专利名称：使用电化学感测片测量样本的方法
技术领域：
本案提出一种测量方法及测量仪，特别是ー种电化学感测片的測量方法及测量仪及其操作方法。
背景技术：
电化学感测系统(Electrochemical Sensor Systems)目前已被广泛地应用在生物样本分析物的分析检测上，例如检测血液中的葡萄糖浓度、胆固醇浓度等等。一般来说，这种电化学感测系统包含一感测试片和ー测量仪，特别是该感测试片被设计为单一次使用、可抛弃式，以供民众居家生活方便使用。目前已发展出好几代分析測量血液样本中葡萄糖浓度的酵素方法然而以一般葡 萄糖测量仪，主要在试剂中使用了葡萄糖氧化酶(简称G0D)与中介物M(mediator)，中介物M—般典型地使用铁氰化钾(potassium ferricyanide)。在使用中介物M的感测试片中，样本中葡萄糖和酵素和中介物间的反应机制，及后续的侦测反应式如下Glucose+G0D(M) — Gluconic acid+G0D(red)---(I)G0D(red)+2M(ox) — 2M(red)+G0D(ox)+2H+— (2)2M(red) (Apply Voltage) — 2M(0X)+2e----(3)在上面的反应式中，M(m)代表中介物的氧化状态，而M(red)代表中介物的还原状态。反应式⑴ (3)显示葡萄糖被GOD(M)氧化，将电子传递至氧化态GOD(M)，同时GOD(M)接收电子变为还原态GOD(red)，接着，被还原之GOD(red)再将电子转移至上述之氧化态M(m)，意即M(ox)被还原成M(ral)，该M(ral)会扩散至电极表面，在此固定电压之施加下，M(red)与电极之间进行电讯号交換，意即电化学氧化还原反应。在一循环反应中产生一感测电流，该电流将与血液样本中的葡萄糖浓度成正比。以测量感测电流的方式来测定样品中分析物的浓度，此感测电流称为柯特雷尔电流(Cottrell current),根据以下公式i (t) = KnFAC DO. 5t-0'5其中，i为感测电流的瞬间值；K为ー常数；n为电子传递的数量(例如，方程式(3)中的n为2)；F为法拉第常数；A为工作电极的表面积；C为样本中待测分析物的浓度；D为试剂的扩散系数；t为ー预设电压施加至电极后的一特定时间。待测物的浓度C应被检测，此浓度与感测电流i成正比，因为感测电流也和工作电极表面积A成正比，因此对ー准确的测量仪来说，精确定义的感测试片之工作电极表面积为ー关键因素。
此外，如Cottrell公式所示，当施加预设电流至电极后，以时间为函数的感测电流，会随着时间的平方根而下降。因此当ー电压施加至电极的时点，对Cottrell current的实时测量的控制，是准确的测量仪所需的另一重要因素。诸如此类的传感器和测量仪在专利文件中例如US 5，266，179，US 5，366，609或EP 1272 833 被揭露。在上述文件中所揭露的测量仪操作方法大致相同。首先，插入ー感测试片至测量仪中，在测量仪中感测试片的适当插入是由机械式和/或电子式的开关或接触来侦测。当一感测试片被适当插入后，使用者被要求提供样本，典型地为一滴血。血液样本接着进入感测试片的一反应区，该反应区具有至少ニ电极，且该电极被试剂所覆盖。习知测量仪的ー个缺点就是这种样本存在的侦测问题，在ー样本存在侦测期，施加一电压至电极以侦测样本是否存在反应区，然而此电压会导致电流的消耗(即电子的消 耗)，此电流是因试剂和待测样本间的反应所造成。电流的消耗与样本中待测分析物的浓度相关，因此在样本存在侦测期的消耗电流会导致测量的误差，尤其是当待测样本分析物相当小或是测量系统的检测时间相当短时，电流消耗问题则特别重要。ー但充分的样本量已存在于反应区，第二个步骤便是于ー特定期间混合样本和试齐U。这个特定期间也叫做静置期(incubation period),静置完成后,第三步骤便开始测量，此期间称为测量期。习知测量仪的另一个问题即与静置期有夫，静置期是为了使样本和试剂能混合和溶解，需要一段特定的时间来完成此混合和溶解。溶解的完成会受ー些參数影响，例如室温或使用者的血液样本状况，例如当室温较低或病人血液中的脂肪比例较高时，溶解就会比较慢。假如在溶解未完全之前就进行测量，结果将会产生不稳定的感测电流，因此必须选择足够的静置时间，例如溶解所需的最长时间，以确保在所有情况下都能精确的测量。假如在静置期间施加ー电压，那么在静置期就会开始消耗电流，因为溶解的状况不同，电流的消耗量会不稳定，因此若施加电压就又会造成测量误差，但若于静置期间内，不施加任何电压虽可避免电流消耗，却需要较长之时间才得使样本与试剂完全混合与溶解。且容易受到氧干扰(Oxygen interference),而影响测量之准确度。例如习知技术美国专利US 4,224，125之血糖量测方法之电压操作模式，其系于样本进入时，施加一预定电压至电极系统，立即以不断电方式再量测稳定电流(steadycurrent)与浓度关系。虽然采取之不断电方式，可有效帮助试剂溶解，但同时也增加电流消耗，因此于测量期中，无法累积分析物反应强度而降低讯号强度，而造成測量偏差。