用于电化学分析物测量的系统和方法

摘要

本发明提供了一种用于通过测试条上的生理流体样品的分析物来确定测试条电流的分析物测量系统和方法。该系统包括跨测试条的电极形成偏压的可变参考直流电压源和固定参考直流电压源。该系统还可包括具有电容器和运算放大器的积分器电路。在一个实施方案中，偏流电路包括偏流电阻器网络并提供偏流。在另一实施方案中，该系统可包括被配置成使积分器电路复位的积分器电路晶体管开关。

权利要求

1.一种用于通过测试条上的生理流体样品的分析物来确定测试条电流的分析物测量系统，所述测试条包括第一电极和第二电极，所述分析物测量系统包括：被配置成接收所述测试条的测试条端口连接器，所述测试条端口连接器包括被配置成电连接到所述第一电极的第一电触点和被配置成电连接到所述第二电极的第二电触点；

包括电容器和运算放大器的积分器电路，其中所述电容器的第一端部电连接到所述运算放大器的反相输入端处的第一节点，并且所述电容器的第二端部电连接到所述运算放大器的输出端处的第二节点；

电连接到所述测试条端口连接器的所述第一电触点的可变参考直流电压源；

电连接到所述运算放大器的同相输入端的固定参考直流电压源，其中所述测试条连接器的所述第二电触点电连接到所述运算放大器的所述反相输入端处的所述第一节点，并且其中所述固定参考直流电压源和所述可变参考直流电压源被配置成跨所述测试条端口连接器的所述第一电触点和所述第二电触点形成偏压；

电连接在所述第一节点与接地之间的偏流电路，其中所述偏流电路包括偏流电阻器网络，并且其中所述偏流电路被配置成通过所述偏流电阻器网络来提供偏流；以及被配置成经由模数转换器来在所述第二节点处测量所述运算放大器的所述输出端处的电压的处理器，所述模数转换器电连接到所述运算放大器的所述输出端在所述第二节点处，其中所述处理器被配置成基于所测量的电压来确定所述测试条电流。

2.根据权利要求1所述的分析物测量系统，其中所述偏流电阻器网络包括第一偏流电阻器、与所述第一偏流电阻器串联的第二偏流电阻器以及跨所述第二偏流电阻器并联连接的偏流电阻器网络晶体管开关。

3.根据权利要求2所述的分析物测量系统，其中所述处理器还包括电连接到所述偏流电阻器网络晶体管开关的偏流电路电阻器网络控制输出端，并且其中所述偏流电路电阻器网络控制输出端被配置成打开和关闭所述偏流电阻器网络晶体管开关。

4.根据权利要求2所述的分析物测量系统，其中所述偏流电阻器网络晶体管开关包括增强型N沟道MOSFET，并且其中漏极(D)电连接到所述第二偏流电阻器的第一端部，并且源极(S)电连接到所述第二偏流电阻器的第二端部。

5.根据权利要求4所述的分析物测量系统，其中所述处理器还包括电连接到所述增强型N沟道MOSFET的栅极(G)的偏流电路电阻器网络控制输出端，并且其中所述偏流电路电阻器网络控制输出端被配置成打开和关闭所述增强型N沟道MOSFET。

6.根据权利要求1所述的分析物测量系统，其中所述偏流电路包括被配置成使所述偏流电路与所述第一节点连接和断开连接的偏流电路晶体管开关。

7.根据权利要求1所述的分析物测量系统，还包括跨所述电容器并联连接的积分器电路晶体管开关，其中所述积分器电路晶体管开关被配置成使所述积分器电路复位。

8.根据权利要求7所述的分析物测量系统，其中所述积分器电路晶体管开关包括增强型N沟道MOSFET，并且其中源极(S)电连接到所述电容器的第一端部，并且漏极(D)电连接到所述电容器的第二端部。

9.一种用于通过测试条上的生理流体样品的分析物来确定测试条电流的分析物测量系统，所述测试条包括第一电极和第二电极，所述分析物测量系统包括：被配置成接收所述测试条的测试条端口连接器，所述测试条端口连接器包括被配置成电连接到所述第一电极的第一电触点和被配置成电连接到所述第二电极的第二电触点；

包括电容器和运算放大器的积分器电路，其中所述电容器的第一端部电连接到所述运算放大器的反相输入端处的第一节点，并且所述电容器的第二端部电连接到所述运算放大器的输出端处的第二节点；

电连接到所述测试条端口连接器的所述第一电触点的可变参考直流电压源；

电连接到所述运算放大器的同相输入端的固定参考直流电压源，其中所述测试条连接器的所述第二电触点电连接到所述运算放大器的所述反相输入端处的所述第一节点，并且其中所述固定参考直流电压源和所述可变参考直流电压源被配置成跨所述测试条端口连接器的所述第一电触点和所述第二电触点形成偏压；

跨所述电容器并联连接的积分器电路晶体管开关，其中所述积分器电路晶体管开关被配置成使所述积分器电路复位；以及被配置成经由模数转换器来在所述第二节点处测量所述运算放大器的所述输出端处的电压的处理器，所述模数转换器电连接到所述运算放大器的所述输出端在所述第二节点处，其中所述处理器被配置成基于所测量的电压来确定所述测试条电流。

10.根据权利要求9所述的分析物测量系统，其中所述处理器还包括电连接到所述积分器电路晶体管开关的积分器电路复位控制输出端，并且其中所述积分器电路复位控制输出端被配置成打开和关闭所述积分器电路晶体管开关。

11.根据权利要求10所述的分析物测量系统，其中所述积分器电路晶体管开关包括增强型N沟道MOSFET，并且其中漏极(D)电连接到所述电容器的第一端部，并且源极(S)电连接到所述电容器的第二端部。

12.根据权利要求11所述的分析物测量系统，其中所述处理器还包括电连接到所述增强型N沟道MOSFET的栅极(G)的积分器电路复位控制输出端，并且其中所述积分器电路复位控制输出端被配置成打开和关闭所述增强型N沟道MOSFET。

13.根据权利要求9所述的分析物测量系统，还包括电连接在所述第一节点与接地之间的偏流电路，其中所述偏流电路包括偏流电阻器网络，并且其中所述偏流电路被配置成通过所述偏流电阻器网络来提供偏流。

14.根据权利要求13所述的分析物测量系统，其中所述偏流电阻器网络包括第一偏流电阻器、与所述第一偏流电阻器串联的第二偏流电阻器以及跨所述第二偏流电阻器并联连接的偏流电阻器网络晶体管开关。

15.根据权利要求14所述的分析物测量系统，其中所述偏流电阻器网络晶体管开关包括增强型N沟道MOSFET，并且其中漏极(D)电连接到所述第二偏流电阻器的第一端部，并且源极(S)电连接到所述第二偏流电阻器的第二端部。

16.根据权利要求13所述的分析物测量系统，其中所述偏流电路包括被配置成使所述偏流电路与所述第一节点连接和断开连接的偏流电路晶体管开关。

17.根据权利要求16所述的分析物测量系统，其中所述偏流电路晶体管开关包括MOSFET和FET开关中的一个。

18.一种用于使用分析物测量系统通过测试条上的生理流体样品的分析物来确定测试条电流的方法，所述分析物测量系统包括处理器、测试条端口连接器、积分器电路和偏流电路，所述方法包括：通过所述偏流电路来生成第一偏流，其中所述偏流电路包括第一偏流电阻器；

在第一时间使用所述处理器来测量所述积分器电路的第一输出电压；

在第二时间使用所述处理器来测量所述积分器电路的第二输出电压；以及使用所述处理器基于在所述第一时间的所述第一输出电压与在所述第二时间的所述第二输出电压之间的差值利用所述第一偏流来确定所述测试条电流。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

