專利名稱：與模擬結(jié)合的多個溫度測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過諸如血糖儀的醫(yī)療診斷系統(tǒng)對分析物水平進行檢測。
背景技術(shù)：
生物感測儀器用于檢測血樣中的各種分析物(例如葡萄糖和膽固醇)。例如，血糖儀是用于測量患者血液中葡萄糖水平的醫(yī)療診斷儀器并且可采用一次性采樣測試條，所述一次性采樣測試條具有用于接納血樣的凹槽或反應(yīng)區(qū)。一些血糖儀包括通過測量可穿過血樣的電量來確定葡萄糖水平的傳感器組件，而其他血糖儀包括測量從樣本反射的光量的傳感器組件。然后，血糖儀的計算機微處理器利用傳感器組件測得的電量或光量來計算葡萄糖水平，并將該葡萄糖水平顯示為數(shù)字。測量血液中化學物質(zhì)濃度的電化學方法的一個重大局限性是混雜變量對分析物和試劑的各種活性成分的擴散的影響。例如，分析物讀數(shù)受加樣槽或反應(yīng)區(qū)周圍的環(huán)境溫度影響。與任何電化學感測方法一樣，測量周期過程中或測量周期之間的溫度瞬變可改變背景信號、反應(yīng)常數(shù)和/或擴散系數(shù)。因此，可用溫度傳感器來監(jiān)測溫度隨時間推移的變化?？蓪⒆畲鬁囟入S時間變化閾值用于數(shù)據(jù)篩選以使某個測量無效。還可采用絕對溫度閾值標準，其中高和/或低溫度極值的檢測可在數(shù)據(jù)篩選中用來使某個測量無效。葡萄糖傳感器的微處理器可確定測試環(huán)境的溫度是否在預(yù)定閾值的范圍內(nèi)，并可在精度受到不良影響時阻止用戶進行測試。因此重要的是，使血糖儀的任何溫度感測元件不受該血糖儀內(nèi) (例如由背光液晶顯示器)所產(chǎn)生的熱的影響。血糖儀的溫度感測元件應(yīng)該可以測到血糖儀周圍的環(huán)境溫度。鑒于由生物感測裝置所判讀的生物化學反應(yīng)的溫度敏感性，在對樣本中的分析物水平進行評估期間直接使用通過溫度傳感器所獲得的環(huán)境溫度值。因此，即便是感測到的環(huán)境溫度中相對較小的變化也可引起生物化學讀數(shù)的波動并導致錯誤輸出。由于生物感測裝置所提供的輸出值用來影響患者對(特別是)用藥劑量的判定，因此避免錯誤讀數(shù)至關(guān)重要。因此，生物感測儀器應(yīng)該包括用于避免由不準確的或誤導性的環(huán)境溫度讀數(shù)導致的錯誤輸出值的裝置。各種現(xiàn)有技術(shù)儀器采用內(nèi)部或外部熱傳感器來獲取有關(guān)環(huán)境溫度的信息(參見例如美國專利No. 5，405，511、美國專利公布No. 2006/0229502)，然而其他一些儀器卻試圖控制反應(yīng)區(qū)的溫度，并且其他裝置試圖利用復雜算法來實現(xiàn)血樣溫度的間接測量，所述復雜算法依賴于環(huán)境溫度傳感器和交流導納測量的結(jié)合使用(參見美國專利 No. 7，407，811)。雖然對環(huán)境溫度敏感的傳感器能夠?qū)囟茸兓龀隹焖俜磻?yīng)并從而及時地提供信息，但是在某些情況下此屬性可帶來不期望的后果。例如，通常由用戶握持的生物感測儀器被置于桌面上時，可能發(fā)生快速的溫度變化，這可使隨后的生物化學讀數(shù)發(fā)生偏差，直到環(huán)境溫度讀數(shù)穩(wěn)定為止。對于試圖控制反應(yīng)區(qū)溫度的儀器而言，如果該生物感測儀器為電池驅(qū)動的，則控制反應(yīng)區(qū)溫度會變得并不實際可行，因為這要耗用儀器電池的過大的功率。 此外，諸如美國專利No. 7，407，811中描述的某些方法未對估計環(huán)境溫度的問題提供通用的解決方案；該專利中描述的方法被設(shè)計成與特定的血糖試條一起使用，如果測試條化學性質(zhì)或測試條幾何形狀發(fā)生變化，則必須修正所公開的算法。仍需要這樣的溫度感測系統(tǒng)， 其可克服這些問題并用其他方式改善生物感測儀器的分析物測量的精度。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括基本上限定某個內(nèi)部空間的殼體；位于殼體內(nèi)或靠近殼體的分析物測量部件；設(shè)置在殼體內(nèi)的第一位置處且與熱源熱連通的第一溫度傳感器；設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處且相對于第一溫度傳感器在較小程度上與熱源熱連通的第二溫度傳感器；以及處理器，其設(shè)置在殼體內(nèi)，與第一溫度傳感器和第二溫度傳感器電子通信，并且使用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度。還公開了包括下列部件的系統(tǒng)基本上限定某個內(nèi)部空間的殼體；位于殼體內(nèi)或靠近殼體的分析物測量部件；設(shè)置在殼體內(nèi)的第一位置處且與熱源熱連通的第一溫度傳感器；設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處且相對于所述第一溫度傳感器在較大程度上與所述殼體外的周圍環(huán)境熱連通的第二溫度傳感器；以及處理器，其設(shè)置在殼體內(nèi)，與第一溫度傳感器和第二溫度傳感器電子通信，并且使用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度。在又一個方面，提供了用于計算與插入分析物評估系統(tǒng)中的測試條相關(guān)的溫度的方法，其包括測量分析物評估系統(tǒng)中與熱源熱連通的第一位置處的第一溫度；測量分析物評估系統(tǒng)中相對于第一位置在較小程度上與熱源熱連通的第二位置處的第二溫度；以及使用測得的第一溫度和測得的第二溫度計算與測試條相關(guān)的溫度。


