CN102565131A - 一种生物传感测试仪及生物传感测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物传感测试仪及生物传感测试系统，所述生物传感测试仪包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一参考电压源、第二参考电压源、检测器件，以及第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；所述第一运算放大器的第一输入连接所述第一参考电压源，第二输入连接所述第二端口，所述第一运算放大器的输出连接所述第一端口，以及连接所述检测器件；所述第二运算放大器的第一输入连接所述第二参考电压源，第二输入连接所述第四端口，所述第二运算放大器的输出连接所述第三端口。本发明能够有效改善生物传感测试精度。

Description

一种生物传感测试仪及生物传感测试系统

技术领域

本发明涉及生物传感测试领域，具体的说，涉及一种生物传感测试仪及生物传感测试系统。

背景技术

目前，用于测试与生物体液中被分析物的含量(诸如血糖含量)相关的信号的生物传感器系统包含生物传感测试条及使用此测试条的测试系统。图1为一典型的生物传感测试条；该生物传感测试条由基片12、基片一端上的生物试剂18、与生物试剂18导通的导电区域14、16组成。在测试电极14a、16a之间施加一恒定电位差，以便检测生物试剂18与生化样品中的被测物质反应所产生的电信号。

这种结构的生物传感测试条的缺点是：通过电极接触端子14b、16b之间施加的电位即使恒定，由于任何导电材质都存在寄生电阻，经过导通通道14c、16c而实际施加于测试电极14a、16a之间的电位差不是所施加的电位差；并且由于生物传感测试条的寄生电阻并不能做到完全一致，所以实际施加于测试电极14a、16a之间的电位差也不能做到恒定。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种生物传感测试仪及生物传感测试系统，能够有效改善生物传感测试精度。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种生物传感测试仪，包括：

第一运算放大器、第二运算放大器、第一参考电压源、第二参考电压源、检测器件，以及第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；所述第一运算放大器的第一输入连接所述第一参考电压源，第二输入连接所述第二端口，所述第一运算放大器的输出连接所述第一端口，以及连接所述检测器件；所述第二运算放大器的第一输入连接所述第二参考电压源，第二输入连接所述第四端口，所述第二运算放大器的输出连接所述第三端口。

在所述生物传感测试仪的一种实施例中，所述生物传感测试仪还包括电阻，所述电阻连接在所述第一运算放大器的输出与所述第一端口之间。

在所述生物传感测试仪的一种实施例中，所述电阻的阻值为生物传感测试时与所述生物传感测试仪配合使用的生物传感测试条的寄生电阻的10倍以上。

在所述生物传感测试仪的一种实施例中，所述第一参考电压源和第二参考电压源为数模转换器。

在所述生物传感测试仪的一种实施例中，所述检测器件为模数转换器。

在所述生物传感测试仪的一种实施例中，还包括微处理器，具有与所述第一参考电压源相连的第一控制输出端以及与所述第二参考电压源相连的第二控制输出端，用以控制所述第一参考电压源与所述第二参考电压源的输出电位设定；所述微处理器还具有与所述检测器件相连的输入端；所述第一参考电压源和第二参考电压源为所述微处理器内部的数模转换器，所述检测器件为所述微处理器内部的模数转换器。

本发明还提供了一种生物传感测试系统，包括生物传感测试条和与所述生物传感测试条配合而进行生物传感测试的生物传感测试仪，所述生物传感测试条包括第一测试电极、与第一测试电极连通的第一导通通道、第二导通通道、第二测试电极、与第二测试电极连通的第三导通通道、第四导通通道；所述生物传感测试仪包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一参考电压源、第二参考电压源、检测器件，以及第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；所述第一运算放大器的第一输入连接所述第一参考电压源，第二输入连接所述第二端口，所述第一运算放大器的输出连接所述第一端口，以及连接所述检测器件；所述第二运算放大器的第一输入连接所述第二参考电压源，第二输入连接所述第四端口，所述第二运算放大器的输出连接所述第三端口；使用时，第一端口与所述第一导通通道耦合、第二端口与所述第二导通通道耦合、第三端口与所述第三导通通道耦合、第四端口与所述第四导通通道耦合。

