專利名稱：被校準的分析物化驗系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及了一種檢測設(shè)備，用于確定在取樣中分析物或生物物質(zhì)的存在或濃度，尤其是，本發(fā)明涉及了一種系統(tǒng)，它采用化驗設(shè)備來測量分析物對浸漬適當(dāng)試劑的化驗帶的作用。
有關(guān)技術(shù)的描述由于在護理時刻進行化驗已普遍地逐漸增多，增加了用簡便方法確定體液中化學(xué)和生物成分的需求。通常的使用方式是由糖尿病患者自行檢測血糖濃度。這些患者常常根據(jù)化驗結(jié)果來服用胰島素或采取其它治療手段。因為一般推薦每天要作多次化驗，并可在任何位置狀態(tài)下進行化驗，所以需要一種使用方便和花錢不多的方法來完成這項工作。對于許多糖尿病患者來說，化驗的費用很重要，這對靠固定收入的老年患者和不能由醫(yī)療保險計劃償付的人員來說更是如此。
除了對慢性疾病的監(jiān)測，在其它應(yīng)用中也希望在護理時刻具有簡便價廉的化驗方法。例如，許多醫(yī)生認為如果在治療過程中能檢測到藥物的流通量，這從治療效果和從費用觀點來說，均能使某些藥物的服用更加有效。一般說，如果分析物或生物物質(zhì)的量非常顯著，則患者需要去診所或化驗室并接受靜脈注射，因而化驗將在昂貴的臨床設(shè)備上進行。能夠在醫(yī)生辦公室或在家庭中花費不多地檢查患者可以提高療效。由于目前對改進保健費用有效性的迫切程度，以花錢少、易使用的方法來替代昂貴的化驗方法將會受到歡迎。
國家衛(wèi)生研究院進行了大規(guī)模的研究來評價長期嚴格控制糖尿病患者血糖的好處。該研究稱為DCCT，它證明了對患者血糖量的長期嚴格控制與患者的健康有直接關(guān)系。醫(yī)務(wù)人員監(jiān)督患者控制的一種途徑是由患者使用血糖檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一個存儲裝置來記錄血糖量和其它數(shù)據(jù)，如日期和時間。
許多糖尿病患者目前采用了在Phillips等的美國專利號5,304,468中所述的化驗方法。該系統(tǒng)包括一個電子測量設(shè)備和一個一次性的試劑帶。測量設(shè)備判讀出試劑帶的顏色變化，該變化與涂到試劑帶上的取樣中的分析物濃度有關(guān)。測量設(shè)備是一個昂貴和復(fù)雜的設(shè)備，它采用多光源或檢測器來把試劑顏色變化從取樣顏色中分離出去。使用者必須選擇測量設(shè)備的標定代碼來與化驗帶的標定代碼相匹配。這樣，測量設(shè)備要容納范圍很廣的化驗帶的性能值。
Garcia等的美國專利號4,637,403描述了一個綜合的系統(tǒng)，它提供一種方法，由此患者可刺破手指來得到血樣，然后由系統(tǒng)設(shè)備來判讀出血樣中的分析物量。該系統(tǒng)采用復(fù)雜的光反射系統(tǒng)來判讀出血樣中的分析物量。
Anderson等的美國專利號5,279,294描述了一個可裝在襯衫口袋中的手持設(shè)備，用于定量地測出生物液中的葡萄糖或分析物。設(shè)備具有復(fù)雜的電子系統(tǒng)和一個組裝在一個設(shè)備內(nèi)的取樣系統(tǒng)，用于確定體液取樣內(nèi)的分析物數(shù)量。
Matzinger等的美國專利號5,515,170描述了保持試劑帶支承和光學(xué)系統(tǒng)清潔的難度和對光學(xué)系統(tǒng)正確地提供化驗帶的需求。
BI Hill等的歐洲專利說明書0 351 891 B1描述了一個電化學(xué)系統(tǒng)和電極，它們適用于在玻璃器皿內(nèi)確定血糖量。該系統(tǒng)需要采用昂貴的電極和復(fù)雜的讀數(shù)器來確定血糖量。
Shults等的美國專利號4,994,167描述了一個測量設(shè)備，它采用電化學(xué)方法來確定生物液中物質(zhì)的存在和數(shù)量。該系統(tǒng)需要一個復(fù)雜的儀器和方法，由患者確定定量的結(jié)果。
Allen等的美國專利號5,580,794描述了一個單獨使用的一次性測量設(shè)備，采用光反射方法來確定生物液中物質(zhì)的存在和數(shù)量。該系統(tǒng)利用了光學(xué)和電子組件包，它們配合在單獨的平面內(nèi)。
已設(shè)計了單獨使用的一次性設(shè)備來分析體液中的分析物。Mast等的美國專利號3,298,789描述了一個系統(tǒng)，其中整個血液涂在試劑帶上。在使用者精確計時的時間間隔之后，必須由使用者擦去血液。一個酶系統(tǒng)與取樣中的葡萄糖起反應(yīng)而產(chǎn)生顏色變化，它與取樣中葡萄糖量成比例。與印刷的顏色強度標盤作比較或在電子設(shè)備中，用目視方式對試劑帶進行讀數(shù)。