圖IA和IB分別示出了允許對靠近第二溫度傳感器的受熱空氣進行置換的本發(fā)明的實施例。圖2示出了本發(fā)明的一個實施例，其中第二溫度傳感器靠近殼體中的開口設(shè)置， 以減小第二溫度傳感器與殼體外的周圍環(huán)境之間的傳熱阻力。圖3A和:3B分別示出了可用于描述本發(fā)明某些方面的簡化熱力學模型和穩(wěn)態(tài)熱力學等效電路。圖4A和4B分別示出了本發(fā)明一個實施例的評價結(jié)果以及與測試相關(guān)的溫度誤差，該實施例被構(gòu)造成提供了讓來自周圍環(huán)境的用于置換靠近第二溫度傳感器的受熱空氣的空氣流動的對流系統(tǒng)。圖5A和5B分別示出了本發(fā)明一個實施例的評價結(jié)果以及與測試相關(guān)的溫度誤差，該實施例被設(shè)計成可增加第二溫度傳感器與周圍環(huán)境之間的有效表面接觸面積。圖6A和6B分別示出了本發(fā)明另一個實施例的評價結(jié)果以及與測試相關(guān)的溫度誤差，該實施例被設(shè)計成可增加第二溫度傳感器與周圍環(huán)境之間的有效表面接觸面積。
具體實施例方式結(jié)合對構(gòu)成本公開一部分的附圖和實例的下列詳細說明，可以更易于理解本發(fā)明。應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于本文所述和/或所示的具體產(chǎn)品、方法、條件或參數(shù)，并且本文所用術(shù)語僅用于以舉例的方式描述具體實施例的目的，并非旨在限制受權(quán)利要求書保護的本發(fā)明。使用一種或多種溫度傳感器(例如熱敏電阻器、溫度計或熱電偶裝置)對生物感測儀器周圍的環(huán)境溫度進行測量，可提供可用于改善生物樣品中一種或多種分析物的測量精度的信息。然而，此類方法未考慮且實際上可能有意忽略了生物感測儀器的一個或多個部件產(chǎn)生的熱對于環(huán)境溫度確定的影響。目前已發(fā)現(xiàn)，除了測量接近于儀器外部的周圍環(huán)境的溫度之外，還采集與熱源熱連通的生物感測儀器內(nèi)的位置處的溫度測量值，這樣可通過讓儀器補償影響樣本與測試條傳感器組件的反應(yīng)的實際溫度條件來改善儀器對測試樣本中的分析物進行準確測量的能力。本發(fā)明所公開的“雙溫度”測量方法可改善生物感測儀器給出分析物水平的準確讀數(shù)的能力，這對于用戶獲得醫(yī)療信息的能力具有積極效果， 所述醫(yī)療信息對于用藥、醫(yī)生或護士的咨詢意見或其他治療方案做出適當和及時的決定而言是必要的。此外，本發(fā)明使得溫度測定與裝置取向、功率波動以及裝置中可使溫度讀數(shù)發(fā)生偏差的其他因素無關(guān)，在所述裝置中，傳感器只用來估計環(huán)境溫度而不是對環(huán)境溫度和與熱源熱連通的生物感測儀器內(nèi)某個位置處的溫度這二者進行測量。在本發(fā)明的一個方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括基本上限定某個內(nèi)部空間的殼體；位于殼體內(nèi)或靠近殼體的分析物測量部件；設(shè)置在殼體內(nèi)的第一位置處且與熱源熱連通的第一溫度傳感器；設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處且相對于第一溫度傳感器在較小程度上與熱源熱連通的第二溫度傳感器；以及處理器，其設(shè)置在殼體內(nèi)，與第一溫度傳感器和第二溫度傳感器電子通信，并且使用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度。還公開了包括下列部件的系統(tǒng)基本上限定某個內(nèi)部空間的殼體；位于殼體內(nèi)或靠近殼體的分析物測量部件；設(shè)置在殼體內(nèi)的第一位置處且與熱源熱連通的第一溫度傳感器；設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處且相對于所述第一溫度傳感器在較大程度上與所述殼體外的周圍環(huán)境熱連通的第二溫度傳感器；以及處理器，其設(shè)置在殼體內(nèi)，與第一溫度傳感器和第二溫度傳感器電子通信，并且使用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度。在又一個方面，提供了用于計算與插入分析物評估系統(tǒng)中的測試條相關(guān)的溫度的方法，其包括測量分析物評估系統(tǒng)中與熱源熱連通的第一位置處的第一溫度；測量分析物評估系統(tǒng)中相對于第一位置在較小程度上與熱源熱連通的第二位置處的第二溫度；以及使用測得的第一溫度和測得的第二溫度計算與測試條相關(guān)的溫度。除非另外指明，對特定實施例、結(jié)構(gòu)、部件或功能的描述對于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)均適用。例如，“系統(tǒng)”既可以指本發(fā)明方法的“分析物評估系統(tǒng)”又可以指單獨提出權(quán)利要求的“系統(tǒng)”。