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TW202120924A - 利用電容性感測以偵測與測試帶之接觸的系統及方法 - Google Patents

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TW202120924A
TW202120924A TW109134139A TW109134139A TW202120924A TW 202120924 A TW202120924 A TW 202120924A TW 109134139 A TW109134139 A TW 109134139A TW 109134139 A TW109134139 A TW 109134139A TW 202120924 A TW202120924 A TW 202120924A
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TW
Taiwan
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test strip
response
capacitive sensor
controller
analyte
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TW109134139A
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English (en)
Inventor
麥可 Ｊ 賽嫩塔諾
Original Assignee
瑞士商赫孚孟拉羅股份公司
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Abstract

本發明揭示一種偵測使用者與電化學測試帶之間的接觸之分析物測試計，其包含測試帶埠、接近該測試帶埠定位之電容性感測器及連接至該測試帶埠及該電容性感測器之控制器。該控制器經組態以：識別該電化學測試帶插入至該測試帶埠中；將驅動信號施加於該電容性感測器；量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第一回應；識別該電化學測試帶上流體樣本之用劑；在該用劑之後將該驅動信號施加於該電容性感測器；量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第二回應；及回應於該第一回應與該第二回應之間的差超過預定臨限值而偵測到使用者之身體與該電化學測試帶中之至少一電極之間的接觸。

Description

利用電容性感測以偵測與測試帶之接觸的系統及方法
本發明大體上係關於流體樣本中之分析物偵測領域，且更具體言之，本發明係關於偵測使用者與電化學測試帶之間的接觸以提高分析物量測之準確度之系統及方法。
用於檢定體液中之分析物之裝置、系統及方法及其內使用之生物感測器已為吾人所熟知。例如，已知基於電化學之量測方法一般依賴使電流(安培法)、電位(電位測定法)或累積電荷(庫侖法)與分析物濃度相關，通常結合在與所關注之分析物組合時產生帶電載子之偵測試劑。單次使用之生物感測器之常見類型包含在連接至計器時進行此等電化學測試之測試帶，計器產生一系列測試信號以分析發生於體液樣本與形成於測試帶上之一或多個試劑之間的反應。
一般而言，測試帶具有反應區，其包含與體液樣本直接接觸且因此與體液樣本化學相互作用之一或多個偵測試劑連通之量測電極。在一些安培及庫侖基於電化學之量測系統中，量測電極附接至分析物測試計中之電子電路系統，分析物測試計將電位供應至量測電極且量測測試帶對此電位之回應(例如電流、阻抗、電荷等等)。因而，將生物感測器附接或插入至分析物測試計中，分析物測試計接著量測體液樣本中之分析物與偵測試劑之間的反應以判定分析物濃度，其中電信號回應之量測指示分析物濃度。
分析物量測程序需要使用者將一定劑量之流體樣本(其通常為血液，但可為不同類型之體液)放置至包含試劑之測試帶之預定區域上。確保將適量流體施加於測試帶係操作測試帶及分析物測試計之一部分，其有時指稱「樣本足量」偵測。樣本足量偵測確保使用者已將足够血液或其他體液施加於測試帶，但一些現代測試帶僅需要約(例如) 1 µL之少量樣本或1微升之一分率(諸如0.9 µL至0.3 µL之範圍)以提供適當樣本。在一些情形中，即使在測試帶已接收足够多樣本進行分析物量測之後，使用者仍不自測試帶收回其手指或其他身體部分。使用者之身體與測試帶中之試劑及電極之間的接觸會降低偵測流體樣本中之分析物之準確度。鑑於此等挑戰，改良分析物測試計以減少或消除在分析物量測期間由使用者與電化學測試帶之間的接觸產生之問題將係有益的。
