專利名稱：組合的刺血針和電化學(xué)分析物化驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種電化學(xué)設(shè)備，用于檢測(cè)血液或間隙液體中的分析物質(zhì)，特別是葡萄糖。
背景技術(shù)：
葡萄糖監(jiān)控對(duì)糖尿病患者是日常生活的需要，此種監(jiān)控的精度簡直可以說是生死攸關(guān)。為了使經(jīng)常監(jiān)控葡萄糖水平的需要成為正常生活的一部分，現(xiàn)在可以利用許多葡萄糖測(cè)量儀表，它們使患者能以小量血液化驗(yàn)葡萄糖水平。這些儀表中的許多用電化學(xué)法檢測(cè)血樣中的葡萄糖，利用作為丟棄式的一次性使用的電極系統(tǒng)的一部分提供的一種酶如葡萄糖氧化酶來檢測(cè)血液葡萄糖的氧化。這種類型的裝置的例子公開在歐洲專利No.0 127 958與美國專利No.5 141 868、No.5286 362、No.5 288 636和No.5 437 999中，它們參考合并于此。
為了使用這些儀表，使用人刺破一個(gè)手指或身體其它部分，以產(chǎn)生小量血樣或間隙液體試樣，然后將它們轉(zhuǎn)移到一次性電極系統(tǒng)上。這可能產(chǎn)生問題，因?yàn)橐惶煨枰M(jìn)行幾次測(cè)量。慣常抽引小量血樣的最大缺點(diǎn)是使用目前可用的刺血針或刺指裝置時(shí)遭受的痛苦。取樣的最好部位是指尖皮膚的富毛細(xì)血管床，該處易于從小的刺破產(chǎn)生一滴血液。指尖也富有痛覺感受器，當(dāng)刺破口太深或太接近一個(gè)新近的刺破處時(shí)，或不夠深而需要第二次刺入時(shí)，痛苦會(huì)增加。如果刺血針緩慢穿刺或緩慢抽回，痛苦也會(huì)增加。其次，使用人可能被迫刺破得比需要的更大，以便得到一滴能轉(zhuǎn)移到測(cè)量條上的血液。由于這一點(diǎn)，已提出不同的刺血裝置設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)便于使用該裝置和限制手續(xù)伴隨的痛苦。刺血裝置的例子描述于美國專利No.4 924 879、No.5 201324、No.5 318 584、No.5 879 311和No.5 879 367中，它們參考合并于此。
國際專利出版物No.WO 95/10223描述了一種采集間隙液體的裝置。該裝置可以包括一個(gè)薄膜，在薄膜上采集和干燥試樣。該薄膜然后轉(zhuǎn)移到一個(gè)外部裝置以供分析。
這些用電化學(xué)法監(jiān)控糖尿病患者的葡萄糖的已知裝置每一個(gè)都包括一個(gè)兩步過程，其中首先刺破皮膚獲得試樣，然后將該試樣轉(zhuǎn)移到一個(gè)傳感器進(jìn)行分析。這存在幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，使用人必須將血液轉(zhuǎn)移到檢測(cè)設(shè)備中，這需要熟練的測(cè)量技巧將手指上的血滴對(duì)準(zhǔn)傳感器或儀表的試樣接受孔。其次，由于這種轉(zhuǎn)移，從病人抽取的血液或液體的量可能對(duì)傳感器不合適，或者太少而不能提供精確的測(cè)量，或者太多而增加手續(xù)伴隨的痛苦。
美國專利No.4 637 403公開一種自包含的裝置，用于刺血和利用比色法化驗(yàn)血液葡萄糖。美國專利No.5 054 499公開一種比色裝置，其中一個(gè)刺血針在刺破皮膚之前先刺破一個(gè)吸收部件，后者包括用于比色法檢測(cè)葡萄糖的試劑。美國專利No.5 682 233和No.5 823973公開一種取樣裝置，其尺寸能使其與一個(gè)進(jìn)行試樣光學(xué)分析的化驗(yàn)設(shè)備相匹配。美國專利No.5 746 217公開一種刺血針，其中利用一個(gè)毛細(xì)管捕集試樣，在毛細(xì)管中用紅外光譜法進(jìn)行分析。美國專利No.5 879 310公開一種裝置，其中一個(gè)刺血針刺破皮膚，而形成體液試樣的試樣被轉(zhuǎn)移在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行分析。
美國專利No.4 953 552公開一種用電化學(xué)法檢測(cè)葡萄糖的裝置，其中產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)的試劑直接涂在刺血針上，因此與試樣接觸而不需要再一次打擾使用人。在該裝置中，沒有彈簧作用驅(qū)動(dòng)刺血針，刺血針由使用人簡單地壓入。這使得刺破操作難于控制。其次，在該公開的裝置中替換刺血針和試劑不方便，難于進(jìn)行傳感器的批量生產(chǎn)。
因此，在采集和分析液體試樣的方式中留有改進(jìn)的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的設(shè)備，用于檢測(cè)和定量分析血液或間隙液體中可用電化學(xué)法檢測(cè)的分析物質(zhì)，如葡萄糖。該設(shè)備包括一個(gè)儀表裝置、一個(gè)刺血針和一個(gè)電化學(xué)傳感器。在這些部件中，該儀表最好可以重復(fù)使用，而刺血針和電化學(xué)傳感器最好預(yù)定一次性使用。
