專利名稱：尤其是用于血糖確定的測量系統(tǒng)和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尤其是用于血糖確定的測量系統(tǒng)，具有包括光源和探測器的光度測量單元以及具有可以被施加樣品、尤其是體液并且為了光學探測分析物而可被引入到光源和探測器之間的光路中的分析測試元件。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的測量方法。
背景技術(shù)：
在用于血糖確定的實踐中已知的這種類型的系統(tǒng)基于以測試條或測試帶形式的不可逆地反應(yīng)的載體結(jié)合測試元件。所述系統(tǒng)應(yīng)該也能夠?qū)τ谕庑型ㄟ^在自動的緊湊的手持設(shè)備中處理在實驗室環(huán)境外以如糖尿病的醫(yī)學治療所要求的足夠精度實現(xiàn)血液葡萄糖測量。測量流程規(guī)定，在施加血液樣品之后通過適宜地重復(fù)的光度測量來確定分析物濃度。在此重要的是，測量邊緣條件的改變與本來的分析物檢測無關(guān)地被識別。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明所基于的任務(wù)是，進一步改善在現(xiàn)有技術(shù)中所已知的裝置和方法和尤其是測量過程的質(zhì)量和精度，其中應(yīng)該以有限的耗費實現(xiàn)高效并且緊湊的系統(tǒng)。為了解決該任務(wù)建議在獨立專利權(quán)利要求中說明的特征組合。本發(fā)明的有利的擴展方案和改進方案由從屬權(quán)利要求中得到。與此相應(yīng)地，關(guān)于測量系統(tǒng)建議光源具有在第一波長范圍中被觸發(fā)用于發(fā)送脈動交變光的第一輻射器和在第二波長范圍中被激勵用于發(fā)射熒光的第二輻射器。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊并且高效的多波長光源，該多波長光源發(fā)出不同波長范圍的可調(diào)節(jié)的輻射并且允許選擇性的信號分析。因此，也可能的是，同時執(zhí)行分析物和控制測量，以便這樣能夠保證所需的測量質(zhì)量。為了選擇性的信號檢測，有利的是，交變光具有脈沖持續(xù)時間，并且突光以突光壽命衰減，以及熒光壽命是脈沖持續(xù)時間的多倍。因此，不同的壽命或者衰減時間可以在不同的波長范圍中被用于電子地選擇以代替利用濾波器等的耗費的波長選擇。結(jié)構(gòu)上有利的實施規(guī)定，第一輻射器通過尤其是在UV范圍中發(fā)射的發(fā)光二極管構(gòu)成。也有利的是，第二福射器由發(fā)光材料構(gòu)成，該發(fā)光材料通過脈沖式第一福射器光學激勵以發(fā)出尤其是可見的熒光。發(fā)光二極管具有高的發(fā)光密度并且因此能夠良好地被用于密集聚束的光束。通過與發(fā)光材料的組合可以放棄多個單個LED，所述單個LED能夠處于不同位置并且僅能耗費地聚束成均勻的光束。特別優(yōu)選地，兩個輻射器經(jīng)由統(tǒng)一的光學傳輸路徑或光路共同地被定向到測試元件的測量面上。尤其在所需的結(jié)構(gòu)空間方面的進一步的改善通過如下方式得到，即將作為發(fā)熒光的發(fā)光材料層的第二輻射器施加到第一輻射器的輻射面上，使得可以通過唯一的部件產(chǎn)生兩個光分量。有利地，探測器具有用于共同地檢測交變光和熒光的光電接收器和兩個用于波長選擇地進行測量值確定的放大器通道。
為了時間分辨地單獨地檢測通過交變光產(chǎn)生的交變光信號分量，有利的是，探測器具有用交變光的脈沖頻率可調(diào)制的鎖定放大器。為了信號處理，有利的是，探測器包括尤其是作為積分器工作的用于檢測由交變光和熒光所產(chǎn)生的和信號的放大器和用于確定交變光和/熒光的信號分量、尤其是用于將交變光信號分量從和信號中減去的信號處理器。為了現(xiàn)場進行接近病人的測量，有益的是，將測量單元集成在手持設(shè)備中并且將測試元件設(shè)計為在該手持設(shè)備中一次性使用的用品。
