专利名称：用于测量液体样本中的分析物浓度的方法
用于测量液体样本中的分析物浓度的方法
背景技术：
近来，已出现由患者自身监控各种健康条件的趋势。例如，糖尿病患者传统上每天多次监控血糖水平。由于其本质，葡萄糖监控需要所报告的葡萄糖值的高度准确性，受样本中含有的其他物质的干扰是很少的或没有。其他类型的体液测试需要相似的特征。用于测量血液或间质液中的葡萄糖水平的最常见的技术利用电化学技木。葡萄糖 的电化学检测典型地基干与分析物浓度成比例的电信号或性质的测量。电极表面上或者其直接邻近区域中发生直接或间接的氧化还原反应时生成了该信号。ー些传统的电化学技术包括电流分析、电量分析和/或阻抗测量。然而，对于这些技术存在若干缺陷。由于测量信号的扩散受控的本质，电流分析測量技术典型地需要长的测量时间并且可能易于受到来自变化的血细胞比容水平的干扰。尽管利用阻抗测量技术可以解决这些问题，但是阻抗技术典型地需要复杂的和昂贵的设备。对于家庭诊断测试设定以及其他医疗区域中的设定，设备成本总是所关心的。因此，需要该领域中的改进。
发明内容
ー个方面涉及ー种用于确定体液中的葡萄糖浓度的方法。通过微分脉冲伏安法分析生物传感器中的体液，并且生物传感器至少包括覆盖工作电极的试剂。仪器将短的高频电压脉冲施加到生物传感器中的体液以将扩散层维持在工作电极的试剂内，并且脉冲的电压增量式地増加。仪器基于对在峰值扩散限制电流以下的电压窗口内的脉冲的响应来确定体液的葡萄糖浓度，并且仪器输出葡萄糖浓度結果。另ー方面涉及ー种通过微分脉冲伏安法分析体液中的葡萄糖浓度的方法。在峰值扩散限制电流以下的电压窗ロ内将ー个或多个脉冲施加到体液。基于对该电压窗ロ中的脉冲的响应来确定葡萄糖浓度。又一方面涉及ー种通过将在峰值扩散限制电流以下的极限电压窗口中的ー个或多个电压脉冲施加到体液来分析如例如全血、血清、血浆、尿液等体液中的分析物浓度的方法。电压脉冲是短的以将扩散层维持在工作电极的试剂内。基于对极限电压窗口中的脉冲的响应来确定分析物浓度。潜在的分析物包括本领域技术人员公知的葡萄糖、胆固醇、甘油
ニ酷、乳酸等。根据这里提供的详细描述和附图，本发明的另外的形式、目的、特征、方面、益处、优点和实施例将变得明显。
图I是根据一个实施例的能够使用这里描述的微分脉冲伏安法技术的血糖监控系统的图不。图2示出了根据所描述的微分脉冲伏安法技术可以施加到体液样本的电压信号的示例。
图3示出了另ー微分脉冲伏安法波形的示例，其示出了信号随时间的演进。图4是含有66、97、220、403、648和709 mg/dl的葡萄糖的控制溶液的微分脉冲伏安图，其中对照Ag/AgCl參考电极报告电势。图5A是含有20 mg/dl的目标葡萄糖浓度和百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平的血液的微分脉冲伏安图，其中电势对照Ag/AgCl參考电极。图5B是含有50 mg/dl的目标葡萄糖浓度和百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平的血液的微分脉冲伏安图，其中电势对照Ag/AgCl參考电极。图5C是含有100 mg/dl的目标葡萄糖浓度和百分之25、百分之45和百分之65的 血细胞比容水平的血液的微分脉冲伏安图，其中电势对照Ag/AgCl參考电极。图是含有250 mg/dl的目标葡萄糖浓度和百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平的血液的微分脉冲伏安图，其中电势对照Ag/AgCl參考电极。图5E是含有500 mg/dl的目标葡萄糖浓度和百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平的血液的微分脉冲伏安图，其中电势对照Ag/AgCl參考电极。