RU2616518C2 - Ручной диагностический прибор для измерения гематокрита с измерительным контуром на основе фазового смещения - Google Patents

Ручной диагностический прибор для измерения гематокрита с измерительным контуром на основе фазового смещения Download PDF

Info

Publication number
RU2616518C2
RU2616518C2 RU2014117497A RU2014117497A RU2616518C2 RU 2616518 C2 RU2616518 C2 RU 2616518C2 RU 2014117497 A RU2014117497 A RU 2014117497A RU 2014117497 A RU2014117497 A RU 2014117497A RU 2616518 C2 RU2616518 C2 RU 2616518C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
phase
hand
analytical test
hematocrit
Prior art date
Application number
RU2014117497A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014117497A (ru
Inventor
Ульрих КРАФТ
Дэвид ЭЛДЕР
Махиар КЕРМАНИ
Original Assignee
Лайфскэн Скотлэнд Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лайфскэн Скотлэнд Лимитед filed Critical Лайфскэн Скотлэнд Лимитед
Publication of RU2014117497A publication Critical patent/RU2014117497A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2616518C2 publication Critical patent/RU2616518C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3274—Corrective measures, e.g. error detection, compensation for temperature or hematocrit, calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3273—Devices therefor, e.g. test element readers, circuitry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/14—Heterocyclic carbon compound [i.e., O, S, N, Se, Te, as only ring hetero atom]
    • Y10T436/142222—Hetero-O [e.g., ascorbic acid, etc.]
    • Y10T436/143333—Saccharide [e.g., DNA, etc.]
    • Y10T436/144444—Glucose

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ручному диагностическому прибору для использования с аналитической тест-полоской при определении глюкозы в крови включает в себя корпус (110); узел микроконтроллера (112), расположенный в корпусе; и узел измерения гематокрита на основе фазового смещения (114). Узел измерения гематокрита на основе фазового смещения включает в себя подузел генерации сигналов (120), подузел фильтра низких частот (122), подузел контактной поверхности взаимодействия в ячейке для пробы аналитической тест-полоски (124), подузел трансимпедансного усилителя (128) и подузел фазового детектора (130). Кроме того, узел измерения гематокрита на основе фазового смещения и узел микроконтроллера выполнены с возможностью вычисления смещения фазы пробы физиологической жидкости в измерительной ячейке аналитической тест-полоски, помещенной в ручной диагностический прибор. Узел микроконтроллера также выполнен с возможностью вычисления уровня гематокрита в пробе физиологической жидкости с учетом измеренного фазового смещения. Использование прибора позволяет с высокой точностью определять глюкозу в капле крови. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом относится к медицинским устройствам, в частности к диагностическим приборам и к способам их использования.
ОПИСАНИЕ СМЕЖНОЙ ОБЛАСТИ
Определение (например, обнаружение и (или) измерение концентрации) определяемого вещества в пробе текучей среды представляет особый интерес в медицинской области. Например, может быть необходимо определить концентрацию глюкозы, кетоновых тел, холестерина, липопротеинов, триглицеридов, ацетаминофена и (или) гликированного гемоглобина в пробе физиологической жидкости, такой как моча, кровь, плазма крови или межклеточная жидкость. Такие определения можно выполнить при помощи ручного диагностического прибора в комбинации с аналитическими тест-полосками (например, аналитическими тест-полосками для электрохимических методов анализа).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новые признаки настоящего изобретения подробно представлены в приложенной формуле изобретения. Для лучшего понимания признаков и преимуществ настоящего изобретения рекомендуется изучить приведенное ниже подробное описание, в котором изложены примеры осуществления, использующие принципы настоящего изобретения, а также прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами.
Фиг. 1 представляет собой упрощенное изображение ручного диагностического прибора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой упрощенную блок-схему различных блоков ручного диагностического прибора, представленного на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой упрощенную блок-схему узла для измерения гематокрита на основе фазового смещения, который может применяться в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой упрощенную блок-схему с примечаниями для подузла двойного фильтра низких частот, который может применяться в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 представляет собой упрощенную блок-схему подузла трансимпедансного усилителя с токовым управлением (УН) с примечаниями, который может применяться в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 представляет собой упрощенную блок-схему, изображающую подузлы двойного фильтра низких частот, калибровочной нагрузки, взаимодействия ячейки для пробы и тестовой аналитической полоски, а также подузлы трансимпедансного усилителя с токовым управлением (с примечаниями), смещения фазы XOR (исключающее ИЛИ) и смещения фазы Quadratur DEMUX, которые могут применяться в блоке для измерения гематокрита на основе фазового смещения в варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 7 представлена структурная схема, описывающая стадии способа использования ручного диагностического прибора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание примеров осуществления изобретения
Приведенное ниже подробное описание следует толковать с учетом чертежей, на которых одинаковые элементы на разных фигурах представлены под одинаковыми номерами. Примеры осуществления изобретения, показанные на фигурах, необязательно представленных в масштабе, служат исключительно в целях объяснения и ни в коей мере не ограничивают объем настоящего изобретения. Подробное описание раскрывает принципы настоящего изобретения с помощью примеров, которые не ограничивают настоящее изобретение. Настоящее описание позволяет любому специалисту в данной области осуществлять и использовать настоящее изобретение, а также описывает несколько вариантов осуществления, видоизменений, модификаций, альтернатив и назначений изобретения, включая способ осуществления изобретения, который считается наилучшим в настоящее время.
