СИСТЕМА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ АНАЛИЗА ЖИДКОСТИ ОРГАНИЗМА Российский патент 2011 года по МПК G01N33/487 G01N27/416 

Область техники

Изобретение относится к измерителю и/или системе для выполнения анализа с усовершенствованной схемой измерения, предназначенным для использования, например, при измерении пробы или индикатора в пробе крови, например, концентрации сахара в жидкости организма, такой как кровь, моча, плазма или внутритканевая жидкость.

Уровень техники

Измерители или устройства для измерения анализируемого вещества или индикатора, например, сахара, HbAlc, лактата, холестерина, в жидкости, такой как жидкость организма, например, кровь, плазма, внутритканевая жидкость (ISF), моча, в типовом случае используют одноразовые тестовые сенсоры. Тестовый сенсор, который является специфическим для конкретного анализируемого вещества или индикатора, может быть введен в измеритель или систему вместе с соединителем, или может доставляться на место тестирования из измерителя или системы. Тестовый сенсор физически и электрически соединяется с измерительной схемой. Проба, например, крови, плазмы, внутритканевой жидкости (ISF) или мочи, может в типовом случае содержать различные растворимые или растворяемые компоненты, одним из которых будет анализируемое вещество или индикатор, представляющие интерес. Использование такого измерителя или системы может быть полезным, например, для такой группы пользователей, как пациенты, страдающие диабетом, и обеспечивающие их сотрудники службы здравоохранения.

Сущность изобретения

Многие аспекты изобретения будут очевидны из следующих разделов и детального описания, и некоторые из них заключаются в следующем. В одном примере изобретение предусматривает схему для измерения анализируемого вещества или индикатора в пробе жидкости организма, содержащую схему опорного напряжения, по меньшей мере, одну измерительную линию, линию результата, схему буферизации между схемой опорного напряжения и измерительной линией, причем схема буферизации содержит, по меньшей мере, один операционный усилитель, выход которого соединен с линией результата. Схема может представлять собой схему измерения концентрации сахара, определяющую концентрацию сахара в жидкости организма, такой как, например, кровь, плазма, внутритканевая жидкость, моча. Схема может также формировать часть измерителя или системы для изменения концентрации сахара в жидкости организма.

Краткое описание чертежей

Признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются далее со ссылкой на подробное описание иллюстративных вариантов осуществления, приведенных только в качестве примера, в которых использованы принципы изобретения, и на чертежи, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - блок-схема измерителя, известного из предшествующего уровня техники.

Фиг.2 - схематичное представление системы, воплощающей, например, измеритель или полоску, согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.3 - блок-схема измерителя, согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.4 - блок-схема измерителя или системы, воплощающей модуль тестирования анализируемого вещества (например, модуль определения содержания сахара в крови) и отдельный модуль приложения для соединения с модулем тестирования анализируемого вещества, содержащий дополнительные компоненты или функции, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.5 - более детальная блок-схема измерителя или системы, воплощающей модуль тестирования анализируемого вещества (например, модуль определения содержания сахара в крови) и отдельный модуль приложения, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.6 - функциональная схема измерителя сахара крови или системы, воплощающей модуль определения содержания сахара в крови и встроенный модуль приложения, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.7А, 7В, 7С и 7D - детальная схема модуля определения содержания сахара в крови, согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг.8А, 8В, 8С и 8D - более детальная схема модуля определения содержания сахара в крови, такого, как показанный на фиг.7.

Детальное описание чертежей

На фиг.1 показан измеритель 10, известный из предшествующего уровня техники, содержащий плату 11 печатной схемы, микроконтроллер 12, ориентированную на приложение интегральную схему (ASIC) 14, термистор 16, порт 18 полоски, кнопку (кнопки) 20, дисплей 22 и последовательный порт (информационный бокс) 24.

Согласно фиг.1, иллюстративный измеритель 10 содержит ASIC 14 и термистор 16. Порт 18 полоски предназначен для помещения тестового сенсора, такого как тестовая полоска. ASIC 14 преобразует аналоговые сигналы с полоски (элемент 110 на фиг.2), подаваемые через порт 18 полоски и термистор 18, в цифровые сигналы. Термистор 16 является стандартным электронным компонентом, сопротивление которого изменяется в зависимости от внешней температуры. Дисплей 22 представляет собой специализированный сегментированный дисплей. Микроконтроллер 12 содержит программное обеспечение, предназначенное для преобразования цифровых сигналов с ASIC 14 в результат измерения анализируемого вещества и для применения температурной коррекции к этому результату на основе сигнала с термистора 16.

