ДВУХКАМЕРНАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕСТ-ПОЛОСКА
TWO-COMPARTMENT ANALYTICAL TEST STRIP

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящее изобретение по существу относится к области измерения аналитов и, более конкретно, к аналитическим тест-полоскам, имеющим, по меньшей мере, две раздельные камеры для пробы, а также к применениям таких полосок.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Определение (например, обнаружение или измерение концентрации) аналита в пробе текучей среды представляет особый интерес в медицинской области. Например, может быть необходимо определить концентрацию глюкозы, кетоновых тел, холестерина, липопротеинов, триглицеридов, ацетаминофена или гликозилированного гемоглобина (HbA1c) в пробе текучей среды организма, такой как моча, кровь, плазма крови или межклеточная жидкость. Такие определения можно выполнить при помощи контрольно-измерительного устройства, например переносного или портативного контрольно-измерительного устройства, в комбинации с аналитическими тест-полосками (например, с электрохимическими аналитическими тест-полосками). Аналитические тест-полоски по существу включают в себя ячейку для пробы (в настоящем документе также называемую «реакционной камерой», «камерой для аналита» или «камерой для пробы») для удерживания жидкого аналита, например цельной крови, в контакте с двумя или более электродами. Затем аналиты можно определить электрохимическим методом, используя сигналы, передаваемые электродами.
Поскольку контрольно-измерительные устройства применяют для принятия решений относительно тактики лечения медицинских состояний, необходимо, чтобы данные устройства осуществляли измерения с как можно большей точностью и воспроизводимостью. Однако контрольно-измерительными устройствами зачастую пользуются пациенты или другие лица, не имеющие специального медицинского образования. Соответственно, существует вероятность ошибки пользователя при внесении пробы текучей среды в ячейку для пробы. Желательно уменьшить ошибки пользователя или устранить их последствия. Кроме того, биологические измерения подвержены влиянию помех различных типов. Иногда для получения более точных результатов желательно измерять множество проб текучей среды одного вида (например, множество проб крови) или проверять, чтобы результат не был искажен помехами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Различные новые элементы изобретения конкретно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Элементы и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты со ссылкой на приведенное ниже подробное описание, в котором представлены иллюстративные варианты осуществления, использующие принципы изобретения, а также сопроводительные чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами, где:
ФИГ.1 представляет собой упрощенное изображение примера системы для измерения концентрации аналита в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на ФИГ.2 представлено изображение примера аналитической тест-полоски с пространственным разделением компонентов;
на ФИГ.3 показаны пример тест-полоски и пример контрольно-измерительного устройства, выполненного с возможностью приема примерной тест-полоски;
на ФИГ.4 показана блок-схема, описывающая последовательность этапов в примерах способов анализа пробы текучей среды с использованием аналитической тест-полоски; и
на ФИГ.5 показана блок-схема, описывающая последовательность этапов для определения необходимости добавления второй пробы на тест-полоску согласно различным вариантам осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Приведенное ниже подробное описание следует толковать со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые элементы на разных чертежах обозначены одинаковыми номерами. Чертежи, необязательно представленные в масштабе, иллюстрируют примеры осуществления исключительно для целей пояснения и ни в коей мере не ограничивают объем изобретения. В подробном описании принципы изобретения показаны с помощью примеров, которые не имеют ограничительного характера. Это описание, несомненно, позволит специалистам в данной области реализовать и применять изобретение, и в нем описано несколько вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернатив и вариантов применения изобретения, включая те, которые в настоящее время считаются наилучшими вариантами осуществления изобретения.
На протяжении всего данного описания некоторые варианты осуществления описаны с использованием терминов, которые обычно реализуются на практике в виде программного обеспечения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что эквиваленты такого программного обеспечения также могут быть созданы в аппаратном обеспечении (аппаратного или программного подключения), микропрограммном обеспечении или наборе микрокоманд. Необходимо учитывать, что описанные в настоящем документе системы и способы, программное обеспечение или микропрограммное обеспечение, которое не было конкретно показано, предложено или описано в настоящем документе, но полезно для практической реализации любого варианта осуществления, является традиционным и находится в пределах компетенции средних специалистов в данной области.
При использовании в настоящем документе термины «около» или «приблизительно» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывают на подходящее допустимое отклонение, которое позволяет части или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем документе. Кроме того, термин «в» при использовании на протяжении всего настоящего описания не обязательно требует, чтобы одна составная часть или конструкция полностью содержалась в пределах другой, если не указано иное.
В целом системы для измерения концентрации аналита согласно вариантам осуществления настоящего изобретения включают в себя аналитическую тест-полоску, имеющую две разделенные по текучей среде ячейки для пробы, и контрольно-измерительное устройство, целесообразно выполненное с возможностью приема аналитической тест-полоски. В контрольно-измерительном устройстве имеется процессор, выполненный с возможностью избирательного обнаружения электрического свойства пробы текучей среды в любой из ячеек для пробы.
Преимущество контрольно-измерительных устройств согласно вариантам осуществления настоящего изобретения состоит в том, что они обеспечивают повышенное удобство повторных анализов. Анализ второй пробы текучей среды может быть целесообразным или необходимым непосредственно после анализа первой пробы текучей среды, например, если первая проба текучей среды недостаточно заполнила камеру для пробы или если пользователь желает проверить результат, например показания неожиданно высокого или низкого уровня глюкозы в крови. Различные варианты осуществления дают возможность резервного определения электрических свойств проб текучей среды (например, двух проб крови) в качестве проверки однозначности. Например, после обильного приема пищи можно снять два различных показания глюкозы в крови.
