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用于确定分析物传感器的可靠性的方法

文献发布时间:2024-04-18 19:58:30


用于确定分析物传感器的可靠性的方法

技术领域

本发明公开一种确定分析物传感器的可靠性的方法、一种使用至少一个分析物传感器确定体液中至少一种分析物的浓度的方法、以及一种分析物传感器。该分析物传感器可以为或可以包括电化学传感器,该电化学传感器被配置用于插入至使用者的身体组织中,具体是监测该身体组织中和/或该身体组织内的体液中的至少一种分析物的可插入式或可植入式电化学传感器。根据本发明的方法和装置可以用于检测存在于身体组织或体液中的一者或两者中的至少一种分析物,特别地该方法和这些装置应用于以下领域:检测体液,诸如血液或组织间隙液或其他体液中的一种或多种分析物,诸如葡萄糖、乳酸、三酸甘油酯、胆固醇或其他分析物,例如代谢物;专业诊断领域;医院定点护理领域;个人护理领域;以及家庭监测领域。然而,也可以应用于其他领域。

背景技术

在医学技术和诊断的领域中,已知大量用于检测体液中的至少一种分析物的装置和方法。这些方法和这些装置可以用于检测存在于身体组织或体液中的一者或两者中的至少一种分析物,特别是体液(诸如血液或组织间隙液或其他体液)中的一种或多种代谢物,特别是一种或多种分析物,诸如葡萄糖、乳酸、三酸甘油酯、胆固醇或其他分析物。在不限制本发明的范围的情况下,以下主要参考通过电化学生物传感器确定葡萄糖作为示例性和优选分析物。

特别是对于体内分析物传感器,确保可靠性是一项挑战。已知的方法和装置使用在分析物传感器或自动胰岛素剂量控制电路中实现的复杂软件程序,以便检测分析物传感器的故障。然而,仍然存在使用的算法未能检测到渐次故障而导致错误的胰岛素给药的风险。因此,已知的自动胰岛素给药电路已经实施了额外的安全措施,以最大程度减少危害到患者的风险。然而,这种额外的安全措施进一步增加了复杂性。

US2016/0081597 A1描述了用于在使用监测装置期间改变所需的使用者交互层级的系统和方法。这些系统和方法通常涉及在使用者交互的第一或初始模式与使用者交互的第二或新模式之间的即时切换。

US2017/0181672 A1描述了与连续葡萄糖监测(CGM)结合使用的电化学阻抗谱法(EIS),以能够识别有效并且可靠的传感器资料,以及实施智慧校准算法。

WO 2019/147582描述了用于补偿温度对传感器(诸如分析物传感器)的影响的系统和方法。实例方法可以包括通过接收指示外部部件的温度参数的温度信号、接收指示体内葡萄糖浓度含量的葡萄糖信号来确定经温度补偿的葡萄糖浓度含量,以及基于葡萄糖信号、温度信号和延迟参数来确定经补偿的葡萄糖浓度含量。

2020年3月10日提交的欧洲专利申请号EP 20162098.6描述了一种确定分析物传感器的至少一种膜性质的方法。分析物传感器包括至少两个测量电极。测量电极中的至少一个包括至少一个具有至少一种膜性质的膜元件。该方法包括以下步骤:a)产生至少一个快速瞬态电压信号并且将该快速瞬态电压信号施加至测量电极;b)测量至少一个响应信号;c)通过评估该响应信号来确定至少一种膜性质。

待解决的问题

因此,本发明的一个目标为提供一种确定分析物传感器的可靠性的方法、一种使用至少一个分析物传感器来确定体液中至少一种分析物的浓度的方法以及一种分析物传感器,其至少部分地避免了此类已知装置和方法的缺点并且至少部分地解决了上述挑战。具体地,应提供一种确定分析物传感器的可靠性的方法,以及具有降低的复杂度的单一故障安全分析物传感器。

发明内容

通过一种确定分析物传感器的可靠性的方法和具有独立权利要求的特征的分析物传感器来解决此问题。可以以单独的方式或以任何任意组合的方式实现的有利实施例列出在附属权利要求中以及整个说明书中。

如下文中所使用,术语“具有(have)”、“包含(comprise)”或“包括(include)”或其任何任意语法变化是以非排他性方式使用。因此,这些术语既可以指其中除了通过这些术语所引入的特征之外,在本文中描述的实体中并无进一步特征存在的情况,也可以指其中存在一个或多个进一步特征的情况。作为一个实例,表达“A具有B”、“A包含B”和“A包括B”既可以指其中除了B之外无其他元件存在与A中的情况(即,其中A仅由和排他性地由B组成的情况)并且也可以指其中除了B之外一个或多个进一步元件(例如元件C、元件C和D或甚至进一步元件)存在于实体A中的情况。

此外,应注意的是,标识特征或元件可以存在一次或多于一次的术语“至少一个(at least one)”、“一个或多个(one or more)”或类似表达通常在引入个别特征或元件时将仅使用一次。在下文中,在大多数情况中,在设计个别特征或元件时,表达“至少一个”或“一个或多个”将不会重复,尽管有个别特征和元件可以存在一次或多于一次的事实。

进一步地,如在下文中所用,术语“优选地(preferably)”、“更优选地(morepreferably)”、“特别地/特别是(particularly)”、“更特别地/更特别是(moreparticularly)”、“具体地(specifically)”、“更具体地(more specifically)”或类似术语与视情况选用的特征结合使用,而不限制替代方案的可能性。因此,通过这些术语引入的特征为可选的特征并且不旨在以任何方式限制申请专利的范围。如技术人员将认识到,本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地,通过“在本发明的一个实施例中(in anembodiment of the invention)”或类似表达所引入的特征旨在为可选的特征,而对于本发明的替代实施例无任何限制,对于本发明的范围无任何限制并且对于组合以此方式引入的特征与本发明的其它可选的或非可选的特征的可能性无任何限制。

在第一方面中,公开了一种确定分析物传感器的可靠性的方法。

如本文所使用,术语“可靠性”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于分析物传感器在没有故障和/或在可容忍的误差范围内起作用的能力。可以预先定义可容忍的误差范围。此外,术语“分析物传感器的可靠性”还包括由传感器执行的任何测量的可靠性,诸如校准、分析物测量等。在本文中,“可靠性”是指没有故障和/或在可容忍的误差范围内的测量。

如本文中所使用的术语“分析物(analyte)”,为广义术语并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯含义,而不应限于特殊或客制化含义。该术语具体地可以指但不限于可存在于体液中并且使用者可能对其浓度感兴趣的任意元素、组分或化合物。具体地,分析为可以为或可以包括可参与使用者代谢的任意化学物质或化合物,诸如至少一种代谢物。作为一个实例,至少一种分析物可以选自由以下项组成的组:葡萄糖、胆固醇、三酸甘油酯、乳酸盐。然而,附加地或替代地,可以确定其他类型的分析物和/或可以确定任何分析物组合。

如本文所使用,术语“传感器”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置为检测至少一种条件或测量至少一种测量变量的任意元件或装置。

如本文所用,术语“分析物传感器(analyte sensor)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置为定量或定性检测至少一种分析物的传感器。分析物传感器可以为或可以包括至少一个电化学传感器。术语“电化学传感器”具体可以指基于电化学测量原理,诸如通过使用安培、库伦或电位测量原理中的一者或多者。电化学传感器可以被配置用于分析物的电化学检测。具体地,电化学传感器可以包括至少一种酶,该至少一种酶被配置为在待检测的分析物存在下完成至少一种氧化还原反应,其中氧化还原反应可以通过电方式来检测。如本文所用,术语“电化学检测”是指通过电化学方式,诸如电化学检测反应,对分析物的电化学可检测特性的检测。因此,例如,电化学检测反应可以通过比较一个或多个电极电位(诸如工作电极的电位)与一个或多个附加的电极(诸如相对电极或参考电极)的电位来检测。检测可以为分析物特异性的。检测可以为定性和/或定量检测。检测可以包括确定分析物浓度。

在一个实施例中,分析物传感器可以为光学传感器。术语光学传感器具体地可以指基于光学测量技术,诸如光的传感器。其他实施例也是可行的。

分析物传感器为体内传感器。如本文所使用,术语“体内传感器”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于被配置用于至少部分地植入使用者的身体组织中的传感器。分析物传感器可以为皮下分析物传感器。分析物传感器可以被配置用于植入使用者的身体组织中。更具体地,分析物传感器可以被配置为连续监测分析物。分析物传感器可以完全可植入或部分可植入。

如本文所使用,术语“使用者(user)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于人类或动物,不论实际上人类或动物分别处于健康状况中或患有一种或多种疾病。作为一个实例,使用者可以为患有糖尿病的人类或动物。然而,附加地或替代地,本发明可以应用于其他类型的使用者。

分析物传感器可以包括至少两个测量电极。如本文所使用,术语“测量电极”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于与电解质,特别是与体液接触或可以使其与电解质接触的电极。至少两个测量电极可以被设计为使得电化学反应可以在一个或多个测量电极处发生。测量电极可以经实施以使得氧化反应和/或还原反应可以在一个或多个测量电极处发生。

测量电极中的一者可以设计为工作电极。如本文所使用,术语“工作电极”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于分析物传感器的电极,其被配置为测量信号,诸如电压、电流、电荷或电/电化学电位,取决于在工作电极处发生的用于检测至少一种分析物的电化学检测反应的程度。工作电极可以包括至少一种测试化学品。工作电极可以完全或部分地覆盖有至少一种测试化学品,具体是包括用于检测至少一种分析物的至少一种酶的至少一种测试化学品。例如,可以使用葡萄糖氧化酶(GOx)或葡萄糖去氢酶(GDH)。此外,测试化学品可以包括额外材料,诸如粘合剂材料、电极粒子、媒介物等。因此,例如,测试化学品可以包括至少一种酶、碳粒子、聚合物黏合剂和MnO

测量电极中的另一个可以设计为相对电极或辅助电极。如本文所使用,术语“相对电极”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于适于完成至少一种电化学相对反应和/或被配置为平衡由于工作电极处的检测反应而产生的电流的电极。相对电极可以为植入或部分植入的分析物传感器的一部分,或可以为个别电极,其被植入或部分植入或者置于身体上的其他地方,例如皮肤表面上。在分析物传感器包括双电极系统作为测量电极的情况下,相对电极可以完成电路,使得电荷可以流过由工作电极、相对电极和电解质诸如体液提供的电化学电池,也称为电化学系统,并且可以保持恒定的相对电极电位,也称为恒定参考电位,无论电流如何。

