RU133942U1 - BIOSENSOR CARTRIDGE FOR GLUCOSE ANALYZER WITH THERMAL COMPENSATION - Google Patents

Abstract

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.1. A biosensor cartridge for a glucose analyzer, comprising an enzyme cell and a temperature sensor located in a cartridge configured to couple the enzyme cell and a temperature sensor with a glucose analyzer through the interface elements of the cartridge, characterized in that the cartridge contains a heat-conducting element through which the thermal sensor is mechanically coupled to enzymatic cell. 2. The biosensor cartridge according to claim 1, characterized in that the heat-conducting element is a ceramic plate, on one side of which there is an enzymatic cell, and on the opposite side there is a thermal sensor. The biosensor cartridge according to claim 1, characterized in that it comprises a storage device electrically connected to the interface elements of the cartridge.

Description

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.The utility model relates to the field of measurement technology, namely, devices for measuring the level of glucose, as well as lactate in the blood. This useful model can find application in medicine and biological research.

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.Currently, glucose analyzers with chemical biosensors having enzyme electrodes and amperometric type electrochemical converters are widely used. It is known (Nikolsky B.P. Ion-selective electrodes. L .: Chemistry. 1980, p.131-132) that one of the main characteristics of enzyme electrodes is their stability, that is, the ability to maintain the catalytic activity of the immobilized enzyme in time, depending on including from a factor such as temperature. In this regard, glucose analyzers with enzyme electrodes require thermal compensation to achieve high measurement accuracy.

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.It is known that the glucose analyzer "SUPER GL ambulance" manufactured by Dr. Müller Gerätebau GmbH contains a temperature sensor (operating instructions, version 4.04, 2010. p.41). however, this sensor is placed outside the biosensor cartridge, which negatively affects the accuracy of the measurements.

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.A biosensor cartridge for a glucose analyzer is known from patent document RU 2455925 C2, comprising a measuring cell with an enzyme as a bioselective element and an electrochemical transducer located in a biosensor cartridge configured to couple the electrochemical transducer to the glucose analyzer through the interface contacts of the biosensor cartridge. However, this biosensor cartridge also does not contain a temperature sensor, which does not allow to achieve high accuracy of glucose measurements.

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.The closest analogue of this utility model is a biosensor cartridge for a glucose analyzer according to patent document RU 2470300 C2. The known biosensor cartridge for a glucose analyzer contains an enzymatic cell and a temperature sensor located in the cartridge. In this case, the cartridge is configured to connect the enzyme cell and the temperature sensor with the glucose analyzer through the interface elements of the cartridge. However, in the known cartridge there are no technical means to ensure good thermal bonding of the enzyme cell and the temperature sensor, which may lead to a decrease in the accuracy of glucose measurements, because with this design of the cartridge, the temperature measured by the temperature sensor will differ from the temperature of the enzyme cell. The known device also lacks a storage device for storing calibration data and reference information, for example, characterizing the equations of dependence between the concentrations of the test substance and the output signals. This storage device is known from patent document RU 2455925 C2, however, it is not included in the biosensor cartridge, which does not allow you to take advantage of all the possibilities of the known technical solutions in terms of thermal compensation of measurements.

Задачей настоящего технического решения является повышение точности измерений.The objective of this technical solution is to increase the accuracy of measurements.

Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в усилении термокомпенсации измерительного канала биосенсора-картриджа.The technical result provided by the utility model is to enhance the thermal compensation of the measuring channel of the biosensor cartridge.

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.The technical result is achieved due to the fact that in the biosensor cartridge for a glucose analyzer containing an enzyme cell and a temperature sensor, arranged in a cartridge configured to couple the enzyme cell and a temperature sensor with a glucose analyzer through the cartridge interface elements, the cartridge contains a heat-conducting element through which the temperature sensor is mechanically bound to the enzymatic cell.

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.In the particular case of the implementation of the biosensor cartridge, the heat-conducting element is a ceramic plate, on one side of which there is an enzymatic cell, and on the opposite side of it there is a thermal sensor.

В другом частном случае биосенсор-картридж содержит запоминающее устройство, электрически связанное с интерфейсными элементами картриджа.In another particular case, the biosensor cartridge contains a storage device electrically connected to the interface elements of the cartridge.

Полезная модель поясняется фиг.1-3, на которых схематично показаны, соответственно, вид биосенсора-картриджа сверху, его вид сбоку в разрезе и вид снизу.A useful model is illustrated in figures 1-3, which schematically shows, respectively, a view of the biosensor cartridge from above, its side view in section and a view from below.

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.In the cartridge 1, which serves as the housing of the biosensor cartridge, there is an enzymatic cell 2 and a temperature sensor 3. The enzymatic cell contains the enzyme as a bioselective element and an electrochemical transducer, for example, of the amperometric type.