使用处理器来确定利用所述第一偏流所测量的所述测试条电流是否处于预先确定的范围内；

如果使用所述处理器利用所述第一偏流所测量的所述测试条电流处于所述预先确定的范围内，则使用所述处理器来使所述积分器电路复位；

使用所述处理器来将所述偏流电路配置成包括与第二偏流电阻器串联的所述第一偏流电阻器；

通过所述偏流电路来生成第二偏流，其中所述第二偏流低于所述第一偏流；

在第三时间使用所述处理器来测量所述积分器电路的第三输出电压；

在第四时间使用所述处理器来测量所述积分器电路的第四输出电压；以及使用所述处理器基于在所述第三时间的所述第三输出电压与在所述第四时间的所述第四输出电压之间的差值利用所述第二偏流来确定所述测试条电流。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

使用所述处理器在测量所述积分器电路的第一输出电压的步骤之前使所述积分器电路复位。

说明书

用于电化学分析物测量的系统和方法

技术领域

[0001] 本文所公开的主题主要涉及医疗装置领域，并且具体地涉及用于测量生理流体样品的分析物的分析物测量系统以及相关的方法。

背景技术

[0002] 医学领域中特别关注对生理流体样品中的分析物的确定(例如，检测或浓度测量)。例如，可期望确定尿液、血液、血浆或间质液流体中的葡萄糖、酮体、胆固醇、脂蛋白、三甘油酯、对乙酰氨基酚、或糖化血红蛋白(HbAlc)的浓度。此类确定可使用生物传感器(例如，基于一次性电化学的测试条)与分析物仪的组合来实现。

[0003] 例如，糖尿病患者通常使用分析物仪和测试条来测试其血糖。该测试条通常包括：用于与分析物仪配合的电触点；和包含试剂(例如，葡萄糖氧化酶(GO)和介体)和至少两个电极的样本室。介体诸如铁氰化物是接受来自酶的电子并随后将该电子赠予电极的化合物。为了开始测试，将测试条插入到分析物仪中，并且用户将血液样本施加到样本室。然后分析物仪对电极施加电压，以使得葡萄糖被氧化形式的葡萄糖氧化酶(也被称为“经氧化的酶”)氧化成葡萄糖酸。经氧化的酶转化为其还原态(即，“经原的酶”)。接着，通过与经氧化的介体或铁氰化物进行反应，经还原的酶被重新氧化回到经氧化的酶。在将经还原的酶重新生成回到其氧化状态(即，经氧化的酶)期间，经氧化的介体(或铁氰化物)被还原成经还原的介体(或亚铁氰化物)。

[0004] 当利用被施加在两个电极之间的偏压来进行上述反应时，可通过经还原的介体在电极表面处的电化学再氧化反应来生成测试电流。由于在理想环境下，在上述化学反应期间生成的亚铁氰化物的量与被定位在电极之间的样品中的葡萄糖的量成正比，因此所生成的测试电流将与样品的葡萄糖含量成比例。随着样品中的葡萄糖浓度增加，所形成的经还原的介体的量也增加；因此，由经还原的介体的再氧化反应而产生的测试电流与葡萄糖浓度之间存在直接关系。具体地，电子在电界面上方的转移使得测试电流流动(每摩尔的被氧化的葡萄糖对应2摩尔的电子)。因此，由于葡萄糖的引入而产生的测试电流可被称为葡萄糖信号。分析物仪测量所得的电流并且根基于该电流来计算葡萄糖水平。然后分析物仪中的处理器可使用所得的电信号来确定用户的血糖(例如，每dL血液中有多少mg葡萄糖，或者每L血液中有多少毫摩尔葡萄糖)。在测试完成之后，测试条可被处置。

[0005] 在一些应用中，分析物仪可能需要可能的测试条电流测量的广泛的动态范围，并在测试条上方施加固定偏压，这些所需的测试条电流测量的更广泛的动态范围使得更难以满足可能的测试条电流的范围上的低电流测量分辨率的所需的精确度。由于常见的费用较低的微控制器仅包括12位模数转换器(ADC)，因此针对期望分辨率所需的分析物检测电路必须包括多级(例如，若干个放大器电路)，从而需要在附加花费条件下的附加电子部件。由于这些分析物仪旨在一整天反复使用，因此期望此类仪器尽可能地小，使得用户在携带时不会觉得负担重，从而不那么期望对附加电子部件的需求。另外，由于这些分析物仪为了便携性一般通过电池电源来工作，因此也期望通过使分析物检测电路最小化而延长此类仪器的电池使用寿命，同时提供所需的精确度和测量分辨率。

[0006] 以上讨论仅提供了一般背景信息，而并非旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

附图说明

[0007] 为了能够理解本发明的特征结构，可参考某些实施方案来获得本发明的具体实施方式，其中这些实施方案中的一些实施方案在附图中示出。然而，应当注意到，针对本发明的范围包含其他等效的实施方案，附图仅示出了本发明的某些实施方案，并且因此不应视为对本发明的范围的限制。附图未必按比例绘制，一般来说重点放在示出本发明的某些实施方案的特征结构方面。在附图中，类似的数字用于在整个各种视图中指示类似的零件。因此，为了进一步理解本发明，可参考以下具体实施方式，结合附图进行阅读，其中：

[0008] 图1A示出了包括分析物仪的示例性分析物测量系统的示意图；

[0009] 图1B示出了图1A所示的示例性分析物仪的示例性数据管理单元的框图；

[0010] 图2示出了示例性分析物测量系统中的示例性处理器、测试条端口连接器(SPC)、和模拟前端(AFE)子系统的示意图；

[0011] 图3示出了在图2的示例性分析物测量系统中所使用的示例性偏流电路电阻器网络的示意图；

[0012] 图4A、图4B和图4C示出了针对由图2的示例性分析物测量系统测量的三个不同测试条电流的输出电压与时间的示例性曲线图；

[0013] 图5示出了用于确定由图2和图3的示例性分析物测量系统所测量的测试条电流的示例性方法的流程图；

[0014] 图6示出了另一示例性分析物测量系统中的示例性处理器、测试条端口连接器(SPC)、和模拟前端(AFE)子系统的示意图；并且

[0015] 图7是示出了数据处理系统的部件的高级视图。

具体实施方式

[0016] 以下具体实施方式涉及一种根据某些示例性实施方案的示例性分析物测量系统，并且应当参考附图进行阅读。具体实施方式通过举例的方式而非限制性方式说明了本发明的原理。此具体实施方式将明确地使得本领域技术人员能够实现和使用本发明，并且描述了本发明的若干个实施方案、适应型式、变型形式、替代形式、和用途。

[0017] 图1A示出了包括分析物仪10的示例性分析物测量系统100的示意图。图1B示出了图1A所示的示例性分析物仪10的示例性数据管理单元140的框图。分析物仪10由保持数据管理单元140的仪器外壳11来限定，并且还包括尺寸设定成用于接收生物传感器的条端口开口22。根据一个实施方案，分析物仪10可以是血糖仪，并且生物传感器被提供为被插入到用于执行血糖测量的条端口开口22中的分析物(例如，葡萄糖)测试条24的形式。如图1A所示，分析物仪10还包括多个用户界面按钮16和显示器14。可将预先确定数量的分析物测试条24存储在仪器外壳11中，并且可获取以用于血糖测试。多个用户界面按钮16可被配置成允许数据输入，提示数据输出，对在显示器14上呈现的菜单进行导航、以及执行命令。输出数据可包括在显示器14上呈现的表示分析物浓度的数值。与个人的日常生活方式相关的输入信息可包括个人的食物摄入、药物使用、健康检查的发生率、和全身健康状况、以及运动水平。可经由在显示器14上呈现的提示来请求这些输入，并且可将这些输入保存在分析物仪10的存储器模块101(图1B)中。具体地并且根据此示例性实施方案，用户界面按钮16包括标记(例如，上下箭头)、文本字符“确定”等等，由此允许用户导航通过在显示器14上呈现的用户界面。尽管按钮16在本文中被显示为单独的开关，但也可使用显示器14上的具有虚拟按钮的触摸屏界面。