Проблема, которую решают различные варианты осуществления, заключается в том, что тест-полоски часто имеют слишком маленькие порты, в связи с чем надежное нанесение в них текучей среды может быть затруднительным для пользователя. Как описано в настоящем документе, если текучая среда неправильно нанесена в первую ячейку для пробы, например, в первую ячейку для пробы нанесено недостаточно текучей среды, второе измерение можно легко снять, используя вторую ячейку для пробы. Другая проблема, которую решают различные варианты осуществления, заключается в том, что уровень аналита в биологических текучих средах со временем колеблется. Чем дольше временной промежуток между двумя повторными измерениями аналита (например, в пробах крови), тем больше вероятность, что два показания не будут согласованными вследствие метаболических изменений аналита и уровней посторонних веществ. Использование тест-полосок с двумя камерами для проб позволяет снять два показания без затрат времени между ними, которое требуется на замену тест-полосок. Два последовательных показания могут, таким образом, более эффективно регистрировать величину интересующего аналита (например, глюкозы в крови) в данный момент. Более того, снятие двух независимых показаний и сравнение или объединение двух показаний с успехом может снизить влияние помех измерения на эти показания. Помехи измерения могут происходить, например, от электрических помех в измерительной цепи или физических различий в размерах ячеек для пробы в пределах производственного допуска аналитических тест-полосок.

Специалист в данной области с достаточной квалификацией сможет легко применить к контрольно-измерительному устройству те принципы, которые обсуждаются в настоящем документе. Одним примером контрольно-измерительного устройства, которое может иметь подходящую конфигурацию, служит имеющийся в продаже глюкометр OneTouch Ultra 2 от компании LifeScan Inc. (г.Милпитас, штат Калифорния). Дополнительные примеры контрольно-измерительных устройств, которые также можно модифицировать, описаны в публикациях заявок на патенты США №№ 2007/0084734 (опубликована 19 апреля 2007 г.) и 2007/0087397 (опубликована 19 апреля 2007 г.), а также публикации международной заявки на патент № WO2010/049669 (опубликована 6 мая 2010 г.), содержание каждой из которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
На Фиг.1 приведен пример системы 10 для измерения аналита. Система 10 включает в себя аналитическую тест-полоску 150 (или «тест-полоску» в настоящем документе), содержащую профилированный слой (не показан), образующий две разделенные по текучей среде ячейки 141, 142 для пробы. Ячейки 141, 142 для пробы электрически подключены к общему электроду 153 и к соответствующим электродам 151, 152 ячеек. В показанном примере ячейки 141, 142 для пробы электрически последовательно соединены между общим электродом 153 и соответствующими электродами 151, 152 ячеек. Каждая ячейка 141, 142 для пробы дополнительно выполнена с возможностью приема соответствующей пробы текучей среды, например пробы цельной крови. Тест-полоска 150 имеет выбранную толщину в плоскости Фиг.1 и за ее пределами. Электроды 151, 152 ячеек могут располагаться на той же стороне ячеек 141, 142 для пробы, что и общий электрод 153, в направлении толщины. Иногда это называют «плоскостной» конфигурацией. Альтернативно, каждый электрод 151, 152 ячейки может располагаться в направлении толщины с противоположной от общего электрода 153 стороны соответствующей ячейки 141, 142 пробы. Иногда это называют «кофациальной» конфигурацией.
Описанная в настоящем документе система 10 также включает в себя контрольно-измерительное устройство 100, которое выполнено с возможностью приема тест-полоски 150. Контрольно-измерительное устройство 100 имеет, по меньшей мере, одну закрытую цепь 190 и процессор 186. В, по меньшей мере, одной версии процессор 186 выполнен с возможностью обнаружения наличия соответствующей пробы текучей среды в одной из ячеек 141, 142 для пробы принятой тест-полоски 150 с использованием закрытой цепи 190. Процессор 186 также выполнен с возможностью обнаружения первого электрического свойства соответствующей принятой пробы текучей среды с использованием цепи 190. Процессор 186 дополнительно выполнен с возможностью обнаружения второго электрического свойства соответствующей пробы текучей среды в другой из ячеек для пробы принятой аналитической тест-полоски с использованием цепи. В целях данного обсуждения термины «первое электрическое свойство» и «второе электрическое свойство» используются в настоящем документе для различения свойств, измеряемых в первой и второй пробах текучей среды соответственно. В различных аспектах возможно измерение только одного электрического свойства для каждой пробы текучей среды. В других аспектах возможно измерение более чем одного электрического свойства для каждой пробы текучей среды. Примеры электрических свойств включают в себя импеданс (сопротивление переменному или постоянному току), электрическую емкость, электропроводность, потенциал, диэлектрическую проницаемость, диэлектрические свойства и индуктивность.
Согласно одной версии в качестве электрического свойства измеряют импеданс переменному току. В этой версии цепь 190 включает в себя источник 191 переменного тока, управляемый процессором 186, и в ней источник переменного тока соединен с общим электродом 153. Соответствующие электроды 151, 152 ячеек соединены через блок переключения (БП) 194 с детектором тока в цепи 190, который включает в себя резистор 192, расположенный последовательно с источником 191 переменного тока. Блок переключения 194 избирательно присоединяет либо электрод 151 ячейки, либо электрод 152 ячейки к резистору 192. Напряжение на резисторе 192 прямо пропорционально току через источник 191 переменного тока и присоединенный один из электродов 151, 152 ячеек. Усилитель 193 усиливает напряжение на резисторе 192 для передачи на процессор 186 сигнала напряжения, который представляет ток через общий электрод 153 и выбранный один из электродов 151, 152 ячеек. В различных вариантах осуществления вместо блока переключения 194 возможно альтернативно обеспечить две раздельные закрытые цепи 190; то есть одну схему 190 для каждого из электродов 151, 152 ячеек.
В описанном примере варианта осуществления источник 191 переменного тока включает в себя фильтр нижних частот, который принимает прямоугольные импульсы от процессора 186 и передает фильтрованное напряжение, приближенное к синусоиде в результате фильтрования. Примерные фильтры нижних частот для этой цели могут включать в себя фильтры четвертого порядка, фильтры нижних частот с множественной обратной связью, а также фильтры нижних частот Саллена и Ки.