Kiser等的美國專利號5,418,142描述了一個單獨使用的設(shè)備，它不需要擦去血液或作顏色的匹配。它以半定量的方式判讀出取樣中存在的分析物量。
Macho等的美國專利號5,451,350描述了一個單獨使用的系統(tǒng)，用于確定生物取樣中的分析物。
Neel等的美國專利號5,522,255描述了醫(yī)療設(shè)備中一個液體劑量、流量和凝固量的傳感器，它采用了在系統(tǒng)中不揮發(fā)的電子標定設(shè)備，以檢查試劑帶的標定值。
Keiser等的美國專利號5,053,199描述了一個用于醫(yī)療設(shè)備的用電子方式判讀出信息的載體。
White等的美國專利號5,366,609描述了具有可插入存儲鍵的雙敏感測量設(shè)備。該設(shè)備采用了可插入存儲鍵。用于控制測量設(shè)備的操作。
Brown等的美國專利號5,307,263描述了根據(jù)模塊式微處理器作出的一個健康狀況監(jiān)測系統(tǒng)，它設(shè)計成可從健康檢測化驗系統(tǒng)，如血糖監(jiān)測儀收集數(shù)據(jù)。
雖然已作了許多改進，在生物取樣中測量分析物量的費用和復(fù)雜程度仍是患者和保健系統(tǒng)的一個重要問題。甚至得到支付血糖監(jiān)測費用的患者仍往往必須購買測量設(shè)備并期待著償付。要求在使用中把測量設(shè)備和試劑帶或電極的標定值作匹配會導(dǎo)致性能上的誤差，并增加了制造廠家的成本和復(fù)雜性。對于定期檢測生物液體的成分，如血液中的葡萄糖，能得到一種低廉而簡便的定量化驗系統(tǒng)將使化驗工作更加貼近患者，并將改進他們的健康狀況和降低他們的護理費用。
目前，現(xiàn)有的標定技術(shù)需要裝入標定芯片和標定化驗帶，輸入標定代碼或在化驗帶上采用機械可讀的技術(shù)，以修改測量設(shè)備對反應(yīng)結(jié)果的分析。如果對一批化驗帶采用了錯誤的標定裝置，或者對一批化驗帶輸入了錯誤的標定代碼，這些方法會造成被化驗的分析物的判讀誤差。
此外，需要較小液體取樣的系統(tǒng)對許多患者是有吸引力的。雖然已經(jīng)有了朝著較小取樣尺寸發(fā)展的趨勢，但大多數(shù)設(shè)備仍需要約10微升的血液。許多患者難以定期地對化驗帶或電極涂以適當(dāng)?shù)娜印２贿m當(dāng)?shù)娜涌赡芤疱e誤的結(jié)果，或者需要使用者丟棄昂貴的化驗帶再重復(fù)涂覆取樣的程序。
另外一個的問題是對測量設(shè)備采用了過期的化驗帶。目前開封后的截止日期和到期天數(shù)是打印在化驗帶的包裝盒上。如果患者沒有看到包裝盒上的日期信息，則就有了問題?；瀻Э稍斐膳凶x錯誤，這可能引起患者的錯誤理解和治療。
發(fā)明概述本發(fā)明克服了先前技術(shù)中的缺陷，提供了一種低廉的化驗設(shè)備和單獨使用的化驗帶，能夠判讀小尺寸的取樣，如3微升的取樣，并可確定小取樣中的分析物量?；炘O(shè)備的低廉特性可容許把化驗設(shè)備和化驗帶作成一個包裝，建立一個可用于進行特定化驗次數(shù)的校準系統(tǒng)?？上蚴褂谜咛峁┗炘O(shè)備而無額外費用，由于對所購買的每包新的化驗帶具有一個新的設(shè)備，使用者得到了好處。這消除了需要患者花錢買化驗設(shè)備來監(jiān)測特定的狀態(tài)或治療。
在一個可替代的形式中，設(shè)備可作為包括取樣器和化驗帶的成套包裝的一部分。如果希望化驗設(shè)備有較長的壽命，可單獨購買供置換的化驗帶而不包括設(shè)備或取樣器。例如，引入諸如數(shù)據(jù)管理能力的附加特性可能要增加費用，但它對延長化驗設(shè)備的使用壽命有利。
化驗設(shè)備含有由一個或幾個通路組成的模制透鏡光學(xué)系統(tǒng)，以及一個簡單電子組件，它包括發(fā)光二極管(LFD)，模數(shù)轉(zhuǎn)換的電子線路，處理器，只讀存儲器和數(shù)字顯示系統(tǒng)。化驗設(shè)備外殼上有一個定位系統(tǒng)，定位系統(tǒng)與化驗帶對接，以便為化驗帶內(nèi)的試劑化驗墊和光學(xué)系統(tǒng)建立可靠的定位和對準。
所涂的體液與浸透在化驗帶內(nèi)化驗墊中的試劑起反應(yīng)，并且所產(chǎn)生的顏色變化由光學(xué)系統(tǒng)作判讀。其信號被轉(zhuǎn)換，并作為取樣中的分析物濃度顯示在數(shù)字顯示裝置上。
本發(fā)明的一個有利特性是采用了小的取樣尺寸，如3微升左右，它是大多數(shù)血糖化驗所需體積的幾分之一，更容易由患者得到。
本發(fā)明的另一個有利特性是提供了簡單低廉的化驗設(shè)備，以及一條免費贈送的試劑化驗帶。
本發(fā)明的另一個有利特性是采用了對化驗設(shè)備作了標定的試劑化驗帶，以及/或者采用了一個標定裝置，每個標定裝置是只可讀一次的裝置，消除了可能對一組不正確的化驗帶再次使用標定裝置的問題。