另外ー些先前技术文件，美国专利US 5，108，564与US 5，352351揭露在ー开路(open circuit)中进行静置，虽静置期未施加任何电压，可避免电流消耗，但若不施加电压，样本中会有氧气泡产生并堆积于电极表面，使电极的有效工作面积降低，而影响測量之准确度，且需要较长之时间才得使样本与试剂完全混合与溶解。习知测量仪的另一个缺点就是电化学生物感测片一直存在着干扰物问题，如尿酸(uric acid)、维生素C(ascorbicacid)、こ烯基酹(acetaminophen)以及其它体内代谢或体外摄入的物质等，以影响着血糖以及其它待测物检测的结果，虽然美国专利US 5653863则揭露一种电压施加方式，其电压施加模式为(I)于样本进入后，提供正电压(称burn-off脉冲)于两电极间(0. I 0. 9V,1-15秒),以减少背景偏差；(2)进入停滞期(delay period) (10-40秒)立即断电形成开路，使介电化学氧化还原反应中断，(3)提供读取电压(read pulse)以量测分析物浓度，由样本进入后则立即施加burn-off电压施加，除了可減少背景值干扰，同时利用所量测之电流，除了用以判断样本是否进入，但由于较长时间的burn-off电压施加也造成较多的电流消耗，虽然于静置期中，立即进行断电以减少耗电量之方法，但则需要较长之时间才得使样本与试剂完全混合与溶解，亦可能受到氧干扰影响，而产生量测误差。综合以上技术缺失，我再虽然于台湾专利1334026作为此案之參考文献揭露ー种测量仪的操作方法，可于样本存在侦测期与静置期(incubation period)中，施加连续电压脉冲的形式至感测试片之电极上，除了可减少电流的消耗与减少氧气泡产生以提高检测精准度，同时可有效帮助试剂与样本混合反应，并減少混合时间，但静置期所施加的电压的最大值高到足以使该感测试片的ー试剂中的一中介物M自ー还原状态Mtod)氧化为一氧化状态M(m)，且该最大值低到足以避免该试剂中的H2O2被氧化，由于施加电位较低，因此较无法氧化掉样本中之其它干扰物质。根据上述之先前技术操作方法中，电流与样本中分析物浓度关系的精确度，仍然·有待提升，根据本发明的构想，将提供一种测量仪操作方法和一測量仪，目的除了可减少电流损耗、降低氧干扰问题及維持稳定而精确的工作电极表面积，増加检测结果的精确度。本发明更増加去干扰期之电压施加，使得之后于测量期所測量得到的电流值较不会受到干扰物的干扰，以提升更高之分析物测量的准确度。以达成解决上述习知技术之缺点的目的，让即使使用体积相当小的样本和/或測量时间相当短，仍可得到精确地分析物检测結果。
发明内容
本发明增加去干扰期之电压施加，使得之后于测量期所測量得到的电流值较不会受到干扰物的干扰，以提高分析物测量的准确度。本发明提供ー种使用ー电化学感测片測量一祥本的方法，其包括下列步骤在一样本存在侦测期，施加ー侦测电压于该电化学感测片之两电极之间；经ー静置期后，在一去干扰期，施加一第一电压于两电极之间；以及在ー测量期，施加一第二电压于两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。本发明提供ー种使用ー电化学感测片測量一祥本的方法，其包括下列步骤在侦测到ー样本之后，经ー第一时间后，在一去干扰期，施加一第一电压于该电化学感测片的两电极之间；以及在ー测量期，施加一第二电压于该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。本发明提供ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，其中该生物样本具一干扰物及一分析物浓度，该方法包括下列步骤提供该电化学感测片；在侦测到该电化学感测片受有该生物样本之后，测量该分析物浓度；以及于测量该分析物浓度前，氧化该干扰物。本发明提供ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，其中该生物样本具ー干扰物，该方法包括下列步骤提供该电化学感测片；在侦测到该电化学感测片受有该生物样本之后，測量通过该生物样本之一电性參数；以及于测量该电性參数前，氧化该干扰物。
本发明提供ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，该方法包括下列步骤以ー第一电压侦测该电化学感测片是否受有该生物样本；于该电化学感测片受有该生物样本后，以ー第二电压静置该电化学感测片一第一时间；以一第三电压处理该生物样本；以及以一第四电压测量通过该生物样本之一电性參数。本发明提供ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，其包括下列步骤以ー第一电压处理该生物样本；以及以高于该第一电压之一第二电压测量通过该生物样本之一电性參数。本发明得藉由下述之较佳具体实施例，并配合图式说明，俾得一更深入之了解。