Как отмечалось, контрольно-измерительное устройство100 может представлять собой переносное (например, портативное) контрольно-измерительное устройство для использования с тест-полоской 150 при определении, по меньшей мере, одного аналита в пробе биологической текучей среды, такой как проба крови. Снова обращаясь к Фиг.1, пример контрольно-измерительного устройства 100 включает в себя корпус 104 и соединитель 106 для тест-полоски (далее называемый также синонимом «SPC»), который выполнен с возможностью приема тест-полоски 150, причем последнюю возможно вставлять в порт 104 корпуса. SPC 106 может включать в себя пружинные контакты, такие как вилки, которые целесообразно расположены так, чтобы тест-полоска 150 могла вставляться в SPC 106 для электрического подключения электродов 151, 152, 153 от цепи 190. SPC 106 может также или альтернативно включать в себя пальцевые штыри, паяные выпуклости, гнезда для контактов или иного, разъемы или другие устройства для избирательных и временных электрических подключений.
Снова обращаясь к Фиг.1, показанный на ней пример контрольно-измерительного устройства 100 включает в себя интерфейс пользователя, включающий в себя, например, дисплей 181 и одну или более кнопок 180 интерфейса пользователя. Дисплей 181 может представлять собой, например, жидкокристаллический дисплей или бистабильный дисплей, выполненный с возможностью показа изображения на экране. На примере изображения на экране, показанном на Фиг.1, представлен пример показаний концентрации глюкозы («120») и даты/времени («3/14/15 8:30утра»), а также указание единиц («мг/дл»). На дисплее 181 могут быть также представлены сообщения об ошибках или инструкции для пользователя по проведению анализа (определению аналита).
Контрольно-измерительное устройство 100 может также включать в себя другие электронные компоненты (не показаны) для приложения измерительного напряжения или других электрических сигналов к тест-полоске 150 для измерения электрохимической реакции (например, множество величин измерительного тока) и так далее для определения концентрации аналита на основании электрохимической реакции. Для упрощения настоящего описания на фигурах не изображена вся такая электронная схема.
Согласно примеру осуществления цепь 190 электрически подключена к ячейкам 141, 142 для проб в принятой тест-полоске 150 через соединитель 106 порта для установки тест-полоски. Цепь 190 может быть выполнена с возможностью избирательного приложения сигнала возбуждающего напряжения к ячейке для пробы, чтобы получить результирующий электрический сигнал. Сигнал возбуждающего напряжения может иметь напряжение возбуждения и частоту возбуждения, которая превышает характеристическую частоту пробы текучей среды.
Согласно этому примеру осуществления процессор 186 размещен внутри корпуса 104 измерительного устройства 100. Процессор 186 может быть выполнен с возможностью обнаружения пробы текучей среды в любой из ячеек 141, 142 для пробы и последующей команды на цепь 190 о приложении сигнала возбуждающего напряжения для обнаружения первого или второго электрического свойства. Для целей настоящего изобретения процессор 186 может включать в себя любой подходящий микроконтроллер или микропроцессор, известный специалистам в данной области. Одним примером микроконтроллера служит MSP430F6636, имеющийся в продаже от компании Texas Instruments, г.Даллас, штат Техас. Процессор 186 может включать в себя, например, программируемую пользователем матрицу логических элементов (FPGA), такую как ALTERA CYCLONE FPGA, цифровой сигнальный процессор (ЦСП), такой как TMS320C6747 DSP от Texas Instruments, или другое подходящее устройство для обработки, выполненное с возможностью осуществления различных описанных в настоящем документе алгоритмов. Процессор 186 может включать в себя функции генерации сигналов и измерения сигналов, например цифро-аналоговые преобразователи, генераторы последовательных импульсов или аналого-цифровые преобразователи. Для целей, описанных в настоящем документе, процессор 186 может запрашивать о наличии проб текучей среды в раздельных ячейках 141, 142 для пробы, как одновременно, так и последовательно.
В различных вариантах осуществления процессор 186 дополнительно выполнен с возможностью представления показания первого электрического свойства через интерфейс пользователя. Например, первое электрическое свойство может быть показателем уровня глюкозы в крови. Процессор 186 может определить уровень глюкозы в крови (например, в мг/дл, ммоль/л или мМ) по первому электрическому свойству и отобразить определенное значение уровня глюкозы в крови на дисплее 181. Показания также возможно представлять, например, через динамик или другое звуковое устройство с использованием синтезатора речи. Второе электрическое свойство или его показание возможно, дополнительно или альтернативно, отображать или представлять иным способом.
Согласно различным вариантам осуществления процессор186 дополнительно выполнен с возможностью приема ввода команды через интерфейс пользователя. Ввод команды возможен, например, в виде сигнала, показывающего, что одна из кнопок 180 нажата. В ответ на принятый ввод команды процессор 186 запрограммирован на обнаружение второго электрического свойства и представление показания второго электрического свойства через интерфейс пользователя, например, показывая на дисплее 181 значение уровня глюкозы в крови, определенное по второму электрическому свойству.
Блок памяти 118 измерительного прибора 100 включает в себя одно или более устройств хранения данных, например кодовую память (такую как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или флеш-память), для хранения, например, встроенных программ или программного обеспечения; память для хранения данных (например, ОЗУ или быстрая буферная память); или диск (такой как жесткий диск). Инструкции для выполнения подходящего(-их) алгоритма(-ов) компьютерной программы хранятся в одном из этих устройств. Согласно, по меньшей мере, одной версии блок памяти 118 может быть также или альтернативно встроен в процессор 186. Флеш-память или другая постоянная память в блоке памяти 118 может также содержать, например, графику для отображения на дисплее 181, текстовые сообщения для отображения пользователю, данные калибровки, пользовательские настройки или параметры алгоритма.
После соединения тест-полоски 150 с контрольно-измерительным устройством 100 или перед этим пробу текучей среды (например, пробу цельной крови или пробу контрольного раствора) вводят в первую ячейку 141 для пробы на тест-полоске 150. Тест-полоска 150 может включать в себя ферментативные реагенты, избирательно и количественно преобразующие пробу текучей среды в другую предварительно заданную химическую форму. Например, тест-полоска 150 может представлять собой электрохимическую аналитическую тест-полоску, выполненную с возможностью определения концентрации глюкозы в пробе цельной крови. Такая тест-полоска 150 может включать в себя ферментативный реагент, содержащий медиатор, такой как феррицианид, и содержащий специфичный к аналиту фермент, такой как глюкозооксидаза или глюкозодегидрогеназа, так что глюкоза может физически преобразоваться в окисленную форму. Данное преобразование обсуждается ниже со ссылкой на Фиг.2.