該測試元件為了反射光度測量作為反射器被布置在光源和探測器之間的光路中并且優(yōu)選地通過與樣品接觸的試劑層實現(xiàn)在樣品中的分析物的光度探測。為此，該測試元件有利地具有用于涂敷樣品的容納區(qū)域，而測試元件的必要時遠離該容納區(qū)域或者在背側(cè)背離容納區(qū)域的測量區(qū)接收來自光源的輻射器的輻射并且將該輻射優(yōu)選散射地在探測器方向上反射。通過樣品或者處于其中的分析物，測試元件的光學特性改變，所述光學特性導(dǎo)致相應(yīng)改變的測量信號。特別有利的實施規(guī)定，測試元件經(jīng)由光學單元、尤其是光導(dǎo)體被耦合到光源上，并且所述光學耦合通過在所述波長范圍之一中的單獨的信號分析來控制。為了輸入耦合到薄的光導(dǎo)體中，需要盡可能小的光源，以便實現(xiàn)高的輸入耦合效率。在此情況下，應(yīng)注意到，僅在高損耗下能對多個單獨的LED進行輸入耦合。在方法方面，開頭所述的任務(wù)通過如下方式來解決，即在第一波長范圍中觸發(fā)光源的第一輻射器用于發(fā)送脈動交變光，并且在第二波長范圍中激勵第二輻射器用于發(fā)射由交變光疊加的熒光。在此可以通過時間分辨的信號檢測優(yōu)選借助鎖定放大器來檢測分配給交變光的信號分量。由如下方式得到另外的優(yōu)點，即在一個波長范圍中檢測樣品中的分析物的測量值，并且在另一波長范圍中檢測用于將測試元件光學耦合到測量單元上的控制值。


在下面，借助在附圖中示意性示出的實施例進一步闡述本發(fā)明。其中
圖I示出了具有多波長光度計的用于血糖測量的測量系統(tǒng)的框 圖2示出了根據(jù)圖I的光度計的脈沖輻射器和熒光輻射器的輻射強度的時間變化曲線.
圖3示出了多波長測量的另一實施例的對數(shù)時間刻度上的輻射強度。
具體實施例方式在圖I中所示的測量系統(tǒng)10包括便攜式測試設(shè)備12和其中可使用的用于對樣品分別一次性測試的特別是用于確定血液樣品中葡萄糖的測試元件14。為此目的，測試設(shè)備12具有光度測量單元16，在該測量單元16的光路18中可引入例如測試條或測試帶形式的一次性測試元件14，其中通過用于身體部位的容納部20能夠?qū)崿F(xiàn)在測試元件14的直接樣品涂敷。該測試元件14配備有干化學試劑層，該試劑層通過可光度測量的顏色突變對分析物(例如葡萄糖)起反應(yīng)。該試劑層可以作為劃界的測試區(qū)域被施加到透明的載體上。光度測量單元16包括多波長光源22和兩通道探測器24。光源22的脈沖式第一福射器26被運行用于發(fā)送脈動交變光28,而發(fā)突光的第二福射器30通過第一福射器的光被激勵用于發(fā)射較長波的熒光32。第一輻射器26適宜地通過在UV范圍中發(fā)射的發(fā)光二極管構(gòu)成，并且第二輻射器通過在可見波長范圍中發(fā)熒光的在發(fā)光二極管上的發(fā)光材料層來構(gòu)成。通過這種方式可對作為統(tǒng)一部件的兩個輻射器26、28通電并且共同地定向到測試元件14的測量面34上。為了將光聚束到盡可能小的測量光斑，可以將聚光透鏡36和/或光導(dǎo)體設(shè)置在兩個輻射器的共同的光學傳輸路徑中。為了識別測試元件14的光學耦合的狀態(tài)改變和檢驗光學傳輸行為，可以借助熒光來確定控制值，而對分析物進行響應(yīng)的UV光能夠?qū)崿F(xiàn)測量值的確定，該測量值可以以針對用戶的數(shù)字濃度說明在顯示器38上被顯示?？刂浦荡_定能夠?qū)崿F(xiàn)，在提供測試元件的過程中通過設(shè)備側(cè)的驅(qū)動或用戶側(cè)的干預(yù)來識別對測量條件的無意的影響。例如，通過將身體部位按壓到測試元件14上引起的樣品涂敷導(dǎo)致非故意的變形或位移。此外，測量值在樣品施加的開始時刻的檢測是不可靠的或不準確的，因為測試區(qū)域濕潤不是突然均勻地進行的并且光學特性變化。為了這里實現(xiàn) 補救，可以通過兩波長測量來以小的設(shè)備耗費保證相對干擾的所需的測量精度和魯棒性。為此目的，探測器24具有在兩個測量波長范圍中敏感的光電接收器40和兩個連接在其上的用于波長選擇地進行測量值確定的放大級或放大器通道42、44。在第一放大級42中，布置有用于時間分辨地檢測交變光信號分量的鎖定放大器46。在第二放大級中存在積分放大器48用于積分地檢測由交變光和熒光產(chǎn)生的和信號。布置在后面的信號處理器50能夠?qū)崿F(xiàn)將交變光信號分量從和信號中減去并且因此實現(xiàn)熒光信號分量或不變光信號分量的單獨的確定。