此外,分析物传感器可以包括至少一个参考电极。术语“参考电极”,也称为“伪参考电极”,具体地可以指但不限于被配置为提供电化学参考电位的分析物传感器的电极,该参考电位至少广泛地独立于分析物的存在或不存在或者浓度。参考电极可以被配置为作为用于测量和/或控制工作电极的电位的参考。参考电极可以具有稳定并且众所周知的电极电位。参考电极的电极电位可以优选为高度稳定的。

测量电极中的一个可以具有几种功能,例如,组合的参考电极和相对电极,其具有参考电极和相对电极两者的功能,这意味着其提供参考电位并且平衡来自工作电极的电流。

分析物传感器可以包括至少一个膜元件。优选地,测量电极中的至少一个可以包括至少一个膜元件。具体地,膜元件可以施加至工作电极。如本文中所使用的术语“膜元件”,为广义术语并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯含义,而且不应限于特殊或客制化含义。该术语具体地可以指但不限于被配置为控制和/或限制分析物向膜元件所施加的电极扩散的至少一种元件。因此,膜元件可以被配置为扩散限制膜。然而,膜元件可以具有更多功能,诸如提供生物相容性。膜元件可以具有进一步的功能,诸如封闭膜元件下方的组分,诸如酶或包括于至少两个测量电极中的任一者的其他组分以防止泄漏。膜元件也可以被配置为封闭膜。如本文所用,术语“封闭”可以指防止工作电极的敏感层的内部组分泄漏,但非分析物。膜元件可以被配置用于保持传感器完整性,例如通过防止酶或氧化还原媒介物浸出,从而防止整个传感器劣化。独立于膜元件的作用,其改变可以被补偿。

膜元件可以包括至少一种聚合物。膜元件可以作为聚合物膜施加至工作电极上。例如,膜元件可以为或可以包括聚-(4-(N-(3-磺酸根基丙基)吡啶鎓))-共-(4乙烯基-吡啶)-共-苯乙烯(5%/90%/5%)或亲水性聚氨酯(HP60D20),例如可以从

膜元件可以具有至少一种膜性质。如本文所使用,术语“膜性质”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于影响分析物确定的膜元件的任意物理特性。具体地,膜性质可以为膜元件的渗透性。如本文所使用,术语“渗透性”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于表征膜元件的透射特性的材料参数,具体是物质穿过膜元件的特性。更具体地,渗透性可以指特定分析物的渗透性,因为分析物的分子和离子可以具有不同尺寸、形状和电荷。膜元件的渗透性可以经由确定膜元件的电阻来确定。膜元件的渗透性可以与膜电阻成比例。不受理论约束,体液的电导率与所谓的总溶解固体直接相关,其中离子,诸如H+、OH-、Na+、K+、Cl-和其他离子的贡献最大。因此,已经吸收体液的膜元件的电导率也与该总溶解固体直接相关。在另外恒定的条件诸如例如电池几何形状下,存在的电荷载流子越多并且其移动性越强,则所测量的膜元件的电阻越低。因此,膜元件的电阻或相反的电导率可以取决于膜元件中存在的离子的数量和迁移率。

在一个实施例中,渗透性是指膜对葡萄糖的渗透性。膜元件对特定分析物特别是葡萄糖的渗透性可以通过评估膜元件的电阻来确定。膜元件对特定分析物的渗透性p

该发明方法包括如相应独立权利要求中所给出和如下文所列出的方法步骤。可以以既定顺序执行这些方法步骤。一个或多个方法步骤可以平行和/或以时间重叠方式执行。另外,可以重复执行一个或多个方法步骤。另外,可以存在未列出的其他方法步骤。

该方法包括以下步骤:

a)测量至少一个第一温度从属信号;

b)测量不同于该第一温度从属信号并且与该分析物传感器中电流有关的至少一个第二温度从属信号;

c)关联该第一温度从属信号与该第二温度从属信号以确定该分析物传感器的可靠性。

根据经确定的分析物浓度,通过使用分析物传感器确定的错误测量值可能会给使用者带来风险,并且可能导致错误的治疗决策。该方法可以包括通过使用步骤c)的关联执行的第一温度从属信号和第二温度从属信号的相互监测,使得分析物传感器是单一故障安全的。通常,分析物浓度的确定可能是温度灵敏的。例如,已知批次的分析物传感器通常具有7%/K的温度灵敏度。因此,如果分析物传感器处的温度降低,则分析物传感器可能显示出较小的分析物浓度值。在发生故障的情况下,电化学分析物传感器可能有缺陷,或者分析物传感器的至少一个温度传感器可能有缺陷。发现该第一温度从属信号和第二温度从属信号彼此关联,使得可以通过由使用关联执行的第一温度从属信号和第二温度从属信号的相互监测来监测分析物传感器和分析物传感器的温度传感器的正确运作。因此,可以识别诸如分析物传感器故障的单一故障条件,并且可以采用适当的手段来尽可能地消除或减少随之而来的风险或性能损害。例如,可以拒绝测量值。

如本文所用,术语“单一故障安全(single fault safe)”,也表示为本质安全,为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于分析物传感器的确保符合其预期用途的可重复性、可靠性和性能的特性。具体地,分析物传感器可以确保在发生单一故障情况时,应采用适当的手段来尽可能消除或减少随的而来的风险或性能损害。

本文所用的术语“第一”和“第二”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或定制化的含义。术语具体地可以指示名称,但不限于诸如关于时间顺序的名称。

如本文所使用,术语“第一温度从属信号”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于作为第一温度和/或第一温度梯度的量度的任意信号。第一温度从属信号可以是与第一温度直接相关的信号或者是可导出第一温度的信号。第一温度从属信号可以是或可以包括至少一个电信号,诸如至少一个模拟电信号和/或至少一个数字电信号。更具体地,第一温度从属信号可以是或可以包括至少一个电压信号和/或至少一个电流信号。可以使用原始信号或者经过处理或经过预处理的信号,诸如通过滤波等执行预处理。

可以通过使用至少一个温度传感器来测量第一温度从属信号。可以通过使用复数个温度传感器诸如两个、三个或更多个温度传感器来测量第一温度从属信号。第一温度从属信号可以是由温度传感器测量的和/或由温度传感器测量的信号确定的温度值。温度传感器可以是选自由以下各项组成的组中的至少一种传感器:至少一种热敏电阻诸如至少一种NTC-热敏电阻、PTC-热敏电阻、至少一种热电偶等。可以在分析物传感器的主体部分中测量第一温度从属信号。第一温度从属信号可以通过分析物传感器的主体部分所包括的至少一个温度传感器测量。分析物传感器可以包括可植入部分和主体部分。术语“可植入部分”可以指分析物传感器的执行检测反应以确定至少一种分析物的浓度的元件。术语“主体部分”可以指分析物传感器的被配置用于执行测量的传感器电子设备。主体部分可以包括至少一个电路板。主体部分可以包括至少一个微控制器单元,其中该微控制器单元可以设置在电路板上。例如,温度传感器可以设置在微控制器单元中。例如,附加地或替代地,温度传感器可以设置在分析物传感器的靠近皮肤的外壳中。

如本文所使用,术语“第二温度从属信号”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于与分析物传感器中的电流有关的任意信号,该信号是对第二温度和/或第二温度梯度的测量。如本文所使用,术语“与分析物传感器中的电流有关的第二温度从属信号”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于膜元件内离子迁移率的可测量温度行为。膜元件可以包括两种特性:待确定的分析物的温度相关的扩散特性(即渗透性)和温度相关的电阻。膜性质,特别是渗透性,可能取决于温度。第二温度从属信号可以是或可以与膜元件的电阻有关。膜元件的渗透性可能取决于温度,因为它直接影响膜元件内的离子迁移率。分析物传感器的插入位点处的温度可能不是恒定的。膜元件的内在特性可能会在分析物传感器的储存过程中发生变化,诸如由于储存条件。这些变化可能导致渗透率的变化,并且可能导致不可靠的测量。

第一温度从属信号和第二温度从属信号可以是独立的信号,特别是使用不同的测量技术和/或传感器确定的。例如,第一温度从属信号可以使用至少一个温度传感器来测量,而第二温度从属信号可以使用所谓的“快速瞬态技术”来测量,这将在下面描述。进一步描述了“快速瞬态技术”,例如在2020年3月10日提交的EP申请号20162098.6中,其全部内容以引用方式包括在内。

在步骤b)中测量第二温度从属信号可以包括将至少一个快速瞬态电压信号施加到测量电极并且响应于所施加的快速瞬态电压信号来测量响应信号,特定是第二温度从属信号。

如本文所用,术语“快速瞬态电压信号(fast-transient voltage signal)”,也表示为快速瞬态电压,为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于两个测量电极之间的至少一种任意电压变化。该任意电压变化可以具有快速瞬态信号边沿,特别是两个极陡峭的边缘。快速瞬态电压信号可以包括方形波信号形式和/或正弦波信号形式。

快速瞬态电压信号可以包括非连续信号,诸如脉冲。具体地,快速瞬态电压信号可以包括快速转换性方形波。如本文所用,术语“脉冲(pulse)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于信号幅值从第一值(也表示基线值)瞬时变化至第二值、随后返回基线值或至少大约等于基线值的信号。第二值可以为高于或低于基线值的值。脉冲持续时间可以为≤50μs、优选地≤20μs、更优选地≤10μs。单脉冲的持续时间必须足够长以能够记录其传播。单脉冲的持续时间必须优先较短,以免电化学激发系统。

可以在至少一个测试序列,例如时间序列期间施加快速瞬态电压信号。快速瞬态电压信号可以重复施加,特别是周期性施加。循环之间的时间距离必须足够长,以保持系统处于稳态。快速瞬态电压信号可以包括可重复周期,其中可重复周期包括至少一个信号侧翼。脉冲可以包括两个边缘:前缘(leading edge/front edge),即脉冲的第一边缘,和后缘(trailing edge/back edge),即脉冲的第二边缘。术语第一和第二“值(value)”可以指快速瞬态电压信号的区域或点,特别是其幅值。第一值可以为基线值。第一值可以为快速瞬态电压信号的局部和/或整体最小值。第一值可以为快速瞬态电压信号的第一高原期。第一值可以指未向测量电极施加电压的时间点。第一值可以为传感器的DC极化电压。第二值可以为快速瞬态电压信号的局部和/或整体极值。第二值可以为快速瞬态电压信号的第二高原期,其可以在快速瞬态电压的施加期间达到。第二值可以为快速瞬态电压信号的极值。