該儀表裝置包括一個(gè)外殼、安置在該外殼內(nèi)而用于接合一刺血針和移動(dòng)被接合的刺血針的機(jī)構(gòu)、一個(gè)安置在該外殼內(nèi)而用于接合一該分析物質(zhì)專用的電化學(xué)傳感器并傳送一個(gè)指示分析物質(zhì)量的信號(hào)的連接器以及一個(gè)與該連接器在操作上聯(lián)接而用于向使用人顯示該分析物質(zhì)量的顯示器。該電化學(xué)傳感器適合于檢測(cè)一種特定的分析物質(zhì)。此外，該電化學(xué)傳感器包括一個(gè)攝取血樣或間隙液體試樣的試樣攝取或接受部件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)刺血針被接合在該設(shè)備中時(shí)，接合和移動(dòng)刺血針的機(jī)構(gòu)將刺血針從初始位置移動(dòng)到一個(gè)刺破使用人皮膚的刺破位置，并任選地返回一個(gè)縮回位置，后者可以與初始位置相同或不同。該電化學(xué)傳感器安置成當(dāng)刺血針刺破使用人皮膚時(shí)試樣攝取或接受部件從刺破的皮膚處攝取一個(gè)試樣。在另一個(gè)實(shí)施例中，刺血針是一個(gè)空心套管，通過它將血液或間隙液體從刺破部位輸送到電化學(xué)傳感器的吸收部分。因此，在任何一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明都提供一種一步操作的設(shè)備，其中，試樣的獲得和分析是作為將設(shè)備壓靠使用人皮膚的一步操作的結(jié)果而產(chǎn)生的，不需要移動(dòng)外殼。本發(fā)明還提供一種包括一個(gè)在其中達(dá)到試樣獲得和分析兩者的一步手續(xù)的方法。
本發(fā)明的另一方面涉及用于本發(fā)明所述的儀表中的一次性使用的傳感器組件。此種一次性使用的傳感器組件可以只包括在一個(gè)適合于固定在儀表上的支承件中的傳感器，或是包括傳感器和刺血針兩者。在后一種情況下，該一次性使用的傳感器組件可以包括一個(gè)傳感器和一個(gè)或多個(gè)刺血針，或者它也可以包括多對(duì)刺血針/傳感器。
具體地，本發(fā)明提出一種用于檢測(cè)和定量分析血液或間隙液體中用電化學(xué)法可檢測(cè)的分析物質(zhì)的設(shè)備，包括多個(gè)電化學(xué)傳感器；一個(gè)儀表裝置，包括一個(gè)外殼、安置在該外殼內(nèi)而用于接合一個(gè)刺血部件和移動(dòng)被接合的刺血部件的機(jī)構(gòu)、一個(gè)安置在該外殼內(nèi)而用于接合作為分析物質(zhì)專用的一個(gè)化學(xué)傳感器并從被接合傳感器傳送一個(gè)指示分析物質(zhì)量的信號(hào)的連接器，以及一個(gè)與該連接器在操作上聯(lián)接而用于向使用人顯示該分析物質(zhì)量的顯示器，其中所述刺血部件是在該外殼內(nèi)被接合；
所述電化學(xué)傳感器包括一個(gè)用于攝取血液或間隙液體試樣的試樣吸收受部件，其中該接合和移動(dòng)刺血部件的機(jī)構(gòu)在一個(gè)周期中移動(dòng)該刺血部件，從一個(gè)初始位置移動(dòng)到一個(gè)刺破使用人皮膚的刺破位置，其中該電化學(xué)傳感器安置成該試樣吸收部件從刺破的皮膚攝取一個(gè)試樣而不移動(dòng)該設(shè)備；所述刺血部件是一種具有一近端和一遠(yuǎn)端的刺血針的空心套管，并且所述近端與所述電化學(xué)傳感器并列，以容許由所述電化學(xué)傳感器吸收的液體經(jīng)過所述空心套管；及所述多個(gè)電化學(xué)傳感器是設(shè)置在一個(gè)盤上。
該外殼是一個(gè)具有頂面和底面的扁平盤，還包括使外殼底面壓靠使用人皮膚的機(jī)構(gòu)，其中，電化學(xué)傳感器安置成鄰接該底面，而刺血部件移動(dòng)而刺破鄰接該底面的皮膚。
當(dāng)該底面壓靠使用人皮膚時(shí)，使用人可以看到顯示器。
還包括一個(gè)在操作上連接在該多個(gè)刺血部件上的計(jì)時(shí)器，用于在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)自動(dòng)攝取和評(píng)價(jià)一個(gè)試樣。
該時(shí)間間隔是根據(jù)設(shè)備所要測(cè)定的分析物質(zhì)量來調(diào)整的。
還包括一個(gè)試樣警報(bào)器，用于向使用人指示已經(jīng)采集到足夠的試樣。
還包括一個(gè)化驗(yàn)警報(bào)器，用于向使用人指示已經(jīng)到采集試樣的時(shí)間了。
還包括一個(gè)結(jié)果警報(bào)器，用于指示測(cè)得的分析物質(zhì)水平高于或低于預(yù)先確定的閾值。
該結(jié)果警報(bào)器傳送一個(gè)信號(hào)到遙控接收器。


圖1表示本發(fā)明所述設(shè)備的外形圖；圖2A-2C表示本發(fā)明所述裝置的截面圖；圖3A-3C表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器和刺血針的配置的簡圖；圖3D和3E表示用于本發(fā)明的另一實(shí)施例中的傳感器；圖4表示一種用于分析物質(zhì)的電化學(xué)法檢測(cè)的示范性傳感器組件；
圖5A-5C表示包括在本發(fā)明所述的傳感器組件中的傳感器32的特定實(shí)施例；圖5D表示本發(fā)明所述的傳感器組件的又一實(shí)施例；圖6A-6C表示本發(fā)明的一種替代實(shí)施例的簡圖；圖7表示用于圖6所示的本發(fā)明實(shí)施例中的一種傳感器組件的實(shí)施例的橫截面；圖8A-8G表示本發(fā)明的又一實(shí)施例；圖9A和9B表示一種具有多個(gè)電極部件的傳感器的制備；圖9C表示本發(fā)明所述的一種設(shè)備；圖10表示可以包括在本發(fā)明所述設(shè)備中的電子線路的簡圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的設(shè)備是一種整體的刺血和分析裝置，它不需要將試樣從刺血部位轉(zhuǎn)移到分析條的分開操作。該設(shè)備包括一個(gè)儀表裝置、一個(gè)刺血部件(如一個(gè)刺血針或空心針)和一個(gè)電化學(xué)傳感器，該儀表裝置中安裝了分析試樣和顯示結(jié)果的電子線路。