专利名称：一种电导率测量池的制作方法
技术领域：
本申请与一种电导率测量池有关。
背景技术：
测量某种体液如尿液中某种预选生物标志物或被分析物的浓度是有用处的。然而，根据患者的水合作用水平不同，尿液可能会被相对稀释或浓缩，而这种尿液稀释度变动可直接影响被分析物的实测浓度，进而干扰检测人员作出准确的诊断。为了降低尿液样本稀释度变动对被分析物实测浓度的影响，可用尿液稀释系数将被分析物的实测浓度标准化，该稀释系数可由其电传导率确定。电传导率，以下称电导率，是材料的一种物理属性。对于某一特定材料，其电导率通常具有温度依赖性，因此一般采用摄氏25度测得的数据。一种给定材料在摄氏25度的电导率可被视为该材料经温度校正后的电导率。一种给定材料的某个给定样本的电导与该材料电导率以及该材料样本的长度和横截面积有关。电导率的单位是西门子/厘米。电导是电阻的倒数，其单位为西门子。

发明内容
美国专利US 2006/0073606 Al公开了一种尿液分析仪，该分析仪通过颜色科学测量肌酸酐(一种有色物质)水平，测定尿液稀释度，并以尿液稀释系数校正被分析物(在本例中为白蛋白，其也是肾脏疾病的指征)浓度测量值。然而，通过光学方法测量肌酐酸浓度所需要的装置笨重且昂贵。该分析仪依赖于一个具有一个加热器和热敏电阻的温度控制器，体积庞大，耗电量高，不适合与手持式一次性检测装置配合使用。世界专利WO 2006/087697 A2公开了一种通过测量尿液样本电导率来测量尿液稀释度的方法。已知尿液的电导率与其稀释度有关。通过使用电导率的实测值，就可以对被分析物的实测浓度(在本例中为血栓烷，其也是心脏病的指征)进行校正。然而，由于已知某个样本的电传导率会随样本温度的变化而变化，因此在校正后的被分析物浓度测量结果中存在一个温度依赖性误差。在一个相关领域中，也已知血液样本的红细胞压积，或收集细胞体积与样本的电传导率有关。温度每变化一摄氏度，血液的电导率会有大约2%的变化。美国专利 3，648，160公开了一种装置，该装置包含两个电导率池，每个电导率池均具有一对电极以及一个模拟信号处理工具，后者用于采用移除血细胞后的血浆参照物的电导率测量值对血液样本电导率的测量值进行校正。这一公开装置因自身的特点造成价格较昂贵且不适合与微型处理器对接，因此不适合用于医疗装置如一次性检测装置的方便部位上。如果血液样本和参照物未保持在彼此相同的温度上，则这一公开装置还容易发生温度补偿误差。此外，由于装置的性能随时间变化，因而需要根据一个已知标准进行反复校准
发明内容
本发明在权利要求书中说明。所述特点使本发明具有诸多优点。通过借助固有、参照物和样本电导获得温度，可以快速、准确地得到温度测量值。为了补偿测量过程中的全部温度变化，可以对电导进行重复测量，并且当连续比值计算值之间的差异小于一个误差量时，表示温度已达到稳定，可以获得此时的温度。通过在样本和参照物之间设置一张薄膜，可以使温度迅速地相匹配。通过采用并联跨接于参照样本上的共用电极，所需部件数目可减至最少，从而实现两电极的简化电路。通过使用可在进行测量前分别校准的各仪表和试纸，需要进行补偿的试纸和仪表在制造上可以有任意的变异。以下将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。


图1是具有某一电导率的某种物质的示意图。图2所示是连接于一个电导率测量装置上、包含一个用于生成一个频率输出的电子电路的一种电导率测量试纸。图3所示是一个电导率测量试纸的主体。图4和图5所示是一个电导率测量试纸的组成零件。图6所示是组装后的电导率测量试纸。图7是电导率测量试纸的平面视图，其中展示了该试纸的底面特征。图8是沿着图7的一条中垂线切开的横截面剖视图。图9是用于产生一个与一电导相关的频率输出的一种电气电路示意图。图10是一个与图9中所示电路类似的电路的增益对电导图。图11是一个与图9中所示电路类似的电路的标准化增益对电导图。图12是用于产生与一电导相关的频率输出的一种电气电路示意图，该电路进一步包含多个三态反相器。图13是得到比值R用于得到经温度校正的一个电导率测量值的方法流程图，其中包括迭代测量步骤。图14是红细胞压积(收集细胞体积)对血液电导率图。图15是一种电导率测量试纸的电导率对时间图，其中样本容器包含一种能与样本中的被分析物发生反应并产生气泡的试剂。图16是糖尿样本捐献者的尿液样本的肌酸酐对电导率图。图17是健康样本捐献者的尿液样本的肌酸酐对电导率图。