如本文所使用,术语“信号侧翼(signal flank)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于信号幅值从低信号值转换至高信号值或从高信号值转换至低信号值。信号边沿可以为上升信号边沿或下降信号边沿。快速瞬态电压信号的信号边沿的信号可以在微秒至奈秒范围内从第一信号边沿值变化至第二信号边沿值。快速瞬态电压信号的信号侧翼可以在微秒至奈秒范围内具有从信号侧翼的第二值至信号侧翼的第一值的信号变化。信号边沿也可以称为边缘。

快速瞬态电压信号可以具有等效于上升或正信号边沿的信号幅值的低至高过渡或者等效于下降或负信号边沿的信号幅值的高至低过渡。快速瞬态电压信号可以具有陡峭边缘。快速瞬态电压信号的信号边沿,特别是边缘,可以具有在微秒至奈秒范围内从第一值至第二值的变化。快速瞬态电压信号的信号边沿可以具有在微秒至奈秒范围内从第二值至第一值的变化。具体地,快速过渡方形波可以具有在低于50ns,优选低于20ns内从第一值至第二值的电压变化。从第一值至第二值的电压变化甚至可以更快,并且可能仅受限于电子设备,诸如快速瞬态电压产生器,例如包括至少一个数位类比转换器(DAC)和/或至少一个数位输出(DO)等,或者测量单元,例如包括至少一个电压放大器、ADC等。电压变化越快(压摆率愈高)并且过渡至高原期越急剧,则膜性质的确定可以越精确。

如本文所用,术语“快速瞬态(fast-transient)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于第一信号边沿值与第二信号边沿值之间的时间范围。快速瞬态电压信号可以具有上升信号边沿和下降信号边沿。快速瞬态电压信号可以具有陡峭边缘。具体地,快速过渡方形波可以具有在低于50ns,优选低于20ns内从信号边沿的第一值至信号边沿的第二值的信号变化。从信号边沿的第一值至信号边沿的第二值的信号变化甚至可以更快,并且可能仅受限于电子设备,诸如受限于类比数位转换器。边沿越快并且过渡至高原期越急剧,则系统电阻的欧姆部分与系统电容的电容部分之间的解析度越高。

单快速瞬态电压信号的持续时间必须足够长以记录反应电压。单快速瞬态电压信号的持续时间必须足够短,以避免系统扰动。

不希望受理论束缚,快速瞬态电压信号,特别是电压脉冲是如此的短,特别是超短,以致不会产生法拉第电流并且分析物传感器的电化学系统不会受到干扰以及失去平衡。用于确定膜性质的快速瞬态电压信号的超短电压可能允许可以不受干扰地确定用于确定分析物浓度的测量信号。超短电压信号可以防止副反应发生。此外,根据本发明的方法可以允许停留在所谓的时域中,使得不需要变换到所谓的频域。

快速瞬态电压的幅度可以在广泛范围内变化,并且必须针对给定设置执行优化。通常,下限可以受限于读出技术(其必须记录反应电压,主要受限于其输入范围和解析度)并且可能需要额外的足够快速的电压放大器。

快速瞬态电压信号可以包括可重复周期,其中该可重复周期包括至少一个信号边沿。可以在至少一个测试序列,例如时间序列期间施加快速瞬态电压信号。快速瞬态电压信号可以重复施加,特别是周期性施加。循环之间的间隔可以足够长,以使双层电容和并联电容器重新充电至其先前的稳态电压。如上所述,在停止施加快速瞬态电压信号之后,这些电容的放电意味着与分析物电流相反的电流流动,并且因此信号失真。因此,充电时间的资料采集可能会停止,或者相应的采集样本可能会被忽略。

可以将快速瞬态电压信号重复施加至测量电极,尤其是以几分钟至几秒的时间间隔来施加。例如,可以以5分钟间隔重复施加快速瞬态电压信号。

可以通过至少一个信号产生装置来产生快速瞬态电压信号。术语“信号产生装置”通常是指被配置为产生电压信号的装置,例如电压源。“信号产生装置”也可以称为“电压产生装置”。信号产生装置可以包括至少一个电压源。信号产生装置可以包括选自由至少一个方形波产生器和至少一个正弦波产生器组成的组的至少一个功能产生器。信号产生装置也可以产生可能不对称的单脉冲。背景中的“不对称”意味着,第一脉冲可以与第二脉冲和/或第三脉冲和/或任何其他后续脉冲不同。信号产生器装置可以为分析物传感器的传感器电子设备的一部分,和/或可以连接至分析物传感器,并且可以设计为单独装置。信号产生装置可以被配置为将快速瞬态电压信号施加至测量电极。可以在至少一个信号施加步骤中将快速瞬态电压信号施加至至少两个测量电极。

本文所使用的术语“将快速瞬态电压信号施加至测量电极”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于将快速瞬态电压信号施加至测量电极中的一者,特别是工作电极。

如本文所用,术语“响应信号(response signal)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于所施加快速瞬态电压信号的所测量传播。术语“反应信号”和“传播”在本文中用作同义词。反应信号可以为所施加快速瞬态电压信号的变化。反应信号可以直接或间接指分析物传感器的等效串联电阻。反应信号可以为分析物传感器在其体内环境中的欧姆和电容特性。特别地,响应信号与电流回应无关。响应电压可以在已知的参考电阻器处或在膜元件处确定。

可以使用至少一个测量单元执行响应信号,特别是第二温度从属信号的测量。如本文所用,术语“测量单元(measurement unit)”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于任意装置,优选地至少一种电子装置,其可以被配置为检测至少一个信号,特别是响应信号。测量单元可以被配置为测量响应于快速瞬态电压信号所产生的反应信号。将如下文更详细所概述,测量单元可以进一步被配置用于测量相对电极处的电流,用于确定体液中至少一种分析物的浓度。测量单元可以被配置为同时或在至少两个不同时间点接收反应信号和相对电极处的电流。测量单元特别地可以是分析物传感器的主体部分的一部分。

测量单元可以包括至少一个恒电位器,诸如至少一个数位恒电位器或至少一个类比恒电位器。分析物传感器可以包括和/或可以连接至测量单元,特别是连接至至少一个恒电位器或恒电流器。测量单元可以被配置用于确定分析物的浓度。恒电位器和恒电流仪的工作原理为本领域的技术人员众所周知的。下面将参考恒电位器来描述测量单元。

恒电位器可以被配置为监测和维持参考电极与工作电极之间的电位。恒电位器可以被配置为监测和维持组合的相对参考电极与工作电极之间的电位。恒电位器可以被配置为在参考电极与工作电极之间或在工作电极与组合的相对参考电极之间维持期望的极化电压,例如50mV。可以在工作电极或相对电极或组合的相对参考电极处测量在工作电极与相对电极或组合的相对参考电极之间流动的电流。参考电极可以用于监测工作电极的电位。

为了以高精度确定膜性质,因为快速瞬态电压信号的轮廓,响应信号的采集原则上必须在施加快速瞬态电压信号之后立即发生。一旦在分析物传感器处施加快速瞬态电压信号,分析物传感器的电容部分,诸如双层电容,就开始充电。在一开始,电容部分可以被视为短路,并且因此,相应的电阻部分为短路并且在跨分析物传感器的电压降中不发挥任何作用。电位脉冲持续越久,分析物传感器中的更多电容部分可以被充电,这可能导致这些电容器上的额外电压降,并且因此导致电阻部分上的额外电压降,使得导致测量可能变得不准确。为了避免不希望的电压分布,如上所述,所施加的快速瞬态电压信号必须尽可能短。理论上,快速瞬态电压信号可以无限短。在实践中,现代电子设备可能足够快以在几奈秒(ns)内达到所需的电压幅值。通常,限制因素可以为诸如类比数位转换器(ADC)的测量单元的测量电子设备的采集速度,其受到限制。测量电子设备诸如ADC可以将输入电压转换为数位形式,并且将其与内部产生的数位化电压执行内部比较(循续渐近式ADC)。该过程称为转换。该过程的最短持续时间可能通过ADC的分辨率和时钟确定,通常需要数微秒(μs)或更短的时间。在该转换之前,可以在ADC通道内对输入电压执行采样。这通常通过对一个小的内部电容器充电来完成。因此,ADC可以具有相应的开关:在采样期间,将待确定的外部电压连接至ADC的内部电容器。一旦电容器被完全充电,该电容器在其端子处的电压与待确定的输入电压相同。之后,开关断开外部电压并且将电容器连接至内部转换和比较单元。该采样阶段的一个限制因素可能为内部电容器充电所需的时间。采样时间可以以编程方式设定,但由于电容器完全充电所需而不能设定得更低,否则内部电容器处的电压不会达到输入值并且因此导致测量错误。因此,由于采样和转换,在测量电子设备的输入端采集电压值可能需要几微秒。

特别地,该方法可以包括产生至少一个快速瞬态电压信号并且将该快速瞬态电压信号施加至测量电极,测量响应信号,以及通过评估该响应信号来确定膜性质。根据本发明的确定膜性质可以包括使用如在2020年3月10日提交的EP申请号20162098.6中描述的快速瞬态技术来确定膜性质,其全部内容通过引用包括在内。评估该响应信号可以包括确定分析物传感器的等效串联电阻,以及根据分析物传感器的未知等效串联电阻确定该至少一种膜性质。待确定的未知等效串联电阻可以与已知的参考电阻器串联。参考电阻器可以具有与未知电阻范围大致匹配的值,如下文将更详细描述。信号产生器装置可以在两个串联电阻处施加短电压脉冲。同时,可以测量两个电阻器中的一个处的电压降:在参考电阻器处或在未知电阻器处的电压降。知道所施加的电压和两个电阻中的一个处的电压降可以允许计算未知电阻的值。所述技术可能需要最少的附加部件,这些附加部件为在现有的,特别是数位恒电位器中实现快速瞬态技术所需。