图6A是示出在-O. 05 V处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图，其中对在三电极模式中利用同一溶液执行10次测量的结果取平均。图6B是示出在O. O V处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图，其中对在三电极模式中利用同一溶液执行10次测量的结果取平均。图7A是示出在O. I V处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图，其中对在两电极模式中利用同一溶液执行10次测量的结果取平均。图7B是示出在O. 2 V处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图，其中对在两电极模式中利用同一溶液执行10次测量的结果取平均。图8A是示出关于在两电极模式中执行的实验的、在O. 15 V处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图，其中预脉冲长度被加倍到O. 05秒。图8B是示出关于在两电极模式中执行的实验的、在O. 15 V处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图，其中预脉冲长度和脉冲长度被加倍到O. 05秒。图8C是示出关于在两电极模式中执行的实验的、在较短电势范围(O. 05至O. 25V)处的作为葡萄糖浓度的函数的电流的图。图9是在百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平使用3个校准參数，对照实际葡萄糖浓度比较预测葡萄糖浓度的图。图10是在百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平使用15个校准參数，对照实际葡萄糖浓度比较预测葡萄糖浓度的图。
具体实施例方式出于促进理解本发明的原理的目的，现将參照附图中示出的实施例并且将使用特定的语言描述这些实施例。然而将理解，并非g在构成对本发明的范围的限制。本发明所属领域的技术人员通常将想到所描述的实施例中的任何变更和另外的修改以及如此处描述的本发明的原理的另外的应用。非常详细示出了本发明的一个实施例，然而对于相关领域的技术人员明显的是，为了清楚起见，与本发明无关的ー些特征可能未被示出。这里描述的体液分析技术和系统解决了当迅速检测分析物浓度时的血细胞比容干扰的问题。通过使用脉冲伏安法技术解决了该问题，其中施加短的高频电压脉冲以将扩散层维持在工作电极的试剂内，并且脉冲在创建峰值扩散限制电流的电压以下的极限电压窗ロ(或范围)内依次増加。随后使用峰值扩散限制电流以下的读数确定葡萄糖浓度。通过该技术，葡萄糖浓度可以被相对快速地确定(例如，在5秒内)并且通常与正被分析的流体的血细胞比容水平无关。尽管不是特定的，但是被理论化的是，相对短的脉冲确保了扩散层保持在试剂层中，使得通过在试剂层内部扩散的分析物生成了观测电流。因此，受红血球的干扰较小。该 技术可用于使用两电极或三电极(或更多电扱)电化学类型测试条来分析葡萄糖浓度。根据电极布置，电势窗ロ可以变化。通过在低电势处仅使用直流(DC)激励，仪器中的电子装置和其他系统可以被简化，并且可以实现短的測量时间。例如，可以在滴剂检测的5秒(或更少)内完成测试。此外，低的施加电势可以消除常见干扰物对电流响应的贡献，从而提供更准确的結果。图I中示出了如这里描述的被配置成使用微分脉冲伏安法(DPV)技术测量分析物水平的葡萄糖监控系统30的示例。系统30包括生物传感器32和仪器34，生物传感器32在所示出的示例中是测试条。如所示，测试条32附接到仪器34，并且在输出设备36上提供分析結果。生物传感器和仪器在本领域是公知的，并且为了清楚起见，下文将不对它们进行详细讨论。