Фиг.2 показывает измеритель 100, содержащий корпус 102, кнопки 104, последовательный порт 106, дисплей 108, тестовый сенсор, например, полоску 110, зону 112 реакции полоски, каплю пробы, например, внутритканевой жидкости, плазмы, крови или контрольного раствора 114 и персональный или сетевой компьютер 116.

Измеритель 100 совместно с полосками 110 используется для количественного определения анализируемого вещества, например, сахара в жидкости организма, например, капиллярной крови профессиональными медицинскими работниками или непрофессионалами в домашних условиях, например, для самоконтроля содержания сахара в крови. Результаты представляются в мг/дл или ммоль/л на дисплее 108. В данном случае система содержит, по меньшей мере, один одноразовый реагент в виде полоски 110 и портативный измеритель 100, 102, который, как вариант, может включать в себя компьютер 116. Пользователь вводит один конец полоски 110 в измеритель 100, 102 и помещает малую (примерно 1 мкл) пробу крови с другой стороны. Путем приложения малого напряжения на пробе крови и измерения результирующего тока в зависимости от времени, измеритель может определить концентрацию сахара. Результат отображается на жидкокристаллическом (ЖК) дисплее 108 измерителя. Измеритель регистрирует каждое измерение сахара, в типовом случае, вместе с меткой даты и времени, в памяти (не показана). Пользователь может вызвать эти результаты измерений и, с использованием соответствующего внутреннего или внешнего программного обеспечения, пользователь может просмотреть результаты измерения сахара на дисплее 108 или загрузить результаты измерения сахара в персональный компьютер (PC) или сетевой компьютер 116 для дальнейшего анализа.

На фиг.3 показан вариант осуществления измерителя 200, соответствующего настоящему изобретению, включающему в себя плату 201 печатной схемы, микроконтроллер 202, кнопки 204, последовательный порт (информационный бокс) 206, порт 208 полоски и дисплей 210. В этом варианте осуществления микроконтроллер 202 имеет расширенные возможности цифровой обработки сигнала, что позволяет ему выполнять операции, ранее выполнявшиеся посредством ASIC 14, и, факультативно, выполнявшиеся посредством термистора 16 (оба эти элемента показаны на фиг.1), как пояснено ниже.

На фиг.4 показаны модуль 300 измерения анализируемого вещества, единый корпус 301, отдельный модуль 302 приложения, схема 304 измерения анализируемого вещества, факультативная линия ввода/вывода измерений, микроконтроллер 306, предварительно загруженное программное обеспечение 307 (например, программно-аппаратные средства), тактовый генератор 308, первый алгоритм 309 измерения анализируемого вещества, двунаправленная коммуникационная линия 310, дополнительное программное обеспечение 312, пользовательский интерфейс 314, дополнительное программное обеспечение 316 и дополнительные коммуникационные линии 318.

Модуль 300 измерения анализируемого вещества соединен с отдельным внешним модулем 302 приложения посредством двунаправленной коммуникационной линии 310, которая может включать в себя проводное и/или беспроводное соединение. Модуль 300 измерения анализируемого вещества может содержать компоненты (программное обеспечение и аппаратные средства), предназначенные для измерения концентрации сахара в крови или, например, для измерения параметра, связанного с сахаром, или иного анализируемого вещества, такого как HbAlC, холестерин и т.д., например, в любой жидкости организма, например, моче, крови, плазме, внутритканевой жидкости. Модуль 300 измерения анализируемого вещества содержит основную схему 304 измерения анализируемого вещества, предназначенную для проведения, например, теста для анализируемого вещества или индикатора в жидкости пробы посредством линии 305 ввода/вывода измерений, как пояснено ниже. Например, тест может проводиться с использованием тестовой полоски (элемент 110 на фиг.2) для проверки концентрации сахара в крови, такой как тестовая полоска One Touch Ultra, поставляемой компанией LifeScan Inc., Milpitas, California, USA.