具体地,确定膜性质,特别是膜电阻,可以包括产生至少一个快速瞬态电压信号U

第一温度从属信号和第二温度从属信号可以独立于由分析物传感器测量的分析物浓度的至少一个测量信号。恒电位器可以被配置用于产生和/或施加至少一个测量电压信号,特别是极化电位或电压,用于测量响应的分析物浓度的测量信号。如本文所用,术语“测量电压信号”可以指用于确定,特别是测量分析物的浓度的电压信号。测量电压信号可以与快速瞬态电压信号不同。特别地,与快速瞬态电压信号相比,测量电压信号可以更长。测量电压信号可以为永久信号,而非脉冲信号。可以不时地或连续地调整测量电压信号以给予分析物传感器其极化电压,优选地,以在分析物传感器处保持预限定的极化电压。测量电压信号可以为使电化学电池极化的连续直流(DC)信号,并且充当“电动机(motor)”,用于对还原或氧化GOx的分析物执行跨电化学电池的电流测量。快速瞬态电压信号可以为仅表征电化学电池的电容部分和欧姆部分的高频电压脉冲。因此,测量电压信号和快速瞬态电压信号可能不会影响彼此,因为他们具有完全不同的时域。

在双电极系统中,测量电压信号和快速瞬态电压信号可以施加至相同电极。在三电极系统中,可以确定并且控制工作电极与参考电极之间的电压。为达成这一点,恒电位器可以调节相对电极的电位。快速瞬态电压信号可以施加在相对电极与工作电极之间,或者工作电极与参考电极之间,或者相对电极与参考电极之间。

如上所概述,响应信号的测量可以使用至少一个参考电阻器来执行。在施加快速瞬态电压信号之前,测量单元,特别是恒电位器,可以仅测量该测量电压。在施加快速瞬态电压信号期间,恒电位器确定测量电压信号与快速瞬态电压信号之和。恒电位器可以被配置为确定施加至工作电极的快速瞬态电压信号的传播。恒电位器可以被配置用于在施加快速瞬态电压信号之前和施加快速瞬态电压信号期间确定在参考电阻器处的电压信号的变化或差异ΔV

参考电阻器可以具有电阻,也称为参考电阻,适用于确定待测量的值,诸如膜元件的电阻。参考电阻可以为从复数个参考测量确定、具体是预确定的平均值。参考电阻可以反映膜元件的测量范围。参考电阻可以反映为了正确的膜元件性质,特别是膜电阻而必须保持的所需测量公差。

分析物传感器的电化学系统的等效电路可以包括,对于工作电极和相对电极中的每一个,与电荷转移电阻并联的双层电容,如上所述。工作电极与参考电极之间的电解质的电阻可以由电阻R

为了测量响应信号,特别地,除了使用如上所述的恒电位器的部件之外,还可以使用额外部件。例如,测量单元可以包括额外的电容器和/或额外的电阻器。具体地,可以将快速瞬态电压信号施加至测量电极中的一个,特别是工作电极,其与表示为R

测量第二温度从属信号可以包括通过评估响应信号来确定至少一种膜性质。特别地,评估响应信号包括确定分析物传感器的等效串联电阻,以及从分析物传感器的等效串联电阻确定至少一种膜性质。评估该响应信号可以包括确定电化学系统的等效串联电阻,以及根据电化学系统的等效串联电阻确定该至少一种膜性质。为了测量膜性质,特别是电化学系统的等效串联电阻,可以将快速瞬态电压信号发送至工作电极。快速瞬态电压信号的边缘非常陡峭,使得分析物传感器的电化学系统的额外电容器和等效电容器起到类似于短路的作用。电化学系统的等效串联电阻可以由下式确定

其中V

如本文所使用,术语“关联第一温度从属信号与第二温度从属信号”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于确定第一温度从属信号与第二温度从属信号之间的关系的过程。关联可以包括比较从第一温度从属信号确定的第一温度值和从第二温度从属信号确定的第二温度值。关联可以包括确定从第一温度从属信号确定的第一温度值与从第二温度从属信号确定的第二温度值之间的偏差。如果确定第一温度值T

关联可以包括关联第一温度从属信号的至少一个实际值(特别是至少一个第一实际温度值)和第二温度从属信号的至少一个实际值(特别是至少一个第二实际温度值)。相应的实际值可以是从诸如在测量时间范围期间的复数个测量值确定的平均值。例如,测量时间范围可以是60s。然而,其他测量时间范围也是可能的。

关联可以包括直接关联第一温度从属信号和第二温度从属信号或使用从第一温度从属信号和/或第二温度从属信号导出的辅助资讯。

该方法可以包括从确定的第一温度从属信号导出第一温度值。第一温度从属信号可以直接与第一温度值相关,或者第一温度值可以诸如通过使用第一温度校准从第一温度从属信号导出。第一温度校准可以包括使用至少一个第一温度校准函数,例如,线性校准函数。附加地或替代地,第一温度从属信号可以被转换成膜元件的预期电阻R

R

f

其中c1和c2是线性第一温度校准函数的斜率和偏移量。第一温度校准可以储存在分析物传感器的主体部分中,诸如在微控制器单元中。然而,第一温度校准远离分析物传感器储存也是可行的,诸如在分析物传感器的远程控制中。第一温度校准函数可以在制造分析物传感器期间确定和/或提供,诸如经由工厂校准。特别地,第一温度校准函数特定于一批分析物传感器。这意味着一个批次的分析物传感器对于该批次的所有分析物传感器特别地具有相同的第一温度校准函数。在制造分析物传感器期间确定的线性第一温度校准函数的斜率和偏移量也称为线性第一温度校准函数的初始斜率和初始偏移量。

该方法可以包括从确定的第二温度从属信号导出第二温度值。该方法可以包括将确定的第二温度从属信号转换成第二温度值。可以通过使用至少一个第二温度校准来执行转换。第二温度校准可以包括使用至少一个第二温度校准函数f

T

第二温度校准函数可以是线性、指数、对数或多项式函数。例如,第二温度校准函数f

f

其中c

如上所述,线性第一温度校准函数和线性第二温度校准函数两者的初始偏移量和初始斜率都可以储存在微控制器单元中。在一个实施例中,除了初始斜率和初始偏移量之外或替代地,可以在分析物传感器的磨合阶段期间通过确定测量的R

确定分析物传感器的可靠性可以包括将根据步骤c)的第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与第一温度从属信号和第二温度从属信号的至少一个预先确定的关联进行比较,确定关联与预先确定的关联的偏差并且将偏差与至少一个阈值进行比较。该方法可以包括确定偏差的绝对值并且将该绝对值与阈值进行比较。替代地,在非绝对值的情况下,可以使用上限和下限阈值。在偏差低于或等于阈值的情况下,分析物传感器可以被认为是可靠的,否则,即在偏差高于阈值的情况下,分析物传感器被认为是故障的。

例如,可以将一对测量值,即与第一温度从属信号和第二温度从属信号有关的测量值,与储存的校准曲线的值进行比较,并且在偏差超过阈值的情况下,分析物传感器可以被认为是故障的。例如,可以测量第一温度值T

预先确定的关联可以在体内和/或在制造分析物传感器期间确定,诸如在活体外。例如,预先确定的关联可以在用于制造一批分析物传感器的过程中确定,并且可以作为参数储存在传感器电子设备中。如果预先确定的关联是在制造的过程期间确定,它也称为初始关联。因此,在本发明的一个实施例中,术语“预先确定的关联”和“初始关联”被同义地使用。如本文所用,术语“分析物传感器的批次”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指,但不限于,由相同的起始材料制造和/或在同一天生产的分析物传感器。

阈值可以是单个值和/或范围。阈值可以是不同分析物浓度的总阈值。分析物浓度可以是与第一和第二温度从属信号同时确定的分析物浓度,或者可以在传感器的第一容错时间内计算。在该方法中,可以使用复数个阈值。例如,对于不同的分析物浓度,阈值可能不同。可以根据安全相关性设定一个或多个阈值。术语“安全相关性”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或定制化的含义。该术语具体地可以指但不限于使用者的健康风险。安全相关性可以分为对临床结果没有影响、对临床结果影响很小或没有影响、可能影响临床结果、可能具有重大医疗风险、可能具有危险后果。第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可能为至少一个百分比误差。在第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联被转换为温度的情况下,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可能是至少一个最大温度误差。

阈值可以独立于或依赖于分析物浓度。

例如,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可以独立于分析物浓度,诸如不同分析物浓度范围的固定值。例如,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可以在从-60%到250%的范围内,优选地-50%到50%。例如,在将第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联转换为温度的情况下,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可以是从1K到20K,优选地3K到7K。

例如,可以根据安全相关性来设定阈值,诸如温度偏差|ΔT|(即ΔT的绝对值)≤3K表示与安全无关,3K<|ΔT|<7K表示可能与安全相关,并且|ΔT|≥7K表示安全相关。例如,一批分析物传感器可以具有测量的分析物浓度为-7%/K的温度灵敏性。在|ΔT|=3K的情况下,这给出了21%的错误信号,其与安全无关。在|ΔT|=7K的情况下,这给出了-50%+50%的错误信号,其可能与安全相关,视测量的葡萄糖含量而定。

阈值可以取决于确定的分析物浓度,特别是取决于确定的葡萄糖浓度。葡萄糖浓度可以与第一和第二温度从属信号同时确定,或者可以在将分析物传感器表征为可靠之后确定。例如,可以根据医疗相关误差网格来设定阈值或复数个阈值。医疗相关误差网格可以根据分析物浓度定义相关性的允许偏差的不同区域,视使用者的风险而定。医疗相关误差网格可以定义足以可接受医疗风险的区域。沿着这些区域的直线,被允许具有偏差的允许百分比误差可能会发生变化。可以考虑不同的来源,诸如分析物传感器的温度相关性来确定百分比误差。百分比误差可能取决于分析物的浓度,并且可以反向用于阈值的计算。例如,可以将这些区域随着风险的增加分类为对临床结果没有影响、对临床结果影响很小或没有影响、可能影响临床结果、可能具有重大医疗风险、可能具有危险后果。

可以考虑确定的分析物浓度以及第一温度从属信号和第二温度从属信号的时间发展来设定阈值。具体地,对于分析物传感器是可靠的还是故障的决定可以推迟到稍后的时间点,从而可以考虑第一温度从属信号和第二温度从属信号的时间发展。可以考虑分析物浓度的时间发展来确定该决定。附加地或替代地,可以考虑分析物浓度,例如分析物浓度的趋势来调整阈值。本发明上下文中的术语“分析物浓度的趋势”是指分析物浓度的实际趋势,诸如趋向较高分析物浓度的趋势或趋向较低分析物浓度的趋势。本发明上下文中的术语“分析物浓度的时间发展”是指分析物浓度在时间跨度上的进展。

