TWI470226B - 補償血糖濃度的方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種補償血糖濃度的方法，尤其關於一種以血球容積比補償血糖濃度的方法。
電化學式感測試片(Electrochemical Sensor Strip)已成熟地被應用於檢測流體中的各種物質，而其基本原理為利用一化學試劑(Reagent)，使其與一待測流體中之一待分析物產生一電化學作用，以產生一電輸出信號，此電輸出信號與待測流體之待分析物有關。當待測流體為人的血液，而待分析物為血糖時，即可利用一葡萄糖氧化酵素及其他複合物來作為化學試劑。
血球容積比(hematocrit，HCT)是指在一定量的血液中含有多少比例的紅血球。一般男性之血液的血球容積比大約為36～50%，而女性之血液的血球容積比大約為34～47%。根據血液中的血球容積比能夠讓人們了解血液的品質。此外，要測量血液之血糖濃度時，血糖濃度的測量值亦會隨著血球容積比而有所變化。
圖1顯示在不同血球容積比下，習知血糖機所測得之血糖濃度的測量值以及血糖濃度的實際值，兩者間的關係圖。圖1之縱軸為血糖機所測得之血糖濃度的測量值，圖1之橫軸為血糖濃度的實際值。如圖1所示，以血球容積比為41%為基準，當血球容積比(例如60%)大於41%時，血糖濃度的測量值(300 mg/dL)會低於血糖濃度的實際值(400 mg/dL)。反之，當血球容積比(例如20%)小於41%時，血糖濃度的測量值(500 mg/dL)會高於血糖濃度的實際值(400 mg/dL)。因此，為了求得較正確的血糖濃度的實際值時，需要預先測量血球容積比，並依據血球容積比對血糖濃度的測量值進行補償，藉以得到血球容積比為約41%時的血糖濃度值。
測量血球容積比的方法有很多種，例如可以利用測量血液阻抗的方式；利用光學方式；利用氧化還原反應；以及利用電化學方式，來求得血球容積比。於公開號第EP1707953A1號之歐盟專利申請案，揭示一種利用氧化還原反應方式來求得血球容積比的方法。依據其測量方法，是於電化學式感測試片中，必須在計數電極(counter electrode)上設有一氧化還原反應物質(redox substance)，來產生明顯的氧化還原電流，以測量相關之血球容積比。
而以血球容積比補償血糖濃度的方法亦很多種，例如可參考美國專利第7771583、7288174及6377896號、以及美國專利公開公報第2008/0105568號。於習知技術中，揭示一種利用查表方式及內插法來補償血糖濃度的方法。其是利用已知的樣本，進行實驗而得多組的資料，並將測量結果記錄於表格中。表一顯示不同血球容積比(Ht)時，利用血糖機測量各種血糖濃度(G50~G600)樣本所得到的電壓值。
於補償血糖濃度時，需要預先求得一待測樣本之血球容積比的估計值，再依據血糖機所測得之待測樣本的測量值，找出相對應的群組。以血球容積比的估計值為39，且待測樣本的測量值為45V為示例。如下表二，相對應之群組可為血球容積比為35及45且血糖濃度為G50及G100。
再利用內插法求得血球容積比為39時之G50之電壓x及G100電壓y，隨後利用x、y及待測樣本的測量值為45V求得，待測樣本之血球容積比為標準值(standard)時的補償值z。最後利用比率關係(proportional distribution)及z，求得待測樣本之血球容積比為標準值時的血糖濃度(未顯示於表二中)。
然而，依據習知技術之以血球容積比補償血糖濃度的方法尚存在有更一步改善的空間。
本發明一實施例之目的在於提供一種補償血糖濃度的方法。本發明一實施例之目的在於提供一種能夠簡便補償血糖濃度的方法。
依據本發明一實施例，提供一種補償血糖濃度的方法，其利用包含多個電極的一感測試片及耦接感測試片的一電化學量測裝置，來測量位於該些電極間之一待測血液的血糖濃度補償值。補償血糖濃度的方法包含以下步驟。利用具有相異且已知的血球容積比及血糖濃度實際值的多個樣本血液，測得該些樣本血液的血糖濃度測量值，並依據該些樣本血液之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一關係與該些血球容積比，求得至少一第一關係式。透過該些電極供給