如由圖2可以看出的，第一輻射器26可以通過快速的電流脈沖例如以毫秒時鐘被觸發(fā)用于發(fā)送脈動交變光。UV光28通過電流脈沖幾乎無延遲地被產(chǎn)生，使得得出各個可分辨的具有I μ S的脈沖持續(xù)時間的光脈沖52。但是第二輻射器的由此被激勵的熒光不能跟隨該節(jié)奏，因為它以顯著更長的時間常數(shù)衰減。在所示的例子中，通過點劃曲線54表示作為具有熒光壽命為例如20 μ s的發(fā)光層30的熒光體的信號下降。這里，可以示例性地列舉在商業(yè)上可以購得的來自Honeywell公司的商標名稱為Lumilux CD163的突光體,其在綠色波長范圍內(nèi)在最大517nm處發(fā)突光。由于快速的脈沖序列和相對長的突光壽命,該信號下降相應(yīng)地被縮短，使得僅僅具有小的剩余波紋的不變光分量可被觀察到。從而因此得到通過較長波的熒光32的幾乎恒定的不變光疊加的短波光的快速交變。因為在探測時可以在不變光分量和光的脈動分量之間進行區(qū)分，因此能夠分離地測量由兩個輻射器26、28發(fā)出的不同的光分量而無需使用波長濾波器等。利用鎖定放大器46能夠以特別簡單的方式實現(xiàn)交變光分量的測量。在此情況下，具有經(jīng)調(diào)制的UV光的頻率的參考信號被產(chǎn)生并通過移相器在其相位方面被調(diào)整。代替于移相器，也可以使用所謂的雙鎖放大器，其通過在相位O和90度處的雙重測量可以與相位無關(guān)地檢測交變光。通過乘法器然后將本來的測量信號與參考信號相乘，使得僅僅交變光分量提供有限的輸出信號并且該綠色不變光的主要部分不被連同檢測。借助放大器48在較長時間上的信號積分得出UV光28和綠色光32的和。然后，在信號處理器50中的簡單算法可以將交變光分量從和信號中減去，以便這樣得到對于不變光分量的單獨的測量值。
原則上不需要完全分離地檢測具有非常強地不同的頻率的交變光和不變光。即使在頻率較近地毗鄰的情況下，也得出具有兩個波長的不同分量的兩個不同信號，其可通過求解方程組(具有兩個未知量的兩個方程)來確定。積分器可以被具有合適的其他頻率的放大器代替，并且處理器不必被限制于簡單的減法。如由下面的表格示意性得知的，也可將所闡述的多波長測量原理利用分級衰減時間的合適的熒光體擴張到多于兩個的波長或光顏色上。作為對于實現(xiàn)高脈沖幅度的極限頻率在此情況下說明如下頻率，即該頻率等于十倍的衰減時間
權(quán)利要求
1.尤其是用于血糖確定的測量系統(tǒng)，具有包括光源(22)和探測器(24)的光度測量單元(16)以及具有可以被施加樣品、尤其是體液并且為了光學探測分析物而可被引入到光源(22)和探測器(24)之間的光路(18)中的分析測試元件(14)，其特征在于，光源(22)具有在第一波長范圍中可被觸發(fā)用于發(fā)送脈動交變光(28)的第一輻射器(26)和在第二波長范圍中可被激勵用于發(fā)射熒光(32)的第二輻射器(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，交變光(28)具有脈沖持續(xù)時間，并且熒光(32)以熒光壽命衰減，以及熒光壽命是脈沖持續(xù)時間的多倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，第一輻射器(26)通過尤其是在UV范圍中發(fā)射的發(fā)光二極管構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I一 3之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，第二輻射器(30)由發(fā)光材料構(gòu)成，該發(fā)光材料可通過脈沖式第一輻射器(26)光學激勵以發(fā)出尤其是可見的熒光(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I一 4之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，將第二輻射器(30)作為發(fā)熒光的發(fā)光材料層施加到第一輻射器(26)的輻射面上，使得兩個輻射器共同地被定向到測試元件(14)的測量面(34)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I一 