具体实施例方式为了计算经温度校正的电导率，通常需要两个测量值电导率(未经温度校正的) 和测量未校正电导率时的温度。与测量经温度校正的电导率的装置有关的费用中有相当一部分归因于准确测量温度所需的额外部件。如果不再需要测量温度，则可节约大笔费用。本发明无需测量温度便可进行温度补偿，并且无需使用任何电导率已知的试纸上参照物便可进行温度计算。相比任何已知的无温度校正的电导率测量装置，本发明具有更好的准确度。本发明还对已知的补偿电导率测量中温度变动的方法进行了改进，而无需进行温度测量，而且本发明通过减少部件数量节约了费用，还通过改善被测样本和温度补偿参照物之间的温度匹配速率而提高了测量的准确度。本发明操作温度范围的一个例子是在摄氏10和40度之间。图1所示是一块长度为L，横截面积为A (由宽度W和深度d确定)的材料样本。 这些尺寸与将在以下详细讨论的属性的测量相关。如图2所示，本发明设计为围绕在一个电导率测量试纸(沈0)上。在一个实施例中，该试纸(沈0)包含两个容器(或在本文别处称为池)。第一个池010)，或称样本池，优选包含一个适于容纳样本或样本液体(例如，一种液体或悬浮液)的容器以及充注该液体的手段(如一个孔眼)。第二个池020)，或称参照池，则包含一个适于容纳一种参照物或参照材料(其可以是某种固体、流体、液体、凝胶、粉末或某种电气部件)的容器。该参照物 (例如，KCl——氯化钾溶液)的电导率已知，并且与样本流体具有相似的温致电导率变化系数。该参照物可在制造过程中被封入参照池O20)中，或可在使用过程中通过诸如参照物导入孔(34 等手段灌入其中。一对间隔开来的电极040，245)，伸入到样本池(210)和参照池(220)中。电极 (240,245)的设置使得每个电极(对0，对幻的导电部分充当一个的节点，在样本池(210)和参照池(220)内呈外露。这两个电极将两个池以电气并联的方式连接起来。从而电极(M0， 245)为样本池(210)和参照池(220)所共用。每个电极都设有一个电极连接点Q50，255)， 该连接点用于连接一个装置的测量工具Ο70)的第一和第二节点071，272)，该测量工具用于获得经温度校正的电导率(200)测量值。这样，在试纸(沈0)和测量工具(270)之间就形成了一个简单的双线接口。此外，测量工具还可包含一个第三节点073)(参考下图12)，其上可连接试纸 (260)的一个第三电极。在此等实施例中，第二电极Ο40)由样本池(210)和参照池(220) 所共用，第一电极(Μ5)和第三电极则分别专用于样本池(210)和参照池020)。装置(200)包含诸如仪表等测量工具(270)，并且测量工具(270)包含一个第一固有电导030)(之所以这么命名是因为它本身是测量工具的一部分)以及一个用于产生一个频率输出(f)的电子电路080)，该频率输出(f)具有一个与第一节点(271)和第二节点 (272)之间的一个电导相关的频率。频率输出(f)优选被馈入到一个微型控制器O90)中，该控制器可以包含诸如显示器或LED等显示工具，并且可以包含诸如开关或键盘等控制输入工具。如图3所示，诊断或电导率测量试纸Q60)由一个主体(300)、两个电极位置 (310，315)、一个样本容器(210)和一个参照物容器(220)构成。在所示实施例中，样本容器 (210)和参照物容器(220)之间通过一张重合膜(320)相互隔开。样本容器上有一个包含样本导入孔(340)的样本施加区，该孔(340)通过一条毛细进料管(350)与样本容器(210) 呈流体相连通。