Основная схема 304 измерения анализируемого вещества связана с программным обеспечением 307 в микроконтроллере 306 и управляется им. Микроконтроллер 306 содержит программное обеспечение 307, уже загруженное в него до начала тестирования конкретного анализируемого вещества или индикатора к конкретной жидкости организма. Например, микроконтроллер 306 может содержать алгоритм 309 контроля сахара крови для определения концентрации сахара в крови. Примером такого алгоритма является алгоритм, уже используемый в системе One Touch контроля сахара крови (система One Touch контроля сахара крови поставляется компанией LifeScan Inc., Milpitas, California, USA).

Тактовый генератор 308, например, кварцевый генератор может также предусматриваться в модуле 300 измерения анализируемого вещества, как обеспечивающий входной сигнал контроллера 306 для обеспечения исполнения программного обеспечения. Факультативный тактовый генератор 308 или дополнительные часы реального времени (не показаны) функционируют для формирования входного сигнала микроконтроллера 306 для обеспечения работы или взаимодействия с основной схемой измерения анализируемого вещества (например, выполнения обратного отсчета при измерениях).

Дополнительное программное обеспечение 316 может включать в себя второй или дополнительный алгоритм измерения анализируемого вещества, средство обработки данных, например, усреднения данных по 7, 14, 21 суткам, анализа тренда и т.д. Дополнительные аппаратные средства 312 могут включать в себя одну или более плат печатных схем, корпус 301, батарею питания, базу данных, дополнительную память и дисплей. Дополнительные коммуникационные линии 318 могут представлять собой или включать в себя проводные или беспроводные каналы.

На фиг.5 более детально показан модуль 300 измерения анализируемого вещества и отдельный модуль 302 приложения, также показанные в едином корпусе 301. В частности, на фиг.5 показан модуль 300 измерения анализируемого вещества, содержащий основную схему 304 измерения анализируемого вещества, измерительную линию (факультативно, измерительную линию ввода и вывода), микроконтроллер 306 и тактовый генератор 308, например, кварцевый генератор. Кроме того, на фиг.5 показаны первая двунаправленная коммуникационная линия (как вариант, беспроводная) 310, отдельный модуль 302 приложения, дополнительные аппаратные средства 312, пользовательский интерфейс 314, дополнительное программное обеспечение 316, дополнительные коммуникационные линии 318, схема 320 опорного напряжения, схема 324 измерения, например, преобразователь тока в напряжение, линия (линии) 330 управления/результата измерения, факультативный соединитель 332 порта полоски, факультативная энергонезависимая память 334, например, электронно-стираемая программируемая постоянная память, факультативная вторая двунаправленная коммуникационная линия 336, факультативная схема 338 защиты от электростатического разряда, факультативный последовательный порт 340 (информационный бокс), факультативная третья коммуникационная линия 342, факультативная коммуникационная линия 346 тактового сигнала. Любые один или более элементов, показанных пунктирными линиями, показанные на фиг.5, являются факультативными.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что одна или более факультативных измерительных линий 305 ввода/вывода, двунаправленная коммуникационная линия 310 и/или дополнительная коммуникационная(ые) линия (линии) 318 могут представлять собой или включать в себя проводные и/или беспроводные соединения, например, последовательный или параллельный кабель, высокоскоростной последовательный кабель, USB, инфракрасную линию, РЧ, RFID, Bluetooth, WIFI (например, 802.11Х), ZIGBEE или другие коммуникационные среды, протоколы или линии передачи данных или комбинации указанных средств. Линия (линии) измерения 305 соединяет соединитель 332 порта полоски со схемой 324 измерения. Схема 324 измерения может быть выполнена в форме преобразователя тока в напряжение. Схеме 324 измерения может потребоваться вход опорного напряжения. Он может обеспечиваться схемой 320 опорного напряжения, от которого может быть получено постоянное опорное напряжение. Схема 320 опорного напряжения может также обеспечивать постоянное опорное напряжение для микроконтроллера 306, которое должно использоваться аналого-цифровым преобразователем в контроллере 306. Схема 324 измерения соединена с микроконтроллером 306 посредством линии (линий) 330 управления/результата измерения.