[0018] 可将分析物测量系统100的电子部件例如设置在位于仪器外壳11内的印刷电路板上，并且形成本文所述的系统的数据管理单元(DMU)140。出于此实施方案的目的，图1B以简化示意图的形式示出了被设置在仪器外壳11内的若干个电子子系统。示例性数据管理单元140包括以微处理器、微控制器、专用集成电路(“ASIC”)、混合信号处理器(“MSP”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)或它们的组合形式的处理器122，并且电连接到被包括在印刷电路板上或连接到印刷电路板的各种电子模块，如将在下文中描述的。例如，在一个实施方案中，处理器122可以混合信号微处理器(MSP)的形式购得，诸如Texas Instruments公司MSP 430系列的超低功耗微处理器。在另一实施方案中，处理器122可以是32位RISC微控制器。

[0019] 处理器122经由模拟前端(“AFE”)子系统125而被电连接到例如测试条端口连接器104(“SPC”)。在例示的实施方案中，处理器122是微控制器。在血糖测试期间，AFE子系统
125c被电连接到条端口连接器104。为了测量所选择的分析物浓度，AFE子系统125检测其上设置有生理流体样品(例如，血液样品)的跨分析物测试条24的电极的电阻，并将电流测量转换成数字形式以用于呈现在显示器14上。处理器122可被配置成从条端口连接器104、AFE子系统125接收输入，并且也可执行电流测量功能的一部分。分析物测试条24可为电化学葡萄糖测试条的形式。分析物测试条24可包括位于测试条24的一端处的一个或多个工作电极。分析物测试条24也可包括位于测试条24的第二端处的多个电接触焊盘，其中每个电极可与至少一个电接触焊盘电连通。条端口连接器104可被配置成与电接触焊盘电接合，并与电极形成电连通。SPC 104可包括弹簧触点被布置成使得分析物测试条24可滑入到SPC 104中以可释放地保持，并且也电连接到测试条电极。另选地，SPC 104可包括弹簧针、焊料凸块、针或其他插座、插口或用于选择性地和可移除地形成电连接的其他装置。

[0020] 分析物测试条24可包括被设置在测试条24内的一个或多个电极上方的试剂层。该试剂层可包含酶和介体。适用于试剂层中的示例性酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶(具有吡咯并喹诺酮醌辅因子“PQQ”)和葡萄糖脱氢酶(具有黄素腺嘌呤二核苷酸辅因子“FAD”)。适用于试剂层的示例性介体包括在这种情况下为氧化形式的铁氰化物。试剂层可被配置成用于将葡萄糖以物理形式转化成酶副产物，并且在此过程中生成一定量的经还原的介体(例如铁氰化物)，该经还原的介体的量与葡萄糖浓度成比例。然后，工作电极可用于以电流的形式来测量经还原的介体的浓度。继而，处理器122可将电流量值转换成葡萄糖浓度。执行此类电流测量的示例性分析物仪在名称为“System and Method for Measuring an Analyte in a Sample”的美国专利申请公开US 1259/0301899 A1中有所描述，该专利申请公开以引用的方式并入本文，如同在本专利申请中进行完全阐述。

[0021] 可包括显示处理器和显示缓存的显示模块119通过通信接口123而被电连接到处理器122，以用于接收和显示输出数据(例如，测试结果或与该测试结果相关的其他信息)，并且用于在处理器122的控制下显示用户界面输入选项。在一个实施方案中，显示模块是LCD屏幕。

[0022] 用户界面的结构诸如菜单选项被存储在用户界面模块103中并且可由处理器122访问，以用于向血糖测量系统100的用户显示菜单选项。音频模块120包括用于输出由DMU 140接收或存储的音频数据的扬声器121。音频输出可包括例如通知、提醒和警告，或可包括结合被呈现在显示器14上的显示数据被重放的音频数据。此类所存储的音频数据可由处理器122访问并且可在适当时间作为回放数据来执行。音频输出的音量由处理器122控制，并且由处理器122确定或由用户调节的音量设置可被存储在设置模块105中。按钮模块102经由用户界面按钮16来接收输入，该输入经过处理并通过通信接口123而被传输至处理器
122。处理器122可电存取连接至印刷电路板以用于记录血糖测量的日期和时间的数字式时钟，随后该血糖测量可根据需要稍后进行访问、上传或显示。

[0023] 显示器14可另选地包括背光源，背光源的亮度可由处理器122经由光源控制模块115来控制。相似地，也可使用过LED光源来照亮用户界面按钮16，该LED光源电连接到处理器122，以用于控制按钮的光输出。光源模块115电连接到显示器背光源和处理器122。可将所有光源的默认亮度设置、以及由用户调节的设定存储在设置模块105中，该设置模块105可由处理器122进行访问和调节。

[0024] 存储器模块101通过通信接口123而被电连接到处理器122，该存储器模块101包括但不限于：易失性随机存取存储器(“RAM”)112、非易失性存储器113(可包括只读存储器(“ROM”)或闪存存储器)、以及用于例如经由USB数据端口而被电连接到外部便携式存储器装置的电路114。外部存储器装置可包括被容纳在拇指驱动器中的闪存存储器装置、便携式硬盘驱动器、数据卡、或任何其他形式的电子存储装置。板载存储器可包括由处理器122执行的呈程序形式的各种嵌入式应用程序和所存储的算法，以用于操作分析物仪10，如将在下文所述的。该板载存储器也可用于存储用户的血糖测量的历史记录，该历史记录包括与其相关联的日期和时间。如下文所述，可使用分析物仪10或数据端口13的无线传输能力经由有线或无线传输来将此类测量数据传送至经连接的计算机或其他处理装置。

[0025] 无线模块106可包括用于经由一个或多个内部天线107进行无线数字数据传输和接收并通过通信接口123而被电连接至处理器122的收发器电路。无线收发器电路可为集成电路芯片、芯片组、可经由处理器122操作的可编程功能块、或者它们的组合的形式。无线收发器电路中的每个无线收发器电路与不同的无线传输标准兼容。例如，无线收发器电路108可与被称为WiFi的无线局域网IEEE 802.11标准兼容。无线收发器电路108可被配置成检测邻近分析物仪10的WiFi接入点，并且传输和接收来自此类所检测到的WiFi接入点的数据。无线收发器电路109可与蓝牙协议或低功耗蓝牙协议兼容并且被配置成检测并处理从邻近分析物仪10的蓝牙“信标”(例如，智能手机或其他主装置)传输的数据。无线收发器电路110可与近场通信(“NFC”)标准兼容并且被配置成与(例如)邻近分析物仪10或被构造成接收来自分析物仪10的数据的其他主装置的零售商处的NFC兼容性销售终端点建立无线电通信。
无线收发器电路111可包括用于与蜂窝网络进行蜂窝通信并且被配置成检测和链接到可用的蜂窝通信塔的电路。

[0026] 功率供应模块116电连接到仪器外壳11中的所有模块、以及处理器122，以为它们供电。功率供应模块116可包括标准或可再充电电池118、或者可在分析物仪10电连接到AC电源或供电的USB连接时被激活的AC电源117。功率供应模块116也可通过通信接口123而被电连接到处理器122，使得处理器122可监测功率供应模块116的电池电源模式中的剩余的电量。

[0027] 图2示出了示例性分析物测量系统200中的示例性处理器222、测试条端口连接器(SPC)104、和模拟前端(AFE)子系统225的示意图。如上所述，处理器222经由AFE子系统225而被电连接到SPC 104。AFE子系统225电连接到SPC 104。在一个实施方案中，在分析物测试条24的一端处，分析物测试条24具有第一(工作)电极201和第二(参考)电极202。分析物测试条24还包括电连接到第一电极201的第一接触焊盘203、以及电连接到第二电极202的第二接触焊盘204。SPC 104可包括当分析物测试条24插入到SPC 104中时(经由第一接触焊盘203)被电连接到第一电极201的第一电触点205，并且可包括当分析物测试条24插入到SPC 
104时(经由第二接触焊盘204)被电连接到第二电极202的第二电触点206。在一个实施方案中，SPC 104上的这些电触点205，206可被形成作为被配置成当插入分析物测试条24时使电触点205，206电短路的插针，这可生成被传输至处理器222的用于指示分析物测试条24已被插入到SPC 104中的信号。在将生理流体样品放置到分析物测试条24中的被限定在两个电极201，202之间的样品池中之前，在两个电极201，202之间存在开路。将生理流体样品施加到分析物测试条24和样品池时，样品以物理和电气形式桥接电极201，202，并且变成电极
201，202之间的测试条电流(I条)的电流传导路径。

