同一の番号が付けられている。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、説明目的のみのために例示的な実施形態を図示するものであり、本発明の範囲を制限することは意図されない。詳細な説明は、本発明の原理を限定ではなく一例として例証するものである。この説明により、当業者による本発明の作製及び使用を明確に可能にし、本発明を実施する最良の形態であると現時点において考えられるものを含む、本発明のいくつかの実施形態、適用例、変形例、代替例、及び使用を説明する。
一般に、本発明の実施形態による、体液試料(例えば、全血試料)中の分析物(例えば、グルコース)、及び/又は特性(例えばヘマトクリット)の判定における、分析試験ストリップ(例えば、電気化学式分析試験ストリップなど)を使用するための手持ち式試験計測器は、ハウジングと、このハウジング内に配置されたマイクロコントローラと、このハウジング内に少なくとも部分的に配置された身体部分近接センサモジュールと、分析試験ストリップを操作可能に受容するよう構成されたストリップポートコネクタとを含む。この分析試験ストリップの身体部分近接センサモジュールは、ストリップポートコネクタの所定の距離内にあるユーザの身体部分(例えばユーザの指、ユーザの前腕、ユーザの手のひら、又はその他の、体液試料を搾り出すのに好適な身体部分)の存在を検出し、かかるユーザの身体部分の存在を検出すると、かかるユーザの身体部分の存在を示す信号をマイクロコントローラに送信するよう構成される。
この身体部分近接センサモジュールは、例えば、静電容量検出に基づき得る。いったん本開示を知らされれば、当業者には、本発明の実施形態に利用された身体部分の指近接センサモジュール、及び/又はそのマイクロコントローラに利用された関連アルゴリズムが、望ましい場合には、常用の実験を通じて、所定の距離で特定の身体部分の特性を、信頼性を持って検出するよう調節できることが、認識されよう。
本発明の実施形態による手持ち式試験計測器は、ストリップポートコネクタに挿入された分析試験ストリップの存在と組み合わせて、ストリップポートコネクタの所定の距離内(例えば、10mm以下又は5mm以下の距離)にあるユーザの身体部分(例えばユーザの指)を検出することが、体液試料(典型的には、ユーザの指先又はその他の好適な身体部分から搾り出された全血試料)が分析試験ストリップに適用されようとしていることの指標となる、という点において有益である。この指標は、マイクロコントローラが手持ち式試験計測器を低電力スタンバイ状態から高電力起動状態へと切り替えるのに利用することができ、これによって、ユーザの指を検出するまでの電池電力を有益に節約することができる。例えば、分析試験ストリップをいったん試験計測器に挿入すると、試験計測器は低電力スタンバイ状態になることができ、このとき、本質的に、試験計測器の身体部分近接センサモジュール、マイクロコントローラモジュール、及びディスプレイモジュールのみが通電される。次に、身体部分が所定の距離でいったん検出されると、高電力起動状態になることができ、このとき、試験計測器の電気回路の残り部分(適用された体液試料中の分析物の判定に利用される、例えば、アナログ及びデジタルの電気回路ブロック)が完全に通電され、望ましい場合には、身体部分近接センサモジュールの通電が切られる(すなわち、非アクティブ化される)。
いったん当業者が本開示を知らされれば、当業者は、本発明による手持ち式試験計測器として容易に修正することができる手持ち式試験計測器の例が、LifeScan Inc.(Milpitas,California)から市販されているOneTouch(登録商標)Ultra(登録商標)2グルコース計測器であるということを認識するであろう。同様に修正することができる手持ち式試験計測器の追加例は、米国特許出願公開第2007/0084734号(2007年4月19日公開)及び同第2007/0087397号(2007年4月19日公開)、並びに国際公開第2010/049669号(2010年5月6日公開)に見られ、これらのそれぞれは、参照によって全体が本明細書に組み込まれる。
図1は、本発明の実施形態による、手持ち式試験計測器100の簡略化図である。図2は、図1の手持ち式試験計測器100の様々なブロックの簡略化ブロック図である。図3は、本発明の手持ち式試験計測器の実施形態に利用可能な、身体部分近接センサモジュール、マイクロコントローラ及び電池の簡略化組み合わせ模式図及びブロック図である。
