專利名稱：測定液體待測樣品中分析物濃度的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及使用生物傳感器的方法，更具體地說，涉及在測定液體待測樣品中分析物濃度時檢測由未完全充滿的電化學傳感器引起的偏差的方法。
背景技術(shù)：
定量測定體液中的分析物對于某些生理異常狀態(tài)的診斷和維修是很重要的。例如，對于某些個體應當監(jiān)測乳酸、膽固醇和膽紅素。尤其是，對那些必須經(jīng)常檢查體液中葡萄糖水平以便控制其飲食中葡萄糖攝入量的糖尿病患者，檢測體液中的葡萄糖是重要的。雖然本文公開內(nèi)容的其他部分將以測定葡萄糖為目標，但可以理解，當選擇適當?shù)拿福景l(fā)明的方法可用于測定其他分析物。
過去已經(jīng)存在許多使用生物傳感器(例如，生化傳感器)測定液體樣品中特定成分(分析物)含量的方法。這些傳感器(包括電化學傳感器)的某些例子在美國專利5,120,420、5,264,103、5,620,579和美國專利公告20010042683中已有披露。
當存在不足量的液體樣品時，在使用電化學傳感器的現(xiàn)有方法可能產(chǎn)生一些缺陷。當電化學傳感器的參比電極和工作電極未完全被液體樣品覆蓋，導致不完全電流跨過電極這些缺陷就會發(fā)生。由于被電化學傳感器檢測的分析物(如葡萄糖)的含量直接與流過檢測計的電流成比例，因此不能完全覆蓋電化學傳感器的電極會導致血樣分析物(如葡萄糖濃度)的偏差。
需要提供一種方法，檢測什么時候存在不足量的液體樣品并將這樣的狀況作為誤差告知使用者。由于不充足的樣品將使電化學傳感器中的化學物質(zhì)完全再水合，因此也需要提供一種方法檢測電化學傳感器的異常再水合過程。還需要提供一種方法即使當電化學傳感器的電極被充分覆蓋時，檢測存在不足量的液體樣品。如果由于例如在未完全充滿的傳感器中溶液流動或異常再水合動力學，導致分析物濃度的偏差超過了預定閾值，那么還需要將這種狀況作為誤差報告使用者。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)測定液體待測樣品中分析物濃度的一種方法，提供了一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器。這種電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極。該電化學傳感器的參比電極和工作電極由液體待測樣品充分覆蓋。在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段。在第一預定時間段中的多個時間點，測量參比電極和工作電極之間的電流。記錄在第一預定時間段中的測量時間。除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓，持續(xù)第二預定時間段。在參比電極和工作電極之間施加第二電壓，持續(xù)第三預定時間段。在第三預定時間段中至少測定一次參比電極和工作電極之間的電流。
液體待測樣品中分析物的濃度被確定為所測量電流的函數(shù)。用下述至少兩個數(shù)據(jù)可計算一個指數(shù)第一預定時間段測量的電流和記錄的時間，以及第三預定時間段測量的電流。將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中所測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別。根據(jù)該指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示誤差信號或分析物濃度。
根據(jù)測定液體待測樣品中分析物濃度的另一種方法，提供了一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器。該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極。這種電化學傳感器的參比電極和工作電極由液體待測樣品充分覆蓋。在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段。在第一預定時間段內(nèi)多個時間點，測量參比電極和工作電極之間的電流。記錄第一預定時間段內(nèi)的測量時間。除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓，持續(xù)第二預定時間段。在參比電極和工作電極之間施加第二電壓，持續(xù)第三預定時間段。在第三預定時間段至少測量一次參比電極和工作電極之間的電流。
液體待測樣品中分析物的濃度被確定為所測量電流的函數(shù)。通過解如下方程可計算指數(shù)(I)I＝(Irt/Ibmax)*Tbmax此處Irt＝第三預定時間段內(nèi)的電流最后測量值，Ibmax＝第一預定時間段內(nèi)所測量的最大電流，和
Tbmax＝第一預定時間段內(nèi)測得最大電流的時間。
將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此候偏差超過預定閾值時作出鑒別。根據(jù)該指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