Энергонезависимая память 334 осуществляет информационный обмен с микроконтроллером 306 через двунаправленную коммуникационную линию 336. Таким образом, может сохраняться информация, такая как последний результат, последние n результатов (например, где n равно 50, 100, 200, 300, 400, 500), информация калибровочного кода для конкретного комплекта тестовых сенсоров и т.д. Таким образом, когда питание микроконтроллера 306 отключается, такая информация может быть сохранена в энергонезависимой памяти 334. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что хотя можно иметь энергонезависимую память 334, предусмотренную в модуле измерения анализируемого вещества, это не является необходимым. Это объясняется тем, что информация, сохраняемая в энергонезависимой памяти, может быть загружена через двунаправленную коммуникационную линию 310 из других устройств памяти в модуле 302 приложения. На самом деле, память в микроконтроллере 306 может быть использована, в качестве альтернативы, в модуле контроля сахара крови, показанного на фиг.4. Данный последний вариант является менее подходящим, если память необходима для эффективной работы измерителя даже при низком уровне напряжения батареи питания, и в этом случае отдельная энергонезависимая память, показанная на фиг.5, является предпочтительной. Сохранение одного или более результатов измерения анализируемого вещества в модуле приложения также является вариантом выбора, особенно если метка даты/времени сохраняется вместе с каждым результатом, поскольку часы реального времени предусмотрены, как вариант, в дополнительных аппаратных средствах 312 в модуле 302 приложения.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что модуль 300 измерения анализируемого вещества и модуль 302 приложения могут, как вариант, объединяться в составе измерителя или системы для измерения анализируемого вещества.

Защита от электростатического разряда (ESD) обеспечивается факультативной схемой 338 ESD-защиты для любых компонентов или линий, которые могут подвергаться действию ESD. Аналоговый вход/выход обеспечивается последовательным портом 340 к/от микроконтроллера 306 через факультативную третью двунаправленную коммуникационную линию 342. Тактовый генератор 308 соединен с микроконтроллером 306 посредством тактовой коммуникационной линии 346.

Фиг.6 и 8A-8D, соответственно, показывают блок-схему и детальную схему измерителя 350 для измерения, например, концентрации сахара в крови с использованием одноразовых тестовых сенсоров в форме тестовых полосок. Измеритель 350 содержит микроконтроллер 306, измерительную(ые) линию (линии) 305, факультативно измерительные линии ввода и вывода, тактовый генератор 308, первую двунаправленную коммуникационную линию 310, схему 320 опорного напряжения, схему 321 батареи питания, схему 324 измерения, например преобразователь тока в напряжение, первую линию (линии) 330 управления/результата измерения, соединитель 332 порта полосок, энергонезависимую память 334, вторую двунаправленную коммуникационную линию 336, схему 338 защиты от электростатического разряда, порт ввода/вывода или информационный бокс 340, модуль 352 кнопок, схему 354 жидкокристаллического дисплея и схему 356 подсветки.

Фиг.7А-7D показывают детальные схемы модуля контроля сахара крови в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Модуль 300 измерения анализируемого вещества включает в себя микропроцессор 306, схему 308 тактового генератора, первую схему 358 генератора, вторую схему 360 генератора, схему 320 опорного напряжения, схему 321 батареи питания, программируемые узлы 362, схему 338 ESD-защиты, схему 324 измерения, схему 332 соединителя порта полосок, плату печатной схемы со смонтированными компонентами 333, первую линию 326 опорного напряжения, вторую линию 328 опорного напряжения и схему сброса "BGM-сброс".

Со ссылкой на фиг.7A-7D, показан пример модуля 300 контроля сахара крови, измерительная(ые) линия (линии) 305, факультативно измерительные линии ввода и вывода, микроконтроллер 306, тактовый генератор 308, схема 320 опорного напряжения (две пары), схема 321 батареи питания, схема 324 измерения, линии 326, 328 опорного напряжения, линия (линии) 330 управления/результата измерения, точки 332 соединения соединителя порта полосок, компоненты для монтажа на отдельной плате 333 печатной схемы, схема 338 ESD-защиты (U3 на фиг.7A-7D), первая схема 358 генератора, вторая схема 360 генератора, узлы 362 программирования и набор нагрузочных резисторов R16, R25, R7, R42, R43 и R44 и диодов D6, D7, D11, D8, D9, D10 на соответствующих линиях активизации, Aux Wake up, В, С, D и Е и на линии или схеме 338 ESD-защиты (U3 на фиг.7A-7D).