一条毛细排出管(355)自样本容器(210)通向大气，终端接一个毛细管决口(365)。在一些实施例中，参照物容器(220)上具有一个参照物导入孔(345)。在其他实施例中，参照材料被封入参照物容器O20)中，并且容器上没有参照物导入孔(345)。图4和图5所示是该电导率测量试纸(沈0)主要部件的分解图。第一和第二电极 (400,405)被设置在电极位置(310,31 上，并且可在其与样本容器(210)和参照物容器(220)相重合的棱上具有削角(401,406).密封片(410,420)被连接在主体部分(300)上。 每张密封片都含有电极连接孔030，435，440，445)。上密封片(410)还含有一个样本导入操作孔G50)，并且还可含有一个参照物导入操作孔055)。借助容器的这种夹层结构配置方式，便可以用两个电极测量参照物和样本的电导。相比两个池并排安装，这种配置方式可节省费用，这是因为前者将需要至少3个电极和连接通路。图6所示是装配后的电导率测量试纸060)。如图所示，下密封片(420)可将参照物导入孔C345)底部密封起来。电极削角(401，406)也可在此图中观察到。电极(400， 405)包含样本容器(210)和参照物容器O20)的末端。图7所示是该电导率测量试纸的平面图。参照物导入孔(34 通过一条参照物毛细进料管(370)连接于参照物容器(220)上，而参照物容器(220)则通过一条参照物毛细排出管(372)同大气相连通。参照物毛细排出管(37 终端接一个毛细管决口(37 通向大气。图8所示是电导率测量试纸(沈0)主体(300)的截面图。样本容器(210)通过一张薄膜(320)与参照物容器(220)相隔开。图9所示是适用于测量工具O70)的一个电子电路，该电路产生一个具有与第一和第二节点(271，272)之间的电导有关的频率的频率输出(f)。三个CMOS或低电压CMOS 反相器逻辑门电路(gl，g2，g3)依次串联设置，第一反相器输出将馈给第二反相器输入，第二反相器输出将馈给第三反相器输入。第一反相器输入被连接至电导(230)的第一端子和第一节点071)。第三反相器输出被连接至电导O30)的第二节点(272)和第二端子。一个第一电容(Cl)将第二反相器输出连接至第一反相器输入。一个第二电容(以)将第一反相器输入接地，并可选择直接接地或接于一个接地的网络(Ni)上。该网络m优选包含以并联方式连接的一个第三电容(C3)和电阻(R3)。频率输出(f)连接到第二反相器输出。 一个第四电容(C4)连接于电源和大地之间。当电源被切断时，电路将停止工作，并从电源处吸取可忽略不计的电流。一般情况下，使用时，电极(M0J45)将参照物Q20)和样本(210)两者电气并联。电极连接点(250,25 可借助第一和第二节点(271,27 处的测量工具或测量工具
(270)实现试纸的连接和断开。可借助相对物理运动使电气部件进入电气连接状态。或者， 这种设置为可方便组装的方式，或呈一个整体，并且电气连接通过电气或电子方式将各部件切换到电路中而实现。测量工具Q70)的电路(观0)持续输出一个信号(f)，该信号的频率与第一节点
(271)和第二节点072)之间的并联(总计或集合)电导成比例。该输出信号(f)优选为一个分辨率为1比特的数字信号，因而适于直接输入到微型控制器090)，而无需通过昂贵的模拟数码转换器(ADC)。工作时，在试纸Q60)与测量工具Q70)断开的情况下，进行第一次测量(fl)，以获得第一固有电导的一个测量值。或者，可以在校准或存储阶段获取或存储该电导的测量值，并且可以通过提取所存的数值而得到该测量值。参照物既可在制造过程中被封入参照池内，也可通过参照物导入孔(345)导入到参照池O20)中。在进行第二次测量( )时，试纸(沈0)将被连接至测量工具(270)上， 此时参照池O20)中存在参照物，而样本池(210)为空，这样便可得到第二电导的测量值。
