專利名稱：使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法及裝置，特別是有關(guān)于一種使用多通道電路來(lái)判斷采集血液的滴血量是否足夠以及將不同通道電路的量測(cè)值進(jìn)行平均處理的方法及裝置。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代醫(yī)藥科技的進(jìn)步，使得人類的平均壽命不斷的延長(zhǎng)。然而，卻也因?yàn)樯顥l件的改善，使得慢性病已取代各種急性傳染病，成為文明社會(huì)中主要的死因之一。這些慢性病中，尤以糖尿病(diabetes)及其并發(fā)癥(complication)為最。
糖尿病是因?yàn)槿梭w內(nèi)的胰臟所分泌的胰島素(Insulin)不足或作用不良，使得糖份無(wú)法被人體所利用(即將糖份轉(zhuǎn)化成熱能)，而導(dǎo)致血液中的糖份(即血糖)濃度升高所形成的一種新陳代謝(metabolism)疾病，當(dāng)人體的血糖(blood glucose)濃度超過(guò)正常值60～115mg/dl并達(dá)到180mg/dl時(shí)，糖份便會(huì)經(jīng)由膀胱隨著尿液排出人體，因此稱之為糖尿病。
糖尿病的病因是多元性的，可能是由自體免疫統(tǒng)(auto-immunization)受濾過(guò)性病毒(filtrable virus)的感染，使得胰臟β-細(xì)胞被破壞，導(dǎo)致胰島素的分泌量驟減而發(fā)病。另外，也可能是由于肌肉或脂肪細(xì)胞對(duì)胰島素的阻抗力(insulin resistance)增加，導(dǎo)致胰島素功能不良，使得β-細(xì)胞枯死而致?。换蚴怯捎谌梭w內(nèi)的他種具有抗胰島素的荷爾蒙增加，而導(dǎo)致血糖升高；甚或是胰臟壞死而造成無(wú)法分泌胰島素而致病等。而糖尿病的并發(fā)癥則包括低血糖癥(hypoglycemia disease)、酮酸中毒(Diabetic ketoacidosis；DKA)、高血壓高滲透壓非酮酸性昏迷(Nonketotic hyperosmolar syndrome；NKHS)及乳酸血癥(lacticemia)等等。
雖然由糖尿病或其并發(fā)癥所引起的疾病很多也很難避免，但卻可經(jīng)由血糖的控制，來(lái)減少或延緩并發(fā)癥的發(fā)生。因此，當(dāng)前述的一些癥狀出現(xiàn)時(shí)，即須立刻進(jìn)行血糖測(cè)試并進(jìn)行治療，否則，若不及時(shí)處理，則可能因?yàn)檠沁^(guò)低，而導(dǎo)致昏迷(coma)甚至于死亡。近幾年來(lái)，利用特定酵素催化反應(yīng)(enzyme catalytic reaction)的各種生物感測(cè)器(biosensor)已經(jīng)被發(fā)展出來(lái)，并已使用于醫(yī)療用途上，例如血糖計(jì)。此種生物感測(cè)器的用途可專用于糖尿病的治療上，以幫助糖尿病患者控制本身的血糖含量在正常的范圍內(nèi)。對(duì)于住院糖尿病患者而言，其可在醫(yī)生的監(jiān)督下控制本身的血糖含量在正常范圍內(nèi)。但對(duì)于非住院糖尿病患者而言，在缺乏醫(yī)生直接監(jiān)督的情況下，病患本身能自我控制血糖含量則變得非常重要。因此，一個(gè)快速、簡(jiǎn)易及準(zhǔn)確的血糖量測(cè)裝置，對(duì)于糖尿病患者來(lái)說(shuō)，就顯得相當(dāng)?shù)闹匾?br> 現(xiàn)行市面上可供患者自行檢測(cè)血糖含量的血糖計(jì)，一般包括有測(cè)試單元及一測(cè)量血糖含量的生物芯片，其中生物芯片使用一對(duì)電極并在電極部上方覆蓋一反應(yīng)層，而反應(yīng)層上含有鐵氰化鉀(potassiumferricyanide)及氧化酵素(oxidase)，例如葡萄糖氧化酵素(glucoseoxidase)。使用血糖計(jì)量測(cè)時(shí)，先將生物芯片插入測(cè)試單元，然后，患者可以針扎刺自己的皮膚以滲出血滴，再將滲出的血滴(也可稱為檢體)直接滴在已插進(jìn)測(cè)試單元的生物芯片。當(dāng)血滴被吸入位于電極部上方的反應(yīng)層后，會(huì)將反應(yīng)層溶解。經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間后，亦即使該檢體對(duì)特定成份(例如檢體中的葡萄糖的酵素)催化反應(yīng)完成后，加上一參考電壓到生物芯片上，以電化學(xué)反應(yīng)(electrochemistryreaction)來(lái)氧化亞鐵氰化鉀(potassium ferrocyanide)，以釋出電子，而產(chǎn)生一相應(yīng)的反應(yīng)電流并通過(guò)電極。此反應(yīng)電流正比于酵素催化反應(yīng)產(chǎn)生的亞鐵氰化鉀濃度或正比于血液樣品中的葡萄糖濃度。由于在生物芯片上產(chǎn)生的反應(yīng)電流，會(huì)隨時(shí)間變化而逐漸衰減，故利用此特性，將每一時(shí)間點(diǎn)的反應(yīng)電流經(jīng)由電流/電壓轉(zhuǎn)換器(Current/VoltageConverter)放大及轉(zhuǎn)換成一輸出電壓，然后可由生物芯片量測(cè)到一相應(yīng)此檢體中的葡萄糖濃度的一條電壓-時(shí)間放電曲線。接著，再將每一時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出電壓經(jīng)過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog/DigitalConverter；ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并送到一微處理器(microprocessor)中進(jìn)行處理，求得血液樣品中的一血糖濃度值，最后將血糖濃度值經(jīng)由一液晶顯示器顯示出來(lái)，供患者參考。