根據(jù)測定液體待測樣品中分析物濃度的另一種方法，提供了一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器。該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極。這種電化學傳感器的參比電極和工作電極由液體待測樣品充分覆蓋。在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段。在第一預定時間段內(nèi)的多個時間點，測量參比電極和工作電極之間的電流。記錄第一預定時間段內(nèi)的測量時間。除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓，持續(xù)第二預定時間段。在參比電極和工作電極之間施加第二電壓，持續(xù)第三預定時間段。在第三預定時間段至少測量一次參比電極和工作電極之間的電流。
液體待測樣品中分析物的濃度被確定為所測量電流的函數(shù)。用第一預定時間段所測量的電流和所記錄的時間，以及第三預定時間段所測量的電流可計算一個指數(shù)。將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別。根據(jù)該指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
根據(jù)測定液體待測樣品中分析物濃度的又一方法，提供了一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器。該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極。這種電化學傳感器的參比電極和工作電極由液體待測樣品充分覆蓋。在參比電極和工作電極之間施加電壓，持續(xù)預定時間段。在該預定時間段內(nèi)的多個時間點，測量參比電極和工作電極之間的電流。記錄在該預定時間段內(nèi)的多個測量時間。液體待測樣品中分析物的濃度被確定為所測量電流的函數(shù)。用該預定時間段的至少一個選擇的測量電流和所記錄的時間來計算一個指數(shù)。將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便發(fā)現(xiàn)在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別。根據(jù)該指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
附圖簡述

圖1是根據(jù)可用于本發(fā)明一種方法的一個實施方案的電化學傳感器的分解圖；圖2是傳感器基板和那些被直接放到傳感器基板上圖1中的的部件；圖3是流程圖，描述了根據(jù)本發(fā)明一種方法測定液體待測樣品中分析物濃度的步驟順序；和圖4是流程圖，描述了根據(jù)本發(fā)明一種方法確定一個指數(shù)并向使用者報告未充滿狀態(tài)的步驟順序。
雖然本發(fā)明易受各種修改形式和選擇性形式的影響，但是其特定實施方案已通過附圖示例顯示并將在此作詳細描述。但是應理解，這不是將本發(fā)明限定在所披露的特定形式，相反地而是使本發(fā)明覆蓋所有修改形式、等同形式和可供選擇的形式，使它們包括在本發(fā)明通過所附權(quán)利要求限定的主旨和范圍內(nèi)。
說明性實施方案的詳細描述本發(fā)明涉及使用生物傳感器的方法，更具體地說，涉及在測定分析物濃度時檢測由未完全充滿的生物傳感器(即未充滿狀態(tài))而引起的偏差的方法。通過檢測例如由樣品在未充滿的生物傳感器中運動引起的高偏差分析結(jié)果，可以改進生物傳感器的性能。另幾種異常狀態(tài)包括不充足的樣品不能完全溶解傳感器的化學物質(zhì)。通過將這種結(jié)果作為未充滿誤差報告給使用者，來改進生物傳感器的性能。當未充滿傳感器的一個電極不與液體待測樣品接觸時，產(chǎn)生一種未充滿誤差，理想的是能夠檢測并報告這種誤差。這種狀態(tài)的一個例子是，當液體待測樣品足以在工作電極和參比電極之間形成接觸但不足以完全充滿毛細管(例如大約3.5μL)時。當血液沿毛細管上升時，此時由于破壞了彎液面和毛細作用而使傳感器脫離了全血樣品，而產(chǎn)生了偏差。關于最終葡萄糖讀數(shù)的偏差大小，取決于傳感器毛細管中的血液體積的百分數(shù)和傳感器脫離樣品滴的時間。
如上所述，待測分析物可以是全血樣品中的葡萄糖。可以使用安培計監(jiān)測系統(tǒng)來測定液體待測樣品(如全血樣品)的分析物(如葡萄糖)濃度。
電化學傳感器為了測定全血樣品中的葡萄糖濃度，根據(jù)一個實施方案提供了一種電化學傳感器。重要的是電化學傳感器能提供可靠的并可再現(xiàn)的測定結(jié)果。根據(jù)一個實施方案，本發(fā)明中的電化學傳感器可以是在2001年11月22日公開的美國專利申請20010042683中所描述的傳感器，該專利名稱為“電化學傳感器設計”，此申請被全部引入作為參考。