本發(fā)明的系統(tǒng)包括基本上限定某個內(nèi)部空間的殼體。該殼體可由任何合適的材料制成，并且可采用能夠容納那些必須位于殼體內(nèi)的系統(tǒng)部件的任何合適的構(gòu)造形式。許多生物感測儀器具有包括由一個或多個模制件組裝而成的塑性殼的殼體。例如，所述殼體可為包括第一半殼和第二半殼的外殼，其中一個半殼在水平靜止位置上(例如在桌面上，使得裝置的長軸基本上平行于桌面表面-如果裝置無長軸，則“水平”取向可指裝置在使用時的靜止位置，例如，由此使諸如顯示器、按鈕等等的交互式部件在與所述表面接觸的裝置的相對面上面朝上地取向，或可指使得第二溫度傳感器與熱源之間的假想線所形成的軸線基本上平行于所述表面的狀態(tài))形成裝置的“上”部，而另一半殼形成裝置的“下”部，這兩個半殼被構(gòu)造成可使其彼此牢固連接，從而形成整體外殼并容納內(nèi)部部件、可部分地位于殼體外部的部件(諸如開關(guān)、界面按鈕、顯示部件等)、組裝殼體所需的結(jié)構(gòu)(諸如互鎖件、或螺釘或鉚釘孔)、電池(即，殼體可包括電池端口和/或電池蓋)、通氣孔等等。該殼體還可具有增強用戶抓握生物感測儀器的能力的一個或多個帶涂層的部分，例如在殼體外側(cè)面上的橡膠抓握部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員不難理解適用于形成分析物測量系統(tǒng)的殼體的尺寸、形狀和材料參數(shù)。分析物測量部件設(shè)置在殼體內(nèi)或靠近殼體設(shè)置。換句話講，分析物測量部件可部分或完全設(shè)置在殼體內(nèi)，可安裝或以其他方式固定在殼體上，可至少部分地由殼體限定，或可為它們的任何組合。分析物測量部件可包括用于接納測試條的縫隙，可測量存在于測試條上的生物樣品內(nèi)的分析物，從而提供分析物測量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可被傳遞到系統(tǒng)的另一部件。分析物測量部件存在于傳統(tǒng)生物感測儀器中，例如其中縫隙位于殼體的一端(實際上可模制殼體來限定該縫隙)并包括接觸測試條的插入端且接收電信號的電器元件，所述電信號從保持生物樣品的測試條末端傳輸至測試條的插入端。所述縫隙通常包括寬度與測試條相同的槽口或狹縫，用戶將測試條插入該槽口或狹縫中。電器元件與殼體內(nèi)的處理設(shè)備(例如微處理器)接口，電器元件將與接收自測試條的信號對應(yīng)的分析物測量數(shù)據(jù)提供給該處理設(shè)備。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不難理解所述分析物測量部件的各種構(gòu)造形式，他們應(yīng)當明白本發(fā)明的分析物測量部件可以與傳統(tǒng)生物感測儀器的分析物測量部件類似的方式構(gòu)造。第一和第二溫度傳感器各自可為能夠檢測靜態(tài)和/或動態(tài)溫度條件的任何裝置。 本領(lǐng)域技術(shù)人員不難理解可使用多種溫度傳感器中的任何一種，尤其包括熱敏電阻器、溫度計或熱電偶裝置。第一溫度傳感器設(shè)置在所述殼體內(nèi)的第一位置處并與熱源熱連通?，F(xiàn)代生物感測儀器通常為緊湊型裝置，并且常常包括帶背光的液晶顯示器、用于數(shù)據(jù)處理的處理器、用于無線通信的射頻元件以及許多其他電子元件或子組件；此類部件耗電并導致熱耗散。帶有內(nèi)部功率耗散的緊湊型裝置的內(nèi)部溫度有時可升至顯著高于環(huán)境溫度的溫度，這意味著利用單個內(nèi)部熱敏電阻器測量的溫度可能并不代表實際的環(huán)境溫度。這轉(zhuǎn)而又會影響源自測試條的加樣槽或反應(yīng)區(qū)的分析物讀數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，第一溫度傳感器與“熱源”(即包括作為生物感測儀器的一部分的至少一個發(fā)熱元件或子組件)熱連通，并且這可用來說明由熱源產(chǎn)生的熱對與分析物測量部件相關(guān)的溫度的測定的影響。有關(guān)在計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度時使用來自第一和第二溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)的信息在下文中描述。如本文所用，兩個部件之間或部件與環(huán)境之間的“熱連通”優(yōu)選地指部件暴露在與其他部件或與環(huán)境相關(guān)的熱條件下；部件之間或部件與特定環(huán)境之間可存在不同程度的熱連通，使得相對于發(fā)熱的第一元件或具有特定溫度條件的環(huán)境而言，第二元件可比第三元件在更小或更大的程度上與第一元件或環(huán)境熱連通。除非另外指明，第一溫度傳感器可包括不止一個分立的溫感測裝置。因此，可存在不止一個與熱源熱連通的溫度傳感器。在存在多個“第一”溫度傳感器的情況下，各溫度傳感器可與同一個熱源熱連通，各溫度傳感器可分別與不同的熱源熱連通，或一些溫度傳感器可與一個熱源熱連通，而一個或多個溫度傳感器與不同的熱源熱連通。因此，在存在多個 “第一”溫度傳感器的情況下，這些傳感器中的一者或多者可設(shè)置在殼體內(nèi)的同一位置或附近，或各“第一”溫度傳感器中的每一者可設(shè)置在殼體內(nèi)的不同位置處(優(yōu)選地，設(shè)置第一” 溫度傳感器的每個位置與任何第二溫度傳感器的位置不同)。