另外，更有些血糖計(jì)為了能快速且準(zhǔn)確的獲得血糖濃度的量測(cè)值，將相應(yīng)產(chǎn)生的輸出電壓與一內(nèi)建于微處理器中的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓-時(shí)間放電曲線對(duì)映表來(lái)對(duì)映。再根據(jù)所對(duì)映到的標(biāo)準(zhǔn)放電曲線，來(lái)決定其相應(yīng)的放電終點(diǎn)時(shí)間。最后，再由微處器根據(jù)所選擇的標(biāo)準(zhǔn)放電曲線及其放電終點(diǎn)時(shí)間來(lái)決定檢體中的血糖含量。
由于糖尿病是一種慢性病，故對(duì)一血糖計(jì)而言，其主要的目的在提供長(zhǎng)期的血糖濃度監(jiān)控(surveillance)。因此，血糖計(jì)的量測(cè)精確度就相對(duì)地重要。在先前的血液量測(cè)裝置中，其電極部均由兩個(gè)電極(即一反應(yīng)電極及一參考電極)所組成。當(dāng)使用者將采集到的血液檢體滴落在電極的反應(yīng)層上時(shí)，若采集到血液量不足時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生血液滴落量太少或滴落量不均勻等情形，會(huì)使得所量測(cè)到的血糖濃度產(chǎn)生誤差。此量測(cè)誤差的產(chǎn)生會(huì)造成醫(yī)護(hù)人員的誤判，進(jìn)而影響病患的健康及搶救的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于先前的血液量測(cè)裝置可能因?yàn)椴杉难毫坎蛔愣蛔灾?，使得血糖濃度的量測(cè)值產(chǎn)生誤差，而可能造成誤判的情形。本發(fā)明提出一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法及裝置，其主要目的之一在于利用復(fù)數(shù)個(gè)電極所連接形成的多通道電路來(lái)判斷滴血量是否足夠。
本發(fā)明的另一主要目的，在于利用復(fù)數(shù)個(gè)電極所連接形成的多通道電路，將不同通道電路的量測(cè)值經(jīng)過(guò)處理，以獲得較準(zhǔn)確的血液量測(cè)值。
本發(fā)明的再一主要目的，在于利用復(fù)數(shù)個(gè)電極所連接形成的多通道電路，在判斷滴血量足夠的情形下，再將不同通道電路的量測(cè)值經(jīng)過(guò)處理，以獲得準(zhǔn)確的血液量測(cè)值。
根據(jù)以上的目的，本發(fā)明提供一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，包括采集血液樣本，并以一滴血量滴落于一生物感測(cè)器的電極部上，并于一預(yù)定時(shí)間后，由生物感測(cè)器提供一電壓來(lái)進(jìn)行血液量測(cè)。接著，取得不同通道的量測(cè)值及進(jìn)行數(shù)字化處理，以取得不同通道的數(shù)字量測(cè)值，并輸出該數(shù)字量測(cè)值至一微控單元。由微控單元將不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值與一默認(rèn)值進(jìn)行比較，以便判斷該滴血量是否足夠。最后，再由微控單元處理該不同通道的數(shù)字量測(cè)值，以獲得一平均量測(cè)值，并依該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
在本發(fā)明接著提供一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，包括一電極部，由復(fù)數(shù)個(gè)電極所組成，同時(shí)該電極部的一端與生物芯片電性地連接，而另一端則與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接。復(fù)數(shù)個(gè)通道電路，其由復(fù)數(shù)個(gè)電路元件所組成，其一端與電極部電性地連接，而另一端則與加法電路及微處理控制單元電性地連接。加法電路，其一端與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接，而另一端則與微處理控制單元電性地連接。微處理控制單元，其一端與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路及加法電路電性地連接，而另一端則連接至一輸出單元。其中上述的多通道電路更包括一放大電路，其一端與電極部電性地連接，而另一端則與比較電路電性地連接；一比較電路，其一端與放大電路電性地連接，而另一端則與一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電性地連接；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其一端與比較電路電性地連接，而另一端則與加法電路及微處理控制單元電性地連接。


圖1本發(fā)明的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的流程圖；圖2本發(fā)明的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的功能方塊示意圖；圖3對(duì)應(yīng)圖2的電路布局示意圖；圖4本發(fā)明的使用多通道電路來(lái)量測(cè)滴血量的流程圖；圖5為具體實(shí)施圖4的功能方塊示意圖；圖6本發(fā)明的圖使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)準(zhǔn)確度的流程圖；圖7為具體實(shí)施圖6的功能方塊示意圖；圖8為本發(fā)明使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)準(zhǔn)確度的另一方法的流程圖；圖9為具體實(shí)施圖8的功能方塊示意圖。
