專利名稱：遠(yuǎn)距離測量分析物濃度的測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量生物液體中一種分析物濃度的測試儀及一次性部件；特別涉及一種其中的一次性部件為一個中空的截錐體的裝置。
醫(yī)學(xué)診斷經(jīng)常涉及到測量取自患者體內(nèi)的生物液體，如血液，尿液、或唾液。通常，避免設(shè)備及操作人員對這些液體的污染以及避免某患者對其它患者體液的污染是非常重要的。因此，需要一種能夠?qū)⑦@種污染的危險性降到最低限度的診斷裝置。
如今被最廣泛采用的醫(yī)學(xué)診斷裝置是血液葡萄糖檢測儀。僅在美國，據(jù)估計有1400萬糖尿病患者。為了避免嚴(yán)重的醫(yī)學(xué)疾病，如視力喪失、循環(huán)系統(tǒng)疾病、腎功能衰竭等等，許多糖尿病患者需要定期檢測血糖并為了將血糖濃度保持在一個可接受的范圍內(nèi)而采取相應(yīng)的治療步驟。
在進(jìn)行血糖測量時，血液污染問題是很重要的。例如，當(dāng)采用最普通型的全血糖測試儀(光度儀)時，通常血糖測定是通過將來自血樣的血液施加在該測試儀上的一個測試條上來進(jìn)行的。為了施加取自患者手指的血樣，必須將患者的手指放在測試條上方靠近測試條以便向測試條注入血樣。這樣就存在一種危險，即，患者的手指與測試儀中的被此前使用(尤其是在醫(yī)院里使用的)的患者血液污染過的部分相接觸。
如果測試條在被放入測試儀內(nèi)之前已被注入血樣的話，則這種對患者的危險性將被降到最低限度。這就是所謂的“測試儀外測試”法。利用這種方法，作為測試過程的第一個步驟，患者將其血樣施加在一個劑量測試條上，然后，將該測試條插入測試儀中?；颊叩氖种钢慌c一個未被其它患者血液污染過的新的(干凈的)、一次性的測試條接觸，手指絕不可能與測試儀的被污染部分接觸。這種測試儀外測試法已經(jīng)被采用一段時間了，特別是與采用光度測量的測試儀以及測量血細(xì)胞容量系統(tǒng)一起使用。測試儀外測量的一個缺點就是在“零時刻”(將血樣施加在測試條上時)或在“零時刻”之前測試儀不能進(jìn)行測量。在光度儀中，血樣注入測試條之前的反差讀數(shù)允許測試儀能夠校正測試條中的背景顏色以及定位誤差。測試儀還可以更直接和更精確地確定零時刻，以便于精確測量。相比之下，如果血樣在測試儀外被注入測試條的話，很難或不可能確定零時刻。
盡管測試儀外測試法降低了對患者的污染問題，但是測試儀仍可能被血液污染。所以，對于其他可能接觸到被污染測試儀的人員(如醫(yī)院內(nèi)的工人及維修測試儀的技術(shù)人員)來說，存在著危險。而且，如果患者是由一位醫(yī)務(wù)工作人員照顧的話，那么當(dāng)測試進(jìn)行完以后，在取下測試條以便處理時，該工作人員可能會接觸到血液。
電化學(xué)測試儀一般采用“遠(yuǎn)距離測試”，其中在注入血液之前將測試條置于測試儀內(nèi)，但施加血液的位置遠(yuǎn)離可能被污染的測試儀表面。例如，BayerDiagnostic的Glucometer Elite和Boehringer Mannheim的Advantage包括了可遠(yuǎn)距離施加試樣的電極，當(dāng)采用測試儀外測試時，取出測試條還可能對采用遠(yuǎn)距離測試的測試儀造成危險。
已經(jīng)公開了許多旨在降低病人和/或與診斷檢測有關(guān)人員被污染危險的系統(tǒng)。