電化學(xué)傳感器包括一個(gè)攝取試樣用的“試樣攝取或接受部件”。如本說明書和權(quán)利要求書中使用的，術(shù)語“試樣攝取或接受部件”包含將液體試樣從取樣部位直接轉(zhuǎn)移到電化學(xué)傳感器的各種方法，包括(但不限于)攝取液體的吸收材料如吸水芯、海綿或吸收墊和轉(zhuǎn)移液體用的套管。液體的攝取可以是由吸收材料的結(jié)構(gòu)或者分析盒或套管的尺寸產(chǎn)生的固有的毛細(xì)作用或表面張力的結(jié)果，或者它也可以是一種由于外加抽吸而激發(fā)的主動(dòng)吸收。事實(shí)上，術(shù)語“試樣攝取或接受部件”應(yīng)用理解為能將試樣從取樣部位轉(zhuǎn)移到傳感器電極的任何手段。例如，該試樣攝取或接受部件可以是傳感器本身的活性部分。試樣攝取或接受部件的尺寸或攝取體積容量會(huì)受待分析試樣體積的影響，后者通常為約100μl至10μl。
圖1表示本發(fā)明所述設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的外形圖，但是可以理解，該裝置的總體形狀是設(shè)計(jì)選擇的問題，因此此處提供的僅是例示。圖示的裝置便于用一只手握住，同時(shí)可以清楚地看到顯示器。此外，當(dāng)從其它部位如手掌、手臂或腹部取樣時(shí)也便于操作。
如圖所示，該裝置包括一個(gè)其尺寸易于拿在一只手里的外殼1。在外殼1的外表面上有一個(gè)使用人能看到的顯示器2。皮膚接觸環(huán)3安置在裝置的取樣端部4上，而用于啟動(dòng)取樣/測(cè)定周期的按鈕5安置在相對(duì)的端部6上。彈射滑片7當(dāng)其移向取樣端部4時(shí)彈射所用的刺針和電化學(xué)傳感器，同時(shí)也用于將裝置鎖住。有選擇功能的按鈕5用于設(shè)定刺血針的刺入深度。
圖2A-2C表示圖1裝置的截面圖，顯示接合和移動(dòng)刺血針用的內(nèi)部機(jī)構(gòu)和將電信號(hào)從傳感器(圖2中未示出)傳送到顯示器2用的電子線路21。電觸頭22安置在外殼1的端部附近，用于與傳感器形成電接觸，并通過導(dǎo)電元件23連接到電子線路上。這三個(gè)圖例示該裝置的操作。
在圖2A中，裝置處于取樣前的停止位置。彈簧20上沒有張力。沖桿24連接在刺血針插座8和豎起鈕27上。彈簧連接在刺血針上并壓在刺血針上，使得能夠從豎起位置推出刺血針和從刺入位置拉回刺血針。孔28允許空氣從被一個(gè)閥26和壓靠皮膚接觸環(huán)3的皮膚所限定的空間中流出。該閥是一個(gè)單向閥，它允許空氣從該空間流出，而不允許流入?？?9將豎起鈕27保持在位置中，直到手動(dòng)釋放。為了豎起裝置，將豎起鈕27向上推到卡口29中，使刺血針組件和閥向上移動(dòng)，壓縮彈簧，如圖2B中所示。然后對(duì)著皮膚按壓豎起的裝置并離開卡口29。這導(dǎo)致刺血針組件受向下驅(qū)動(dòng)而刺破皮膚，如圖2C中所示。在該向下移動(dòng)中，由于單向閥26，在沖桿24和皮膚之間的區(qū)域內(nèi)壓力不會(huì)增大。但是，因?yàn)閺椈山?jīng)過了其平衡位置，所以在皮膚被刺破后，刺血針組件有一個(gè)向后動(dòng)作，而這一動(dòng)作導(dǎo)致該區(qū)域中產(chǎn)生減壓。
本發(fā)明裝置的能夠進(jìn)行真正的一步操作的重要特點(diǎn)在于，采用刺血針和傳感器的一種配置，使得能夠“原位”取樣而不必移動(dòng)設(shè)備。圖3A-3C表示一個(gè)此種配置的簡圖。圖3A表示裝置處于待用狀態(tài)。刺血針31安置在外殼1中，用移動(dòng)刺血針的機(jī)構(gòu)(未示出)接合。傳感器條32是傳感器組件33的一部分，后者包括皮膚接觸環(huán)3和一個(gè)將該組件聯(lián)接到外殼1上的套環(huán)34。皮膚接觸環(huán)3壓靠使用人的皮膚，這導(dǎo)致被皮膚接觸環(huán)環(huán)繞的面積中的組織向上突起。當(dāng)啟動(dòng)裝置時(shí)，刺血針裝置31向下移動(dòng)，首先刺破傳感器32，然后刺破皮膚，如圖3B中所示。然后刺血針31退回，而從刺破的皮膚流出的血液或液體吸入傳感器(圖3C)。傳感器可以這樣設(shè)計(jì)，使得刺血針通過一個(gè)薄弱的斑點(diǎn)98刺破傳感器(見圖3D)。該薄弱的斑點(diǎn)是傳感器的一個(gè)整體部分，它可以是接受試樣的攝取機(jī)構(gòu)。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，刺血針裝置刺破皮膚時(shí)不用首先刺破傳感器組件。傳感器設(shè)計(jì)成安置在緊靠由該刺破動(dòng)作獲得的試樣處，因?yàn)閷⒃嚇觽魉徒o傳感器成為一步法試樣獲取和分析過程的一部分，而不需要移動(dòng)外殼。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，傳感器與刺血裝置相關(guān)地安置，因此與試樣位置有關(guān)，使得試樣攝取或接受部件非常接近或能夠接觸該刺血裝置刺破皮膚而形成的試樣，使得試樣傳送到傳感器成為可能。該試樣攝取或接受部件可以是傳感器的一個(gè)整體部分，如圖3D中所示，或者它也可以是傳感器的外面部分，如圖3E中所示的吸水芯97。傳感器相對(duì)于試樣的角度可以變化，可以是便于試樣高效傳送的任何角度。