图I为本发明使用电化学感测试片的测量仪的示意图；图2A为本发明中电化学感测试片的正面与背面示意图；图2B为图2A之电化学感测试片的剖面图；图2C-2D为待测样本进入图2B之电化感测试片的示意图；图3-8为本发明不同实施例之使用电化学感测片測量生物样本的方法之步骤流程图；图9为本发明一实施例之使用电化学感测片測量生物样本的方法之各阶段所施加的电压与时间的关系图；图10为本发明另ー实施例之使用电化学感测片測量生物样本的方法之各阶段所施加的电压与时间的关系图；图11为使用电化学感测片在未导入去干扰期之下，于测量期，测量样本的感测电流与样本中葡萄糖浓度的关系图；图12为本发明使用电化学感测片，在去干扰期施加较高固定电压后，于测量期，测量样本的感测电流与样本中葡萄糖浓度的关系图；以及图13为本发明使用电化学感测片，在去干扰期施加较高脉冲电压后，于测量期，测量样本的感测电流与样本中葡萄糖浓度的关系图。主要组件符号说明10 :测量仪12 :显示器15 :插槽20 电化学感测试片21、22:电极23 :毛细管24、25 :电极下端、接触26:样本入口27 :覆盖板28:开ロ29 :样本210:凹槽
211、212 :电极上表面213 :贯孔214 :试剂31、32、41、42、43、44、51、52、53、61、62、63、71、72、81、82、83 :步骤310、320、330、340、410、420、430、440 :电压值300、400 :操作时段311、321、411、421、431 :脉冲宽度312、322、412、422、432 :脉冲间隔
323、333、343、423、433、443 :时段
具体实施例方式本发明针对氧的反应和中介物的反应间的竞争关系，提供ー解决方法，也就是降低氧干扰的问题。另外，本发明可以维持稳定而精确的工作电极表面积，増加检测结果的精确度。本发明提供一感测试片和ー测量仪，使静置期和測量期的时间能被准确计算。此外，本发明增加去干扰期之电压施加，使得之后于测量期所測量得到的电流值较不会受到干扰物的干扰，以提高分析物测量的准确度。本案之测量仪操作方法及测量仪，将可由以下的实施例说明而得到充分了解，并使得熟习本技艺之人士可以据以完成之，然本案之实施型态并不限制于下列实施例中。请參阅图1，为本发明之一测量仪10的示意图。该测量仪10包含一具有ー显示器12的外壳，用以显示測量結果。该测量仪10包括ー插槽15用以插入ー电化学感测试片20。于图2A至图2D将更详细说明该电化学感测试片20。图2A左边是该电化学感测试片20的正面图，右边则为其背面图；图2B则为图2A所示之电化学感测试片20的剖面图。电极21、22被设置于电化学感测试片20的ー凹槽210内的贯孔213中。电极21、22的周围被贯孔213紧紧围绕而没有形成任何缺ロ。贯孔213的直径被设计为稍小于电极2U22的直径，使电极21、22可以在贯孔213中被机械式地抓住。电极21、22的上表面211、212形成电极的工作面积，电极的下端24、25形成感测试片20的输出接触。具有与外界相通的ー开ロ 28的ー亲水性覆盖板27，覆盖凹槽210以形成一毛细管23，该毛细管23定义出一反应区，提供ー试剂214涂布在凹槽210内，并覆盖电极21、22的上表面211、212。该试剂214包含已知的酵素例如葡萄糖氧化酶，中介物例如铁氰化钾，以及ー些亲水性的化学物质。试剂的组成份为习知技术而非本发明的重点。此外该感测试片20更提供一祥本入口 26，用以置入液体样本29，例如一滴血。当一血滴样本29被放上样本入口 26的开ロ时(请參阅图2C)，因为毛细管作用或亲水作用，该血滴会自动被吸入毛细管23。图2C和图2D显示血滴样本29的流动情形。当样本29被滴入入口 26时便会开始经由毛细管23流动(如图2C)，直到完全覆盖电极(如图2D)，而毛细管23中的空气则会经由开ロ 28出去。在本发明ー实施例中，使用电化学感测片測量生物样本的方法，请參考第3图，在步骤31中，以第一电压处理该生物样本，然后在步骤32中，以低于该第一电压之第二电压測量通过一生物样本之电性參数。此第一电压可氧化该生物样本可能存在的干扰物，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，提高分析物测量的准确度。在本实施例中的生物样本可以包括血液。上述电性參数可包括电化学感测片上的两电极之间(例如图2A中的电极21、22)的感测电流，该感测电流与该生物样本的分析物浓度在测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度与该感测电流的数学关系可參考前述的柯特雷尔电流公式。上述第一电压的电压值可为0. 15 I伏特，第二电压的电压值可为0. I 0.9伏特，第一电压可为固定电压或脉冲电压，第二电压可为固定电压，第一电压的施加时间可为0. I I秒，第二电压的施加时间可为0. 2 10秒。在本实施例中的分析物浓度可以包括血糖浓度。