1990年8月28日授予Sugarman等人的美國專利第4,952,373號公開了一種被設(shè)計用來防止診斷盒上的多余液體流到與診斷盒一起使用的監(jiān)視器上的護(hù)罩。該護(hù)罩是由塑料或金屬薄膜制成并且與通常為信用卡大小的診斷盒相連。
1992年3月31日授予Brenneman的美國專利第5,100,620號公開了一種將液體試樣從一個遠(yuǎn)距離試樣施加位置輸送到一個測試表面的具有一個中央毛細(xì)管的倒漏斗形體。該裝置可被用來將血液從手指條輸送到一個反應(yīng)劑膜上。
1976年11月16日授予Marteaud’Autry的美國專利第3,991,617號公開了一種與一個吸管一起使用的裝置，其中試圖將吸管與一個一次性端部一起使用。該裝置設(shè)置了一個用來將所述端部從吸管的一端彈出的按鈕機(jī)構(gòu)。
上述專利的共同點在于每一個所公開的裝置都強(qiáng)調(diào)由生物液體及其他潛在的有害液體所造成的污染的危險性。
根據(jù)本發(fā)明，一種用于一個測量生物液體的試樣中的一種分析物濃度的裝置中的部件包括(a)一個中空截錐體，具有不同尺寸的兩個開口端和(b)一個用來接收試樣的多孔薄膜，該多孔薄膜與較小的開口端相連并基本上將其封閉，該薄膜包括(i)一個用于接收試樣的表面和(ii)一種用來與所述分析物反應(yīng)的反應(yīng)劑，反應(yīng)造成一個可檢測到的薄膜物理參數(shù)發(fā)生可測得的且與試樣中一種分析物濃度相關(guān)的改變。
本發(fā)明的一種用于測量生物液體試樣中一種分析物濃度的方法包括(a)提供一種部件，該部件包括一個中空截錐體，它具有兩個大小不同的開口端，其中較小的一端基本上被一個薄膜所封閉，該薄膜具有(i)一個用于接收試樣的表面和(ii)一種用來與分析物反應(yīng)的反應(yīng)劑，反應(yīng)造成一個可檢測到的薄膜物理參數(shù)發(fā)生可測得的且與試樣中一種分析物濃度相關(guān)的改變；(b)將試樣施加到薄膜表面上；(c)測量參數(shù)的改變；以及(d)由參數(shù)變化的測量值確定該分析物濃度。
本發(fā)明的部件可以方便地與一個測量施加在一種多孔薄膜的一個第一表面上的生物液體試樣中的一種分析物濃度的測試儀一起使用，其中薄膜包含一種反應(yīng)劑，該反應(yīng)劑與分析物反應(yīng)從而造成薄膜第二表面反射率的改變，該薄膜與一個中空截錐形部件的一端相連并基本上將其封閉。該測試儀包括(a)一個具有用來與部件嚙合的截錐形遠(yuǎn)端部分的體部，該部分朝面對薄膜第二表面的一端向內(nèi)變細(xì)，(b)體部內(nèi)的一套光學(xué)系統(tǒng)，用于從遠(yuǎn)端引出一束光并接收從薄膜第二表面發(fā)射回來的光，(c)用于在將試樣施加到薄膜上之前和之后對反射回體部的光進(jìn)行測量的裝置，和(d)用來由反射光的測量值計算出液體中分析物濃度的裝置。
本發(fā)明的部件允許人們對生物液體中的分析物濃度進(jìn)行測量，同時，將液體或使用者接觸到測量裝置的危險性降到最低限度。所以，本部件既減小了使用者對裝置污染的可能性，也減小了裝置對使用者污染的可能性。該部件是一次性的，并且“”部件””一詞和“”一次性””一詞在本說明書和所附權(quán)利要求書中是可以互換使用的。