圖1展示了在公開號為20010042683的美國專利申請中所述的電化學傳感器的一個示例。參照圖1，傳感器34包括絕緣基板36，在其上依次印著(通常利用網(wǎng)板印刷術(shù))電導體結(jié)構(gòu)38、電極結(jié)構(gòu)(部分39和40)、絕緣(電介質(zhì))結(jié)構(gòu)42，和反應層44。電化學傳感器的基板提供了液體待測樣品的流動通道。在圖2中顯示了該傳感器基板，其中基板上的所有部件表述在同一平面上。
反應層44的作用是依據(jù)所產(chǎn)生的電流、將液體待測樣品中的葡萄糖或另一分析物按化學計量轉(zhuǎn)化為通過電極結(jié)構(gòu)成為可電化學測定的化學物質(zhì)。反應層44一般含有生物敏感材料或試劑材料(如酶)以及電子受體。具體地說，反應層44包括與分析物反應在電極結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生可移動電子的酶，以及將可移動電子運送到工作電極表面的電子受體(例如氰鐵酸鹽)。電子受體可認為是一種介體，在響應分析物和酶之間的反應過程中此介體被還原。反應層中的酶可與親水聚合物(例如聚環(huán)氧乙烷)組合。可用于與葡萄糖反應的酶為葡萄糖氧化酶?？梢钥紤]使用其他酶，例如葡萄糖脫氫酶。
電極結(jié)構(gòu)的兩部分39、40分別提供了電化學測定分析物所必需的工作電極和參比電極。工作電極通常包含與分析物反應的酶。工作電極和參比電極可以如此設置即，使參比電極的主要部分位于工作電極39a無遮蔽部分的下游(根據(jù)液體沿流動通道流動的方向)。在已發(fā)現(xiàn)了未被檢到的部分充滿的一切情況下，該結(jié)構(gòu)允許待測液體樣品完全覆蓋工作電極的無遮蔽部分。
然而，參比電極子元件40a位于工作電極上部元件39a的上游，以便在完全覆蓋工作電極的不充足量待測液體樣品(如全血樣品)進入毛細管空間時，由于全血樣品的導電性，在參比電極子元件40a和工作電極的無遮蔽部分39a之間可形成電連接。但是有效接觸全血樣品的參比電極面積是如此小，以至于僅有很弱的電流可在電極之間通過，然后再通過電流檢測器。通過給電流檢測器編程，以便在所接收的信號低于某個預定水平時給出誤差信號，由此該傳感器裝置通知使用者不充足的血樣已進入該傳感器腔體應該進行另一個試驗。雖然電極的具體尺寸不是嚴格限定的，但是通常參比電極子元件40a的面積比工作電極的面積小大約10％，更具體地說，比工作電極的面積小大約6％。考慮到網(wǎng)板印刷術(shù)工藝的限制，該部件應做得盡可能小。
也考慮到反應層44可脫離與參比電極子元件40a的接觸。通過產(chǎn)生不在參比電極子元件40b上噴印墨劑的掩蔽物可實現(xiàn)此目的。這樣起到了使子部件急需試劑的目的，因而不允許它作為適當?shù)膮⒈入姌O，以致在待測液體樣品不能與參比電極40的大部分區(qū)域接觸時達到誤差狀態(tài)。雖然將子元件40a被描繪為與參比電極物理地連接，并因此作為它的一部分，但這樣的物理連接不是嚴格的。如果它有自己的連接器并且傳感器配置有與檢測器的第三觸點，這樣的子元件可以不與參比電極的其余部分物理連接。
工作電極和參比電極包括電極涂層。一般大約為14μ(0.00055″)厚度的電極涂層通常包含電化學活性炭。導體涂層的成分可以是碳和銀的混合物，選擇這樣的混合物是為了在電極和測量計之間提供低化學阻抗路徑，用這些路徑通過在傳感器的魚尾槽端46與導體結(jié)構(gòu)接觸，電極和測量計實現(xiàn)了可操作連接。雖然碳是優(yōu)選的，但是參比電極可以由Ag/AgCl構(gòu)成。為了提高測量計讀數(shù)的再現(xiàn)性，電介質(zhì)結(jié)構(gòu)使電極與液體待測樣品隔離，除了靠近電極結(jié)構(gòu)的中心43的限定區(qū)域之外。因為所測量的電流取決于分析物濃度和暴露于含分析物的待測樣品中的反應層面積，所以在這種類型的電化學測定中，限定區(qū)域是重要的。
典型的電介質(zhì)層42包括大約10μ(0.0004″)厚度的經(jīng)紫外線處理的?；奂淄椤Ｉw板或遮蓋層46適合與基板配合形成容納待測液體樣品的空間，在其中安置了參比電極和工作電極。蓋板46設置有凹形空間48，通常是通過使可變形材料平板凸出而形成。將蓋板48穿孔以提供排空氣孔50，并以密封操作將蓋板與基板36連接?？赏ㄟ^聲波熔合將蓋板和基板封在一起，在此過程中首先使基板36和蓋板46對齊，然后在振動熱封構(gòu)件或角狀物與固定狹口之間將它們壓在一起。成形為角狀物，以致僅與蓋板的平面未凸出區(qū)接觸。從一種晶體或其他轉(zhuǎn)換器發(fā)出的超聲能量用于激發(fā)此金屬角狀物中的振動。這種機械能作為使熱塑性材料連接在一起的聚合接合處中的熱量而耗散掉。凸出的蓋板和基板可通過在蓋板的下面使用粘性材料進行連接。連接蓋板和基板的方法在美國專利5798031中有更充分的描述，在此作為參考整體引用。
用于絕緣基板36的適宜材料包括聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、體積穩(wěn)定的乙烯和丙烯酸聚合物以及聚合物的混合物諸如聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二醇酯和金屬箔結(jié)構(gòu)(例如尼龍/鋁/聚氯乙烯疊片)。蓋板通常由可變形的聚合物薄板狀材料制成，如聚碳酸酯，或可模壓級的聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙二醇修飾的聚對苯二甲酸乙二醇酯或金屬箔組份(如鋁箔結(jié)構(gòu))。電介質(zhì)層由可通過紫外光或濕氣塑形的?；郯被姿狨セ蛘呖蔁崴苄蔚囊蚁┗酆衔镏瞥?。