Процессор 186 может использовать информацию, хранящуюся в блоке памяти 118, при определении аналита, например при определении концентрации глюкозы в крови на основании электрохимической реакции аналитической тест-полоски. Например, в блоке памяти 118 могут храниться коррекционные таблицы для регулировки определения аналита на основании определенного импеданса тест-полоски 150.
На Фиг.2 представлен вид примера аналитической тест-полоски 150 с пространственным разделением компонентов. Дополнительные детали различных примеров тест-полосок и способов измерения приведены в заявке на патент США №2007/0074977, включенной в настоящий документ во всей полноте путем ссылки. Согласно изображенному примеру осуществления тест-полоска1 50 представляет собой электрохимическую аналитическую тест-полоску, выполненную с возможностью определения глюкозы в нанесенной пробе цельной крови. Согласно данной версии тест-полоска1 50 включает в себя две ячейки 141, 142 для пробы. Каждая из ячеек 141, 142 для пробы включает в себя соответствующий реагент 255, как обсуждается ниже. Соответствующие реагенты 225 могут иметь одинаковый между собой химический состав или могут иметь различный химический состав.
Примерная тест-полоска 150 включает в себя профилированный определяющий слой210, определяющий две разделенные по текучей среде ячейки 141, 142 для пробы. Профилированный определяющий слой 210 называют также «разделительным слоем». Профилированный определяющий слой 210 может быть электроизоляционным. В данном примере профилированный определяющий слой 210 включает в себя множество раздельных сегментов. Однако альтернативно профилированный определяющий слой 210 может также включать в себя только один присоединяемый сегмент. Определяющий слой может быть по существу плоскостным, как изображено в настоящем документе, либо включать в себя один или более сегментов, которые выгибаются за пределы плоскости.
Каждая ячейка 141, 142 для пробы имеет соответствующий порт 241, 242 по периметру тест-полоски 150. В данном примере каждая ячейка 141, 142 для пробы имеет два порта 241, 243, 242, 244, как показано. Тест-полоска 150 альтернативно или дополнительно может включать в себя отверстие для выпуска (не показано), или один из портов 241, 243, 242, 244 может действовать в качестве отверстия для выпуска. Каждая ячейка 141, 142 для пробы дополнительно выполнена с возможностью приема соответствующей пробы текучей среды через один из соответствующих портов 241, 243, 242, 244.
Порты 241, 242 расположены так, что возможно вводить соответствующие пробы текучей среды в ячейки 141, 142 для пробы под действием капиллярности. Действие капиллярности может возникать, когда проба текучей среды приведена в контакт с краями или боковыми стенками любого из портов 241, 242. В показанном примере ячейка 141 для пробы имеет порты 241, 243 на противоположных сторонах. Ячейка 142 для пробы имеет два порта 242, 244 на противоположных сторонах. Порты 241, 242 размещены вдоль одного края тест-полоски 150, а противоположные порты 243, 244 размещены вдоль противоположного края тест-полоски 150. Один из портов 241, 243, 242, 244 каждой ячейки 141, 142 для пробы может обеспечивать ввод пробы, а другой порт может действовать как отверстие для выпуска, позволяющее воздуху выходить по мере вытеснения воздуха текучей средой, поступающей в соответствующую ячейку 141, 142 для пробы.
В различных аспектах ячейки 141, 142 для пробы выполнены с возможностью анализа проб малого объема. К примеру, каждая ячейка 141, 142 для пробы может иметь объем в диапазоне от около 0,1 микролитра до около 5 микролитров, объем в диапазоне от около 0,2 микролитра до около 3микролитров или объем в диапазоне от около 0,3 микролитра до около 1 микролитра. Для приспособления к малому объему пробы электроды 151 и 153 и электроды 152 и 153 могут располагаться близко по отношению друг к другу. Высота профилированного определяющего слоя 210, как показано, определяет расстояние между, например, электродом 151 ячейки и общим электродом 153. Для обеспечения объемов ячеек для пробы в указанных выше диапазонах профилированный определяющий слой 210 может иметь высоту в диапазоне от около 1 мкм до около 500 мкм, или в диапазоне от около 10 мкм до около 400 мкм, или в диапазоне от около 40 мкм до около 200 мкм. Дополнительные подробности, относящиеся к конструкции, конфигурации и элементам тест-полосок, изложены в патенте США № 8163162, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки.
Согласно данному примеру осуществления реагент 225 может быть размещен внутри любой ячейки 141, 142 с использованием таких способов, как покрытие с помощью щелевого штампа, флексография, глубокая печать, покрытие, например, путем дозирования текучей среды из кончика трубки, струйное нанесение или трафаретная печать. Такие способы описаны, например, в патентах США №№ 6676995; 6689411; 6749887; 6830934; и 7291256; в публикации заявки на патент США № 2004/0120848; и в публикации заявки № WO/1997/018465 по Договору о патентном сотрудничестве (РСТ) и в патенте США № 6444115, каждый из которых включен существенной частью в настоящий документ путем ссылки. Реагент 225 может включать в себя медиатор и фермент и может быть осажден на общем электроде 153 или на соответствующем одном из электродов 151, 152 ячеек либо прикреплен к ним. Подходящие медиаторы включают в себя феррицианид, ферроцен, производные ферроцена, осмий-бипиридильные комплексы, производные хинонов и производные рутения. Подходящие ферменты включают в себя глюкозооксидазу, глюкозодегидрогеназу (GDH) на основе пирролохинолинхинонового (PQQ) кофактора, GDH на основе никотинамидадениндинуклеотидного (NAD) кофактора и GDH на основе флавинадениндинуклеотидного (FAD) кофактора (EC1.1.99.10). Примеры реагентов, полезных в различных аспектах, описаны в патенте США № 7291256, который включен в настоящий документ путем ссылки. Реагент 225 может также включать в себя буферный раствор, смачивающее средство или стабилизатор для биохимического компонента.