在一實施例中，一種分析物測試計包含：測試帶埠，其經組態以接收電化學測試帶之第一部分；電容性感測器，其接近該測試帶埠定位且耦合至該電化學測試帶中之至少一電極；及控制器，其連接至該測試帶埠及該電容性感測器。該控制器經組態以：識別該電化學測試帶之該第一部分插入至該測試帶埠中；在該插入之後將驅動信號施加於該電容性感測器；量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第一回應，該第一回應對應於該電容性感測器中之電容之第一位準；在量測該第一回應之後識別該分析物測試計外部之該電化學測試帶之第二部分上之流體樣本之用劑；在識別該用劑之後將該驅動信號施加於該電容性感測器；量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第二回應，該第二回應對應於該電容性感測器中之電容之第二位準；及回應於該第一回應與該第二回應之間的差超過預定臨限值而偵測到使用者之身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之至少一電極之間的接觸。
在另一實施例中，已開發一種用於操作分析物測試計以偵測與使用者及電化學測試帶之接觸的方法。該方法包含：使用該分析物測試計中之控制器識別該電化學測試帶之第一部分插入至該分析物測試計中之測試帶埠中；在該插入之後使用該控制器將驅動信號施加於該分析物測試計中之電容性感測器；使用該控制器量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第一回應，該第一回應對應於該電容性感測器中之電容之第一位準；在量測該第一回應之後使用該控制器識別該分析物測試計外部之該電化學測試帶之第二部分上之流體樣本之用劑；在識別該用劑之後使用該控制器將該驅動信號施加於該電容性感測器；使用該控制器量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第二回應，該第二回應對應於該電容性感測器中之電容之第二位準；及回應於該第一回應與該第二回應之間的差超過預定臨限值而使用該控制器偵測到使用者之身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之至少一電極之間接觸。
自以下描述較佳理解此等及其他優點、效應、特徵及目的。在描述中，參考附圖，附圖構成本發明之一部分且其中依繪示而非限制方式展示本發明之實施例。對應元件符號指示圖式之所有若干視圖中之對應部分。
儘管本發明可接受各種修改及替代形式，但其例示性實施例依舉例方式展示於圖式中且在本文中詳細描述。然而，應瞭解，以下例示性實施例之描述不意欲將本發明限制於所揭示之特定形式，相反地，其意欲涵蓋落於由本文中所描述之實施例及以下申請專利範圍界定之本發明之精神及範疇內之所有優點、效應及特徵。因此，應參考本文中所描述之實施例及以下申請專利範圍來解譯本發明之範疇。因而，應注意，本文中所描述之實施例可具有用於解决其他問題之優點、效應及特徵。
現將在下文參考其中展示本發明之一些而非所有實施例之附圖來更完全描述裝置、系統及方法。實際上，裝置、系統及方法可依諸多不同形式體現且不應被解釋為受限於本文中所闡述之實施例；確切而言，提供此等實施例來使本發明滿足適用法律要求。
同樣地，受益於以上描述及相關聯圖式中所呈現之教示之本發明所屬領域之熟習技術者將想到本文中所描述之裝置、系統及方法之諸多修改及其他實施例。因此，應瞭解，裝置、系統及方法不受限於所揭示之特定實施例且修改及其他實施例意欲包含於隨附申請專利範圍之範疇內。儘管本文中採用特定術語，但其僅用於一般及描述意義而非限制。
除非另有界定，否則本文中所使用之所有科技術語具有相同於由本發明所屬領域之熟習技術者通常理解之含義之含義。儘管類似或等效於本文中所描述之方法及材料之任何方法及材料可用於實踐或測試方法，但本文中描述較佳方法及材料。
此外，由不定冠詞「一」引用之一元件不排除存在一個以上元件之可能性，除非內文明確要求有且僅有一個元件。因此，不定冠詞「一」通常意謂「至少一個」。同樣地，術語「具有」、「包括」或「包含」或其任何任意語法變體依非排他方式使用。因此，此等術語可係指其中除由此等術語引入之特徵之外本發明中所描述之實體中不存在進一步特徵之情形及其中存在一或多個進一步特徵之情形兩者。例如，表達式「A具有B」、「A包括B」及「A包含B」可係指其中除B之外A中不存在其他元件之情形(即，其中A純粹及排他性由B組成之情形)或係指其中除B之外A中存在一或多個進一步元件(諸如元件C、元件C及D或甚至進一步元件)之情形。
本文中所描述之實施例能夠偵測使用者之手指或其他身體部分與位於分析物測試計之外殼外部之測試帶之一部分中之暴露電極之間的接觸。如本文中所使用，與使用者之術語「接觸」係指電極加入流體樣本之後的與使用者之皮膚及測試帶100中之電極之直接接觸之任何者，其中接觸將使用者之身體電連接至測試帶100中之一或多個電極。使用者與暴露電極之間的接觸經由血液或另一體液發生，血液或體液提供測試帶之電極與使用者之身體之間的電導路徑。本文中所提供之繪示性實例通常涉及偵測分析物計器使用者之手指與測試帶之接觸，但關於手指之任何參考應被理解為一般適用於人類之身體部分，包含分析物測試計之使用者或處置分析物測試計之任何其他人。
圖1描繪具有可移除測試帶100之分析物測試計50之實例，可移除測試帶100被描繪為經由測試帶埠58插入至分析物測試計50中。測試帶100係電化學測試帶，其包含與流體樣本反應之化學試劑及使分析物測試計50能夠將電信號施加於試劑及偵測來自試劑之回應信號以偵測流體樣本中一或多個分析物之含量之電極。本文中關於「測試帶」之所有參考係指電化學測試帶，諸如測試帶100或其他適合電化學測試帶組態。