在施加上述第一电压与施加第二电压之间，可进行断电，以使測量电路形成开路状态(open circuit state),或使施加于两电极之间的电压降低至0伏特,而上述操作的时间可为0. 01 0. 5秒，即施加上述第一电压与施加第二电压之间的间隔可为0. 01 0. 5 秒。在本发明另一实施例中，使用电化学感测片測量生物样本的方法，请參考图4。如图4所示，在步骤41中，以第一电压侦测该电化学感测片是否受有生物样本；在步骤42中，于该电化学感测片受有生物样本后，以第二电压静置该电化学感测片一第一时间；在步骤43中，以第三电压处理该生物样本；在步骤44中，以第四电压测量通过该生物样本之ー电性參数。在本实施例中，第三电压可氧化该生物样本可能存在的干扰物，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，提高分析物测量的准确度。本实施例中的电性參数可包括电化学感测片上的两电极之间(例如图2A中的电极21、22)的感测电流，该感测电流与该生物样本的分析物浓度在测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度与该感测电流的数学关系可參考前述的柯特雷尔电流公式。本实施例中的第一电压可以选择性地为复数脉冲电压，第二电压可以选择性地为零或大于零的固定电压或脉冲电压。在本实施例中的生物样本可包括血液，分析物浓度可包括血糖浓度。本实施例中的第三电压可以选择性地为固定电压或脉冲电压，该第四电压可以选择性地为固定电压，该第三电压可大于该第四电压，第三电压的电压值可为0. 15 I伏持，该第四电压的电压值可为0. I 0. 9伏特，该第三电压的施加时间可为0. I I秒，该第四电压的施加时间可为0. 2 10秒。在施加该第三电压与施加该第四电压之间，可进行断电，以使测量电路形成开路状态(open circuit state),或使施加于两电极之间的电压降低至0伏特，而上述操作的时间可为0. 01 0. 5秒，即施加上述第三电压与施加第四电压之间的间隔可为0. 01 0. 5秒。在本发明另一实施例中，使用电化学感测片測量生物样本的方法，请參考图5。如图5所示，在步骤51中，提供电化学感测片；在步骤52中，在侦测到电化学感测片受有生物样本之后，经第一时间后，氧化干扰物；在步骤53中，測量通过该生物样本之一电性參数。在本实施例中，氧化该干扰物可选择性地施加一较测量该电性參数时所施加的电压更高的固定电压或多个脉冲电压，以氧化可能存在的干扰物，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，提高分析物测量的准确度。同样地，本实施例中的电性參数可包括电化学感测片上的两电极之间(例如图2A中的电极21、22)的感测电流，该感测电流与该生物样本的分析物浓度在测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度与该感测电流的数学关系可參考前述的柯特雷尔电流公式。在本实施例中的生物样本可包括血液，分析物浓度可包括血糖浓度。在本发明另一实施例中，使用电化学感测片測量生物样本的方法，请參考图6。如图6所示，在步骤61中，提供电化学感测片；在步骤62中，在侦测到该电化学感测片受有生物样本之后，经第一时间后，氧化干扰物；在步骤63中，测量该分析物浓度。类似地，在本实施例中，氧化该干扰物可选择性地施加ー较测量该分析物浓度时所施加的电压更高的固定电压或多个脉冲电压，以氧化可能存在的干扰物，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，提高分析物测量的准确度。在本实施例中的生物样本可包括血液，分析物浓度可包括血糖浓度。 在本发明另一实施例中，使用电化学感测片測量生物样本的方法，请參考图7。如图7所示，在步骤71中，在侦测到样本之后，经第一时间后，在去干扰期，施加第一电压至电化学感测片的两电极之间；在步骤72中，在測量期，施加第二电压至该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。类似地，在本实施例中，施加第一电压可氧化干扰物，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，提高分析物测量的准确度。在本实施例中的样本可包括血液，在測量期所测量的包括该血液中的血糖浓度。在本发明另一实施例中，使用电化学感测片測量生物样本的方法，请參考图8。如图8所示，在步骤81中，在样本存在侦测期，施加侦测电压于该电化学感测片的两电极之间；在步骤82中，经ー静置期后，在去干扰期，施加第一电压于该两电极之间；在步骤83中，在测量期，施加第二电压于该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。在本实施例中，在去干扰期，施加第一电压于两电极之间可使用来氧化在样本中可能存在的干扰物，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，提高分析物测量的准确度。