Для целей настоящего изобретения термин «приблизительно» применительно к любым числовым значениям или диапазонам указывает на приемлемый допуск на размер, который позволяет элементу или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем изобретении.
Как правило, ручные диагностические приборы для использования с аналитическими тест-полосками для определения анализируемого вещества (например, глюкозы) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включают в себя корпус, узел микроконтроллера, расположенный в корпусе, блок измерения гематокрита на основе фазового смещения (также известный как прибор для измерения гематокрита на основе фазового смещения в измерительном контуре). В таких ручных диагностических приборах узел для измерения гематокрита на основе фазового смещения включает в себя подузел генерации сигналов, подузел фильтра низких частот, подузел взаимодействия ячейки для пробы и аналитической тест-полоски, подузел трансимпедансного усилителя и подузел фазового детектора. Кроме того, узел измерения гематокрита на основе фазового смещения и узел микроконтроллера выполнены с возможностью измерения смещения фазы пробы физиологической жидкости в измерительной ячейке аналитической тест-полоски, помещенной в ручной диагностический прибор. Узел микроконтроллера также выполнен с возможностью вычисления уровня гематокрита в пробе физиологической жидкости с учетом измеренной фазы смещения.
Ручные диагностические приборы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения полезны тем, что они улучшают точность определения определяемого вещества (например, определения глюкозы) в пробах цельной крови при помощи измерения гематокрита в пробах цельной крови и дальнейшее применение измеренного гематокрита во время определения анализируемого вещества.
После ознакомления с настоящим описанием специалист в данной области определит, что примером ручного диагностического прибора, который можно легко модифицировать в ручной диагностический прибор в соответствии с настоящим изобретением, является доступный в продаже глюкометр OneTouch® Ultra® 2, производство компании LifeScan Inc. (г. Милпитас, штат Калифорния). Дополнительные примеры ручных диагностических приборов, которые также могут быть модифицированы, найдены в опубликованных патентных заявках США № 2007/0084734 (опубликована 19 апреля 2007 года) и 2007/0087397 (опубликована 19 апреля 2007 года) и опубликованной международной заявке на патент № WO2010/049669 (опубликована 6 мая 2010 года), каждая из которых во всей своей полноте включена в настоящий документ путем ссылки.
Фиг. 1 представляет собой упрощенное изображение ручного диагностического прибора 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 представлена упрощенная блок-схема различных узлов ручного диагностического прибора 100. Фиг. 3 представляет собой упрощенную комбинированную блок-схему узла измерения гематокрита на основе фазового смещения ручного диагностического прибора 100. Фиг. 4 представляет собой блок-схему с примечаниями для подузла двойного фильтра низких частот ручного диагностического прибора 100. Фиг. 5 представляет собой блок-схему подузла трансимпедансного усилителя с токовым управлением для ручного диагностического прибора 100. Фиг. 6 представляет собой блок-схему частей узла измерения гематокрита на основе фазового смещения с примечаниями ручного диагностического прибора 100.
Как показано на фиг. 1-6, ручной диагностический прибор 100 включает дисплей 102, множество кнопок интерфейса пользователя 104, разъем порта для полоски 106, USB-интерфейс 108 и корпус 110 (см. фиг. 1). Как, в частности, представлено на фиг. 2, ручной диагностический прибор 100 также включает в себя узел микроконтроллера 112, узел для измерения гематокрита на основе фазового смещения 114, узел управления дисплеем 116, узел памяти 118 и другие электронные компоненты (не показаны) для приложения диагностического напряжения к аналитической тест-полоске (обозначенной как TS на фиг. 1), а также для измерения электрохимического отклика (например, множества значений диагностического тока) и определения определяемого вещества на основе электрохимического отклика. Для упрощения текущего описания на фигурах изображены не все такие электронные схемы.
Дисплей 102 может представлять собой, например, жидкокристаллический дисплей или бистабильный дисплей, выполненный с возможностью отображения экранного изображения. Примеры экранного изображения могут включать в себя концентрацию глюкозы, дату и время, сообщение об ошибке, а также интерфейс пользователя с инструкциями по выполнению диагностики для конечного пользователя.
Разъем порта для полоски 106 выполнен с возможностью функционального сопряжения с аналитической тест-полоской TS, такой как аналитическая тест-полоска для электрохимических методов анализа, предназначенная для определения концентрации глюкозы в пробе цельной крови. Таким образом, аналитическая тест-полоска предназначена для рабочего ввода в разъем порта для полоски 106 и функционального взаимодействия с узлом измерения гематокрита на основе фазового смещения 114 при помощи, например, подходящих электрических контактов.
USB-интерфейс 108 может представлять собой любой соответствующий интерфейс, известный специалисту в данной области. USB-интерфейс 108 является, по существу, пассивным компонентом, выполненным с возможностью подачи питания и использования в качестве линии передачи данных на ручной диагностический прибор 100.