為了繪示，圖1之分析物測試計50進一步體現為偵測及顯示施加於測試帶100之血液樣本中之葡萄糖含量之血糖計。分析物測試計50包含至少一輸出裝置(其在圖1中描繪為顯示裝置54)及至少一輸入裝置(其在圖1中描繪為控制按鈕56)。輸出裝置之額外實例包含指示燈、音訊警報或合成語音音訊輸出、觸覺回饋裝置及其類似者。輸入裝置之額外實例包含觸控螢幕輸入裝置、語音辨識裝置、鍵區及其類似者。儘管圖1之分析物測試計50量測血液樣本中之葡萄糖分析物，但本文中所描述之實施例不受限於血糖計，因為本文中所描述之實施例適合用於量測含於血液或其他體液樣本中之不同類型之分析物之分析物測試計中。其他分析物之實例包含(但不限於)酒精、胺基酸、1,5-脫水葡萄糖醇、膽固醇、果胺糖、甘油、HbA1c、HDL 10酮/酮體、乳酸、乳酸脫氫酶、蘋果酸、丙酮酸、山梨醇、肌酸酐、甘油三酯及尿酸。
測試帶100由非導電基底層、形成於非導電基底層上之電極及覆蓋電極之一部分以在測試帶100之兩端處留下暴露電極之非導電間隔層108形成。在一些測試帶實施例中，將分離非導電覆蓋層(如圖3中所展示)放置於間隔層上以在形成於測試帶100之第二部分104上之試劑上形成流體室，但在其他實施例中使試劑保持暴露。電極之實例包含(但不限於)一或多個工作電極、參考電極、反電極及樣本足量電極。電極自測試帶之第一部分(圖1中未展示)(其包含經由含於測試帶埠58中之電接點電連接至分析物測試計50中之組件之電極接點)沿測試帶100之長度延伸至位於分析物測試計50外部之測試帶之第二部分104。測試帶之第二部分104包含暴露電極及施加於電極之至少一試劑。測試帶100之第二部分104接收流體樣本且分析物測試計50經由測試帶埠58中之連接將電信號施加於電極以量測存在於樣本中且在試劑中產生化學反應之分析物。暴露的第二部分104亦稱為樣本室，因為測試帶100之此部分接收含有分析物之流體之樣本。測試帶之替代實施例包含提供接收流體樣本之一或多個試劑與分析物測試計之間的電連接之層及電極組態之不同配置。
圖2係含於分析物測試計50之外殼52內之選定組件之繪圖。圖2描繪印刷電路板(PCB) 200、測試帶埠58及形成於PCB 200中且含於分析物測試計50之外殼52內之電容性感測器204。儘管未更詳細展示，但PCB 200亦提供至血糖計50中之控制器、電池及其他電子組件之電連接。圖2亦描繪自測試帶埠58移除以描繪測試帶100之一端處之第一部分102之測試帶100，第一部分102包含在將第一部分102插入至測試帶埠58中時使測試帶100能够電連接至分析物測試計50之暴露電極端子。如圖2中所描繪，當將測試帶100之第一部分102插入至測試帶埠58中時，電容性感測器204接近測試帶埠58及測試帶100中之電極定位。在圖2之實施例中，將電容性感測器204整合至PCB 200中，但在其他實施例中，電容性感測器204可為分離組件而非整合至PCB 200中。
圖3描繪分析物測試計50中之電容性感測器204及包含PCB 200之一部分及測試帶埠58之測試帶100之配置之額外態樣。圖3描繪測試帶100之層，其包含由塑膠或另一非導電材料形成之非導電基底層124、測試帶100中之電極120、非導電間隔層108及保護將電極連接至測試帶埠58之暴露第一部分102及承載試劑之第二部分104外部之電極之非導電覆蓋106。在圖3中，覆蓋層106伸出間隔層108以形成自使用者之手指300接收血液樣本之流體室，但替代測試帶組態接收其他類型之流體樣本。另外，在一些測試帶實施例中，覆蓋層不伸出測試帶之第二部分104 (諸如圖1中所描繪之測試帶實施例)，其使測試帶之第二部分暴露以接收流體樣本。
圖3描繪具有由以下各者形成之電容器之電容性感測器204：第一導電板206，其經形成為PCB 200中之銅或其他電導材料層中之平面導體；及第二導電板，其由測試帶埠58中經組態以建立測試帶100中之電極120之間及至分析物測試計50中之控制器及其他組件之電連接之電接點60形成。例如，導電板206係銅墊或由具有正方形、矩形、圓形或其他平面形狀之另一導體形成之墊，其充當電容器中之板。兩個板206及60在PCB 200中依預定間隔形成於實質上平行定向上。PCB 200提供形成導電板206與接點60之間的介電質之電絕緣層。在圖3之實施例中，介電質之厚度係約0.05 mm至約1.0 mm，但可在不同組態中基於所設計之電容位準及介電材料之相對電容率來使用更小或更大介電厚度。儘管圖3描繪由PCB中之一或多個層形成之介電質，但在替代組態中，包含氣隙或其他非導電材料(諸如玻璃或陶瓷)之一或多個介電材料及其組合形成介電質。
PCB 200包含經配置以最小化對電容性感測器204之干擾之額外導電層，諸如圖3之繪示性實例中之導電層210A至210D。例如，導電層210D包含孔隙以確保導電板206與電接點60之間的介電質中無導電元件中介。導電板206由導電層210C之一部分形成，且圍繞導電板206之間隙使層210C與導電板206隔離以實現與電接點60之電容性耦合。當然，熟習技術者應注意，PCB 200中存在多個導電層產生寄生電容。然而，電容性感測器204之組態減少此等寄生電容之效應，且如下文所描述，分析物測試計50中之電容性感測器204之操作依賴電容位準之相對變化，其在偵測使用者與測試帶100之接觸期間減少或消除寄生電容之影響。