在本实施例中的生物样本可包括血液，所要测量的包括血液中的血糖浓度。上述第一电压的电压值可介于0. 15 I伏特，还可介于0.3 0.4伏特，上述第ニ电压的电压值可介于0. I 0. 9伏特,还可介于0. 15 0. 25伏特,上述第一电压的施加时间可介于0. I I秒,还可介于0. 4 0. 6秒,上述第二电压的施加时间可介于0. 2 10秒。还可介于I 2秒，在本实施例中，第一电压的电压值可为0.35伏特，施加时间可为0.5秒；第二电压的电压值可为0.2伏特，施加时间可为I. 3秒。在本发明一些实施例中，在样本存在侦测期，施加侦测电压于该电化学感测片的两电极之间，直到侦测到样本。此侦测电压可选择性地选用多个脉冲电压，其电压值可介于0. I 0.5伏特(volt)，还可介于0. 15 0. 25伏特，此侦测电压的多个脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度可介于100 600微秒(y s)，还可介于300 400微秒，此侦测电压的多个脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔可介于10 50毫秒(ms)，还可介于15 25毫秒。在本发明ー实施例中，侦测电压的多个脉冲电压的电压值可为0. 2伏特，此侦测电压的多个脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度可为350微秒，此侦测电压的多个脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔可为20毫秒。在本发明ー实施例中，当所侦测到的两电极之间的电流大于ー预设的门坎值，表示已侦测到样本，而样本存在侦测期便结束。在本发明一些实施例中，在该静置期更施加静置电压，其最大值高到足以使该电化学感测片的试剂中的中介物自还原状态氧化为氧化状态，且该最大值低到足以避免该试剂中的过氧化氢被氧化，该静置电压可介于0. 10 0.68伏特。在本发明ー些实施例中，该静置电压可选择性地选用多个脉冲电压，其电压值可介于0. I 0.6伏特(volt)，还可介于0. 15 0. 25伏特，此静置电压的多个脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度可介于100 500微秒s)，还可介于150 250微秒，此静置电压的多个脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔可介于100 500毫秒(ms),还可介于150 250毫秒。在本发明一实施例中，静置电压的多个脉冲电压的电压值可为0. 2伏特，此静置电压的多个脉冲电压的每ー脉冲的时间 宽度可为200微秒，此静置电压的多个脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔可为200毫秒。上述施加静置电压可更加有效地帮助试剂与样本混合反应，并減少混合时间，且与去干扰期之电压施加搭配下，可使总电压施加时间缩短，而测量精确度更高。在本发明ー些实施例中，在该去干扰期及该测量期之间，可选择性地进行下列两项操作其中之一 (I)进行断电，以使测量电路形成开路状态(open circuit) ； (2)施加0伏特电压于该两电极之间，此两项操作其中任何ー项的操作时间皆可介于0. 01 0. 5秒，例如 0. 05,0. 1,0. 2 或 0. 3 秒等。在本发明ー些实施例中，电化学感测片上可具有试剂及中介物，此试剂例如葡萄糖氧化酶，此中介物例如铁氰化钾，以进行如前述化学反应式(I) (3)所示的反应，于测量期中测量电化学感测片上两电极之间的感测电流，并利用前述的柯特雷尔电流公式，进而精确地计算出血液样本中的血糖浓度。请參考图9，其为本发明一实施例中，使用电化学感测片测量样本之各阶段所施加的电压与时间的关系图。值得注意的是，为了能够清楚地显示，图9的各阶段的时间宽度及时间间隔并非依相对比例绘制，否则例如第(II)阶段的脉冲宽度及脉冲间隔相差1000倍，若按相对比例绘制，将无法清楚显示。请參考图9，在第(I)阶段，即样本存在侦测期，施加多个脉冲，其电压值310可为0.2伏特，每ー脉冲的时间宽度311可为350微秒，两个相邻脉冲的间隔312可为20毫秒，直到所侦测到的电化学感测片上的两电极之间的电流大于ー预设的门坎值，表示已侦测到样本，而样本存在侦测期便结束。接着进入第(II)阶段，即静置期，可选择性地不施加任何电压，或施加多个脉冲，其电压值320可为0. 2伏持，每ー脉冲的时间宽度321可为200微秒，两个相邻脉冲的间隔322可为200毫秒，静置期的时段323可为期约2秒。接下来，在第(III)阶段，即去干扰期，施加固定电压，其电压值330可为0. 35伏特，时段333可为期约0.5秒。然后在第(IV)阶段，即测量期，施加固定电压，其电压值340可为0. 2伏持，时段343可为期约I. 