Общий электрод 153 расположен на профилированном определяющем слое 210 и находится в электрическом соединении с каждой из ячеек 141, 142 для пробы. В различных аспектах реагент 225 расположен на общем электроде 153 так, чтобы находиться в пределах соответствующей ячейки 141, 142 для пробы в собранной тест-полоске 150. Два электрода 151, 152 ячеек также расположены так, чтобы каждый электрод 151, 152 находился в электрическом соединении с соответствующей одной из ячеек 141, 142 для пробы.
В данном примере электроды 151, 152 ячеек по существу параллельны общему электроду 153 и электрически изолированы от него. Соответственно, формируются два конденсатора, первый конденсатор между электродом 151 ячейки и общим электродом 153, и второй конденсатор между электродом 152 ячейки и общим электродом 153. В различных вариантах осуществления электроды 151, 152, 153 могут быть расположены на расстоянии в обращенной друг к другу или противоположно обращенной конструкции или альтернативно в других конфигурациях в одной плоскости или в разных плоскостях.
На электродах 151, 152 ячеек может размещаться верхний изолятор (не показан) так, чтобы полностью или частично покрывать каждый из них. Подобным образом под общим электродом 153 может размещаться нижний изолятор (не показан) так, чтобы полностью или частично покрывать поверхность электрода. Для обеспечения механической прочности тест-полоска может включать в себя подложку (не показана), например, из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) или полиэфира. Термины «верхний» и «нижний» не являются ограничивающими в отношении ориентации или относительного положения, но служат только для различения верхнего изолятора и нижнего изолятора. К примеру, возможен выбор любого из верхнего изолятора или нижнего изолятора, который будет обращен к пользователю, когда тест-полоску 150 вставляют в контрольно-измерительное устройство 100.
Для целей этого примера осуществления электроды 151, 152, 153 могут представлять собой тонкие пленки. В различных аспектах электроды могут включать в себя проводящий материал, образованный из таких материалов, как золото, палладий, углерод, аллотропы углерода, серебро, платина, оксид олова, иридий, индий и их комбинации (например, оксид олова с примесью индия, или ITO). Электроды возможно образовать путем размещения проводящего материала на верхнем или нижнем изоляторе способами напыления, химического осаждения, термического испарения или твердого отложения, например, трафаретной печатью, флексографией, покрытием с помощью щелевого штампа или другими технологиями. В одном примере общий электрод 153 представляет собой электрод из напыленного золота, размещенный на нижнем изоляторе, а электроды 151, 152 ячеек образованы слоем напыленного палладия, размещенным на верхнем изоляторе. Подходящие материалы, которые можно использовать в качестве верхнего и нижнего изоляторов, включают, например, пластмассы (в частности, ПЭТ, ПЭТГ, полиимид, поликарбонат, полистирол), кремний, керамику, стекло и их комбинации. Например, верхний и нижний изоляторы могут быть образованы из полиэфирной(-ых) подложки(-ек) 7 мил.
Профилированный определяющий слой 210, общий электрод 153 и каждый соответствующий электрод 151, 152 ячеек расположены с открытием участка 229 поверхности общего электрода и соответствующих участков 238, 239 поверхности электродов 151, 152 ячеек. Участки 229, 238, 239 поверхности могут быть по существу плоскостными. Участки 229, 238, 239 поверхности могут контактировать с электродами в SPC 106, Фиг.1, когда тест-полоска взаимодействует с контрольно-измерительным устройством, причем цепь 190, Фиг.1, может электрически соединяться с общим электродом 153 и электродами 151, 152 ячеек, чтобы определить электрические свойства проб текучей среды в ячейках 141, 142 для пробы. Пример обсуждается ниже со ссылкой на Фиг.3.
Снова обращаясь к Фиг.2, электроды 151, 152 ячеек в этом примере образованы по существу плоскостным слоем 230 электродов ячеек. Согласно данному варианту осуществления данный слой 230 включает в себя подложку, например, из пластика, имеющую покрытие из проводящего материала, например палладия (Pd) или золота (Au). Слой 230 имеет электрический разрыв 235, разделяющий электроды 151, 152 ячеек друг от друга. Электрический разрыв возможно образовать формированием проводящего материала, например, при напылении либо зачисткой, лазерной абляцией или иным удалением проводящего материала со слоя 230 после его изготовления. В других вариантах осуществления электроды 151, 152 ячеек или общий электрод 153 включают в себя отдельный провод или другие электропроводные элементы. В версии, описанной в настоящем документе, общий электрод 153 имеет слой Au 15 нм, напыленный на прозрачную полиэфирную пленку. Каждый электрод 151, 152 ячеек включает в себя слой Pd 15 нм, напыленный на прозрачную полиэфирную пленку. Профилированный определяющий слой 210 включает в себя слой 95 мкм белого полиэфира. Данные конкретные величины толщины, как указано, являются только примерными и могут при необходимости изменяться.
В различных вариантах осуществления профилированный определяющий слой 210 сформирован для образования элемента 214 совмещения. В данном примере общий электрод 153 и слой 230 также подобным образом сформированы для образования соответствующих элементов 224, 234 совмещения, которые соответствуют элементу 214 совмещения. В данном конкретном примере элементы 214, 224, 234 совмещения представляют собой выемки, но, по меньшей мере, один из элементов 214, 224, 234 совмещения может альтернативно включать в себя выступ. Более того, элементы 214, 224, 234 совмещения могут иметь одинаковую форму или разные формы.
На Фиг.3 показаны тест-полоска 150 и контрольно-измерительное устройство 100 для целей взаимодействия. Как обсуждалось выше, тест-полоска 150 содержит разделенные по текучей среде ячейки 141, 142 для пробы, элемент 214 совмещения и участки 229, 238, 239 поверхности, как обсуждалось выше со ссылкой на Фиг.2. Измерительный прибор 100 включает в себя SPC 106, который выполнен с возможностью приема тест-полоски 150.