圖1是本發(fā)明的部件的一個透視圖，為清楚起見其中一部分被斷開；圖2是沿圖1中線2-2的一個剖面圖；圖3是本發(fā)明的一個測試儀和部件在連接之前的一個透視圖；圖4是測試儀和部件在獲得血樣過程中的一個透視圖；圖5是圖4所示測試儀和部件沿線5-5的部分剖面圖；圖6是位于包裝盒內(nèi)的多個部件的部分剖面的側(cè)視圖；圖7是本發(fā)明的一個測試儀正在彈出一個部件時的透視圖；圖8是圖7所示測試儀在第一使用位置時的縱向剖面圖，為清楚起見其中某些部件被剖開；圖9是圖7所示測試儀處于第二彈出位置時部分剖面的側(cè)視圖；圖10是本發(fā)明的測試儀的一個替換實施例的透視圖；圖11是本發(fā)明的部件的一個替換實施例的透視圖；圖12是圖11所示部件的遠(yuǎn)端的一部分的透視圖；圖13是沿圖12的線13-13的剖面圖；圖14是沿圖12的線14-14的剖面圖；圖15是本發(fā)明的部件的遠(yuǎn)端的另一個實施例的剖面圖；圖16是一個測試儀和部件在連接之前的另一個實施例的透視圖；圖17是一個測試儀與部件的另一個實施例；圖18是測試儀與部件的再一個實施例的遠(yuǎn)端的透視圖；圖19是將圖18所示測試儀和部件以安裝位置表示的遠(yuǎn)端的一個側(cè)視圖。
本發(fā)明的部件通常適用于一種測量生物液體(如血液，尿液，和唾液)中分析物濃度(如酒精，膽醇，蛋白質(zhì)，甲酮，酶，苯胺，和葡萄糖)的裝置中。為了簡明起見，我們是通過將部件與血糖自檢結(jié)合使用來進(jìn)行具體描述的，但是，醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能夠很容易地將該技術(shù)應(yīng)用到測量其他生物液體中的其他分析物中去。
血糖自檢一般是采用以兩種功能之一進(jìn)行工作的測試儀來完成的。第一種是基于包含一種在施加血液之后改變顏色的組合物的反應(yīng)劑條的光度測量型。顏色的改變是血糖濃度的一種量度。
血糖檢測器的第二種類型是電化學(xué)的并且以下列條件進(jìn)行操作，即施加在電化學(xué)單元上的血液可產(chǎn)生一種與血糖濃度有關(guān)的電信號——根據(jù)測試儀類型的不同可以是電壓，電流，或電荷。
本發(fā)明可以對光度和電化學(xué)測量系統(tǒng)進(jìn)行方便的遠(yuǎn)距離檢測。為了簡單起見，以下說明集中在光度測量系統(tǒng)上。對于電化學(xué)系統(tǒng)來說，可以采用類似的裝置。采用任何一種類型的系統(tǒng)，本發(fā)明的部件都允許測試儀對于從施加試樣到確定血糖濃度的整個反應(yīng)過程進(jìn)行檢測。能夠測量測試的起始時間使其能夠更容易準(zhǔn)確地確定血糖濃度。
采用光度測量系統(tǒng)而不是電化學(xué)系統(tǒng)確定血糖濃度有幾個優(yōu)點，其中一個優(yōu)點就是可以以大于一個光波波長進(jìn)行測量，并且可以對血液中血球比率的偏差進(jìn)行校正。在此所公開的一次性部件在允許測試儀被最低限度地污染的同時，提供了光度測量系統(tǒng)的這些優(yōu)點。
用于光度測量系統(tǒng)中的一次性部件通常被制成一種薄的長方形條的形式。這一形狀取自于最初所謂的“浸漬并讀出”的測試條形狀。其一端用于手持，而另一端進(jìn)行與液體試樣的化學(xué)反應(yīng)。
這些長方形的一次性部件構(gòu)成了與測試儀的接口的插入部分。即，該測試條由裝有一次性部件的測試儀的零部件所夾持。這種夾固方式導(dǎo)致了液體試樣對測試儀的污染。
為避免污染問題，本發(fā)明的一次性部件采用了中空截錐體的形式，它提供了與測試儀接口的的插入部分。即，該一次性部件封閉了測試儀的一部分并且該部件起到了避免測試儀被液體試樣污染的護(hù)罩的作用。