3秒，在測量期开始后的0. 3秒开始接收数据，即测量电化学感测片上的两电极之间的感测电流，以计算出血液样本中的血糖浓度。在去干扰期与測量期之间，可选择性地将测量电路进行断电操作，以使测量电路形成开路状态(opencircuit)，或施加0伏特电压于两电极之间，此操作时段300可为0. I秒。由于在本实施例中，特别增加去干扰期，施加0. 35伏特固定电压，可在开始测量前预先氧化血液中可能存在的干扰物，故可以降低測量背景值，显著地提高血糖浓度之测量值的准确度。请參考图10，其为本发明另ー实施例中，使用电化学感测片测量样本之各阶段所施加的电压与时间的关系图。同样地，为了能够清楚地显示，图10的各阶段的时间宽度及时间间隔并非依相对比例绘制。请參考图10，在第(I)阶段，即样本存在侦测期，施加多个脉冲，其电压值410可为0.2伏特，每ー脉冲的时间宽度411可为350微秒，两个相邻脉冲的间隔412可为20毫秒，直到所侦测到的电化学感测片上的两电极之间的电流大于ー预设的门坎值，表示已侦测到样本，而样本存在侦测期便结束。接着进入第(II)阶段，即静置期，可选择性地不施加任何电压，或施加多个脉冲，其电压值420可为0. 2伏持，每ー脉冲的时间宽度421可为200微秒，两个相邻脉冲的间隔422可为200毫秒，静置期的时段423可为期约2秒。接下来，在第(III)阶段，即去干扰期，施加多个脉冲电压，其每个脉冲的电压值430可为0. 35伏持，每ー脉冲的时间宽度431可为125毫秒，两个相邻脉冲的间隔432可为125毫秒，时段433可为期约0.5秒。接着，在第(IV)阶段(即测量期)施加固定电压，其 电压值440可为0. 2伏持，时段443可为期约I. 3秒，在測量期开始后的0. 3秒开始接收数据，即测量电化学感测片上的两电极之间的感测电流，以计算出血液样本中的血糖浓度。在去干扰期与測量期之间，可选择性地将测量电路进行断电操作，以使测量电路形成开路状态，或施加0伏特电压于两电极之间，此操作时段400可为0. I秒。由于在本实施例中，特别增加去干扰期，施加0. 35伏特的多个脉冲电压，可在开始测量前预先氧化血液中可能存在的干扰物，故可以降低測量背景值，显著地提高血糖浓度之测量值的准确度。当然，依本发明之精神，图10所显示的第(III)阶段中的多个脉冲电压的电压值、两个相邻脉冲的间隔，及整个第(III)阶段(即去干扰期)的时间长度，皆可视需要而作适当的调整。例如每个脉冲的电压值可介于0. 15 I伏特，两个相邻脉冲的间隔可介于5 100毫秒，整个去干扰期的时间长度可介于0. I I秒等。请參考图11，其为习知技术使用电化学感测片，在未导入去干扰期之下，于测量期，測量血液样本的感测电流与血液样本中葡萄糖浓度(简称血糖浓度)的关系图。请參考图12，为本发明使用电化学感测片，导入去干扰期，在去干扰期施加固定电压0. 35伏特后，于测量期，測量血液样本的感测电流与血液样本中葡萄糖浓度的关系图。在图11中，未导入去干扰期，而于测量期进行测量所得到的数据的线性关系较差，R2值为0. 9862，有数个数据点明显地落在回归线之外一段距离。在图12中，导入本发明所提出的去干扰期，于去干扰期施加0.35伏特的固定电压持续0. 5秒后，然后以上述的开路状态或零电压持续0. I秒后，于测量期进行测量，其测量条件完全相同于图11的測量条件，图12所得到的数据的线性关系显著地较佳，R2值为
0.9975，几乎所有的数据点皆与回归线接触。比较图11与图12，可以清楚地得知本发明增加去干扰期，并于去干扰期施加较测量期所施加的0. 2伏特更高的固定电压0. 35伏特，可以于测量期前预先氧化掉干扰物，使得之后于测量期所測量得到的电流值较不会受到干扰物的干扰，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景噪音值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，使具有更好之线性表现，故可大幅提高分析物(例如血糖浓度)测量的准确度。在图13中，亦导入本发明所提出的去干扰期，于去干扰期施加电压值为0.35伏特的多个脉冲电压，此去干扰期为期0. 5秒，然后以上述的开路状态或零电压持续0. I秒后，于测量期进行测量，其測量条件完全相同于吳图12的測量条件，图13所得到的数据的线性关系亦显著地较图11为佳，R2值为0. 9965，几乎所有的数据点皆与回归线接触。比较图11与图13，可以清楚地得知本发明增加去干扰期，并于去干扰期施加较测量期所施加的0. 2伏特更高的多个电压值为0. 35伏特的脉冲电压，同样地可以于测量期前预先氧化掉干扰物，使得之后于测量期所測量得到的电流值较不会受到干扰物的干扰，能有效减少样本中干扰物之噪声，以降低測量背景噪音值，意即增加讯号/噪声(S/N)比，使具有更好之线性表现，故可大幅提高分析物(例如血糖浓度)测量的准确度。