第一溫度傳感器與熱源之間可夾入隔熱材料。隔熱材料可包括增加第一溫度傳感器與熱源之間的傳熱阻力的任何物質(zhì)和條件。例如，隔熱材料可為橡膠、塑料、金屬、泡沫 (諸如聚氨酯泡沫、泡沫聚苯乙烯等等)或任何其他合適的材料，這些材料中的許多種均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解。在存在多個“第一”溫度傳感器的情況下，隔熱材料可設(shè)置在一些或全部“第一”溫度傳感器與物理上最靠近給定的“第一”溫度傳感器的熱源之間。第二溫度傳感器設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處，并且相對于第一溫度傳感器在較小程度上與熱源熱連通。例如，第二溫度傳感器可利用空間位移在較小程度上與熱源熱連通 (即，第二溫度傳感器與熱源之間的距離大于第一溫度傳感器與熱源之間的距離)、存在于第二溫度與熱源之間的一個或多個物理熱障(或與第一溫度傳感器與熱源之間的熱障的數(shù)量或功效相比，第二溫度與熱源之間存在更多數(shù)量或更高功效的熱障)或其任何組合。 當“熱源”包括不止一個發(fā)熱元件或子組件(包括作為生物感測儀器的一部分)時，相對于第一溫度傳感器暴露在所述不止一個發(fā)熱元件或子組件所發(fā)出的組合熱量下，第二溫度傳感器在較小程度上與所述不止一個發(fā)熱元件或子組件所發(fā)出的組合熱量熱連通。在本發(fā)明的其他實施例中，第二溫度傳感器設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處，并且相對于第一溫度傳感器在較大程度上與系統(tǒng)殼體外的周圍環(huán)境熱連通。此類情況是第二溫度與周圍環(huán)境之間可存在較少的物理熱障、效力較低的熱障或較小的空間位移；或者與第二溫度傳感器相比，第一溫度傳感器與周圍環(huán)境之間存在較多的熱障、效力較高的熱障、較大的空間位移；或它們的任何組合。除非另外指明，第二溫度傳感器可包括不止一個分立的溫度感測裝置。因此，可存在不止一個相對于第一溫度傳感器在較小程度上與熱源熱連通的溫度傳感器。在存在多個 “第一”和“第二”溫度傳感器的情況下，對于給定的“第二”溫度傳感器而言，這樣的傳感器應(yīng)相對于至少一個“第一”溫度傳感器在較小程度上與熱源熱連通，或應(yīng)相對于至少一個 “第一”溫度傳感器在較大程度上與系統(tǒng)殼體外的周圍環(huán)境熱連通。在第二溫度傳感器與熱源之間可夾入隔熱材料。隔熱材料包括可增加第二溫度傳感器與熱源之間的傳熱阻力的任何物質(zhì)或條件。例如，隔熱材料可為橡膠、塑料、金屬、泡沫 (諸如聚氨酯泡沫、泡沫聚苯乙烯等等)或任何其他合適的材料，這些材料中的許多種為本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易理解。這種隔熱材料可在第一溫度傳感器與熱源之間置入隔熱材料的同時存在。在存在多個“第二”溫度傳感器的情況下，隔熱材料可設(shè)置在一些或全部“第二” 溫度傳感器與物理上最靠近給定的“第二”溫度傳感器的熱源之間。在其他實施例中，隔熱材料可設(shè)置在第一溫度傳感器與第二溫度傳感器之間。如上所述，隔熱材料包括可用于增加傳熱阻力(這里為第一溫度傳感器與第二溫度傳感器之間的傳熱阻力)的任何物質(zhì)或條件。這種隔熱材料可在絕緣材料設(shè)置于第一溫度傳感器與熱源之間、第二溫度傳感器與第一溫度傳感器之間或其二者的同時(即在同一實施例中) 存在。在存在多個“第一”和/或“第二”溫度傳感器的情況下，隔熱材料可設(shè)置在僅為一個“第一”溫度傳感器與一個“第二”溫度傳感器之間，或設(shè)置在一些或全部“第一”溫度傳感器與“第二”溫度傳感器之間。根據(jù)本發(fā)明可使用設(shè)置在第一溫度傳感器與熱源之間的隔熱材料、設(shè)置在第二溫度傳感器與熱源之間的隔熱材料和設(shè)置在第一溫度傳感器與第二溫度傳感器之間的隔熱材料的任何組合。由第一和第二溫度傳感器分別進行的溫度讀取可同時發(fā)生，或者可在彼此不同的時間發(fā)生。一個或多個第一溫度傳感器和一個或多個第二溫度傳感器之間的空間和(任選地)時間變化，可用來增強與分析物測量部件、測試條或這二者相關(guān)的溫度的計算精度。第一和第二溫度傳感器與處理器電子通信，該處理器設(shè)置在殼體內(nèi)并使用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度。電子通信是指直接或間接的電子通信，使得處理器可接收直接來自第一和第二溫度傳感器中的一者或兩者的溫度數(shù)據(jù)， 或者處理器可從某個部件接收溫度數(shù)據(jù)，該部件接收來自第一和第二溫度傳感器中的一者或兩者的溫度數(shù)據(jù)并將這樣的數(shù)據(jù)傳輸至處理器。處理器還可從分析物測量部件直接或間接地接收分析物測量數(shù)據(jù)，并且可用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)對分析物測量數(shù)據(jù)作出調(diào)整。用溫度數(shù)據(jù)對分析物測量數(shù)據(jù)作出調(diào)整的處理器可為從其他處理器部件分別接收溫度數(shù)據(jù)和分析物測量數(shù)據(jù)的中央處理單元。