之后将样本导入到样本池O10)中，优选通过样本导入孔(340)导入。毛细进料 管(350)和毛细排出管(355)的作用是当样本被加入到样本导入孔(340)时，帮助完成样 本池(210)的填充。在进行第三次測量(び)吋，试纸(沈0)将被连接至測量工具(270)上， 此时參照池(220)中存在參照物，而样本池(210)则被填充以样本流体，这样便可得到第三 电导的測量值。尽管上述示例所述的三次測量(fl，f2, f3)是按照fl，f2, f3的顺序进行的，但这 些测量还可以任意顺序进行及(或)重复进行并取平均。一个微型控制器将通过频率输出(f)的第一、第二及第三次测量值(fl，f2，f3)计 算出样本的电导。该微型控制器可包含一个显示器或指示器(比如ー个发光二极管)，其可 用于指导用户将试纸(260)连接至測量工具(270)上，或将试纸(沈0)从测量工具Q70) 上断开，或将样本导入样本容器O10)中或实现其他ー些必要的功能。可选地，该微型控制 器可以通过检测频率输出(f)的频率变化，检测到试纸O60)的连接或样本导入样本容器 (210)中。电路(280)输出信号(f)的频率由下式给出f = a XG其中，a是接ロ増益项，其依赖于电路(280)的设计，而G为1. G = Ge当试纸未连接时接ロ电路O80)的电导(即电路的“第一或固有电导”)。2. G = GE+Gref 当试纸已连接但不存在样本时的并联电导(“第ニ 电导”)。3. G = GE+Gref+GM当试纸已连接且存在样本时的并联电导(“第三电导”)。样本池和參照池的电导分別由下式给出
权利要求
1.一种获取样本经温度校正的电导率测量值的方法，包括获取一个具有一个第一节点和一个第二节点的测量装置的一个第一固有电导的测量值；在测量装置的第一节点和第二节点之间电气连接一参照物以获得一个第二电导的测量值；将一个样本电气连接在测量装置上以获得一个第三电导的测量值；由上述第一、第二和第三电导的测量值导出样本经温度校正的电导率测量值。
2.根据权利要求1的方法，其中，该参照物和样本以并联方式连接在第一节点和第二节点之间。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，该参照物和样本是在电导率测量试纸上提供。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，该试纸上设有相互隔开的第一和第二电极，它们以并联方式跨接于施加在试纸上的参照物和样本之上，并且其中该第一和第二电极同该第一和第二节点相连。
5.根据前述任意权利要求的方法，其中，固有电导的测量值是通过测量获得的。
6.根据前述任意权利要求的方法，其中，固有电导的测量值是自一个存储值获得的。
7.根据前述任意权利要求的方法，其中，该参照物和样本中至少一个通过相对物理运动被电气连接至该测量装置。
8.根据前述任意权利要求的方法，其中，该参照物和样本中至少一个通过电气或电子开关被电气连接至该测量装置。
9.一种获取样本经温度校正的电导率测量值的方法，包括获取一个具有一个第一节点和一个第二节点测量装置的一个第一固有电导的测量值；当参照物被连接在第一节点和第二节点之间时，在测量装置处获取一个第二电导的测量值；当样本被连接在第二节点和一个第三节点之间时，在测量装置处获取一个第三电导的测量值；由上述第一、第二和第三电导的测量值计算导出一个比值，重复测量第二电导的步骤，测量第三电导并计算比值，直到连续的比值计算结果之间的差异小于一个误差量；以及由该比值导出经温度校正的测量值。