После сопряжения аналитической тест-полоски с ручным диагностическим прибором 100 или перед этим в камеру для приема пробы аналитической тест-полоски подается проба физиологической жидкости (например, проба цельной крови). Аналитическая тест-полоска может включать ферментативные реагенты, избирательно и количественно преобразующие анализируемое вещество в другую предварительно заданную химическую форму. Например, аналитическая тест-полоска может включать в себя ферментативный реагент с феррицианидом и глюкозооксидазой, для того чтобы физически преобразовать глюкозу в окисленную форму.
Блок памяти 118 ручного диагностического прибора 100 включает в себя соответствующий алгоритм и может быть настроен наравне с узлом микроконтроллера 112 для определения определяемого вещества на основе электрохимического отклика аналитической тест-полоски и гематокрита из представленной пробы. Например, гематокрит может использоваться для определения определяемого вещества глюкозы в крови для компенсирования воздействия гематокрита на определение концентраций глюкозы в крови электрохимическим способом.
Узел микроконтроллера 112 располагается в корпусе 110 и может состоять из соответствующего микроконтроллера или микропроцессора, известных компетентным в данной области людям. Соответствующие микроконтроллеры, изготовленные компанией Texas Instruments, Даллас, Техас, США, имеются в продаже с номером детали MSP430F5138. Такой микроконтроллер может генерировать прямоугольный сигнал частотой от 25 до 250 кГц и волну со сдвигом по фазе 90 градусов такой же частоты, при этом функционируя как s-блок генерации сигналов, который будет описан далее. MSP430F5138 также имеет аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) с технологическими возможностями, соответствующими измерительному напряжению, вырабатываемому блоком для измерения гематокрита на основе фазового смещения, применяемым в варианте осуществления настоящего изобретения.
Как, в частности, показано на фиг. 3, узел измерения гематокрита на основе фазового смещения 114 включает в себя подузлы генерации сигналов 120, фильтра низких частот 122, взаимодействия аналитической тест-полоски с ячейкой пробы 124, добавочный узел калибровочной нагрузки 126 (в области, ограниченной пунктирной линией на фиг. 3), подузел трансимпедансного усилителя 128 и подузел фазового детектора 130.
Как описано выше, узел измерения гематокрита на основе фазового смещения 114 и узел микроконтроллера 112 выполнены с возможностью измерения смещения фазы в пробе физиологической жидкости в измерительной ячейке аналитической тест-полоски, помещенной в ручной диагностический прибор при помощи, например, измерения смещения фазы одной или нескольких высокочастотных электрических сигналов, проводимых через физиологическую жидкость. Вместе с тем узел микроконтроллера 112 выполнен с возможностью вычисления гематокрита в физиологической жидкости на основании фазового смещения. Микроконтроллер 112 может измерять гематокрит при помощи, например, АЦП, который измеряет напряжение, получаемое от подузла фазового детектора, преобразовывает потенциалы в фазовое смещение и затем использует соответствующий алгоритм или таблицу преобразования для перевода фазового смещения в значения для гематокрита. Зная эту информацию, компетентный специалист поймет, что подобный алгоритм или таблица преобразования сформированы с учетом различных факторов, таких как геометрия полоски (включая площадь электрода и объем камеры для проб) и частота сигнала.
Было определено, что существует связь между реактивностью пробы цельной крови и гематокритом из этой пробы. Электрическое моделирование физиологической жидкости (т.е. проб цельной крови), как обладающей параллельными емкостными и активными составляющими, указывает на то, что, когда сигнал переменного тока (СПТ) проходит через физиологическую жидкость, смещение фазы СПТ будет зависеть как от частоты напряжения СПТ, так и от содержания гематокрита в образце. Кроме того, моделирование указывает на то, что гематокрит оказывает относительно меньшее воздействие на смещение фазы, когда частота сигнала находится в диапазоне приблизительно от 10 до 25 кГц, и наибольшее воздействие, когда частота сигнала оказывается в диапазоне приблизительно от 250 до 500 кГц. Таким образом, гематокрит в пробе физиологической жидкости может измеряться, например, при помощи СПТ-сигналов известной частоты, пропускаемых через пробу физиологической жидкости, по величине их фазового смещения. Например, фазовое смещение сигнала с частотой в диапазоне от 10 до 25 кГц может использоваться как эталонное при измерении гематокрита, в то время как фазовое смещение сигнала с частотой в диапазоне от 250 до 500 кГц может использоваться в качестве основного измерения.
Как, в частности, представлено на фиг. 3-6, в качестве подузла генерации сигналов 120 может выступать любой соответствующий блок генерации сигналов, который выполнен с возможностью генерирования прямоугольного колебания (от 0 V до V станд.) желаемой частоты. При желании такой подузел генерации сигналов можно присоединить к узлу микроконтроллера 112.