本發(fā)明的另一個有利特性是化驗設(shè)備對一批試劑化驗帶作預(yù)先標定或校準，消除了需要使用者來匹配或輸入標定信息。
本發(fā)明的另一個有利特性是該系統(tǒng)針對預(yù)定數(shù)目的化驗結(jié)果進行設(shè)計，盡量減少了諸如清潔或置換電池之類的維護工作。
本發(fā)明的另一個有利特性是消除了需要一個單獨的化驗帶支承件，簡化了化驗系統(tǒng)的一次性使用部分與重復(fù)使用的化驗設(shè)備之間的接口關(guān)系。
本發(fā)明的另一個有利特性是把信息放在單獨使用的標定芯片上，消除了需要患者來為化驗帶標定測量設(shè)備或需要經(jīng)常留意截止日期。
附圖簡述結(jié)合附圖閱讀本說明，對熟悉本技術(shù)的人員來說本發(fā)明的許多優(yōu)點將很明顯，附圖中同一編號用于同一零件，其中

圖1是化驗帶的一個實施例的透視圖，化驗帶包括用于體液分析的化驗墊和支承件；圖2是具有化驗墊和支承件的化驗設(shè)備透視圖；圖3說明了與化驗帶連接的化驗設(shè)備；圖4是化驗設(shè)備電子組件和用于判讀化驗帶的光學(xué)組件的方框圖；圖5A和圖5B表示了保證化驗墊濕潤的方法和開始化驗設(shè)備計時的觸點；圖6表示了系統(tǒng)的成套器件，包括化驗設(shè)備和化驗帶；圖7表示了系統(tǒng)的成套器件，包括化驗設(shè)備、化驗帶和取樣裝置；圖8表示了在一個光學(xué)系統(tǒng)中采用兩個檢測器和兩個發(fā)射器。
優(yōu)選實施例描述圖1是一個透視圖，表示了與本發(fā)明檢測設(shè)備一起使用的化驗帶11?；瀻?1包括用于分析體液16的化驗墊12和支承件13。化驗帶11提供一個使患者握住帶11的手柄14。手柄的作用象一根燈芯，可把體液16傳送到化驗墊12，并為此設(shè)有通道10?；瀴|12可由吸水基材制成，它已浸以包括酶、指示劑和血液分離劑的試劑系統(tǒng)。
化驗帶11上裝有一個對準裝置，它可包括位于化驗帶11底部15上的凹口17和凸起18。按以下說明把凹口17和凸起18與化驗設(shè)備的相應(yīng)部分配合，其作用是保證化驗帶11相對于本發(fā)明化驗設(shè)備21的確定位置和方向。當(dāng)然可以設(shè)想到，對本發(fā)明系統(tǒng)可采用其它形式的化驗帶，而在專利上不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
圖2是化驗設(shè)備21的透視圖，它用于按照本發(fā)明來判讀化驗帶11?；炘O(shè)備21具有外殼22，外殼上具有一個光學(xué)視窗23和一個結(jié)合區(qū)37，結(jié)合區(qū)37與化驗帶上的對準凹口17和凸起18相配合。結(jié)合區(qū)37可包括設(shè)在保持夾19中的槽20，用于引導(dǎo)化驗帶11的手柄14定位，還包括一個凹口24，它與化驗帶11的凸起18相配合。由此保證了為了精確判讀所需的正確對準，如圖3所示，表示了處于工作位置的化驗設(shè)備21，它與化驗帶連通。
在化驗設(shè)備21上還設(shè)有一個敏感器45，用于測量取樣16中的分析物濃度，以及設(shè)有一個用于顯示結(jié)果的顯示器49。敏感器45可以是光學(xué)性質(zhì)的，并且如圖8所示，可包括成對的發(fā)光器和檢測器。特別是，一個發(fā)光二極管(LED)50和一個光檢測器51測量來自含有取樣的化驗墊12的反射光。該反射光與取樣中分析物的量成比例，它顯示了取樣/分析物與化驗墊12上試劑的反應(yīng)程度?；瀻?1和化驗設(shè)備21設(shè)計成可阻擋外界的光線，盡量減小由不利于反射判讀的外界光線引起的誤差。這種設(shè)計包括適當(dāng)限制視窗23的尺寸，同時選擇極不透明的材料來制作設(shè)有視窗的外殼22。根據(jù)本發(fā)明對正確對準的保證，也可使外界光線的不利影響減到最小。
按照本發(fā)明，可采用許多種光學(xué)系統(tǒng)方案，包括采用透射光而不是反射光，許多對LED/檢測器以及它們的各種布局。也可設(shè)想到，與所說明的1比1情形不同，可采用各種光源與光檢測器的比。