在圖3A-3C所示的本發(fā)明實(shí)施例中，刺血針31和傳感器組件33是分開的。該實(shí)施例中使用的刺血針可以是與刺血針移動(dòng)機(jī)構(gòu)和外殼尺寸相適應(yīng)的常規(guī)設(shè)計(jì)。在該技術(shù)中已知各種形式的刺血針和相關(guān)的刺血針移動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括如美國專利No.4 924 879；No.5 196 025；No.5 304 193和No.5 318 583中提到的，它們參考合并于此。傳感器組件是一種適用于本發(fā)明的新穎部件，它本身構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)方面。圖4更詳細(xì)地表示一個(gè)示范的用于分析物質(zhì)電化學(xué)法檢測(cè)的傳感器組件的橫截面。如圖所示，傳感器32有一個(gè)試劑墊41，安置成與被皮膚接觸環(huán)3限定的孔42的一個(gè)邊緣大體對(duì)準(zhǔn)。套環(huán)34有一個(gè)凸緣43，當(dāng)傳感器組件連接在該儀表上時(shí)，儀表的外殼1壓靠該凸緣43。通過凸緣43中的一個(gè)孔，可以接觸到電觸頭44和45?？梢栽O(shè)置一個(gè)絕緣墊，使得只有當(dāng)存在液體試樣時(shí)才在試劑墊附近出現(xiàn)觸頭之間的導(dǎo)電性。當(dāng)該儀表的外殼1插入傳感器組件時(shí)，通過電觸頭44和45形成電接觸。
在圖4的傳感器組件中，傳感器32鄰近皮膚接觸環(huán)3安置，并延伸跨過由皮膚接觸環(huán)限定的開放空間42的一端。傳感器包括試劑墊41和響應(yīng)分析物質(zhì)的存在而產(chǎn)生一個(gè)電化學(xué)信號(hào)的電極和一個(gè)用于吸收置于環(huán)的中心孔內(nèi)的液體并將液體送入試劑的最近反應(yīng)區(qū)的吸附部件，以及一個(gè)傳送從傳感器來的電化學(xué)信號(hào)用的電觸頭。該試劑被選定能提供一個(gè)響應(yīng)分析物質(zhì)的存在的電化學(xué)信號(hào)。在葡萄糖的情況下，合適的試劑包括一種能使葡萄糖氧化的酶(如葡萄糖氧化酶)和一種介質(zhì)化合物，該介質(zhì)化合物將電子從酶轉(zhuǎn)移到當(dāng)葡萄糖存在時(shí)在可測(cè)電流中形成的電極。代表性的介質(zhì)化合物包括鐵氰酸鹽、茂金屬化合物如二茂鐵、醌、吩嗪鹽、氧化還原指示劑DCPIP和咪唑替代的鋨化合物。工作電極已經(jīng)用這類材料以許多方式配制。例如，導(dǎo)電碳、葡萄糖氧化酶和一種介質(zhì)的多種混合物已配制成膏體或濃汁并加在墊底上。見EP 0 127 958和US 5 286 362，它們參考合并于此。
圖5A-5C表示傳感器32的一種特定實(shí)施例的組件，包括在本發(fā)明所述的傳感器組件中。觸頭53和導(dǎo)線55形成于不導(dǎo)電的襯底51上。在圖5A所示的實(shí)施例中，形成三組觸頭和三組導(dǎo)線，以便產(chǎn)生帶有試劑52的兩個(gè)工作電極和一個(gè)參比電極。觸頭和導(dǎo)線用導(dǎo)電的碳素墨汁合適地制成，雖然也可使用其它導(dǎo)電材料。電極可以印刷制成。在一片材料上合適地制成幾組傳感器，然后切開使用。
襯底51可以用一種強(qiáng)度足夠大的材料有利地制成，使得刺血針不能刺穿襯底材料。這可以在刺血針沒有對(duì)準(zhǔn)時(shí)防止污染產(chǎn)生。但是，在這種情況下，襯底51需要有一個(gè)孔54或一個(gè)薄弱的斑點(diǎn)，以便刺血針可以穿過該孔或斑點(diǎn)。用作襯底的合適材料包括聚酯條、高密度聚乙烯和ABS。
在電極制成后，在孔54和電極上包括試劑墊52上放置一層吸水芯56(圖5B)。該吸水芯起吸收元件的作用，將試樣抽吸到傳感器中并將其引導(dǎo)到電極上。合適的吸水芯材料包括尼龍網(wǎng)。但是，在某些情況下，不需要分開的吸水芯，例如當(dāng)襯墊51中的孔54固有地提供一條通往電極的試劑墊52的毛細(xì)通道時(shí)。也可以使用聚合物薄膜層來代替吸水芯或與其聯(lián)用，來限定一條用于將試樣吸收到電極上的毛細(xì)通道。
在吸水芯(如果存在)和電極上印刷一層絕緣濃汁57。該絕緣濃汁將吸水芯保持在位置上，并限定通過它可以遷移試樣的路徑。例如，該絕緣濃汁包括一個(gè)具有與孔54對(duì)準(zhǔn)的孔的開口和一個(gè)延伸在電極的試劑墊52上面的連接區(qū)域。觸頭53仍然暴露在絕緣濃汁印刷層57的邊緣外面，以便與儀表形成接觸。任選地，可以加上一個(gè)頂蓋，以保護(hù)反應(yīng)物質(zhì)。這樣一個(gè)頂蓋可以用聚合物薄膜如聚酯做成。
圖5A-5C的傳感器可以與如圖4中所示的皮膚接觸環(huán)和套環(huán)裝配。圖5D表示另一種構(gòu)型。傳感器32支承在皮膚接觸環(huán)3上。套環(huán)534固定在皮膚接觸環(huán)3的邊緣上，其尺寸做成能接受儀表設(shè)備的遠(yuǎn)端535。O形環(huán)536在套環(huán)534和儀表設(shè)備的遠(yuǎn)端535之間形成密封。儀表設(shè)備遠(yuǎn)端535上的觸頭522直接與傳感器的觸頭部分(如圖5A中的觸頭53)形成電接觸。
圖6A和6B表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的簡圖。在這種情況下，刺血針61是一個(gè)安置在傳感器62鄰近處的空心套管。刺血針61和傳感器62可以制造成單個(gè)裝置，它裝入外殼1中以供使用。該外殼最好包括一個(gè)皮膚接觸環(huán)3，該環(huán)產(chǎn)生壓力將血液或間隙液體移出由刺血針61產(chǎn)生的刺孔。當(dāng)裝置啟動(dòng)時(shí)，刺血針和傳感器作為一個(gè)單元裝置向下驅(qū)動(dòng)而刺破皮膚(圖6B)。試樣而后通過刺血針向上抽引到傳感器上。在刺破位置中的停留時(shí)間足夠長，以使足夠的試樣引入傳感器。或者是，刺血針的移動(dòng)可以只沿一個(gè)方向，當(dāng)采集到足夠的試樣時(shí)，整個(gè)裝置移開。如下面更詳細(xì)地討論的，后一選擇可以便于使用一種當(dāng)采集到足夠試樣時(shí)向使用人發(fā)出聲音或其它信號(hào)的裝置。