如前文所述，在使用传统的电化学分析技术迅速地和廉价地分析流体样本方面存在一些困难，其中所使用的血液样本具有变化的血细胞比容度。本发明人已发现ー种用于解决当迅速检测分析物浓度时的血细胞比容干扰的问题的独特的技术和系统。特别地，使用DPV技术，其中在峰值扩散限制电流以下的极限电压窗ロ或范围中施加短的高频电压脉冲。随后使用得到的响应信号确定诸如葡萄糖水平的分析物浓度。使用该技术，可以在血细胞比容干扰小的情况下相对快速地确定葡萄糖浓度，并且仪器34中的电子元件可以是相对廉价的。图2是示出用于利用例如图I的葡萄糖监控系统30来分析流体样本的施加电势波形的示例的图40。图40示出了在分析期间由仪器34施加到测试条32的电势波形。在一个示例中，诸如血液的含有葡萄糖的溶液被施加到测试条32，并且在溶液通过毛细管在包含电极和试剂的电化学区域中扩散之后，施加如图I中所示的电势波形。如可以在图I中看到的，当体液被最初施加到测试条32时，存在安静时间或培养时段，其允许酶反应发生的充分时间。在示出的示例中，培养时段约为3秒，但是在其他示例中，培养时段可以更长或更短。例如，可以包括2秒的培养时段或者根本没有培养时段。在培养时段之后，仪器34按不断增加的电势施加一系列脉冲。在ー个不例中，50毫伏(mV)的脉冲被施加25毫秒(msec)并且被每25 msec重复。对于每个脉冲，在该示例中基线脉冲按4 mV的增量增加。在ー个具体示例中，脉冲具有叠加在阶梯形波形上的对称波的形式，其中对称波的周期与阶梯波的时间步长相同。可以使用其他类型的波形用于分析体液。例如，图3的曲线图42示出了波形的示例，其中在-100 mV至300 mV的电势窗口中施加50 mV的脉冲并且按4 mV的增量增加。在分析期间，仪器34测量作为脉冲结束时的电流和刚施加脉冲之前的电流之间的差的系统响应。換言之，信号电流是正脉冲结束时采样的电流之间的差。图4是示出使用该技术的具有各种葡萄糖浓度的控制溶液的微分脉冲伏安图的曲线图44。具体地，图4中的曲线图44示出了关于含有66、97、220、403、648和709 mg/dl的葡萄糖浓度的控制溶液的伏安图。电势窗ロ是400 mV，并且测试的持续时间持续5秒。对于ー个示例试剂化学性质，血液中的葡萄糖被转化成葡糖酸内酷，并且同吋，该反应生成的电子參与催化剂的还原。通过施加不断増加的正电势，诱发催化剂的还原形式的氧化。通过以脉冲形式使电势具有更大的正值，电流增加与分别转化成样本中的葡萄糖的还原催化剂的量成比例。当电活化粒种针对电极的扩散速率低于氧化还原反应速率时，在接近催化剂的氧化/还原对的标准氧化还原电势的电势处的电流峰值跟随有电流的下降。在图4中所示的曲线的峰化中可以看到该扩散限制效应，其中峰值的 相对高度通常随着增加的葡萄糖浓度而増加。如前文所述，血细胞比容水平的变化可以不利地影响葡萄糖浓度读数，并且因此，需要减少血细胞比容的影响。为了理解该问题，对具有25、50、100、250和500 mg/dl的多种葡萄糖浓度的、血细胞比容含量被调整到百分之25、百分之45和百分之65的血液样本进行分析。图5A、5B、5C、ro和5E包含曲线图46、48、50、52和54，其分别示出了关于葡萄糖浓度分别为25、50、100、250和500 mg/dl的、血细胞比容浓度为百分比25、百分比45和百分比65的血液样本的微分脉冲伏安图。在所有曲线图中，最大峰值扩散限制电流约在70 mV处。通过比较血细胞比容水平不同但是葡萄糖含量相同的样本，可以观测到当血细胞比容百分比增加时峰值电流下降。这说明了血细胞比容效应，其中在具有血细胞(血细胞比容)含量的样本中，测量的葡萄糖浓度偏离实际葡萄糖浓度。令人惊异地，观测到在峰值扩散限制电流以下的电势范围中，可以使血细胞比容的影响最小。具体地，如在各曲线图中可见的，在-100 mV至O mV的电势窗口中，血细胞比容效应是可忽略的。