按照本發(fā)明，還可裝有一個LED 53并相應(yīng)于光檢測器52。可選擇光檢測器51和52在不同的光強值下工作，從而由一個光檢測器來測量低于或等于預(yù)定光強界限值的光線，而由另一個光檢測器來測量高于界限值的光線。也可以是，用一個檢測器來測量特殊顏色成分的反射率，而用另一個檢測器來測量不同顏色成分的反射率，或者用一個檢測器測量總光強，而用其它檢測器測量一個顏色成分。此外，可采用一個參考檢測器(圖中未示)來補償整個時間上LED光強的退化。在一種供替代的布局中，可采用一個檢測器的測量來提供對血液血球容量或氧含量的補償?，F(xiàn)有的通常技術(shù)之一可實現(xiàn)許多改變并仍在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的光學(xué)裝置還設(shè)有一個模制的塑料透鏡系統(tǒng)48，它把向著和來自取樣的光線聚焦在化驗墊12上。這種裝置提供了向著和來自小反射面積的光線聚焦能力，減少了化驗墊12的尺寸和實現(xiàn)化驗程序所需的取樣量。由此產(chǎn)生的好處包括減少了所用基材的尺寸/費用和所需昂貴試劑的用量。
本發(fā)明的光學(xué)裝置可包括用于優(yōu)化測量的適當(dāng)光學(xué)過濾器，或者可采用電子過濾和屏蔽技術(shù)來改進信號噪聲比的量級。如果要進行血液分析，本發(fā)明的光學(xué)過濾方案包括采用含阻塞填充劑的現(xiàn)有薄膜材料，以形成一種不透明的薄膜，阻擋來自血細胞的干擾，并可協(xié)助把紅血細胞從比較透明的液體中分離出來。
另一種光學(xué)裝置采用了多個成對的LED和光檢測器。采用第一對來確定主要的分析物。采用第二對來監(jiān)測化驗的開始和定量確定血紅蛋白和血球容量。采用其次的一對來檢測淋巴和黃疸取樣的原有顏色效應(yīng)。結(jié)合化驗帶中的添加化學(xué)成分，采用附加的一對光學(xué)裝置來專門確定可能存在的干擾因素，如pH、比重等，以及專門確定附加的分析物，如膽固醇、甘油三酯等。這種分析可采用不同的波長，給出的明顯好處是可以克服來自取樣和環(huán)境的干擾影響。選擇與化驗的檢測成分相協(xié)調(diào)的一對波長，可以分離和定量確定在化驗中的分析物、血球容量和紅血細胞成分。根據(jù)本發(fā)明，分離出干擾的影響和采用多個光學(xué)系統(tǒng)來獨立監(jiān)測每個干擾，可把環(huán)境的干擾減到最小。通過檢測和定量化，可從分析物測量結(jié)果中除去對測量的個別影響。隨著計算功率費用的日益降低，以及在極低成本下構(gòu)成多光學(xué)系統(tǒng)的特殊性，本發(fā)明的方式易適合于家庭診斷使用。
化驗帶11包括位于化驗墊支承件13內(nèi)的化驗墊12。支承件除了提供阻擋外界光線影響分析的方法，也提供了化驗墊12相對于敏感器45的精確定位方法?；瀴|12被浸漬以適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)，以容許對所化驗的分析物作比色分析，因而它提供了穩(wěn)定的吸收基底。
本發(fā)明的化驗帶11在許多方面與當(dāng)前的化驗帶不同。對于當(dāng)前的化驗帶，無孔的支承為患者提供了一個手柄[Jina等的美國專利號5,526,120]，以及/或者提供了一種對準在帶支承件中化驗帶的方法[Matzinger等的美國專利號5,515,170]。本發(fā)明的化驗帶為化驗墊提供了一種支承?；瀻Э煽康匚挥诨炘O(shè)備上，保證了合適的對準。它也縮小了外界光線和血污染引起的光學(xué)區(qū)域。因此它提供了常規(guī)反射系統(tǒng)的化驗帶和化驗帶支承件的所有功能?；瀻峁┑母郊雍锰幨窃诿看位灪罂梢猿ィ⑶胰绻枰脑?，有助于進入光學(xué)區(qū)域進行清潔。采用這種組合的零件，系統(tǒng)的總成本可進一步減少。當(dāng)化驗帶11插入檢測設(shè)備21時，它的接觸形成了使設(shè)備通電的電路。除去化驗帶則可使設(shè)備斷電。這消除了需要單獨的開/關(guān)線路或需要由患者來開關(guān)化驗設(shè)備。
浸在化驗墊基材中的信號產(chǎn)生系統(tǒng)可由不同的指示劑系統(tǒng)形成，如3甲基-2苯并惡唑啉酮-腙(MBTH)和8苯胺-1萘磺酸鹽(ANS)[Yu的美國專利號5,453,360]，MBTH和3-二甲氨基苯甲酸(DMAB)[Phillips等的美國專利號5,049,487]，3-甲基-2苯并噁唑啉酮-腙磺化鈉鹽(MBTH-SO4)和ANS[Douglas等的美國專利號08/628,794]，MBTH-SO4和N-(3-磺丙基)苯胺(HALPS)[Maeda等的美國專利號4,396,714和Douglas等的美國專利申請?zhí)?8/628,794]，MBTH-SO4和N-乙基-N-(3-磺丙基)苯胺ALPS[Maeda等的美國專利號4,396,714和Douglas等的美國專利申請?zhí)?8/628,794]。對該技術(shù)熟悉的人員可以設(shè)計出其它替代的指示劑系統(tǒng)。包含在試劑墊中的氧化酶系統(tǒng)產(chǎn)生過氧化氫，它在作為催化劑的過氧化酶協(xié)助下，用于轉(zhuǎn)換指示劑。