Сигнал 120, преобразованный при помощи подузла генерации сигналов, взаимодействует с подузлом двойного фильтра низких частот 122, который выполнен с возможностью преобразования сигнала прямоугольного колебания в сигнал синусоидального колебания заранее заданной частоты. Двойной ФНЧ на фиг. 4 выполнен с возможностью выдачи как сигнала первой частоты (это частота в диапазоне от 10 до 25 кГц), так и сигнала второй частоты (это частота в диапазоне от 250 до 500 кГц) подаваемого на поверхность контакта подузла ячейки образца и аналитической полоски и в камеру пробы аналитических тест-полосок (также называемой измерительной ячейкой HCT (для гематокрита)). Выбор первой и второй частоты выполняется при помощи модулятора IC7 на фиг. 4. Двойной ФНЧ на фиг. 4 включает в себя использование соответствующих рабочих усилителей (IC4 и IC5), таких как рабочие усилители, предусмотренные компанией Texas Instruments, Даллас, Техас, США. Это высокоскоростные рабочие усилители КМПО-типа с обратной связью по напряжению, номер по каталогу OPA354.
Как представлено на фиг. 4, F-DRV представляет собой входной сигнал с прямоугольной формой волны низкой или высокой частоты (например, 25 или 250 кГц), который также соединен как с IC4, так и с IC5. Сигнал Fi-ВЫС./НИЗ. (с микроконтроллера) выбирает выходной сигнал с подузла двойного фильтра низких частот 122 при помощи модулятора IC7. C5 на фиг. 4 выполнена с возможностью блокирования рабочего напряжения на подузле двойного фильтра низких частот 122 от измерительной ячейки HCT.
Несмотря на то что на фиг. 4 изображен определенный двойной ФНЧ, в качестве подузла двойного фильтра низких частот 122 может выступать любой соответствующий требованиям подузел фильтра низких частот, известный компетентным в своей области специалистам, включая, например, соответствующий фильтр низких частот с многоконтурной обратной связью или фильтр низких частот Саллена Кея.
Синусоидальное колебание, производимое подузлом фильтра низких частот 122, передается на подузел контакта аналитической тест-полоски и ячейки для пробы 124, где оно поступает на ячейку для пробы аналитической тест-полоски (также называемую ячейкой для пробы гематокрита). В качестве узла взаимодействия аналитической тест-полоски с ячейкой для пробы 124 может выступать любой соответствующий узел с ячейкой образца, имеющей поверхность взаимодействия, например узел с контактной поверхностью, выполненный с возможностью рабочего взаимодействия с ячейкой для пробы аналитической тест-полоски при помощи первого и второго электродов аналитической тест-полоски, помещенных в ячейку для пробы. При такой конфигурации сигнал поступает в ячейку для пробы (из подузла фильтра низких частот) через первый электрод и снимается с ячейки для пробы (при помощи подузла трансимпедансного усилителя) через второй электрод, как изображено на фиг. 6.
Ток, создающийся сигналом, проходящим через ячейку для пробы, перехватывается подузлом трансимпедансного усилителя 128 и преобразуется в сигнал напряжения для передачи на подузел фазового детектора 130.
В качестве подузла трансимпедансного усилителя 128 может выступать любой соответствующий подузел трансимпедансного усилителя, известный специалисту, компетентному в данной области. Фиг. 5 представляет собой упрощенную блок-схему одного из таких подузлов трансимпедансного усилителя (основанных на использовании двух рабочих усилителей OPA354: IC3 и IC9) с примечаниями. Первая ступень подузла трансимпедансного усилителя с токовым управлением (TIA) 128 работает, например, с напряжением 400 мВ, что ограничивает амплитуду переменного тока до ±400 мВ. Вторая ступень подузла TIA 128 работает на V станд./2, - это конфигурация, которая позволяет генерировать выходной сигнал во всем диапазоне аналогово-цифровых входных сигналов микроконтроллера. C9 подузла TIA 128 выступает в качестве блокирующего элемента, который позволяет проходить лишь сигналам переменного тока от синусоидальных колебаний.
В качестве подузла фазового детектора 130 может выступать любой соответствующий подузел фазового детектора, который может вырабатывать как цифровую частоту, которую может считать узел микроконтроллера 112 с использованием функции перехвата, так и аналоговое напряжение, которое может считать узел микроконтроллера 112 с помощью аналого-цифрового преобразователя. На фиг. 6 изображена схема, на которой находятся два подузла фазовых детекторов, а именно фазовый детектор XOR (в верхней части на фиг. 6, включает в себя IC22 и IC23) и фазовый детектор Quadrature DEMUX (в нижней части фиг. 6, включает в себя IC12 и IC13).
На фиг. 6 также изображена установка подузла калибровочной нагрузки 126, которая включает в себя модулятор (IC16) и имитацию нагрузки R7 и C6. Установка подузла калибровочной нагрузки 126 предназначена для динамического измерения сдвига фазы относительно известного нулевого фазового смещения, вырабатываемого резистором R7, таким образом, обеспечивается сдвиг фазы для использования при калибровке. C6 выполнен с возможностью усиления предварительно заданного незначительного фазового смещения, например для компенсирования фазовых задержек, причиной которых явилась паразитная емкость в трассах прохождения сигналов на пути к ячейке для пробы или для фазовых задержек в электрических контурах (ФНЧ и TIA).