接着介绍本发明之一些实施例，如下I. ー种使用ー电化学感测片測量一祥本的方法，包括下列步骤在一祥本存在侦测期，施加ー侦测电压于该电化学感测片的两电极之间；经ー静置期后，在一去干扰期，施加一第一电压于该两电极之间；以及在一測量期，施加一第二电压于该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电 压。2. ー种使用ー电化学感测片測量一祥本的方法，包括下列步骤在侦测到一祥本之后，经ー第一时间后，在一去干扰期，施加一第一电压于该电化学感测片的两电极之间；以及在ー测量期，施加一第二电压于该两电极之间，其中该第一固定电压大于该第二固定电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。3. ー种使用ー电化学感测片测量一生物样本的方法，其中该生物样本具一干扰物及一分析物浓度，包括下列步骤提供该电化学感测片；在侦测到该电化学感测片受有该生物样本之后，测量该分析物浓度；以及于测量该分析物浓度前，氧化该干扰物。4. ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，其中该生物样本具ー干扰物，包括下列步骤提供该电化学感测片；在侦测到该电化学感测片受有该生物样本之后，測量通过该生物样本之一电性參数；以及于测量该电性參数前，氧化该干扰物。5.上述实施例任何其中之一所述的方法，其中该生物样本包括血液；该氧化该干扰物的步骤包括施加一第一电压；该测量通过该生物样本之该电性參数的步骤包括施加一第二电压；该第一电压大于该第二电压；该第一电压的电压值为0. 15 I伏特，该第二电压的电压值为0. I 0.9伏特，该第一电压的施加时间为0. I I秒，该第二电压的施加时间为0. 2 10秒；该电性參数包括该电化学感测片上的两电极之间的ー感测电流，该感测电流与该生物样本的一分析物浓度在一测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度包括血糖浓度；以及在施加该第一电压与施加该第二电压之间进行下列两项操作其中之一进行断电，以使ー測量电路形成ー开路状态；以及施加0伏特电压于该两电极之间，其中该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. 01
0.5 秒。6. ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，包括下列步骤以ー第一电压处理该生物样本；以及以高于该第一电压之一第二电压测量通过该生物样本之一电性參数。7.如上述实施例任何其中之一所述的方法,其中在该样本存在侦测期,施加该侦测电压于该电化学感测片的两电极之间，直到侦测到一祥本；当所侦测到的该两电极之间的电流大于ー门坎值，表示已侦测到该样本，而该样本存在侦测期结束；该侦测电压包括复数脉冲电压，且该侦测电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的电压值为0. I 0. 5伏持，该侦测电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为100 600微秒，该侦测电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为10 50毫秒；在该静置期更施加ー静置电压，其最大值高到足以使该电化学感测片的一试剂中的一中介物自还原状态氧化为氧化状态，且该最大值低到足以避免该试剂中的过氧化氢被氧化，该静置电压包括复数脉冲电压，且该静置电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的电压值为0. I 0. 6伏特，该静置电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为100 500微秒，该静置电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为100 500毫秒；该第一电压的电压值为0. 15 I伏特，该第二电压的电压值为0. I 0.9伏特，该第一电压的施加时间为0. I I秒，该第二电压的施加时间为0. 2 10秒；以及在该去干扰期及该测量期之间，进行下列两项操作其中之一进行断电，以使ー測量电路形成ー开路状态；以及施加0伏特电压于该两电极之间，其中该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. 01 0. 5秒。8.如上述实施例任何其中之一所述的方法，其中该样本包括血液；该侦测电压的 复数脉冲电压的电压值为0.2伏特，该侦测电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为350微秒，该侦测电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为20毫秒；该静置电压的复数脉冲电压的电压值为0. 