可以在步骤c)中进一步考虑第一容错时间来确定可靠性。如本文所使用,术语“第一容错时间”为广义术语,并且对于所属技术领域中的普通技术人员而言应给予其普通和习惯上的含义,而不限于特殊或客制化的含义。该术语具体地可以指但不限于必须确定分析物传感器是否提供可靠的测量值、特别是可靠的分析物浓度而不使使用者处于风险中的时间范围。特别地,阈值可以取决于时间和确定的分析物浓度。考虑第一容错时间以评估可靠性/患者风险,当分析物传感器被认为是不可靠时,在第一容错时间期间测量的分析物浓度的测量值可能不会显示给使用者,或者可能会被标记为“无效”。

例如,可以考虑确定的分析物浓度、医疗相关误差网格和第一温度从属信号和第二温度从属信号的时间发展和/或分析物浓度的时间发展来设定阈值。

阈值可以作为批次相关参数储存在传感器电子设备中,诸如在分析物传感器的软件或韧体固件中。例如,分析物传感器的批号可以储存在传感器电子设备中。传感器电子设备可以被配置用于从遥控器下载相应的参数,诸如第一和/或第二温度校准函数。本发明上下文中的术语“固件”指的是包括在分析物传感器中,特别是包括在分析物传感器的主体部分中并且储存在其非易失性储存器中的软件。本发明上下文中的术语“软件”是指这样的软件:该软件储存在诸如膝上型计算机和/或智慧型手机的计算机上并且在使用期间加载到易失性储存器中。

如上所述,该方法可以包括至少一个体内温度校准步骤。体内温度校准步骤通常在体内执行。在制造分析物传感器期间,可以确定诸如膜电阻范围或温度相关性dR/R/K和/或初始斜率和/或初始偏移量的粗略参数。体内温度校准步骤可以包括测量在时间t1的至少一个第二温度从属信号并且将测量的第二温度从属信号与预先确定的关联曲线(即初始校准曲线)进行比较。预先确定的关联曲线可以在制造期间确定,诸如在制造分析物传感器的批次和/或单个分析物传感器期间,并且可以储存在分析物传感器的传感器电子设备中。在体内温度校准步骤期间,线性第一和第二温度校准函数的初始斜率和/或初始偏移量可以适应线性第一和第二温度校准函数的体内斜率和/或体内偏移量。如果在步骤c)中确定传感器可靠并且如果发现初始斜率和/或初始偏移量与体内斜率和/或体内偏移量之间的偏差,特别是在比较测量的第二温度从属信号与预先确定的关联曲线时,该步骤可以特别地执行。如果初始偏移量与体内偏移量之间的差值和/或初始斜率与体内斜率之间的差值超过阈值,则传感器可以被认为是不可靠,特别地,传感器可以被认为是故障的。

体内温度校准步骤可以包括测量在时间t1的至少一个第一温度从属信号。体内温度校准步骤可以进一步包括从测量的第二温度从属信号确定理论或预期温度,并且将理论或预期温度与从测量的第一温度从属信号导出的第一温度值进行比较。比较的结果可以用作步骤c)的第一和第二温度从属信号的关联的体内值。例如,膜电阻可能会降低,诸如每K降低7%。由于生产公差,绝对值可能会波动,诸如在1K到30K的范围内。如果在t1时,膜电阻的体内值是例如1000欧姆(Ohms),则在步骤c)中,当与预先确定的关联进行比较时,考虑该体内值。附加地或替代地,体内温度校准步骤包括测量在时间t1的至少一个第二温度从属信号并且将测量的第二温度从属信号与预先确定的关联曲线进行比较。这可以通过比较第一和第二温度值来执行。

体内温度校准步骤可以包括通过执行方法步骤a)至c)来确定校准的合理性,将步骤c)的关联与至少一个预先确定的关联进行比较,确定该关联与预先确定的关联的偏差并且将偏差与至少一个阈值进行比较。确定其合理性的校准可以是温度校准。然而,在本发明的上下文中,校准是技术人员已知的分析物浓度校准,这也是可行的,因此并且包括例如手指刺入步骤。

合理性的确定可以在磨合阶段期间执行,例如在磨合阶段期间通过对第一和第二温度从属信号执行复数个测量并且确定膜电阻的温度相关性。磨合阶段的温度相关性可以与工厂预先确定的校准(即初始校准)进行比较。本发明上下文中的术语“磨合阶段”是时间范围,该时间范围从将分析物传感器插入身体组织开始并且在传感器被认为是足够稳定以报告分析物有价值的时间点结束。通常,磨合阶段在约0分钟(min)至8小时(h)的范围内,优选地在15min至4小时的范围内。在偏差低于或等于阈值的情况下,校准被认为是合理的,否则,即在偏差高于阈值的情况下,校准被拒绝。可以在初始温度校准步骤期间确定预先确定的关联。由于单个校准事件的高影响,仅可以考虑其中关联与预先确定的关联的偏差满足步骤c)中使用的甚至更严格的阈值的那些校准事件。

如上所述,分析物传感器可以为体内传感器,具体是体内连续葡萄糖传感器。该方法可以为过程控制。该方法可以在体内测量期间执行。该方法可以在操作中执行,特别是在体内,诸如在磨合阶段期间,如上文所定义。具体地,该方法可以在确定分析物浓度之前或期间执行。附加地或替代地,该方法可以在制造分析物传感器期间执行。例如,制造过程可以包括至少一个温度校准步骤。该方法可以用于提供工厂校准的分析物传感器。

此外,该方法可以在磨合阶段之后执行。在该实施例中,与步骤c)的关联执行比较的预先确定的关联优选地是在实时运行期间执行的体内关联。应当理解,上述实施例和方法也对该实施例执行必要的修改。

该方法可以包括至少一个故障保护步骤。如本文所用,术语“故障保护步骤”是指确保防止产生和/或确定和/或显示不可靠或甚至错误测量值的至少一个步骤。故障保护步骤可以取决于所确定的可靠性而触发。例如,在所确定的可靠性指示“故障”的情况下,可以停止确定分析物浓度和/或可以拒绝所确定的浓度值和/或可以拒绝使用或进一步使用分析物传感器。基于该可靠性,可以确定至少一个故障安全决定和/或可以执行至少一个故障安全动作。例如,故障保护步骤可以包括发出和/或显示误差信息。故障保护步骤可以包括显示警告信息。例如,故障保护步骤可以包括阻止发出和/或显示分析物浓度。例如,故障保护步骤可以包括移除分析物传感器的请求。可以重复执行故障保护步骤,例如以预限定的间隔,诸如每分钟或每5分钟重复执行。然而,其他实施例和时间间隔是可能的。

例如,如果在特定温度下,诸如在37℃,则从第二温度从属信号得出的膜电阻和在该第一温度下的预期膜电阻的偏差大于一个阈值,例如以百分比计,分析物传感器可以被认为是故障的。

例如,如果第一温度值和第二温度值偏离多于一个阈值,例如以百分比计,则分析物传感器可以被认为是故障的。

在进一步的方面中,公开使用至少一个分析物传感器确定体液中至少一种分析物的浓度的方法。该方法包括通过使用根据本发明的用于确定分析物传感器的可靠性的方法来确定分析物传感器的可靠性。该方法进一步包括至少一个分析物测量步骤,其中在分析物测量步骤中确定分析物的浓度。浓度和可靠性的确定可以彼此独立地执行。例如,可以单独确定浓度,并且在确定分析物传感器的可靠性不满足的情况下,可以设定所确定的浓度不可靠的标志。

对于特征的定义以及对于视情况选用的细节,可以参考如上文所公开或如下文进一步详细公开的方法的一个或多个实施例用于确定可靠性。

术语“确定至少一种分析物的浓度”通常是指对至少一种分析物的定量检测。因该测定,可以产生和/或提供表征确定结果的至少一个信号(诸如至少一个测量信号)和/或至少一个测量值。该信号具体地可以为或可以包括至少一个电子信号,诸如至少一个电压和/或至少一个电流。至少一个信号可以为或可以包括至少一个类比信号和/或可以为或可以包括至少一个数位信号。

如上所概述,用于确定分析物浓度的方法包括至少一个分析物测量步骤。例如,在双电极传感器的情况下,在分析物测量步骤中,可以跨与测试化学品和体液接触的两个测量电极施加电位差。例如,在三电极传感器的情况下,在分析物测量步骤中,可以向工作电极施加测量电压信号,使得可以在工作电极与参考电极之间施加恒定电位,使得在工作电极处产生的电流流向相对电极。可以使用I/U转换器和类比数位转换器(ADC)通道在相对电极处测量电流。该方法附加地可以包括至少一个评估步骤,其中评估了电流。至少一个传感器电子设备可以用于评估所测量的电流并且由此确定分析物的浓度。

如本文所用,术语“传感器电子设备”通常指的是被配置用于执行指定操作的至少一个任意装置。例如,传感器电子设备可以被配置用于从电流导出关于体液中分析物的存在和/或浓度的至少一条信息。例如,传感器电子设备可以被配置用于关联第一温度从属信号和第二温度从属信号。作为一个实例,传感器电子设备可以为或可以包括一个或多个积体电路(诸如一个或多个特定应用积体电路(ASIC))和/或一个或多个资料处理装置(诸如一个或多个计算机,优选为一个或多个微计算机和/或微控制器)。可以包括额外部件,诸如一个或多个预处理装置和/或资料获取装置,诸如一个或多个用于接收和/或预处理电极信号的装置,诸如一个或多个转换器和/或一个或多个滤波器、测量电阻器、放大器和电容器。此外,传感器电子设备可以包括一个或多个资料储存装置。此外,传感器电子设备可以包括一个或多个界面,诸如一个或多个无线界面和/或一个或多个线接合界面。传感器电子设备可以包括微处理器、行动电话、智慧型手机、个人数位助理、个人计算机或计算机伺服器。特别地,传感器电子设备可以位于分析物传感器的主体部分。

本发明进一步公开和提出包括计算机可执行指令的计算机程序,该计算机可执行指令用以当在处理器,诸如在分析物传感器的微控制器上执行该程序时执行在本文所公开的一个或多个实施例中的根据本发明的方法。具体地,该计算机程序可以储存在计算机可读取资料载体上。计算机程序可以在嵌入式处理器和/或分析物传感器之外的外部装置上执行。因此,具体地,上文所指示方法步骤中的一者、超过一者或甚至全部可以通过使用计算机或计算机网络执行,优选通过使用计算机程序执行。

本发明进一步公开和提出具有程序代码构件的计算机程序产品,该程序代码构件用以当在处理器,诸如在分析物传感器的微控制器上执行该程序时执行在本文所涵盖的一个或多个实施例中的根据本发明的方法。具体地,程序代码构件可以储存于计算机可读资料载体上。

