专利名称：用于确定液体样品中被分析物的测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定液体样品中被分析物的测量设备，其具有以下设备部件具有用于涂覆液体样品的检验区域、由于待确定的被分析物而经历可检测的改性的检验元件，作为其功能检测该改性并产生电性检测器信号的检测器，排列在检测器下游、评估检测信号从而形成测量结果的评估电路，连接至评估电路用于显示测量结果的显示装置，以及用于向电子设备部件供给电能的电源。
背景技术：
由US 6 300 141已知的这样一种测量设备，其形成在支撑上，该支撑例如具有信用卡的形状和尺寸，并包括都可以由塑料制成并通过例如粘合而连接在一起的下部支撑和彩色或透明的覆盖部分。设置在支撑部分与覆盖部分之间的有电化学生物传感器，电化学生物传感器由具有检测器的检验元件、由具有存储器的微处理器构成的评估电路、由例如液晶显示器构成的显示装置、控制元件和由太阳能电池或蓄电池构成的电源形成。用于涂覆液体样品的检验区域容纳在覆盖部分中，其经过液体通道与生物传感器连通，液体通路和生物传感器形成在下支撑部分上或在可插到支撑上的独立芯片上。为确定液体样品中的多种被分析物，可以设置多个生物传感器，其随后经独立的液体通路连接至用于涂覆液体样品的检验区域。
由US 5 580 794已知一种具有光电生物传感器的可比较的测量设备。特别地，这指明了在其生产期间和之后校准测量设备的方法。
已知的卡形测量设备允许健康、食品和环境领域的直接分析诊断，测量结果可以直接由卡读取。测量结果可以进一步存储在卡上，并通过外部读取器读出。卡形测量设备可以是一次性制品。由于液体通路以及可能的生物传感器在进行测量后可以使用更久，若液体通路和生物传感器形成在卡本身上，则整个卡形测量设备将需要处置。然而，由于成本原因，在测量进行得相当少时，即每年仅几次，这样是不实际的。
因此，本发明的目的在于提供直接且方便可控但还节约成本地在液体样品中确定被分析物。
由Fraunhofer Magazine 4，2001年，8至13页已知导电或半导体塑料已经有一段时间提供了便宜的大批量生产电子部件和电路的方法。这其中的示例为薄膜电池、有机太阳能电池、有机发光二极管(OLED)形成的显示器和由(半)导电有机材料形成的集成电路，例如聚合物(集成塑料电路＝IPCs)。对于这种新技术，经常同语义地使用诸如有机电子器件、聚合物电子器件、聚合电子器件(polytronics)、电子塑料或导电塑料的术语。

发明内容
根据本发明，上述目的的实现在于说明书中提到的该类型的测量设备中的至少某些电设备部件以聚合物电子器件为基础形成。优选地，所有的电设备部件以聚合物电子器件为基础形成。根据本发明的测量设备由此可以特别便宜地生产，使得例如，其还可以作为频繁使用的一次性制品，例如日常处理。以聚合物电子器件生产的设备部件由此可以例如使用溶液聚合物(所谓电子墨水)例如通过印刷技术施用于平板支撑上(卡片、薄膜等)。由于印刷和层叠技术对于电化学传感器(葡萄糖传感器)的生产也是熟知的，完整的测量设备可以由此在单次印刷技术过程中施用在支撑上。测量设备的所有设备部件可以按此方式集成在支撑上，或者可以使检验区域和检验元件或检验区域、检验元件和检测器形成在第一设备单元中，其可以经接口连接于包括其它设备部件的另一设备单元。第一设备单元的设备部件接着形成在独立且由此可替换的支撑上，例如，其可以是固定的，例如插入在具有其它设备部件的支撑上。
根据本发明的测量设备的设备部件优选还包括控制确定被分析物的测量过程的控制器。为启动测量过程，控制器可以具有以下手段，其响应测量设备的操作元件的启动，例如操作按钮，测量设备上盖膜的移除或在检验区域上液体样品的涂覆。盖膜可以例如为完全或局部覆盖测量设备的薄膜，例如在检验区域和/或光电元件(例如，太阳能电池)且其移除可以例如通过形成或断开接触而电性或光学地检测。盖膜可以由用于整个测量设备的包装形成，其还可以至少在检验区域的区域中密封测量设备免受诸如水蒸气和/或氧气的环境影响。为保护检验区域和聚合物电子器件免受光，盖膜还优选是不透明的。若在期望测量设备使用前不打算移除盖膜，例如薄膜或涂层，那么盖膜设计为至少局部是透明的，特别是在显示装置和用作电源的太阳能电池的区域中。