理想的是，第二溫度傳感器可提供與殼體外的周圍環(huán)境溫度基本上對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。為此，本發(fā)明的系統(tǒng)可優(yōu)選地采用任何這樣的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)允許第二溫度傳感器暴露在與周圍環(huán)境接近的溫度條件下(第二溫度傳感器被設(shè)置在殼體內(nèi))，即便是為了實用目的(例如為了防止損壞傳感器)。在一些實施例中，環(huán)境空氣(即來自殼體外的周圍環(huán)境的空氣，或具有與殼體外周圍環(huán)境相同的溫度的空氣)接觸第二溫度傳感器并置換靠近第二溫度傳感器的受熱空氣。例如，本發(fā)明的系統(tǒng)可包括位于殼體中靠近第二溫度傳感器的位置處的第一開口、位于殼體中第二位置處的第二開口、在第一開口與第二開口之間延伸且容納第二溫度傳感器的通道，其中各開口使通道與殼體外的周圍環(huán)境流體連通。兩個位置之間的“流體連通”是指空氣能夠在兩者間流動。同樣，本發(fā)明的系統(tǒng)可包括對流系統(tǒng)，其讓空氣從殼體外周圍環(huán)境流入進入內(nèi)部空間的至少一部分中，其中該空氣流置換靠近第二溫度傳感器的受熱空氣。 如本文所用，“受熱空氣”是指其溫度升高至超過生物感測儀器殼體外的周圍環(huán)境溫度的空氣，其中溫度升高通常是由生物感測儀器的一個或多個部件的熱耗散所致。對流系統(tǒng)可由殼體內(nèi)兩個位置之間所形成的溫差引起。例如，殼體內(nèi)耗散的熱通常會傳遞至殼體的上部， 而殼體的下部可用適當?shù)母魺岵牧吓c熱源隔離。殼體下部與殼體上部之間的溫差形成氣流。圖IA示出了本發(fā)明實施例的側(cè)視圖(省去殼體的近側(cè)壁以便于觀察殼體內(nèi)的部件)，其中環(huán)境空氣經(jīng)由開口進入殼體，流經(jīng)第二溫度傳感器，并置換靠近第二溫度傳感器的受熱空氣，使得受熱空氣從殼體中的第二開口流出?？諝饬鞯穆窂?箭頭)與通道的輪廓對應(yīng)，當儀器被置于平坦表面上的水平、靜止位置時，該通道優(yōu)選地在生物感測儀器內(nèi)基本上豎直取向。在圖IA中，諸如上文所描述的隔熱材料用于增加第二溫度傳感器與設(shè)置在殼體其他部分中的一個或多個熱源(未示出)之間的傳熱阻力，并且諸如金屬的導熱材料用于提供比靠近第二溫度傳感器的殼體部分更好的導熱性，以在殼體內(nèi)形成溫差，從而進一步促使熱離開第二溫度傳感器流動。在其他實施例中，一個或多個熱源生成熱，從而形成被環(huán)境空氣置換的受熱空氣。 因此，一個或多個熱源可生成受熱空氣以使對流系統(tǒng)能夠形成，該對流系統(tǒng)讓空氣從殼體外周圍環(huán)境流入并隨之置換靠近第二溫度傳感器的受熱空氣。在一些實施例中，受熱空氣由從熱源經(jīng)由接觸熱源的傳遞部件傳來的熱形成。例如，從熱源(如微處理器)經(jīng)由電路板傳來的熱可形成受熱空氣。如上所述，與生物感測儀器相關(guān)的熱源可包括帶背光的液晶顯示器、用于數(shù)據(jù)處理的處理器、用于無線通信的射頻元件以及許多其他耗電的電子元件或子組件。在一些實施例中，來自殼體外部環(huán)境的環(huán)境空氣所穿過的通道可與熱源至少部分地熱連通。圖IB示出了其中通道經(jīng)由其上裝有熱源的印刷電路板(PCB)與熱源(如圖上未示出的微處理器)熱連通的實施例；PCB未被隔熱材料與通道隔離，它實際上生成被從殼體外的周圍環(huán)境流入的空氣置換的受熱空氣?？諝饬鞯穆窂?箭頭)與通道的輪廓對應(yīng)， 當該儀器被置于平坦表面上的靜止位置時，該通道優(yōu)選地在生物感測儀器內(nèi)基本上豎直取向。圖IB所示的變形布置方式可避免對使用導熱材料(如圖IA中所示)的需求。此外， 根據(jù)此類實施例，測試條插入其中的縫隙可用作“第二開口 ”，從第二溫度傳感器置換的受熱空氣將通過該“第二開口，，排出通道，從而無需提供單獨的“第二開口 ”。本發(fā)明的系統(tǒng)可采用允許第二溫度傳感器暴露在與周圍環(huán)境接近的溫度條件下的任何構(gòu)造形式。在某些實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)可被構(gòu)造成減小了第二溫度傳感器與所述殼體外的周圍環(huán)境之間的傳熱阻力。在其他實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)可被構(gòu)造成增加了第二溫度傳感器與殼體外的周圍環(huán)境之間的有效表面接觸面積。例如，第二溫度傳感器可靠近殼體中的開口設(shè)置。第二溫度傳感器與周圍環(huán)境之間的“接觸”不必為直接的，而是可經(jīng)由具有低熱阻的部件傳遞。例如，第二溫度傳感器可靠近殼體中的開口設(shè)置，并且導熱材料可設(shè)置在第二溫度傳感器與殼體中的開口之間。“導熱材料”可指任何其傳熱阻力低于形成殼體的基本材料的任何材料；例如，導熱材料可為金屬(諸如鋁、銅、鋼、銀或如黃銅等等的合金)、塑料、玻璃、或任何其他合適的材料。作為另外一種選擇，導熱材料可與形成殼體的基本材料相同，但其具有更薄的橫截面，以使得橫跨導熱材料的傳熱阻力相對于橫跨殼體某一部分的傳熱阻力降低。第二溫度傳感器可裝在設(shè)于傳感器與殼體中的開口之間的導熱材料上。在一些實施例中，“吸熱(heat sink)”材料可設(shè)置在導熱材料與傳感器之間。 