Способ и система для определения значений глюкозы, нечувствительных к гематокриту, в образце жидкости
Изобретение может быть использовано для измерения уровня глюкозы в крови пациента. Система измерения глюкозы содержит биодатчик, имеющий множество электродов с реагентом, нанесенным на них, и измерительный прибор, содержащий микроконтроллер, соединенный с источником питания, памятью и множеством электродов биодатчика, в котором микроконтроллер выполнен с возможностью подавать сигнал по меньшей мере на два электрода после нанесения образца жидкости вблизи по меньшей мере двух электродов для начала последовательности измерений тестирования для электрохимической реакции глюкозы в образце жидкости с ферментом, получать ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из соответствующих сигналов на выходе каждого из множества электродов в множество выбранных интервалов времени от начала последовательности измерений тестирования, получать другую ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из комбинации соответствующих сигналов на выходе от множества электродов в множество конкретных интервалов времени от начала последовательности измерений тестирования, и определять конечное значение глюкозы в образце жидкости из срединного значения всех ориентировочных концентраций глюкозы в образце жидкости. Также предложен способ определения глюкозы с помощью биодатчика. Изобретения обеспечивают улучшение точности измерений. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.
ПРИОРИТЕТ
В настоящей заявке заявляется приоритет согласно п. 35, §119 и 120 Свода федерального законодательства США на основании ранее поданной заявки на патент США № 14/013,638, поданной 29 августа 2013 года (патентный реестр № DDI5275USNP), предыдущие заявки полностью включены в настоящую заявку путем ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Тестовые полоски для электрохимического измерения уровня глюкозы, такие как используемые в поставляемом компанией LifeScan, Inc. в наборе OneTouch® Ultra® для тестирования цельной крови, специально разработаны для измерения концентрации глюкозы в образце крови пациента, страдающего сахарным диабетом. Измерение глюкозы может основываться на селективном окислении глюкозы ферментной глюкозооксидазой (GO). Реакции, которые могут происходить в тест-полоске для измерения уровня глюкозы, обобщены ниже в уравнениях 1 и 2.
ур. 1 Глюкоза+GO(ox) → глюконовая кислота+GO(red)
ур. 2 GO(red)+2 Fe(CN)63- → GO(ox)+2 Fe(CN)64-
Как показано в уравнении 1, глюкоза окисляется до глюконовой кислоты окисленной формой глюкозооксидазы (GO(ox)). Следует отметить, что GO(ox) также можно обозначить как «окисленный фермент». В процессе реакции, показанной в уравнении 1, окисленный фермент GO(ox) преобразуется в восстановленное состояние, которое обозначено как GO(red) (т.е. «восстановленный фермент»). Далее восстановленный фермент GO(red) снова окисляется или превращается обратно в GO(ox) в результате реакции с Fe(CN)63- (который обозначается как «окисленный медиатор» или как «феррицианид»), что иллюстрирует Уравнение 2. В ходе обратного преобразования GO(red) в окисленное состояние GO(ox), Fe(CN)63- восстанавливается в Fe(CN)64- (который обозначается или «восстановленный медиатор», или как «ферроцианид»).
Когда вышеописанные реакции протекают в условиях тестового напряжения, приложенного между двумя электродами, тестовый сигнал на выходе может создаваться путем повторного электрохимического окисления восстановленного медиатора на поверхности электрода. Следовательно, поскольку в идеальных условиях количество ферроцианида, образовавшееся в результате вышеописанной химической реакции, прямо пропорционально количеству глюкозы в пробе, расположенной между электродами, возникающий тестовый сигнал на выходе будет пропорционален содержанию глюкозы в пробе. Ион-посредник, такой как феррицианид, представляет собой соединение, которое принимает электроны от фермента, такого как глюкозооксидаза, а затем отдает эти электроны электроду. По мере того как концентрация глюкозы в пробе увеличивается, количество образовавшегося восстановленного медиатора также возрастает; следовательно, существует прямая связь между тестовым сигналом на выходе, образующимся при повторном окислении восстановленного медиатора, и концентрацией глюкозы. В частности, передача электронов по электрическому интерфейсу генерирует тестовый сигнал на выходе (2 моля электронов на каждый моль окисленной глюкозы). Тестовый сигнал на выходе, полученный в результате введения глюкозы, можно, таким образом, называть током глюкозы.
Поскольку может оказаться очень важным знать концентрацию глюкозы в крови, особенно у людей с сахарным диабетом, были разработаны глюкометры на основе описанных выше принципов, позволяющие обычному человеку в любое время самостоятельно взять у себя анализ и измерить уровень глюкозы в крови. Создаваемый сигнал на выходе глюкозы определяется глюкометром и пересчитывается в выдаваемое пользователю значение уровня глюкозы с использованием алгоритма, который связывает тестовый сигнал на выходе с концентрацией глюкозы простой математической формулой. В целом такие глюкометры работают в сочетании с одноразовыми тестовыми полосками, в состав которых может входить в дополнение к ферменту (например, глюкозоксидазе) и медиатору (например, феррицианиду) отсек для размещения образца и, по меньшей мере, два электрода, размещенные внутри отсека для размещения образца. При использовании пользователь укалывает свой палец или другое удобное место, вызывая кровотечение, и вносит образец крови в отсек для размещения образца, тем самым запуская химическую реакцию, описанную выше.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте описания заявитель разработал систему для измерения концентрации глюкозы, которая включает в себя биодатчик и прибор для измерения. Биодатчик имеет множество электродов с реагентом, нанесенным на них. Измерительный прибор содержит микроконтроллер, соединенный с источником питания, памятью и множеством электродов биодатчика. Микроконтроллер выполнен с возможностью: подавать сигнал, по меньшей мере, на два электрода после нанесения образца жидкости вблизи, по меньшей мере, двух электродов для начала последовательности измерений тестирования для электрохимической реакции глюкозы в образце жидкости с ферментом; получать ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из соответствующих сигналов на выходе каждого из множества электродов в множество выбранных интервалов времени от начала последовательности измерений тестирования; получать другую ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из комбинации соответствующих сигналов на выходе от множества электродов в множество конкретных интервалов времени от начала последовательности измерений тестирования; и определять конечное значение глюкозы в образце жидкости из срединного значения всех ориентировочных концентраций глюкозы в образце жидкости.
Во втором аспекте представлен способ определения значения глюкозы в образце жидкости с помощью биодатчика и глюкометра. Биодатчик имеет, по меньшей мере, два электрода и реагент, нанесенный на них. Глюкометр имеет микроконтроллер, выполненный с возможностью подключения к биодатчику и к памяти, а также к источнику питания. Этот способ может быть осуществлен путем: инициирования начала последовательности измерений тестирования после нанесения образца жидкости вблизи, по меньшей мере, двух электродов биодатчика; подачи входного сигнала на множество электродов с образцом жидкости для преобразования глюкозы в ферментативный побочный продукт; определения множества ориентировочных концентраций глюкозы из множества переходных сигналов на выходе из множества электродов и образца жидкости; и получения конечной концентрации глюкозы из срединного значения всего множества ориентировочных концентраций глюкозы.