圖6C表示本發(fā)明的一種包括圖6A和6B中所示類型的傳感器組件的設(shè)備。在該設(shè)備中，傳感器62有一個(gè)整體的刺血針61，并可以滑動(dòng)地容納在一個(gè)第一外殼部分67中。第一外殼部分67的遠(yuǎn)端3壓靠使用人的皮膚，造成彈簧66的壓縮和刺血針的露出，以刺破使用人的皮膚。當(dāng)設(shè)備從皮膚移開時(shí)，彈簧66使第一外殼部分67向外移動(dòng)，從而重新屏蔽刺血針的端部。傳感器62與觸頭22產(chǎn)生電接觸，后者通過連接器23又與電子線路21產(chǎn)生電接觸。一個(gè)真空沖桿24安置在第二外殼部分68中，以產(chǎn)生引入血液或液體的抽吸。
圖7表示用于圖6所示本發(fā)明實(shí)施例中的傳感器組件的一個(gè)實(shí)施例的橫截面。該組件包括一個(gè)套管部分71和一個(gè)底座部分72。這兩個(gè)部分可以做成一個(gè)連續(xù)的材料部件，或者它們可以做成分開的兩個(gè)部件，例如用膠粘劑結(jié)合在一起。一個(gè)空心刺血針73通過底座部分72，使得刺血針的空心內(nèi)部74與傳感器75接觸。該傳感器可以延伸在一個(gè)比套管部分大的面積上，如圖所示，或者可以利用從套管內(nèi)表面伸出的一個(gè)凸緣來將傳感器75保持就位。第二外殼部分68可以壓靠該凸緣，或者可以如圖7中所示的實(shí)施例中那樣壓靠在圍繞套管71的一個(gè)環(huán)狀表面79上。電接觸可以通過該環(huán)狀表面79中的一個(gè)孔進(jìn)行，例如通過觸頭77、78。觸頭77、78也可以形成于套管部分的內(nèi)壁上。傳感器75可以具有如圖5中所示的同一類型的結(jié)構(gòu)。試劑也可以直接安置在刺血針上，或安置在刺血針空腔中。
圖8A-8G表示本發(fā)明的又一實(shí)施例。該裝置可以手動(dòng)操作(沒有自動(dòng)計(jì)時(shí)功能)，或者按儀表要求完成化驗(yàn)程序。在后一種情況下，儀表外殼81包含多對(duì)刺血針/傳感器和一個(gè)在預(yù)定時(shí)間間隔中自動(dòng)利用這多對(duì)刺血針/傳感器的計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)。預(yù)定時(shí)間間隔的長度與刺血針/傳感器對(duì)的數(shù)目有關(guān)，也和化驗(yàn)?zāi)繕?biāo)分析物質(zhì)的所要頻度有關(guān)。例如，在一個(gè)有12對(duì)刺血針/傳感器的化驗(yàn)血液葡萄糖用的裝置中，時(shí)間間隔在1至4小時(shí)內(nèi)是合適的。這導(dǎo)致以合理的間隔替換刺血針/傳感器，例如一天兩次、一天一次或兩天一次。計(jì)時(shí)也可以更短，如每分鐘，或可以用邏輯電路選擇。這樣，例如，在葡萄糖水平快速變化的情形下(如由兩次接連的測(cè)量之間的差值確定的)，儀表中的邏輯電路可以做成減小后續(xù)測(cè)量之間的間隔，直到葡萄糖水平穩(wěn)定的那個(gè)時(shí)間。儀表也可以做成在短的時(shí)間間隔內(nèi)讀取若干初始讀數(shù)，以便根據(jù)結(jié)果的變化程度來確定一個(gè)合適的基本的化驗(yàn)間隔。該基本的化驗(yàn)間隔可以用于化驗(yàn)周期中所有的后續(xù)測(cè)量，或如上所述，它可以隨葡萄糖水平的變化而縮短。
本發(fā)明實(shí)施例的其中該外殼包含多對(duì)刺血針/傳感器的一種合適的形式是圖8A和8B中所示的手表型形式。該設(shè)備包括外殼81和帶子82。外殼有一底面83(示于圖8A)和一頂面841(示于圖8B)，通過底面83形成刺血針和使用人皮膚之間的接觸，而在頂面841上顯示化驗(yàn)結(jié)果。該裝置可以像手表一樣圍繞使用人手腕周帶子卡住，如圖8B中所示，或者圍繞前臂或上臂卡住。一旦就位，該裝置就啟動(dòng)而可以自動(dòng)進(jìn)行多次化驗(yàn)，不需使用人再操作，在顯示器上顯示出多次化驗(yàn)的單個(gè)結(jié)果或其累加。或者是，該裝置或傳感器盤可以自動(dòng)固定(例如使用與皮膚適應(yīng)的膠粘劑)。這可以用于人體的任何表面上，不再需要帶子。
圖8C-8F表示本發(fā)明該實(shí)施例所述設(shè)備的部件分解圖。最接近設(shè)備底面83的是傳感器盤84。傳感器盤84包括一個(gè)襯底810。其上形成多個(gè)傳感器812。每個(gè)傳感器包括一個(gè)試劑墊814，與一對(duì)電極816、818接觸。傳感器盤84有一個(gè)中心孔，允許觸發(fā)機(jī)構(gòu)(心軸/坡道)通過。傳感器作為整體用膠水、超聲焊接或用卡扣接頭結(jié)合在一起。
一個(gè)隔離環(huán)85安置在傳感器盤84上方并與其同軸(圖8A)。隔離環(huán)85圍繞每個(gè)傳感器812形成一個(gè)限定面積，使得接觸一個(gè)傳感器的液體不會(huì)與相鄰的傳感器相互作用?；蛘呤?，可以用絕緣印刷或毛細(xì)通道形成這種隔離。如圖所示，傳感器環(huán)85具有轂820、輪緣822和多個(gè)輻條824。隔離環(huán)85安置在傳感器盤84的上方，使得一個(gè)傳感器812安置在相鄰的每一對(duì)輻條824之間。論輪緣可以包括多個(gè)電觸頭，用于傳導(dǎo)從每個(gè)傳感器對(duì)的電極816、818來的指示分析物質(zhì)量的信號(hào)。