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.To connect the electrochemical converter of the enzymatic cell 2 and the temperature sensor 3 with the corresponding electrical inputs / outputs of the glucose analyzer, contact plates 4 of the cartridge 1 are designed. The bioselective element of the enzyme cell 2 is connected to the hydraulic system of the glucose analyzer through the input / output channels 5 of the cartridge 1. Contact plates 4 and channels 5 represent a special case of the implementation of the interface elements of the cartridge 1 for communication of the enzyme cell 2 and the temperature sensor 3 with the glucose analyzer s.

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.The cartridge 1 also contains a thermally conductive element, to which the enzyme cell 2 and the temperature sensor 3 are attached so that the thermal resistance between them is as low as possible. The heat-conducting element is preferably a ceramic plate 6, acting as a carrier base of the cartridge. In this case, the enzymatic cell 2 is located on one side of the plate 6, and the temperature sensor 3 is located on the other side of the specified plate.

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.On one side of the plate 6 with the temperature sensor 3 is preferably located rewritable memory 7 electrically connected to the temperature sensor 3. Protruding above the surface of the plate 6, the temperature sensor 3 and the memory device 7, it is advisable to protect the back plate 8, which made the technological holes 9 for assembling the cartridge 1 and the guide holes 10, corresponding to the guide protrusions in the socket of the glucose analyzer, designed to facilitate the installation of the biosensor cartridge in the working position.

При функционировании устройства биосенсор-картридж должен быть вставлен в гнездо анализатора глюкозы для соединения их гидравлических и электрических систем.When the device is operating, the biosensor cartridge must be inserted into the socket of the glucose analyzer to connect their hydraulic and electrical systems.

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.The glucose analyzer pumps the working fluids through the enzymatic cell 2, thereby exerting an electric effect on it for the electrochemical reaction and receiving a measuring signal from the electrochemical converter corresponding to the concentration of glucose or lactate in the blood. At the same time, the glucose analyzer receives temperature data in the measurement area from the temperature sensor 3. When processing the measurement information received from the electrochemical converter, the glucose analyzer makes a correction depending on the readings of the temperature sensor 3. The closer the readings of the temperature sensor 3 are to the actual temperature of the enzyme cell 2, the more accurate the correction of measurement results.

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.Due to the fact that the temperature sensor 3 is mechanically connected to the enzymatic cell 2 through a heat-conducting element (ceramic plate 6, which has good thermal conductivity, for example, based on beryllium oxide BeO, aluminum nitride AlN, boron nitride BN or other suitable materials), the temperature sensor 3 receives accurate information about the temperature of the enzymatic cell 2, which allows processing the data to enhance the temperature compensation of the measuring channel of the biosensor cartridge, and therefore to improve the accuracy of measurements.

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.In the case of the location of the ceramic plate 6 between the enzymatic cell 2 and the temperature sensor 3. the distance between them is the smallest, which ensures the minimum possible heat loss on the way from the enzymatic cell 2 to the temperature sensor 3 and a high degree of thermal compensation of the measuring channel of the biosensor cartridge.

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.In order to achieve the maximum possible degree of thermal compensation of the measuring channel of the biosensor cartridge when processing the measurement information received from the electrochemical transducer, it is necessary to individually or in aggregate take into account the specific biosensor cartridge: a) its calibration data; b) reference information, for example, characterizing the equations of dependence between the concentrations of glucose and / or lactate and the output signals of a particular electrochemical converter; c) the results of earlier temperature measurements carried out with its help, on the basis of which it is possible to compensate for irreversible changes in the operation of the electrochemical converter that occurred as a result of long-term operation of the device. To record the temperature measurement results and read the recorded information from it, the storage device 7 is electrically connected to the glucose analyzer through the interface elements of the cartridge 1. During the measurement, the glucose analyzer reads the corresponding data from the storage device 7 of the cartridge 1 and takes them into account when calculating the values of the glucose or lactate level in the blood, which gives high accuracy of measurements due to the implementation of good thermal compensation of the measuring channel of the biosensor cartridge.

Claims (3)

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.1. A biosensor cartridge for a glucose analyzer, comprising an enzyme cell and a temperature sensor located in a cartridge configured to couple the enzyme cell and a temperature sensor with a glucose analyzer through the interface elements of the cartridge, characterized in that the cartridge contains a heat-conducting element through which the thermal sensor is mechanically connected to enzymatic cell. 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.2. The biosensor cartridge according to claim 1, characterized in that the heat-conducting element is a ceramic plate, on one side of which there is an enzymatic cell, and on the opposite side there is a thermal sensor. 3. Биосенсор-картридж по п.1, отличающийся тем, что содержит запоминающее устройство, электрически связанное с интерфейсными элементами картриджа.

3. The biosensor cartridge according to claim 1, characterized in that it contains a storage device electrically connected to the interface elements of the cartridge.

Images