И для данных аспектов можно также использовать следующие элементы в различных комбинациях с данными ранее описанными аспектами: микроконтроллер получает ориентировочную концентрацию глюкозы из сигнала на выходе одного электрода из множества электродов через приблизительно 1,5 секунды, 1 секунду, 1,7 секунды, 1,2 секунды и 0,7 секунды от начала последовательности измерений тестирования; микроконтроллер получает ориентировочную концентрацию глюкозы из сигнала на выходе другого электрода из множества электродов через приблизительно 4,4 секунды, 1,2 секунды, 2,5 секунды, 3,7 секунды и 3,4 секунды от начала последовательности измерений тестирования; микроконтроллер получает ориентировочную концентрацию глюкозы из суммы соответствующих сигналов на выходе двух электродов из множества электродов через приблизительно 2,5 секунды, 0,7 секунды, 1,5 секунды, 1,2 секунды и 0,5 секунды от начала последовательности измерений тестирования; ориентировочную концентрацию глюкозы из одного электрода получают при помощи уравнения следующего вида:
где G1 может включать в себя первую ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 может быть сигналом на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 может включать в себя сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1 секунду от начала последовательности тестирования;
It3 может включать в себя сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 может включать в себя сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 может включать в себя сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,6;
x2 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,9E-01;
x3 может включать в себя коэффициент приблизительно -3,6E-01;
x4 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,2E+01;
x5 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,6;
x6 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,7E-02;
x7 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,1E-01;
x8 может включать в себя коэффициент приблизительно -4,0E-01;
x9 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,4;
x10 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,1;
x11 может включать в себя коэффициент приблизительно 4,6E-01; и
x12 может включать в себя коэффициент приблизительно 3,9E-01;
ориентировочную концентрацию глюкозы электрода получают при помощи уравнения следующего вида:
где G2 может включать в себя вторую ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 4,4 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 может быть сигналом на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 3,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 может быть сигналом на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 3,4 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 может включать в себя коэффициент приблизительно 8,5E-01;
x2 может включать в себя коэффициент приблизительно 7,4E-01;
x3 может включать в себя коэффициент приблизительно -4,2;
x4 может включать в себя коэффициент приблизительно 5,7;
x5 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,4;
x6 может включать в себя коэффициент приблизительно 5E-02;
x7 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,3E-01;
x8 может включать в себя коэффициент приблизительно -1,5;
x9 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,4;
x10 может включать в себя коэффициент приблизительно 6E-01;
x11 может включать в себя коэффициент приблизительно -8,6; и
x12 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,9E-01;
ориентировочную концентрацию глюкозы двух электродов получают при помощи уравнения следующего вида:
где Gc может включать в себя комбинированную ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 может включать сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 может включать сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 может включать сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 может включать сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 может включать сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,5 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 может включать в себя коэффициент приблизительно 1;
x2 может включать в себя коэффициент приблизительно 3,1;
x3 может включать в себя коэффициент приблизительно -1,9E01;
x4 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,7E01;
x5 может включать в себя коэффициент приблизительно 9,8;
x6 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,6;
x7 может включать в себя коэффициент приблизительно -6,5;
x8 может включать в себя коэффициент приблизительно -1,9E01; и
x9 может включать в себя коэффициент приблизительно 6,7E01;
x10 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,9E01;
x11 может включать в себя коэффициент приблизительно -2,3E01; и
x12 может включать в себя коэффициент приблизительно 3,9E-01.
Перечисленные и иные варианты осуществления, их отличительные особенности и преимущества станут очевидны для специалистов в данной области после изучения приведенного ниже более подробного описания различных примеров вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопутствующими рисунками, которым сначала предпослано их краткое описание.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопроводительные фигуры, включенные в настоящий документ и составляющие неотъемлемую часть настоящего описания, иллюстрируют считающиеся в настоящий момент предпочтительными варианты осуществления изобретения и, в сочетании с приведенным выше общим описанием и приводимым ниже подробным описанием, призваны разъяснить особенности изобретения (одинаковыми номерами обозначаются одинаковые элементы), где:
На Фиг. 1 показана система измерения концентрации глюкозы.
На Фиг. 2 схематически изображены компоненты измерителя 200.
На Фиг. 3А показана тест-полоска 100 системы, изображенной на Фиг. 1.
На Фиг. 3B показан вид в перспективе альтернативной тест-полоски 100' системы, изображенной на Фиг. 1.
На Фиг. 3C показана полоска 100” для биодатчика с электродами для измерения импеданса для использования с системой, изображенной на Фиг. 5.
На Фиг. 3D представлен вид в горизонтальной проекции полоски, изображенной на Фиг. 3C.
На Фиг. 4A изображен график зависимости приложенного напряжения от времени для тест-полоски, показанной на Фиг. 1 или Фиг. 3C.
на Фиг. 4В изображен график зависимости тока на выходе от времени для тест-полоски, изображенной на Фиг. 1 или Фиг. 3C.
На Фиг. 5 показаны шаги процесса, используемые в примере методики.
На Фиг. 6А и 6В представлены сравнения каждого из установленных значений глюкозы G1 (измеряется при помощи рабочего электрода WE1), G2 (измеряется при помощи рабочего электрода WE2), Gc (измеряется при помощи суммы WE1 и WE2) и конечного значения глюкозы Gf.
На Фиг. 6C и 6D представлены сравнения для коэффициента вариации (CV) и стандартного отклонения (SD) для каждого из установленных значений глюкозы G1 (измеряется при помощи рабочего электрода WE1), G2 (измеряется при помощи рабочего электрода WE2), Gc (измеряется при помощи суммы WE1 и WE2) и конечного значения глюкозы Gf.
На Фиг. 7А представлено сравнение точности между известной методикой, установленными значениями глюкозы G1 (измеряется при помощи рабочего электрода WE1), G2 (измеряется при помощи рабочего электрода WE2), Gc (измеряется при помощи суммы WE1 и WE2) и конечного значения глюкозы Gf для измерений эталонного значения глюкозы менее 83 мг/дл.
На Фиг. 7B представлено сравнение точности между известной методикой, установленными значениями глюкозы G1 (измеряется при помощи рабочего электрода WE1), G2 (измеряется при помощи рабочего электрода WE2), Gc (измеряется при помощи суммы сигналов как от электрода WE1, так и от электрода WE2) и конечного значения глюкозы Gf для измерений эталонного значения глюкозы более 83 мг/дл.
На Фиг. 8А представлены «погрешность» или ошибка (в виде ± 10 мг/дл) между эталонным значением и измеренным значением глюкозы при использовании моей методики для эталонных значений глюкозы менее 83 мг/дл;
На Фиг. 8B представлены «погрешность» или ошибка (в виде ± 12% ошибки) между эталонным значением и измеренным значением глюкозы при использовании моей методики для эталонных значений глюкозы на уровне или более 83 мг/дл.
На Фиг. 9 представлено чередующееся логическое условие для моей методики.
ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Приведенное ниже подробное описание следует толковать со ссылкой на чертежи, на которых аналогичные элементы на разных фигурах пронумерованы идентично. Чертежи, необязательно выполненные в масштабе, показывают выбранные варианты осуществления и не призваны ограничить объем настоящего 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 представлено несколько вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернатив и вариантов применения изобретения, включая те, которые в настоящее время считаются наилучшими вариантами реализации изобретения.
В настоящем документе термин «приблизительно» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывает на подходящий допуск на размер, который позволяет части или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем документе. Более конкретно, «приблизительно» или «примерно» может означать диапазон показателей, составляющих ±10% от описываемого показателя, т.е. «около 90%» может означать показатели от 81% до 99%. Кроме того, в настоящем документе термины «пациент», «оператор», «пользователь» и «субъект» относятся к любому субъекту-человеку или субъекту-животному и не предполагают ограничения применения систем или способов только у человека, хотя применение предмета изобретения у пациента-человека представляет собой предпочтительный вариант осуществления. Для целей настоящего документа термин «осциллирующий сигнал» относится к сигналу(ам) напряжения или сигналу(ам) тока, которые, соответственно, меняют полярность или изменяют направление тока, или являются разнонаправленными. Также для целей настоящего документа термины «электрический сигнал» или «сигнал» предполагают включение сигнала постоянного тока, сигнала переменного тока или любого сигнала электромагнитного спектра. Термины «процессор»; «микропроцессор»; или «микроконтроллер» предполагают схожее значение и предполагают взаимозаменяемое использование.
На Фиг. 1 изображена система измерения концентрации глюкозы, включающая тестовую полоску 100 и измерительный прибор 200, предназначенный для определения уровней глюкозы в крови человека с применением способов и технологий проиллюстрированных и описанных в настоящем документе. Глюкометр 200 может содержать средства ввода пользовательского интерфейса (206, 210, 214), которые могут быть выполнены в форме кнопок, для ввода данных, навигации по меню и выполнения команд. Данные могут включать в себя величины, отражающие концентрацию аналита и/или информацию, относящуюся к повседневному образу жизни человека. Информация, относящаяся к повседневному образу жизни, может содержать данные о приеме пищи, приеме лекарств, проведении контрольных осмотров состояния здоровья, а также общем состоянии здоровья и уровне физической нагрузки пациента. Глюкометр 200 может также содержать дисплей 204, который можно использовать для отображения измеренных уровней глюкозы и для облегчения ввода информации, относящейся к повседневному образу жизни пациента.