一個(gè)凸輪環(huán)86安置在隔離環(huán)85上方并與其同軸(圖8E)。該凸輪環(huán)有一個(gè)坡道部分830，使得當(dāng)在一個(gè)固定位置觀察時(shí)，凸輪環(huán)86的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致凸輪環(huán)86厚度的增大。凸輪環(huán)86有一中心孔，通過該孔插入一個(gè)螺釘或類似的緊固件，以裝配完成的裝置。但是，該孔最好有一個(gè)帶小平面的或帶齒的邊緣，以便使凸輪環(huán)86能與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙合，從而轉(zhuǎn)動(dòng)該凸輪環(huán)。
一個(gè)刺血針環(huán)87安置在凸輪環(huán)86上方并與其同軸。刺血針環(huán)87有一輪緣840和多個(gè)刺血針輻條842，每個(gè)輻條有一個(gè)自由中心端部。刺血針環(huán)87安置成使得每個(gè)刺血針輻條842與隔離環(huán)85的輻條824之間的空間對(duì)準(zhǔn)。刺血針輻條842是用具有顯著記憶的可彎曲材料如彈簧鋼制成的。刺血針844在刺血針輻條842的中心端部附近連接在每個(gè)刺血針輻條842上，方向向下，使得刺血針844的針尖指向傳感器盤84。刺血針輻條842的長度使其與在刺血針輻條下面的凸輪環(huán)86相互作用。當(dāng)裝置最初裝配時(shí)，一根刺血針輻條(任意地稱為第一刺血針輻條)基本上與坡道部分830的最高部分對(duì)準(zhǔn)，因此從其中性位置或停止位置向上傾斜。當(dāng)凸輪環(huán)86轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的一部分時(shí)，該第一刺血針輻條移開坡道端部并向下彈出，刺穿下面的傳感器盤84和使用人皮膚。同時(shí)，“第二”刺血針輻條移入坡道部分830的最高部分處的位置，而每根其它刺血針輻條移到一個(gè)傾斜增大的位置。因此，凸輪環(huán)86的每圈轉(zhuǎn)動(dòng)的一部分就產(chǎn)生一個(gè)取樣和測(cè)量操作。
圖8G表示一個(gè)裝有圖8A-8F所示類型的傳感器系統(tǒng)組合件的裝配好的裝置的橫截面。隔離環(huán)85裝在外殼801的底部上的一個(gè)孔內(nèi)。傳感器盤84安置在外殼的外面，其直徑大于隔離環(huán)85，使得它能與安置在外殼底部上的觸頭802形成電接觸。一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與凸輪環(huán)86接合，使其與傳感器組合件相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而順序地啟動(dòng)與傳感器聯(lián)接的刺血針。電動(dòng)機(jī)803受電子線路804控制，后者也接受從觸頭802來的信號(hào)、處理該信號(hào)并傳送指令到顯示器805，以產(chǎn)生合適的顯示。一個(gè)小型真空泵806(例如隔膜泵或驅(qū)動(dòng)泵)也安置在外殼801中，以產(chǎn)生一個(gè)抽吸力，將試樣引入傳感器。該泵可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，或者該泵可以用電子線路控制而在跨越電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，從而使凸輪環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。或者是，該真空泵可以在刺血前受驅(qū)動(dòng)，帶有充分的壓力不足，用作起動(dòng)刺血周期的信號(hào)。
傳感器盤84可以與圖5A-5C中所示的傳感器一樣地制造。例如，如圖9A和9B中所示，淀積在電極周邊的觸頭91被淀積在襯底92上，每三個(gè)一組地沿徑向從孔(或薄弱斑點(diǎn))93向外伸出。每組電極中的一個(gè)是參比電極，另兩個(gè)是工作電極，后者包括適合于產(chǎn)生指示目標(biāo)分析物質(zhì)量的信號(hào)的試劑。其次，一個(gè)網(wǎng)帶94加在每個(gè)孔93和每組電極上。在網(wǎng)帶頂部上形成一個(gè)絕緣層95。一旦傳感器盤形成，它與其它部件組裝而形成完整的裝置。
圖9C提供此種裝置的又一視圖，它包括一個(gè)在下表面上的皮膚接觸環(huán)96。皮膚接觸環(huán)96圍繞一個(gè)孔97，刺血針98通過該孔刺破使用人的皮膚。該孔97隨心軸99的轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)，使其接連地與每個(gè)電極組對(duì)準(zhǔn)。在圖9C所示的實(shí)施例中，當(dāng)傳感器組合件放在一起時(shí)，刺血針被心軸預(yù)先張緊。心軸99頂部中的槽990。允許對(duì)準(zhǔn)的刺血針通過心軸落下，以刺破下面的皮膚。組合件的上盒901利用一個(gè)O形密封件903密封在底座部分902上。該上盒901和觸頭91之間通過觸頭904形成電接觸。這使分析電子線路能夠位于傳感器盤的遠(yuǎn)處，在那里它們不會(huì)有暴露于液體的危險(xiǎn)，并可重新使用。由于上盒901與底座部分902密封接合，觸頭904也轉(zhuǎn)動(dòng)而在一個(gè)時(shí)間與一組電極接觸。在一種“永久性”附著在皮膚上的裝置的情況下，有多少個(gè)傳感器就有多少個(gè)皮膚接觸環(huán)。只要心軸移動(dòng)，每次在不同的取樣部位就用一個(gè)新鮮的刺血針和一個(gè)新鮮的傳感器進(jìn)行化驗(yàn)。