На фиг.6 и 8A-8D можно видеть, что соединитель 332 порта полосок соединен со схемой 324. Схема 320 опорного напряжения обеспечивает опорное напряжение, такое как 400 мВ в случае полоски типа One Touch Ultra, для схемы 324 измерения. Схема опорного напряжения использует интегральную схему опорного напряжения, например, LM41201M5-1.8, поставляемую компанией National Semiconductors. Это высокоточная интегральная схема опорного напряжения с очень хорошим температурным коэффициентом (50·10^-6/°С). Схема 324 измерений выдает опорное напряжение, например, 400 мВ по двум отдельным линиям на выводы 1 и 2 на соединителе 332 порта полосок. Схема 324 измерений использует два операционных усилителя U2B и U2A, например, сдвоенный усилитель на 1,8 В, "micropower Rail to Rail", такой как TLV2762CD, поставляемый компанией Texas Instruments. Соединитель 332 порта полоски может быть тем же, что и используемый в измерителе One Touch Ultra, поставляемом компанией LifeScan Inc., Milpitas, California, USA. В типовом случае полоска, которая должна вводиться в соединитель 332 порта полоски, может формировать две электрохимические схемы с помощью первого рабочего электрода и второго рабочего электрода, каждый по отношению к единственному опорному электроду на тестовой полоске. Типовой тестовой полоской является тестовая полоска One Touch Ultra, поставляемая компанией LifeScan Inc., Milpitas, California, USA.

Например, энергонезависимая память 334 представляет собой модель 24256, поставляемую компанией AMTEL Semiconductors. Схема 354 дисплея и энергонезависимая память используют I²С-интерфейс, позволяющий им обеим соединяться с одними и теми же портами или микропроцессором 306, но адресоваться отдельно с помощью микроконтроллера 306.

Микроконтроллер 306 может выбираться из семейства MSP 430х13х, MSP 430х14х, MSP 430х14х1 микропроцессоров, таких как MSP 430F133, MSP 430F135, MSP 430F147, MSP 430F1471, MSP 430F148, MSP 430F1481, MSP 430F149, MSP 430F1491, поставляемых компанией Texas Instruments, Dallas, Texas. Эти микроконтроллеры имеют диапазон памяти от 8 кБ+256 Б для флэш-памяти и 256 Б для ОЗУ и до 60 кБ + 256 Б для флэш-памяти и 2 кБ для ОЗУ.

Кроме того, встроенный температурный датчик, возможно, в форме кремниевого температурного диода на микроконтроллере 306 может использоваться вместо отдельного термистора. Температурный датчик на микроконтроллере 306 имеет линейный отклик на температурные изменения (3,55 мВ/°С плюс или минус 3%) в диапазоне работы микроконтроллера, что намного превышает диапазон 0-50°С для типовых рабочих диапазонов измерителей и систем для измерения анализируемых веществ, и может использоваться для определения температуры. Коэффициент температурной компенсации может затем применяться для результата измерения анализируемого вещества, либо после применения алгоритма для измерения анализируемого вещества, либо как часть этого алгоритма в микроконтроллере 306.

Таким образом, микроконтроллер 306 имеет возможность измерять внутренним образом внешнюю температуру с использованием кремниевого температурного датчика. Этот тип температурного датчика имеет повышенную точность и линейность по сравнению с типовым термистором.

Тактовый генератор 308 содержит две схемы генератора, схему 358 быстродействующего генератора, например, на частоте 5,8 МГц, и схему 360 медленно действующего генератора, например, на частоте 32,76 кГц. Схема генератора на частоте 32,76 кГц всегда включена и используется для обеспечения функции часов реального времени, что позволяет присоединять информацию времени и даты к результату, например, к измерению концентрации сахара. Схема 358 генератора используется для исполнения программного обеспечения на микроконтроллере 306 с соответствующим быстродействием.

