Биосенсор-картридж для анализатора глюкозы с термокомпенсацией

Биосенсор-картридж для анализатора глюкозы относится к медицинской измерительной технике. В картридже размещены ферментативная ячейка и термодатчик. Картридж выполнен с возможностью связи ферментативной ячейки и термодатчика с анализатором глюкозы через интерфейсные элементы картриджа. Термодатчик механически связан с ферментативной ячейкой через теплопроводный элемент картриджа. Усилена термокомпенсация измерительного канала биосенсора-картриджа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения уровня глюкозы, а также лактата в крови. Данная полезная модель может найти применение в медицине и биологических исследованиях.

В настоящее время широкое распространение получили анализаторы глюкозы с химическими биосенсорами, имеющими ферментные электроды и электрохимические преобразователи амперометрического типа. При этом известно (Никольский Б.П. Ионселективные электроды. Л.: Химия. 1980, с.131-132), что одной из основных характеристик ферментных электродов является их стабильность, то есть способность сохранять каталитическую активность иммобилизованного фермента во времени, зависящая, в том числе, от такого фактора, как температура. В данной связи, анализаторы глюкозы с, ферментными электродами требуют термокомпенсации для достижения высокой точности измерений.

Известно, что анализатор глюкозы «SUPER GL ambulance» производства фирмы Dr. Müller Gerätebau GmbH содержит датчик температуры (руководство по эксплуатации, версия 4.04, 2010. с.41). однако данный датчик размещен вне картриджа с биосенсором, что отрицательно сказывается на точности измерений.

Из патентного документа RU 2455925 C2 известен биосенсор-картридж для анализатора глюкозы, содержащий измерительную ячейку с ферментом в качестве биоселективного элемента и электрохимическим преобразователем, размещенную в биосенсор-картридже, выполненном с возможностью связи электрохимического преобразователя с анализатором глюкозы через интерфейсные контакты биосенсора-картриджа. Однако данный биосенсор-картридж также не содержит термодатчик, что не позволяет достичь высокой точности измерений уровня глюкозы.

Наиболее близким аналогом настоящей полезной модели является биосенсор-картридж для анализатора глюкозы по патентному документу RU 2470300 C2. Известный биосенсор-картридж для анализатора глюкозы содержит ферментативную ячейку и термодатчик, размещенные в картридже. При этом картридж выполнен с возможностью связи ферментативной ячейки и термодатчика с анализатором глюкозы через интерфейсные элементы картриджа. Однако в известном картридже отсутствуют технические средства для обеспечения хорошей тепловой связи ферментативной ячейки и термодатчика, из-за чего возможно снижение точности измерений уровня глюкозы, т.к. при данном конструктивном выполнении картриджа измеряемая термодатчиком температура будет отличаться от температуры ферментативной ячейки. В известном устройстве также отсутствует запоминающее устройство для хранения калибровочных данных и справочной информации, например, характеризующей уравнения зависимости между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами. Данное запоминающее устройство известно из патентного документа RU 2455925 C2, однако оно не входит в состав биосенсора-картриджа, что не позволяет воспользоваться всеми возможностями известного технического решения в части термокомпенсации измерений.

Задачей настоящего технического решения является повышение точности измерений.

Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в усилении термокомпенсации измерительного канала биосенсора-картриджа.

Технический результат достигается благодаря тому, что в биосенсоре-картридже для анализатора глюкозы, содержащем ферментативную ячейку и термодатчик, размещенные в картридже, выполненном с возможностью связи ферментативной ячейки и термодатчика с анализатором глюкозы через интерфейсные элементы картриджа, картридж содержит теплопроводный элемент, через который термодатчик механически связан с ферментативной ячейкой.

В частном случае реализации биосенсора-картриджа теплопроводный элемент представляет собой керамическую пластину, с одной стороны которой расположена ферментативная ячейка, а с противоположной ее стороны расположен термодатчик.

В другом частном случае биосенсор-картридж содержит запоминающее устройство, электрически связанное с интерфейсными элементами картриджа.

Полезная модель поясняется фиг.1-3, на которых схематично показаны, соответственно, вид биосенсора-картриджа сверху, его вид сбоку в разрезе и вид снизу.

В картридже 1, выполняющем функцию корпуса биосенсора-картриджа, размещены ферментативная ячейка 2 и термодатчик 3. Ферментативная ячейка содержит фермент в качестве биоселективного элемента и электрохимический преобразователь, например, амперометрического типа.

Для связи электрохимического преобразователя ферментативной ячейки 2 и термодатчика 3 с соответствующими электрическими входами/выходами анализатора глюкозы предназначены контактные пластины 4 картриджа 1. Связь биоселективного элемента ферментативной ячейки 2 с гидросистемой анализатора глюкозы осуществлена через входной/выходной каналы 5 картриджа 1. Контактные пластины 4 и каналы 5 представляют собой частный случай выполнения интерфейсных элементов картриджа 1 для связи ферментативной ячейки 2 и термодатчика 3 с анализатором глюкозы.