圖中符號(hào)說(shuō)明10電極部20通道電路21放大電路22比較電路23模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路30微處理控制單元31加法單元40加法器電路具體實(shí)施方式
由于本發(fā)明中所利用到的一些生物感測(cè)器(Bio-sensor)的組成元件與其利用特定酵素反應(yīng)的原理及量測(cè)結(jié)果的處理，已于先前技術(shù)中詳細(xì)說(shuō)明，故在下述的說(shuō)明中，并不包括生物感測(cè)器的完整量測(cè)過(guò)程，而僅作重點(diǎn)式的引用，其目的在協(xié)助本發(fā)明特征的闡述。而且附圖中的功能方塊圖，亦并未依據(jù)實(shí)際的相關(guān)位置及完整的連接圖來(lái)繪制，其作用僅在表達(dá)與本發(fā)明特征有關(guān)的示意圖。另外，本發(fā)明的一些實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而，除了詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，以其之后的專利范圍為準(zhǔn)。
本發(fā)明首先提供一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，包括采集血液樣本，并以一滴血量滴落于一生物感測(cè)器的電極部上，并于一預(yù)定時(shí)間后，由生物感測(cè)器提供一電壓來(lái)進(jìn)行血液量測(cè)。接著，取得不同通道的量測(cè)值及進(jìn)行數(shù)字化處理，以取得不同通道的數(shù)字量測(cè)值，并輸出該數(shù)字量測(cè)值至一微控單元。由微控單元將不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值與一默認(rèn)值進(jìn)行比較，以便判斷該滴血量是否足夠。最后，再由微控單元處理該不同通道的數(shù)字量測(cè)值，以獲得一平均量測(cè)值，并依該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
在本發(fā)明接著提供一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，包括一電極部，由復(fù)數(shù)個(gè)電極所組成，同時(shí)該電極部的一端與生物芯片電性地連接，而另一端則與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接。復(fù)數(shù)個(gè)通道電路，其由復(fù)數(shù)個(gè)電路元件所組成，其一端與電極部電性地連接，而另一端則與加法電路及微處理控制單元電性地連接。加法電路，其一端與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接，而另一端則與微處理控制單元電性地連接。微處理控制單元，其一端與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路及加法電路電性地連接，而另一端則連接至一輸出單元。其中上述的多通道電路更包括一放大電路，其一端與電極部電性地連接，而另一端則與比較電路電性地連接；一比較電路，其一端與放大電路電性地連接，而另一端則與一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電性地連接；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其一端與比較電路電性地連接，而另一端則與加法電路及微處理控制單元電性地連接。
本發(fā)明還提供一種使用多通道電路量測(cè)滴血量的裝置，包括一電極部，由復(fù)數(shù)個(gè)電極所組成，其電極部的一端與一生物芯片電性地連接，而另一端則與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接。復(fù)數(shù)個(gè)通道電路，其由復(fù)數(shù)個(gè)電子電路元件所組成，且其一端與電極部電性地連接，而另一端則與一微處理控制單元電性地連接。微處理控制單元，其一端與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接，而另一端則連接至一輸出單元。其中每一通道的電子電路元件更包括一放大電路，其一端與電極部電性地連接，而另一端則與一比較電路電性地連接；一比較電路，其一端與放大電路電性地連接，而另一端則與一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電性地連接；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其一端與比較電路電性地連接，而另一端則與加法電路及該微處理控制單元電性地連接。
本發(fā)明再提供一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的裝置，包括一電極部，由復(fù)數(shù)個(gè)電極所組成，其極部的一端與一生物芯片電性地連接，而另一端則與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接。復(fù)數(shù)個(gè)通道電路，其一端與電極部電性地連接，而另一端則與一加法電路電性地連接。加法電路，其一端與復(fù)數(shù)個(gè)通道電路電性地連接，而另一端則與一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電性地連接。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其一端與加法電路電性地連接，而另一端則與一微處理控制單元電性地連接。微處理控制單元，其一端與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路電性地連接，而另一端則連接至一輸出單元。
接下來(lái)，將通過(guò)圖1至圖9來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施的方法及其裝置。