図1、2及び3を参照すると、手持ち式試験計測器100は、ディスプレイ102と、複数のユーザーインターフェースボタン104と、ストリップポートコネクタ106と、身体部分近接センサモジュール107と、USBインターフェース108と、ハウジング110とを含む(図1を参照)。特に図2を参照すると、手持ち式試験計測器100は更に、マイクロコントローラブロック112と、アナログ電気回路ブロック114と、デジタル電気回路ブロック116と、メモリブロック118と、電気バイアス(例えば、交流(AC)及び/又は直流電流(DC)バイアス)を電気化学式分析試験ストリップ(図1でTSとしてラベルされている)に印加し、また、電気化学応答(例えば、複数の試験電流値)を測定して電気化学応答に基づいて分析物又は特性を判定する、他の電子部品(図示せず)とを含む。目下の説明を簡素化するため、図は、全てのかかる電子回路を示すというわけではない。更に、手持ち式試験計測器100は、この手持ち式試験計測器に給電するよう構成された電池(図には示されていないが、図3には記載されている)を含む。
ディスプレイ102は、例えば、スクリーン画像を示すように構成される液晶ディスプレイ又は双安定ディスプレイであり得る。体液試料中の分析物の判定中におけるスクリーン画像の実施例としては、グルコース濃度、日時、エラーメッセージ、及びユーザにどのように試験を行ったらよいかを指示するユーザインターフェースを挙げることができる。
ストリップポートコネクタ106は、全血試料内のヘマトクリット及び/又はグルコースの判定のために構成される、電気化学式分析試験ストリップ等の分析試験ストリップTSと操作可能にインターフェース接続するように構成される。したがって、電気化学式分析試験ストリップは、ストリップポートコネクタ106への動作上の挿入のために、及び、例えば、好適な電気接点、ワイヤ、電気インタコネクト、又は、当業者に知られている他の構造体を介してマイクロコントローラブロック112及びアナログ電気回路ブロック114と作動上インターフェースするように構成される。
USBインターフェース108は、当業者に既知の任意の好適なインターフェースであってよい。USBインターフェース108は、手持ち式試験計測器100に給電し、データラインを提供するように構成される、電気構成要素である。
マイクロコントローラブロック112は更に、分析試験ストリップの電気化学的応答に基づいて分析物を判定し、更に、導入された体液試料の特性(例えば、ヘマトクリット)を判定するための、好適なアルゴリズムを格納するメモリサブブロックを含む。マイクロコントローラブロック112は更に、身体部分近接センサ107からの信号(複数可)を評価して、かかる信号が、所定の距離内にユーザの身体部分が存在することを表わしていることを確かめるための、好適なアルゴリズム(複数可)を含み得る。いったん本開示を知らされれば、かかる好適なアルゴリズムは、当業者には明らかであり、これには例えば、信号強度と閾値(複数可)とを比較する、及び/又は、信号の変化率などの信号特性を利用する、好適なアルゴリズムが挙げられ得る。マイクロコントローラブロック112は、ハウジング110内に配置され、当業者に既知の任意の好適なマイクロコントローラ及び/又はマイクロプロセッサを含むことができる。好適なマイクロコントローラには、Texas Instruments(Dallas,Texas、USA)から部品番号MSP430シリーズとして市販されているもの、ST MicroElectronics(Geneva,Switzerland)から部品番号STM32F及びSTM32Lシリーズとして市販されているもの、並びに、Atmel Corporation(San Jose,California、USA)から部品番号SAM4Lシリーズとして市販されているものが挙げられるが、これらに限定されない。
図1〜3の実施形態において、身体部分近接センサモジュール107は、例えば、部品番号AD7153(Analog Devices(USA)から販売)の市販の静電容量タッチセンサなどの、静電容量タッチセンサであり、これは組み込み形のデジタル−アナログコンバーターを有し、よって、I2Cバス(SDA及びSCL)を用いてデータ信号を直接マイクロコントローラへ直接送信することができる。分析試験ストリップがストリップポートコネクタに挿入されると、マイクロコントローラが目覚め、指近接センサモジュールを目覚めさせるが、手持ち式試験計測器を完全な高電力起動状態にはしない。図3では、静電容量検出要素を図示するのに、ラベルCESENS1が使用されている。あるいは、この身体部分センサは、電気化学式分析試験ストリップの少なくとも1つの電極と導通するよう構成されている静電容量式身体部分センサであってよく、これにより、この身体部分近接センサモジュールは、電気化学式分析試験ストリップの末端での静電容量を検出する。この状況において、この電極(複数可)は、図3でCSENS1としてラベルされている模式的電気要素の一部分となる。