在圖3之實施例中，電容性感測器204連接至電阻器208，且電容性感測器204及電阻器208形成圖3中示意性描繪為電阻-電容(RC)電路340之RC電路。電阻器208藉由圖3中所描繪之一組通路電連接至導電板206，且經由PCB 200中亦將電接點60連接至控制器450之電跡線(未展示)電連接至PCB 200中之電接點60之至少一者。例如，在一組態中，經組態以電連接至測試帶100中之反電極之接點60之一或多者形成電容性感測器204中之第二板且此等接點連接至電阻器208。為了繪示，將電阻器208描繪為具有1 MΩ電阻之表面安裝電阻器，但在不同實施例中使用具有更高或更低電阻之其他電阻器組態。另外，為了繪示，圖3描繪緊密接近導電板206及電接點60之電阻器208，但電阻器208可放置於PCB之不同位置中。RC電路340電連接至分析物測試計50內之信號產生器456，如下文進一步詳細描述。
在分析物測試計50之操作期間，將測試帶100中之電極120插入至測試帶埠58中，其使電極120能够增大形成電容性感測器204中之導電板之一者之電接點60之有效尺寸。因為電極120延伸至分析物測試計50之外殼52外部且與使用者之身體300接觸，所以位於分析物測試計50內之電容性感測器204可偵測使用者與位於分析物測試計50之外殼52外部之測試帶之第二部分104之間的接觸。如圖3中所描繪，使用者之身體300在經由血液樣本302或其他流體樣本與電極120接觸時充當電接地。當與電極120接觸時，電接地增大電容性感測器204之有效電容。如下文進一步詳細描述，分析物測試計50中之控制器識別測試帶100接收流體樣本之劑量之前的電容性感測器204中之電容位準與在使用者300在用劑之後接觸測試帶100時發生之較大電容位準之間的相對差以偵測接觸。
圖4係描繪分析物測試計50之額外組件的示意圖。分析物測試計50包含操作地連接至測試帶埠58、電容性感測器204、顯示或其他輸出裝置54及輸入裝置56之控制器450。控制器450包含一或多個數位邏輯裝置454，諸如微控制器、微處理器、特定應用積體電路(ASIC)或實施數位邏輯功能以執行操作以偵測使用者與插入測試帶埠58中之測試帶之間的接觸且執行分析物量測程序之任何一或多個其他電子裝置。儘管未更詳細描繪，但控制器450亦包含將控制器450操作地連接至顯示及輸出裝置54、輸入裝置56及記憶體460之輸入/輸出(I/O)硬體。
控制器450進一步併入一或多個信號產生器456，其產生電容性感測器204之驅動信號且產生經由測試帶埠58施加於測試帶中之電極之交流電(AC)、直流電(DC)或AC及DC信號之序列以執行分析物量測程序。信號產生器456包含(例如)振盪器、調變器、放大器及產生具有受控輸出振幅、占空比、頻率及波形之DC及AC輸出信號之其他電路。控制器450進一步併入一或多個信號量測裝置458，其包含(例如)數位及類比濾波器、放大器、電壓及電流感測器、將類比回應信號轉換為數位資料以由控制器450中之數位邏輯裝置處理之類比轉數位轉換器及任何其他適合信號量測組件。為了繪示，信號產生器456及信號量測裝置458係指連接至電容性感測器204之分離信號產生器及信號量測裝置及經由測試帶埠58中之電接點60連接至測試帶100中之電極之信號產生器及信號量測裝置。在一實施例中，連接至電容性感測器204之信號產生器456及信號量測裝置458經特別組態為觸控感測器，其在本文所描述之實施例中偵測使用者與分析物測試計50之外殼52外部之測試帶100之暴露部分之間的接觸。連接至測試帶埠58中之電接點60之分離信號產生器456及信號量測裝置458組合產生信號且量測測試帶100中分析物偵測之信號回應。
如下文進一步詳細描述，控制器450在量測試帶100上之流體樣本中之分析物濃度之前偵測使用者與測試帶100之間的接觸。然而，在一替代組態中，單一信號產生器及信號量測裝置可在偵測測試帶與使用者之間的接觸且在偵測到使用者未與測試帶接觸之後執行分析物測試序列之兩種不同操作模式中實施本文中所描述之功能。儘管圖4為了繪示而將控制器450描繪為諸如單晶片系統(SoC)之一個裝置，但在其他實施例中，控制器450包含彼此連接以實施控制器450之多個數位及類比裝置。
記憶體460包含(例如)一或多個非揮發性及揮發性數位資料儲存裝置。記憶體460保存控制器450執行以實施本文中所描述之功能之儲存程式指令464。記憶體460進一步儲存直接或間接對應於電容性感測器204中之電容位準變化之臨限值468，其使控制器450能够判定使用者是否與測試帶中之一或多個電極接觸。在一實施例中，臨限值468係控制器450用於基於RC電路340中之電容性感測器204之電壓放電至預定臨限位準所花之時間量之變化來偵測與使用者之接觸的時間臨限值，其中此放電時間受電容位準影響。儘管本文中未更詳細描繪，但記憶體460亦儲存用於操作分析物測試計50之任何其他資料，其包含(但不限於)分析物測試結果之歷史記錄、用於分析物量測程序之固定參數值及個人化使用者設定參數。
圖5係用於操作分析物測試計之程序500之方塊圖，分析物測試計偵測使用者之手指或其他身體部分與位於分析物測試計外部之測試帶之一部分中之電極之間的接觸。在以下描述中，關於執行功能或動作之程序500之參考係指操作控制器執行儲存程式指令以結合分析物測試計中之組件執行動作。為了繪示，結合分析物測試計50及上述實施例來描述程序500。