[0028] 如图2所示，分析物测试条24的第一(工作)电极201经由SPC 104的第一电触点205而被电连接到可变参考DC(直流)电压源(V2)212。在图2所示的实施方案中，模拟可变参考DC电压源(V2)212由处理器222的数模转换器(DAC)211来提供。在另一实施方案中，可使用缓存的切换电阻对来替代DAC。固定参考DC电压源(V1)231电连接到运算放大器(U1)232的同相输入端(+)。运算放大器可以是来自Texas Instruments公司的型号为TLV2761的运算放大器(器械类，低偏置电压，低输入偏流，低电源电流)。可变参考DC电压源(V2)212和固定参考DC电压源(V1)231可由处理器222的DAC或独立于处理器222来提供。

[0029] 分析物测试条24的第二(参考)电极202通过第一节点291经由SPC 104的第二电触点206而被电连接到运算放大器(U1)232的反相输入端(-)，从而在第二电极202处提供固定参考DC电压源(V1)。因此，分析物测试条24的电极201，202(以及SPC 104的第一电触点205和第二电触点206)上的偏压(VB)是固定参考DC电压源(V1)231与可变参考DC电压源(V2)212之间的差值(即，VB＝V1-V2)。在一个实施方案中，固定参考DC电压源(V1)231可以是+
600mV(0.60V)。如果期望跨分析物测试条24的可变DC偏压(VB)为例如-200mV至+600mV，则可变参考DC电压源(V2)212可提供范围为+800mV至0.0mV的DC电压。处理器222可采用包含可执行指令的软件程序219(作为被存储在存储器模块101(图1B)中的数据的一部分)来指定可变参考DC电压源(V2)212的电压，以跨分析物测试条24提供所期望的偏压(VB)。

[0030] 如图2所示以及如上所论的，固定参考DC电压源(V1)231电连接到运算放大器(U1)232的同相输入端(+)，而分析物测试条24的第二(参考)电极202通过第一节点291而被电连接到运算放大器(U1)232的反相输入端(-)。运算放大器(U1)232的输出端(V输出)电连接到第二节点292，该第二节点电连接到处理器222的模数转换器(ADC)216，以测量运算放大器(U1)232的输出端(V输出)。ADC 216可由处理器222或独立于处理器222提供。电容器(C1)233跨运算放大器(U1)232被连接，其中电容器(C1)233的第一端部电连接到运算放大器(U1)
232的反相输入端(-)处的第一节点291，并且电容器(C1)233的第二端部电连接到运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的第二节点292。如下文将更详细地解释的，包括电容器(C1)
233和运算放大器(U1)232的积分器电路230在第二节点292处的运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处生成由流经电容器(C1)233并为其充电的积分器电流(IINT)生成的线性电压。运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压的斜率与流经电容器(C1)233并为其充电的积分器电流(IINT)成比例。

[0031] 处理器222可包括被配置成利用在S_RES控制线上发送的控制信号来控制晶体管开关的中断端(积分器电路复位控制输出端)215，在一个实施方案中其为增强型N-MOSFET(MR)240(开(去激活)和关(激活))的形式。如本文所用，中断端通常是处理器122，222，622上的在软件控制下被配置作为输出端的通用输入输出(GPIO)端口。增强型N-MOSFET(MR)240在电容器(C1)233上并联电连接，其中源极(S)电连接到电容器(C1)233的第一端部(运算放大器(U1)232的反相输入端(-)上的第一节点291)，并且漏极(D)电连接到第二端部(运算放大器(U1)232的输入端处的第二节点292)。增强型N-MOSFET(MR)240的栅极(G)通过S_RES控制线而被电连接到处理器222的中断端(积分器电路复位控制输出端)215。在确定测试条电流(I条)之前，增强型N-MOSFET(MR)240用于将积分器电路230复位至开始状态。中断端(积分器电路复位控制输出端)215被设置为在数字高电平时激活(关闭)增强型N-MOSFET(MR)240，从而使电容器(C1)短路，使得跨电容器(C1)233的电压(电荷)为零。跨电容器(C1)
233的电压(电荷)被设置为零之后，中断端(积分器电路复位控制输出端)215被设置为在数字低电平时去激活(打开)增强型N-MOSFET(MR)240，以解除跨电容器(C1)233的短路，从而允许其充电。处理器222可采用包括可执行指令的软件程序219(作为被存储在存储器模块
101(图1B)中的数据的一部分)来确定使积分器电路230复位的时间。

[0032] 如上所述，运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压的斜率与流经电容器(C1)233并为其充电的积分器电流(IINT)成比例。期望确保运算放大器(U1)232的输出端(V输出)的线性电压不向下/呈负值斜降(即，确保线性电压是平坦的或向上/呈正值斜升)。换句话讲，期望运算放大器(U1)232的输出端(V输出)不变成由负积分器电流(IINT)生成的负值。保持运算放大器(U1)232的输出端(V输出)为正，这使增强型N-MOSFET(MR)240保持正向偏压，从而防止由于FET寄生二极管而产生的任何传导(从漏极(D)到源极(S))。如果运算放大器(U1)232的输出端(V输出)可为负值，则将需要背对背FET或者模拟开关来替代单个增强型N-MOSFET(MR)240，以用于使积分器电路230复位。

[0033] 如所讨论的，在一些应用中，可能期望跨分析物测试条24的可变DC偏压(VB)从负压(例如，-200mV)跨到正压(+600mV)。相似地，测试条电流(I条)的期望动态范围(例如，60μA)可从负电流(-20μA)跨到正电流(+40μA)。为了确保测试条负电流(I条)不产生负积分器电流(IINT)，示例性AFE 225包括提供等于或大于任何可能的测试条负电流(I条)的偏流(I偏置)的偏流电路224。例如，如果可能的最大测试条负电流(I条)为-20μA，则偏流电路224将提供+20μA的偏流(I偏置)。如图2所示，积分器电流(IINT)等于测试条电流(I条)与偏流(I偏置)之和(即，IINT＝I条+I偏置)。因此，由于运算放大器(U1)232的输出端(V输出)的线性电压的斜率与流经电容器(C1)233并为其充电的积分器电流(IINT)成比例，因此此斜率与测试条电流(I条)与偏流(I偏置)之和成比例。

[0034] 如图2所示，偏流电路224可包括与偏流电路电阻器网络(RB)227串联的偏流电路开关(SB)226。偏流电路开关(SB)226可为晶体管开关的形式，诸如场效应晶体管(FET)(例如，增强型N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(FET)(增强型N-MOSFET))，并且被配置成打开以断开偏流电路224并且关闭以连接偏流电路224。处理器222可包括被配置成利用S_BIAS控制线上发送的控制信号来控制偏流电路开关(SB)226(打开与关闭开关226)的中断端(偏流电路开关控制输出端)213。例如，中断端(偏流电路开关控制输出端)213可被设置为在数字高电平时激活(关闭)偏流电路开关(SB)226，并且被设置为在数字低电平时去激活(打开)偏流电路开关(SB)226。当偏流电路开关(SB)226打开时，由于偏流电路224断开，因此不存在偏流(I偏置＝0.0A)。在一个实施方案中，如果期望测试条电流(I条)为正(即，不存在积分器电流(IINT)为负的风险)，则可打开偏流电路开关(SB)226。消除偏流(I偏置)使测试条电流(I条)的最大测量精度变成刚刚超过0.0μA的区域，这对于进行低电流背景测量是有用的。当偏流电路开关(SB)226关闭时，存在偏流(I偏置＞0.0A)，这是因为由于连接了偏流电路224，偏流(I偏置)可从第一节点291流至接地。在一个实施方案中，偏流(I偏置)等于第一节点
291处的电压(等于固定参考DC电压源(V1)231(例如，+600mV(0.60V))除以偏流电路电阻器网络(RB)227的电阻。例如，如果偏流电路电阻器网络(RB)227的电阻等于30kΩ并且固定参考DC电压源(V1)231为+600mV(0.60V)，则偏流(I偏置)等于+20μA。处理器222可采用包括可执行指令的软件程序219(作为被存储在存储器模块101(图1B)中的数据的一部分)来确定提供偏流(I偏置)的时间。