一預定電壓至待測血液，產生一電信號，以依據電信號測得待測血液之血糖濃度測量值。依據待測血液的血糖濃度測量值、待測血液的一血球容積比及前述至少一第一關係式，計算出待測血液之血糖濃度補償值。
依據本發明一實施例，提供一種補償血糖濃度的方法，其利用包含多個電極的一感測試片及耦接該感測試片的一電化學量測裝置，來測量位於該些電極間之一待測血液的血糖濃度補償值。補償血糖濃度的方法包含以下步驟。準備具有相異且已知的血球容積比及血糖濃度實際值的多個樣本血液，並測得該些樣本血液的血糖濃度測量值。依據該些樣本血液的已知的血球容積比及血糖濃度實際值、以及該些樣本血液的血糖濃度測量值，利用線性迴歸方式，分別求得一已知血球容積比情況下該些樣本血液的血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一第二關係式。該些第二關係式為線性且依據該些第二關係式的斜率及該些樣本血液的血球容積比，求得至少一第一關係式。透過該些電極供給一預定電壓至待測血液，產生一電信號，以依據電信號測得待測血液之血糖濃度測量值。依據待測血液的血糖濃度測量值、待測血液的一血球容積比及前述至少一第一關係式，計算出待測血液之血糖濃度補償值。
於一實施例，前述至少一第一關係式可以為多個線性關係式。於一實施例，前述至少一第一關係式可以為一個線性關係式。
依據本發明一實施例，於電化學量測裝置的記憶體中僅需儲存多組方程式，所使用的儲存容量較小，且不需要大量的選組運算，甚者，於前述至少一第一關係式僅有一個的實施例中，不需要選組運算，因此能夠減少電化學量測裝置之處理器的運算負擔，使電化學量測裝置運作較為順暢，不需耗費太多時間進行運算。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖2顯示依本發明一實施例電化學量測裝置之功能方塊圖。如圖2所示，感測試片200包含兩個工作電極211及212。電化學量測裝置100包含一兩個連接部(connector)111及112、一參考電壓源120、一電流電壓轉換電路130、一類比數位轉換電路140、一處理器150及一顯示器160。於一實施例中，還可以更包含一記憶體170。連接部111及112適於分別電連接工作電極211及212。參考電壓源120可以為接地端。工作電極211透過連接部111電連接參考電壓源120，工作電極212透過連接部112電連接類比數位轉換電路140、電流電壓轉換電路130及處理器150。顯示器160電連接處理器150。記憶體170中可以儲存有多個線性關係式或資料，用以供處理器150使用該些線性關係式資料，以依據血球容積比計算出較準確的血糖濃度(將於後述)。
於操作時，感測試片200插入於電化學量測裝置100中，使血液流至工作電極211及212間，依據處理器150的指示，從電流電壓轉換電路130及參考電壓源120提供一固定的電壓於工作電極211及212間，藉以於工作電極211及212間產生一電流，前述電流對應血液中血糖濃度。隨後，電流電壓轉換電路130將前述電流轉換成一電壓，類比數位轉換電路140將前述電壓的類比值轉換成數位值後，將前述電壓的數位值輸出至處理器150。處理器150依據前述電壓的數位值計算出一血糖濃度，最後透過顯示器150顯示血糖濃度。
圖3顯示本發明一實施例之補償血糖濃度之方法的流程圖。如圖3所示，於本發明一實施例中，補償血糖濃度的方法可以應用於一電化學量測裝置100，藉以量測一待測血液的血糖濃度，補償血糖濃度的方法包含以下步驟。
步驟S02：準備多個樣本血液，且該些樣本血液具有相異且已知的血球容積比及血糖濃度實際值。
步驟S04：分別供給一預定電壓至該些樣本血液，並於一測量期間測得多個電流值，再依據該些電流值測得多個血糖濃度測量值。
步驟S06：依據該些樣本血液的已知的血球容積比與血糖濃度實際值、以及該些樣本血液的血糖濃度測量值，利用線性迴歸(linear regression)方式，分別求得一已知血球容積比情況下血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的線性關係式(以下稱為濃度線性關係式)，並求得該些濃度線性關係式的斜率。