程序500開始於控制器450偵測測試帶插入測試帶埠58中(區塊504)。在一實施例中，控制器450基於通過測試帶100中之導體在插入測試帶埠58中之後閉合之電路之電連續性測試或經由偵測測試帶100之插入之任何其他適合感測器來偵測測試帶100之第一部分102插入至測試帶埠58中。在初始插入之後，測試帶100未接收到一定劑量之流體樣本。
程序500繼續至控制器450將第一驅動信號施加於電容性感測器204以在測試帶100之用劑之前識別電容性感測器中之基線電容位準(區塊508)。控制器450啟動信號產生器456以將驅動信號施加於電容性感測器204，且量測形成於RC電路340中之電容器之放電時間。在分析物測試計50中，控制器450操作信號產生器456將脈衝DC驅動信號施加於電容性感測器204，其對由電容性感測器204中之導電板206及測試帶100中之電極形成之電容器充電。脈衝DC驅動信號係(例如)依預定電壓位準(例如3.3 V或5 V，但其他實施例使用不同電壓位準)產生之數位邏輯輸出信號或在預定時間週期內產生之另一DC輸出信號以將RC電路340中之電容器充電至足够高位準以能夠量測RC電路放電至低電壓臨限位準所需之時間量。在一實施例中，控制器450在一段時間內施加將電容器充電至幾乎相同於DC信號之電壓位準之脈衝DC驅動信號，但電容器亦可充電至略低預定電壓位準。在預定時間週期內施加脈衝DC驅動信號之後，控制器450撤銷啟動來自信號產生器456之信號且在RC電路340隨時間放電時使用電壓感測器或其他信號量測裝置458來監測電壓放電。在一實施例中，控制器450在撤銷啟動脈衝DC驅動信號之後開始一計時器，諸如可遞增計數器或另一適合計時器。計時器一直運行至電壓感測器458偵測到RC電路340之量測電壓位準已放電至預定低電壓臨限值(例如0.60 V，但其他實施例使用不同低電壓位準)。RC電路340放電所花之逝去時間指示電容器之電容位準，如下文進一步詳細描述。
當電接點60連接至測試帶100中之電極120時，量測電壓自RC電路340放電至參考電壓位準所花之時間在測試帶100之用劑之前提供電容性感測器204之基線電容性感測器回應。電容性感測器204充電及放電所需之時間與RC時間常數相關：𝜏 = 𝑅𝐶，其中R係電阻(以歐姆為單位)且C係電容(以法拉為單位)。在本文所描述之實施例中，R具有電阻器208之預定值(例如1 MΩ)且C係電容性感測器之電容(例如200微微法拉(pF))，但本文中所呈現之值係非限制性的，且如下文所描述，本文中所描述之實施例可適應具有變化R及C值之RC電路。歸因於諸如溫度及濕度之環境因素，電容性感測器204之精確電容位準會自標稱值略微變動，且控制器450量測來自電容性感測器對應於用劑之前的電容位準之第一回應作為基線量測以確保在程序500期間準確偵測與使用者300之接觸。脈衝DC驅動信號中之各脈衝之持續時間基於RC電路之組態變動，但在一繪示性實施例中，脈衝持續時間係1毫秒，其將具有1 MΩ電阻器及200 pF電容器之RC電路充電至最大充電量之約99%，其中𝜏 = (1𝑀𝛺)(200𝑝𝐹) = 2 ∗ 10−4 𝑠𝑒𝑐且1毫秒表示時間常數週期𝜏之5倍。上文所提供之標稱1 MΩ及200 pF值未必為RC電路340之此繪示性實施例中之電容器及電阻器之精確值(因為此等值可在操作期間變動)，而是足够準確以確保電容性感測器204充電至近乎滿容量之估計值。在信號撤銷啟動之後，電容性感測器204以實質上相同於充電速率之速率透過電阻器208放電，且在此實例中，電容器在1毫秒之後放電至約1%之電荷位準。如本技術已知，時間常數𝜏指示RC電路中之電容器充電至電容器之總容量之1 − 𝑒−1 (約63.2%)或放電至電容器之總容量之𝑒−1 (約36.8%)所耗費之時間量。電容器充電及放電時間依循指數曲線，且電容器在額外時間週期內漸近地接近最大或最小電荷。信號量測電路458在放電程序期間量測電容性感測器204之電壓位準，且控制器450量測電容器放電至預定低電壓位準所需之時間量。量測放電時間對應於電容性感測器204之電容位準，因為量測放電時間與電容性感測器204之電容位準相關，其中較長時間指示較大電容及較短時間指示較小電容。
程序500繼續至控制器450偵測將流體樣本加入至測試帶(區塊512)。在分析物測試計50中，控制器450藉由透過暴露於流體樣本之兩個樣本足量電極產生偵測信號來偵測流體樣本施加於測試帶100之第二部分104。施加於測試帶100之第二部分104之足够多流體樣本建立樣本足量電極之間的減小阻抗電連接，且控制器450識別測試帶100已接收足够量之流體樣本以進行分析物量測程序。
程序500繼續至控制器450在偵測到測試帶100已接收一定劑量之流體樣本之後將驅動信號施加於電容性感測器204以識別電容性感測器之電容位準(區塊516)。在分析物測試計50中，控制器450在偵測到測試帶100之用劑之前及偵測到測試帶100之用劑之後產生相同驅動信號。控制器450依相同於上述方式之方式量測電容性感測器204放電至預定電壓位準之放電時間以量測對來自電容性感測器之驅動信號之第二回應，第二回應對應於用劑發生之後的電容性感測器之第二電容位準。在至少一些例項中，將流體樣本添加至測試帶100之第二部分中之電極增大電容性感測器204之電容位準。然而，對電容之此貢獻實質上在量值上小於在將血液或其他流體樣本施加於測試帶以經由測試帶電極120及測試帶埠58中之接點60建立使用者300之身體與電容性感測器204之間的電連接之後回應於使用者300與測試帶100中之電極120之間的接觸而發生之電容增大。如上文所描述，使用者300之身體實際上充當增大電容性感測器之電容位準之電接地，且因此回應於驅動信號而相對於在用劑於測試帶100之前量測之基線放電時間增加電容性感測器之放電時間。