Глюкометр 200 может также содержать первое средство ввода интерфейса пользователя 206, второе средство ввода интерфейса пользователя 210 и третье средство ввода интерфейса пользователя 214. Средства ввода интерфейса пользователя 206, 210 и 214 облегчают ввод и анализ данных, которые хранятся в измерительном устройстве, позволяя пользователю перемещаться в интерфейсе пользователя, который отражается на дисплее 204. Средства ввода интерфейса пользователя 206, 210 и 214 содержат первую маркировку 208, вторую маркировку 212 и третью маркировку 216, которые помогают приводить в соответствие данные, которые вводит пациент, с знаками на дисплее 204.
Измеритель 200 может быть включен, когда тест-полоску 100 вставляют в коннектор порта полоски 220, нажатием и удерживанием в течении короткого промежутка времени первого средства ввода интерфейса пользователя 206 или при выявлении передачи данных через порт обмена данными 218. Глюкометр 200 может быть выключен, когда тест-полоску 100 вынимают, нажатием и удерживанием в течение короткого промежутка времени первого средства ввода интерфейса пользователя 206, нахождением и выбором опции выключения в главном меню экрана, или если ни одна кнопка не нажимать в течении предопределенного промежутка времени. Дисплей 204 может необязательно включать в себя фоновую подсветку.
В одном варианте осуществления глюкометр 200 может быть конфигурирован для того, чтобы не получать входные калибровочные данные, например, от любого внешнего источника при переходе от одной партии тест-полосок на другую партию тест-полосок. Таким образом, в одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, измеритель может быть конфигурирован для того, чтобы не получать входные калибровочные данные от внешних источников, таких как интерфейс пользователя (например, средства 206, 210, 214), вставленной тест-полоски, отдельной кодирующей клавиши или кодирующей полоски, или беспроводного или проводного кодирующего порта обмена данными 218. В таком вводе калибровочной информации нет необходимости, если все партии тест-полосок обладают по существу одинаковыми калибровочными характеристиками. Ввод калибровочной информации может состоять из набора значений, приписанных конкретной партии тест-полосок. Например, ввод калибровочной информации может содержать наклон партии и значение обрывания для конкретной партии тест-полосок. Калибровочная информация, такая как наклон партии и значение обрывания, может быть предварительно задана в измерителе, как описано ниже.
На Фиг. 2 показано возможное внутреннее расположение глюкометра 200. Глюкометр 200 может содержать процессор 300, который в некоторых описанных и проиллюстрированных здесь вариантах осуществления представляет собой 32-битный RISC-микроконтроллер. В предпочтительных описанных и проиллюстрированных здесь вариантах осуществления процессор 300 предпочтительно выбирается из семейства микроконтроллеров со сверхнизким энергопотреблением типа MSP 430 производства компании «Texas Instruments», г. Даллас, штат Техас. Процессор может быть двусторонне подключен с помощью портов ввода/вывода 314 к запоминающему устройству 302, которое в некоторых описанных и проиллюстрированных здесь вариантах осуществления представляет собой электронно-перепрограммируемое ПЗУ. Порт обмена данными 218, средства ввода пользовательского интерфейса 206, 210 и 214, а также драйвер дисплея 320 также подключены к процессору 300 посредством портов ввода/вывода 214. Порт обмена данными 218 может подключаться к процессору 300, позволяя, таким образом, передавать данные между запоминающим устройством 302 и внешним устройством, таким как персональный компьютер. Средства ввода пользовательского интерфейса 208, 210 и 214 непосредственно подключены к процессору 300. Процессор 300 управляет дисплеем 204 с помощью драйвера дисплея 320. При производстве глюкометра 200 в запоминающее устройство 302 может быть предварительно загружена калибровочная информация, такая как наклон партии и значения отрезка, отсекаемого на оси Y для партии. Предварительно загруженная калибровочная информация может быть доступна для процессора 300 и использована процессором 300 после получения подходящего сигнала (например, токового) от полоски через коннектор порта полоски 220 с тем, чтобы рассчитать соответствующий уровень аналита (например, концентрацию глюкозы в крови), используя сигнал и калибровочную информацию без ввода калибровочной информации от какого-либо внешнего источника.
В описанных и проиллюстрированных здесь вариантах осуществления глюкометр 200 может содержать Специализированную интегральную микросхему (СИМС) 304 с тем, чтобы обеспечить электронную схему, используемую в измерении уровня глюкозы в крови, которая применяется для тест-полоски 100, вставленной в коннектор порта полоски 220. Аналоговые напряжения могут подаваться к СИМС 304 и от нее посредством аналогового интерфейса 306. Аналоговые сигналы от аналогового интерфейса 306 могут быть преобразованы в цифровые сигналы преобразователем аналогового сигнала в цифровой 316. Процессор 300 к тому же содержит ядро 308, ПЗУ 310 (содержащее машинный код), ОЗУ 312 и часы 318. В одном варианте осуществления процессор 300 конфигурирован (или запрограммирован) на блокировку всех средств ввода пользовательского интерфейса, кроме разового ввода по результатам отображения значения аналита блоком дисплея, такого как, например, во время периода после измерения аналита. В альтернативном варианте осуществления процессор 300 конфигурирован (или запрограммирован) на игнорирование ввода информации всеми средствами ввода пользовательского интерфейса, кроме разового ввода по результатам отображения значения аналита блоком дисплея.
На Фиг. 3А представлен вид в перспективе с пространственным разделением компонентов примерной тест-полоски 100, которая может включать в себя семь слоев, нанесенных на подложку 5. Семь слоев, нанесенных на подложку 5, могут включать проводящий слой 50 (который может также называться электродным слоем 50), изолирующий слой 16, два накладывающихся слоя реактива 22a и 22b, адгезивный слой 60, который содержит адгезивные участки 24, 26 и 28, гидрофильный слой 70 и верхний слой 80. Тест-полоску 100 можно изготавливать в несколько этапов с последовательным нанесением на подложку 5 проводящего слоя 50, изолирующего слоя 16, слоев реактива 22 и адгезивного слоя 60 при помощи, например, способа трафаретной печати. Гидрофильный слой 70 и верхний слой 80 могут быть нанесены из рулона путем ламинирования на подложку 5 с образованием единого ламината или отдельных слоев. Следует отметить, что реагент включает как ферменты, так и другие материалы, такие как связующие вещества и другие материалы для обеспечения функции, предусмотренную в биодатчике. Тест-полоска 100 имеет дистальную часть 3 и проксимальную часть 4, как показано на Фиг. 3А.
Тест-полоска 100 может включать отсек для размещения образца 92, через которую можно вводить пробу крови. Отсек для размещения пробы 92 может иметь входное отверстие в проксимальной части и выходное отверстие в боковых кромках тест-полоски 100, как показано на Фиг. 3А. Образец крови 94 может вводиться через входное отверстие и заполнять отсек для размещения образца 92 для измерения концентрации глюкозы. Все боковые кромки первой адгезивной площадки 24 и второй адгезивной площадки 26, расположенные рядом со слоем реактива 22, определяют стенку отсека 92 для размещения образца, как показано на Фиг. 3А. Нижняя часть, или «пол», отсека для размещения образца 92 может включать в себя часть подложки 5, проводящего слоя 50 и изолирующего слоя 16, как показано на Фигуре 3А. Верхняя часть, или «крыша», отсека для размещения образца 92 может включать дистальную гидрофильную часть 32, как показано на Фигуре 3А.