圖1用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的流程圖。首先，從步驟110開(kāi)始，其可由患者以針扎刺自己的皮膚，以便采集滲出血滴作為一檢體的血液樣本。接著，再將滲出的血滴(也可稱為檢體)直接滴在已插進(jìn)測(cè)試單元的生物芯片，當(dāng)血滴被吸入位于電極部上方的反應(yīng)層后，會(huì)將反應(yīng)層溶解。經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間后，由生物感測(cè)器施加一參考電壓到生物芯片上，以便執(zhí)行血液量測(cè)，如步驟120所示。當(dāng)參考電壓加上到生物芯片上后，即會(huì)引起電化學(xué)反應(yīng)來(lái)氧化亞鐵氰化鉀，然后釋出電子，以產(chǎn)生一相應(yīng)的反應(yīng)電流并通過(guò)電極，然后由不同的通道電路將反應(yīng)電流放大并轉(zhuǎn)換成一電壓的放電曲線圖，然后讀取一設(shè)定點(diǎn)的電壓值，例如，讀取電壓放電曲線圖的最大值。再將此電壓與固定偏壓(bias)比較，以取得不同通道電路的量測(cè)值，如步驟130所示。接著，由步驟140來(lái)將量測(cè)到的電壓值數(shù)字化，并將不同通道電路中已數(shù)字化的量測(cè)電壓值送到微處理控制單元，以比較不同通道電路間的量測(cè)電壓值的差值。然后，再將此差值與一默認(rèn)值(default)再次于微處理控制單元中進(jìn)行比較。當(dāng)量測(cè)電壓值的差值大于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液量采集不足，使得分布在電極部的滴血量不平均，而造成不同通道電路的量測(cè)電壓值差異過(guò)大。由于不同通道電路間的量測(cè)電壓值差異過(guò)大，故其所取得的平均電壓值會(huì)產(chǎn)生偏差，而導(dǎo)致錯(cuò)誤的量測(cè)結(jié)果。此時(shí)，即須回到步驟110，重新進(jìn)行血液得采集，并執(zhí)行前述的程序。當(dāng)量測(cè)電壓值的差值小于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液的滴血量足夠，使得血液平均分布在電極部。因此，在不同通道電路的量測(cè)電壓值的差異會(huì)非常小。由于不同通道電路間的量測(cè)電壓值接近，故其經(jīng)由步驟150所取得的平均電壓值會(huì)相對(duì)的真實(shí)，而可獲得較精確的量測(cè)結(jié)果。然后，再將所獲得的平均電壓值經(jīng)由步驟160送到微處理控制單元中進(jìn)行處理，求得血液樣品中的血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果，最后將血糖濃度值經(jīng)由一液晶顯示器顯示出來(lái)，供醫(yī)護(hù)人員或患者參考。
圖2為本發(fā)明使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的功能方塊示意圖，其詳細(xì)的操作過(guò)程說(shuō)明如下。
當(dāng)血滴被吸入位于電極部10后，血液會(huì)分布在P1、P2及P3電極上的反應(yīng)層。當(dāng)生物感測(cè)器將一參考電壓加到生物芯片上后，即會(huì)引起電化學(xué)反應(yīng)來(lái)氧化亞鐵氰化鉀，然后釋出電子，以產(chǎn)生一相應(yīng)的反應(yīng)電流(reaction current)并通過(guò)P1、P2及P3電極。然后，由不同的通道電路20中的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路(Current to VoltageConverter)21將反應(yīng)電流放大，并將反應(yīng)電流轉(zhuǎn)換成一電壓值后輸出至通道電路20中的比較電路22。當(dāng)比較電路22接收到由前級(jí)放大電路21所輸出的電壓值及一由生物感測(cè)器所提供的固定偏壓(bias)Vb后，隨即將此兩電壓進(jìn)行比較，并輸出一經(jīng)過(guò)比較后的電壓差值至通道電路20中的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(Analog to Digital Converter；ADC)23，以取得一數(shù)字化的電壓值，并將此數(shù)字化的電壓值作為不同通道電路20的量測(cè)值。接著，將不同通道電路20上所獲得的經(jīng)過(guò)數(shù)字化的量測(cè)電壓值送到一微控單元(Micro-processing Control Unit；MCU)30中，經(jīng)由微控單元30處理后，取得不同通道電路20間的電壓差值，再將此一電壓差值與一默認(rèn)值(default)再次進(jìn)行比較。當(dāng)不同通道電路20間的電壓差值大于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液量采集不足，須重新進(jìn)行血液得采集及量測(cè)的程序。當(dāng)不同通道電路20間的電壓差值小于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液的滴血量足夠，此時(shí)，由微控單元30中的加法電單元31將不同通道電路的電壓值進(jìn)行相加及平均處理后，以取得一平均電壓值，隨即再由微控單元30進(jìn)行處理，以求得血液樣品中的血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果。例如，依平均電壓值與一內(nèi)建于微處理器中的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓-時(shí)間放電曲線對(duì)映表來(lái)對(duì)映。再根據(jù)所對(duì)映到的標(biāo)準(zhǔn)放電曲線，來(lái)決定其相應(yīng)的放電終點(diǎn)時(shí)間。最后，再由微處器根據(jù)所選擇的標(biāo)準(zhǔn)放電曲線及其放電終點(diǎn)時(shí)間來(lái)決定檢體中的血糖含量。