Схема измерителя 350, показанная на фиг.8A-8D, описана ниже более подробно. Вывод 1 схемы 332 соединителя порта полоски соединен с отрицательным входом операционного усилителя U2B в схеме 324 измерения через резистор R1. Кроме того, вывод 1 соединителя порта полоски или схемы 332 соединен с выводом 2 интегральной схемы 338 электростатического разряда. Также вывод 2 схемы 332 соединителя порта полоски соединен с отрицательным входом другого операционного усилителя U2A в схеме 324 измерения через резистор R2, и с выводом 2 интегральной схемы 338 электростатического разряда. Вывод 3 соединителя 332 порта полоски соединен с аналоговым заземлением, и вывод 4 соединителя 332 порта полоски соединен с цифровым заземлением. Кроме того, вывод 5 соединителя 332 порта полоски соединен с шиной подачи напряжения питания через резистор R25.

Интегральная схема в схеме 320 опорного напряжения имеет два выхода, оба от вывода 5. Первый выход соединен с положительным входом первого и второго операционных усилителей схемы 324 измерения через резисторы R5, R17, R18, R23 и R24. Резисторы R5, R17 и R18 обеспечивают делитель потенциала с получением опорного напряжения 400 мВ. Дополнительно схема 320 опорного напряжения подает опорное напряжение 1800 мВ на вывод 10 микроконтроллера 306. Выходы первого и второго операционных усилителей схемы 324 измерения соединены с выводами 59 и 60, соответственно, микроконтроллера 52 посредством измерительной(ых) линии (линий) 330. Кроме того, выходы операционных усилителей схемы 324 измерения также соединены с отрицательными входами операционных усилителей схемы измерения в конфигурации с инвертирующей обратной связью. Конденсаторы С24 и С27 обеспечивают фильтрацию для уменьшения шума в контуре с инвертирующей обратной связью. Вывод 3 схемы 320 опорного напряжения соединен с коммутируемым напряжением источника питания, а также с одним или обоими из операционных усилителей в схеме 324 измерения (см. вывод 8 нижнего операционного усилителя). Вывод 2 схемы 320 опорного напряжения соединен с аналоговым заземлением.

Схема 338 электростатического разряда содержит интегральную схему, такую как Мах 3204 или Мах 3206, например, схема входной ESD-защиты, поставляемая компанией Maxim, California, USA. Схема 338 электростатического разряда соединена с микроконтроллером 306 посредством линий 344 и 342 (см. фиг.6). Кроме того, последовательный порт 340 соединен с микроконтроллером 306 посредством коммуникационной линии 342 и со схемой 338 электростатического разряда. Кроме того, дополнительная ESD- зашита обеспечивается ESD-схемой 338 в линиях, соединяющих каждый из соединителя 332 порта полоски, последовательного порта 340 и модуля 352 кнопок с микроконтроллером 306. Имеется три элемента, которых часто касается пользователь или приближается к ним, в связи с чем возникает опасность электростатического разряда, и что обуславливает необходимость использования схемы 338 ESD-защиты в этих линиях.

Четыре светодиода вместе с относящимися к ним резисторами соединены параллельно со схемой 356 подсветки. Эти диоды управляются полевым транзистором BSH 103, поставляемым компанией Phillips Electronics, и запитываются отдельной батареей, как описано в совместно поданной патентной заявке на «Схему обеспечения подсветки в измерителе» (DD15068, того же заявителя). Полевой транзистор управляется через вывод 31 микроконтроллера 306.

Коммутаторы в модуле 352 кнопок соединены через нагрузочные резисторы с выводами 13, 14, 16 на микроконтроллере 52. Схема 334 энергонезависимой памяти (интегральная схема модели 24256, поставляемая компанией AMTEL Semiconductors) соединена с выводами 26 и 27 в микроконтроллере 306. Кварцевые генераторы в схемах 358 и 360 тактовых генераторов подсоединены между выводами 8 и 9 и между выводами 52 и 53 в микроконтроллере 306.