圖1示出了被部分剖掉的本發(fā)明的一個實施例，其中一次性部件10是一個中空的圓錐形截錐體。膜12與較小端14相連。附加的前緣部分16提供膜12與粘結(jié)劑18相連的一個表面。附加的缺口20沿圓錐四周間隔分布以便與測試儀上的一個溝槽結(jié)合提供一個夾固機(jī)構(gòu)。
圖2是沿圖1所示的一次性部件的線2-2的剖面圖。如圖2所示，薄膜與一次性部件的外側(cè)相連?；蛘?，如圖11所示，薄膜可以與一次性部件的內(nèi)側(cè)相連。
圖3是一種光度測試儀與圖1所示的那種一次性部件的一個透視圖。測試儀30為細(xì)長形，它帶有一個基本上呈圓錐對稱的截錐體的遠(yuǎn)端部分32，沿該部分的周邊是一個附加的溝槽34。應(yīng)注意到一次性部件裝在測試儀的遠(yuǎn)端部分上由此在測試儀30的遠(yuǎn)端36和薄膜12的底面之間精確限定了一個間隙G。精確地定位有利于測量的精確度及可靠性。在被剖開部分中可以看到一個光源38和一個檢測器40，它們分別用于對一次性部件進(jìn)行照明并檢測從一次性部件反射出來的光。如下面所討論的，檢測從一次性部件反射出來的光可以得到施加在薄膜上的試樣的血糖濃度。盡管圖3中僅示出了一個光源和一個檢測器，但是可以采用選擇性地具有不同的輸出頻譜的多個光源和/或多個檢測器。
圖4為可以采用圖3所示的部件和測試儀而從伸出的手指尖獲得試樣的方式的一個透視圖。對于使用者來說很容易將該一次性部件與手指接觸，這對于視力減退的使用者來說是一大優(yōu)點。
圖5是測試儀30的遠(yuǎn)端32的一部分與一次性部件10的剖面圖，其中示出了缺口20和溝槽34將測試儀30確定就位在一次性部件10內(nèi)并流出間隙G的方式。應(yīng)注意到間隙G保證了透過薄膜的血液不會污染測試儀。間隙的尺寸(雖然不嚴(yán)格)優(yōu)選為至少約1/2mm。
當(dāng)與圖3所示的那種測試儀一起使用時，本發(fā)明的部件的一個優(yōu)點就是它們可以被方便地疊放在一個容器42內(nèi)，如圖6所示。然后，僅通過將測試儀30的遠(yuǎn)端部分32插入到容器42內(nèi)并將溝槽34與缺口20嚙合即可將部件固定。在一次測試完成之后，將用過的一次性部件彈入到廢物容器W內(nèi)，如圖7所示，其上設(shè)置了一個附加的按鈕彈出機(jī)構(gòu)。
被廣泛熟悉并使用的那種類型的按鈕式彈出機(jī)構(gòu)適用于本發(fā)明(例如參見美國專利第3,991,617號)。在圖8和圖9中描繪了這樣一種機(jī)構(gòu)，其中示出了安裝在圖3所示那種類型的測試儀上的一種按鈕機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的部件包括連接彈出器46與按鈕48的軸44。按鈕48通過軸44起作用以便由彈出器46使一次性部件10與測試儀30的遠(yuǎn)端32脫離嚙合。彈簧50的作用是使彈出器46和按鈕48返回到其收縮位置。按鈕彈出(通過允許不直接接觸即可將一次性部件取下)有助于避免污染。與圖8和圖9所示的那種類型的按鈕彈出機(jī)構(gòu)一起使用的一次性部件優(yōu)選地具有一個凸緣19。
圖10描述了本發(fā)明的一種測試儀的一個實施例，其中包括一個用來說明由該測試儀測得的分析物濃度的顯示器50。該顯示器可以是一個發(fā)光二極管(LED)顯示器，一個液晶顯示器(LCD)，或本領(lǐng)域公知的類似顯示器。