SPC 106 включает в себя выступ 314, выполненный с возможностью стыковки с элементом 214 совмещения, когда тест-полоску 150 правильно вставляют в SPC 106. Более конкретно, выступ 314 препятствует вставке тест-полоски 150 при ориентации элемента 214 совмещения в сторону от контрольно-измерительного устройства 100. В различных аспектах тест-полоска 150 и контрольно-измерительное устройство 100 могут включать в себя соответствующие элементы совмещения (не показаны), которые выполнены с возможностью блокирования электрического контакта между цепью 190, Фиг.1, и одним или более из электродов 153, 151, 152, пока тест-полоска 150 не будет вставлена правильно.
SPC 106 дополнительно включает в себя ряд разнесенных контактов 329, 338, 339 с промежутками между ними, которые соответствуют промежуткам, определенным между каждыми из участков 229, 238, 239 поверхности, чтобы обеспечить электрическое соединение с цепью 190, Фиг.1. Когда тест-полоска 150 правильно вставлена в SPC 106, контакты 329, 338, 339 образуют электрические соединения с участками 229, 238, 239 поверхности и, следовательно, с электродами 153, 151, 152 соответственно на правильно вставленной тест-полоске 150.
В одном примере тест-полоска 150 имеет размер в ширину приблизительно 30±5 мм и размер в длину (показанный вертикально на изображенной версии Фиг.3) приблизительно 7±5 мм. Согласно данному конкретному варианту осуществления возможно центрирование элемента 214 совмещения в тест-полоске 150 вдоль горизонтального направления, как показано. Участок 238 поверхности возможно центрировать горизонтально на 5±2 мм в направлении от центра элемента 214 совмещения. Однако легко понять, что можно выбирать размеры тест-полоски, например, для удобства манипуляций пользователя. Более того, размеры ячеек 141, 142 для проб можно выбирать для обеспечения желаемого времени измерения или точности измерения.
В различных вариантах осуществления SPC 106 включает в себя добавочный контакт (не показан), который электрически изолирован от одного из выбранных контактов 329, 338, 339 и приспособлен для замыкания электрического контакта с участком 229, 238, 239 поверхности, соответствующим выбранному контакту. Контрольно-измерительное устройство 100, Фиг.1, может измерять сопротивление или электрическую непрерывность между выбранным контактом и добавочным контактом. Когда тест-полоска 150 правильно вставлена в контрольно-измерительное устройство 100, соответствующий участок замыкает выбранный контакт с добавочным контактом и сопротивление резко снижается. Согласно, по меньшей мере, одной версии это снижение сопротивления может пробудить процессор 186 из экономичного режима (ожидания или сна) и инициировать цикл обнаружения текучей среды. Как только произошло определение электрического подключения тест-полоски 150 к контрольно-измерительному устройству 100, контрольно-измерительное устройство 100 может приложить измерительное напряжение или ток, например постоянный ток, через одну или обе камеры 141, 142 для пробы. В одном примере возможно приложение постоянного тока к одной из ячеек 141, 142 для пробы, причем возможно наблюдать за напряжением на этой ячейке 141, 142 для пробы. Когда проба текучей среды заполнила первоначально выбранную ячейку 141, 142 для пробы, напряжение на этой ячейке 141, 142 для пробы упадет ниже выбранного порогового значения. Как описано в настоящем документе, возможно измерение сигналов переменного тока перед тем, как выбранная ячейка 141, 142 для пробы будет заполнена жидкостью, или альтернативно после заполнения.
На Фиг.4 показана блок-схема, описывающая последовательность этапов примера способа анализа пробы текучей среды с использованием аналитической тест-полоски, как описано в настоящем документе. В иллюстративных целях дается ссылка на различные компоненты, которые были описаны выше. Способы, описанные в настоящем документе, не ограничены выполнением с использованием только установленных компонентов.
Согласно данному примеру способа 400 на этапе 410 первоначально обеспечивают или принимают аналитическую тест-полоску 150, Фиг.1, имеющую первую ячейку 141 для пробы и отделенную по текучей среде вторую ячейку 142 для пробы, обе на Фиг.1.
На этапе 420 первая проба текучей среды принимается путем введения в одну из ячеек для пробы (например, в ячейку 141 для пробы) в принятой тест-полоске 150. То, какая ячейка для пробы на тест-полоске 150 является «первой», для целей этого этапа способа можно определить по тому, какая ячейка для пробы первая принимает пробу текучей среды. В других версиях это последнее определение возможно также на основании конструкции тест-полоски 150. Например, если конкретная ячейка для пробы является «первой» ячейкой для пробы, то возможно обеспечить маркировку или другие указатели на тест-полоске 150 или на контрольно-измерительном устройстве 100, Фиг.1, для указания пользователю, какая ячейка для пробы является первой ячейкой 141 для пробы.
На этапе 430 обнаруживается первое электрическое свойство первой пробы текучей среды.
На этапе 440 принятия решения определяют необходимость добавления второй пробы текучей среды в другую ячейку для пробы (вторую ячейку 142 для пробы) на тест-полоске 150. Если нет, то возможно окончание способа. Если да, то следующим этапом может быть этап 450.
На этапе 450 определяют, что будет добавлена вторая проба текучей среды. Соответственно, вторая проба текучей среды принимается на тест-полоске, в которой вторую пробу текучей среды вводят во вторую ячейку для пробы принятой аналитической тест-полоски.
На этапе 460 обнаруживается второе электрическое свойство второй пробы текучей среды. Как описано выше, «вторая» используется для ясности изложения. Не требуется определение двух отдельных электрических свойств для второй пробы текучей среды или повторное определение одного электрического свойства дважды для второй пробы текучей среды (хотя и то, и другое выполняется по отдельности или вместе в различных вариантах осуществления).