Контур фазового детектора Quadrature DEMUX на фиг. 6 включает в себя два раздела: один раздел для сопротивления входящего сигнала переменного тока, другой для индукции входящего сигнала переменного тока. Использование этих двух разделов позволяет одновременно измерять как сопротивление, так и индукцию сигнала переменного тока в диапазоне измерений от 0 до 360 градусов. Контур детектора Quadrature DEMUX на фиг. 6 генерирует два раздельных напряжения на выходе. Один из видов напряжения на выходе представляет собой «синфазное измерение» и пропорционален резистивной составляющей сигнала переменного тока. Другой вид напряжения на выходе представляет собой «квадратурное измерение» и пропорционален реактивной составляющей сигнала переменного тока. Фазовое смещение рассчитывается следующим образом:
Φ=tan-1(VКВАДР. ФАЗА/VСИНФАЗА)
Контур такого фазового детектора, как Quadrature DEMUX, также может измерять комплексное сопротивление (импеданс) физиологической жидкости в ячейке для пробы. Гипотетически (необязательно) импеданс может быть использован наравне с фазовым смещением или по отдельности для определения гематокрита в физиологической пробе. Амплитуду сигнала, пропущенного через ячейку для пробы, можно вычислить с помощью двух выходных напряжений контура детектора Quadrature DEMUX следующим образом:
Амплитуда = SQR ((VКВАДР. ФАЗА)2+(VСИНФАЗА)2)
Для определения комплексного сопротивления эту амплитуду затем сравнивают с измеренной амплитудой имеющегося резистора стандартного блока нагружения 126.
Диапазон измерения части фазового детектора XOR (исключающее ИЛИ) от 0° до 180°, или наоборот, диапазон измерений от -90° до +90° зависит от того, синфазен ли «входной сигнал с прямоугольной формой волны по сравнению с мкC» синусоидальному колебанию или имеет сдвиг по фазе на 90°. Фазовый детектор XOR (исключающее ИЛИ) вырабатывает выходную частоту, которая всегда вдвое выше частоты входного сигнала, однако цикл нагрузки может изменяться. Если оба входных сигнала совершенно синфазны, то выходной сигнал считается НИЗКИМ. Если оба входа смещены на 180°, то уровень на выходе будет ВЫСОКИМ. Путем интегрирования сигнала на выходе, например при помощи простого элемента RC, напряжение можно преобразовывать, и оно будет прямопропорционально фазовому смещению между двумя входными сигналами.
При ознакомлении с настоящей информацией квалифицированный специалист придет к выводу, что подузлы фазового детектора, применяемые в варианте осуществления настоящего изобретения, могут быть любой соответствующей формы и могут включать, например, формы, где применяется техника XOR (исключающее ИЛИ) и техники синхронного детектирования.
Так как подузел фильтра низких частот 122, подузел трансимпедансного усилителя 128 и подузел фазового детектора 130 могут передавать остаточное фазовое смещение в блок для измерения гематокрита на основе фазового смещения 114, стандартный узел калибровочной нагрузки 126 может быть опционально включен в узел для измерения гематокрита на основе фазового смещения. Стандартный узел калибровочной нагрузки 126 выполнен таким образом, чтобы нагрузка имела резистивный характер (например, нагрузка 33 кОм), поэтому он не вызывает смещения фазы между напряжением возбуждения и вырабатываемым током. Стандартный узел калибровочной нагрузки 126 выполнен таким образом, чтобы при подключении к контуру показывать «нулевое» значение при калибровке. Откалиброванный ручной диагностический прибор может измерять фазовое смещение проб физиологической жидкости при помощи вычитания «нулевого» значения, чтобы вычислить скорректированное фазовое смещение и в дальнейшем вычислить уровень гематокрита в физиологической пробе на основании скорректированного фазового смещения.
На фиг. 7 изображена функциональная диаграмма с описанием этапов в способе 200 для использования ручного диагностического прибора и аналитической тест-полоски (например, аналитическая тест-полоска на электрохимической основе). Способ 200 на этапе 210 включает в себя введение пробы цельной крови в измерительную ячейку аналитической тест-полоски.
На этапе 220 фазовое смещение пробы цельной крови в измерительной ячейке измеряется при помощи измерительного узла на основе фазового смещения и узла микроконтроллера ручного диагностического прибора. Далее способ 200 включает в себя вычисление гематокрита в пробе цельной крови, основанное на измерении фазового смещения при помощи узла микроконтроллера (см. этап 230 на фиг. 7).
После ознакомления с настоящим описанием специалисту в данной области станет понятно, что способы в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, включая способ 200, можно легко модифицировать для включения любых из методик, преимуществ и характеристик ручных диагностических приборов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, описанными в настоящем документе. Например, при необходимости может определяться анализируемое вещество в представленной пробе физиологической жидкости при помощи аналитической тест-полоски, ручного диагностического прибора и измеренного гематокрита.
Так как здесь были показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалиста в данной области будет очевидно, что такие варианты предоставляются только в качестве примера. Многочисленные изменения, модификации, замены будут актуальны для специалистов в данной области в связи с изобретением. Следует понимать, что при осуществлении настоящего изобретения на практике можно использовать различные альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, описанного в настоящем документе. Предполагается, что следующая формула изобретения определяет объем настоящего изобретения, и устройства и способы, а также их эквиваленты охвачены формулой изобретения.