可考慮到在本發(fā)明中使用其他電化學傳感器。能用于測定葡萄糖濃度的傳感器示例是用于Bayer公司的Glucometer DEX和ELITE系統(tǒng)中的傳感器。有關這樣的電化學傳感器的更詳細描述可見美國專利5,120,420和5,320,732，它們在此被整體引入作為參考。可從Matsushita Electric Industrial公司購置一種或多種電化學傳感器。另一電化學傳感器披露于美國專利5,798,031中，其整體被引入作為參考?？捎糜诎才啾O(jiān)控系統(tǒng)的電化學傳感器的另一示例披露于美國專利5,429,735中。還可考慮將其他生物傳感器用于本發(fā)明。
將電化學傳感器放置在血糖傳感器分配儀中，使此儀器適合于在其中已裝配的包括多個傳感器或試驗部件的傳感器包。每個傳感器都適合于從傳感器包中取出。裝配在傳感器分配儀中的傳感器包的一示例披露于美國專利5,660,791中?？煽紤]將電化學傳感器儲存在其他器件如瓶狀容器中。
本發(fā)明的方法本發(fā)明測定液體待測樣品中分析物濃度的方法包括使用上述一種電化學傳感器(如傳感器34)。該電化學傳感器包括一個參比電極和一個工作電極?？煽紤]使用其他電化學傳感器而不使用與圖1和圖2有關的所述傳感器。
參照圖3，步驟110，在參比電極和工作電極之間施加第一電壓。在步驟120，加入含有分析物的液體待測樣品，使其接觸電化學傳感器。在參比電極和工作電極之間施加第一電壓持續(xù)第一預定時間段。第一電壓一般為大約100-600mV，更典型的為大約300-500mV。
在步驟130期間，在第一預定時間段內(nèi)，以多個時間間隔測量參比電極和工作電極之間的電流，并記錄測定時間。第一預定時間段一般為大約2-30秒，更典型的為大約5-15秒。以持續(xù)時間可改變的有規(guī)律間隔測量第一預定時間段內(nèi)的電流。例如，一般在第一預定時間段內(nèi)以大約0.1-3秒的有規(guī)律間隔測定電流，更典型的是大約0.2-0.5秒。在測量電流期間，記錄該測量時間。第一預定時間段稱為“消散”期。
在步驟140，除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓。持續(xù)第二預定時間段第二預定時間段一般為大約2-20秒，更典型的為大約5-15秒。第二預定時間段稱為“等待”或“孵育”期。
在步驟150，在參比電極和工作電極之間施加第二電勢持續(xù)第三預定時間段。第二電壓一般為大約100-600mV，更典型的為大約300-500mV。步驟160中，在第三預定時間段中測定是參比電極和工作電極之間的電流。第三預定時間段一般為大約2-30秒，更典型的為大約5-15秒。以持續(xù)時間可改變的有規(guī)律間隔測量第三預定時間段內(nèi)的電流。例如，一般以大約0.1-3秒的有規(guī)律間隔測定電流，更典型的是大約0.2-0.5秒。第三預定時間段稱為“讀數(shù)”期。根據(jù)另一種方法，可以刪除第二和第三預定時間段。
根據(jù)一種方法，在步驟170中，液體待測樣品中分析物濃度是作為第三預定時間段中所測電流的函數(shù)被測定。然而，也可考慮將分析物濃度作為第一預定時間段內(nèi)所測電流的函數(shù)來測定。
當電化學傳感器的電極未被待測液體樣品充分覆蓋時，為了有助于確定是否存在未充滿狀態(tài)，可將分析物濃度與至少一個系數(shù)比較，例如與k系數(shù)和/或讀數(shù)-耗散比率相比較。是如此構(gòu)造電化學傳感器，以致即使在未充滿狀況，其結(jié)果與電中性響應相對比而被肯定，即檢測器不能給出任何信號。這樣，例如當進入毛細管空間的待測液體樣品的量，足以覆蓋參比電極子元件40a或40b和位于參比電極40主體部分上游的那部分工作電極39a時，檢測器將感應到電流，但該電流弱于工作電極和參比電極完全或充分被待測液體樣品覆蓋時的電流。可使檢測器與讀數(shù)裝置連接，以便在未充滿狀況發(fā)生時對使用者顯示誤差信號。
提供了隨時間感應電流某些特性的方法，該方式與絕對電流水平一起使用以便確定是否已發(fā)生誤差狀況。這可通過給測量計進行算法編程而實現(xiàn)，以便在待測液體已將參比電極的子元件與工作電極相互電連接后，通過在確定時間段測量電流而檢測未充滿狀況。用兩次測量的電流比率來確定傳感器是否已適當?shù)爻錆M。例如，當給電路施加驅(qū)動電壓后，在5秒和10秒處測定電流，將這兩個電流轉(zhuǎn)換為比率。用該比率和10秒處的電流讀數(shù)來確定傳感器的毛細管空間是否已適當充滿。