於一實施例中，是利用最小平方誤差線性迴歸(Least Squares Linear Regression Analysis)法，依據該些樣本血液之已知的血糖濃度實際值Gluacu
(Hct)；以及利用電化學量測裝置100所測得之血糖濃度測量值Glumea
(Hct)，來求得一已知血球容積比Hct情況下的前述濃度線性關係式Glumea
(Hct)=Slope(Hct)*Gluacu
(Hct)+Re(Hct)，其中斜率Slope(Hct)及餘數Re(Hct)為常數。亦可以再修正為Gluacu
(Hct)=Glumea
(Hct)/Slope(Hct)+Re’(Hct)。圖4顯示在不同血球容積比下，血糖濃度測量值以及血糖濃度實際值的濃度線性關係圖。如圖4所示，圖4中線L20、L40及L60分別為血球容積比20%、40%及60%情況下血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的濃度線性關係式，並求得該些線L20、L40及L60的斜率Slope(Hct)為S20、S40及S60(如圖5所示)。
步驟S08：依據該些濃度線性關係式的斜率及該些樣本血液的血球容積比，求得該些斜率及該些血球容積比間的至少一第一關係式。於一實施例中，前述至少一第一關係式為線性(以下稱為斜率線性關係式)，且是利用最小平方誤差線性迴歸法，求得斜率線性關係式為例如Slope(Hct)=a*Hct+b，其中a及b為常數。
於一實施例中，前述至少一斜率線性關係式為多個線性關係式。圖5顯示依本發明一實施例之斜率及血球容積比的關係圖。圖5中S30及S50為血球容積比30%及50%情況下血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的濃度線性關係式的斜率。如圖5所示，線L23表示斜率S20與S30以及血球容積比20%及30%間的線性關係式。線L34表示斜率S30與S40以及血球容積比30%及40%間的線性關係式。線L45表示斜率S40與S50以及血球容積比40%及50%間的線性關係式。線L56表示斜率S50與S60以及血球容積比50%及60%間的線性關係式。於一實施例中，前述至少一線性關係式僅為一個線性關係式。如圖5所示，線L16表示斜率L20、L30、L40、L50及L60以及血球容積比20%、30%、40%、50%及60%間的線性關係式。
於一實施例中，前述至少一第一關係式為一個非線性關係式。圖6顯示依本發明一實施例之斜率及血球容積比的關係圖。如圖6所示，線NL16表示斜率L20、L30、L40、L50及L60以及血球容積比20%、30%、40%、50%及60%間的一非線性關係式，且前述非線性關係式可以為多次方的方程式，例如Slope(Hct)=a*Hct3
+b*Hct2
+c*Hct+d，其中a、b、c及d為常數。
步驟S10：透過該些電極供給一預定電壓至待測血液，產生一電信號，以依據前述電信號測得待測血液之血糖濃度測量值。
步驟S12：依據待測血液的血糖濃度測量值、待測血液的血球容積比及前述至少一第一關係式，計算出待測血液之血糖濃度補償值。測量血球容積比的方法有很多種，例如可以利用測量血液阻抗的方式；利用光學方式；利用氧化還原反應；以及利用電化學方式，來求得血球容積比。應了解的是，本發明中不限定待測血液的血球容積比的測量方式，於本領域具有通常知識者可依目前既有或未來發展之技術來測得待測血液的血球容積比。
於一實施例中，步驟S12可以包含以下步驟。
步驟S22：依據待測血液的血球容積比及前述至少一第一關係式，求得對應待測血液的血球容積比的一測得斜率。如圖5所示，於前述至少一第一關係式包含多個線性關係的實施例中，當一待測血液之電化學量測裝置100所測得的血球容積比為n%且n%介於20%~30%間時，選擇對應血球容積比n%的線L23，即可依據血球容積比n%及線L23所表示的斜率線性關係式，求得測得斜率Slope(n)。於前述至少一第一關係式僅包含一個線性關係式的實施例中，直接依據血球容積比n%及線L16所表示的斜率線性關係式，求得測得斜率Slope(n)即可。於前述至少一第一關係式包含一個非線性關係式的實施例中，直接依據血球容積比n%及線NL16所表示的非線性關係式，求得測得斜率Slope(n)即可。