Claims (42)

1. Ручной диагностический прибор для использования с аналитической тест-полоской при определении глюкозы в крови в пробе физиологической жидкости, причем ручной диагностический прибор содержит:
корпус;
узел микроконтроллера, расположенный в корпусе; и
узел измерения гематокрита на основе фазового смещения, расположенный в корпусе, причем узел измерения гематокрита на основе фазового смещения включает в себя последовательно в следующем порядке:
подузел генерации сигнала, выполненный с возможностью генерировать по меньшей мере первый электрический сигнал первой частоты в диапазоне 10 кГц - 25 кГц и второй электрический сигнал второй частоты в диапазоне 250 кГц - 500 кГц;
подузел фильтра низких частот;
подузел взаимодействия с ячейкой для пробы аналитической тест-полоски;
подузел трансимпедансного усилителя; и подузел фазового детектора,
причем узел измерения гематокрита на основе фазового смещения и узел микроконтроллера выполнены с возможностью измерения фазового смещения пробы физиологической жидкости в ячейке для пробы аналитической тест-полоски, вставленной в ручной диагностический прибор с использованием как упомянутого первого сигнала первой частоты, так и упомянутого второго сигнала второй частоты, причем фазовое смещение пробы физиологической жидкости является фазовым смещением электрического сигнала, измеренного, когда электрический сигнал пропускают через пробу физиологической жидкости,
причем узел измерения гематокрита на основе фазового смещения и узел микроконтроллера выполнены так, что упомянутый сигнал первой частоты применяется в качестве опорного сигнала во время измерения фазового смещения пробы физиологической жидкости, и
причем узел микроконтроллера выполнен с возможностью вычисления гематокрита физиологической жидкости на основе измеренного фазового смещения.
2. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором проба физиологической жидкости является пробой цельной крови.
3. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как детектор с захватом нарастающего фронта.
4. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор с двухфронтовым захватом.
5. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор XOR (на основе операции исключающее ИЛИ).
6. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор с синхронной модуляцией.
7. Ручной диагностический прибор по п. 1, дополнительно включающий в себя подузел калибровочной нагрузки, сконфигурированный параллельно с подузлом взаимодействия с ячейкой для пробы аналитической тест-полоски и с возможностью обеспечения фазового сдвига для использования при калибровке.
8. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором узел измерения гематокрита на основе фазового смещения и узел микроконтроллера выполнены с возможностью измерения фазового смещения пробы физиологической жидкости в ячейке для пробы аналитической тест-полоски, вставленной в ручной диагностический прибор, посредством пропускания сигнала известной частоты через пробу физиологической жидкости и измерения фазового смещения сигнала.
9. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором узел генерации сигнала объединен с узлом микроконтроллера.
10. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором подузел взаимодействия с ячейкой для пробы аналитической тест-полоски выполнен с возможностью рабочего взаимодействия с ячейкой для пробы аналитической тест-полоски посредством первого электрода и второго электрода аналитической тест-полоски, расположенной в ячейке для пробы.
11. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором аналитическая тест-полоска является аналитической тест-полоской на электрохимической основе, предназначенной для определения уровня глюкозы в пробе цельной крови.
12. Ручной диагностический прибор по п. 1, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор Quadratur DEMUX.
13. Способ для применения ручного диагностического прибора и аналитической тест-полоски, причем способ содержит:
помещение аналитической тест-полоски в ручной диагностический прибор;
введение пробы цельной крови в ячейку для пробы аналитической тест-полоски;
измерение фазового смещения пробы цельной крови в ячейке для пробы с использованием узла измерения гематокрита на основе фазового смещения и узла микроконтроллера ручного диагностического прибора, причем фазовое смещение пробы цельной крови является фазовым смещением электрического сигнала, измеренного, когда электрический сигнал пропускают через пробу цельной крови; и
вычисление гематокрита пробы цельной крови на основе измеренного фазового смещения с использованием узла микроконтроллера; и
при этом узел измерения гематокрита на основе фазового смещения и узел микроконтроллера выполнены с возможностью измерения фазового смещения пробы цельной крови с использованием первого сигнала первой частоты в диапазоне 10 кГц - 25 кГц в качестве опорного сигнала и второго сигнала второй частоты в диапазоне 250 кГц - 500 кГц.
14. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя
определение анализируемого вещества во введенной пробе цельной крови с использованием аналитической тест-полоски, ручного диагностического прибора и вычисленного гематокрита.
15. Способ по п. 14, в котором аналитическая тест-полоска является аналитической тест-полоской на электрохимической основе, а определяемым веществом является глюкоза.
16. Способ по п. 13, в котором этап измерения включает в себя измерение фазового смещения с помощью схемного узла измерения на основе фазового смещения, расположенного в ручном диагностическом приборе, который включает в себя последовательно в следующем порядке:
подузел генерации сигнала;
подузел фильтра низких частот;
подузел взаимодействия с ячейкой для пробы аналитической тест-полоски;
подузел трансимпедансного усилителя;
подузел фазового детектора.
17. Способ по п. 16, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор с захватом нарастающего фронта.
18. Способ по п. 16, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор с двухфронтовым захватом.
19. Способ по п. 16, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор XOR (на основе операции исключающее ИЛИ).
20. Способ по п. 16, в котором подузел фазового детектора сконфигурирован как фазовый детектор с синхронной модуляцией.