吸熱材料可為具有低傳熱阻力的任何物質(zhì)，以使殼體外周圍環(huán)境與第二溫度傳感器之間的傳熱路徑減至最小。吸熱材料可為(例如)通過對由吸熱材料連接的部件的不規(guī)則表面進行補償來增加導熱界面熱導率的流體或糊狀物質(zhì)。其實例包括熱脂、導熱膏以及本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的其他材料。第二溫度傳感器、殼體中的開口以及導熱材料可與殼體所限定的內(nèi)部空間的其余部分至少部分地隔離。第二溫度傳感器、殼體中的開口以及導熱材料的隔離可包括通過使用如上定義的隔熱材料(即增加傳熱阻力的任何材料)來實現(xiàn)的熱隔離。圖2示出了本發(fā)明實施例的水平取向的側(cè)視圖，正如將系統(tǒng)置于平坦表面上的靜止位置(即，使得系統(tǒng)的長軸基本上平行于所述平坦表面；如果系統(tǒng)無長軸，則“水平”取向可指使得由第二溫度傳感器與熱源之間的假想線形成的軸線基本上平行于所述表面的狀態(tài))時那樣；圖中略去了殼體3的近側(cè)壁以便于觀察內(nèi)部部件。此實施例包括殼體3中的開口 1，在開口 1上設(shè)置有導熱材料板5。第二溫度傳感器7安裝在板5上，并且這些部件均包封在隔熱材料9、11內(nèi)， 從而將其與內(nèi)部空間的其他部分Mp M2至少部分地熱隔離。板5增加了殼體3外部的周圍環(huán)境A與第二溫度傳感器7之間的有效表面接觸面積，這轉(zhuǎn)而又降低了周圍環(huán)境A與第二溫度傳感器7之間的傳熱阻力。如果系統(tǒng)的取向改變，例如，如果系統(tǒng)以第二溫度傳感器7位于“頂部”(而非圖2 所示位于“側(cè)面”)的方式豎直取向，則與系統(tǒng)水平取向時相比，從熱源S(實際部件未示出) 散出的熱可在更大程度上通過對流到達第二溫度傳感器7，從而給第二溫度傳感器7的溫度讀數(shù)帶來誤差。為了使系統(tǒng)取向改變的影響最小化，可用可選的包含隔熱材料的熱對流屏障13來增加M1 (第一溫度傳感器8和第二溫度傳感器7均位于其中)與M2 (熱源S設(shè)于其中)之間的傳熱阻力。如下文實例2中所證實，在熱源所在的系統(tǒng)內(nèi)部空間的一部分與系統(tǒng)內(nèi)部空間部分之間添加熱對流屏障可在系統(tǒng)取向從例如水平改變?yōu)樨Q直(反之亦然) 時校正熱對流的影響。第一和第二溫度傳感器與處理器電子通信，該處理器設(shè)置在殼體內(nèi)并使用來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與分析物測量部件相關(guān)的溫度。然后，系統(tǒng)可在對測試條上的分析物進行測量期間補償所計算的與分析物測量部件相關(guān)的溫度。例如，對測試條上的分析物進行測量可獲取分析物測量數(shù)據(jù)，該分析物測量數(shù)據(jù)可被調(diào)整以計及從第一和第二溫度傳感器獲取的溫度數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^與第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和分析物測量部件中的任一者電子通信的獨立處理器來執(zhí)行與分析物測量部件相關(guān)的溫度的計算、分析物測量數(shù)據(jù)的接收以及對所計算的與分析物測量部件相關(guān)的溫度的任何補償，或者這些功能中的每一個均可通過單個多功能處理器執(zhí)行。如本文所用，“電子通信”可通過實體裝置(例如電路)傳遞或可為“無線的”。接收分析物測量數(shù)據(jù)的處理器可以是接收來自第一和第二溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)的同一處理器。作為另外一種選擇，使用溫度數(shù)據(jù)對分析物測量數(shù)據(jù)作出調(diào)整的處理器可以是從其他處理器部件分別接收溫度數(shù)據(jù)和分析物測量數(shù)據(jù)的中央處理單元。本領(lǐng)域技術(shù)人員不難理解本發(fā)明系統(tǒng)的處理器和其他部件的各種配置，并且可根據(jù)本發(fā)明使用任何合適的配置。可使用簡化的穩(wěn)態(tài)熱力學模型來描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)所考慮的因素，從而計算與分析物測量部件和/或測試條相關(guān)的溫度，和/或在分析物測量期間對所計算的與分析物測量部件和/或測試條相關(guān)的溫度進行補償。圖3A和;3B分別示出了簡化熱力學模型和穩(wěn)態(tài)熱力學的等效電路，其中采用以下縮寫