控制器优选还具有防止同一检验元件再用于另一测量过程的手段，其排除已经使用的检验元件再使用或多次使用。若测量设备仅有单个检验元件，则再使用保护涉及整个测量设备。若测量设备具有多个检验元件，如下面更详细介绍的，则再使用保护开始涉及每个单个的检验元件，并且在所有的检验元件已经使用后仅涉及测量设备本身。
此处，测量设备优选具有可以由控制器驱动的显示装置，从而显示不能用的检验元件或测量设备。在检验元件使用一次后在相关测量过程的末端施加不可用性。不可用性还可以通过检测和评估检验元件的预定参数如其电导率而为未经使用的检验元件建立。不可用性可以通过测量设备的显示装置显示。为能够与电源无关地永久显示不可用性，显示器可以是双稳态，即可以在显示状态与非显示状态之间切换，而仅需要转换的能量。或者，例如，显示可以由化学反应得来，其导致颜色变化，在测量装置上的一个位置通过电化学或热化学驱动开始。
电源可以是太阳能电池或干电池，优选也是聚合物电子器件。在干电池的情况下，可以延迟电解液与电池电极的接触，直到手动启动测量设备，例如通过按压操作区域、撕破包装等，使得电池不会形成直到卡在使用测量设备前，从而避免由于电池在测量设备的制造与其使用之间期间的放电导致的问题。由于测量过程在有限的时间内进行，电源优选包括可充电存储电容，其根据测量时间要求提供所需能量。存储电容例如双层电容器(超级盖层和超级电容器)例如可以通过太阳能电池或干电池直接或经电压转换器充电至限定电压。一旦达到期望的充电状态，则可以自动开始测量或可选地在经显示装置显示充电状态后在用户的提示下开始测量。存储电容器还可以经接触和/或非接触地，例如经电感或电容耦合外部充电，使得则可以略去太阳能电池或干电池。
与血液中的选定被分析物的确定相关时，例如葡萄糖或乳酸盐，特别为针或钉的助刺装置优选集成在测量设备中，从而获得血液样本。助刺装置在此情况下可以设置在检验区域或多个检验区域外侧，使得血滴在刺出后必须放在检验区域上。或者，助刺装置设置在或紧邻检验区域，使得血滴通过刺破直接达到检验区域。
为允许多次使用根据本发明的测量设备，优选设置至少一个具有检验区域和检测器的额外检验元件，检测器经选择电路连接于评估电路。选择电路总是仅选择检测器中之一，为单次使用将其连接至选择电路，且在进行测量后后续选择尚未使用的生物传感器。由于可以多次使用，根据本发明的测量设备对于用户而言可以比仅可使用一次的设备更加节约成本和方便。可以作为控制器一部分的选择电路则确保单个其检测器未经使用的检验元件连接于评估电路。
通过适当的驱动显示装置，可以显示给用户分配给各个当前可用检验元件的检验区域且另外在所有的可用检验元件使用后显示测量设备不可用。为了保护未使用的检验区域，其可以由待在使用前撕掉的盖膜覆盖，特别是薄膜，缺少盖膜则直接提示用户这些检验区域无法再使用。选择电路可以经检测装置检测移除的盖膜，例如可折断的导电回路，使得先前使用的检验区域或无意或由于盖膜的损伤暴露的检验区域可以从进一步的使用中排除。只要首次检测到薄膜已经剥落，其可以如下完成，即选择电路选择指定的检测器，只要其尚未被选择过，并在对于测量是足够的预定时间周期后将其排除于任何另外的使用。或者或是额外的，选择电路可以具有如下手段，其响应测量设备上操作元件的启动，例如控制按钮，或在检验区域中之一上施加液体样品，且其选择用于测量的指定检测器，若其尚未选择过。
另外，平坦支撑边缘区域中的检验区域可以设置在通过折线彼此分开的区域中，在此情况下，每个区域可以在位于其中的检验区域经过使用后从支撑上折下。该些区域中的检验区域优选设置为使得其分别由邻近的区域覆盖，且仅在折下此邻近区域后可以使用。这样的效果在于检验区域仅可以按预定顺序使用。此处选择电路仍然可以经检测手段检测已经折下的区域，从而识别仍可以使用的检验区域。