В тест-полоске 100, как показано на Фиг. 3A, подложка 5 может быть использована в качестве основы для поддержки последующих слоев. Подложка 5 может быть выполнена в виде листа полиэфира, такого как материал полиэтилентетрафталат (ПЭТФ) (Hostaphan PET, поставляемый компанией «Mitsubishi»). Подложка 5 может быть представлена в виде рулона номинальной толщиной 350 микрон, шириной 370 миллиметров и длиной приблизительно 60 метров.
Проводящий слой необходим для формирования электродов, которые можно использовать для электрохимического измерения содержания глюкозы. Проводящий слой 50 может быть изготовлен из графитовой краски, нанесенной на подложку 5 способом трафаретной печати. В процессе трафаретной печати графитовую краску наносят на трафарет, а затем переносят ее через трафарет при помощи валика. Нанесенную таким образом графитовую краску можно высушить горячим воздухом при температуре приблизительно 140ºC. В состав графитовой краски может входить смола VAGH, газовая сажа, графит (KS15) и один или несколько растворителей для смеси смолы, сажи и графита. Более конкретно, графитовая краска может содержать смешанную в соответствующей пропорции газовую сажу: смола VAGH примерно 2.90:1 и пропорция графита: газовой сажи около 2,62:1 в составе графитовой краски.
В тест-полоске 100, как показано на Фиг. 3A, проводящий слой 50 может включать контрольный электрод 10, первый рабочий электрод 12, второй рабочий электрод 14, контрольную контактную площадку 11, первую контактную площадку 13, вторую контактную площадку 15, дорожку первого рабочего электрода 8, дорожку второго рабочего электрода 9, дорожку контрольного электрода 7 и детекторную полоску 17. Проводящий слой может быть образован из графитовой краски. Первая контактная площадка 13, вторая контактная площадка 15 и контрольная контактная площадка 11 могут быть выполнены с возможностью электрического соединения с прибором для измерения. Дорожка первого рабочего электрода 8 обеспечивает электрически непрерывный путь от первого рабочего электрода 12 к первой контактной площадке 13. Аналогичным образом дорожка второго рабочего электрода 9 обеспечивает электрически непрерывный путь от второго рабочего электрода 14 ко второй контактной площадке 15. Аналогичным образом, дорожка стандартного электрода 7 обеспечивает электрически непрерывный путь от стандартного электрода 10 до контрольной контактной площадки 11. Детекторная полоска 17 имеет электрическое соединение с контрольной контактной площадкой 11. Глюкометр в состоянии определять правильность установки тест-полоски 100, измеряя неразрывность цепи между контрольной контактной площадкой 11 и детекторной полоской 17, как показано на Фиг. 3А.
Альтернативная версия тест-полоски 100 представлена на Фиг. 3B как полоска 100’. В этом варианте верхний слой 38’, гидрофильный пленочный слой 34’ и разделитель 29 объединены для формирования сборочной единицы для крепления к подложке 5 со слоем реактива 22’, нанесенным в непосредственной близости к изолирующему слою 16’.
На Фиг. 3C представлено покомпонентное изображение другой тест-полоски 100’’, которая может включать в себя семь слоев, нанесенных на подложку 5. Семь слоев, нанесенных на подложку 5, могут включать первый проводящий слой 50 (который может также называться электродным слоем 50), изолирующий слой 16, два накладывающихся слоя реактива 22a и 22b, адгезивный слой 60, который содержит адгезивные участки 24, 26 и 28, гидрофильный слой 70 и верхний слой 80, образующий покрытие 94 для тестовой полоски 100’’. Тест-полоску 100’’ можно изготавливать в несколько этапов с последовательным нанесением на подложку 5 проводящего слоя 50, изолирующего слоя 16, слоев реактива 22 и адгезивного слоя 60 при помощи, например, способа трафаретной печати. Заметьте, что электроды 10, 12 и 14 расположены так, чтобы контактировать со слоем реактивов 22a и 22b, в то время как электроды, замеряющие физические характеристики 19a и 20a расположены отдельно и не контактируют со слоем реактива 22. Гидрофильный слой 70 и верхний слой 80 могут быть нанесены из рулона путем ламинирования на подложку 5 с образованием единого ламината или отдельных слоев. Тест-полоска 100’’ состоит из дистального участка 3 и проксимального участка 4 (см. Фиг. 3С).
Тест-полоска 100’’ может включать в себя отсек для размещения образца 92, из которого может быть взята или в который может быть помещена проба физиологической жидкости 95 (Фиг. 3D). Пробой физиологической жидкости может быть кровь. Отсек для размещения пробы 92 может иметь входное отверстие в проксимальной части и выходное отверстие в боковых кромках тест-полоски 100, как показано на Фиг. 3C. Образец текучей среды 95 можно нанести на входное отверстие вдоль оси L–L (Фиг. 3D) для заполнения камеры для приема образца 92 таким образом, чтобы можно было измерить уровень глюкозы Все боковые кромки первой адгезивной площадки 24 и второй адгезивной площадки 26, расположенные рядом со слоем реактива 22, определяют стенку отсека 92 для размещения образца, как показано на Фиг. 3C. Нижняя часть, или «пол», отсека для размещения образца 92 может включать в себя часть подложки 5, проводящего слоя 50 и изолирующего слоя 16, как показано на Фиг. 3C. Верхняя часть, или «крыша», отсека для размещения образца 92 может включать дистальную гидрофильную часть 32, как показано на Фиг. 3C. В тест-полоске 100’’, как показано на Фиг. 3C, подложка 5 может быть использована в качестве основы для поддержки последующих слоев. Подложка 5 может быть выполнена в виде листа полиэфира, такого как материал полиэтилентетрафталат (ПЭТФ) (Hostaphan PET, поставляемый компанией «Mitsubishi»). Подложка 5 может быть представлена в виде рулона номинальной толщиной 350 микрон, шириной 370 миллиметров и длиной приблизительно 60 метров.
Проводящий слой необходим для формирования электродов, которые можно использовать для электрохимического измерения содержания глюкозы. Первый проводящий слой 50 может быть изготовлен из графитовой краски, нанесенной на подложку 5 способом трафаретной печати. В процессе трафаретной печати графитовую краску наносят на трафарет, а затем переносят ее через трафарет при помощи валика. Нанесенную таким образом графитовую краску можно высушить горячим воздухом при температуре приблизительно 140ºC. В состав графитовой краски может входить смола VAGH, газовая сажа, графит (KS15) и один или несколько растворителей для смеси смолы, сажи и графита. Более конкретно, графитовая краска может содержать смешанную в соответствующей пропорции газовую сажу: смола VAGH примерно 2.90:1 и пропорция графита: газовой сажи около 2,62:1 в составе графитовой краски.
В тест-полоске 100’’, как показано на Фиг. 3C, первый проводящий слой 50 может включать в себя стандартный электрод 10, первый рабочий электрод 12, второй рабочий электрод 14, третий и четвертый электроды, замеряющие физические характеристики 19а и 19b, первую контактную площадку 13, вторую контактную площадку 15, контрольную контактную площадку 11, дорожку первого рабочего электрода 8, дорожку второго рабочего электрода 9, дорожку стандартного электрода 7 и детекторную полоску 17. Электроды 19a и 20a, замеряющие физические характеристики, имеют соответствующие токопроводящие дорожки 19b и 20b. Проводящий слой может быть образован из графитовой краски. Первая контактная площадка 13, вторая контактная площадка 15 и контрольная контактная площадка 11 могут быть выполнены с возможностью электрического соединения с прибором для измерения. Дорожка первого рабочего электрода 8 обеспечивает электрически непрерывный путь от первого рабочего электрода 12 к первой контактной площадке 13. Аналогичным образом дорожка второго рабочего электрода 9 обеспечивает электрически непрерывный путь от второго рабочего электрода 14 ко второй контактной площадке 15. Аналогичным образом, дорожка стандартного электрода 7 обеспечивает электрически непрерывный путь от стандартного электрода 10 до контрольной контактной площадки 11. Детекторная полоска 17 имеет электрическое соединение с контрольной контактной площадкой 11. Токопроводящие дорожки третьего и четвертого электродов 19b и 20b соединены с соответствующими электродами 19a и 20a. В диагностическом приборе реализована возможность автоматического определения правильности установки тест-полоски 100 путем измерения целостности цепи между контрольной контактной площадкой 11 и детекторной полоской 17, как показано на Фиг. 3C.