此外,本发明公开和提出一种具有储存于其上的资料结构的资料载体,该资料载体在加载至处理器,诸如至工作记忆体或主记忆体之后,可以执行根据本文公开的一个或多个实施例的方法。

本发明进一步提出和公开一种具有储存于机器可读载体上的程序代码工具的计算机程序产品,以便当在处理器诸如在分析物传感器的微控制器上执行该程序时,执行根据本文公开的一个或多个实施例的方法。如本文中所使用,计算机程序产品是指作为贸易产品的程序。该产品通常可以以任意格式诸如纸质格式存在,或存在于计算机可读资料载体上。具体地,计算机程序产品可以散布于资料网络上。

最后,本发明提出和公开一种调变资料信号,其含有计算机系统或计算机网络可读的指令,用于执行根据本文公开的一个或多个实施例的方法。

优选地,参考本发明的计算机实施方面,至少一种根据本文公开的一个或多个实施例的方法的一个或多个方法步骤或甚至全部方法步骤可以通过使用计算机或计算机网络执行。因此,通常,可以通过使用计算机或计算机网络来执行包括资料提供和/或处理的方法步骤中的任一者。通常,这些方法步骤可以包括通常除需要手动工作的方法步骤(例如提供样本和/或执行实际测量的某些方面)外的任一方法步骤。

在本发明的又一方面中,公开一种确定体液中至少一种分析物的浓度的分析物传感器。分析物传感器为体内传感器。分析物传感器被配置用于测量至少一个第一温度从属信号和用于测量至少一个第二温度从属信号,该第二温度从属信号不同于第一温度从属信号并且与分析物传感器中的电流有关。分析物传感器包括至少一个传感器电子设备,其被配置用于使第一温度从属信号和第二温度从属信号关联以确定分析物传感器的可靠性。

分析物传感器可以被配置用于执行根据本发明的方法。对于分析物传感器的特征的定义以及对于分析物传感器的视情况选用的细节,可以参考如上文所公开或如下文进一步详细公开的方法的一个或多个实施例。

分析物传感器可以包括至少一个温度传感器,其被配置用于测量第一温度从属信号。第一温度从属信号可以是由温度传感器测量的和/或由温度传感器测量的信号确定的温度值。

分析物传感器可以包括至少两个测量电极。该分析物传感器可以为具有两个测量电极的双电极传感器或具有三个测量电极的三电极传感器或具有多于三个测量电极的多电极传感器。测量电极中的两个可以设置于分析物传感器的相反侧上。

该分析物传感器可以包括至少一个被配置用于产生至少一个快速瞬态电压信号的信号产生器装置,并且用于将快速瞬态电压信号施加至两个测量电极。传感器电子设备可以被配置用于响应于所施加的快速瞬态电压信号来测量第二温度从属信号。

以下摘要说明并且不排除更多可能的实施例,可以设想以下实施例:实施例1一种确定分析物传感器的可靠性的方法,其中该分析物传感器为体内传感器,该方法包括以下步骤:

a)测量至少一个第一温度从属信号;

b)测量不同于该第一温度从属信号并且与该分析物传感器中电流有关的至少一个第二温度从属信号;

c)关联该第一温度从属信号与该第二温度从属信号以确定该分析物传感器的可靠性。

实施例2根据实施例1所述的方法,其中该方法包括通过使用步骤c)的关联来相互监测第一温度从属信号和第二温度从属信号,使得分析物传感器是单一故障安全的。

实施例3根据实施例1或2中任一项所述的方法,其中该分析物传感器包括至少两个测量电极,其中在步骤b)中测量该第二温度从属信号包括:向这些测量电极施加至少一个快速瞬态电压信号;并且响应于施加的快速瞬态电压信号来测量该第二温度从属信号。

实施例4根据实施例1至3中任一项所述的方法,其中该分析物传感器包括至少一个膜元件,其中该第二温度从属信号为该膜元件的电阻或与该膜元件的电阻有关。

实施例5根据实施例3或4中任一项所述的方法,其中该快速瞬态电压信号具有方形波信号形式或正弦波信号形式。

实施例6根据实施例3至5中任一项所述的方法,其中该快速瞬态电压信号包括非连续信号,诸如脉冲,其中脉冲持续时间≤20μs、优选地≤10μs。

实施例7根据实施例1至6中任一项所述的方法,其中该第一温度从属信号通过使用至少一个温度传感器测量,其中该第一温度从属信号为通过该温度传感器测量的温度值和/或从通过该温度传感器测量的信号确定的温度值。

实施例8根据实施例1至7中任一项所述的方法,其中在分析物传感器的主体部分中测量该第一温度从属信号。

实施例9根据实施例1至8中任一项所述的方法,其中该第一温度从属信号通过该分析物传感器的主体部分所包括的至少一个温度传感器测量。

实施例10根据实施例1至9中任一项所述的方法,其中该第一温度从属信号和该第二温度从属信号独立于通过该分析物传感器确定的分析物浓度的至少一个测量信号。

实施例11根据实施例1至10中任一项所述的方法,其中确定该分析物传感器的可靠性包括:将根据步骤c)的该第一温度从属信号与该第二温度从属信号的关联与该第一温度从属信号与该第二温度从属信号的至少一个预先确定的关联进行比较;确定该关联与该预先确定的关联的偏差;并且将该偏差与至少一个阈值进行比较,其中在该偏差小于或等于该阈值的情况下该分析物传感器被认为是可靠的,否则该分析物传感器被认为是故障的。

实施例12根据实施例11所述的方法,其中用于该第一温度从属信号与该第二温度从属信号的关联与该至少一个预先确定的关联的该偏差的该阈值为至少一个百分比误差。

实施例13根据实施例11或12所述的方法,其中该阈值取决于经确定的分析物浓度。

实施例14根据实施例11至13中任一项所述的方法,其中该预先确定的关联为在体内和/或在制造该分析物传感器期间确定。

实施例15根据实施例1至14中任一项所述的方法,其中在步骤c)中进一步考虑第一容错时间来确定可靠性。

实施例16根据实施例11至15中任一项所述的方法,其中该方法包括至少一个故障保护步骤,其中该故障保护步骤取决于所确定的可靠性而触发。

实施例17根据实施例1至16中任一项所述的方法,其中该方法包括至少一个体内温度校准步骤,其中该体内温度校准步骤包括测量该第一温度从属信号和该第二温度从属信号,比较具有预先确定的关联曲线的第二温度从属信号,从测量的第二温度从属信号确定理论温度并且将理论温度与测量的第一温度从属信号进行比较。

实施例18根据实施例17所述的方法,其中该温度校准步骤在体内和/或在制造分析物传感器期间执行。

实施例19根据实施例17或18中任一项所述的方法,其中该温度校准步骤包括通过执行方法步骤a)至c)来确定校准的合理性,将步骤c)的关联与至少一个预先确定的关联进行比较,确定关联与预先确定的关联的偏差并且将该偏差与至少一个阈值进行比较,其中在该偏差低于或等于阈值的情况下,该校准被认为是合理的,否则被拒绝。

实施例20根据实施例1至19中任一项所述的方法,其中该方法在体内测量期间执行。

实施例21一种使用至少一个分析物传感器确定体液中至少一种分析物的浓度的方法,其中该方法包括通过使用根据实施例1至20中任一项所述的确定分析物传感器的可靠性的方法来确定分析物传感器的可靠性,其中该方法进一步包括至少一个分析物测量步骤,其中在该分析物测量步骤中确定该分析物的浓度。

实施例22一种包括程序装置的计算机程序,用于当在处理器诸如在微控制器上执行该计算机程序时执行根据实施例1至20中任一项所述的方法和/或根据实施例21所述的方法。

实施例23一种用于确定体液中至少一种分析物的浓度的分析物传感器,

其中该分析物传感器为体内传感器,其中该分析物传感器被配置用于测量至少一个第一温度从属信号和用于测量不同于该第一温度从属信号并且与该分析物传感器中电流有关的至少一个第二温度从属信号,其中该分析物传感器包括被配置用于关联该第一温度从属信号与该第二温度从属信号以确定该分析物传感器的可靠性的至少一个传感器电子设备。

实施例24根据实施例23所述的分析物传感器,其中该分析物传感器包括至少一个温度传感器,该温度传感器被配置用于测量第一温度从属信号,其中该第一温度从属信号是由该温度传感器测量的温度值和/或由温度传感器测量的信号所确定的温度值。

实施例25根据实施例23或24中任一项所述的分析物传感器,其中该分析物传感器包括至少两个测量电极,其中该分析物传感器包括至少一个信号产生器装置,该信号产生器装置被配置用于产生至少一个快速瞬态电压信号并且用于向两个测量电极施加快速瞬态电压信号,其中传感器电子设备响应于所施加的快速瞬态电压信号被配置用于测量第二温度从属信号。

实施例26根据实施例23至25中任一项所述的分析物传感器,其中该分析物传感器为具有两个测量电极的双电极传感器或具有三个测量电极的三电极传感器或具有多于三个测量电极的多电极传感器。

实施例27根据实施例26所述的分析物传感器,其中这些测量电极中的两个测量电极设置在该分析物传感器的相反侧上。

实施例28根据实施例23至27中任一项所述的分析物传感器,其中该分析物传感器被配置用于执行根据实施例1至20中任一项所述的方法和/

或根据实施例21所述的方法。

附图说明

进一步的可选特征和实施例将在后续实施例的详细描述中公开,优选地是结合附属权利要求。其中,个别的可选特征可以单独实现,也可以在任意可行的组合中实现,如技术人员将实现的。本发明的范围不限于优选实施例。实施例以图式进行图表式的描绘。其中,这些图示中的附图标记相同的,用于指相同或功能类似的元件。

在这些图示中:

图1示出根据本发明的分析物传感器的示例性实施例;

图2根据本发明的确定分析物传感器的可靠性的方法的流程图

图3示出测量的第一温度从属信号和测量的第二温度从属信号的实验结果;以及

图4A和图4B示出膜电阻温度相关性的进一步实验结果。

具体实施方式

图1示出用于确定体液中至少一种分析物浓度的分析物传感器110的示例性实施例。

分析物传感器110为体内传感器。分析物传感器110可以被配置为至少部分地植入使用者的身体组织中。分析物传感器110可以为皮下分析物传感器。分析物传感器110可以被配置用于植入使用者的身体组织中。更特别地,分析物传感器110可以被配置用于分析物的连续监测。分析物传感器110可以完全可植入或部分可植入。