圖10表示一種可以包括在本發(fā)明裝置內(nèi)的電子線路的簡圖。如圖所示，輸入信號(hào)從傳感器和從任何包括的皮膚觸頭或充分的試樣檢測(cè)器系統(tǒng)提供到信號(hào)處理系統(tǒng)中。這些信號(hào)通過模擬電路傳送到進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的處理器。該處理器提供一個(gè)信號(hào)到連接(通過有線或無線連接)在輸出顯示器上的顯示器驅(qū)動(dòng)器。該處理器也可通過有線或無線連接提供一個(gè)信號(hào)到警報(bào)發(fā)生器中。該顯示器和警報(bào)發(fā)生器一起構(gòu)成裝置的輸出部分。數(shù)據(jù)分析處理器也與存儲(chǔ)裝置(如EEPROM)連通，存儲(chǔ)裝置中可以儲(chǔ)存包括校正信息和早先結(jié)果的信息。也設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器，它由數(shù)據(jù)分析軟件啟動(dòng)。該計(jì)時(shí)器提供功能輸出信號(hào)，以控制步進(jìn)電動(dòng)器(用于轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器盤或心軸)和真空發(fā)生器(如果有的話)。計(jì)時(shí)器來的值也可儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器EEPROM中，以備數(shù)據(jù)分析處理器使用。
上面本發(fā)明各種實(shí)施例的描述表示各種特點(diǎn)的特定組合。但是，這些描述和組合應(yīng)當(dāng)看做僅僅是示范性的，并不排斥替代的實(shí)施方案。例如，雖然圖示的刺血針環(huán)87具有向著環(huán)的中心的刺血針自由端部，但可以理解，也可以使用替代的幾何構(gòu)型，其中刺血針環(huán)具有星形構(gòu)型，刺血針自由端部指向外邊。同樣，刺血針環(huán)可以預(yù)先張緊，在這種情況下，凸輪環(huán)起釋放作用而不是產(chǎn)生張力。另一種替代方案是使用一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)凸輪或小錘來啟動(dòng)刺血針，當(dāng)刺血針通過該驅(qū)動(dòng)器的位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)對(duì)一個(gè)地輪流驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的裝置可以合并各種附加的特點(diǎn)，它們?cè)鰪?qiáng)了該裝置的特征，并使其更易于使用。例如，這些裝置可以包括一個(gè)聲響警報(bào)器或可用其它方式檢測(cè)的警報(bào)器，以警告使用人到了測(cè)量時(shí)間。在圖1所示的裝置的情況下，該警報(bào)器告訴使用人，他們需要插入一個(gè)新的刺血針和傳感器(如果還未準(zhǔn)備好)并進(jìn)行測(cè)量。在諸如圖8或9所示裝置的情況下，警報(bào)可以實(shí)際上先于取樣，使得使用人不會(huì)因刺血針而吃驚，并知道觀看顯示器以觀測(cè)結(jié)果。
該裝置特別是圖1中所示類型的裝置，也可以或附加地包括一個(gè)聲響警報(bào)器或可用其它方式檢測(cè)的警報(bào)器，告警使用人已經(jīng)采集了足夠的試樣，并可以移去裝置。一種聲響警報(bào)可以采取咔嗒聲的形式，由裝置內(nèi)一個(gè)卡頭的釋放而產(chǎn)生，或者可以是裝置內(nèi)用電子方式產(chǎn)生的嘟嘟聲。指示獲得足夠試樣的一種方式是假定一個(gè)采集足夠試樣的預(yù)定時(shí)間。在這種情況下，一個(gè)在工作電極之一和參比電極之間或在一對(duì)分開的試樣監(jiān)控電極之間的信號(hào)的首次出現(xiàn)起動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器，而在某個(gè)預(yù)定時(shí)間(如2秒鐘)之后給出試樣足夠的指示。試樣足夠也可以利用一對(duì)具有空間位置而隔開的電極來確定，使得只有當(dāng)存在足夠的試樣時(shí)電極之間才可能有一個(gè)電信號(hào)。在任何一種情況下，被收集的信號(hào)可以是任何類型的電子信號(hào)，包括根據(jù)導(dǎo)電性、電位差或電流(安培計(jì)的)的信號(hào)。
雖然圖1中所示的實(shí)施例包括一個(gè)皮膚接觸環(huán)作為幫助從刺破處擠壓血液或液體的工具，但該皮膚接觸環(huán)是任選的，可以用其它部件如由機(jī)械泵或電泵產(chǎn)生的吸力來完成同樣作用。可以使用一個(gè)可變的由使用人選擇的真空力來保證皮膚的充分腫脹。一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)告訴使用人皮膚已與傳感器接觸。兩個(gè)由皮膚搭橋的簡單觸頭可以做到這點(diǎn)。在一個(gè)使用人產(chǎn)生真空(例如在柱塞上抽引)的設(shè)備中，一旦設(shè)備已檢測(cè)到皮膚，使用人受到例如聲響或可視信號(hào)的警報(bào)表示不再需要產(chǎn)生真空。在一種自動(dòng)設(shè)備中，泵機(jī)構(gòu)可以根據(jù)該信號(hào)而關(guān)掉。
該裝置可以包括當(dāng)對(duì)分析物質(zhì)得到反常讀數(shù)時(shí)向使用人提供建議的能力。此種建議可以是試圖呼叫醫(yī)生的形式，或者在適當(dāng)情況下可以指令使用人給予藥物。聲響信號(hào)可以起低血糖警報(bào)的作用，特別在多重化驗(yàn)實(shí)施例中。此種裝置也可用于過夜監(jiān)視，警告使用人或其它有關(guān)人員(如同伴、父母親或護(hù)士)葡萄糖水平的變化。