即使在-100 mV至10mV的电势范围中，血细胞比容效应是最小的。因此，观察到使用脉冲伏安法技术测量峰值扩散限制电流以下的读数有助于改进变化的血细胞比容水平处的葡萄糖浓度读数，在脉冲伏安法技术中使用短的高频电压脉冲。为了进一歩反映这种改进，图6A示出了曲线图56，其示出了百分比25、百分比45和百分比65的血细胞比容水平处的、在-O. 05 mV处的作为葡萄糖浓度的函数的电流，并且图6B示出了曲线图58，其示出了百分比25、百分比45和百分比65的血细胞比容水平处的、在O mV处的作为葡萄糖浓度的函数的电流。如应认识到的，这些曲线图56、58中的测量都是使用上述脉冲伏安法技术进行的，其中在扩散限制峰值电流以下(即，在上述电势窗口内)测量电流。针对上文所述的其中测试条32具有三个电极(B卩，工作电极、反电极和參考电极)的系统进行测试。特别地，针对Ag/AgCl參考电极测量电势。在图6A和6B中，箭头栏表示±1标准偏差。对利用同一溶液执行的十次测量的电流值取平均，其中血细胞比容水平在百分比25、百分比45和百分比65之间变化。如可见的，在所有示出的血细胞比容水平以及葡萄糖浓度处存在平均读数中的相当大的重叠。如上文所述，被理论化的是，相对短的高频电压脉冲有助于将扩散层维持在试剂内，从而减少血细胞比容效应。使用前面的50和O mV示例，施加的电势分别对应于O. 625和I. 25秒的測量时间，其排除了培养时间。假设放射状扩散，可以根据下式I计算O. 625秒处的扩散层厚度(d):
d=sqrt (2Dt)式 I
其中
J=扩散层厚度D=扩散系数
tニ时间。5*10_6 cm2/sec的扩散系数(D)是水溶液中的大多数分析物的特性。使用式1，
O.625秒(t)处的扩散层厚度(d)是25微米(μ m)。如前文所述，以25毫秒的脉冲施加脉沖。通过根据式I施加25毫秒的脉冲，将仅对5微米的扩散层采样。因此，分析物生成的响应电流扩散到其中不太可能存在红血球的试剂层中。通过基于氧化/还原对的氧化还原电势以下的电压窗ロ进行测量(即，在没有越过电势的情况下操作)，反应的动力学将变成限制因素，其又会使来自扩散的贡献最小。如通过这些结果可见的，该技术能够在来自血细胞比容的最小贡献内准确地预测20至500 mg/dl浓度范围中的葡萄糖以及能够迅速地检 测葡萄糖。在之前的示例中，测试条32是三电极配置，即工作电极、反电极和參考电极模式，其中使用外部Ag/AgCl參考电扱。应认识到，该技术可以适于使用仅两个电极。例如，测试条32可以包括Roche Diagnostics公司制造的Aviva 商标的测试条。当使用两电极条32时，通过使电势窗ロ变为O. 5-0. 55伏特来调整參数。图7A包含曲线图60，其示出了百分比25、百分比45和百分比65的血细胞比容水平处的、在O. I伏特处的作为葡萄糖浓度的函数的电流。图7B示出了曲线图62，其示出了关于百分之25、百分之45和百分之65的血细胞比容水平的、使用两电极模式的O. 2伏特处的作为葡萄糖浓度的函数的得到的电流。对于图7A和7B两者，脉冲长度和脉冲间隔与上文相同，并且脉冲电压和电压步长亦是如此。就是说，脉冲长度和脉冲间隔是25毫秒并且脉冲电压是50 mV，步长为4 mV。电势窗ロ从O. 5到O. 55伏持。尽管关于两电极模式的图7A和7B中所示的响应呈现为不如三电极模式稳定，但是各曲线图仍示出了针对葡萄糖浓度的良好灵敏度。类似先前的示例，通过在其測量的最初几秒内在低电势处測量响应，減少了血细胞比容效应。換言之，通过施加并测量在峰值扩散限制电流以下的脉冲，减少了血细胞比容效应。其他实验条件提供了与上述实验条件相类似的結果。图8A、8B和SC示出了曲线图64、66、68，它们示出了关于使用两电极类型测试条32执行的实验的O. 15伏特处的作为葡萄糖浓度的函数的电流。