В различных аспектах, по меньшей мере, один этап из описанных в настоящем документе выполняется процессором 186 в контрольно-измерительном устройстве 100, оба на Фиг.1. Конкретнее, этап 410 приема тест-полоски может включать в себя прием аналитической тест-полоски 150 в контрольно-измерительное устройство 100. Этап 430 обнаружения тогда может включать в себя автоматическое обнаружение первого и второго электрических свойств с использованием процессора 186 контрольно-измерительного устройства 100.
В различных аспектах контрольно-измерительное устройство 100 включает в себя общий вывод (т.е. контакт 329, Фиг.3) и выводы первой и второй ячеек для пробы (т.е. контакты 338, 339, Фиг.3). Общий вывод (контакт 329) электрически подключен к обеим из первой и второй ячеек 141, 142 для пробы в принятой тест-полоске 150. Выводы первой и второй ячеек для пробы (контакты 338, 339) электрически подключаются к первой и второй ячейкам 141, 142 для пробы в принятой тест-полоске 150 соответственно. Процессор 186 при функционировании соединяется с общим выводом (контакт 329) и выводами первой и второй ячеек для пробы (контакты 338, 339), чтобы определить первое и второе электрические свойства.
На этапе 425 с помощью процессора 186 возможно автоматически обнаружить наличие первой пробы текучей среды в первой ячейке для пробы принятой аналитической тест-полоски. Такое обнаружение возможно выполнить различными способами.
Например, и согласно одному варианту осуществления, процессор 186 автоматически запрашивает первую и вторую ячейки 141, 142 для пробы для обнаружения наличия первой пробы текучей среды.
В, по меньшей мере, одной версии процессор 186 выполняет запрос ячеек для пробы, задействуя закрытую цепь 190, чтобы приложить электрические сигналы запроса к первому пути тока через вывод первой ячейки для пробы (контакт 338, Фиг.3) и общий вывод (контакт 329, Фиг.3). Электрические сигналы запроса аналогично отдельно прилагаются ко второму пути тока через вывод второй ячейки для пробы (контакт 339, Фиг.3) и общий вывод (контакт 329). Процессор 186, используя цепь 190, измеряет соответствующие ответные электрические сигналы и автоматически обнаруживает наличие первой пробы текучей среды в первой ячейке 141 для пробы в принятой тест-полоске 150 по соответствующим ответным электрическим сигналам с использованием процессора 186.
Различные варианты осуществления используют тест-полоски 150, имеющие ограниченный срок годности. Например, тест-полоски для измерения глюкозы в крови часто хранятся во флаконе или в другом специальном контейнере. После извлечения из флакона полоска пригодна для измерения глюкозы в крови в течение определенного периода времени. После этого периода полоску следует выбросить, поскольку вне флакона ее точность снижается с течением времени. Примерный предел нахождения тест-полоски для измерения глюкозы в крови вне флакона составляет две минуты. В данных вариантах осуществления этапы 412, 414, 416 можно выполнять параллельно или поочередно с другими этапами, показанными на Фиг.4.
На этапе 412 измеряется время, истекшее с момента приема аналитической тест-полоски. Например, процессор 186, Фиг.1, может запускать таймер при обнаружении им вставки тест-полоски 150 в SPC 106.
На этапе 414 принятия решения определяют, превышает ли истекшее время выбранное пороговое значение. Если нет, то следующим этапом будет этап 412 (или другой этап, описанный в настоящем документе); то есть продолжается обычное действие. Если истекшее время превышает пороговое значение, то следующим этапом будет этап 416.
На этапе 416 на интерфейсе пользователя указывается истечение времени. Например, возможно отображение сообщения на дисплее 181, Фиг.1, либо передача звукового сигнала через динамик или разъем для наушников на контрольно-измерительном устройстве 100. Процессор 186 альтернативно может указывать истечение времени путем дезактивации контрольно-измерительного устройства 100. Это может уменьшить вероятность ненамеренного использования тест-полоски, утратившей срок годности, и может продлить срок службы батареи на контрольно-измерительном устройстве 100, работающем от батареи.
На Фиг.5 показана блок-схема, описывающая последовательность этапов на этапе 440 принятия решения, Фиг.4, согласно различным вариантам осуществления. В некоторых вариантах осуществления этап 440 принятия решения включает в себя этапы 510, 515 и 520. В других вариантах осуществления этап 440 принятия решения включает в себя этапы 530, 540 и 550. Каждый из этих этапов более подробно описан в настоящем документе.
На этапе 510 через интерфейс пользователя на контрольно-измерительном устройстве 100 представляется показание первого электрического свойства. Этап 510 может включать в себя этап 515.
На этапе 515 по первому электрическому свойству определяют уровень глюкозы в крови, например, с помощью процессора 186. В некоторых вариантах осуществления с использованием этапа 515 этап 510 также включает в себя представление определенного уровня глюкозы в крови, например, на дисплее 181 или через звуковой выход.
На этапе 520 и после этапа 510 принимается ввод команды через интерфейс пользователя. Этап 440 принятия решения далее включает в себя определения в ответ на полученный ввод команды необходимости добавления второй пробы текучей среды. Как обсуждалось выше, ввод команды возможен, например, в виде сигнала, показывающего, что одна из кнопок 180 нажата. В ответ на этот ввод команды может быть выполнено определение необходимости добавления второй пробы текучей среды. Этап 520 может быть выполнен, даже если не выполнен этап 510. Например, пользователю может быть предоставлена опция интерфейса пользователя для выполнения по его усмотрению повторного измерения с использованием второй ячейки 142 для пробы независимо от того, была ли представлена информация.