在大多數(shù)優(yōu)選實施例中，把干燥的薄膜浸泡在試劑溶液中，使試劑浸入多孔的薄膜內(nèi)。從薄膜表面擦去多余的液體，并在爐中使薄膜緩慢地干燥。此時，可進行后續(xù)的浸泡和干燥。對兩種浸泡方法的優(yōu)選實施例為MBTH-SO4和ALPS配方A浸泡液最后濃度在檸檬酸緩沖劑中，pH70.1MA浸泡液原料EDTA 0.08％甘露糖酸 0.19％Gantrez-S95 0.53％Klucel 99-EF 20uM巴豆毒蛋白 7.45％酶試劑葡萄糖氧化酶 0.92％過氧化酶 0.54％B浸泡液在70％乙醇中MBTH-SO40.66％ALPS 2.00％SOS 0.20％系統(tǒng)的全套器件包括一個化驗設(shè)備和規(guī)定數(shù)目的被校準的化驗帶，用于化驗專門的分析物，該全套器件可提供簡便和費用合理的化驗方法和程序。
圖4是一個方框圖，表示了本發(fā)明的操作過程?；炘O(shè)備21包括了控制化驗設(shè)備21操作的微處理器41。化驗設(shè)備21由開關(guān)機構(gòu)啟動，開關(guān)機構(gòu)可包括一個機械的ON按鈕34和觸點30-33，當(dāng)壓下按鈕34時觸點閉合成適當(dāng)?shù)碾娐贰ｋ娐返拈]合觸發(fā)了設(shè)備的工作，通知微處理器41將進行對已就位化驗帶11的測量讀數(shù)?；瀻Э梢允浅山M的許多化驗帶中一個，并有一個計數(shù)器對它們作跟蹤。作為替代方式，可采用化驗取樣的液體連接來閉合電路，觸點30和31作為與化驗帶11的化驗墊12進行接觸的探頭，由此啟動化驗設(shè)備21來檢測已適當(dāng)定位的化驗帶11上的取樣。
圖5A和5B說明了確?；瀴|12的濕潤來啟動化驗設(shè)備的方法。圖5B的化驗帶11作成在其化驗墊12上設(shè)置了觸點52和54的形式。觸點52和54隔開一個有限的距離，僅依靠取樣形成的液體接觸才形成電連通。取樣16涂在化驗帶11上，濕潤了化驗墊12和觸點54和55。觸點54和55與化驗設(shè)備21上的觸點30和31連通，因此當(dāng)濕潤時，它形成了一條電路，啟動化驗設(shè)備21并開始取樣分析。當(dāng)然，本發(fā)明也可利用其它的啟動方案。這兩種方案可以是在結(jié)合區(qū)37中化驗帶11的光學(xué)或機械檢測。
隨著化驗設(shè)備啟動，采用光學(xué)敏感器45對取樣與化驗帶11上試劑的反應(yīng)進行測量。當(dāng)然，敏感器本身不一定要用光學(xué)類型，其它合適的方法，如電化學(xué)檢測方法，也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。從包括電-光裝置50和52的敏感器45，微處理器獲得一個電信號，并對它作處理而產(chǎn)生一個檢測信號，指示出所化驗取樣中的分析物濃度。一個ASIC(專用集成電路)和一個存儲器，如RAM(隨機存取存儲器)42或ROM(只讀存儲器)，可用于與微處理器41連接，同時采用LCD顯示器49來顯示測量的結(jié)果。結(jié)果也可存儲在RAM 42中作為以后查閱或處理之用。采用化驗設(shè)備21本身，或者采用被載入測量結(jié)果的其它裝置，可進行后續(xù)的處理。本發(fā)明的一個可能方式是采用電話線與遠距處理器作調(diào)制和解調(diào)方式的連接。也可把信息存入互聯(lián)網(wǎng)地址或電子布告牌用于以后的檢索和處理或醫(yī)務(wù)人員的檢查。
本發(fā)明的一個特征是采用如圖4所示的標定芯片40。標定芯片可拆卸地與化驗設(shè)備21連接，與微處理器41電連通。它可以是永久性或非永久性的存儲器形式，包括單獨使用的微處理器EPROM或EEPROM。標定芯片40含有標定的信息，它專用于一組配有標定芯片的特定化驗帶11上設(shè)置的試劑。這樣，采用所需的信息和技術(shù)，可補償各批試劑間的差別，而同時避免了需要使用者來輸入和提供這種信息。這盡量減小了誤差，并大大促進了本發(fā)明化驗設(shè)備21的應(yīng)用和精確性。
在試劑化驗墊上涂了體液后形成的顏色與采樣16中的分析物量成比例。通過敏感器45和微處理器41，化驗設(shè)備21測量出反射率的變化，這變化是因化驗帶11上試劑顯現(xiàn)的規(guī)定顏色而引起。它可作為輸入，用作把反射率與分析物量聯(lián)系起來的函數(shù)，或用作把反射率與分析物量聯(lián)系起來的表格。函數(shù)或表格必須存儲在系統(tǒng)內(nèi)，以便在顯示器49上產(chǎn)生和顯示出取樣16中的分析物量的讀數(shù)。盡管目前應(yīng)用的大多數(shù)測量設(shè)備采用了函數(shù)形式來把反射率讀數(shù)轉(zhuǎn)換成分析物濃度，這種方法需要函數(shù)是穩(wěn)定而易于了解。采用檢索表格容許存儲特定的反射率值及其相應(yīng)的分析物量級?；炘O(shè)備采用這種表格并在表格值之間作插入，可得到比較精確的讀數(shù)。在本發(fā)明所述的系統(tǒng)中這是可以實現(xiàn)的，因為對所生產(chǎn)的每批試劑可快速形成表格。