ユーザの身体部分(例えばユーザの指)がストリップポートコネクタの近接領域に入り、すなわち、挿入されている分析試験ストリップの近接領域に入ると、指近接検出モジュールが、ユーザの身体部分の存在を検出し、コマンド信号をマイクロコントローラへ送信する。マイクロコントローラはこのコマンドを受け取ると、ADCをオンにし、通常の方法で試料採取を開始し、身体部分近接検出モジュールが低電力スリープモードにされる。
アナログ電気回路ブロック114は、当業者に周知の任意の好適なアナログ電気回路ブロックであってよく、これは、挿入されている電気化学式分析試験ストリップに、励起電圧及び電流波形を提供し、更に、結果として得られる電流及び電圧のマイクロコントローラのアナログ−デジタル(ADC)サブブロックが受け取る際の信号調節及び緩衝を提供するよう構成される。
デジタル電気回路ブロック116は、当業者に周知の任意の好適なデジタル電気回路であってよく、論理インターフェースをマイクロコントローラに提供し、更に、ソフトウェアコマンドを介した制御及び設定を提供するよう、構成され得る。
図4は、本発明による手持ち式試験計測器の別の実施形態に利用可能な、別の身体部分近接センサモジュール107’の簡略化模式図である。身体部分近接センサ107’は、手持ち式試験計測器のストリップポートコネクタに挿入されている、電気化学式分析試験ストリップの電極(図4のラベルE1及びE2であり、例えば、全血試料中のヘマトクリット測定用に構成された電極を含む)に操作可能に接続するよう構成される。
図4を参照すると、身体部分近接センサモジュール107’は、250KHz矩形波入力信号から、250KHz正弦波を生成するよう構成されている。この250KHz正弦波を、挿入されている電気化学式分析試験ストリップの電極(例えば、全血試料中のヘマトクリット判定用に構成された電極)に印加する。この周波数で、ユーザの身体部分(例えばユーザの指)が、電気化学式分析試験ストリップの端に触れるか又は触れそうになっている(距離が10mm以下)ときに、人体の静電容量効果が検出可能である。ユーザの指が検出されると、手持ち式試験計測器は、高電力起動状態に切り替えられ得る。これで250KHzの信号は停止される。必要な場合、全血試料の分析物及び/又は特性を判定する目的のために、電気化学式分析試験ストリップに適用される全血試料のインピーダンスを測定するよう、250KHzの信号を別の周波数(例えば77KHz)に変更することができる。ユーザの身体部分を有益に検出する工程と、続いてインピーダンス測定を行う工程の両方のために、単一の電気回路を使用することにより、別個の専用の身体部分近接センサモジュールにかかるコストを、有利に回避することができる。そのようなインピーダンス測定は、例えば、米国特許出願第13/857280号(2013年4月5日出願、代理人整理番号DDI5253USNP)に記述されており、これは参照により全体が本明細書に組み込まれる。ただし、専用の身体部分近接センサモジュールは、低電力スタンバイ状態で容易かつ独立に通電される利点を有する。
図4の矩形波は、例えば、マイクロコントローラ(例えば、Texas Instruments(Texas,USA)から市販されているマイクロコントローラ MSP430F5638など)を使用して生成することができる。図4に示されているフィルタ回路は、分析ストリップ上の電極に対し、250KHzの正弦波(147mV)を生成する。
上述のように、図4の模式図は、所定の周波数の正弦波信号を分析試験ストリップの電極に印加し、戻り信号の位相を測定するよう構成される。250KHzは、ヒトの指の静電容量効果に特に感受性が高いことが示されており、よって、ユーザの指の存在は、図4の回路を使用して判定することができる。あるいは、150KHz〜500KHzの範囲の他の好適な周波数を利用して、ユーザの指の存在を検出することができる。ヒトの身体静電容量によって位相変化が生じ、これが、手持ち式計測器のマイクロコントローラと連携した図4の回路により検出される。
図5は、本発明の一実施形態による、体液試料(例えば、ユーザの指先から搾り出された全血試料)中の分析物(例えばグルコース)、又はその特性(例えばヘマトクリット)の判定のために、分析試験ストリップと共に使用される手持ち式試験計測器(例えば、図1、2、及び3の手持ち式試験計測器100)を利用する方法500におけるステップを示す流れ図である。