Картридж 1 также содержит теплопроводный элемент, к которому прикреплены ферментативная ячейка 2 и термодатчик 3 так, что тепловое сопротивление между ними, по возможности, минимально. Теплопроводный элемент предпочтительно представляет собой керамическую пластину 6, выполняющую роль несущего основания картриджа. При этом ферментативная ячейка 2 расположена с одной стороны пластины 6, а термодатчик 3 расположен с другой стороны указанной пластины.

На одной стороне пластины 6 с термодатчиком 3 предпочтительно расположено перезаписываемое запоминающее устройство 7 электрически связанное с термодатчиком 3. Выступающие над поверхностью пластины 6 термодатчик 3 и запоминающее устройство 7 целесообразно защищать задней планкой 8, в которой выполнены технологические отверстия 9 для сборки картриджа 1 и направляющие отверстия 10, соответствующие направляющим выступам в гнезде анализатора глюкозы, предназначенные для облегчения установки биосенсора-картриджа в рабочее положение.

При функционировании устройства биосенсор-картридж должен быть вставлен в гнездо анализатора глюкозы для соединения их гидравлических и электрических систем.

Анализатор глюкозы прокачивает рабочие жидкости через ферментативную ячейку 2, оказывая при этом на нее электрическое воздействие для электрохимической реакции и получая соответствующий концентрации глюкозы или лактата в крови измерительный сигнал с электрохимического преобразователя. Одновременно с этим анализатор глюкозы получает данные о температуре в области измерения с термодатчика 3. При обработке измерительной информации, получаемой от электрохимического преобразователя, анализатор глюкозы вносит поправку, зависящую от показаний термодатчика 3. Чем ближе показания термодатчика 3 будут к действительной температуре ферментативной ячейки 2, тем точнее корректировка результатов измерений.

Благодаря тому, что термодатчик 3 механически связан с ферментативной ячейкой 2 через теплопроводный элемент (керамическая пластина 6, обладающая хорошей теплопроводностью, например, на основе оксида бериллия BeO, нитрида алюминия AlN, нитрида бора BN или других подходящих материалов), термодатчик 3 получает точную информацию о температуре ферментативной ячейки 2, что позволяет при обработке данных усилить термокомпенсацию измерительного канала биосенсора-картриджа, а следовательно повысить точность измерений.

В случае расположения керамической пластины 6 между ферментативной ячейкой 2 и термодатчиком 3. расстояние между ними оказывается наименьшим, что обеспечивает минимально возможные тепловые потери на пути от ферментативной ячейки 2 к термодатчику 3 и высокую степень термокомпенсации измерительного канала биосенсора-картриджа.

Для достижения максимально возможной степени термокомпенсации измерительного канала биосенсора-картриджа при обработке измерительной информации, получаемой от электрохимического преобразователя, необходимо по отдельности или в совокупности учитывать относящиеся к конкретному биосенсору-картриджу: а) его калибровочные данные; б) справочную информацию, например, характеризующую уравнения зависимости между концентрациями глюкозы и/или лактата и выходными сигналами конкретного электрохимического преобразователя; в) результаты более ранних измерений температуры, проведенных с его помощью, на основании которых возможно скомпенсировать необратимые изменения в работе электрохимического преобразователя, наступившие в результате длительной эксплуатации устройства. Для записи результатов измерений температуры и считывания из него записанной информации запоминающее устройство 7 электрически связано с анализатором глюкозы через интерфейсные элементы картриджа 1. В процессе измерений анализатор глюкозы считывает соответствующие данные из запоминающег о устройства 7 картриджа 1 и учитывает их при вычислении значений уровня глюкозы или лактата в крови, что дает высокую точность измерений благодаря реализации хорошей термокомпенсации измерительного канала биосенсора-картриджа.

1. Биосенсор-картридж для анализатора глюкозы, содержащий ферментативную ячейку и термодатчик, размещенные в картридже, выполненном с возможностью связи ферментативной ячейки и термодатчика с анализатором глюкозы через интерфейсные элементы картриджа, отличающийся тем, что картридж содержит теплопроводный элемент, через который термодатчик механически связан с ферментативной ячейкой.

2. Биосенсор-картридж по п.1, отличающийся тем, что теплопроводный элемент представляет собой керамическую пластину, с одной стороны которой расположена ферментативная ячейка, а с противоположной ее стороны расположен термодатчик.

3. Биосенсор-картридж по п.1, отличающийся тем, что содержит запоминающее устройство, электрически связанное с интерфейсными элементами картриджа.