在图8A中所示的结果中，修改脉冲序列，其中预脉冲或脉冲间隔长度从25毫秒加倍到50毫秒(O. 05秒)。图8A中的误差栏表示± I样本标准偏差単位并且对利用同一溶液执行的十次测量的电流值取平均。针对百分比25、百分比45和百分比65的血细胞比容水平测量电流。如图8B中可见，预脉冲长度和脉冲长度均分别加倍到O. 5秒的长度。在该特定示例中，调整采样速率，使得实验的持续时间不变。如在图8B中的电流响应中可见的，在所有血细胞比容处电流响应相似(百分比25、百分比45和百分比65)。类似前文，误差栏表示±1样本标准偏差単位并且对利用溶液执行的十次测量的电流值取平均。图8C示出了电流响应，其中使用较短的O. 05至O. 25伏特的电势范围，这又进ー步減少了测试时间。根据图8A、8B和SC中所示的结果以及其他示例，应认识到，该技术能够以最小的血细胞比容干扰预测20至500 ml/dl浓度范围中的葡萄糖浓度。通过并入校准參数可以进ー步提高该技术的精度。具体地，通过使用校准參数而非单个电势常数，可以进ー步提高该技术的精度。图9的曲线图70示出了使用三个校准參数的非线性回归技术的結果。特别地，该曲线在百分比25、百分比45和百分比65的血细胞比容水平处使用3个校准參数将预测的葡萄糖浓度与实际的葡萄糖浓度比较。图9中提供的三个校准參数示例提供了预测的葡萄糖浓度和测量的葡萄糖浓度之间的极好的相关。特别地，使用线性回归，拟合系数(R2)是O. 9692。在图10的曲线图72中所示的使用15个校准參数的相似分析中，拟合系数(R2)提高到O. 9962，用于在百分比25、百分比45和百分比65的血细胞比容水平处比较上述技术中使用的预测的葡萄糖浓度和实际的葡萄糖浓度。现将描述这种用于测量血液中的葡萄糖浓度的技术的具体示例。在最初时，在将体液施加到测试条32用于分析吋，存在2秒的安静时间用于允许酶反应发生的充分时间。在该安静时段之后，仪器34在最大(扩散限制)电流响应以下的电势窗口内使电势脉动至不断增加的电势。在ー个具体形式中，50 mV的脉冲被施加25毫秒并且被每25毫秒重复。对于每个脉冲，基线脉冲被增加4 mV。再次地，其中施加脉冲的电势范围或窗ロ可以根据测试条的性质而变化，但是该窗ロ在峰值响应电流以下。仪器34测量作为脉冲结束时的电流和刚施加脉冲之前的电流之间的差的响应。通过测量刚施加脉冲之前的电流，可以减少充电电流的影响。仪器34将该响应(在峰值电流以下)与关于已知葡萄糖浓度的响应比较以便确定测量的葡萄糖水平。仪器34在诸如显示器的输出设备36上向用户提供测量的葡萄 糖水平。在一个示例中，(在两电极模式中)仅施加约150 mV的几个脉冲，并且基于ー个电势处的响应电流确定葡萄糖浓度。然而，通过在三个不同电势处执行测量可以进ー步提高检测精度。在又一示例中，当在窄的电势窗口上进行测量时可以实现相同的精度，但是具有测量时间的改进。在关于三电极系统的示例中，以4 mV的增量施加50 mV的脉冲以覆盖-100至300 mV的范围(总共400 mV)。如应认识到的，上述技术提供了用在DC类型激励信号中的简单的诊断方法。此夕卜，允许短的样本测量时间和低电势。在替换实施例中，可以设想，当执行单次电势测量吋，检测时间可以进ー步減少到5秒以下。还应认识到，在峰值扩散限制电流以下的施加的较低的电势消除了来自公共干扰源的电势贡献。应认识到，恒电势器和仪器可互換地使用以执行这里描述的技木。尽管使用恒电势器生成了许多上文讨论的测试结果，但是应认识到，作为替代可以使用仪器，特别是在家庭诊断设定中。仪器34可以包括诸如显示器、扬声器、处理器、存储器、诸如电池的电源、和/或用于连接到测试条32的电接触引脚的元件。然而，应认识到，除了示出的仪器之外，其他类型的电子设备可以利用这些测量技术。在ー个具体示例中，使用Roche Diagnostics公司售卖的Aviva 商标的测试条，但是应认识到，上述技术适于用在其他类型的测试条32中。