按如下進行樣品計算根據(jù)一種方法，在測試順序中作三次電流測定(a)在被稱為“耗散”期的起始期結(jié)束時，在該期間已在第一預定時間段施加驅(qū)動電壓，(如10秒，表示為Ib10)；(b)當在第三預定時間間隔內(nèi)或“讀數(shù)”期內(nèi)施加電壓并被測量時，例如在5秒(Ir5)；和(c)在被稱為“讀數(shù)”期的第三預定時間段結(jié)束時(如10秒)，表示為Ir10?？煽紤]使這些時間段與上述示例時間不同。根據(jù)這三個電流測定值可確定兩個參數(shù)。用這兩個參數(shù)中的至少一個來確定傳感器毛細管空間是否已適當充滿。第一參數(shù)是衰變系數(shù)k，該系數(shù)表述電流時間過程的形狀。第二參數(shù)是一種比率，其它描述讀數(shù)期間電流水平衰減率特征。
衰變系數(shù)k定義為K＝ln(Ir5)-ln(Ir10)/(ln(10)-ln(5))方程A讀數(shù)-耗散比率R/B定義為R/B＝Ir10/Ib10方程B使用這兩個參數(shù)表述未充滿狀況標準的一個示例是如下(1)如果k＜0.227或k＞0.497；或者(2)如果R/B＜0.263或R/B＞1.263考慮到在確定是否存在未充滿狀況時，對于衰減系數(shù)k和讀數(shù)-消散率R/B，該標準的數(shù)字可能變化。未充滿傳感器產(chǎn)生了以下三種電流測量值在未充滿狀況下使用這些參數(shù)的示例如下Ib10＝505.1nA，Ir5＝656.5nA，和Ir10＝561.8nA由這些電流測量值可計算出衰減系數(shù)和讀數(shù)-消散率衰減系數(shù)k=ln(Ir5)-ln(Ir10)ln(10)-ln(5)=ln(656.5)-ln(561.8)ln(10)-ln(5)=0.22]]>讀數(shù)-衰減率R/B＝Ir10/Ib10＝561.8/505.1＝1.11這兩個參數(shù)被用于檢測以下的誤差狀況●在該葡萄糖回讀水平k＜0.227或k＞0.497，由于k＝0.22＜0.227，為真；●在該葡萄糖回讀水平R/B＜0.263或R/B＞1.263，由于R/B＝1.11＞0.263并且＜1.263，為假。
當電化學傳感器的電極未被待測液體樣品充分覆蓋時，通過設置一種在萬一未充滿狀況時給出正(與中性相反)響應的裝置，使用者將意識到該試驗的異常終止功能是由于進入毛細管空間的血太少，而不是由于某些其他導致反常結(jié)果的故障。當未充滿傳感器的參比電極不與血樣接觸時，這種比較十分有效。當全血樣品少于大約2.5μL或2.0μL時，通常參比電極(全血樣品不運動時)不與DEX系統(tǒng)中的血液樣品接觸。
為了增進對某些未充滿狀況的檢測(如在全血樣品處于移動的狀態(tài)，以至使傳感器毛細管未完全充滿但全血樣品與參比電極接觸)，在本發(fā)明計算了一個指數(shù)。在步驟190中，根據(jù)一種方法，通過使用以下數(shù)值中的至少兩個計算出一個指數(shù)在第一預定時間段中一次測量的電流和記錄的時間，以及第三時間段的至少一次測量的電流。
可用于本發(fā)明的指數(shù)的一個示例通過解方程C而得出，該方程C使用所有的三個變量方程CIndex(I)＝(Irt/Ibmax)*Tbmax此處Irt＝第一或第三預定時間段測量的電流(如在第三預定時間段中的最后一次電流測量值)，Ibmax＝在第一預定時間段所測量的最大電流，和Tbmax＝在第一預定時間段測量出最大電流時的時間。
考慮在本發(fā)明可使用少于上述三個變量的其它方程來確定一個指數(shù)。例如，可以用這些變量(第一預定時間段測量的電流和記錄的時間，以及第三預定時間段測量的電流)中的兩個來確定一個適當?shù)闹笖?shù)。這樣的一個示例是通過使用第一預定時間段的測量電流和所記錄時間的斜率來確定一個適當?shù)闹笖?shù)。按另一種方式，可考慮用以下二種斜率產(chǎn)生其他的指數(shù)(a)第一預定時間段的測量電流和第三預定時間段的測量電流的斜率，或(b)第一預定時間段的記錄時間和第三預定時間段的測量電流的斜率。
在步驟200，將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便當偏差超過了從步驟180所獲得的預定閾值時作出鑒別。預定的參數(shù)通常被存儲在測量計中。
依據(jù)該指數(shù)是否在至少一個預定參數(shù)的范圍內(nèi)，顯示誤差信息(步驟210)或者顯示分析物濃度(步驟220)。根據(jù)一種方法，當該指數(shù)不在至少一個預定參數(shù)的范圍內(nèi)時顯示誤差信號，當該指數(shù)在至少一個預定參數(shù)的范圍內(nèi)時顯示分析物濃度?；蛘撸斣撝笖?shù)在至少一個預定參數(shù)范圍內(nèi)時顯示誤差信號，當該指數(shù)不在至少一個預定參數(shù)的范圍內(nèi)時顯示分析物濃度。
圖4顯示了確定一個指數(shù)并將它與預定參數(shù)相比較的示例。使用Irt＝從步驟300獲得的第三預定時間段內(nèi)最后的電流測量值、 Ibmax＝從步驟310獲得的第一預定時間段內(nèi)所測量的最高電流，和Tbmax＝從步驟320在第一預定時間段內(nèi)測量出最大電流時的時間，在步驟330計算如上述方程C所述的指數(shù)。
在步驟350中，將從步驟330所得的指數(shù)與從步驟340所得的預定參數(shù)相比較。在該示例中，預定參數(shù)為1.5。還應考慮預定參數(shù)可能不同于步驟340中所示的。預定參數(shù)與葡萄糖濃度水平有關。如果該指數(shù)大于測定參數(shù)1.5，那么在步驟360出現(xiàn)誤差顯示。如果該指數(shù)小于或等于1.5，那么在步驟370將計算出分析物濃度并將它報告給使用者。