為具體說(shuō)明本發(fā)明的多通道電路的操作過(guò)程，圖3所示的實(shí)際電路布局示意圖來(lái)說(shuō)明。當(dāng)血滴被吸入位于電極部10后，血液會(huì)分布在P1、P2及P3電極上的反應(yīng)層。接著，生物感測(cè)器會(huì)提供一參考電壓(reference voltage；Vref)，例如Vref＝550毫伏特(mv)，并將參考電壓加到生物芯片上后，使得反應(yīng)層產(chǎn)生一相應(yīng)的反應(yīng)電流(reactioncurrent)并通過(guò)P1、P2及P3電極。然后，反應(yīng)電流經(jīng)過(guò)一由運(yùn)算放大器電路1(Operation Amplifier；OP1)所形成的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路(Current to Voltage Converter)21，以便將反應(yīng)電流轉(zhuǎn)換成一電壓值，以獲得一電壓的放電曲線圖，其中OP1的放大率的增益值(Gain)為Gain＝(1+R15/R12)×Vb其中Vb為一固定偏壓(bias)，而R12＝R1，R15＝R5。
再接著，將OP1所得到的電壓值輸出至一由運(yùn)算放大器電路2(Operation Amplifier；OP2)所形比較電路22。例如，由OP2所形成的比較電路22為一減法器電路(subtraction circuit)。當(dāng)減法器電路接收到由OP1所輸出的電壓值及一由生物感測(cè)器所提供的固定偏壓(bias)Vb后，減法器電路隨即將此兩電壓進(jìn)行比較，并輸出一電壓差值。例如，當(dāng)OP1所讀取的最大電壓值為900mv，而Vb＝300mv時(shí)，則在OP1所得到的輸出電壓值為600mv；同理，若另外一個(gè)通道電路的上的運(yùn)算放大器電路OP3所形成的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，其所讀取到的最大電壓值為1V(即1000mv)時(shí)，則在該通道上的減法器電路(OP4)所輸出電壓差值為700mv。再接著，即將不同通道電路20所獲得的電壓差值分別送至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(ADC)23，以取得一數(shù)字化的電壓值。接著，將不同通道電路20上所獲得的經(jīng)過(guò)數(shù)字化的量測(cè)電壓值送到一微控單元(MCU)30中，經(jīng)由微控單元30處理后，取得不同通道電路20間的電壓差值，如前例，兩通道電路20間的電壓差值為100mv。再將此一電壓差值與一默認(rèn)值(default)再次進(jìn)行比較。例如，當(dāng)微控單元所提供的默認(rèn)值為150mv時(shí)，此時(shí)，兩通道電路20間的電壓差值(100mv)小于默認(rèn)值(150mv)，則表示血液的滴血量足夠，因此，微控單元30接收由運(yùn)算放大器電路OP5所形成的加法電路40所傳送的電壓值(即1900mv)，并由微控單元30取得平均電壓值(即950mv)后，即可將此平均電壓值與一內(nèi)建于微控單元中的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓-時(shí)間放電曲線對(duì)映表來(lái)對(duì)映，最后由微控單元30求得血液樣品中的血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果。反的，兩通道電路20間的電壓差值大于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液量采集不足，須重新進(jìn)行血液的采集及量測(cè)的程序。因此，微控單元30不接收由OP4的加法電路(adder)40所傳送的電壓值。本電路中的加法電路40強(qiáng)調(diào)其可配置于通道電路中，亦可內(nèi)建于微處理控制單元30中。
由于現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造(CAD/CAM)技術(shù)不斷的創(chuàng)新，使得在電路的設(shè)計(jì)(design)、仿真(simulation)與制造(manufacturing)上的功能亦大幅提升?；诖擞^點(diǎn)，本發(fā)明前述的多通道電路所具有的功能，可將其分解成一血液量測(cè)時(shí)的滴血量測(cè)試裝置與一提高血液量測(cè)精確度的裝置兩部份，其中可將滴血量測(cè)試裝置與其它的生物感測(cè)器合并使用，而在提高血液量測(cè)精確度的裝置的使用上，其除了可與其它的生物感測(cè)器結(jié)合外，更可單獨(dú)成為一血液量測(cè)裝置。有關(guān)分解后的滴血量測(cè)試與提高血液量測(cè)精確度的操作方式，將在下述段落中說(shuō)明，唯因兩者的電路構(gòu)造與前述實(shí)施例相同，故在不影響本發(fā)明特征的揭露下，僅作重點(diǎn)的敘述，以避免過(guò)多的重復(fù)說(shuō)明。