盡管上述說明及附圖設(shè)想了一種具有圓形截面的一次性部件和具有一個帶嚙合截面的遠(yuǎn)端部分的測試儀，但是，該幾何形狀不是必須的，而且事實上甚至可能是不優(yōu)選的。在選擇光度測量系統(tǒng)的幾何形狀方面的一個基本考慮就是光學(xué)設(shè)計。一般來講，反射光度測量限定了檢測器與鏡面反射光之間至少有一個最小夾角(一般為45度)。這樣，接下來就需要至少一個錐形一次性部件的最小頂角。然而，對于一個能夠觀察到他/她的手指以便測定的使用者來說這是一個缺點，大的頂角會干擾視線。因此，一個具有長方形截面的一次性部件可能是優(yōu)選的，正如具有圖11所示的長方形棱錐體110的中空錐體。在這種情況下，檢測器與鏡面反射光的夾角僅確定了較大開口端的縱向尺寸的最小實際值L。但是，該一次性部件可以更小并對使用者觀察其手指產(chǎn)生最小干擾。而且，長方形薄膜可以以較低的成本由橡膠或薄板制成并更節(jié)省材料。然而，當(dāng)在光學(xué)系統(tǒng)中采用幾個光源和/或檢測器時，圓形截面則更有利。
由于過量試樣從一次性部件中掉出就有可能產(chǎn)生污染，因此，希望能夠包容大量的試樣而不會滴出。有多種設(shè)計方案可以容納過量試樣。其中一種如圖12、圖13和圖14所示。圖12描述了在圖11所示一次性部件的較小端表面上具有缺口124的一次性部件。如圖13和14所示，這些缺口使得毛細(xì)流動充滿在薄膜與部件頂部內(nèi)表面之間所產(chǎn)生的間隙。形成這樣的間隙的另一種方式是用較厚的粘結(jié)劑將薄膜粘在一次性部件上，留出容納過量試樣的的間隙。另一種吸收過量試樣的方式是將一種吸收墊126裝在薄膜的前表面上，如圖15所示。
圖16為圖1所示那種類型的一次性部件和測試儀的一個透視圖。測試儀130的遠(yuǎn)端部分132具有一個附加的用于限定一次性部件的類似于溝槽34的溝槽134。細(xì)長的頸部130便于將一次性部件從圖6所示的細(xì)長的容器42中取出。顯示器150顯示出測得的分析物濃度。
圖17描繪了一種適于與圖11的一次性部件一起使用的一種測試儀的替換實施例。
圖18描繪了一種一次性部件210和測試儀230的另一個實施例的遠(yuǎn)端部分。遠(yuǎn)端部分232與一次性部件210相嚙合。應(yīng)注意到凹槽234是用來接收一次性部件上的缺口(如220)的溝槽34(或134)的一種替換。
圖19是圖18所示實施例的側(cè)視圖。
在本發(fā)明的方法中，將血樣粘在薄膜的向外表面上。試樣中的葡萄糖與薄膜中的反應(yīng)劑進(jìn)行反應(yīng)以產(chǎn)生顏色的改變，這樣就改變了薄膜的向內(nèi)表面的反射率。測試儀中的光源對薄膜的向內(nèi)表面進(jìn)行照明并測量從該表面反射出的光強(qiáng)度。采用適宜的計算方法可由反射率的改變得到試樣中葡萄糖濃度。
已知有多種薄膜與反應(yīng)劑組合物的組合用于光度測量法確定血糖濃度。一種優(yōu)選的薄膜/反應(yīng)劑組合物是一種包含二氧化酶、過氧化物、以及一種染料或染料偶合劑的聚酰胺基質(zhì)。二氧化酶最好是葡萄糖二氧化物。過氧化物最好是辣根過氧化物。優(yōu)選的染料偶合劑是3-甲基-2-苯并噻唑酮腙鹽酸鹽加3，3-二甲氨基苯甲酸。具體的薄膜/反應(yīng)劑組合物及其各種變化公開在收編于此作為參考的1994年4月19日授予Phillips等人的美國專利5,304,468上。