На Фиг. 4А представлен пример графика тестового напряжения, приложенного к примерам тест-полосок, описанным в настоящем документе. Перед тем как нанести образец жидкости на пример тест-полоски, глюкометр 200 находится в режиме определения текучей среды, в котором первое тестовое напряжение подходящей величины (например, приблизительно 400 милливольт) приложено между вторым рабочим электродом 14 и контрольным электродом 10. Предпочтительно приложить второе тестовое напряжение приблизительно 400 милливольт одновременно между первым рабочим электродом 12 и контрольным электродом 10.
В альтернативном варианте осуществления второе тестовое напряжение также может быть приложено одновременно, так чтобы интервал времени приложения первого тестового напряжения пересекался с интервалом времени приложения второго тестового напряжения. Глюкометр может находиться в режиме определения текучей среды в течение интервала времени определения текучей среды tFD до определения физиологической текучей среды в начальный момент времени, установленный на ноль (но после нанесения образца жидкости). В режиме определения текучей среды глюкометр 200 определяет нанесение текучей среды на пример тест-полоски, в результате чего текучая среда смачивает второй рабочий электрод 14 и контрольный электрод 10. После того, как глюкометр 200 распознает нанесение физиологической среды, например, по достаточному увеличению измеренного тестового сигнала на выходе на втором рабочем электроде 14, глюкометр 200 присваивает маркер (контрольное значение «ноль секунд») и начинает отсчет тестового интервала времени TS. По завершении тестового временного интервала TS тестовое напряжение снимается. Для удобства на Фиг. 4А показано только первое тестовое напряжение, приложенное к примеру тест-полоски.
Ниже приведено описание того, как определяются ориентировочные концентрации глюкозы по переходным сигналам на выходе (то есть измеренного электрического отклика сигнала на выходе в наноамперах в зависимости от времени), которые измеряют при подаче тестовых напряжений, показанных на Фиг. 4А, на биодатчик 100, 100’ или 100’’, описанный и проиллюстрированный в настоящем документе.
Как показано на Фиг. 4А, 4В и 5, которые иллюстрируют мою методику определения концентрации глюкозы в образце жидкости (который может представлять собой кровь или контрольный/калибровочный образец). На этапе 802, показанном на Фиг. 5, измерительный прибор включается (при помощи, например, модулятора или посредством вставки тест-полоски). На этапе 804, измерительный прибор подает тестовые сигналы на электроды тест-полоски, которые, как правило, составляют от приблизительно +100 милливольт до приблизительно +600 милливольт. В одном варианте осуществления, когда электроды включают графитовую краску и ион-посредник представляет собой феррицианид, тестовый сигнал измерения составляет приблизительно +400 мВ. Для других комбинаций медиатора и материала электрода потребуются другие тестовые напряжения или сигналы. Как показано на Фиг. 4А, продолжительность тестового напряжения, как правило, составляет 5 секунд после периода реакции и, как правило, около 3 секунд после периода реакции и менее 10 секунд. Как правило, время TS измеряется относительно времени t0. При отсутствии нанесения жидкости, напряжение 400 поддерживается на Фиг. 4А. В течение периода определения текучей среды, система контролирует, от этапов 808 и 810, сигнал на выходе по меньшей мере от одного из электродов 12 или 14 на предмет достаточного повышения (Фиг. 4В) сигнала на выходе от электрода(-ов) из-за ферментативной реакции между глюкозой и реагентом. При достаточном выходе сигнала (Фиг. 4В) из-за реакции, таймер тестового измерения устанавливается на ноль и начинается отсчет времени в течение периода TS для этапа 812 и измеряются сигналы на выходе каждого из электродов 10, 12 и 14. То есть на этапе 812 можно предположить, что реакция глюкозы и реагента генерирует переходный сигнал на выходе 402 для первого рабочего электрода при нулевом времени и точно так же переходный сигнал на выходе 404 для второго рабочего электрода, показанного в настоящем документе на Фиг. 4В. Сигналы на выходе 402 и 404 (от соответствующих рабочих электродов) измеряются или проводится выборка в течение интервалов времени «i», как, например, для предпочтительных вариантов осуществления, существует приблизительно 200 ~ 400 интервалов выборки. Переходные сигналы на выходе накапливаются до вершины величины в течение интервала времени или пикового времени, после чего сигнал на выходе медленно спадает до приблизительно 5 секунд после нулевого времени и достигает устойчивого состояния при Tend.
На этапе 814 система получает ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из соответствующих сигналов на выходе каждого из множества электродов на множестве выбранных интервалах времени от начала последовательности измерений тестирования. В частности, система измеряет или осуществляет выборку сигналов на выходе во время последовательности тестирования на определенных интервалах времени для каждого из рабочих электродов 12 и 14. Как показано на Фиг. 4В, система может измерить величину на выходе (в микроамперах) в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды, 1 секунду, 1,2 секунды, 1,5 секунды, 1,7 секунды, 2,5 секунды, 3,4 секунды, 3,7 секунды и 4,4 секунды от начального времени Tstart для каждого из электродов. В альтернативном варианте осуществления система может измерить сигналы на выходе для полноты последовательности тестирования Ts, сохранять величину сигнала для интервала времени «i» ( где i=1, 2, 3... 400 ) в памяти и извлекать из памяти величины сигнала от интервала времени приближенного к 0,7, 1, 1,2, 1,5, 1,7, 2,5, 3,4, 3,7 и 4,4 секунды для каждого из электродов. После извлечения величин сигнала на выходе для каждого электрода на конкретных промежутках времени, система вычисляет ориентировочную концентрацию глюкозы по следующему уравнению 3:
Ур. 3
где Ge представляет собой концентрацию глюкозы электрода e, где e=1, 2, 3… n;
It1 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в первом интервале времени от начала последовательности тестирования;
It2 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется во втором интервале времени от начала последовательности тестирования;
It3 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в третьем интервале времени от начала последовательности тестирования;
It4 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в четвертом интервале времени от начала последовательности тестирования;
It5 может включать сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в пятом интервале времени от начала последовательности тестирования; и
x1 … x12 может включать соответствующие коэффициенты для каждого электрода.
В качестве примера, я определил, что ориентировочная концентрация глюкозы от первого рабочего электрода может быть получена по уравнению 3, представленному выше в виде следующего уравнения 3.1:
Ур. 3,1
где G1 представляет собой первую ориентировочную концентрацию глюкозы для первого рабочего электрода;
It1 представляет собой сигнал на выходе от первого электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 представляет собой сигнал на выходе от первого электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 1 секунду от начала последовательности тестирования;
It3 представляет собой сигнал на выходе от первого электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 1,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 представляет собой сигнал на выходе от первого электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 представляет собой сигнал на выходе от первого электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 представляет собой коэффициент приблизительно 1,6;
x2 представляет собой коэффициент приблизительно 1,9E-01;
x3 представляет собой коэффициент приблизительно -3,6E-01;
x4 представляет собой коэффициент приблизительно 1,2E+01;
x5 представляет собой коэффициент приблизительно 1,6;
x6 представляет собой коэффициент приблизительно 1,7E-02;
x7 представляет собой коэффициент приблизительно 2,1E-01;
x8 представляет собой коэффициент приблизительно -4,0E-01;
x9 представляет собой коэффициент приблизительно 1E01;
x10 представляет собой коэффициент приблизительно 2,1;
x11 представляет собой коэффициент приблизительно 4,6E-01; и
x12 представляет собой коэффициент приблизительно 3,9E-01.