为进一步说明本发明，下面将说明附图，附图中图1示出了具有一个检验元件的根据本发明的测量设备的第一典型实施例的简化框图；
图2示出了根据图1的典型实施例的改动；图3示出了根据本发明的测量设备的电子电路的简化示例；图4示出了具有多个检验元件的根据本发明的测量设备的另一典型实施例的简化框图；以及图5至8示出了根据本发明的测量设备的各个典型实施例的视图。
具体实施例方式
图1示出了其上形成了用于涂覆液体样品的检验区域2的检测卡形支撑1。检验区域2经液体通道3或直接而不经过中间媒介与经过由于待确定的被分析物导致的可检测改性的检验元件4连通。此改性例如通过作为其功能产生电子检测器信号的检测器5光学或电化学地检测。若检验元件4具有生物或化学成分，例如对应于待确定的被分析物的酶、抗体或微生物，则检验传感器4和检测器5一同形成所谓生物传感器。这种传感器结构的示例由US 5 997 817或US 6 036 919已知。若要从液体样品确定多于一种的被分析物，则自然地设置具有检测器的额外检验元件并与检验区域2连通。
检测器5连接至评价电路6，其评价检测器信号从而形成测量结果并通过显示装置7将此结果可视化。测量过程通过控制器8控制，为此控制器8连接于检测器5、评价电路6和显示装置7。通过类似地连接于控制器8的操作元件9，在最简单的单操作钮的情况下，可以执行测量设备的基本功能，例如开关、复位、起动显示在显示装置7上的指令等。显示装置7可以通过文本或图片的形式将待执行的操作动作，以及测量设备的功能状态展示给用户。设备部件5至9通过电源10供给电能，电源10优选具有例如设置在显示装置7下从而节省空间并可以通过其由环境光照亮的太阳能电池11。电源10还优选包括存储电容12，其可以由太阳能电池11充电至限定电压且其根据需要迅速提供足够电平的测量过程所需能量。所有或至少某些电子设备部件5至12，例如除电源10和/或显示装置7，设计为聚合物电子器件，且例如印刷在塑料支撑1上。
其上形成有设备部件的支撑1由此处为撕膜形式的盖膜21覆盖，其保护设备部件2至12免受外界环境影响。盖膜21可以是不透明的，这一方面提供了光保护，另一方面允许太阳能电池11或另一光电检测器元件(此处未示出)在使用测量设备前检验膜21已撕掉。若盖膜21用于提供永久保护，即使是在使用测量设备的同时，则至少在显示装置7和太阳能电池11的区域是透明的，且在检验区域2的范围具有开口。
此处为刺针13的助刺设备集成在支撑1上检验区域2的范围内，从而获得血液作为液体样品。刺针13例如可以设置在检验区域2上方的凸盖下，其受到手指压力克服机械预应力使得刺针13刺破手指。或者，如虚线所示，可以由卡形支撑1的材料构成的助刺设备13’也可以设置在检验区域2的附近。
如图2所示，具有检验元件4和可选的检测器5的检验区域2可以形成在独立的支撑14上，其可以经接口15或16耦接至卡形支撑1上。
图3示出了根据本发明的测量设备的电路的示例。在输入侧，评估电路6具有放大器29，其根据检测器5和由其产生的检测器信号放大其输出电压或将输出电流转变为电压。按此方式获得的电压经可控开关30传输至模/数转换器(ADC)31，此处为双斜积分ADC，其产生数字序列测量结果。此测量结果在时钟控制下经门电路32读取到移位寄存器33，由移位寄存器33其经解码逻辑电路34传输至显示装置7，测量结果在该处可视化。使用控制开关30，模/数转换器31的输入可以连接至参考电压Uref，其通过控制器8设置于此。开关30还可以用于选择另一检测器，如虚线所示，其将在下面参照图4所介绍。为此，控制器8驱动开关30且还为模/数转换器31产生复位信号并为门电路32产生时钟信号。