分析物传感器110被配置用于测量至少一个第一温度从属信号和用于测量至少一个第二温度从属信号,该第二温度从属信号不同于第一温度从属信号并且与分析物传感器110中的电流有关。分析物传感器110包括至少一个传感器电子设备112,其被配置用于使第一温度从属信号和第二温度从属信号关联以确定分析物传感器110的可靠性。

第一温度从属信号可以是与第一温度直接相关的信号或者是可导出第一温度的信号。第一温度从属信号可以是或可以包括至少一个电信号,诸如至少一个模拟电信号和/或至少一个数字电信号。更具体地,第一温度从属信号可以是或可以包括至少一个电压信号和/或至少一个电流信号。可以使用原始信号或者经过处理的信号或预处理信号,诸如通过滤波等执行预处理。

可以通过使用至少一个温度传感器114来测量第一温度从属信号。可以通过使用复数个温度传感器诸如两个、三个或更多个温度传感器114来测量第一温度从属信号。第一温度从属信号可以是由温度传感器114测量的和/或由温度传感器114测量的信号确定的温度值。温度传感器114可以是选自由以下各项组成的组中的至少一种传感器:至少一种热敏电阻诸如至少一种NTC-热敏电阻、PTC-热敏电阻、至少一种热电偶等。可以在分析物传感器110的主体部分中测量第一温度从属信号。第一温度从属信号可以通过分析物传感器110的主体部分所包括的至少一个温度传感器114测量。例如,温度传感器114可以设置在传感器电子设备112中,诸如在分析物传感器110的电路板上。例如,附加地或替代地,温度传感器114可以设置在或可以连接到靠近皮肤的分析物传感器110的外壳。

第二温度从属信号可以是与作为第二温度和/或第二温度梯度的量度的分析物传感器110中的电流有关的任意信号,特别是与膜元件116内的离子迁移率的可测量温度行为有关的任意信号,其在图1中用膜元件的电阻R膜元件表示。

第一温度从属信号和第二温度从属信号可以是独立的信号,特别是使用不同的测量技术和/或传感器确定的。例如,第一温度从属信号可以使用至少一个温度传感器来测量,而第二温度从属信号可以使用所谓的“快速瞬态技术”来测量,这将在下面描述。进一步描述了“快速瞬态技术”,例如在2020年3月10日提交的EP申请号20162098.6中,其全部内容以引用方式包括在内。

分析物传感器110可以包括至少两个测量电极118。至少两个测量电极118可以被设计为使得电化学反应可以在一个或多个测量电极处发生。测量电极118可以经实施以使得氧化反应和/或还原反应可以在一个或多个测量电极处发生。

测量电极118中的一者可以设计为工作电极。工作电极可以包括至少一种测试化学品。工作电极可以完全或部分地覆盖有至少一种测试化学品,具体是包括用于检测至少一种分析物的至少一种酶的至少一种测试化学品。例如,可以使用葡萄糖氧化酶(GOx)或葡萄糖去氢酶(GDH)。此外,测试化学品可以包括额外材料,诸如粘合剂材料、电极粒子、媒介物等。因此,例如,测试化学品可以包括至少一种酶、碳粒子、聚合物黏合剂和MnO

测量电极118中的另一个可以设计为相对电极或辅助电极。相对电极可以为植入或部分植入的分析物传感器110的一部分,或可以为个别电极,其被植入或部分植入或置于身体上的其他地方,例如皮肤表面上。在分析物传感器110包括双电极系统作为测量电极118的情况下,相对电极可以完成电路,使得电荷可以流过由工作电极、相对电极和电解质诸如体液提供的电化学电池,也称为电化学系统,并且可以保持恒定的相对电极电位,也称为恒定参考电位,无论电流如何。

此外,分析物传感器110可以包括至少一个参考电极。参考电极可以被配置为作为用于测量和/或控制工作电极的电位的参考。参考电极可以具有稳定并且众所周知的电极电位。参考电极的电极电位可以优选为高度稳定的。

测量电极中的一个可以具有几种功能,例如,组合的参考电极和相对电极,其具有参考电极和相对电极两者的功能,这意味着其提供参考电位并且平衡来自工作电极的电流。

至少一个测量电极118包括至少一个膜元件116。具体地,膜元件可以施加至工作电极。膜元件116可以包括至少一种聚合物。膜元件116可以作为薄聚合物膜施加至工作电极上。例如,膜元件116可以为或可以包括聚-(4-(N-(3-磺酸根基丙基)吡啶鎓))-共-(4乙烯基-吡啶)-共-苯乙烯(5%/90%/5%)或亲水性聚氨酯(HP60D20),例如可以从

膜元件116可以具有至少一种膜性质。具体地,膜性质可以为膜元件116的渗透性。膜元件116的渗透性可以经由确定膜元件R膜元件的电阻来确定。膜元件116的渗透性可以与膜电阻R膜元件成比例。不受理论约束,体液的电导率与所谓的总溶解固体直接相关,其中离子,诸如H+、OH-、Na+、K+、Cl-和其他离子的贡献最大。因此,已经吸收体液的膜元件的电导率也与该总溶解固体直接相关。在另外恒定的条件诸如例如电池几何形状下,存在的电荷载流子越多并且其移动性越强,则所测量的膜元件116的电阻越低。因此,膜元件116的电阻R膜元件或相反的电导率可以取决于膜元件116中存在的离子的数量和迁移率。

膜性质,特别是渗透性,可能取决于温度。第二温度从属信号可能或可能与膜元件116的电阻R膜元件有关。膜元件116的渗透性可能取决于温度,因为它直接影响膜元件内的离子迁移率。分析物传感器110的插入位点处的温度可能不是恒定的。膜元件116的内在特性可能会在分析物传感器的储存过程中发生变化,诸如由于储存条件。这些变化可能导致渗透率的变化,并且可能导致不可靠的测量。

分析物传感器110可以包括至少一个信号产生器装置120,在图1中用“G”表示,其被配置用于产生至少一个快速瞬态电压信号并且用于将该快速瞬态电压信号施加到两个测量电极118。传感器电子设备112可以被配置为响应于所施加的快速瞬态电压信号来测量响应信号,特别是第二温度从属信号。

图1示出分析物传感器110的简化电路。简化电路包括传感器(表示为简单的Randle电路)、参考电阻器R

其中V

测量第二温度从属信号可以包括将至少一个快速瞬态电压信号施加到测量电极118并且响应于所施加的快速瞬态电压信号测量第二温度从属信号。快速瞬态电压信号可以为两个测量电极118之间的至少一个任意电压变化。该任意电压变化可以具有快速瞬态信号边沿,特别是两个极陡峭的边缘。快速瞬态电压信号可以包括方形波信号形式和/或正弦波信号形式。快速瞬态电压信号可以包括非连续信号,诸如脉冲。具体地,快速瞬态电压信号可以包括快速转换性方形波。脉冲的信号幅值可以从第一值(也表示为基线值)瞬时变化至第二值,随后返回基线值或至少大约等于基线值。第二值可以为高于或低于基线值的值。脉冲持续时间可以为≤50μs、优选地≤20μs、更优选地≤10μs。单脉冲的持续时间必须足够长以能够记录其传播。单脉冲的持续时间必须优先较短,以免电化学激发系统。

反应信号可以为所施加快速瞬态电压信号的所测量传播。反应信号可以为所施加快速瞬态电压信号的变化。反应信号可以直接或间接指分析物传感器的等效串联电阻。反应信号可以为分析物传感器在其体内环境中的欧姆和电容特性。特别地,响应信号与电流回应无关。响应电压可以在已知的参考电阻器处或在膜元件116处确定。

可以使用至少一个测量单元122执行响应信号,特别是第二温度从属信号的测量。测量单元122可以被配置用于测量响应于快速瞬态电压信号所产生的反应信号。测量单元122可以进一步被配置用于测量相对电极处的电流,用于确定体液中至少一种分析物的浓度。测量单元122可以被配置用于同时或在至少两个不同时间点接收响应信号和相对电极处的电流。测量单元122可以包括至少一个恒电位器,诸如至少一个数位恒电位器或至少一个类比恒电位器。恒电位器和恒电流仪的工作原理为本领域的技术人员众所周知的。下面将参考恒电位器来描述测量单元。

第一温度从属信号和第二温度从属信号可以独立于由分析物传感器110测量的分析物浓度的至少一个测量信号。恒电位器可以被配置用于产生和/或施加至少一个测量电压信号,特别是极化电位或电压,用于测量响应的分析物浓度的测量信号。测量电压信号可以为用于确定,特别是测量分析物的浓度的电压信号。测量电压信号可以与快速瞬态电压信号不同。特别地,与快速瞬态电压信号相比,测量电压信号可以更长。测量电压信号可以为永久信号,而非脉冲信号。可以不时地或连续地调整测量电压信号以给予分析物传感器110其极化电压,优选地,以在分析物传感器110处保持预限定的极化电压。测量电压信号可以为使电化学电池极化的连续直流(DC)信号,并且充当“电动机(motor)”,用于对还原或氧化GOx的分析物执行跨电化学电池的电流测量。快速瞬态电压信号可以为仅表征电化学电池的电容部分和欧姆部分的高频电压脉冲。因此,测量电压信号和快速瞬态电压信号可能不会影响彼此,因为他们具有完全不同的时域。

在双电极系统中,测量电压信号和快速瞬态电压信号可以施加至相同电极118。在三电极系统中,可以确定并且控制工作电极与参考电极之间的电压。为达成这一点,恒电位器可以调节相对电极的电位。快速瞬态电压信号可以施加在相对电极与工作电极之间,或者工作电极与参考电极之间,或者相对电极与参考电极之间。

传感器电子设备112可以通过确定第一温度从属信号和第二温度从属信号之间的关系被配置用于关联第一温度从属信号和第二温度从属信号。

关联可以包括比较从第一温度从属信号确定的第一温度值和从第二温度从属信号确定的第二温度值。关联可以包括确定从第一温度从属信号确定的第一温度值与从第二温度从属信号确定的第二温度值之间的偏差。如果确定第一温度值T

关联可以包括关联第一温度从属信号的至少一个实际值(特别是至少一个第一实际温度值)和第二温度从属信号的至少一个实际值(特别是至少一个第二实际温度值)。相应的实际值可以是从诸如在测量时间范围期间的复数个测量值确定的平均值。例如,测量时间范围可以是60s。然而,其他测量时间范围也是可能的。