可以在一次性自測系統(tǒng)中實施測定分析物濃度(如葡萄糖濃度)的方法。一次性自測系統(tǒng)經(jīng)常被終端消費者使用，尤其是那些糖尿病患者?；蛘撸梢栽谂R床分析儀上實施測定分析物濃度(如葡萄糖濃度)的方法。臨床分析儀常常被醫(yī)院或診所使用。
傳感器的測試端適合于放置成為與待測液體樣品(如全血樣品)相接觸。可通過刺穿裝置如微放血器(microlet)來產(chǎn)生全血樣品。通過刺破人的手指，刺穿裝置可獲得血液。根據(jù)一種方法，通過以下步驟可制備用于測試的全血樣品(a)從包裝中取出電化學傳感器，(b)將電化學傳感器放入葡萄糖濃度測定儀中，(c)產(chǎn)生全血樣品，和(d)使傳感器與全血樣品接觸，其中血液一般通過毛細作用被吸入傳感器中。
根據(jù)一種方法，全血樣品通過進樣口被導入其空間中。通過全血樣品的流入，氣體經(jīng)排氣口從其空間排出。據(jù)信全血樣品中的葡萄糖可與酶反應(例如攜帶在電極上的葡萄糖氧化酶，反應后產(chǎn)生葡萄糖酸)。在電極之間施加電壓(如600mV)，并以陽極方向極化測量電極。通過以陽極方向施加電壓，得到產(chǎn)生過氧化氫的氧化電流。電流水平對應于全血樣品中的葡萄糖濃度。
實施例以下進行幾個試驗來顯示使用未充滿試驗傳感器測定全血樣品葡萄糖濃度的效果(參見表1)。還在適當充滿狀況下用全血樣品進行幾個試驗(參見表2)。
表1的測試過程在測試中以不同的溶液流動對3μL全血樣品測定15次。換言之，一些樣品稍稍移動，而另一些很大程度地移動。全血樣品取自同一供體，這樣就具有大致一樣的葡萄糖濃度。
用下面的步驟來進行測試。首先，在電化學傳感器的工作電極和參比電極之間施加400mV的正電壓。所使用的電化學傳感器來自Bayer公司的Glucometer DEX系統(tǒng)。加入3μL全血并使之與電化學傳感器接觸。在“耗散”時段每0.3秒鐘測量一次工作電極和參比電極之間的電流，持續(xù)10秒鐘。此電流稱為耗散電流。并記錄對應于耗散電流測量值的各自的時間。撤去工作電極和參比電極之間的電壓，導致出現(xiàn)10秒時間的開路。這個時間段稱為“等待”或“孵育”期。在電化學傳感器的工作電極和參比電極之間再次施加400mV的正電壓。在“讀數(shù)”時段每0.3秒鐘測量一次工作電極和參比電極之間的電流，持續(xù)10秒鐘。這個電流稱為讀數(shù)電流。讀數(shù)電流用于確定全血樣品的葡萄糖濃度。
然后將此葡萄糖計算結(jié)果與預定參數(shù)k系數(shù)和讀數(shù)-耗散比率相比較，以便確定血樣量是否不充足。以上述相同的方式，按本申請中方程式A和B計算這些比率。
如上述按方程C計算指數(shù)，然后與預定指數(shù)1.5比較。如果指數(shù)大于1.5，則顯示誤差。如果指數(shù)小于或等于1.5，則報告分析物濃度。測試結(jié)果顯示在下面的表1中。
作為100％充滿狀況的示例，來自10μL樣品的％偏差是按如下方程D計算方程D(葡萄糖任何未充滿體積-葡萄糖10μL)/葡萄糖10μL*10010μL樣品用于確保傳感器100％被充滿。
表1

如從上述表1中所觀察到的，重復的測試Nos.4、9和15的指數(shù)大于1.5，因此對使用者給出誤差信號。另一方面，重復的測試Nos.1-3、5-8和10-14的指數(shù)沒有大于1.5，則不對使用者顯示誤差信號。該試驗顯示當傳感器未完全充滿(如以3μL全血樣品)時，會發(fā)生不可接受的高偏差結(jié)果。不依賴于指數(shù)和得到的誤差信號，當重復測試Nos.4、9和15具有大于10％的％誤差時，這一點可被證實。在這些實施例中，在確定是否存在未充滿狀況時，由于參比電極和工作電極由3μL全血樣品完全覆蓋，衰減系數(shù)k、讀數(shù)-耗散率R/B將在他們正常的范圍內(nèi)。換言之，使用k和/或R/B本沒有檢測出高偏差結(jié)果。
表2的測試過程10μL全血樣品測定15次在加樣過程沒有任何溶液流動。全血樣品取自同一供體，這樣就具有大致相同的葡萄糖濃度。測試過程與前面所述的表1的測試過程相同。
表2

如在上述表2中可觀察到，重復測試Nos.1-15沒有大于1.5的指數(shù)，因此沒有對使用者給出誤差信號。這表明使用計算的指數(shù)和1.5預定的參數(shù)，沒有溶液移動的完全充滿的全血樣品不對使用者給出誤差信號。
雖然已經(jīng)描述和闡明了本發(fā)明的特定實施方案和應用，但是應理解本發(fā)明不受此處所披露的精確結(jié)構(gòu)和組成的限制，并且從前面的描述很明顯看出，各種修改、改變和變化形式并未超出有所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的要旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種測定液體待測樣品中分析物濃度的方法，包括提供一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器，該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極；以液體