[0035] 处理器222也可包括被配置成利用S_CUR控制线上发送的控制信号来控制偏流电路电阻器网络(RB)227的电阻值的中断端(偏流电路电阻器网络控制输出端)214。此中断214使偏流电路224能够根据期望的或测量的测试条电流(I条)来提供偏流电路电阻器网络(RB)227的不同电阻值。图3示出了用于图2的示例性分析物测量系统200中的示例性偏流电路电阻器网络(RB)227的示意图。图3所示的示例性偏流电路电阻器网络(RB)227包括串联的第一偏流电阻器(RB1)228和第二偏流电阻器(RB2)229。在一个实施方案中，增强型N-MOSFET(MB)220形式的晶体管开关与第二偏流电阻器(RB2)229并联电连接，其中漏极(D)电连接到第二偏流电阻器(RB2)229的第一端部，并且源极(S)电连接到第二端部。中断端(偏流电路电阻器网络控制输出端)214被配置成控制增强型N-MOSFET(MB)220(开(去激活)和关(激活))。增强型N-MOSFET(MB)220的栅极(G)通过S_CUR控制线而被电连接到处理器222的中断端(偏流电路电阻器网络控制输出段)214。中断端(偏流电路电阻器网络控制输出端)214可被设置为在数字高电平时激活(关闭)增强型N-MOSFET(MB)220，并且被设置为在数字低电平时去激活(打开)增强型N-MOSFET(MB)220。当增强型N-MOSFET(MB)220关闭时，第二偏流电阻器(RB2)短路，使得偏流电路电阻器网络(RB)227的总电阻仅等于第一偏流电阻器(RB1)228的电阻。例如，如果第一偏流电阻器(RB1)228的电阻等于30kΩ并且固定参考DC电压源(V1)
231为+600mV(0.60V)，则偏流(I偏置)等于+20μA。

[0036] 当增强型N-MOSFET(MB)220打开时，偏流电路电阻器网络(RB)227的总电阻等于第一偏流电阻器(RB1)228与第二偏流电阻器(RB2)之和，从而降低了偏流(I偏置)。例如，如果第一偏流电阻器(RB1)228的电阻等于30kΩ并且第二偏流电阻器(RB1)229的电阻等于90kΩ，则偏流电路电阻器网络(RB)227的总电阻等于120kΩ。如果固定参考DC电压源(V1)231为600mV(0.60V)，则偏流(I偏置)将从+20μA(当RB＝RB1＝30kΩ时)降低至+5μA(RB＝RB1+RB2＝
120kΩ)。在一个实施方案中，如果分析物测量系统200使用+20μA的偏流(I偏置)来确定测试条电流(I条)处于-5.0μA至+5.0μA的预先确定的范围内，则处理器222可使用中断端(偏流电阻器网络控制输出段)214来改变偏流电路电阻器网络(RB)227的电阻值，以便将偏流(I偏置)降低至+5.0μA并使用更小的偏流(I偏置)来再次测量测试条电流(I条)。前述内容允许在测量公差通常更小的情况下的测试条电流(I条)的从-5.0μA跨到+5.0μA的范围内的更精确并且更准确的测量(分辨率低于4nA)。处理器222可采用包括可执行指令的软件程序219(作为被存储在存储器模块101(图1B)中的数据的一部分)来确定偏流电路电阻器网络(RB)227的期望电阻值。

[0037] 图4A、图4B和图4C示出了由图2的示例性分析物测量系统200测量的三个(3)不同测试条电流的运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压和时间的示例性曲线图410，420，430。如前所论，运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压的斜率与测试条电流(I条)与偏流(I偏置)之和(即，IINT＝I条+I偏置)成比例。在这些示例性曲线图410，420，430中，偏流(I偏置)等于+20μA。在这些曲线图中的每个曲线图中，处理器222确定在第一时间(T1)并且然后在第二时间(T2)(使用定时器)ADC 216接收的运算放大器(U1)232的输出端电压(V输出)，并且基于输出端电压(V输出)的变化(ΔV)和时间的变化(ΔT)(时窗)来确定测试条电流(I条)。在第一示例性曲线图410中，在第一时间(T1)的第一输出端电压(V输出1)411以及在第二时间(T2)的第二输出端电压(V输出2)412形成与+40μA的测试条电流(I条)成比例的斜坡式第一线性电压413。将起点(T1)处的输出电压从斜坡式第一线性电压的终点(T2)处的输出电压中减去的一个益处在于：该差值提供了独立于计算放大器(U1)232中的任何偏压或固定参考DC电压源(V1)231中的任何公差问题的斜率值。

[0038] 在第二示例性曲线图420中，在第一时间(T1)的第一输出端电压(V输出1)421以及在第二时间(T2)的第二输出端电压(V输出2)422形成与+10μA的测试条电流(I条)成比例的斜坡式第二线性电压423。在第三示例性曲线图430中，在第一时间(T1)的第一输出端电压(V输出1)431以及在第二时间(T2)第二输出端电压(V输出2)432形成与-20μA的测试条电流(I条)成比例的平坦式第三线性电压433。如第三曲线图430可见，由于-20μA的测试条电流(I条)和+20μA的偏流(I偏置)抵消以生成为零的积分器电流(IINT)，因此运算放大器(U1)232的输出端电压(V输出)保持平稳并且不升高。

[0039] 对于每幅曲线图410，420，430，时间(T＝0)是增强型N-MOSFET(MR)240去激活(打开)以解除跨电容器(C1)233的短路从而使电容器(C1)233能够充电时的时间。第一输出端电压(V输出1)通常在T＝0之后的第一时间(T1)进行测量，以避免将电荷注入到增强型N-MOSFET(MR)240的栅极(G)中。

[0040] 在一个实施方案中，第一时间(T1)与第二时间(T2)之间的时窗(ΔT)是固定的，而不论测试条电流(I条)或积分器电流(IINT)是多少。对于+60μA的最大积分器电流(IINT)(对应于40μA的测试条电流(I条))，C＝5nF的电容器(C1)233在第一时间(T1)与第二时间(T2)之间的时窗(ΔT)是116μs，考虑到为电容器(C1)233进行充电的高电流，这是比较快速的。在一个实施方案中，第一时间(T1)与第二时间(T2)之间的时窗(ΔT)是固定的，而不论测试条电流(I条)或积分器电流(IINT)是多少。换句话讲，相同的时窗(ΔT)用于大电流(在运算放大器(U1)232的输出端(V输出)上产生很高/很陡的线性电压斜率)，并且还用于小电流(在运算放大器(U1)232的输出端(V输出)上产生很低/很缓的线性电压斜率)。然而，为了实现较低测试条电流(I条)或积分器电流(IINT)的更高精度，第一时间(T1)与第二时间(T2)之间的时窗(ΔT)可进行调节(例如，延长)，这是因为运算放大器(U1)232的输出端(V输出)上的线性电压斜升更缓慢。处理器222可采用包括可执行指令的软件程序219(作为被存储在存储器模块101(图1B)中的数据的一部分)来确定第一时间(T1)与第二时间(T2)之间的时窗(ΔT)。处理器222可采用包括可执行指令的软件程序219(作为部分数据存储在存储器模块101(图1B)中)来确定与运算放大器(U1)232的输出端(V输出)上的线性电压对应的测试条电流(I条)。例如，可确定测试条电流(I条)，这是因为积分器电流(IINT)与在第一时间(T1)的第一输出端电压(V输出1)431和在第二时间(T2)的第二输出端电压(V输出2)432之间的差值成比例，并且测试条电流(I条)等于积分器电流(IINT)减去偏流(I偏置)(I条＝IINT-I偏置)。