Аналогичным образом, ориентировочная концентрация глюкозы может быть получена из второго рабочего электрода в виде следующего уравнения 3.2:
Ур. 3,2
где
G2 представляет собой вторую ориентировочную концентрацию глюкозы, полученную из второго рабочего электрода;
It1 представляет собой сигнал на выходе от второго электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 4,4 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 представляет собой сигнал на выходе от второго электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 представляет собой сигнал на выходе от второго электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 представляет собой сигнал на выходе от второго электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 3,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 представляет собой сигнал на выходе от второго электрода, измеренный в интервале времени через приблизительно 3,4 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 представляет собой коэффициент приблизительно 8,5E-01;
x2 представляет собой коэффициент приблизительно 7,4E-01;
x3 представляет собой коэффициент приблизительно -4,2;
x4 представляет собой коэффициент приблизительно 5,7;
x5 представляет собой коэффициент приблизительно 1,4;
x6 представляет собой коэффициент приблизительно 5E-02;
x7 представляет собой коэффициент приблизительно 1,3E-01;
x8 представляет собой коэффициент приблизительно -1,5;
x9 представляет собой коэффициент приблизительно 2,4;
x10 представляет собой коэффициент приблизительно 6E-01;
x11 представляет собой коэффициент приблизительно -8,6; и
x12 представляет собой коэффициент приблизительно 1,9E-01.
Система может также получать другую ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из комбинации сигналов на выходе от каждого из электродов. То есть сигнал, измеренный на каждом электроде в каждом из множества определенных интервалах времени, суммируется для данного конкретного интервала времени. Например, на Фиг. 4В, где сигнал представляет собой комбинацию величин в интервале в 0,7 секунды, система будет измерять сигнал от каждого электрода 402 и 404 в интервале времени 0,7 секунды и суммировать их для определения ориентировочной концентрации глюкозы. Ориентировочная концентрация глюкозы из суммирования множества электродов может быть получена в одном варианте осуществления в виде следующего уравнения 3.3:
ур. 3,3
где Gc представляет собой комбинированную ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 представляет собой сумму сигналов на выходе от множества электродов (например, электродов 12 и 14), выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 представляет собой сумму сигналов на выходе от множества электродов (например, электродов 12 и 14), выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 представляет собой сумму сигналов на выходе от множества электродов (например, электродов 12 и 14), выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 представляет собой сумму сигналов на выходе от множества электродов (например, электродов 12 и 14), выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 представляет собой сумму сигналов на выходе от множества электродов (например, электродов 12 и 14), выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,5 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 может включать в себя коэффициент приблизительно 1;
x2 может включать в себя коэффициент приблизительно 3,1;
x3 может включать в себя коэффициент приблизительно -1,9E01;
x4 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,7E01;
x5 может включать в себя коэффициент приблизительно 9,8;
x6 может включать в себя коэффициент приблизительно 2,6;
x7 может включать в себя коэффициент приблизительно -6,5;
x8 может включать в себя коэффициент приблизительно -1,9E01; и
x9 может включать в себя коэффициент приблизительно 6,7E01;
x10 может включать в себя коэффициент приблизительно 1,9E01;
x11 может включать в себя коэффициент приблизительно -2,3E01; и
x12 может включать в себя коэффициент приблизительно 3,9E-01.
В Таблице A представлен пример сводных данных по параметрам и измерению сигнала, относящимся к интервалу времени после начала последовательности тестирования для соответствующих примеров 3.1, 3.2 и 3.3.
| ТАБЛИЦА А | |||
| Временные рамки и параметры | |||
| Момент времени и параметры | |||
| Наименование показателя | G1 | G2 | Gc |
| Выборка сигнала(-ов) на выходе из электрода | WE1 (электрод 12) | WE2 (электрод 14) | Сумма электродов 12 и 14 (WE1+WE2) |
| t1 на уровне приблизительно | 1,47 сек | 4,41 сек | 2,45 сек |
| t2 на уровне приблизительно | 0,98 сек | 1,22 сек | 0,73 сек |
| t3 на уровне приблизительно | 1,71 сек | 2,45 сек | 1,47 сек |
| t4 на уровне приблизительно | 1,22 сек | 3,68 сек | 1,22 сек |
| t5 на уровне приблизительно | 0,73 сек | 3,43 сек | 0,49 сек |
| x1 на уровне приблизительно | 1,61E+00 | 8,46E-01 | 1,04E+00 |
| x2 на уровне приблизительно | 1,88E-01 | 7,43E-01 | 3,06E+00 |
| x3 на уровне приблизительно | -3,64E-01 | -4,21E+00 | -1,94E+01 |
| x4 на уровне приблизительно | 1,24E+01 | 5,74E+00 | 2,74E+01 |
| x5 на уровне приблизительно | 1,61E+00 | 1,37E+00 | 9,76E+00 |
| x6 на уровне приблизительно | 1,74E-02 | 5,01E-02 | 2,63E+00 |
| x7 на уровне приблизительно | 2,10E-01 | 1,28E-01 | -6,53E+00 |
| x8 на уровне приблизительно | -4,04E-01 | -1,50E+00 | -1,94E+01 |
| x9 на уровне приблизительно | 1,01E+01 | 2,35E+00 | 6,67E+01 |
| x10 на уровне приблизительно | 2,05E+00 | 6,01E-01 | 1,96E+01 |
| x11 на уровне приблизительно | 4,59E-01 | -8,63E+00 | -2,27E+01 |
| x12 на уровне приблизительно | 3,86E-01 | 1,91E-01 | 3,94E-01 |
После определения множества ориентировочных концентраций глюкозы (множественность зависит от количества электродов в биодатчике) система может получить конечное значение глюкозы, характеризующее фактический уровень глюкозы в образце жидкости путем выбора срединного значения из ряда ориентировочных концентраций глюкозы. Например, если G1=110 мг/дл, G2=115 мг/дл и G3=112 мг/дл, система установит конечное значение глюкозы как равное среднему значению G3, которое находится между G1 и G2 или составляет 112 мг/дл.
Считается, что представленная выше методика позволяет измерительной системе выбрать среди различных ориентировочных значений одно соответствующее оптимальной точности. То есть, учитывая выбор между сигналом, который чувствителен как к глюкозе, так и к гематокриту и другим сигналом, который имеет большую точность и, если оба сигнала значительно отличаются друг от друга, то система выберет сигнал, который находится между ними, т.е. срединное значение этих отличающихся сигналов. Это можно косвенно увидеть на Фиг. 6А и 6В, где сигнал от первого рабочего электрода 12 или WE1 показывает большую корреляцию с уровнями глюкозы и гематокрита, в то время как сигнал от второго электрода 14 или WE2 показывает более низкий коэффициент вариации (КВ%) и стандартное отклонение (СО в микроамперах) на Фиг. 6C и 6D. 7А и 7В подтвердить, что мои нынешние методы, как правило обеспечивают большую воспроизводимость при более низкой ошибок или погрешностей. В частности, как показано на Фиг. 7A, независимо от того, какое значение используется, будь то первая ориентировочная концентрация глюкозы, вторая ориентировочная концентрация глюкозы или комбинированные ориентировочные концентрации глюкозы (G1, G2, или Gc), любая из ориентировочных концентраций (или конечный результат) имеет воспроизводимость 80% или более для значений в пределах погрешности ± 10 мг/дл (для контрольных измерений глюкозы менее 83 мг/дл). В отличие от этого, при применении известной методики измерений, воспроизводимость всегда меньше, чем приблизительно 70%. Аналогичным образом, как показано на Фиг. 7В, три ориентировочные концентрации (G1, G2, Gc) и конечный результат Gf имеют по существу намного большую воспроизводимость, чем при применении известной методики. Следовательно, можно полагать, что мои методики обеспечили по меньшей мере один технический эффект или техническое усовершенствование в области, которая была ранее недоступна.