在所述生物传感测试系统的一种实施例中，所述生物传感测试仪还包括电阻，所述电阻连接在所述第一运算放大器的输出与所述第一端口之间。

在所述生物传感测试系统的一种实施例中，所述电阻的阻值为所述生物传感测试条的寄生电阻的10倍以上。

在所述生物传感测试系统的一种实施例中，所述第一参考电压源和第二参考电压源为数模转换器；所述检测器件为模数转换器。

在进行生物传感测试时，生物试剂与生物分析物反应，生成微电流，但由于运算放大器具有非常大的输入阻抗，微电流只能流进或流出第一运算放大器的输出，即在第一导通通道上流动；而连接第一运算放大器第二输入的第二导通通道上没有电流流动，也就是说，第二导通通道上的电位一致，第一测试电极与第一运算放大器的第二输入的电位相同，第一测试电极的电位可以通过数模转换器D/A334准确的设定，保证实际施加到生物传感测试条上的电压差为所需的电压差，使得生物传感测试条的测试电极得到设定的电位，确保了生物传感测试的精度。

进一步的，通过串联电阻到第一运算放大器的输出与生物传感测试条的第一导通通道之间，由于串联电阻通常远远大于寄生电阻，例如，在所述的一种实施例中，将串联电阻设置为至少为寄生电阻的10倍以上，从而寄生电阻上形成的压降将大大减少，压降将主要集中到串联电阻，这样通过第一运算放大器的输出检测生物传感的电信号时，寄生电阻的对电信号检测的影响将大大降低，因而降低了寄生电阻对测试精度的影响，进一步提高了生物传感测试精度。

附图说明

图1为一种典型的生物传感测试条；

图2为本发明实施例所使用的生物传感测试条；

图3为本发明一种实施例的生物传感测试仪；

图4为本发明另一种实施例的生物传感测试仪。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明涉及一种生物传感测试仪及生物传感测试系统。所述生物传感测试仪及生物传感测试系统用于测试与生物体液中被分析物的含量---诸如血糖含量相关的信号，也可用于测量与干扰---诸如血糖中血细胞比容及温度相关的信号，以便分析被分析物的含量信号。本发明实施例所提出的这种生物传感测试仪及生物传感测试系统，能将所需的电位差(通常为恒定电位差，但不限于恒定电位差)施加到反应区的测试电极，且同时补偿生物传感测试条导通通道的寄生电阻，从而尽可能地减小生物传感测试条的寄生电阻对测试精度的影响。

参见图2，本发明实施例中所使用的生物传感测试条包括：基片12，一般可以是350uM厚的胶片，如PET或PVC等；工作电极226、214及对电极216、224，可以通过印刷或电镀等工艺制作而成；其中，标号226作为标号226a、226b、226c的统称；标号214作为标号214a、214b、214c的统称；标号216作为标号216a、216b、216c的统称；标号224作为标号224a、224b、224c的统称。标号a、b、c的含义如下：

测试电极a——反应区中的电极部分：226a、214a、216a、224a；

接触端子b——与生物传感测试仪相连接的部分：226b、214b、216b、224b；

导电条c——连接测试电极与接触端子的部分：226c、214c、216c、224c；

上述各电极的bca或acb构成生物传感测试条的各个导通通道，其中，226b、226c、226a构成第一导通通道，214b、214c、214a构成第二导通通道，216b、216c、216a构成第三导通通道，224b、224c、224a构成第四导通通道。第一测试电极226a、214a与第一导通通道、第二导通通道连通；第二测试电极216a、224a与第三导通通道、第四导通通道连通。