[0041] 图5示出了用于确定通过图2和图3的示例性分析物测量系统200进行测量测试条电流(I条)的示例性方法500的流程图，如上所述。在步骤520处，处理器222使用增强型N-MOSFET(MR)240来将积分器电流230复位至开始状态。处理器222的中断端(积分器电路复位控制输出端)215被设置为在数字高电平时激活(关闭)增强型N-MOSFET(MR)240，从而使电容器(C1)短路，使得跨电容器(C1)233的电压(电荷)为零。在跨电容器(C1)233的电压(电荷)被设置为零之后，中断端(积分器电路复位控制输出端)215被设置为数字低电平，以便去激活(打开)增强型N-MOSFET(MR)240，并且解除跨电容器(C1)233的短路，从而使电容器(C1)233可充电。在步骤530处，处理器222确定是否需要偏流(I偏置)。例如，如果处理器222确定期望测试条电流(I条)为正，则可不需要偏流(I偏置)。

[0042] 如果在步骤530处不需要偏流(I偏置)，则在步骤541处，处理器222打开偏流电路224中的偏流电路开关(SB)226，从而利用开路来消除偏流(I偏置)。中断端(偏流电路开关控制输出端)213可被设置为在数字低电平时去激活(打开)偏流电路开关(SB)226。在步骤542处，处理器222使用ADC216来测量在第一时间(T1)的运算放大器(U1)232的第一输出端电压(V输出1)以及在第二时间(T2)的运算放大器(U1)232的第二输出端电压(V输出2)，以确定运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压。在步骤543处，处理器222基于与运算放大器(U1)232的输出端(V输出)上的线性电压对应的积分器电流(IINT)来确定测试条电流(I条)(I条＝IINT-I偏置)。

[0043] 如果在步骤530处需要偏流(I偏置)，则在步骤551处，处理器222关闭偏流电路224中的偏流电路开关(SB)226，以生成偏流(I偏置)。中断端(控制输出端)213可被设置为在数字高电平时激活(关闭)偏流电路开关(SB)226。同样地在步骤551处，中断端(偏流电路电阻器网络控制输出端)214可被设置为在数字高电平时激活(关闭)增强型N-MOSFET(MB)220，从而使第二偏流电阻器(RB2)短路，使得偏流电路电阻器网络(RB)227的总电阻仅等于第一偏流电阻器(RB1)228的电阻，从而形成更高的偏流(I偏置)。在步骤552处，处理器222使用ADC 216来测量在第一时间(T1)的运算放大器(U1)232的第一输出端电压(V输出1)以及在第二时间(T2)的运算放大器(U1)232的第二输出端电压(V输出2)，以确定运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压。在步骤553处，处理器222基于与运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压对应的积分器电流(IINT)来确定测试条电流(I条)(I条＝IINT-I偏置)。

[0044] 在步骤560中，处理器222确定所测量的测试条电流(I条)是否处于可能需要利用较低偏流(I偏置)再次测量测试条电流(I条)的更小的预先确定的电流范围内(I1＜I条＜I2)(例如，-5.0μA至+5.0μA)。如果测试条电流(I条)不处于更小的电流范围内，则不再执行测量。如果测试条电流(I条)处于更小的电流范围内，则在步骤581处，处理器222使用增强型N-MOSFET(MR)240来将积分器电路230复位至开始状态，如上所述。在步骤582处，中断端(偏流电路电阻器网络控制输出端)214可被设置为在数字低电平时去激活(打开)增强型N-MOSFET(MB)220，使得偏流电路电阻器网络(RB)227的总电阻等于第一偏流电阻器(RB1)228与第二偏流电阻器(RB2)之和，从而降低偏流(I偏置)。在步骤583处，处理器222使用ADC 216来测量在第三时间(T3)的运算放大器(U1)232的第三输出端电压(V输出3)以及在第四时间(T4)的运算放大器(U1)232的第四输出端电压(V输出4)，以确定在第二较低偏流(I偏置)下的运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压。在步骤584处，处理器222基于与运算放大器(U1)232的输出端(V输出)处的线性电压对应的积分器电流(IINT)来确定测试条电流(I条)(I条＝IINT-I偏置)。

[0045] 图6示出了另一示例性分析物测量系统600中的示例性处理器622、测试条端口连接器(SPC)104、和模拟前端(AFE)子系统625的示意图。如上所述，处理器622经由AFE子系统625而被电连接到SPC 104。在分析物测试期间，AFE子系统625电连接到SPC 104。在一个实施方案中，在分析物测试条24的一端处，分析物测试条24具有第一(工作)电极601和第二(参考)电极602。分析物测试条24还包括电连接到第一电极601的第一接触焊盘603、以及电连接到第二电极602的第二接触焊盘604。SPC 104可包括当分析物测试条24插入到SPC 104中时(经由第一接触焊盘603)电连接到第一电极601的第一电触点605，并且可包括当分析物测试条24插入到SPC 104中时(经由第二接触焊盘604)电连接到第二电极602的第二电触点606。在一个实施方案中，SPC 104上的这些电触点605，606可被作为形成被配置成当插入分析物测试条24时使电触点605，606电短路的插针，这可生成传输至处理器622的用于指示分析物测试条24已插入到SPC 104中的信号。在将生理流体样品放置在分析物测试条24中的位于两个电极601，602之间的的样品池中之前，两个电极601，602之间存在开路。将生理流体样品施加到分析物测试条24以及更具体地施加到测试条24的样品池时，样品以物理和电气形式桥接电极601，602，并且变成电极601，602之间的测试条电流(I条)的电流传导路径。

[0046] 如图6所示，分析物测试条24的第一(工作)电极601电连接到第二可变参考DC(直流)电压源(V2)614。在图6所示的实施方案中，模拟第二可变DC参考电压源(V2)614由处理器622的第二数模转换器(DAC2)613来提供。第一可变参考DC电压源(V1)612电连接到运算放大器(U2)632的同相输入端(+)。运算放大器可以是来自Texas Instruments公司的型号为TLV2761的运算放大器(器械类，低偏置电压，低输入偏流)。在图6所示的实施方案中，模拟第一可变参考DC电压源(V1)612由处理器622的第一数模转换器(DAC1)611来提供。可变参考DC电压源(V1，V2)612，614可由处理器622的DAC或独立于处理器622来提供。分析物测试条24的第二(参考)电极602通过第一节点691而被电连接到运算放大器(U2)632的反相输入端(-)，从而当运算放大器(U2)632呈线性运行时，在第二电极602处提供第一可变参考DC电压源(V1)612。因此，分析物测试条24的电极601，602上的偏压(VB)是第一可变参考DC电压源(V1)612与第二可变参考DC电压源(V2)614之间的差值(即，VB＝V1-V2)。

[0047] 如图6所示以及如上所论，第一可变参考DC电压源(V1)612电连接到运算放大器(U2)632的同相输入端(+)，而分析物测试条24的第二(参考)电极602通过第一节点691而被电连接到运算放大器(U2)632的反相输入端(-)。运算放大器(U2)632的输出端(V输出)电连接到第二节点692，该第二节点电连接到处理器622的模数转换器(ADC)616，以测量运算放大器(U2)632的输出端(V输出)。ADC 616可由处理器622或独立于处理器622提供。在一个实施方案中，运算放大器(U2)632的输出端(V输出)可根据测试条电流(I条)在0.0V至2.0V变化，这也是ADC 616的范围。