Фиг. 8А показывает, что погрешности или ошибки для измерений глюкозы (по сравнению с эталонными значениями) по существу находятся в пределах желаемого диапазона погрешности или ошибок ± 10 мг/дл для измерений менее 83 мг/дл. Аналогичным образом, Фиг. 8В показывает, что погрешности для измерений глюкозы (на уровне или более 83 мг/дл) по сравнению с эталонными значениями по существу находятся в пределах желаемого диапазона ± 12%. Эффективность методики в отношении точности на Фиг. 8А и 8В может быть обобщена в Таблице 1, приведенной ниже:
| Таблица 1 | |||
| Эффективность точности | |||
| Методика | Общее значение | Для измерений менее 83 мг/дл | Для измерений более 83 мг/дл |
| Известная методика | 72,1%. | 95,7% результатов в пределе ±10 мг/дл | 65,1% результатов в пределе ±12% |
| Первая ориентировочная концентрация глюкозы G1 | 94,2%. | 96,4%результатов в пределе ±10 мг/дл | 93,6% результатов в пределе ±12% |
| Вторая ориентировочная концентрация глюкозы G2 | 93,8%. | 97,9% результатов в пределе ±10 мг/дл | 92,6% результатов в пределе ±12% |
| Комбинированная ориентировочная концентрация глюкозы Gc | 92,9%. | 98,4% результатов в пределе ±10 мг/дл | 91,2% результатов в пределе ±12% |
| Конечная концентрация глюкозы Gf~срединное значение (G1, G2 или Gc) | 94,7%. | 97,9% результатов в пределе ±10 мг/дл | 93,8% результатов в пределе ±12% |
Как показано в Таблице 1, конечная ориентировочная концентрация глюкозы Gf (которая представляет собой срединное значение G1, G2, Gc) имеет наилучшие общие показатели при 94,7%. Для измерений менее 83 мг/дл комбинированная ориентировочная концентрация глюкозы Gc показывает лучший результат, чем Gf с показателем 98,4% измерений в пределах ± 10 мг/дл, в то время как, если измерения концентрации глюкозы у пациента составляют более 83 мг/дл, конечная ориентировочная концентрация глюкозы Gf показывает лучший результат с показателем 93,8% измерений в пределах допустимой погрешности ± 12%.
Из таблицы 1 видно, что в комбинированная ориентировочная концентрация глюкозы Gc будет более точной для измерений, которые находятся ниже заданного порогового значения TH, в данном случае 83 мг/дл. Более того, из таблицы 1 видно, что конечное значение глюкозы Gf является более точным для измерений концентрации глюкозы выше заданного порогового значения TH. Соответственно, я представил вариант, в котором система запрограммирована распознавать, когда любая из ориентировочных концентраций глюкозы находится ниже заданного порогового значения TH (например, менее 83 мг/дл), тогда система установит конечную концентрацию глюкозы Gf, равную комбинированной ориентировочной концентрации глюкозы Gc, а не срединное значение всех трех ориентировочных концентраций глюкозы. С другой стороны, если любая из ориентировочных концентраций глюкозы выше другого заданного порогового значения TH (например, 80 мг/дл), тогда система установит конечную концентрацию глюкозы Gf, равную одному из срединных значений множества ориентировочных концентраций глюкозы (например, G1, G2, Gc) или первой ориентировочной концентрации глюкозы G1. Этот альтернативный вариант осуществления описан на Фиг. 9 как процесс 900.
На Фиг. 9, этапы 802-820 такие же, как описано ранее, как показано на Фиг. 5 и, следовательно, не будут повторяться в настоящем описании. Следовательно, описание будет начинаться с этапа 818, на котором после определения комбинированной ориентировочной концентрации глюкозы, делается запрос на этапе 902, чтобы выяснить, находится ли одна из ориентировочных концентраций ниже заданного порогового значения, такого как, например, 80 мг/дл или 100 мг/дл. Если в ответ на запрос получено сообщение «ложь», тогда система на этапе 820 получит конечное значение глюкозы Gf в виде срединного значения из множества ориентировочных концентраций глюкозы, полученных ранее. Если в ответ на запрос 902 получено сообщение «верно» тогда система на этапе 904 установит конечное значение глюкозы Gf в виде значения, равного комбинированной ориентировочной концентрации глюкозы. Этап 820 позволяет моей системе воспользоваться преимуществом реакции конкретной тест-полоски при ориентировочной концентрации глюкозы выше определенного порогового значения, где срединное значение ориентировочных концентраций является более точным, как отмечалось ранее для Gf в таблице 1. Точно так же, этап 904 позволяет моей системе показывать более точный результат, если любая ориентировочная концентрация глюкозы меньше порогового значения TH, как отмечалось для комбинированной ориентировочной концентрации глюкозы Gc в таблице 1. На этапе 906 система возвращается к своей обычной работе.
Хотя процесс 900 основан на идеи, взятой из таблицы 1 для достижения большей точности, можно полагать, что эффективность методик, описанных в настоящем документе следует рассматривать в отношении точности методики, если проводится большое количество измерений. В частности, приблизительно 19 014 полосок (из приблизительно 21 партия) были протестированы на точность измерений концентрации глюкозы с использованием четырех различных методов. Результаты исследования обобщены в Таблице 2, приведенной ниже:
| Таблица 2 | ||
| Точность | ||
| Методика | СО [мг/дл] | КВ [%] |
| Известная методика | 2,27 | 3,77 |
| Первая ориентировочная концентрация глюкозы G1 | 2,77 | 5,06 |
| Вторая ориентировочная концентрация глюкозы G2 | 0,84 | 5,39 |
| Комбинированная ориентировочная концентрация глюкозы Gc | 1,91 | 5,11 |
| Конечная ориентировочная концентрация глюкозы Gf | 1,55 | 4,94 |
Из таблицы 2 можно увидеть, что в то время как вторая ориентировочная концентрация глюкозы G2 имеет самое низкое стандартное отклонения, она имеет самый высокий коэффициент вариации 5,39%. Наилучшим соотношением СО и КВ, по-видимому, является конечное значение глюкозы Gf, представленное в таблице 2. Это показывает улучшенную точность выбранного подхода, поскольку лучший случай точности комбинирован для получения наивысшего результата эффективности (‘Gf’), как ранее было описано на Фиг. 5.
Хотя настоящее изобретение было описано в контексте конкретных модификаций и иллюстрирующих фигур, средние специалисты в данной области определят, что настоящее изобретение не ограничивается описанными модификациями или фигурами. К тому же, описанная выше определенная последовательность происхождения событий, определяемая способами и этапами, не обязательно должна выполняться в описанном порядке до тех пор, пока другая последовательность обеспечивает функционирование вариантов осуществления изобретения в предназначенных целях. Таким образом, в той мере, в которой возможны вариации настоящего изобретения, которые соответствуют сущности описания или эквивалентны изобретениям, описанным в формуле изобретения, настоящий патент призван охватывать также и все такие вариации.
1. Система измерения глюкозы, содержащая:
биодатчик, имеющий множество электродов с реагентом, нанесенным на них;
и
измерительный прибор, содержащий:
микроконтроллер, соединенный с источником питания, памятью и множеством электродов биодатчика, в котором микроконтроллер выполнен с возможностью:
подавать сигнал по меньшей мере на два электрода после нанесения образца жидкости вблизи по меньшей мере двух электродов для начала последовательности измерений тестирования для электрохимической реакции глюкозы в образце жидкости с ферментом;
получать ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из соответствующих сигналов на выходе каждого из множества электродов в множество выбранных интервалов времени от начала последовательности измерений тестирования;
получать другую ориентировочную концентрацию, характеризующую глюкозу в образце жидкости из комбинации соответствующих сигналов на выходе от множества электродов в множество конкретных интервалов времени от начала последовательности измерений тестирования; и
определять конечное значение глюкозы в образце жидкости из срединного значения всех ориентировочных концентраций глюкозы в образце жидкости.
2. Система по п. 1, в которой микроконтроллер получает ориентировочную концентрацию глюкозы из сигнала на выходе одного электрода из множества электродов через приблизительно 1,5 секунды, 1 секунду, 1,7 секунды, 1,2 секунды и 0,7 секунды от начала последовательности измерений тестирования.