方法500は、低電力スタンバイ状態にある手持ち式試験計測器に、分析試験ストリップを、操作可能に挿入する工程を含む(図5の工程510を参照)。次に、方法500の工程520で、手持ち式試験計測器の身体部分近接センサモジュールが利用され、手持ち式試験計測器のストリップポートコネクタの所定の距離内にあるユーザの身体部分の存在を検出する(図5の工程520を参照)。
方法500の工程530で、所定の距離内にあるユーザの身体部分を検出すると、手持ち式試験計測器の電気回路が、所定の距離内にあるユーザの身体部分(例えば、ユーザの指、前腕又は手のひら)を検出すると、低電力スタンバイ状態から高電力起動状態へと切り替えられる。
いったん本開示を知らされると、当業者は、方法500を含む、本発明の実施形態による方法が、本発明の実施形態による、かつ本明細書において説明される、手持ち式試験計測器の技術、利益、及び特徴のいずれかを組み込むように容易に修正されることができることを認識するであろう。
本開示を知らされると当業者は、方法600を含む本発明の実施形態による計器及び方法が、Cottrell電流測定値、電量測定、電流測定、クロノアンペロメトリ、電位差測定法及びクロノポテンシオメトリを基本とするものを含む任意の好適な電記化学的技術を利用することができることを認識するであろう。
本発明の好ましい実施形態を本明細書で図示し説明したが、このような実施形態は単に一例として与えられているものであることは当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく多くの変形、変更、及び代用が想到されるであろう。本発明の実施に際して、本明細書に記載される実施形態の様々な代替例が用いられ得る点を理解されたい。以下の「特許請求の範囲」は、本発明の範囲を定義すると共に、特許請求の範囲に含まれる装置及び方法、並びにそれらの均等物をこれによって網羅することを目的としたものである。
Claims (29)
- 体液試料中の分析物の判定において分析試験ストリップと共に使用する手持ち式試験計測器であって、該手持ち式試験計測器が、
ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたマイクロコントローラと、
該ハウジング内に少なくとも部分的に配置された身体部分近接センサモジュールと、
分析試験ストリップを操作可能に受容するよう構成されたストリップポートコネクタと、
を含み、該身体部分近接センサモジュールは、該ストリップポートコネクタの所定の距離内にあるユーザの身体部分の存在を検出し、かつ、かかるユーザの身体部分の存在を検出すると、かかるユーザの身体部分の存在を示す信号を該マイクロコントローラに送信するよう構成されている、手持ち式試験計測器。 - 前記所定の距離が10mm未満である、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記所定の距離が5mm未満である、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記身体部分近接センサモジュールが、静電容量の変化に基づいてユーザの指の存在を検出するよう構成されている、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記分析試験ストリップが、複数の電極を備えた電気化学式分析試験ストリップであり、前記身体部分近接センサモジュールが、該電気化学式分析試験ストリップの少なくとも1つの電極と導通するよう構成されており、これにより、該身体部分近接センサモジュールは、該電気化学式分析試験ストリップの末端での静電容量を検出する、請求項4に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記身体部分近接センサモジュールが、前記ストリップポートコネクタに挿入された分析試験ストリップを介して送信される信号の相変化に基づいて、ユーザの身体部分の存在を検出するよう構成されている、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記身体部分近接センサモジュールが、挿入されている分析試験ストリップの電極に印加される正弦波を利用して、前記ストリップポートコネクタの前記所定の距離内にあるユーザの身体部分の存在を検出する、請求項6に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