生物试剂18，通过印刷或喷涂、点液等工艺附着于生物传感测试条一端的测试电极216a、214a。当给测试电极216a、214a加上一电位差时，生物试剂18与所需测定含量的生物分析物反应，即可测定所述生物分析物反应的含量。

生物传感测试条具有一反应区20。反应区20包含测试电极214a、216a，测试电极与所需测定含量的生物分析物的样品直接接触。在整个电化学测试系统中，生物传感测试条插入使用此测试条的测试仪中，反应区20中的测试电极214a、216a与图3或图4所示的生物传感测试仪相连接，生物传感测试仪给测试电极214a、216a提供一电位差(通常为恒定电位差，但不限于恒定电位差)，并测量电化学传感器对此电位差的反应。这一反应与被分析物的含量成比例。

生物传感测试条具有接触区22。接触区22包含接触端子226b、214b、216b、224b。接触区22，通常但未必一定，位于远离反应区20的生物传感测试条上的一端。

生物传感测试仪通过接触端子226b、214b、216b、224b连接生物传感测试条。导电条226c、214c、216c、224c分别连接接触端子226b、214b、216b、224b和测试电极226a、214a、216a、224a。

图3是实施例一的生物传感测试仪的电路示意图，生物传感测试仪的测试电路可以给生物传感测试条的反应区20所包含的测试电极214a、216a施加所需的电位差(通常为恒定电位差，但不限于恒定电位差)，且同时补偿生物传感测试条的导通通道的寄生电阻，从而尽可能地减小寄生电阻对测试精度的影响。

当生物传感测试条插入生物传感测试仪，生物传感测试仪的第一端口连接到生物传感测试条的接触端子226b，第二端口连接到生物传感测试条的接触端子214b，第三端口连接到生物传感测试条的接触端子216b，第四端口连接到生物传感测试条的接触端子224b。

生物传感测试仪的测试电路的第二运算放大器320与电极216、224组成电压跟随器。第二运算放大器320的第一输入连接第二参考电压源(在图3的示例中，即数模转换器D/A336)，第二输入连接用于连接生物传感测试条接触端子224b的第四端口，输出连接用于连接生物传感测试条接触端子216b的第三端口。第二参考电压源，即D/A336输出所需电压供给所述电压跟随器，从而位于电压跟随器的跟随通路的测试电极216a保持与D/A522输出同一电压。

生物传感测试仪的测试电路的第一运算放大器310的第一输入连接第一参考电压源(在图3的示例中，即数模转换器D/A334)，第一运算放大器310的第二输入连接用于连接生物传感测试条接触端子214b的第二端口，第一运算放大器310的输出连接用于连接生物传感测试条接触端子226b的第一端口。在测试仪电路的内部，第一运算放大器310的输出还连接到一个检测器件(在图3的示例中，即模数转换器A/D332)。D/A334输出所需电压供给第一运算放大器310的第一输入，第一运算放大器310的第二输入的电位与其第一输入的电位相等。反应区20的生物试剂与生物分析物反应，生成微电流，但由于运算放大器具有非常大的输入阻抗，微电流只能流进或流出第一运算放大器310的输出，即在226b、226c、226a构成的第一导通通道上流动；而连接第一运算放大器310第二输入的214a、214c、214b构成的第二导通通道上没有电流流动，也就是说，214a、214c、214b导通通道上的电位一致，即测试电极214a与第一运算放大器310的第二输入的电位相同。测试电极226a与第一运算放大器310的第一输入的电位相同，即为数模转换器D/A334所输出的电位，测试电极214a的电位即为电极226a的电位，可以通过数模转换器D/A334设定。