在程序500期間，控制器450識別來自電容性感測器204之用劑前與用劑後信號回應之間的差以偵測用劑之後使用者與測試帶100之接觸差是否超過預定臨限值(區塊520)。在圖5之實施例中，記憶體460中之接觸偵測臨限資料468對應於在超過接觸偵測臨限時間時控制器450用於識別與使用者300之接觸之自用劑前放電時間之最大時間差量(Δ)。例如，若最大時間差量係2 × 10-4 sec且來自電容性感測器204之用劑前量測信號回應指示4 × 10-4 sec之放電時間，則5 × 10-4 sec之用劑後信號回應放電時間處於最大時間臨限值(4 × 10-4 sec + 2 × 10-4 sec)內，其指示使用者300未與測試帶100接觸。然而，若放電時間超過預定臨限值468 (諸如8 × 10-4 sec之用劑後放電時間)，則控制器450偵測到使用者300與測試帶100接觸。控制器450視情況執行一系列信號回應量測且平均化量測值以識別信號回應是否超過預定臨限值以減少或消除電容性感測器204中之暫態雜訊之效應。如上文所描述，在測試帶接收流體劑量之後，來自電容性感測器204之信號回應可發生一些變化，且控制器450使用接觸偵測臨限值468來區分歸因於接收流體樣本而發生之較小電容變化與歸因於與使用者300接觸而發生之較大電容變化。在另一實施例中，臨限值468表示用劑前放電時間之一百分比，諸如來自電容性感測器204之信號回應中之量測用劑前放電時間之50%之臨限值。如上文所描述，在程序500期間，控制器450基於來自RC電路340中之電容性感測器204之量測信號回應在測試帶100之用劑前基線狀態及用劑後中之相對變化來偵測與使用者300之接觸或非接觸。因而，電容性感測器204中之電容器及電阻器208之精確值可在單一分析物測試計50中及在不同分析物測試計50之間隨時間變動，同時分析物測試計50藉由分別量測電容性感測器204及電阻器208之相對電容變化而非精確絕對電容及電阻值來提供準確接觸偵測。
若控制器450量測到用劑於測試帶100之前對驅動信號之第一回應與用劑於測試帶100之後對驅動信號之第二回應之間的差不超過預定臨限值(即，第一回應與第二回應之間的差小於預定臨限值)(區塊520)，則控制器450識別使用者300未與測試帶100接觸(非接觸)且分析物測試計50產生量測信號序列以識別施加於測試帶100之流體樣本中之分析物含量(區塊524)。在其中分析物測試計係血糖計之一實施例中，控制器450操作信號產生器456經由測試帶埠58中之接點60將包含一系列AC、DC或AC及DC電壓信號之測試序列施加於測試帶100中之電極120。控制器450中之信號量測裝置458偵測對測試序列信號之回應(通常呈電流回應之形式)，且控制器450基於對測試序列信號之回應來量測分析物含量。電化學測試帶中分析物之量測在本技術中已眾所周知且本文中不再進一步詳細描述。在一些實施例中，控制器450亦在引發測試序列量測分析物之前撤銷啟動用於偵測與使用者300之接觸之脈衝DC信號。
若控制器450量測到用劑於測試帶100之前對驅動信號之第一回應與用劑於測試帶100之後對驅動信號之第二回應之間的差超過預定臨限值(區塊520)，則控制器450識別使用者300與測試帶100接觸且分析物測試計50產生輸出以請求使用者300自與測試帶100之接觸撤回(區塊528)。使用分析物測試計50作為一實例，控制器450操作顯示裝置54以產生包含文字、圖形或文字及圖形兩者之輸出訊息以請求使用者自與測試帶100之第二部分104接觸移除手指或其他身體部分。在其他組態中，控制器450操作指示燈，使用揚聲器產生聲訊輸出，或操作觸覺回饋裝置產生輸出請求以使使用者自測試帶100移除接觸。在一實施例中，控制器450併入自劑量偵測直至產生輸出訊息之一短延遲(例如1秒至2秒)以提供在產生請求訊息之前自測試帶100撤回手指之使用者300時間。
在程序500期間，控制器450持續偵測與使用者300之接觸(如上文參考區塊516、520及528之處理所描述)，直至使用者300釋放接觸以能夠量測分析物含量(如上文參考區塊524所描述)，或程序500超過自偵測測試帶100之用劑以來已逝去之最大接觸時間臨限值(區塊532)。若使用者300在超過自用劑之最大時間之前未釋放與測試帶100之接觸，則控制器450終止程序500而不量測分析物含量且使用顯示裝置54或其他適合輸出裝置來產生輸出請求以使使用者移除測試帶100且使用不同測試帶再次測試(區塊536)。控制器450在達到最大時間臨限值之後終止程序500以避免可在流體樣本留在測試帶100上足够長週期以發生流體蒸發時發生之量測誤差，其會降低分析物量測之準確度。在一實施例中，最大時間週期臨限值係10秒，但最大時間臨限值可基於測試帶100之組態變動。