[0048] 电阻(R1)633跨运算放大器(U2)632被连接，其中电阻(R1)633的一端电连接到运算放大器(U2)632的反相输入端(-)处的第一节点691，并且电阻(R1)633的另一端电连接到运算放大器(U2)632的输出端(V输出)处的第二节点692。电阻(R1)633的电阻值可基于所需的测试条电流(I条)测量范围(例如，R1＝10kΩ至200kΩ)来选择。处理器622可采用包括可执行指令的软件程序619(作为被存储在存储器模块101(图1B)中的数据的一部分)来确定与运算放大器(U2)632的输出端(V输出)处的电压对应的测试条电流(I条)。例如，测试条电流(I条)可通过将输出端(V输出)除以电阻(R1)633的电阻值来确定。

[0049] 在一个实施方案中，如果期望跨分析物测试条24的可变DC偏压(VB)为(例如)-200mV至+600mV以及可能的测试条电流(I条)的动态范围为(例如)负电流(-20μA)至正电流(+40μA)，则可对第一可变参考DC电压源(V1)612和第二可变参考DC电压源(V2)614进行选择，以提供期望的偏压(VB)和动态范围测试条电流(I条)，同时通过规定较小的预计测试条预测电流(I条)目标范围来避免运算放大器(U2)632发生饱和。例如，如果跨分析物测试条24的偏压(VB)为负，更有可能的是，测试条电流(I条)也将为负。相似地，如果跨分析物测试条
24的偏压(VB)为正，更有可能的是，测试条电流(I条)也将为正。

[0050] 如下表1中的示例性电压和电流值所示的，通过改变第一(工作)电极601的第一可变参考DC电压源(V1)612以及第二(参考)电极602的第二可变参考DC电压源(V2)614，跨分析物测试条24处的偏压(VB)可改变，以通过维持在0.0V至+2.0V的范围内来提供更接近目标范围的测试条电流(I条)，而无需使运算放大器(U2)632的输出端(V输出)饱和。

[0051] 表1

[0052]

[0053] 在一个实施方案中，运算放大器(U2)632可具有负供电电压而不是接地，以便确保运算放大器(U2)632的共模输入范围也可为负。例如，如果使用来自Texas Instruments公司型号为TLV2761的运算放大器，则正电源输入可为+2.6V，并且负电源输入可为-1.0V。

[0054] 处理器222可采用包含可执行指令的软件程序619(作为被存储在存储器模块101(图1B)中的数据的一部分)来指定可变第一参考DC电压源(V1)612以及第二可变参考DC电压源(V2)614的电压，以提供期望的跨分析物测试条24的偏压(VB)。

[0055] 鉴于前述内容，示例性分析物测量系统的各种实施方案的技术效果在于：使用若干个不同的偏压来提供更准确的测试条电压测量，并且因此即使利用常规的12位ADC也可在可能的测量的更大动态范围内提供更准确的分析物测量，同时使所需的电子部件的数量最小化。通过使所需的电子部件的数量最小化，也有利地使分析物仪的尺寸、能耗需求和费用最小化。

[0056] 在该说明书的全篇中，一些方面在将通常被实现为软件程序的方面进行描述。本领域技术人员将容易地认识到，此类软件的等同物也可构造于硬件(硬连线的或可编程的)、固件或微代码中。因此，本发明的各个方面可采用如下形式：纯硬件实施方案、纯软件实施方案(包括固件、常驻软件、或微代码)、或结合软件与硬件方面的实施方案。软件、硬件、以及组合在本文可全部统称为“服务”、“电路”、“电路系统”、“模块”或“系统”。各个方面可实施为系统、方法、或计算机程序产品。因为数据操作算法和系统众所周知，因此本说明书特别针对算法和系统，这些算法和系统形成一部分本文所述的系统和方法，或者更直接地与本文所述的系统和方法进行合作。本文没有具体示出或描述的用于生成和以其他方式处理所涉及的信号或数据的此类算法和系统、以及硬件或软件的其他方面选自本领域已知的此类系统、算法、部件、和元件。鉴于如本文所述的系统和方法，可用于实现任一方面的本文中未明确地示出、提出或描述的软件为常规的，并且在此类领域的普通技术人员的知识范畴内。

[0057] 图7为示出了用于分析数据并执行本文所述的其他分析的示例性数据处理系统部件的高级视图。系统包括数据处理系统710、外围系统720、用户界面系统730、和数据存储系统740。外围系统720、用户界面系统730、和数据存储系统740可通信地连接到数据处理系统710。数据处理系统710可通信地连接到网络750，例如互联网或X.25网络，如下所述。图1中的处理器186可包括系统710，720，730，740中的一个或多个系统或与其进行通信并且可各自连接到一个或多个网络750。

[0058] 数据处理系统710包括实现本文所述的各个方面的过程的一个或多个数据处理器。“数据处理器”是对数据进行自动操作的装置，并且可包括中央处理单元(CPU)、台式计算机、膝上型计算机、大型计算机、个人数字助理、数字相机、蜂窝电话、智能电话，或用于处理数据、管理数据或处置数据的任何其他装置，而不论是以电气部件、磁性部件、光学部件、生物学部件或以其他方式实现。

[0059] 短语“可通信地连接”包括装置、数据处理器或其中进行数据通信的程序之间的任何类型的有线的或无线的连接。子系统诸如外围系统720的、用户界面系统730、和数据存储系统740被示为独立于数据处理系统710，但是可完全或部分存储在数据处理系统710中。

[0060] 数据存储系统740包括一个或多个有形非暂态计算机可读存储介质或可通信地与其进行连接，该一个或多个有形非暂态计算机可读存储介质被配置成存储包括根据各个方面的执行过程所需的信息的信息。如本文所用的“有形非暂态计算机可读存储介质”是指任何非暂态装置或参与存储指令的制造制品，可将这些指令提供给处理器186来执行。此类非暂态介质可以是非易失性或易失性的。非易失性介质的例子包括软盘、柔性磁盘或其他便携式计算机磁盘、硬盘、磁带或其他磁性介质、光盘和只读光盘存储器(CD-ROM)、DVD、BLU-RAY盘、HD-DVD盘、其他光学存储介质、闪存存储器、只读存储器(ROM)、和可擦除可编程只读存储器(EPROM或EEPROM)。易失性介质的示例包括动态存储器，诸如寄存器和随机存取存储器(RAM)。存储介质可以电、磁、光学、化学、机械的方式或其他方式来存储数据，并且可包括电子、磁、光学、电磁、红外或半导体部件。

[0061] 本发明的方面可采用嵌入在具有嵌入在其上的计算机可读程序代码的一个或多个有形非暂态计算机可读介质中的计算机程序产品的形式。一个或多个此类介质可按对于此类制品常规的那样制造，例如通过按压CD-ROM。嵌入在介质中的程序包括计算机程序指令，这些计算机程序指令可在加载时指导数据处理系统710执行特定系列的操作步骤，从而实现本文指定的功能或作用。

[0062] 在一个示例中，数据存储系统740包括代码存储器741，例如随机存取存储器、以及磁盘743，例如有形计算机可读旋转存储装置诸如硬盘驱动器。计算机程序指令从磁盘743、或无线连接、有线连接、光纤连接、或其他连接被读取到代码存储器741中。数据处理系统710然后执行加载到代码存储器741中的计算机程序指令的一个或多个序列，因此执行本文所述的处理步骤。通过这种方式，数据处理系统710执行计算机实现的进程。例如，本文的流程图图解或框图的框以及这些的组合可通过计算机程序指令来实施。代码存储器741也可存储数据或者不存储数据，数据处理系统710可包括哈佛架构部件、改进型哈佛架构部件、或冯纽曼架构部件。

[0063] 计算机程序代码可以一种或多种编程语言的任意组合来编写，例如，JAVA、Smalltalk、C++、C、或合适的汇编语言。用于执行本文所述的方法的程序代码可完全在单个数据处理系统710上或多个可通信地连接的数据处理系统710上执行。例如，代码可完全地或部分地在用户计算机上执行，并且完全地或部分地在远程计算机或服务器上执行。服务器可通过网络750而被连接到用户的计算机。

[0064] 外围系统720可包括被配置成向数据处理系统710提供数字内容记录的一个或多个装置。例如，外围系统720可包括数字静态照相机、数字视频摄像机、蜂窝电话、或其他数据处理器。在从外围系统720中的装置接收数字内容记录时，数据处理系统710可将此类数字内容记录存储在数据存储系统740中。