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括殼體，其基本上限定內(nèi)部空間； 分析物測量部件，其位于所述殼體內(nèi)或靠近所述殼體； 第一溫度傳感器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)的第一位置處且與熱源熱連通； 第二溫度傳感器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)的第二位置處且相對于所述第一溫度傳感器在較小程度上與所述熱源熱連通；以及處理器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，與所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器電子通信，并使用來自所述溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與所述分析物測量部件相關(guān)的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中隔熱材料介于所述第一溫度傳感器與所述熱源之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中隔熱材料介于所述第二溫度傳感器與所述熱源之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中隔熱材料介于所述第一溫度傳感器與所述第二溫度傳感器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中環(huán)境空氣接觸所述第二溫度傳感器并置換靠近所述第二溫度傳感器的受熱空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，包括位于所述殼體中靠近所述第二溫度傳感器的位置處的第一開口、位于所述殼體中第二位置處的第二開口、在所述第一開口與所述第二開口之間延伸且容納所述第二溫度傳感器的通道，其中所述開口各自使所述通道與所述殼體外的周圍環(huán)境流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述處理器的至少一部分未被隔熱材料與所述通道隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括對流系統(tǒng)，該對流系統(tǒng)允許來自所述殼體外的周圍環(huán)境的空氣流進入所述內(nèi)部空間的至少一部分中，其中所述空氣流置換靠近所述第二溫度傳感器的受熱空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述熱源產(chǎn)生形成所述受熱空氣的熱量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述受熱空氣通過經(jīng)由接觸所述熱源的傳遞部件從所述熱源傳來的熱形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳遞部件為電路板。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二溫度傳感器靠近所述殼體中的開口設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中導熱材料設(shè)置在所述第二溫度傳感器與所述殼體中的所述開口之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器安裝在所述導熱材料上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述導熱材料包括金屬或塑料。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括隔熱材料，所述隔熱材料將所述第二溫度傳感器、所述導熱材料和所述開口與所述殼體的內(nèi)部空間的其余部分至少部分地隔離。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被構(gòu)造成減小了所述第二溫度傳感器與所述殼體外的周圍環(huán)境之間的傳熱阻力。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器通過根據(jù)式(I)執(zhí)行計算來算出與所述分析物測量部件相關(guān)的所述溫度(TA)TA = TS + -^-(TM -TS) (I) K — 1其中TS為通過所述第二溫度傳感器測量的溫度，TM為通過所述第一溫度傳感器測量的溫度，并且K由K (TS-ΓΑ) {ΤΜ-ΤΑ)定義，其中TS為通過所述第二溫度傳感器測量的溫度，TA為所述殼體外的周圍環(huán)境的實際溫度，并且TM為通過所述第一溫度傳感器測量的溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)在對測試條上的分析物進行測量期間補償計算出的所述分析物測量部件處的所述溫度。
20.一種用于計算與插入分析物評估系統(tǒng)中的測試條相關(guān)的溫度的方法，其包括測量所述分析物評估系統(tǒng)中與熱源熱連通的第一位置處的第一溫度；測量所述分析物評估系統(tǒng)中相對于所述第一位置在較小程度上與所述熱源熱連通的第二位置處的第二溫度；以及利用所測得的第一溫度和所測得的第二溫度計算與所述測試條相關(guān)的溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第一溫度通過第一溫度傳感器測量，并且所述第二溫度通過第二溫度傳感器測量，并且其中所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器均位于所述系統(tǒng)的殼體內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中隔熱材料介于所述第二溫度傳感器與所述熱源之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中隔熱材料介于所述第二溫度傳感器與所述第一溫度傳感器之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括包封所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器且基本上限定某個內(nèi)部空間的殼體，并且其中所述第二溫度傳感器靠近所述殼體中的開口設(shè)置。