例如，这些技术可用于使用两电极或三电极(或更多电扱)电化学类型测试条来分析葡萄糖浓度。根据电极布置，电势窗ロ可以变化。在ー个具体形式中，利用该技术使用Aviva 商标的测试条。该技术提供了对比用于Aviva 类型系统的当前技术的、用于确定血糖浓度的替换的測量方法。通过仅使用低电势处的DC激励，仪器中的电子装置和其他系统可以被简化，并且可以实现短的測量时间。例如，可以在滴剂检测的5秒内完成测试。此外，低的施加电势可以消除常见干扰物对电流响应的贡献，从而提供更准确的結果。如本说明书和权利要求中使用的，应用如下定义
术语“微分脉冲伏安法”在广泛的意义上被使用并且意味着包括这样的电测量技术，在该电测量技术中一系列有规律的电压脉冲叠加在线性或阶梯步长扫描上。在每次电势改变之前和之后立即测量电流并且将电流微分绘制成电势的函数。脉冲的波形可以是方波或者可以包括其他形状类型的脉冲。术语“扩散层”包括通常在工作电极附近的区域，其中正被测量的分析物的浓度与溶液的体积浓度不同。这种扩散层的扩展导致了与T1/2成比例的电流下降。扩散是材料从高浓度区域向较低浓度区域的移动。由于电表面浓度的下降和扩散层随时间的扩展的组合效应，观察到峰化电流。除非上文明确限定，否则权利要求和说明书中使用的语言仅具有其平常和普通的含义。以上定义中的词语仅具有其平常和普通的含义。这些平常和普通的含义包括所有来 自最近出版的Webster的词典和Random House词典的所有一致的词典定义。尽管在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这些详细说明和描述应被视为说明性的而非限制性的，应当理解，仅示出和描述了优选实施例，并且在所附权利要求限定的本发明的精神内的所有改变、等效和修改应受到保护。本说明书中引用的所有公开物、专利和专利申请通过引用并入此处，如同各个公开物、专利或专利申请被特别地和単独地指示其整体内容通过引用合并于此。下文是本发明的优选实施例的列表
I.ー种方法，包括
通过微分脉冲伏安法分析在生物传感器(32)中接收的体液中的葡萄糖浓度，其中所述生物传感器(32)至少包括覆盖工作电极的试剂，所述分析包括
将短的高频电压脉冲施加到所述生物传感器(32)中的所述体液以将扩散层维持在所述工作电极的所述试剂内，其中所述脉冲的电压增量式地増加，
基于对在峰值扩散限制电流以下的电压窗口内的脉冲的响应来确定所述体液的葡萄糖浓度，以及
输出来自所述确定的葡萄糖浓度结果。2.根据实施例I所述的方法，其中所述电压窗ロ是从-O. 05 V至O V。3.根据实施例I所述的方法，其中所述电压窗ロ不大于300 mV。4.根据实施例I所述的方法，其中所述电压窗ロ是单个读数。5.根据实施例I所述的方法，其中所述电压窗ロ是O. 05 V至O. 25 V。6.根据实施例I所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有25毫秒的脉冲长度、25晕秒的脉冲间隔、50 mV的脉冲电压以及4 mV的电压步长。7.根据实施例I所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有50毫秒的脉冲间隔。8.根据实施例I所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有50毫秒的脉冲长度。9.根据实施例I所述的方法，进ー步包括
其中仪器(34)执行所述输出葡萄糖浓度结果；
在所述施加之前利用所述仪器(34)检测到所述生物传感器(32)中的所述体液的配量；以及
其中在所述检测所述体液的配量和所述输出葡萄糖浓度结果之间消逝不超过5秒。10.根据实施例I所述的方法，进ー步包括