在優(yōu)選實施例中，根據(jù)一批特定的化驗帶所產(chǎn)生的反應(yīng)來進行標定。在此情形下，不需要預(yù)先選擇和測試LED 50和53，大大降低了敏感器45的成本。此外，這種在生產(chǎn)中的標定步驟使得設(shè)備可對反射系統(tǒng)中通常發(fā)現(xiàn)的很大的變動范圍作補償。對于隨化驗設(shè)備一起提供的化驗帶11，其特定的標定數(shù)據(jù)可存儲在設(shè)備的只讀存儲器(圖中未示)內(nèi)。作為替代方式，可提供一條主化驗帶來確定一批化驗帶的標定信息，主化驗帶可與這批化驗帶一起配套。可提供一個計數(shù)器來限制化驗設(shè)備21只進行特定的化驗次數(shù)，這個次數(shù)與隨設(shè)備一起提供的化驗帶11數(shù)量有關(guān)?？山⑵渌南拗疲鐚儆谝慌囟ɑ瀻?1的截止日期信息，該信息包含在化驗設(shè)備的ROM或標定芯片40內(nèi)，或者在主化驗帶內(nèi)。
也可以采取更傳統(tǒng)的標定方法。如果化驗設(shè)備具有較長的設(shè)計壽命并準備用于多組化驗帶，則把標定的算法，如果需要還可帶有幾個設(shè)定值，作為程序編入系統(tǒng)中。
如果把微處理器用于標定芯片，則芯片可設(shè)有自己的電源來保持存儲信息。如果把EPROM或其它存儲裝置用作標定芯片，為了防止再次使用，可采用一個供選用的機械鎖44來消除標定芯片第二次與化驗設(shè)備21聯(lián)結(jié)的能力。相似地，如果采用微處理器或EEPROM或者其它的存儲裝置，則標定芯片可改寫它的數(shù)據(jù)，或者可在其使用后由微處理器41寫入一個指示數(shù)，用于防止再次使用。因此可把存儲在標定芯片40中的標定信息載入處理器的存儲器42，并使標定芯片報廢，防止它再次使用。標定信息包含了要進行的化驗帶分析的容許次數(shù)，該次數(shù)與整套器件中化驗帶的數(shù)目相應(yīng)。然后可去除標定芯片本身。
作為替代方式，可在標定芯片中設(shè)有一個計數(shù)器(圖中未示)，每次判讀芯片時計數(shù)器遞減。這樣，僅可進行有限的判讀次數(shù)，這個次數(shù)與配備標定芯片的化驗帶11的數(shù)目相應(yīng)。也可以設(shè)想到，標定信息可提供截止日期，防止在此日期后使用標定芯片和/或相應(yīng)的化驗帶，或者可測量出一個時間段，在此之后不可使用芯片和/或相應(yīng)的化驗帶。該時間段可從打開裝有全套器件的包裝開始，或者從其它任何相似的時間，如從首次使用標定芯片40的時間開始。一般的熟練技術(shù)人員將找到許多可實現(xiàn)的變化形式而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
把化驗設(shè)備從包裝中取出并放置在固定的表面上，患者就可使用這個系統(tǒng)。下一步驟是取出化驗帶并把它插入化驗設(shè)備中。插入化驗帶就啟動了設(shè)備，而不需要采用接通/斷開電源的按鈕或開關(guān)。然后患者采用全套器件中一個取樣器60(圖7)，或者采用單獨購買的取樣器，來抽取微血管中的取樣。全套器件也可包括一個取樣裝置62。把取樣涂在化驗帶上，開始計時程序，在適當(dāng)時間之后化驗設(shè)備顯示出結(jié)果。作為替代方式，患者可先把血樣涂在化驗帶上，然后把化驗帶插入化驗設(shè)備，來啟動化驗過程并讀出化驗結(jié)果。
本發(fā)明在幾個方面提供了對目前使用的現(xiàn)有技術(shù)的改進。本發(fā)明的優(yōu)選實施例消除了要求患者購買費錢的系統(tǒng)來進行體液的日?；灐Ｋ蚕爽F(xiàn)在要依靠使用者來維護化驗設(shè)備和對不同試劑批次作監(jiān)測和補償。本發(fā)明引入了先進的透鏡光學(xué)器件和低廉的現(xiàn)代電子線路，為諸如血糖的分析物提供了這種易于使用的方式。應(yīng)用透鏡光學(xué)器件容許系統(tǒng)在小的反應(yīng)區(qū)域上聚焦，減少了化驗墊的尺寸。這種小的化驗墊降低了所用基材的成本和昂貴的試劑量，為了采用氧化酶和過氧化酶化學(xué)物質(zhì)來進行精確的化驗，這種試劑是必需用的。由于化驗墊較小，可適用較少的取樣容量。系統(tǒng)保存了所用的能量，并盡量減小了為確定顏色變化而系統(tǒng)所需的光量。可在化驗設(shè)備制造期間標定光學(xué)模塊。