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中導熱材料設(shè)置在所述第二溫度傳感器與所述殼體中的所述開口之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述溫度傳感器安裝在所述導熱材料上。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述導熱材料包括金屬或塑料。
28.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述系統(tǒng)被構(gòu)造成減小了所述第二溫度傳感器與所述殼體外的周圍環(huán)境之間的傳熱阻力。
29.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述系統(tǒng)還包括隔熱材料，所述隔熱材料將所述第二溫度傳感器、所述導熱材料和所述開口與所述殼體的內(nèi)部空間的其余部分至少部分地隔離。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中環(huán)境空氣接觸所述第二溫度傳感器并置換靠近所述第二溫度傳感器的受熱空氣。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括包封所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器的殼體、位于所述殼體中靠近所述第二溫度傳感器的位置處的第一開口、 位于所述殼體中的第二位置處的第二開口、在所述第一開口與所述第二開口之間延伸且容納所述第二溫度傳感器的通道，其中所述開口各自使所述通道與所述殼體外的周圍環(huán)境流體連通。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中與所述測試條相關(guān)的所述溫度通過位于所述系統(tǒng)的殼體內(nèi)的處理器來計算。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述處理器與測量所述第一溫度的第一溫度傳感器和測量所述第二溫度的第二溫度傳感器電子通信。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述處理器通過根據(jù)式(I)執(zhí)行計算來算出與所述測試條相關(guān)的所述溫度(TA)TA = TS+ -^(TM-TS) (I) K — 1其中TS為通過所述第二溫度傳感器測量的溫度，TM為通過所述第一溫度傳感器測量的溫度，并且K由K — (TS-TA) {ΤΜ-ΤΑ)定義，其中TS為通過所述第二溫度傳感器測量的溫度，TA為所述殼體外的周圍環(huán)境的實際溫度，并且TM為通過所述第一溫度傳感器測量的溫度。
35.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括在對所述測試條上的分析物進行測量期間補償計算出的與所述測試條相關(guān)的所述溫度。
36.一種系統(tǒng)，包括殼體，其基本上限定內(nèi)部空間；分析物測量部件，其位于所述殼體內(nèi)或靠近所述殼體；第一溫度傳感器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)的第一位置處且與熱源熱連通；第二溫度傳感器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)的第二位置處且相對于所述第一溫度傳感器在較大程度上與所述殼體外的周圍環(huán)境熱連通；以及處理器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，與所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器電子通信，并使用來自所述溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)來計算與所述分析物測量部件相關(guān)的溫度。
全文摘要
本發(fā)明特別涉及用于計算與生物感測儀器(如血糖監(jiān)測儀)的分析物測量部件、與插入生物感測儀器的測試條或這兩者相關(guān)的溫度的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可采用至少兩個溫度傳感器，并且所獲取的溫度信息可用于對有關(guān)生物樣品中分析物的數(shù)據(jù)作出調(diào)整，從而提供更精確的分析物測量。
文檔編號G01K15/00GK102575963SQ200980142013
公開日2012年7月11日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者K·諾伊伯特, M·Z·克爾曼尼, T·M·韋伯, T·耶特 申請人:生命掃描有限公司