記正弦波が、150KHz〜500KHzの周波数範囲の矩形波から誘導される、請求項7に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記正弦波が、250KHzの矩形波から誘導される、請求項7に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記所定の距離内にあるユーザの身体部分を検出し、かつ、分析試験ストリップを前記ストリップポートコネクタに操作可能に挿入した後、前記マイクロコントローラが、前記手持ち式試験計測器を低電力スタンバイ状態から高電力起動状態に切り替えるよう構成されている、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記分析試験ストリップが、電気化学式分析試験ストリップである、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記電気化学式分析試験ストリップが、全血体液試料内のグルコースの判定用に構成された電気化学式分析試験ストリップである、請求項11に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記ユーザの身体部分が該ユーザの指である、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記ユーザの身体部分が該ユーザの前腕である、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 前記ユーザの身体部分が該ユーザの手のひらである、請求項1に記載の手持ち式試験計測器。
- 体液試料中の分析物、又は体液試料の特性の判定において、分析試験ストリップと共に使用するための手持ち式試験計測器を利用するための方法であって、
低電力スタンバイ状態にある手持ち式試験計測器に、分析試験ストリップを、操作可能に挿入する工程と、
該手持ち式試験計測器の身体部分近接センサモジュールを利用して、該手持ち式試験計測器のストリップポートコネクタの所定の距離内にあるユーザの身体部分の存在を検出する工程と、
該所定の距離内にある該ユーザの身体部分の存在を検出すると、該手持ち式試験計測器の電気回路を、該低電力スタンバイ状態から高電力起動状態へと切り替える工程と、
を含む、方法。 - 前記手持ち式試験計測器のマイクロコントローラを用いて、前記分析試験ストリップに適用された、体液試料中の分析物、及び体液試料の特性のうち、少なくとも1つを判定する工程を更に含む、請求項16に記載の方法。
- 前記分析試験ストリップが、全血試料内のグルコースの判定用に構成された電気化学式分析試験ストリップである、請求項16に記載の方法。
- 前記所定の距離が10mm未満である、請求項16に記載の方法。
- 前記所定の距離が5mm未満である、請求項16に記載の方法。
- 前記身体部分近接センサモジュールが、静電容量の変化に基づいてユーザの身体部分の存在を検出するよう構成されている、請求項16に記載の方法。
- 前記身体部分近接センサモジュールが、前記ストリップポートコネクタに挿入された分析試験ストリップを介して送信される信号の相変化に基づいて、ユーザの指の存在を検出するよう構成されている、請求項21に記載の方法。
- 前記身体部分近接センサが、挿入されている分析試験ストリップの電極に印加される正弦波を利用して、前記ストリップポートコネクタの前記所定の距離内にあるユーザの指の存在を検出する、請求項22に記載の方法。
- 前記正弦波が、150KHz〜500KHzの周波数範囲の矩形波から誘導される、請求項23に記載の方法。
- 前記正弦波が、250KHzの矩形波から誘導される、請求項23に記載の方法。
- 前記所定の距離内にあるユーザの身体部分を検出し、かつ、分析試験ストリップを前記ストリップポートコネクタに操作可能に挿入した後、前記手持ち式試験計測器が、前記手持ち式試験計測器を低電力スタンバイ状態から高電力起動状態に切り替えるよう構成されているマイクロコントローラを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記ユーザの身体部分が該ユーザの指である、請求項16に記載の方法。
- 前記ユーザの身体部分が該ユーザの前腕である、請求項16に記載の方法。
- 前記ユーザの身体部分が該ユーザの手のひらである、請求項16に記載の方法。
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