В различных вариантах осуществления и на этапе 530 принятия решения выполняется определение того, отвечает ли первая проба текучей среды выбранному критерию. Данное определение может быть выполнено автоматически с использованием процессора 186. В противном случае следующим этапом является этап 540. На этапе 540 определяют, что будет добавлена вторая проба текучей среды, поскольку первая проба текучей среды не отвечает выбранному критерию. Данные варианты осуществления преимущественно обеспечивают автоматическое обнаружение различных условий, которые могут привести к снижению точности результатов измерений. Далее пользователь имеет возможность выполнить повторное измерение с использованием той же самой тест-полоски, например, без затраты времени на снятие первой тест-полоски с контрольно-измерительного устройства, извлечение другой тест-полоски из упаковочного флакона и вставку новой тест-полоски в контрольно-измерительное устройство. Этот элемент может быть особенно полезен для пользователей с ограниченной ловкостью рук, таких как пациенты пожилого возраста или с диабетическим артритом.
В различных вариантах осуществления выбранным критерием служит доля объема первой ячейки 141 для пробы для заполнения первой пробой текучей среды. Эта доля может быть выражена как процент от объема или как абсолютный объем при условии, что известен объем первой ячейки 141 для пробы. В некоторых вариантах осуществления этап 430 обнаружения включает в себя обнаружение электрической емкости первой ячейки 141 для пробы. Диэлектрические постоянные большинства жидкостей выше, чем диэлектрическая постоянная воздуха при таких же окружающих условиях, так что электрическая емкость по мере заполнения ячейки 141 для пробы может повышаться. Следовательно, возможно использование измерения электрической емкости для определения объема текучей среды в первой ячейке 141 для пробы.
Различные методы для определения того, достаточен ли объем текучей среды для измерения, описаны в патентах США № 6193873 и № 7199594, каждый из которых включен в настоящий документ путем ссылки. Процессор 186 может проводить измерения и анализы, описанные в этих патентах, и предлагать пользователю ввести вторую пробу текучей среды, если объем недостаточен. Например, как описано в патенте США № 6193873, процессор 186 может задействовать закрытую цепь 190 для приложения постоянного тока через одну или обе ячейки 141, 142 для пробы, как одновременно, так и последовательно, например, с использованием источника постоянного тока (не показан). Цепь 190 может включать в себя вольтметр (не показан) для измерения напряжения на ячейке 141 для пробы, т.е. между электродом 151 ячейки и общим электродом 153, или на ячейке 142 для пробы, т.е. между электродом 152 ячейки и общим электродом 153. Когда напряжение на любой из ячеек 141, 142 для проб падает ниже выбранного порогового значения, процессор 186 может определить, что в одной из ячеек 141, 142 находится проба. Напряжение может упасть ниже порогового значения, например, по той причине, что жидкость образовала контакт с обоими электродами 151, 153 или 152, 153. В другом примере, как описано в патенте США № 7199594, процессор 186 может задействовать цепь 190 для приложения переменного напряжения к одной или обеим ячейкам 141, 142 для пробы, например, с использованием источника 191 переменного напряжения. Ток через ячейку(-и) 141, 142 для пробы возможно измерить и определить электрическую емкость по измеренному току, например, путем синхронной демодуляции и фильтрования тока низкой частоты.
На этапе 550 выдается предложение о введении второй пробы текучей среды. Более конкретно, процессор 186 представляет через интерфейс пользователя (например, дисплей 181) указание о том, что следует добавить на тест-полоску вторую пробу текучей среды. Процессор 186 может затем запрашивать или ожидать, пока не будет добавлена вторая пробы текучей среды, а затем возможно выполнение этапа 460.
С использованием способов, устройств или систем, которые описаны в настоящем документе, возможно быстрое снятие последовательных измерений. Это преимущественно позволяет более точно определять аналиты в пробах текучей среды. Различные варианты осуществления увеличивают удобство для пользователей и управление повторными измерениями со стороны пользователя.
СПИСОК СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ НА ФИГУРАХ 1-5
10
система
100
контрольно-измерительное устройство
104
корпус
106
соединитель порта для установки полоски
118
блок памяти
141, 142
ячейки для пробы
150
аналитическая тест-полоска
151, 152
электроды ячеек
153
общий электрод
180
кнопка
181
дисплей
186
процессор
190
закрытая цепь
191
источник напряжения переменного тока
192
резистор
193
усилитель
194
блок переключения
210
профилированный определяющий слой
214, 224
элементы совмещения
225
реагент
229
участок поверхности
230
слой электрода ячейки
234
элемент совмещения
235
электрический разрыв
238, 239
участок поверхности
241, 242, 243, 244
порты
314
выступ
329, 338, 339
контакты
400
способ
410, 412
этапы
414
этап принятия решения
416, 420, 430
этапы
440
этап принятия решения
450, 460
этапы
510, 515, 520
этапы
530
этап принятия решения
540, 550
этапы
Хотя в настоящем документе показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалистов в данной области будет очевидно, что такие варианты осуществления предоставлены в данном описании только в качестве примера. Таким образом, специалистам в данной области будут понятны многочисленные вариации, изменения и замены без отступления от сути изобретения. Например, возможно предложить пользователю измерительного прибора, например через дисплей измерительного прибора, ввести пробы текучей среды, например пробы крови, в обе ячейки для пробы подряд. Каждую пробу текучей среды можно измерять, как только она заполнила соответствующую ячейку. Таким образом, возможно уменьшить действие электрических помех, обеспечив две точки данных, которые по существу биологически одинаковы (например, две капли крови из одного прокола на пальце).
Кроме того, должно быть понятно, что различные альтернативы вариантам осуществления изобретения, которые были описаны в настоящем документе, могут быть использованы при практическом осуществлении изобретения. Ссылки на «конкретный вариант осуществления» (или «аспект») и т.п. относятся к элементам, присутствующим в, по меньшей мере, одном варианте осуществления изобретения. Однако отдельные ссылки на «вариант осуществления» или «конкретные варианты осуществления» или т.п. не обязательно относятся к тому же варианту осуществления или тем же вариантам осуществления; тем не менее такие варианты осуществления не являются взаимоисключающими, если это специально не указано или не очевидно специалисту в данной области техники. Слово «или» в настоящем описании применяется в не исключающем смысле, если явно не указано иное. Предполагается, что представленная ниже формула изобретения определяет объем изобретения и, таким образом, охватывает устройства и способы в пределах объема этой формулы изобретения и их эквиваленты.