本發(fā)明的一個重要特征是針對已在廠內(nèi)匹配的專門數(shù)量的化驗帶11，來制造和標定化驗設(shè)備21。這限制了標定代碼的需要，并盡量減少了患者所需的維護工作，如清潔、電池置換和標定代碼的改變。因為化驗設(shè)備只與一定的化驗帶作校準，這也提高了系統(tǒng)提供長期精確結(jié)果的能力。一旦這些化驗帶被用過后，就采用完全新的全套器件，其中化驗設(shè)備對這些化驗帶作了專門的標定。這就消除了在當(dāng)前產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的在系統(tǒng)性能上許多不得不妥協(xié)的現(xiàn)象，這些產(chǎn)品工作時不得不采用在很大范圍的生產(chǎn)條件和輸入狀態(tài)下制造出的化驗帶。
以上是實現(xiàn)本發(fā)明的舉例，但并不意味著受此限制。對于熟悉本技術(shù)的人員來說，顯然可對此作出修改而不背離以下權(quán)利要求中規(guī)定的本發(fā)明精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種被校準的檢測設(shè)備，它根據(jù)取樣與試劑的實際可測的反應(yīng)，用于檢測取樣中分析物的存在，設(shè)備包括一組化驗帶，每條化驗帶包含著放在其中的試劑，每組化驗帶至少包含一條化驗帶；一個標定裝置，它相應(yīng)于一組化驗帶并包含對一組化驗帶中試劑所特有的標定信息；一個外殼，它至少具有與一條化驗帶配合的結(jié)合區(qū)；一個敏感器，它至少部分地設(shè)置在外殼內(nèi)并適于產(chǎn)生一個電信號，以響應(yīng)取樣與試劑的反應(yīng)；以及一個處理器，它部分地設(shè)置在外殼內(nèi)并適于按照標定裝置進行工作，以產(chǎn)生一個表示取樣中分析物存在的檢測信號。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，檢測設(shè)備使用次數(shù)為相應(yīng)于一組化驗帶數(shù)目的預(yù)定次數(shù)，由處理器把預(yù)定次數(shù)制成表格，在預(yù)定次數(shù)之后處理器使檢測設(shè)備不能工作。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，處理器適于使檢測設(shè)備在預(yù)定日期之后不能工作。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，標定裝置包括一個芯片，芯片含有把電信號與檢測信號聯(lián)系起來的相關(guān)信息。
5.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，檢測設(shè)備適用于許多個上述芯片，每個芯片相應(yīng)于相關(guān)的一組化驗帶，并適于與外殼作可拆的連接。
6.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，相關(guān)的信息是根據(jù)一個預(yù)定的數(shù)學(xué)函數(shù)。
7.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，相關(guān)的信息是根據(jù)一個檢索表格。
8.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，每個芯片使用次數(shù)為相應(yīng)于相關(guān)一組化驗帶的數(shù)目的預(yù)定次數(shù)，由處理器把預(yù)定次數(shù)制成表格，在預(yù)定次數(shù)之后處理器使芯片不能工作。
9.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，每個芯片使用到預(yù)定的日期，在預(yù)定日期之后處理器使芯片不能工作。
10.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，標定裝置從一組化驗帶中的主帶獲得相關(guān)的信息。
11.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，結(jié)合區(qū)適于把化驗帶正確定位在相對于敏感器的預(yù)定位置。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，其中，結(jié)合區(qū)適于采用配合銷和相應(yīng)的孔來配合化驗帶，使得只有成功的配合才能達到預(yù)定的位置。
13.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，敏感器至少包括一個LED和相應(yīng)的光檢測器。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，敏感器包括適于在低于輻射強度界限下工作的第一LED和適于在高于輻射強度界限下工作的第二LED。