Как можно видеть на фиг.6 и 8A-8D, модуль 304 измерения содержит схему 320 опорного напряжения и схему 324 измерения. Схема 304 измерения получает питание по шине 326 питания, в типовом случае, например, 400 мВ. Схема 304 измерения содержит, по меньшей мере, два операционных усилителя U2A и U2B, как описано выше. Операционные усилители в схеме 324 измерения получают опорное напряжение (400 мВ) на своем положительном входе от схемы 320 опорного напряжения. Операционные усилители буферизуют это напряжение, позволяя подавать 400 мВ на соединитель порта полоски без нагружения схемы 320 опорного напряжения. Также, по меньшей мере, один, а в типовом случае оба операционных усилителя находятся в режиме отрицательной обратной связи, так что выходное напряжение 400 мВ регулируется до тех пор, пока не будет существенной разницы между положительным и отрицательным входами операционного усилителя. Один операционный усилитель используется как преобразователь тока в напряжение, который преобразует ток, получаемый с рабочего электрода 1 (вывод 1 в схеме 332 соединителя порта полоски) в напряжение, которое подается назад в микропроцессор 306, как показано на фиг.7, по линии (линиям) 330. Это реализуется путем соединения вывода 1 схемы SPC 332 с отрицательным входом (V^-in) операционного усилителя U2B вместе с выходом (Vo/p) операционного усилителя U2B (как вариант, через резистор К). Опорное напряжение подается на положительный вход (V⁺in) операционного усилителя U2B. Таким образом, операционный усилитель U2B действует для поддержания минимальной разности напряжений между его входами путем повышения его выходного напряжения для компенсации протекающего тока. Таким образом, выходное напряжение равно опорному напряжению плюс ток, умноженный на сопротивление между выходом и отрицательным входом (Vin≅V⁺in, поэтому Vo/p=Vref+I×R), где I - ток, протекающий через схему SPC 332 (и, следовательно, тестовую полоску). Аналогичным образом, другой операционный усилитель U2A используется как преобразователь тока в напряжение, чтобы преобразовать ток, протекающий от рабочего электрода 2 (вывод 2 в схеме 332 соединителя порта полоски) в напряжение, которое вводится в микропроцессор 306, как показано на фиг.8A-8D, по линии (линиям) 330.

Схема 324 измерения подает напряжение 400 мВ на каждый из первого и второго электродов на тестовой полоске и измеряет ток, протекающий между этими рабочими электродами и опорным электродом на полоске (соединенной с выводом 3 соединителя 332 порта полоски). Ток, протекающий от одного или двух рабочих электродов на тестовой полоске, подается в микроконтроллер в качестве одного или двух аналоговых напряжений, посредством линии (линий) 330 управления/результата измерения. Аналого-цифровой преобразователь в микроконтроллере 306 преобразует их в цифровые сигналы. Микроконтроллер 306, как вариант, представляет собой микроконтроллер 16-битовой или большей разрядности, как вариант, микропроцессор смешанного сигнала, имеющий возможность приема и обработки как аналоговых, так и цифровых сигналов.

Предварительно загруженное программное обеспечение в микроконтроллере 306, как вариант, включает в себя алгоритм контроля сахара в крови и алгоритм температурной коррекции. Алгоритм контроля сахара в крови используется для преобразования тока, измеренного на одном рабочем электроде, или усредненного тока на двух рабочих электродах вместе с прошедшим временем, в концентрацию сахара. Затем температурный диод, встроенный в микроконтроллер 306, дает результат измерения температуры и позволяет применить алгоритм температурной компенсации к результату.

В типовом случае схема 324 измерения вырабатывает напряжение, представляющее ток, протекающий от схемы измерения в микроконтроллер 306, а не ток. Микроконтроллер затем преобразует это напряжение в значение, сходное с током, для обеспечения токового отклика переходного процесса по отношению к времени. Ток, выработанный спустя 5 секунд, преобразуется в концентрацию сахара с использованием известной формулы и информации кода калибровки, причем формула имеет вид Y=MX+C, где Х - время, Y - ток и М и С - постоянные калибровки, в типовом случае извлекаемые из энергонезависимой памяти.

Модуль 352 кнопок управляет работой пользовательского интерфейса 314. Жидкокристаллический (ЖК) дисплей 354 отображает результаты, полученные с микроконтроллера 306. Схема 356 подсветки может управляться посредством модуля 352 кнопок и микроконтроллера 306, чтобы сформировать представление на ЖК-дисплее 354. Модуль 352 кнопок используется для манипулирования пользовательским интерфейсом, как описано в совместно поданной заявке на «Пользовательский интерфейс для контроля сахара крови» (DD15061, того же заявителя), все содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. В одном варианте осуществления модуль 352 кнопок содержит 3 кнопки («ОК», «вверх» и «вниз»). Дополнительно кнопка «ОК» может использоваться для включения измерителя путем нажатия в течение нескольких секунд, и/или выбора элемента, подсвечиваемого путем курсора на дисплее 354, и/или переключения между состояниями «включено»/«выключено» подсветки путем нажатия в течение нескольких секунд, а также используется для разряда конденсатора в схеме источника питания (VSO) в течение смены батареи, как описано ниже. Аналогичным образом, как вариант, кнопки «вверх» и «вниз» могут использоваться более чем одним способом.