10.如权利要求9所述的方法，其中，该参照物和样本是在电导率测量试纸上提供的。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，该试纸设有一个参照部分和一个样本容器。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该试纸设有被分隔开的第一、第二及第三电极，并且该第一、第二和第三电极分别与该第一、第二和第三节点相连，其中，该第一和第二电极跨接于该参照部分上，而该第二和第三电极跨接于该样本上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，该试纸设有一个参照部分和一个样本容器，一个样本被导入样本容器中，该第一和第二电极设置为跨接于该参照部分上，并且该第二和第三电极设置为跨接于该样本上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，该样本为某种液体，并通过毛细孔道被导入样本容器中。
15.根据前述任意权利要求的方法，其中，该样本为某种体液。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，该体液为尿液或血液或唾液。
17.根据前述任意权利要求的方法，其中，该参照物包括液体、凝胶或固体，或电子元件。
18.根据前述任意权利要求的方法，进一步包括测量该样本中某个被分析物的浓度并由经温度校正的样本电导率测量值导出一个校正的浓度测量值。
19.一种用于得到一个样本经温度校正的电导率测量值的装置，该装置具有一个测量部件，该测量部件具有一个第一节点和一个第二节点，并且该测量部件设置为可以提供该测量部件的一第一固有电导的一个测量值；当某参照物被电气连接至该第一节点和第二节点间的测量部件时提供一第二电导的一个测量值；当一个样本被电气连接至该测量部件时，提供一第三电导的一个测量值， 该装置设置为通过将该第一、第二和第三电导率测量值进行合并，导出经温度校正的测量值。
20.一种用于导出样本经温度校正的电导率测量值的装置，该装置具有一个测量部件，该测量部件具有一个第一节点、一个第二节点和一个第三节点，并且该测量部件设置为可以提供该测量部件的一第一固有电导的一个测量值；当一个参照物被连接至该第一节点和第二节点之间时，提供一第二电导的一个测量值；当一个样本被连接至第一节点和第二节点之间时，提供一第三电导的测量值； 自第一、第二和第三电计算导出一个比值，该装置进一步设置为可以提供该第二电导和第三电导的连续测量值，以及连续的比值计算，直到连续的比值计算结果间的差异小于一个误差量，然后由该比值计算导出经温度校正的测量值。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的装置，其中，该测量部件以频率表示每个电导。
22.根据权利要求19至21所述的装置，进一步设置为与一个电导率测量试纸或一个诊断试纸配合使用，从而对含有电导率测量试纸的被分析物进行测量。
23.根据权利要求22的装置，其中，该试纸为一次性的。
24.根据权利要求19至23所述的装置，进一步包含显示工具，通过该显示工具可设置一个微型处理器以将指令或指示输出给用户。
25.根据权利要求19至M所述的装置，其中，该样本为某种液体。
26.根据权利要求19至25所述的装置，进一步包含一个信号测量工具，通过该工具可测量一个表示某被分析物数量的信号。
27.一种具有一个主体、一个样本容器和一个参照部分的电导率测量试纸，该样本容器和参照部分之间由一张重合膜隔开。
28.根据权利要求27所述的试纸，其中，该样本容器和参照部分被设置，使得薄膜表面积对样本容器体积之比最大化。
29.根据权利要求27或观所述的试纸，进一步包含一个第一电极和一个第二电极，其中该第一电极和第二电极被分隔开，并且被设置使得在使用中它们能并联跨接于该参照部分和样本容器上。
30.根据权利要求27或28所述的试纸，进一步包含一个第一电极、一个第二电极和一个第三电极，该第一电极和第二电极被分隔开，并被设置使得在使用中它们跨接于参照部分上，并且该第二和第三电极被设置使得在使用中它们跨接于该样本容器中的样本上。
31.一个具有一个主体、一个样本容器、一个参照部分、一个第一电极和一个第二电极的电导率测量试纸，其中，该第一和第二电极被分隔开，并且该等电极被设置使得在使用中它们并联跨接于该参照部分和一个样本容器中的样本上。