15.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，敏感器包括適于檢測反應(yīng)產(chǎn)生的總反射率的第一LED和適于測量預(yù)定顏色成分反射率的第二LED。
16.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，敏感器至少設(shè)置一個用于光線聚焦的模制透鏡光學(xué)系統(tǒng)。
17.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一個存儲檢測信號的存儲器。
18.權(quán)利要求17的設(shè)備，還包括一個調(diào)制和解調(diào)器，用于把信號從存儲器載入遠離檢測設(shè)備的地方。
19.權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，調(diào)制和解調(diào)器設(shè)置在一個通信組件上，它可拆地與檢測設(shè)備連通配合，并與遠處存儲設(shè)備相連通。
20.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，檢測設(shè)備由機電開關(guān)來啟動，開關(guān)由結(jié)合區(qū)內(nèi)化驗帶的存在來觸發(fā)。
21.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，檢測設(shè)備由光學(xué)開關(guān)來啟動，開關(guān)由在結(jié)合區(qū)內(nèi)化驗帶的存在來觸發(fā)。
22.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，檢測設(shè)備由一對電極來啟動，電極敏感到結(jié)合區(qū)內(nèi)化驗帶上取樣的存在。
23.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，敏感器包括一對與取樣電連通的電極。
24.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，光檢測器對外界輻射屏蔽。
25.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，隨檢測設(shè)備提供一組取樣器，取樣器的數(shù)目相應(yīng)于化驗帶的數(shù)目。
26.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，檢測信號顯示在位于外殼上的顯示器中。
27.權(quán)利要求26的設(shè)備，其中，顯示器是一種LCD裝置。
28.權(quán)利要求4的設(shè)備還包括一個存儲器，從芯片載入相關(guān)的信息并存入存儲器中。
29.權(quán)利要求28的設(shè)備，其中，芯片在載入后不能工作。
30.權(quán)利要求28的設(shè)備，還包括防止重復(fù)載入的機械鎖。
31.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，芯片中設(shè)有一個計數(shù)器，以相應(yīng)于相關(guān)一組化驗帶數(shù)目的預(yù)定次數(shù)，處理器判讀有關(guān)的信息，每讀一次計數(shù)器遞減一次。
32.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，處理器在預(yù)定時間段之后防止使用標定裝置。
33.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，隨檢測設(shè)備提供一個取樣裝置。
34.權(quán)利要求25的設(shè)備，其中，隨檢測設(shè)備提供一個取樣裝置。
全文摘要
一種分析物檢測系統(tǒng)設(shè)有標定信息，標定信息專用于一組涂了取樣的化驗帶。標定信息可存于化驗設(shè)備的永久性存儲器中，從而在成套器件中所有化驗帶用完后就把設(shè)備丟棄，或者把標定信息存入標定芯片中，標定芯片伴隨著一組最好的化驗帶并與之配套，由此可對不同組化驗帶及其相應(yīng)的標定芯片重復(fù)使用化驗設(shè)備。
文檔編號G01N33/66GK1240027SQ97180526
公開日1999年12月29日 申請日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月30日
發(fā)明者喬爾·S·道格拉斯, 卡倫·R·德克斯勒, 杰弗里·N·羅 申請人:莫克里診斷公司