圖4為本發(fā)明的使用多通道電路進(jìn)行滴血量測(cè)試的流程，其中步驟410～步驟440與步驟110～步驟140相同，在采集一血液樣本后，隨即接著將血液直接滴在已插進(jìn)測(cè)試單元的生物芯片上，經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間后，施加一參考電壓以便執(zhí)行血液量測(cè)，然后由不同的通道電路將反應(yīng)電流放大并轉(zhuǎn)換成一電壓的放電曲線圖，并讀取一設(shè)定點(diǎn)的電壓值，接著再將量測(cè)到的電壓值數(shù)字化。然后，將數(shù)字化的量測(cè)電壓值送到一處理單元并比較不同通道電路間的量測(cè)電壓值的差值，再將此差值與一默認(rèn)值(default)再次進(jìn)行比較。當(dāng)量測(cè)電壓值的差值大于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液量采集不足，須回到步驟410重新進(jìn)行血液的采集及量測(cè)的程序。當(dāng)量測(cè)電壓值的差值小于默認(rèn)值時(shí)，則表示血液的滴血量足夠，則由步驟450將滴血量測(cè)試的結(jié)果記錄并經(jīng)由一液晶顯示器顯示出來(lái)，供醫(yī)護(hù)人員或患者參考。第五圖為本發(fā)明的使用多通道電路進(jìn)行滴血量測(cè)試的功能方塊示意圖，由于其電路結(jié)構(gòu)與圖2幾乎相同(除了加法器40外)，故其詳細(xì)的工作過(guò)程請(qǐng)參考前述圖2的說(shuō)明內(nèi)容。
圖6為本發(fā)明的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的流程，其中步驟610～步驟640與第一圖中的步驟110～步驟140以及第四圖中的步驟410～步驟440相同，在采集一血液樣本后，將血液直接滴在生物芯片上，經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間后，施加一參考電壓以便執(zhí)行血液量測(cè)，然后由不同的通道電路獲得一電壓值，在將量測(cè)到的電壓值數(shù)字化。接著，由步驟650對(duì)數(shù)字化的量測(cè)電壓值進(jìn)行處理，以獲得一量測(cè)電壓的和。再接著，由步驟660將量測(cè)電壓的和值送到一處理單元進(jìn)行處理，并獲得一平均電壓值，并隨即將所獲得的平均電壓值與內(nèi)建于該微處理控制單元中的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓-時(shí)間放電曲線對(duì)映表來(lái)對(duì)映，進(jìn)而求得血液樣品中的血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果。最后，由步驟670將血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄及經(jīng)由一液晶顯示器顯示出來(lái)，供醫(yī)護(hù)人員或患者參考。圖7為本發(fā)明的使用多通道電路提升血液量測(cè)精確度的功能方塊示意圖，由于其電路結(jié)構(gòu)與圖2近似，故其詳細(xì)的工作過(guò)程摘要敘述如下當(dāng)血滴被吸入位于電極部10并分布在P1、P2及P3電極上的反應(yīng)層后，隨后提供一參考電壓到生物芯片上，以產(chǎn)生一相應(yīng)的反應(yīng)電流并通過(guò)P1、P2及P3電極。然后，分別經(jīng)由不同的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路21放大，以便將反應(yīng)電流轉(zhuǎn)換成一電壓值并輸出該電壓值至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路23，以取得一數(shù)字化的電壓值。接著，將經(jīng)過(guò)數(shù)字化的不同的量測(cè)電壓值送到一微控單元30中的加法單元31，以獲利一電壓值的和。再將此電壓的和值在微控單元30進(jìn)行處理，并在獲得一平均電壓值后，隨即將該平均電壓值與內(nèi)建于該微處理控制單元中的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓-時(shí)間放電曲線對(duì)映表來(lái)對(duì)映，進(jìn)而求得血液樣品中的血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果。由于該血糖濃度值的量測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)不同的電路擷取不同的反應(yīng)電流，并將轉(zhuǎn)換后的電壓值再經(jīng)過(guò)平均處理后，其所得到的實(shí)際量測(cè)值會(huì)較只使用單一電路所量測(cè)到的值來(lái)得正確、精準(zhǔn)及可靠。
對(duì)于使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的裝置及方法上，亦可經(jīng)由電子元件的特性來(lái)作不同的組合。例如，圖8所示的流程圖即為本發(fā)明的另一實(shí)施例。如圖8所示，其與圖6之間的差異在經(jīng)由不同的通道電路獲得量測(cè)電壓值后，先求得不同通道電路的量測(cè)電壓值的和，然后再進(jìn)行數(shù)字化處理。除此之外，如圖8與圖6所述的過(guò)程均相同。也因此，在圖9與圖7上的電路差異，亦只在當(dāng)反應(yīng)電流分別經(jīng)由不同的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路21放大后，先經(jīng)由一加法器40將轉(zhuǎn)換的電壓值相加，然后再輸出經(jīng)過(guò)相加后的電壓和值到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路23，以取得一數(shù)字化的電壓值。此外，其余各電路元件的作用均與圖7相同。
上述有關(guān)圖7與圖9之間的差異在于加法器40，其中圖7中為一數(shù)字式加法器，而圖9中則為一模擬式加法器。由于模擬加法器相較于數(shù)字加法器有較快的反應(yīng)速度，同時(shí)使用模擬加法器電路會(huì)較使用數(shù)字加法器電路少使用一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。因此，在使用提升血液量測(cè)精確度的方法及裝置的選擇上，本發(fā)明將以圖9中的多通道電路為較佳的實(shí)施例。