3. Система по п. 2, которая отличается тем, что ориентировочную концентрацию глюкозы одного электрода получают при помощи уравнения следующего вида:
где G1 включает в себя первую ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1 секунду от начала последовательности тестирования;
It3 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 содержит коэффициент приблизительно 1,6;
x2 содержит коэффициент приблизительно 1,9E-01;
x3 содержит коэффициент приблизительно -3,6E-01;
x4 содержит коэффициент приблизительно 1,2E+01;
x5 содержит коэффициент приблизительно 1,6;
x6 содержит коэффициент приблизительно 1,7E-02;
x7 содержит коэффициент приблизительно 2,1E-01;
x8 содержит коэффициент приблизительно -4,0E-01;
x9 содержит коэффициент приблизительно 1E01;
x10 содержит коэффициент приблизительно 2,1;
x11 содержит коэффициент приблизительно 4,6E-01; и
x12 содержит коэффициент приблизительно 3,9E-01.
4. Система по п. 1, которая отличается тем, что микроконтроллер получает ориентировочную концентрацию глюкозы из сигнала на выходе другого электрода из множества электродов через приблизительно 4,4 секунды, 1,2 секунды, 2,5 секунды, 3,7 секунды и 3,4 секунды от начала последовательности измерений тестирования.
5. Система по п. 4, которая отличается тем, что ориентировочную концентрацию глюкозы другого электрода получают при помощи уравнения следующего вида:
где G2 включает в себя вторую ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 4,4 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 3,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 3,4 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 содержит коэффициент приблизительно 8,5E-01;
x2 содержит коэффициент приблизительно 7,4E-01;
x3 содержит коэффициент приблизительно -4,2;
x4 содержит коэффициент приблизительно 5,7;
x5 содержит коэффициент приблизительно 1,4;
x6 содержит коэффициент приблизительно 5E-02;
x7 содержит коэффициент приблизительно 1,3E-01;
x8 содержит коэффициент приблизительно -1,5;
x9 содержит коэффициент приблизительно 2,4;
x10 содержит коэффициент приблизительно 6E-01;
x11 содержит коэффициент приблизительно -8,6; и
x12 содержит коэффициент приблизительно 1,9E-01.
6. Система по п. 1, которая отличается тем, что микроконтроллер получает ориентировочную концентрацию глюкозы из суммы соответствующих сигналов на выходе двух электродов из множества электродов через приблизительно 2,5 секунды, 0,7 секунды, 1,5 секунды, 1,2 секунды и 0,5 секунды от начала последовательности измерений тестирования.
7. Система по п. 6, которая отличается тем, что ориентировочную концентрацию глюкозы двух электродов получают при помощи уравнения следующего вида:
где Gc содержит комбинированную ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,5 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 содержит коэффициент приблизительно 1;
x2 содержит коэффициент приблизительно 3,1;
x3 содержит коэффициент приблизительно -1,9E01;
x4 содержит коэффициент приблизительно 2,7E01;
x5 содержит коэффициент приблизительно 9,8;
x6 содержит коэффициент приблизительно 2,6;
x7 содержит коэффициент приблизительно -6,5;
x8 содержит коэффициент приблизительно -1,9E01; и
x9 содержит коэффициент приблизительно 6,7E01;
x10 содержит коэффициент приблизительно 1,9E01;
x11 содержит коэффициент приблизительно -2,3E01; и
x12 содержит коэффициент приблизительно 3,9E-01.
8. Способ определения значения глюкозы из образца жидкости при помощи биодатчика, имеющего по меньшей мере два электрода и реагент, нанесенный на них, и глюкометра, имеющего микроконтроллер, выполненный с возможностью подключения к биодатчику и к памяти, а также к источнику питания, при этом способ включает следующие этапы:
инициирование начала последовательности измерений тестирования после нанесения образца жидкости вблизи по меньшей мере двух электродов биодатчика;
подача входного сигнала на множество электродов с образцом жидкости для преобразования глюкозы в ферментативный побочный продукт;
определение множества ориентировочных концентраций глюкозы из множества переходных сигналов на выходе из множества электродов и образца жидкости; и
получение конечной концентрации глюкозы из срединного значения всего множества ориентировочных концентраций глюкозы.
9. Способ по п. 8, который отличается тем, что определение множества ориентировочных концентраций глюкозы включает измерение сигналов на выходе из первого электрода множества электродов в первом множестве интервалов времени в течение последовательности измерений тестирования и сигналов на выходе из второго электрода множества электродов во втором множестве интервалов времени в течение последовательности измерений тестирования.
10. Способ по п. 9, который отличается тем, что определение включает расчет первой ориентировочной концентрации глюкозы из сигналов на выходе первого электрода при помощи уравнения вида:
где G1 включает в себя первую ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1 секунду от начала последовательности тестирования;
It3 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 содержит коэффициент приблизительно 1,6;
x2 содержит коэффициент приблизительно 1,9E-01;
x3 содержит коэффициент приблизительно -3,6E-01;
x4 содержит коэффициент приблизительно 1,2E+01;
x5 содержит коэффициент приблизительно 1,6;
x6 содержит коэффициент приблизительно 1,7E-02;
x7 содержит коэффициент приблизительно 2,1E-01;
x8 содержит коэффициент приблизительно -4,0E-01;
x9 содержит коэффициент приблизительно 1E01;
x10 содержит коэффициент приблизительно 2,1;
x11 содержит коэффициент приблизительно 4,6E-01; и
x12 содержит коэффициент приблизительно 3,9E-01.
11. Способ по п. 10, который отличается тем, что определение включает расчет второй ориентировочной концентрации глюкозы из сигналов на выходе второго электрода при помощи уравнения вида:
где G2 включает в себя вторую ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 4,4 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 3,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 включает сигнал на выходе, выборка которого осуществляется в интервале времени через приблизительно 3,4 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 содержит коэффициент приблизительно 8,5E-01;
x2 содержит коэффициент приблизительно 7,4E-01;
x3 содержит коэффициент приблизительно -4,2;
x4 содержит коэффициент приблизительно 5,7;
x5 содержит коэффициент приблизительно 1,4;
x6 содержит коэффициент приблизительно 5E-02;
x7 содержит коэффициент приблизительно 1,3E-01;
x8 содержит коэффициент приблизительно -1,5;
x9 содержит коэффициент приблизительно 2,4;
x10 содержит коэффициент приблизительно 6E-01;
x11 содержит коэффициент приблизительно -8,6; и
x12 содержит коэффициент приблизительно 1,9E-01.
12. Способ по п. 9, который отличается тем, что определение множества ориентировочных концентраций глюкозы включает получение суммы сигналов на выходе из обоих электродов в третьем множестве интервалов времени в течение последовательности измерений тестирования.
13. Способ по п. 12, который отличается тем, что определение включает расчет комбинированной ориентировочной концентрации глюкозы из суммы сигналов на выходе обоих электродов при помощи уравнения вида:
где Gc содержит комбинированную ориентировочную концентрацию глюкозы;
It1 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 4,4 секунды от начала последовательности тестирования;
It2 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 2,5 секунды от начала последовательности тестирования;
It3 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется на интервале времени через приблизительно 0,7 секунды от начала последовательности тестирования;
It4 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 1,2 секунды от начала последовательности тестирования;
It5 включает сумму сигналов на выходе от множества электродов, выборка которых осуществляется в интервале времени через приблизительно 0,5 секунды от начала последовательности тестирования;
x1 содержит коэффициент приблизительно 1;
x2 содержит коэффициент приблизительно 3,1;
x3 содержит коэффициент приблизительно -1,9E01;
x4 содержит коэффициент приблизительно 2,7E01;
x5 содержит коэффициент приблизительно 9,8;
x6 содержит коэффициент приблизительно 2,6;
x7 содержит коэффициент приблизительно -6,5;
x8 содержит коэффициент приблизительно -1,9E01; и
x9 содержит коэффициент приблизительно 6,7E01;
x10 содержит коэффициент приблизительно 1,9E01;
x11 содержит коэффициент приблизительно -2,3E01; и
x12 содержит коэффициент приблизительно 3,9E-01.