待測樣品充分覆蓋電化學傳感器的參比電極和工作電極；在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段；在第一預定時間段中的多個時間點測量參比電極和工作電極之間的電流；記錄在第一預定時間段中至少一次測量的時間；除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓，持續(xù)第二預定時間段；在參比電極和工作電極之間施加第二電壓，持續(xù)第三預定時間段；在第三預定時間段中至少測量一次參比電極和工作電極之間的電流；將液體待測樣品中分析物的濃度確定為所測量電流的函數(shù)；使用下述至少兩個數(shù)據(jù)計算一個指數(shù)第一預定時間段測量的電流和記錄的時間，以及第三預定時間段測量的電流；將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別；和根據(jù)此指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述分析物是葡萄糖，液體待測樣品是全血樣品。
3.權(quán)利要求2的方法，其中使用安培計監(jiān)測系統(tǒng)測定全血樣品中的葡萄糖濃度。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述電化學傳感器包括基板，該基板設置有液體待測樣品的流動通道，在其表面有與電流檢測儀電連接的參比電極和工作電極；至少在工作電極的表面上的反應層，它包含與液體待測樣品中分析物反應的酶；以及適于與基板配合的蓋板，形成了接納液體待測樣品并在其中放置參比電極和工作電極的空間。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述反應層的酶與親水聚合物組合。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述酶為葡萄糖氧化酶。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述電化學傳感器包括酶和酶中的介體，所述介體是氰鐵酸鹽并在響應分析物和酶之間的反應過程中被還原。
8.權(quán)利要求1的方法，其中第一預定時間段為大約2-30秒。
9.權(quán)利要求8的方法，其中第一預定時間段為大約5-15秒。
10.權(quán)利要求8的方法，其中在第一預定時間段內(nèi)，以大約0.1-3秒的有規(guī)律間隔測量電流，并記錄測量的時間。
11.權(quán)利要求10的方法，其中以大約0.2-0.5秒的有規(guī)律間隔測量電流，并記錄測量的時間。
12.權(quán)利要求1的方法，其中第二預定時間段為大約2-20秒。
13.權(quán)利要求12的方法，其中第二預定時間段為大約5-15秒。
14.權(quán)利要求1的方法，其中第三預定時間段為大約2-30秒。
15.權(quán)利要求14的方法，其中第三預定時間段為大約5-15秒。
16.權(quán)利要求1的方法，其中指數(shù)(I)通過解如下方程來計算I＝(Irt/Ibmax)*Tbmax此處Irt＝第三預定時間段內(nèi)的最后電流測量值，Ibmax＝第一預定時間段內(nèi)所測量的最大電流，和Tbmax＝第一預定時間段內(nèi)測得最大電流的時間。
17.權(quán)利要求1的方法，進一步包括將所測定的分析物濃度與k系數(shù)和讀數(shù)-耗散比率中的至少一個相比較，以幫助確定是否存在未充滿狀況。
18.權(quán)利要求1的方法，其中當指數(shù)不在至少一個預定參數(shù)范圍內(nèi)時，顯示誤差信號。
19.權(quán)利要求1的方法，其中將液體待測樣品中分析物的濃度確定為第三預定時間段內(nèi)所測量電流的函數(shù)。
20.權(quán)利要求1的方法，其中在一次性自測系統(tǒng)中實施該測定液體待測樣品中分析物濃度的方法。
21.權(quán)利要求1的方法，其中在臨床分析儀中實施該測定液體待測樣品中分析物濃度的方法。
22.權(quán)利要求1的方法，其中使用第一預定時間段測量的電流和記錄的時間，以及第三預定時間段所測量的電流來計算指數(shù)。
23.一種測定液體待測樣品中分析物濃度的方法，包括提供一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器，該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極；以液體待測樣品充分覆蓋電化學傳感器的參比電極和工作電極；在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段；在第一預定時間段中的多個時間點測量參比電極和工作電極之間的電流；記錄在第一預定時間段中至少一次測量的時間；除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓，持續(xù)第二預定時間段；在參比電極和工作電極之間施加第二電壓，持續(xù)第三預定時間段；在第三預定時間段中至少測量一次參比電極和工作電極之間的電流；將液體待測樣品中分析物的濃度確定為所測量電流的函數(shù)；通過解如下方程來計算指數(shù)(I)I＝(Irt/Ibmax)*Tbmax此處Irt＝第三預定時間段內(nèi)所選擇的電流測量值，Ibmax＝第一預定時間段內(nèi)所測量的最大電流，和Tbmax＝第一預定時間段內(nèi)測得最大電流的時間；將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別；和根據(jù)此指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述分析物是葡萄糖，液體待測樣品是全血樣品。