5之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，探測器(24)具有用于共同地檢測交變光和熒光(28，32 )的光電接收器(40 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求I一 6之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，探測器(24)具有兩個用于波長選擇地進行測量值確定的放大器通道(42，44 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求I一 7之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，探測器(24)具有用交變光(28)的脈沖頻率可調(diào)制的鎖定放大器(46)，用于檢測由交變光(28)產(chǎn)生的交變光信號分量。
9.根據(jù)權(quán)利要求I一 8之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，探測器(24)包括尤其是作為積分器(48)工作的用于檢測由交變光(28)和熒光(32)所產(chǎn)生的和信號的放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I一 9之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，探測器(24)具有用于確定交變光和/熒光的信號分量、尤其是用于將交變光信號分量從和信號中減去的信號處理器(50)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I一 10之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，測量單元(16)被集成到手持設(shè)備(12)中并且所述測試元件(14)被設(shè)計為在該手持設(shè)備(12)中一次性使用的用品。
12.根據(jù)權(quán)利要求I一 11之一所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，該測試元件(14)經(jīng)由光學單元(36)、尤其是透鏡或光導(dǎo)體可被耦合到光源(22)上，并且所述光學耦合可通過在所述波長范圍之一中的單獨的信號分析來控制。
13.尤其是用于血糖確定的測量方法，其中將樣品、尤其是體液施加到可用作用品的分析測試元件(14)上，并且該測試元件(14)借助包括光源(22)和探測器(24)的光度測量單兀(16)被光學掃描,其特征在于,光源(22)的第一福射器(26)在第一波長范圍中被觸發(fā)用于發(fā)送脈動交變光(28)，以及第二輻射器(30)在第二波長范圍中被激勵用于發(fā)射被交變光(28)疊加的熒光(32)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測量方法，其特征在于，通過時間分辨的信號檢測優(yōu)選借助鎖定放大器(46)來確定分配給交變光(28)的信號分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的測量方法，其特征在于，在一個波長范圍中檢測樣品中分析物的測量值，并且在另一波長范圍中檢測用于將測試元件(14)光學耦合到測量單元(16)上的控制值。
全文摘要
本發(fā)明涉及尤其是用于血糖確定的測量系統(tǒng)，具有包括光源(22)和探測器(24)的光度測量單元(16)，以及具有可以被施加樣品、尤其是體液并且為了光學探測分析物而可被引入到光源(22)和探測器(24)之間的光路(18)中的分析測試元件(14)。為了改善的多波長測量建議，光源(22)具有在第一波長范圍中可被觸發(fā)用于發(fā)送脈動交變光(28)的第一輻射器(26)和在第二波長范圍中可被激勵用于發(fā)射熒光(32)的第二輻射器(30)。
文檔編號G01N21/86GK102713569SQ201180007563
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者F.韋霍夫斯基, H.哈蒂希, J.赫內(nèi)斯, R.米施勒 申請人:霍夫曼-拉羅奇有限公司