21. Способ по п. 16, в котором подузел фазового детектора представляет собой фазовый детектор Quadratur DEMUX.
RU2014117497A 2011-09-30 2012-10-01 Ручной диагностический прибор для измерения гематокрита с измерительным контуром на основе фазового смещения RU2616518C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/250,525 2011-09-30
US13/250,525 US8623660B2 (en) 2011-09-30 2011-09-30 Hand-held test meter with phase-shift-based hematocrit measurement circuit
PCT/GB2012/052421 WO2013045950A1 (en) 2011-09-30 2012-10-01 Hand-held test meter with phase-shift-based hematocrit measurement circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014117497A RU2014117497A (ru) 2015-11-10
RU2616518C2 true RU2616518C2 (ru) 2017-04-17

Family

ID=47071410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014117497A RU2616518C2 (ru) 2011-09-30 2012-10-01 Ручной диагностический прибор для измерения гематокрита с измерительным контуром на основе фазового смещения

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8623660B2 (ru)
EP (1) EP2766720B1 (ru)
JP (1) JP6223343B2 (ru)
KR (1) KR102014059B1 (ru)
CN (1) CN103842808B (ru)
AU (1) AU2012314100B2 (ru)
BR (1) BR112014007726A2 (ru)
CA (1) CA2850135C (ru)
ES (1) ES2738524T3 (ru)
HK (1) HK1201326A1 (ru)
RU (1) RU2616518C2 (ru)
WO (1) WO2013045950A1 (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9903830B2 (en) 2011-12-29 2018-02-27 Lifescan Scotland Limited Accurate analyte measurements for electrochemical test strip based on sensed physical characteristic(s) of the sample containing the analyte
US20140299483A1 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Lifescan Scotland Limited Analyte meter and method of operation
US9395319B2 (en) * 2013-05-02 2016-07-19 Lifescan Scotland Limited Analytical test meter
US20140353176A1 (en) * 2013-06-04 2014-12-04 Lifescan Scotland Limited Hand-held test meter with time-multiplexed phase detection
US9835578B2 (en) * 2013-06-27 2017-12-05 Lifescan Scotland Limited Temperature compensation for an analyte measurement determined from a specified sampling time derived from a sensed physical characteristic of the sample containing the analyte
US9243276B2 (en) 2013-08-29 2016-01-26 Lifescan Scotland Limited Method and system to determine hematocrit-insensitive glucose values in a fluid sample
US9459231B2 (en) 2013-08-29 2016-10-04 Lifescan Scotland Limited Method and system to determine erroneous measurement signals during a test measurement sequence
US20150073718A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-12 Lifescan Scotland Limited Phase-difference determination using test meter
TWI504889B (zh) * 2013-11-19 2015-10-21 Apex Biotechnology Corp 血容比量測系統及利用其量測的方法
US9442089B2 (en) 2013-12-23 2016-09-13 Lifescan Scotland Limited Analyte meter test strip detection
CN106164659A (zh) * 2014-03-07 2016-11-23 得克萨斯州大学系统董事会 用于分子分析的三电极设备和方法
US9470649B2 (en) * 2014-06-10 2016-10-18 Lifescan Scotland Limited Hand-held test mester with low-distortion signal generation circuit
EP3224373A4 (en) * 2014-11-25 2018-05-09 Polymer Technology Systems, Inc. Systems and methods for hematocrit correction in analyte test strips
CN107209174B (zh) * 2014-11-25 2020-01-21 聚合物技术系统公司 通过交流电阻抗相角检测以确定电化学红细胞比容的系统和方法
TWI580958B (zh) 2015-04-28 2017-05-01 財團法人工業技術研究院 分析物濃度的檢測方法
EP3303605B1 (en) * 2015-06-04 2024-04-03 Omni Biomedical, Inc. Multi-mediator reagent formulations for use in electrochemical detection

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1394545A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-03 Bayer Healthcare, LLC Method of determining a haematocrit corrected glucose concentration in whole blood samples wherein the haematocrit concentration is measured by impedance spectroscopy
RU2006144458A (ru) * 2004-05-14 2008-06-20 БАЙЕР ХЕЛТКЭР ЭлЭлСи (US) Способы осуществления корректировки по гематокриту в анализах глюкозы и устройства для этого
RU2338242C2 (ru) * 2002-06-05 2008-11-10 Дайэбитиз Дайэгностикс, Инк. Устройство для тестирования анализируемых веществ
RU2395086C1 (ru) * 2008-11-24 2010-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева Устройство для определения показателя гематокрита
RU2009101335A (ru) * 2008-01-17 2010-07-27 Лайфскен, Инк. (Us) Система и способ для измерения анализируемого вещества в пробе
WO2011047271A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Microchips, Inc. Multi-channel potentiostat for biosensor arrays

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE58909505D1 (de) 1988-06-08 1996-01-04 Philips Patentverwaltung Synchrondemodulator.