步驟S24：依據前述測得斜率Slope(n)，求得血球容積比為n%時的補償關係式Glucom
(n)=Glumea
(n)/Slope(n)+Re’(n)，並依據前述補償關係式對待測血液的血糖濃度測量值進行補償，以求得一血糖濃度補償值。於本實施例中，前述補償關係式為線性，如圖4所示，於圖4中線Ln來表示n%時的濃度線性關係式Glumea
(n)=Slope(n)*Glucom
(n)+Re(n)。而依據補償關係式能夠將血球容積比為n%時的血糖濃度再補償至血球容積比為標準值(約40%)時的血糖濃度。
於一實施例中，可以採用多個樣本血液進行實驗，以求得前述濃度線性關係式及前述斜率線性關係式，並儲存於電化學量測裝置100的記憶體170中。在測得待測血液的血球容積比及血糖濃度測量值後，對待測血液的血糖濃度測量值進行補償。
圖7A顯示未進行血糖濃度補償時血糖濃度及偏差量間的關係圖。圖7B顯示進行血糖濃度補償時血糖濃度及偏差量間的關係圖。如圖7A及圖7B所示，相較於未進行血糖濃度補償之實施例，利用本發明一實施例之補償血糖濃度的方法，對一血糖濃度進行補償時，其偏差量已明顯減少。
於習知技術中，需要進行大量的實驗以做成一資料表格，進行血糖濃度測量值的補償時，需要進行大量的選組運算，從資料表格中找出對應的資料組，最後再進行血糖濃度的補償。然而，資料表格所需的儲存容量較大，且大量的選組運算需要功能較大的處理器。雖然以一般的電腦即可輕易地儲存前述資料表格或進行選組運算，但若要利用血糖機來儲存前述資料表格或進行選組運算，卻需要增加額外的成本。
相對於此，依據本發明一實施例，記憶體170僅需儲存多組方程式，所使用的儲存容量較小，且不需要大量的選組運算，甚者於前述至少一第一關係式僅有一個的實施例中，不需要選組運算，因此能夠減少電化學量測裝置100之處理器的運算負擔，使電化學量測裝置100運作較為順暢，不需耗費太多時間進行運算。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
100．．．電化學量測裝置
111．．．連接部
112．．．連接部
120．．．參考電壓源
130．．．電流電壓轉換電路
140．．．類比數位轉換電路
150．．．處理器
160．．．顯示器
170．．．記憶體
200．．．感測試片
211．．．工作電極
212．．．工作電極
圖1顯示在不同血球容積比下，習知血糖機所測得之血糖濃度的測量值以及血糖濃度的實際值，兩者間的關係圖。
圖2顯示依本發明一實施例電化學量測裝置之功能方塊圖。
圖3顯示本發明一實施例之補償血糖濃度之方法的流程圖。
圖4顯示在不同血球容積比下，血糖濃度測量值以及血糖濃度實際值的濃度線性關係圖。
圖5顯示依本發明一實施例之斜率及血球容積比的關係圖。
圖6顯示依本發明一實施例之斜率及血球容積比的關係圖。
圖7A顯示未進行血糖濃度補償時血糖濃度及偏差量間的關係圖。
圖7B顯示進行血糖濃度補償時血糖濃度及偏差量間的關係圖。
Claims (10)
- 一種補償血糖濃度的方法，其利用包含多個電極的一感測試片及耦接該感測試片的一電化學量測裝置，來測量位於該些電極間之一待測血液的血糖濃度補償值，該補償血糖濃度的方法包含：利用具有相異且已知的血球容積比及血糖濃度實際值的多個樣本血液，測得該些樣本血液的血糖濃度測量值，並求得該些樣本血液之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一斜率，且依據該些樣本血液之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的該斜率與該些血球容積比，求得至少一第一關係式，透過該些電極供給一預定電壓至該待測血液，產生一電信號，以依據該電信號測得該待測血液之血糖濃度測量值；及依據該待測血液的一血球容積比及該至少一第一關係式，求得該待測血液的之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一測得斜率，並且依據該待測血液的血糖濃度測量值及該測得斜率，計算出該待測血液之血糖濃度補償值。