[0065] 用户界面系统730可包括鼠标、键盘、(例如经由网络或类调制解调器电缆进行连接)另一计算机、或数据从其输入至数据处理系统710中的任何装置或装置的组合。就此而言，虽然外围系统720被示为独立于用户界面系统730，但是外围系统720可被包括作为用户界面系统730的一部分。

[0066] 用户界面系统730也可包括显示装置、处理器可访问存储器、或数据处理系统710向其输出数据的任何装置或装置的组合。就此而言，如果用户界面系统730包括处理器可访问存储器，则此类存储器可以是数据存储系统740的一部分，即使用户界面系统730和数据存储系统740在图7中独立地示出。

[0067] 在各个方面，数据处理系统710包括经由网络链路716而被耦接到网络750的通信接口715。例如，通信接口715可以是向对应类型的电话线提供数据通信连接的整合服务数字网络(ISDN)卡或调制解调器。又如，通信接口715可以是提供与兼容局域网(LAN)例如以太网LAN或广域网(WAN)的数据通信连接的网卡。还可使用无线链路，例如WiFi或GSM。通信接口715跨网络链路716来向网络750发送携带表示各种类型的信息的数字数据流的电信号、电磁信号或光信号并接收这些信号。网络链路716可经由交换机、网关、集线器、路由器或其他联网装置而被连接到网络750。

[0068] 网络链路716可通过一个或多个网络来向其他数据装置提供数据通信。例如，网络链路716可通过本地网络来提供到主计算机或由互联网服务提供方(ISP)操作的数据设备的连接。

[0069] 数据处理系统710可通过网络750、网络链路716、和通信接口715来发送消息并接收包括程序代码的数据。例如，服务器可将应用程序(例如，JAVA小应用程序)的请求代码存储在该服务器所连接的有形非易失性计算机可读存储介质上。服务器可检索来自介质的代码并且将其通过互联网、然后通过本地ISP、然后通过本地网络、然后通过通信接口715进行传输。所接收的代码可在接收时由数据处理系统710执行或者被存储在数据存储系统740中，以供后续执行。

[0070] 如本文所用，术语“患者”或“用户”是指任何人类或动物受试对象并且并非旨在将系统或方法局限于人类使用，尽管本主题发明在人类患者中的使用表示优选的实施方案。如本文作用，术语“样品”意指一定体积的液体、溶液、或悬浮液，该液体、溶液、或悬浮液旨在使其特性中的任何一种特性经受定性或定量确定，例如是否存在某成分、某成分(如，分析物)的浓度等。本发明的实施方案适用于人和动物的全血样品。本文所述的本发明的上下文中的典型样品包括血液、血浆、红细胞、血清、以及它们的悬浮液。在整个描述和权利要求书中结合数值使用的术语“约”表示本领域中的人员熟悉和可接受的精度的区间。控制该术语的区间优选地为+10％。除非具体指明，否则上述术语并不旨在缩窄本文所述的和根据权利要求的本发明的范围。

[0071] 图1-8的零件列表

[0072] 10 分析物仪

[0073] 11 外壳，测量仪

[0074] 13 数据端口

[0075] 14 显示器

[0076] 16 用户界面按钮

[0077] 22 条端口开口

[0078] 24 测试条

[0079] 100 分析物测量系统

[0080] 101 存储器模块

[0081] 102 按钮模块

[0082] 103 用户界面模块

[0083] 104 测试条端口连接器(SPC)

[0084] 105 处理器设置模块

[0085] 106 收发器模块

[0086] 107 天线

[0087] 108 WiFi模块

[0088] 109 蓝牙模块

[0089] 110 NFC模块

[0090] 111 GSM模块

[0091] 112 RAM模块

[0092] 113 ROM模块

[0093] 114 外部存储装置

[0094] 115 光源模块

[0095] 116 功率供应模块

[0096] 117 AC功率供应

[0097] 118 电池功率供应

[0098] 119 显示模块

[0099] 120 音频模块

[0100] 121 扬声器

[0101] 122 处理器

[0102] 123 通信接口

[0103] 125 模拟前端(AFE)子系统

[0104] 140 数据管理单元

[0105] 200 分析物测量系统

[0106] 201 第一电极(测试条)

[0107] 202 第二电极(测试条)

[0108] 203 第一接触焊盘(测试条)

[0109] 204 第二接触焊盘(测试条)

[0110] 205 第一电触点(条端口电路)

[0111] 206 第二电触点(条端口电路)

[0112] 211 数模转换器(DAC)(处理器)

[0113] 212 可变参考DC电压源(V2)(处理器)

[0114] 213 中断端(偏流电路开关控制输出端)(S_BIAS)(处理器)

[0115] 214 中断端(偏流电路电阻器网络控制输出端)(S_CUR)(处理器)

[0116] 215 中断(积分器电路复位控制输出端)(S_RES)(处理器)

[0117] 216 模数转换器(ADC)(处理器)

[0118] 219 软件程序(处理器)

[0119] 220 MOSFET(MB)

[0120] 222 处理器

[0121] 224 偏流电路

[0122] 225 模拟前端(AFE)子系统

[0123] 226 偏流电路开关(SB)

[0124] 227 偏流电路电阻器网络(RB)

[0125] 228 第一偏流电阻器(RB1)

[0126] 229 第二偏流电阻器(RB2)

[0127] 230 积分器电路

[0128] 231 固定参考DC电压源(V1)

[0129] 232 运算放大器(U1)

[0130] 233 电容器(C1)

[0131] 240 MOSFET(MR)

[0132] 291 第一节点

[0133] 292 第二节点

[0134] 410 第一曲线图

[0135] 411 第一输出端电压(V输出1)

[0136] 412 第二输出端电压(V输出2)

[0137] 413 第一线性斜坡式电压

[0138] 420 第二曲线图

[0139] 421 第一输出端电压(V输出1)

[0140] 422 第二输出端电压(V输出2)

[0141] 423 第二线性斜坡式电压

[0142] 430 第三曲线图

[0143] 431 第一输出端电压(V输出1)

[0144] 432 第二输出端电压(V输出2)

[0145] 433 第三线性斜坡式电压

[0146] 500 方法

[0147] 520，530，541-543，551-553，560，581-584 步骤

[0148] 600 分析物测量系统

[0149] 601 第一电极(测试条)

[0150] 602 第二电极(测试条)

[0151] 603 第一接触焊盘(测试条)

[0152] 604 第二接触焊盘(测试条)

[0153] 605 第一电触点(条端口电路)

[0154] 606 第二电触点(条端口电路)

[0155] 611 第一数模转换器(DAC1)(处理器)

[0156] 612 第一可变参考DC电压源(V1)(处理器)

[0157] 613 第二数模转换器(DAC2)(处理器)

[0158] 614 第二可变参考DC电压源(V2)(处理器)

[0159] 616 模数转换器(ADC)(处理器)

[0160] 619 软件程序(处理器)

[0161] 622 处理器

[0162] 625 模拟前端(AFE)子系统

[0163] 632 运算放大器(U2)

[0164] 633 电阻器(R1)

[0165] 691 第一节点

[0166] 692 第二节点

[0167] 710 数据处理系统

[0168] 715 通信接口

[0169] 716 网络链路

[0170] 720 外围系统

[0171] 730 用户界面系统

[0172] 740 数据存储系统

[0173] 741 代码存储器

[0174] 743 磁盘

[0175] 750 网络

[0176] I偏置 偏流

[0177] IINT 积分器电流

[0178] I条 测试条电流

[0179] S_BIAS 中断线

[0180] S_CUR 中断线

[0181] S_RES 中断线

[0182] 该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践包括制造和使用任何设备或系统并执行任何所并入的方法的本发明。本发明的可取得专利的范围在权利要求中被定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求的文字语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质差异的等同的结构元件，则此类其他示例旨在处于权利要求的范围内。