本發(fā)明的裝置提供許多比測(cè)量葡萄糖水平的現(xiàn)有裝置好的優(yōu)點(diǎn)。兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)直接來自于取樣和分析功能結(jié)合在一個(gè)單獨(dú)的裝置中。第一，此種裝置只需要使用人完成很少的幾步操作。第二，使用人不需操縱一個(gè)小電極進(jìn)入儀表的槽中。這使得可以利用更小的電極，它們(如美國專利申請(qǐng)書No.09/228 855中所述，它參考合并于此)制造費(fèi)用較低而葡萄糖測(cè)量更精確。而且，對(duì)于其中存在多對(duì)刺血針/傳感器的實(shí)施例，取樣部位可以在一天內(nèi)自動(dòng)變換，從而減少了在同一位置重復(fù)刺血而造成的傷害。本發(fā)明也允許使用極小的試樣，它們否則可能難以轉(zhuǎn)移到一個(gè)傳感器條上。這不僅有利于測(cè)量時(shí)減輕痛苦，而且還能由于小試樣測(cè)量伴隨的優(yōu)點(diǎn)而提供更精確的結(jié)果。此外，采取由本裝置最佳利用的小試樣，能減少或消除作為污染試樣的廢物的處置流出物。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)和定量分析血液或間隙液體中用電化學(xué)法可檢測(cè)的分析物質(zhì)的設(shè)備，包括多個(gè)電化學(xué)傳感器；一個(gè)儀表裝置，包括一個(gè)外殼、安置在該外殼內(nèi)而用于接合一個(gè)刺血部件和移動(dòng)被接合的刺血部件的機(jī)構(gòu)、一個(gè)安置在該外殼內(nèi)而用于接合作為分析物質(zhì)專用的一個(gè)化學(xué)傳感器并從被接合傳感器傳送一個(gè)指示分析物質(zhì)量的信號(hào)的連接器，以及一個(gè)與該連接器在操作上聯(lián)接而用于向使用人顯示該分析物質(zhì)量的顯示器，其中所述刺血部件是在該外殼內(nèi)被接合；所述電化學(xué)傳感器包括一個(gè)用于攝取血液或間隙液體試樣的試樣吸收受部件，其中該接合和移動(dòng)刺血部件的機(jī)構(gòu)在一個(gè)周期中移動(dòng)該刺血部件，從一個(gè)初始位置移動(dòng)到一個(gè)刺破使用人皮膚的刺破位置，其中該電化學(xué)傳感器安置成該試樣吸收部件從刺破的皮膚攝取一個(gè)試樣而不移動(dòng)該設(shè)備；所述刺血部件是一種具有一近端和一遠(yuǎn)端的刺血針的空心套管，并且所述近端與所述電化學(xué)傳感器并列，以容許由所述電化學(xué)傳感器吸收的液體經(jīng)過所述空心套管；及所述多個(gè)電化學(xué)傳感器是設(shè)置在一個(gè)盤上。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該外殼是一個(gè)具有頂面和底面的扁平盤，還包括使外殼底面壓靠使用人皮膚的機(jī)構(gòu)，其中，電化學(xué)傳感器安置成鄰接該底面，而刺血部件移動(dòng)而刺破鄰接該底面的皮膚。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)該底面壓靠使用人皮膚時(shí)，所述顯示器為使用人可以看到。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)在操作上連接在該多個(gè)刺血部件上的計(jì)時(shí)器，用于在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)自動(dòng)攝取和評(píng)價(jià)一個(gè)試樣。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，該時(shí)間間隔是根據(jù)設(shè)備所要測(cè)定的分析物質(zhì)量來調(diào)整的。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)試樣警報(bào)器，用于向使用人指示已經(jīng)采集到足夠的試樣。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)化驗(yàn)警報(bào)器，用于向使用人指示已經(jīng)到采集試樣的時(shí)間了。
8.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)結(jié)果警報(bào)器，用于指示測(cè)得的分析物質(zhì)水平高于或低于預(yù)先確定的閾值。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，該結(jié)果警報(bào)器傳送一個(gè)信號(hào)到遙控接收器。
全文摘要
一種用于檢測(cè)和定量分析血液或間隙液體中可用電化學(xué)法檢測(cè)的分析物質(zhì)如葡萄糖的設(shè)備，包括一個(gè)儀表裝置、一個(gè)刺血針和一個(gè)電化學(xué)傳感器。在這些部件中，該儀表最好是可以重新使用的，而該刺血針和電化學(xué)傳感器最好包括在組件內(nèi)而預(yù)定一次性使用。該儀表裝置有一個(gè)外殼、一個(gè)連接器和一個(gè)顯示器，在該外殼中一個(gè)刺血針與一機(jī)構(gòu)接合以移動(dòng)該刺血針，該連接器安置在該外殼內(nèi)而用于接合一該分析物質(zhì)專用的電化學(xué)傳感器并傳送一個(gè)指示分析物質(zhì)量的信號(hào)，該顯示器與該連接器在操作上聯(lián)接而向使用人顯示該分析物質(zhì)量。該電化學(xué)傳感器適合于檢測(cè)一種特定的分析物質(zhì)。
文檔編號(hào)G01N33/48GK1739450SQ200510084490
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者P·梅爾曼, J·F·麥克阿勒爾, M·施泰尼 申請(qǐng)人:糖尿病診斷公司