32.—个具有一个主体、一个样本容器、一个参照部分、一个第一电极、一个第二电极和一个第三电极的电导率测量试纸，该第一电极和第二电极被分隔开，并被设置使得在使用中它们跨接于该参照部分上，并且该第二和第三电极被设置使得在使用中它们跨接于该样本容器中的样本上。
33.根据权利要求31或32所述的试纸，其中，该样本容器和参照部分之间由一张重合膜隔开，样本容器和参照部分被加以设置以便使薄膜表面积对样本容器体积之比最大化。
34.根据权利要求27至33所述的试纸，包含一个通过毛细管通道与该样本容器呈流体相连通的样本施加区。
35.根据权利要求27至34所述的试纸，其中，该参照部分是密封的，并且含有某种参照液体、凝胶或固体，或该参照部分含有一个电气部件。
36.根据权利要求35的试纸，其中，该参照凝胶中含有氯化钾。
37.根据权利要求27至36所述的试纸，其中，该样本容器在一个以上侧面围绕该参照部分。
38.根据权利要求27至37所述的试纸，被设置在使用中用于测定一种相关被分析物的数量或浓度。
39.根据权利要求38所述的试纸，进一步包含一种用于该相关被分析物的结合试剂。
40.根据权利要求27至39所述的试纸，其中，该等电极与该样本及/或参照物相接触的一条边是斜切边，或者该等电极的表面特征可增大其与该参照物及/或样本的接触表面积。
41.根据权利要求27至40所述的试纸，其中，该等电极为模压成型的。
42.根据权利要求27至41所述的试纸供与根据权利要求19至22所述的装置配合使用。
43.一种的电子电路，用于产生一个与一第一节点和一第二节点间的一个电导有关的频率输出，具有串联的第一、第二和第三CMOS反相门电路，该第三反相门电路输出通过一个电导被连接至第一反相门电路输入，该第三反相门电路输出包括该第一节点，该第一反相门电路输入包括该第二节点，该第二反相门电路输出通过一个第一电容被连接至该第一反相门电路输入，并且该第一反相门电路输入通过一个第二电容连接到接地电位。
44.根据权利要求43所述的电子电路，其中，该第二电容连接该第一反相门电路至接地电位。
45.根据权利要求43所述的电子电路，其中，该第二电容通过一个网络(Ni)连接该第一反相门电路至接地电位。
46.根据权利要求45所述的电子电路，其中，该网络(Ni)包括一个并联连接的电容和电阻。
47.根据权利要求43至46所述的电子电路，其中，该第三反相门电路含有一个三态输出。
48.根据权利要求47所述的电子电路，包含一个额外的具有三态输出的反相门电路， 该额外的反相门电路输入连接至该第二反相门电路输出，该额外的反相门电路输出通过一额外电导被连接至该第一反相门输入，该额外的反相门电路输出包括一个第三节点(P3)。
49.一种检测装备，设置用于实施根据权利要求1至18所述的方法，或者包含根据权利要求19至沈所述的装置，或一种根据权利要求43至48所在的电子电路，或者设置与根据权利要求27至42所述的电导率测量试纸配合使用。
50.使用根据权利要求19至沈所述的装置、根据权利要求43至48所述的电子电路或根据权利要求27至42所述的试纸，以导出某个样本电导率的经温度校正的测量值及/或样本中某种被分析物的浓度测量值。
51.一种实质上根据本文描述或附图的方法、装置、试纸或电子电路。
全文摘要
本申请涉及用于测量诸如尿液的体液中的某种预选生物标志物或被分析物的浓度的电导率测量池。为了减低样本稀释度对实测浓度的影响，可用稀释度系数对实测浓度标准化，该稀释系数可由电传导率确定。公开了用于执行这种标准化的浓度测量的试纸和测量装置。
文档编号G01N27/04GK102272589SQ200980153203
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2008年12月31日
发明者乔纳森·帝恩·巴纳德, 史蒂芬·约翰·卡利斯勒, 马尔科姆·里斯琼斯 申请人:Spd瑞士精确诊断有限公司