25.權(quán)利要求23的方法，進一步包括將所測定的分析物濃度與k系數(shù)和讀數(shù)-耗散比率中的至少一個相比較，以幫助確定是否存在未充滿狀況。
26.權(quán)利要求23的方法，其中Irt是第三預定時間段內(nèi)的最后電流測量值。
27.一種測定液體待測樣品中分析物濃度的方法，包括提供一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器，該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極；以液體待測樣品充分覆蓋電化學傳感器的參比電極和工作電極；在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段；在第一預定時間段中的多個時間點測量參比電極和工作電極之間的電流；記錄在第一預定時間段中至少一次測量的時間；除去或充分降低參比電極和工作電極之間的第一電壓，持續(xù)第二預定時間段；在參比電極和工作電極之間施加第二電壓，持續(xù)第三預定時間段；在第三預定時間段中至少測量一次參比電極和工作電極之間的電流；將液體待測樣品中分析物的濃度確定為所測量電流的函數(shù)；用第一預定時間段測量的電流和記錄的時間，以及第三預定時間段測量的電流計算一個指數(shù)；將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別；和根據(jù)此指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述分析物是葡萄糖，液體待測樣品是全血樣品。
29.權(quán)利要求27的方法，進一步包括將所測定的分析物濃度與k系數(shù)和讀數(shù)-耗散比率中的至少一個相比較，以幫助確定是否存在未充滿狀況。
30.一種測定液體待測樣品中分析物濃度的方法，包括提供一種適合于測定液體待測樣品中分析物的電化學傳感器，該電化學傳感器具有一個參比電極和一個工作電極；以液體待測樣品充分覆蓋電化學傳感器的參比電極和工作電極；在參比電極和工作電極之間施加電壓，持續(xù)一個預定時間段；在該預定時間段中的多個時間點測量參比電極和工作電極之間的電流；記錄在該預定時間段中的多個測量時間；將液體待測樣品中分析物的濃度確定為所測量電流的函數(shù)；用該預定時間段的至少一個選擇的測量電流和所記錄的時間計算一個指數(shù)；將該指數(shù)與至少一個同液體待測樣品中被測分析物濃度有關的預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過預定閾值時作出鑒別；和根據(jù)此指數(shù)與至少一個預定參數(shù)之間的比較，顯示出誤差信號或分析物濃度。
31.權(quán)利要求30的方法，其中所述分析物是葡萄糖，液體待測樣品是全血樣品。
32.權(quán)利要求31的方法，其中使用安培計監(jiān)測系統(tǒng)測定全血樣品中的葡萄糖濃度。
33.權(quán)利要求30的方法，其中第一預定時間段為大約2-30秒。
34.權(quán)利要求30的方法，進一步包括將所測定的分析物濃度與k系數(shù)和讀數(shù)-耗散比率中的至少一個相比較，以幫助確定是否存在未充滿狀況。
35.權(quán)利要求30的方法，其中在一次性自測系統(tǒng)中實施該測定液體待測樣品中分析物濃度的方法。
36.權(quán)利要求30的方法，其中在臨床分析儀中實施該測定液體待測樣品中分析物濃度的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測定液體待測樣品中分析物濃度的方法，該方法包括提供一種適合于測定待測樣品中分析物的電化學傳感器。該電化學傳感器的參比電極和工作電極由液體待測樣品充分覆蓋。在參比電極和工作電極之間施加第一電壓，持續(xù)第一預定時間段，并測量電流，記錄時間。在撤去或充分降低第一電壓后，在參比電極和工作電極之間施加第二電壓并測量電流。將待測樣品中分析物的濃度確定為所測量電流的函數(shù)。計算出一個指數(shù)并將該指數(shù)與至少一個預定參數(shù)相比較，以便在如果存在偏差，當此偏差超過閾值時作出鑒別。根據(jù)該比較，顯示誤差信號或分析物濃度。
文檔編號G01N33/487GK1558224SQ200410039619
公開日2004年12月29日 申請日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月11日
發(fā)明者Y·鄧, Y 鄧, A·H·楚, 楚 申請人:拜爾健康護理有限責任公司