為了繪示而提供上文所描述之電容性感測器204之特定組態及分析物測試計50中之操作，且其他電容性感測器組態亦適合用於分析物測試計50中。例如，採用互電容之互電容性感測器包含在相同於上文所描繪之導電板206之位置中形成於電容性感測器本身中之電容器。在此實施例中，測試埠58中之接點60及測試帶100中之電極120不是電容性感測器之直接部分，但此等元件仍影響電容性感測器內此等電容器之間的互電容。使用者與測試帶100中之電極之間的接觸進一步改變電容性感測器之互電容位準，控制器450偵測互電容位準變化以識別使用者與測試帶100之第二部分104中之電極接觸。另外，儘管本文中所描述之實施例基於RC電路之量測放電時間間接量測電容之變化，但間接或直接量測一或多個電容器之電容以偵測與使用者之接觸之其他實施例亦適合用於分析物測試計50及其他分析物測試計實施例中。更一般而言，分析物測試計50採用併入或電容性耦合至測試帶100中之電極120以偵測回應於與使用者之手指或其他身體部分接觸而發生之電容變化之電容性感測器。
如上文所描述，本文中所描述之實施例使分析物測試計能够偵測使用者身體與位於分析物測試計外部之生化測試帶中之一或多個電極之間的接觸。偵測使用者與測試帶中之電極之接觸使分析物測試計能够避免在使用者與測試帶中之電極接觸時產生用於量測分析物之測試序列，其降低干擾分析物量測程序之可能性以提高分析物偵測計之準確度。
已結合被視為最實際及較佳實施例之內容描述本發明。然而，此等實施例僅供說明且不意欲受限於所揭示之實施例。因此，熟習技術者將認識到，本發明涵蓋在本發明之精神及範疇內及以下申請專利範圍中所闡述之所有修改及替代配置。
50:分析物測試計 52:外殼 54:顯示裝置/輸出裝置 56:控制按鈕/輸入裝置 58:測試帶埠 60:電接點 100:測試帶 102:第一部分 104:第二部分 106:覆蓋層 108:間隔層 120:電極 124:非導電基底層 200:印刷電路板(PCB) 204:電容性感測器 206:導電板 208:電阻器 210A至210D:導電層 300:手指/使用者 302:血液樣本 340:電阻-電容(RC)電路 450:控制器 454:數位邏輯裝置 456:信號產生器 458:信號量測裝置 460:記憶體 464:儲存程式指令 468:接觸偵測臨限資料/臨限值 500:程序 504:區塊 508:區塊 512:區塊 516:區塊 520:區塊 524:區塊 528:區塊 532:區塊 536:區塊
將鑑於以下詳細描述來更容易地明白除上文所闡述之優點、效應、特徵及目的之外的優點、效應、特徵及目的。此詳細描述參考以下圖式，其中：
圖1係分析物測試計及插入至分析物測試計之外殼中之測試帶之一實施例之外視圖。
圖2係接收測試帶之圖1之分析物測試計中之印刷電路板、電容性感測器及測試帶埠之圖式。
圖3係在圖1之分析物測試計之外殼內接近插入至分析物測試計中之測試帶之電極定位之電容性感測器之簡化剖面圖。
圖4係分析物測試計中能夠感測使用者之手指或其他身體部分與插入至分析物測試計中之測試帶之間的接觸之組件之示意圖。
圖5係用於偵測使用者之手指或其他身體部分與測試帶之間的接觸之程序之方塊圖。
50:分析物測試計
52:外殼
54:顯示裝置/輸出裝置
56:控制按鈕/輸入裝置
58:測試帶埠
100:測試帶
104:第二部分
106:覆蓋層

Claims (19)

  1. 一種分析物測試計，其包括： 測試帶埠，其經組態以接收電化學測試帶之第一部分； 電容性感測器，其接近該測試帶埠定位且耦合至該電化學測試帶中之至少一電極； 控制器，其連接至該測試帶埠及該電容性感測器，該控制器經組態以： 識別該電化學測試帶之該第一部分插入至該測試帶埠中； 在該插入之後將驅動信號施加於該電容性感測器； 量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第一回應，該第一回應對應於該電容性感測器中之電容之第一位準； 在量測該第一回應之後識別該分析物測試計外部之該電化學測試帶之第二部分上之流體樣本之用劑； 在識別該用劑之後將該驅動信號施加於該電容性感測器； 量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第二回應，該第二回應對應於該電容性感測器中之電容之第二位準；及 回應於該第一回應與該第二回應之間的差超過預定臨限值而偵測到使用者之身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之至少一電極之間的接觸。
  2. 如請求項1之分析物測試計，該控制器經進一步組態以： 回應於該驅動信號而量測對應於該電容性感測器放電至預定電壓位準所需之第一時間之來自該電容性感測器之該第一回應；及 回應於該驅動信號而量測對應於該電容性感測器放電至該預定電壓位準所需之第二時間之來自該電容性感測器之該第二回應。
  3. 如請求項1之分析物測試計，該電容性感測器進一步包括： 第一導電板，其形成於該分析物測試計中之印刷電路板(PCB)中；及 第二導電板，其由該分析物測試計中之該測試帶埠中之至少一接點形成，該至少一接點經組態以建立至該電化學測試帶中之該至少一電極之電連接。
  4. 如請求項3之分析物測試計，其進一步包括： 電阻器，其連接至該第一導電板及該第二導電板以形成電阻-電容(RC)電路。
  5. 如請求項1之分析物測試計，該電容性感測器進一步包括： 互電容性感測器。