對(duì)于熟知電路設(shè)計(jì)者而言，其可依據(jù)本發(fā)明所揭露的電路作不同的組合及應(yīng)用。例如，其可改變圖2中的加法器連接點(diǎn)至放大器21與比較器22之間，然后，再讓加法器經(jīng)過(guò)一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器并連接至微控單元。如此的組合，雖然會(huì)多使用一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，但其同樣可以達(dá)到本發(fā)明所述的目的。此外，更可進(jìn)一步的依據(jù)圖3所示的電路布局(layout)來(lái)具體實(shí)施。故綜合以上的所述的內(nèi)容，其僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，其所有已揭露的內(nèi)容并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其特征在于，包括采集血液樣本，并以一滴血量滴落于一生物感測(cè)器的一電極部上；進(jìn)行血液量測(cè)，于該滴血量滴落于該電極部上一預(yù)定時(shí)間后，由該生物感測(cè)器提供一電壓來(lái)執(zhí)行；取得不同通道的量測(cè)值；數(shù)字化該不同通道的量測(cè)值，并輸出該數(shù)字量測(cè)值至一微控單元；比較該不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值與一默認(rèn)值，以便由該微控單元來(lái)判斷該滴血量是否足夠；以及處理該不同通道的數(shù)字量測(cè)值，以獲得一平均量測(cè)值，并由該微控單元依該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
2.如權(quán)利要求1所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其中該電極部由任何幾何排列的三個(gè)電極元件所組成。
3.如權(quán)利要求1所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其中該默認(rèn)值為一預(yù)置于該微控單元中的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其中該默認(rèn)值可由該生物感測(cè)器來(lái)調(diào)整。
5.如權(quán)利要求1所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其中該不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值與該默認(rèn)值以比較大小來(lái)判斷該滴血量是否足夠。
6.如權(quán)利要求5所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其中該不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值大于該默認(rèn)值時(shí)，重新采集血液樣本。
7.如權(quán)利要求5所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，其中該不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值小于該默認(rèn)值時(shí)，進(jìn)行該平均量測(cè)值的處理。
8.一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其特征在于，包括一電極部，由復(fù)數(shù)個(gè)電極所組成，用以進(jìn)行血液量測(cè)，以輸出一反應(yīng)電流；復(fù)數(shù)個(gè)通道電路，由復(fù)數(shù)個(gè)電路元件所組成，用以取得不同通道的數(shù)字化量測(cè)值；一微處理控制單元，具有一判斷滴血量的默認(rèn)值，同時(shí)具有處理該不同通道的數(shù)字量測(cè)值，以獲得一平均量測(cè)值，并由該微控單元依該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
9.如權(quán)利要求8所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該電極部由任何幾何排列的三個(gè)電極元件所組成，且該三個(gè)電極元件上鍍有一反應(yīng)層。
10.如權(quán)利要求9所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該反應(yīng)層由具有與血液起反應(yīng)的材料所形成。
11.如權(quán)利要求8所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該復(fù)數(shù)個(gè)通道電路由復(fù)數(shù)個(gè)不同電子電路元件所形成的通道來(lái)組成，其中該每一通道的電子電路元件更包括一放大電路，其一端與該電極部電性地連接；一比較電路，其一端與該放大電路的另一端電性地連接；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其一端與該比較電路的另一端電性地連接，而另一端則與該微處理控制單元電性地連接。
12.如權(quán)利要求11所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的另一端與一加法電路電性地連接。
13.如權(quán)利要求8所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該微處理控制單元具有將不同通道電路的數(shù)字電壓值進(jìn)行處理，以獲得一數(shù)字電壓的差值，并將該數(shù)字電壓的差值與預(yù)先設(shè)定于該微處理控制單元內(nèi)的該默認(rèn)值進(jìn)行比較處理，并輸出一相應(yīng)的控制信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該數(shù)字電壓的差值與該默認(rèn)值處理的結(jié)果為該數(shù)字電壓差值大于該默認(rèn)值時(shí)，則依該微控單元輸出的該相應(yīng)控制信號(hào)，重新進(jìn)行血液得采集及量測(cè)的程序。