Каждая кнопка соединена с источником питания посредством нагрузочного резистора R7, R16 и R15 на фиг.8С и с микропроцессором через порт Р1, в частности, посредством выводов Р1.4, Р1.2 и Р1.1. Таким образом, любая из этих кнопок может быть нажата в течение нескольких секунд после удаления батареи питания из измерителя для обеспечения разряда конденсаторов С4 и С22 в схеме источника питания VSO. Конденсатор С4 является большим из двух конденсаторов, имея емкость 10 мкФ, и с большей вероятностью потребует дополнительного разряда, по сравнению с конденсатором С22, имеющим емкость 100 нФ. В типовом случае нагрузочные резисторы имеют сопротивление примерно 100 кОм, хотя один можно установить на меньшее значение, например, 10 кОм, чтобы обеспечить более быстрый разряд конденсаторов в источнике питания, например, при смене батареи. Разряд конденсаторов таким способом снижает возможность действия выключения вслед за быстрым действием включения пользователем, с недостаточной продолжительностью для разряда конденсаторов. Без наличия достаточного времени или другого действия для разряда, конденсаторы могут продолжать прикладывать напряжение к микроконтроллеру 306 через вход источника питания на выводе 64 и выводе 1, что может привести к зависанию микроконтроллера 306 вследствие этого паразитного входного напряжения от конденсаторов. Использование одной или более кнопок для облегчения быстрого разряда должно обеспечить решение этой проблемы.

Понятно, что различные альтернативы описанных вариантов осуществления изобретения могут быть использованы при практической реализации изобретения. Поэтому подразумевается, что формула изобретения определяет объем изобретения и методы и структуры в объеме этой формулы изобретения и ее эквивалентов, которые она должна охватывать.

Изобретение относится к измерительной системе для выполнения анализа жидкости организма. Сущность изобретения: система для выполнения анализа жидкости организма, содержащая порт полоски для ввода тестовой полоски с пробой жидкости организма, схему для измерения анализируемого вещества в пробе жидкости организма, причем схема содержит схему опорного напряжения, по меньшей мере, одну измерительную линию, линию результата, схему буферизации между схемой опорного напряжения и измерительной линией, причем схема буферизации содержит, по меньшей мере, один операционный усилитель, выход которого соединен с линией результата, и микроконтроллер для обработки результата измерения анализируемого вещества от упомянутой схемы для измерения, причем микроконтроллер содержит встроенный температурный датчик для измерения температуры, при этом микроконтроллер сконфигурирован с возможностью применения температурной компенсации к результату измерения анализируемого вещества с использованием температуры, измеренной упомянутым датчиком. Изобретение обеспечивает выполнение анализа жидкости организма с усовершенствованной схемой измерения. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система для выполнения анализа жидкости организма, содержащая порт полоски для ввода тестовой полоски с пробой жидкости организма, схему для измерения анализируемого вещества в пробе жидкости организма, причем схема содержит
схему опорного напряжения,
по меньшей мере, одну измерительную линию,
линию результата,
схему буферизации между схемой опорного напряжения и измерительной линией, причем схема буферизации содержит, по меньшей мере, один операционный усилитель, выход которого соединен с линией результата, и микроконтроллер для обработки результата измерения анализируемого вещества от упомянутой схемы для измерения, причем микроконтроллер содержит встроенный температурный датчик для измерения температуры, при этом микроконтроллер сконфигурирован с возможностью применения температурной компенсации к результату измерения анализируемого вещества с использованием температуры, измеренной упомянутым датчиком.

2. Система по п.1, в которой схема представляет собой схему измерения концентрации сахара для жидкости организма, такой как, например, кровь, плазма, внутритканевая жидкость, моча.

3. Система по п.2, причем система является системой для измерения концентрации сахара в жидкости организма.