最后，控制器8还通过在校正数据存储器36中包括的校正数据的基础上利用计算工具35校正包括在移位寄存器33中的数字测量结果控制测量设备的校正。校正数据存储器36可以是可编程存储器(例如EEPROM)，校正数据经触点和/或无接触地例如通过收发机读取到其中，或者其可以是电连接结构，该结构可以通过激光器等电热。这是因为由于不完全可控生产条件，因此必须执行测量设备的批量特定校正。通常，这通过在制造后借助具有已知浓度的参考样品并检查测量结果中已知浓度的再现来检验测量设备。由于批量特定变化，则可能必须为测量设备提供测量结果可以通过其修正的校正数据。显然，即使在测量设备的生产期间可以通过在其制造后校正某些测量设备并将校正数据在其生产期间输入该批次的其它测量设备而引入校正。
在图4所示的典型实施例中，除具有检验区域2和检测器5的检验元件4以外，具有检验区域18和检测器19的另一检验元件17形成在卡形支撑1上。检测器19连接于选择电路20，选择电路20作为控制器8的一部分并且总是仅选择一个检验元件，特别是未经使用的一个，其连接相关的检测器至评估电路6，且在进行测验后选择未经使用的检验元件用于下一次测量。评估电路6评估分别连接于其的检测器的检测器信号，以便形成通过显示器7可视化的测量结果。测量设备的基本功能可以通过操作元件9执行。电子设备部件5至9、19和20通过电源10供电。再次，电子设备部件5至10、19和20的至少某些设计为聚合物电子器件，且例如印刷在塑料支撑1上。
图5示出了根据本发明的测量设备的典型实施例的视图，其中可见具有检验区域2、18、显示装置7和操作元件9的支撑1。检验区域2、18分别由此处为薄膜形式的撕膜21覆盖。参照分配于另一检验区域18的薄膜21’的示例可见，检测装置22设置为可断回路等的形式，且在薄膜去除或破损后立刻向选择电路20提供信号。在去除薄膜21’时，分配给检验元件的下面的检验区域，检测器可以在预定的时间周期上为测量而选择。在此时间周期过去后和/或测量结束后，阻止相关的检验元件用于将来的选择和使用。
在图6所示的典型实施例中，检验区域2、18设计为例如从US 5 997 817可知且设置在卡形支撑1的边缘处的槽形凹陷23中，在该处其通过盖24保护，盖24可以脱落。检验区域2、18中已经使用的那些对于用户立即显而易见。盖24已经脱落的事实可以如同根据图5的示例中撕掉薄膜21’一样检验。显示装置7此处通过箭头25示出了选择用于下一次使用的检验区域，例如2。如此处所示，盖24可以设计为具有尖锐边缘，使得其可以用作助刺设备13”从而在折断后取血。
在图7所示的典型实施例中，卡形支撑1边缘处的检验区域2、18设置在通过折线27彼此分开的区域26中，使得各个区域26可以在使用检验区域后从支撑1上折断，检验元件和可选的检测器包括于其中，由此无法再次使用。使得这可以有效进行，检验区域2、18设置在分别朝向邻近区域26的折线27的区域中，使得检验区域2、18在邻近的区域折断前无法接近。
在图8所示的典型实施例中，具有检验元件和检测器(未示出)的检验区域2、18设置在独立的支撑薄膜28上，其涂覆在具有其它设备部件，例如7和9的支撑1上的另一支撑膜上。支撑薄膜28可以一个接一个的撕掉，每次仅顶部支撑薄膜28的检验区域可用而下面的检验区域得到保护。为电性连接检测器至支撑1上的选择电路，支撑薄膜28设置有通至支撑1的接触。支撑薄膜28已经撕掉的事实可以电学或光学地检测，如上所述。如虚线所示，支撑薄膜28可以延伸到支撑1的整个区域上，其中其在显示装置7和操作钮9的区域中为透明的。
权利要求
1.一种用于确定液体样品中被分析物的测量设备，具有以下设备部件具有用于涂覆液体样品的检验区域(2)的检验元件(4)，检验元件(4)经历由于待确定的被分析物而导致的可检测改性，以检测该改性并产生电检测信号作为其功能的检测器(5)，设置在检测器(5)下游的评估电路(6)，其评估检测信号从而形成测量结果，连接于评估电路(6)用于显示测量结果的显示装置(7)，以及用于向电设备部件(5至8)提供电能的电源(10)，其特征在于，至少部分电设备部件(5至10)以聚合物电子器件为基础形成。
2.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于电设备部件(2至10)形成在平坦支撑(1)上。