因此测试电极214a、216a之间可以通过数模转换器D/A334、336设定所需的电位差。电位差的设定、测试结果出来主要由微处理器处理，微处理器具有与第一参考电压源(数模转换器D/A334)相连的第一控制输出端以及与第二参考电压源(数模转换器D/A336)相连的第二控制输出端，用以控制第一参考电压源与第二参考电压源的输出电位设定；微处理器还具有与检测器件(模数转换器A/D332)相连的输入端；可以将数模转换器D/A334、336、数模转换器D/A336等均设置在微处理器的内部，即第一参考电压源和第二参考电压源为微处理器内部的数模转换器，检测器件为微处理器内部的模数转换器。

导通通道226b、226c、226a存在寄生电阻，而且由于工艺原因，生物传感测试条的此寄生电阻不可能做到一致。参见图4，可以在生物传感测试仪的第一运算放大器的输出与第一端口之间串联电阻440，并使该串联电阻440的阻值远大于(例如10倍以上)导通通道226b、226c、226a的寄生电阻，即微电流在电阻440上产生的压降远大于在寄生电阻上产生的压降，从而可以控制寄生电阻所带来的测量误差。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物传感测试仪，其特征在于，包括：

第一运算放大器、第二运算放大器、第一参考电压源、第二参考电压源、检测器件，以及第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；所述第一运算放大器的第一输入连接所述第一参考电压源，第二输入连接所述第二端口，所述第一运算放大器的输出连接所述第一端口，以及连接所述检测器件；所述第二运算放大器的第一输入连接所述第二参考电压源，第二输入连接所述第四端口，所述第二运算放大器的输出连接所述第三端口。

2.如权利要求1所述的生物传感测试仪，其特征在于，所述生物传感测试仪还包括电阻，所述电阻连接在所述第一运算放大器的输出与所述第一端口之间。

3.如权利要求2所述的生物传感测试仪，其特征在于，所述电阻的阻值为生物传感测试时与所述生物传感测试仪配合使用的生物传感测试条的寄生电阻的10倍以上。

4.如权利要求1所述的生物传感测试仪，其特征在于，所述第一参考电压源和第二参考电压源为数模转换器。

5.如权利要求1所述的生物传感测试仪，其特征在于，所述检测器件为模数转换器。

6.如权利要求1-5任一所述的生物传感测试仪，其特征在于，还包括微处理器，具有与所述第一参考电压源相连的第一控制输出端以及与所述第二参考电压源相连的第二控制输出端，用以控制所述第一参考电压源与所述第二参考电压源的输出电位设定；所述微处理器还具有与所述检测器件相连的输入端，所述第一参考电压源和第二参考电压源为所述微处理器内部的数模转换器，所述检测器件为所述微处理器内部的模数转换器。

7.一种生物传感测试系统，其特征在于，包括生物传感测试条和与所述生物传感测试条配合而进行生物传感测试的生物传感测试仪，所述生物传感测试条包括第一测试电极、与第一测试电极连通的第一导通通道、第二导通通道、第二测试电极、与第二测试电极连通的第三导通通道、第四导通通道；所述生物传感测试仪包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一参考电压源、第二参考电压源、检测器件，以及第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；所述第一运算放大器的第一输入连接所述第一参考电压源，第二输入连接所述第二端口，所述第一运算放大器的输出连接所述第一端口，以及连接所述检测器件；所述第二运算放大器的第一输入连接所述第二参考电压源，第二输入连接所述第四端口，所述第二运算放大器的输出连接所述第三端口；使用时，第一端口与所述第一导通通道耦合、第二端口与所述第二导通通道耦合、第三端口与所述第三导通通道耦合、第四端口与所述第四导通通道耦合。

8.如权利要求7所述的生物传感测试系统，其特征在于，所述生物传感测试仪还包括电阻，所述电阻连接在所述第一运算放大器的输出与所述第一端口之间。

9.如权利要求8所述的生物传感测试系统，其特征在于，所述电阻的阻值为所述生物传感测试条的寄生电阻的10倍以上。

10.如权利要求7-9任一所述的生物传感测试系统，其特征在于，所述第一参考电压源和第二参考电压源为数模转换器；所述检测器件为模数转换器。

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