15.如權(quán)利要求13所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的裝置，其中該數(shù)字電壓的差值與該默認(rèn)值處理的結(jié)果為該數(shù)字電壓差值小于該默認(rèn)值時(shí)，則依該微控單元輸出的該相應(yīng)控制信號(hào)，則接收由該加法電路所傳送的電壓和值，并在該微處理控制單元中處理，以獲得一平均電壓值，同時(shí)該微處理控制單元并依此平均電壓值進(jìn)行量測(cè)結(jié)果的處理。
16.一種使用多通道電路量測(cè)滴血量的方法，包括采集血液樣本，并以一滴血量滴落于一生物感測(cè)器的一電極部上；進(jìn)行血液量測(cè)，于該滴血量滴落于該電極部上一預(yù)定時(shí)間后，由該生物感測(cè)器提供一電壓來(lái)執(zhí)行；取得不同通道的量測(cè)值；數(shù)字化該不同通道的量測(cè)值，并輸出該數(shù)字量測(cè)值至一微控單元；以及比較該不同通道的數(shù)字量測(cè)值差值與一默認(rèn)值，以便由該微控單元來(lái)判斷該滴血量是否足夠。
17.如權(quán)利要求16所述的使用多通道電路量測(cè)滴血量的方法，其中該電極部由任何幾何排列的三個(gè)電極元件所組成。
18.如權(quán)利要求16所述的使用多通道電路量測(cè)滴血量的方法，其中該默認(rèn)值為一預(yù)置于該微控單元中的整數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的使用多通道電路量測(cè)滴血量的方法，其中該默認(rèn)值可由該生物感測(cè)器來(lái)調(diào)整。
20.如權(quán)利要求16所述的使用多通道電路量測(cè)滴血量的方法，其中該不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值與該默認(rèn)值以比較大小來(lái)判斷該滴血量是否足夠。
21.一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的方法，包括采集血液樣本，并該血液樣本滴落于一生物感測(cè)器的一電極部上；進(jìn)行血液量測(cè)，于該血液樣本滴落于該電極部上一預(yù)定時(shí)間后，由該生物感測(cè)器提供一電壓來(lái)執(zhí)行；取得不同通道的量測(cè)值，該量測(cè)值經(jīng)過(guò)該不同通道電路處理后，以取得該不同通道的量測(cè)值并輸出該量測(cè)值至一加法器電路；取得不同通道的一量測(cè)和值；數(shù)字化該量測(cè)和值，并輸出該數(shù)字化量測(cè)和值至一微處理控制單元；處理該數(shù)字量測(cè)和值，以獲得一平均量測(cè)值，并由依該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
22.如權(quán)利要求21所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的方法，其中該電極部由任何幾何排列的三個(gè)電極元件所組成。
23.一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的裝置，包括一電極部，由復(fù)數(shù)個(gè)電極所組成，用以進(jìn)行血液量測(cè)，以輸出一反應(yīng)電流；復(fù)數(shù)個(gè)通道電路，由復(fù)數(shù)個(gè)電路元件所組成，用以取得不同通道的數(shù)字化量測(cè)值；一加法電路，用以將不同通道的電壓值相加；一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，將電壓值進(jìn)行數(shù)字化處理；一微處理控制單元，具有處理該不同通道的數(shù)字量測(cè)值，以獲得一平均量測(cè)值，并由該微控單元依該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
24.如權(quán)利要求23所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的裝置，其中該電極部由任何幾何排列的三個(gè)電極元件所組成，且該三個(gè)電極元件上鍍有一反應(yīng)層。
25.如權(quán)利要求23所述的使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)精確度的裝置，其中該反應(yīng)層由一能與血液起反應(yīng)的材料所形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用多通道電路來(lái)提升血液量測(cè)可靠度的方法，包括采集血液樣本，并以一滴血量滴落于一生物感測(cè)器的電極部上，并于一預(yù)定時(shí)間后，由生物感測(cè)器提供一電壓來(lái)進(jìn)行血液量測(cè)。接著，取得不同通道的量測(cè)值及進(jìn)行數(shù)字化處理，以取得不同通道的數(shù)字量測(cè)值，并輸出該數(shù)字量測(cè)值至一微控單元。由微控單元將不同通道的數(shù)字量測(cè)值的差值與一默認(rèn)值進(jìn)行比較，以便判斷該滴血量是否足夠。最后，再由微控單元處理該不同通道的數(shù)字量測(cè)值，以獲得一平均量測(cè)值，并依據(jù)該平均量測(cè)值進(jìn)行該血液量測(cè)結(jié)果的處理。
文檔編號(hào)G01N27/327GK1607387SQ20031010125
公開(kāi)日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者王國(guó)任, 陳俊仁 申請(qǐng)人:力捷電腦股份有限公司