  6. 如請求項1之分析物測試計，其進一步包括： 輸出裝置；及 該控制器係操作地連接至該輸出裝置且經進一步組態以： 回應於偵測到該使用者之該身體與該電化學測試帶中之該至少一電極之間的該接觸而產生使該使用者釋放與該電化學測試帶之接觸之輸出請求。
  7. 如請求項6之分析物測試計，該控制器經進一步組態以： 回應於該第一回應與該第二回應之間的該差持續超過該預定臨限值而隨時間持續地偵測到該使用者之該身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之該至少一電極之間的接觸；及 在識別該流體樣本之該用劑之後回應於該接觸偵測之時間超過預定最大時間臨限值而產生使該使用者移除該電化學測試帶且使用不同電化學測試帶再次測試之輸出請求。
  8. 如請求項1之分析物測試計，其中該控制器將脈衝直流(DC)驅動信號施加於該電容性感測器。
  9. 如請求項1之分析物測試計，該控制器經進一步組態以： 回應於該第一回應與該第二回應之間的該差小於該預定臨限值而偵測到該使用者之該身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之該至少一電極之間的不接觸；及 回應於偵測到不接觸而將至少一AC信號、至少一DC信號或AC及DC信號之序列施加於該電化學測試帶中之該等電極以僅偵測該流體樣本中之分析物之含量。
  10. 如請求項9之分析物測試計，該控制器經進一步組態以： 在偵測到該流體樣本已施加於該電化學測試帶之該第二部分之後，回應於偵測到該使用者之該身體自與該電化學測試帶之該第二部分中之該至少一電極之接觸移除而撤銷啟動該驅動信號至該電容性感測器。
  11. 如請求項9之分析物測試計，其中該控制器偵測施加於該電化學測試帶之該第二部分之血液樣本中之葡萄糖。
  12. 一種操作分析物測試計之方法，其包括： 使用該分析物測試計中之控制器來識別該電化學測試帶之該第一部分插入至該分析物測試計中之測試帶埠中； 在該插入之後，使用該控制器將驅動信號施加於該分析物測試計中之電容性感測器； 使用該控制器量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第一回應，該第一回應對應於該電容性感測器中之電容之第一位準； 在量測該第一回應之後，使用該控制器識別該分析物測試計外部之該電化學測試帶之第二部分上之流體樣本之用劑； 在識別該用劑之後，使用該控制器將該驅動信號施加於該電容性感測器； 使用該控制器量測對來自該電容性感測器之該驅動信號之第二回應，該第二回應對應於該電容性感測器中之電容之第二位準；及 回應於該第一回應與該第二回應之間的差超過預定臨限值而使用該控制器偵測到使用者之身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之至少一電極之間的接觸。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括： 回應於該驅動信號而使用該控制器量測對應於該電容性感測器放電至預定電壓位準所需之第一時間之來自該電容性感測器之該第一回應；及 回應於該驅動信號而使用該控制器量測對應於該電容性感測器放電至該預定電壓位準所需之第二時間之來自該電容性感測器之該第二回應。
  14. 如請求項12之方法，該施加該驅動信號進一步包括： 使用該控制器將脈衝直流(DC)驅動信號施加於該電容性感測器。
  15. 如請求項12之方法，其進一步包括： 回應於偵測到該使用者之該身體與該電化學測試帶中之該至少一電極之間的接觸而使用該控制器及該分析物測試計中之輸出裝置產生使該使用者釋放與該電化學測試帶之接觸之輸出請求。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包括： 回應於該第一回應與該第二回應之間的該差持續超過該預定臨限值而使用該控制器隨時間持續地偵測到該使用者之該身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之該至少一電極之間的接觸；及 在識別該流體樣本之該用劑之後回應於該接觸偵測之時間超過預定最大時間臨限值而使用該控制器及該輸出裝置產生使該使用者移除該電化學測試帶且使用不同電化學測試帶再次測試之輸出請求。
  17. 如請求項12之方法，其進一步包括： 回應於該第一回應與該第二回應之間的該差小於該預定臨限值而使用該控制器偵測到該使用者之該身體與該電化學測試帶之該第二部分中之該電化學測試帶中之該至少一電極之間的不接觸；及 回應於偵測到不接觸而使用該控制器將至少一AC信號、至少一DC信號或AC及DC信號之序列施加於該電化學測試帶中之該等電極以僅偵測該流體樣本中之分析物之含量。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包括： 在偵測到該流體樣本已施加於該電化學測試帶之該第二部分之後，回應於偵測到該使用者之該身體自與該電化學測試帶之該第二部分中之該至少一電極之接觸移除而使用該控制器撤銷啟動該驅動信號至該電容性感測器。
  19. 如請求項15之方法，其中該控制器偵測施加於該電化學測試帶之該第二部分之血液樣本中之葡萄糖。
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