- 如申請專利範圍第1項所述之補償血糖濃度的方法，其中該至少一第一關係式為多個線性關係式。
- 如申請專利範圍第2項所述之補償血糖濃度的方法，其中該計算出該待測血液之血糖濃度補償值的步驟包含：依據該待測血液的該血球容積比，從該些第一關係式中，選擇對應該待測血液的該血球容積比的第一關係式；及依據該待測血液的該血球容積比及該被選擇的第一關係式，求得該待測血液的之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的該測得斜率，並且依據該待測血液的血糖濃度測量值及該測得斜率，計算出該待測血液之血糖濃度補償值。
- 如申請專利範圍第1項所述之補償血糖濃度的方法，其中該至少一第一關係式僅包含一線性關係式。
- 如申請專利範圍第1項所述之補償血糖濃度的方法，其中該求得至少一第一關係式的步驟包含：準備具有相異且已知的血球容積比及血糖濃度實際值的該些樣本血液，並測得該些樣本血液的血糖濃度測量值；依據該些樣本血液的已知的血球容積比及血糖濃度實際值、以及該些樣本血液的血糖濃度測量值，利用線性迴歸方式，分別求得一已知血球容積比情況下該些樣本血液的血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一 第二關係式，其中該些第二關係式為線性且使該些第二關係式的斜率為該些樣本血液之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的該斜率；依據該些第二關係式的斜率及該些樣本血液的血球容積比，求得該至少一第一關係式。
- 如申請專利範圍第5項所述之補償血糖濃度的方法，其中該計算出該待測血液之血糖濃度補償值的步驟包含：依據該測得斜率，求得該待測血液的血球容積比情況下的一補償關係式，並依據該補償線性關係式對該待測血液的血糖濃度測量值進行補償，以求得該待測血液的血糖濃度補償值。
- 一種補償血糖濃度的方法，其利用包含多個電極的一感測試片及耦接該感測試片的一電化學量測裝置，來測量位於該些電極間之一待測血液的血糖濃度補償值，該補償血糖濃度的方法包含：準備具有相異且已知的血球容積比及血糖濃度實際值的多個樣本血液，並測得該些樣本血液的血糖濃度測量值；依據該些樣本血液的已知的血球容積比及血糖濃度實際值、以及該些樣本血液的血糖濃度測量值，利用線性迴歸方式，分別求得一已知血球容積比情況下該些樣 本血液的血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一第二關係式，其中該些第二關係式為線性；依據該些第二關係式的斜率及該些樣本血液的血球容積比，求得至少一第一關係式；透過該些電極供給一預定電壓至該待測血液，產生一電信號，以依據該電信號測得該待測血液之血糖濃度測量值；及依據該待測血液的一血球容積比及該至少一第一關係式，求得該待測血液的之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的一測得斜率，並且依據該待測血液的血糖濃度測量值及該測得斜率，計算出該待測血液之血糖濃度補償值。
- 如申請專利範圍第7項所述之補償血糖濃度的方法，其中該至少一第一關係式為多個線性關係式。
- 如申請專利範圍第7項所述之補償血糖濃度的方法，其中該計算出該待測血液之血糖濃度補償值的步驟包含：依據該待測血液的血球容積比，從該些第一關係式中，選擇對應該待測血液的血球容積比的第一關係式；及依據該待測血液的該血球容積比及該被選擇的第一關係式，求得該待測血液的之血糖濃度實際值及血糖濃度測量值間的該測得斜率，並且依據該待測血液的血糖 濃度測量值及該測得斜率，計算出該待測血液之血糖濃度補償值。
- 如申請專利範圍第7項所述之補償血糖濃度的方法，其中該至少一第一關係式僅包含一線性關係式。
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