在所述施加之前检测到所述生物传感器(32)中的所述体液的配量；以及允许在所述施加之前培养所述体液2秒。11.根据实施例I所述的方法，其中不存在培养时段。12.根据实施例I所述的方法，其中所述确定包括測量每个脉冲结束时的电流和刚好在每个脉冲之前的电流之间的差。13.根据实施例I所述的方法，其中所述确定包括基于ー个或多个校准參数来调整所述响应。14.根据实施例I所述的方法，其中所述生物传感器(32)具有两电极配置。
15.根据实施例I所述的方法，其中所述生物传感器(32)具有三电极配置。16. 一种方法，包括
利用微分脉冲伏安法分析体液中的葡萄糖浓度，其中所述分析包括 在峰值扩散限制电流以下的电压窗口内将ー个或多个脉冲施加到所述体液，以及 基于对所述电压窗ロ中的脉冲的响应来确定葡萄糖浓度。17.根据实施例16所述的方法，其中所述电压窗ロ是从-O. 05 V至O V。18.根据实施例16所述的方法,其中所述电压窗ロ不大于300 mV。19.根据实施例16所述的方法，其中所述电压窗ロ是单个读数。20.根据实施例16所述的方法，其中所述电压窗ロ是O. 05 V至O. 25 V。21.根据实施例16所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有25毫秒的脉冲长度、25晕秒的脉冲间隔、50 mV的脉冲电压以及4 mV的电压步长。22.根据实施例16所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有50毫秒的脉冲间隔。23.根据实施例22所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有50毫秒的脉冲长度。24.根据实施例16所述的方法，进ー步包括
在所述施加之前检测到生物传感器(32)中的所述体液的配量；
利用仪器(34)输出来自所述确定的葡萄糖浓度结果；以及 其中在所述检测所述体液的配量和所述输出葡萄糖浓度结果之间消逝不超过5秒。25. ー种方法，包括
利用仪器(34)分析体液中的分析物浓度，其中所述分析包括
利用所述仪器(34)将在峰值扩散限制电流以下的极限电压窗口中的一个或多个电压脉冲施加到所述体液；
其中所述电压脉冲是短的以将扩散层维持在工作电极的试剂内；
利用所述仪器(34)基于对所述极限电压窗口中的脉冲的响应来确定葡萄糖浓度；以
及
利用所述仪器(34)输出来自所述确定的葡萄糖浓度。26.根据实施例25所述的方法，其中所述电压窗ロ是从-O. 05 V至O V。27.根据实施例25所述的方法，其中所述电压窗ロ不大于300 mV。28.根据实施例25所述的方法，其中所述电压窗ロ是O. 05 V至O. 25 V。29.根据实施例25所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有25毫秒的脉冲长度、25晕秒的脉冲间隔、50 mV的脉冲电压以及4 mV的电压步长。
30.根据实施例25所述的方法，进ー步包括
在所述施加之前检测到生物传感器中的所述体液的配量；以及 其中在所述检测所述体液的配量和所述利用所述仪器输出葡萄糖浓度结果之间消逝不超过5秒。31.根据实施例25所述的方法，其中所述确定包括基于ー个或多个校准參数来调整所述响应。
权利要求
1.ー种方法，包括 通过微分脉冲伏安法分析在生物传感器(32)中接收的体液中的葡萄糖浓度，其中所述生物传感器(32)至少包括覆盖工作电极的试剂，所述分析包括 将短的高频电压脉冲施加到所述生物传感器(32)中的所述体液以将扩散层维持在所述工作电极的所述试剂内，其中所述脉冲的电压增量式地増加， 基于对在峰值扩散限制电流以下的电压窗口内的脉冲的响应来确定所述体液的葡萄糖浓度，以及 输出来自所述确定的葡萄糖浓度结果。
2.—种方法，包括 利用微分脉冲伏安法分析体液中的葡萄糖浓度，其中所述分析包括 在峰值扩散限制电流以下的电压窗口内将ー个或多个脉冲施加到所述体液，以及 基于对所述电压窗ロ中的脉冲的响应来确定葡萄糖浓度。