另一種優(yōu)選的薄膜/反應(yīng)劑組合物是一種包含葡萄糖二氧化物，辣根過氧化物、和與8-苯胺基-1-萘磺酸銨結(jié)合的染料偶合劑〖3-甲基-2-苯噻唑酮腙〗N-磺酰苯磺酸氫納的各向異性聚砜薄膜(可由MemtecAmericaCorp.，Timonium，MD得到)。具體的薄膜/反應(yīng)劑組合物及其各種變化公開在收編于此作為參考的1994年9月8日申請的美國專利申請第08/302,575號上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解的是，前面對本發(fā)明實施例的描述是為了說明本發(fā)明，而無限定之意。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的前提下可以改變在此所公開的具體細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用來測量施加在含一種反應(yīng)劑的多孔薄膜的第一表面上的生物液體試樣中分析物濃度的測試儀，其中所含反應(yīng)劑與分析物反應(yīng)從而造成薄膜第二表面反射率的改變，薄膜與一個中空截錐體部件的一端相連并基本上將其封閉，并且所述測試儀包括(a)一個具有用來與部件相嚙合的截錐形遠(yuǎn)端部分的體部，該部分朝著面向薄膜第二表面的方向向內(nèi)變細(xì)，(b)一個位于體部內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，用來將一束光從遠(yuǎn)端引出并接收從薄膜第二表面反射回來的光，(c)在將試樣施加在薄膜上之前或之后用來測量反射回到體部內(nèi)的光的裝置，(d)用來由測得的反射光的數(shù)值計算液體中分析物濃度的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述測試儀，其中的截錐體具有一個基本上呈長方形的截面。
3.如權(quán)利要求1所述測試儀，其中的截錐體具有一個基本上呈圓形的截面。
4.如權(quán)利要求1所述測試儀，其中的遠(yuǎn)端部分還包括一個用來與部件的相應(yīng)部分嚙合的圓周形凹槽。
5.如權(quán)利要求1所述測試儀，其中還包括一個用來表示算出的分析物濃度的顯示裝置。
6.如權(quán)利要求1所述測試儀，其中還包括一個用來使部件與測試儀的遠(yuǎn)端部分脫離嚙合的按鈕裝置。
7.用于測量生物液體中分析物濃度的一套測試儀，其中一共包括，一個如權(quán)利要求1所述的測試儀以及一個用于盛放多個部件的細(xì)長形容器。
8.如權(quán)利要求7所述的一套測試儀，其中的部件沿容器長度方向呈嵌套式排列。
9.如權(quán)利要求8所述的一套測試儀，其中測試儀的遠(yuǎn)端部分包括用來與部件的相應(yīng)部分嚙合的圓周形凹槽，這樣就可以通過嵌入式將測試儀的遠(yuǎn)端部分插入到一個部件中并將部件從容器中取出的方式準(zhǔn)備好測試儀用于施加試樣。
全文摘要
一種用于與一個中空的截錐形一次性部件結(jié)合使用以測量生物液體試樣中一種分析物濃度的測試儀。該截錐體的較小端具有一個可將液體試樣施加在上面的多孔薄膜。優(yōu)選地,薄膜中的一種反應(yīng)劑與該分析物反應(yīng)從而造成顏色的改變。測試儀具有一個與部件嚙合的截錐形遠(yuǎn)端部分。該測試儀測量顏色的改變并通過這種改變計算出試樣中分析物的濃度。該測試儀與該一次性部件允許儀器進(jìn)行遠(yuǎn)距離測定,這就將使用者與測試儀之間的交叉污染的可能性降到最低限度?？梢栽诓唤佑|的情況下將部件安裝到測試儀上并從測試儀上取下以便進(jìn)一步防止污染。
文檔編號G01N33/483GK1178905SQ97119300
公開日1998年4月15日 申請日期1997年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月9日
發(fā)明者J·T·皮尤 申請人:生命掃描有限公司