US5320732A (en) 1990-07-20 1994-06-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biosensor and measuring apparatus using the same
US5642734A (en) * 1990-10-04 1997-07-01 Microcor, Inc. Method and apparatus for noninvasively determining hematocrit
CN1244779A (zh) * 1995-04-20 2000-02-16 麦克考股份有限公司 非侵入地确定血球比率的方法和设备
US5869971A (en) * 1996-05-17 1999-02-09 Sendx Medical, Inc. Method and apparatus for ratiometric measurement of hematocrit
US7955559B2 (en) * 2005-11-15 2011-06-07 Nanomix, Inc. Nanoelectronic electrochemical test device
US7838296B2 (en) * 2002-08-28 2010-11-23 Separation Technology, Inc. Methods and apparatus for ultrasonic determination of red blood cell indices
EP1447665B1 (en) * 2003-02-11 2016-06-29 Bayer HealthCare LLC Method for reducing effect of hematocrit on measurement of an analyte in whole blood
US7488601B2 (en) * 2003-06-20 2009-02-10 Roche Diagnostic Operations, Inc. System and method for determining an abused sensor during analyte measurement
US8535497B2 (en) * 2003-12-04 2013-09-17 Panasonic Corporation Method of measuring blood component, sensor used in the method, and measuring device
KR100698961B1 (ko) * 2005-02-04 2007-03-26 주식회사 아이센스 전기화학적 바이오센서
WO2007033318A2 (en) * 2005-09-13 2007-03-22 Edwards Lifesciences Corporation Continuous spectroscopic measurement of total hemoglobin
US8066866B2 (en) 2005-10-17 2011-11-29 Lifescan, Inc. Methods for measuring physiological fluids
US7468125B2 (en) 2005-10-17 2008-12-23 Lifescan, Inc. System and method of processing a current sample for calculating a glucose concentration
EP2361427A1 (en) 2008-10-27 2011-08-31 Lifescan Scotland Limited Methods and devices for mitigating esd events
CN102770763B (zh) * 2010-02-25 2015-01-14 生命扫描苏格兰有限公司 电化学分析中的电容检测
US20130084590A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Lifescan Scotland Ltd. Analytical test strip with bodily fluid phase-shift measurement electrodes
US20130084591A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Lifescan Scotland Ltd. Analytical test strip with isolated bodily fluid phase-shift and analyte determination sample chambers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2338242C2 (ru) * 2002-06-05 2008-11-10 Дайэбитиз Дайэгностикс, Инк. Устройство для тестирования анализируемых веществ
EP1394545A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-03 Bayer Healthcare, LLC Method of determining a haematocrit corrected glucose concentration in whole blood samples wherein the haematocrit concentration is measured by impedance spectroscopy
RU2006144458A (ru) * 2004-05-14 2008-06-20 БАЙЕР ХЕЛТКЭР ЭлЭлСи (US) Способы осуществления корректировки по гематокриту в анализах глюкозы и устройства для этого
RU2009101335A (ru) * 2008-01-17 2010-07-27 Лайфскен, Инк. (Us) Система и способ для измерения анализируемого вещества в пробе
RU2395086C1 (ru) * 2008-11-24 2010-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева Устройство для определения показателя гематокрита
WO2011047271A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Microchips, Inc. Multi-channel potentiostat for biosensor arrays

Also Published As

Publication number Publication date
ES2738524T3 (es) 2020-01-23
EP2766720A1 (en) 2014-08-20
JP6223343B2 (ja) 2017-11-01
WO2013045950A1 (en) 2013-04-04
KR102014059B1 (ko) 2019-08-27
CN103842808B (zh) 2016-09-14
HK1201326A1 (en) 2015-08-28
KR20140069259A (ko) 2014-06-09
RU2014117497A (ru) 2015-11-10
CA2850135C (en) 2020-02-25
EP2766720B1 (en) 2019-06-05
AU2012314100B2 (en) 2014-11-13
JP2014532176A (ja) 2014-12-04
AU2012314100A1 (en) 2013-05-02
CA2850135A1 (en) 2013-04-04
CN103842808A (zh) 2014-06-04
US20130084589A1 (en) 2013-04-04
BR112014007726A2 (pt) 2017-06-13
US8623660B2 (en) 2014-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2616518C2 (ru) Ручной диагностический прибор для измерения гематокрита с измерительным контуром на основе фазового смещения
RU2632274C2 (ru) Точное измерение аналита для электрохимической тестовой полоски
RU2684931C2 (ru) Ловушка ошибок аномального сигнала для измерения аналита
RU2674706C2 (ru) Компенсация температуры для измерения аналита на основании заданного времени получения выборки из физической характеристики образца, содержащего аналит
JP6448617B2 (ja) 分析検査計
US20150192563A1 (en) Phase-difference determination using test meter
EP2811290A1 (en) Hand-held test meter with time-multiplexed phase detection
RU2669550C2 (ru) Система и способ измерения аналита
RU2656267C2 (ru) Ловушка ошибок заполнения для измерения аналита на основании заданного времени получения выборки из физической характеристики образца, содержащего аналит
RU2689263C2 (ru) Портативное контрольно-измерительное устройство со схемным блоком генерации сигналов с низким уровнем искажений
Shokrekhodaei et al. Signal processing of amperometric biosensors for emerging blood glucose measurement/monitoring
RU2659345C2 (ru) Способ и система для определения ошибочных измерительных сигналов во время последовательности тестового измерения
GB2509146A (en) Hand held test meter with low-distortion signal generation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201002