3.ー种方法，包括 利用仪器(34)分析体液中的分析物浓度，其中所述分析包括 利用所述仪器(34)将在峰值扩散限制电流以下的极限电压窗口中的一个或多个电压脉冲施加到所述体液； 其中所述电压脉冲是短的以将扩散层维持在工作电极的试剂内； 利用所述仪器(34)基于对所述极限电压窗口中的脉冲的响应来确定分析物浓度；以及 利用所述仪器(34)输出来自所述确定的分析物浓度。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述电压窗ロ是从-O.05 V至O V。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述电压窗ロ不大于300mV。
6.根据权利要求I或2所述的方法，其中所述电压窗ロ是单个读数。
7.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述电压窗ロ是O.05 V至O. 25 V。
8.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有25毫秒的脉冲长度、25晕秒的脉冲间隔、50 mV的脉冲电压以及4 mV的电压步长。
9.根据权利要求I或2所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有50毫秒的脉冲间隔。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述施加期间，所述脉冲具有50毫秒的脉冲长度。
11.根据权利要求I所述的方法，进ー步包括 其中仪器(34)执行所述输出葡萄糖浓度结果； 在所述施加之前利用所述仪器(34)检测到所述生物传感器(32)中的所述体液的配量；以及 其中在所述检测所述体液的配量和所述输出葡萄糖浓度结果之间消逝不超过5秒。
12.根据权利要求I所述的方法，进ー步包括 在所述施加之前检测到所述生物传感器(32)中的所述体液的配量；以及 允许在所述施加之前培养所述体液2秒。
13.根据权利要求I所述的方法，其中不存在培养时段。
14.根据权利要求I所述的方法，其中所述确定包括測量每个脉冲结束时的电流和刚好在每个脉冲之前的电流之间的差。
15.根据权利要求I或3所述的方法，其中所述确定包括基于ー个或多个校准參数来调整所述响应。
16.根据权利要求2所述的方法，进ー步包括 在所述施加之前检测到生物传感器(32)中的所述体液的配量； 利用仪器(34)输出来自所述确定的葡萄糖浓度結果；以及 其中在所述检测所述体液的配量和所述输出葡萄糖浓度结果之间消逝不超过5秒。
17.根据权利要求3所述的方法，进ー步包括 在所述施加之前检测到生物传感器中的所述体液的配量；以及其中在所述检测所述体液的配量和所述利用所述仪器输出分析物浓度之间消逝不超过5秒。
全文摘要
这里描述的血糖分析技术和系统解决了当迅速检测葡萄糖浓度时的血细胞比容干扰的问题。通过使用微分脉冲伏安法技术解决了该问题，其中施加短的高频电压脉冲以将扩散层维持在工作电极的试剂内，并且在峰值扩散限制电流以下的极限电压窗口(或范围)中施加脉冲。随后使用峰值以下的读数确定葡萄糖浓度。通过该技术，葡萄糖浓度可以被相对快速地确定(例如，在5秒内)并且与正被分析的液体的血细胞比容水平无关。
文档编号G01N27/48GK102667475SQ201080060152
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月23日 优先权日2009年12月30日
发明者G.利卡 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司