3.如权利要求1所述的测量设备，其特征在于检验区域(2)和检验元件(4)或检验区域(2)、检验元件(4)和检测器(5)形成在第一设备单元(14)中，其可以经接口(15、16)连接于包括其它设备部件(6至10)的另一设备单元(支撑1)。
4.如前述权利要求中之一所述的测量设备，其特征在于设备部件还包括控制测量过程中被分析物的确定的控制器(8)。
5.如权利要求4所述的测量设备，其特征在于控制器(8)具有启动测量过程的手段，其响应以下情况中的至少一个启动测量设备上的操作元件(9)，移除测量设备上的盖膜，检验元件(4)连接于卡形支撑(1)，液体样品涂覆于检验区域(2)上。
6.如权利要求4或5所述的测量设备，其特征在于控制器(8)具有用于防止同一检验元件(4)进行另一测量过程的手段。
7.如权利要求6所述的测量设备，其特征在于存在显示手段，特别是显示装置(7)，其可以由控制器(8)驱动以便显示该测量设备不可用。
8.如前述权利要求中之一所述的测量设备，其特征在于评估电路(6)具有带校正数据的校正数据存储器(36)，用于校正待显示的测量结果。
9.如前述权利要求中之一所述的测量设备，其特征在于该测量设备至少在检验区域(2)的一区域内具有至少一个可移除的盖膜，特别是包装，其密封免受环境影响，特别是水蒸气和/或氧气。
10.如前述权利要求中之一所述的测量设备，其特征在于电源(10)为可充电存储电容(12)。
11.如前述权利要求中之一所述的测量设备，其特征在于其中集成有助刺装置(13、13’、13”)，特别是针或钉，从而获得血液作为液体样品。
12.如前述权利要求中之一所述的测量设备，其特征在于设置至少一个具有检验区域(18)和检测器(19)的另一检验元件(17)，其中检测器(5、19)经选择电路(20)连接于评估电路(6)且其中选择电路(20)总是选择检测器(5、19)中之一并仅将其连接于选择电路(20)用于单次使用并在进行测量后后续选择尚未使用的检测器。
13.如权利要求12所述的测量设备，其特征在于选择电路(20)驱动显示装置，特别是显示装置(7)，使得其显示分配给当前在可用的检测器的检验区域。
14.如权利要求12或13所述的测量设备，其特征在于检验区域(2、18)分别由待在使用前移除的盖膜(21、24)覆盖，其中连接于选择电路(20)的检测装置(22)设置在盖膜(21’、24、28)的区域中且其中选择电路(20)检测已经移除的盖膜(21’、24、28)。
15.如权利要求12至14中之一所述的测量设备，其特征在于在设备部件形成在平坦支撑(1)上时，检验区域(2、18)设置在支撑(1)的边缘区域在通过折线(27)彼此分开的每个区域(26)中，且其中每个区域(26)可以在位于其中的检验区域经过使用后从支撑(1)上折下。
16.如权利要求15所述的测量设备，其特征在于区域(26)中的检验区域(2、18)设置为使得其分别由相邻的区域覆盖并仅在相邻的区域折下后可以使用。
17.如权利要求15或16所述的测量设备，其特征在于连接于选择电路(20)的检测装置设置在折线(27)的区域中，且其中选择电路(20)检测已经折下的区域。
全文摘要
公开了一种用于确定液体样品中被分析物的测量设备，其包括以下部件具有用于涂覆液体样品的检验区域的检验元件，所述检验元件由待确定的被分析物按照可检测的方式改性；检测该改性并根据其产生电检测信号作为其功能的检测器；安装在检测器下游并评估检测信号从而获得测量结果的评估电路；连接于评估电路并显示测量结果的显示装置；以及为设备的电部件提供电能的电源。为了能够按照简单、方便且便宜的方式确定被分析物，设备的电部件(5至12)至少部分地以聚合物电子器件为基础构成。
文档编号G01N33/487GK1739024SQ200380108787
公开日2006年2月22日 申请日期2003年11月14日 优先权日2002年11月14日
发明者沃尔夫冈·克莱门斯, 阿克塞尔·格尔特, 伯恩德·罗西克 申请人:西门子公司