关联可以包括直接关联第一温度从属信号和第二温度从属信号或使用从第一温度从属信号和/或第二温度从属信号导出的辅助资讯。

该方法可以包括从确定的第一温度从属信号导出第一温度值。第一温度从属信号可以直接与第一温度值相关,或者第一温度值可以诸如通过使用第一温度校准从第一温度从属信号导出。第一温度校准可以包括使用至少一个第一温度校准函数,例如,线性校准函数。附加地或替代地,第一温度从属信号可以被转换成膜元件的预期电阻R

R

f

其中c1和c2是线性第一温度校准函数的斜率和偏移量。第一温度校准可以储存在分析物传感器的主体部分中,诸如在微控制器单元中。第一温度校准函数可以在制造分析物传感器期间确定和/或提供,诸如经由工厂校准。

该方法可以包括从确定的第二温度从属信号导出第二温度值。该方法可以包括将确定的第二温度从属信号转换成第二温度值。可以通过使用至少一个第二温度校准来执行转换。第二温度校准可以包括使用至少一个第二温度校准函数f

T

第二温度校准函数可以是线性、指数、对数或多项式函数。例如,第二温度校准函数f

f

其中c

线性第一温度校准函数和线性第二温度校准函数两者的初始偏移量和初始斜率都可以储存在微控制器单元中。除了初始斜率和初始偏移量之外,可以在分析物传感器的磨合阶段期间通过确定测量的R

传感器电子设备112可以通过将第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与第一温度从属信号和第二温度从属信号的至少一个预先确定的关联进行比较被配置用于确定分析物传感器110的可靠性,确定关联与预先确定的关联的偏差并且将偏差与至少一个阈值进行比较。该方法可以包括确定偏差的绝对值并且将该绝对值与阈值进行比较。替代地,在非绝对值的情况下,可以使用上限和下限阈值。在偏差低于或等于阈值的情况下,分析物传感器110可以被认为是可靠的,否则,即在偏差高于阈值的情况下,分析物传感器110被认为是故障的。

预先确定的关联可以在体内和/或在制造分析物传感器110期间确定,诸如在活体外。例如,预先确定的关联可以在用于制造一批分析物传感器的过程中确定,并且可以作为参数储存在传感器电子设备中。

阈值可以是单个值和/或范围。阈值可以是不同分析物浓度的总阈值。传感器电子设备112可以被配置用于使用复数个阈值。例如,对于不同的分析物浓度,阈值可能不同。可以根据安全相关性设定一个或多个阈值。第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可能为至少一个百分比误差。在第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联被转换为温度的情况下,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可能是至少一个最大温度误差。

阈值可以独立于或依赖于分析物浓度。

例如,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可以独立于分析物浓度,诸如不同分析物浓度范围的固定值。例如,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可以在-60%至250%的范围内,优选地-50%至50%。例如,在第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联被转换为温度的情况下,第一温度从属信号和第二温度从属信号的关联与至少一个预先确定的关联的偏差的阈值可以是1K至20K,优选地3K至7K。

例如,可以根据安全相关性来设定阈值,诸如温度偏差|ΔT|≤3K表示与安全无关,3K<|ΔT|<7K表示可能与安全相关,并且|ΔT|≥7K表示安全相关。例如,一批分析物传感器可以具有测量的分析物浓度为-7%/K的温度灵敏性。在|ΔT|=3K的情况下,这给出了21%的错误信号,其与安全无关。在|ΔT|=7K的情况下,这给出了-50%+50%的错误信号,其可能与安全相关,视测量的葡萄糖含量而定。

阈值可以取决于确定的分析物浓度,特别是取决于确定的葡萄糖浓度。例如,可以根据医疗相关误差网格来设定阈值或复数个阈值。医疗相关误差网格可以根据分析物浓度定义相关性的允许偏差的不同区域,视使用者的风险而定。医疗相关误差网格可以定义足以可接受医疗风险的区域。沿着这些区域的直线,被允许具有偏差的允许百分比误差可能会发生变化。可以考虑不同的来源,诸如分析物传感器的温度相关性来确定百分比误差。百分比误差可能取决于分析物的浓度,并且可以反向用于阈值的计算。例如,可以将这些区域随着风险的增加分类为对临床结果没有影响、对临床结果影响很小或没有影响、可能影响临床结果、可能具有重大医疗风险、可能具有危险后果。

可以考虑确定的分析物浓度以及第一温度从属信号和第二温度从属信号的时间发展来设定阈值。具体地,分析物传感器110是可靠的还是故障的决定可以推迟到稍后的时间点,从而可以考虑第一温度从属信号和第二温度从属信号的时间发展。可以考虑分析物浓度的时间发展来确定该决定。附加地或替代地,可以考虑分析物浓度,例如分析物浓度的趋势来调整阈值。可以进一步考虑第一容错时间来确定可靠性。第一容错时间可以是必须确定分析物传感器是否提供可靠的测量值、特别是可靠的分析物浓度而不使使用者处于风险中的时间范围。特别地,阈值可以取决于时间和确定的分析物浓度。考虑第一容错时间以评估可靠性/患者风险,当分析物传感器被认为是不可靠时,在第一容错时间期间测量的分析物浓度的测量值可能不会显示给使用者,或者可能会被标记为“无效”。

例如,可以考虑确定的分析物浓度、医疗相关误差网格和第一温度从属信号和第二温度从属信号的时间发展和/或分析物浓度的时间发展来设定阈值。

阈值可以作为电荷相关参数储存在分析物传感器110的软件中。例如,阈值和关联系数可以储存在诸如分析物传感器110的固件中。

传感器电子设备112可以被配置用于执行至少一个体内温度校准步骤130,参见图2。体内温度校准步骤130通常在体内执行。在制造分析物传感器110期间,可以确定诸如膜电阻范围或温度相关性dR/R/K和/或初始斜率和/或初始偏移量的粗略参数。体内温度校准步骤130可以包括在时间t1测量至少一个第二温度从属信号并且将测量的第二温度从属信号与预先确定的关联曲线(即初始校准曲线)进行比较。预先确定的关联曲线可以在制造分析物传感器110批次期间确定并且可以储存在分析物传感器的传感器电子设备112中。在体内温度校准步骤130期间,线性第一和第二温度校准函数的初始斜率和/或初始偏移量可以适应线性第一和第二温度校准函数的体内斜率和/或体内偏移量。如果在步骤c)中确定传感器可靠并且如果发现初始斜率和/或初始偏移量与体内斜率和/或体内偏移量之间的偏差,特别是在比较测量的第二温度从属信号与预先确定的关联曲线时,该步骤可以特别地执行。

体内温度校准步骤130可以包括测量在时间t1的至少一个第一温度从属信号。体内温度校准步骤130可以进一步包括从测量的第二温度从属信号确定理论或预期温度,并且对于步骤c)将理论或预期温度与从测量的第一温度从属信号导出的第一温度值进行比较。例如,膜电阻可能会降低,诸如每K降低7%。由于生产公差,绝对值可能会波动,诸如在1K到30K的范围内。如果在t1时,膜电阻的体内值是例如1000欧姆,则在步骤c)中,当与预先确定的关联进行比较时,考虑该体内值。附加地或替代地,体内温度校准步骤包括测量在时间t1的至少一个第二温度从属信号并且将测量的第二温度从属信号与预先确定的关联曲线进行比较。这可以通过比较第一和第二温度值来执行。

传感器电子设备112可以被配置用于执行至少一个故障保护步骤132,参见图2。故障保护步骤132可以包括确保防止生成和/或确定和/或显示不可靠的或甚至错误的测量值。故障保护步骤132可以取决于所确定的可靠性而触发。例如,在所确定的可靠性指示“故障”的情况下,可以停止确定分析物浓度和/或可以拒绝所确定的浓度值和/或可以拒绝使用或进一步使用分析物传感器110。基于该可靠性,可以确定至少一个故障安全决定和/或可以执行至少一个故障安全动作。例如,故障保护步骤可以包括发出和/或显示误差信息。故障保护步骤132可以包括显示警告信息,诸如指示误差的红色LED。例如,故障保护步骤132可以包括阻止发出和/或显示分析物浓度。例如,故障保护步骤可以包括移除分析物传感器的请求。可以重复执行故障保护步骤132,例如以预限定的间隔,诸如每分钟或每5分钟重复执行。然而,其他实施例和时间间隔是可能的。

图2示出根据本发明的确定分析物传感器110的可靠性的方法的流程图。

该方法包括以下步骤:

a)测量至少一个第一温度从属信号(用参考编号124表示);

b)测量不同于该第一温度从属信号并且与该分析物传感器110中电流有关的至少一个第二温度从属信号(用参考编号126表示);

c)关联该第一温度从属信号与该第二温度从属信号以确定该分析物传感器110的可靠性(用参考编号128表示)。

该方法可以进一步包括至少一个体内温度校准步骤130。该方法可以进一步包括至少一个故障保护步骤132。

图3示出了使用双电极分析物传感器110测量的第一温度从属信号和测量的第二温度从属信号的实验结果。特别地,以℃为单位的第一温度从属信号T和以Ω为单位的第二温度从属信号R被示为时间的函数。第一温度从属信号和第二温度从属信号是历经9小时在从25℃到39℃的受控温度变化下测量的。使用NTC热敏电阻测量第一温度从属信号。阻抗中值可以指60s内确定的膜电阻测量值的中值。可以观察到第一温度从属信号和第二温度从属信号之间的关联。

图4A和图4B示出了膜电阻的温度相关性的进一步实验结果。在图4A中,示出了使用NTC热敏电阻测量的以Ω为单位的膜电阻R

附图编号说明

110 分析物传感器

112 传感器电子设备

114 温度传感器

116 膜元件

118 测量电极

120 信号产生装置

122 测量单元

124 测量至少一个第一温度从属信号

126 测量至少一个第二温度从属信号

128 关联

130 体内温度校准步骤

132 故障保护步骤

相关技术
  • 用于分析物检测的方法、组合物和传感器
  • 用于微型传感器精确定位及快速埋设的装置和方法
  • 用于确定多相介质的相的速度的流量传感器、方法和流量测量仪器
  • 用于确定介质的温度的过程自动化技术传感器和方法
  • 用于利用传感器融合来确定机器状态的系统和方法
  • 用于生成用于确定分析物值的软件实现的模块的方法和系统、计算机程序产品以及用于确定分析物值的方法和系统
  • 用于测定分析物与配体的固有结合参数的方法、用于从一群分析物中选择分析物的方法、所选择的配体或分析物及传感器
技术分类

06120116505445