2伏特，该静置电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为200微秒，该静置电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为200毫秒；该第一电压的电压值为0. 35伏特，该第二电压的电压值为0. 20伏特，该第一电压的施加时间为0. 5秒，该第二电压的施加时间为I. 3秒；该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. I秒；该试剂更包含葡萄糖氧化酶；该中介物为铁氰化钾；以及该测量期所测量的为该样本的血糖浓度。9. ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，包括下列步骤以ー第一电压侦测该电化学感测片是否受有该生物样本；于该电化学感测片受有该生物样本后，以ー第二电压静置该电化学感测片一第一时间；以一第三电压处理该生物样本；以及以一第四电压测量通过该生物样本之一电性參数。10.上述第9实施例所述的方法，其中该生物样本包括血液；该第一电压是复数脉冲电压该第二电压为零或大于零的电压；该电性參数包括该电化学感测片上的两电极之间的ー感测电流，该感测电流与该生物样本的一分析物浓度在一测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度包括血糖浓度；该第三电压及该第四电压皆为固定电压；该第三电压大于该第四电压；该第三电压的电压值为0. 15 I伏特，该第四电压的电压值为0. I 0.9伏特，该第三电压的施加时间为0. I I秒，该第四电压的施加时间为0. 2 10秒；以及在施加该第三电压与施加该第四电压之间进行下列两项操作其中之一进行断电，以使ー測量电路形成ー开路状态；以及施加0伏特电压于该两电极之间，其中该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. 01 0. 5秒。综合上述，本发明提出使用电化学感测片测量样本的方法，导入去干扰期，并于去干扰期施加较测量期所施加的电压更高的电压，能够进ー步减少血液样本中存在的干扰物对测量结果的干扰，经过众多的实验证明，能有效且显著地提高血糖测量值的准确度，在须要精确数值的医学检测用途上，对人体的健康产生巨大的贡献。虽然本发明已将较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明任何熟知此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做更动与润饰。因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。本案得由熟悉本技艺之人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。·
权利要求
1.ー种使用ー电化学感测片測量一祥本的方法，包括下列步骤 在ー样本存在侦测期，施加ー侦测电压于该电化学感测片的两电极之间； 经ー静置期后，在一去干扰期，施加一第一电压于该两电极之间；以及在ー测量期，施加一第二电压于该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。
2.如权利要求I所述的方法，其中 在该样本存在侦测期，施加该侦测电压于该电化学感测片的该两电极之间，直到侦测到ー样本； 当所侦测到的该两电极之间的电流大于ー门坎值，表示已侦测到该样本，而该样本存在侦测期结束； 该侦测电压包括复数脉冲电压，且该侦测电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的电压值为0. I 0. 5伏特，该侦测电压的复数脉冲电压的姆一脉冲的时间宽度为100 600微秒,该侦测电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为10 50毫秒； 在该静置期更施加ー静置电压，其最大值高到足以使该电化学感测片的一试剂中的一中介物自还原状态氧化为氧化状态，且该最大值低到足以避免该试剂中的过氧化氢被氧化，该静置电压包括复数脉冲电压，且该静置电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的电压值为0. I 0. 6伏特，该静置电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为100 500微秒，该静置电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为100 500毫秒； 该第一电压的电压值为0. 15 I伏特，该第二电压的电压值为0. I 0.9伏特，该第一电压的施加时间为0. I I秒，该第二电压的施加时间为0. 2 10秒；以及在该去干扰期及该测量期之间，进行下列两项操作其中之一 进行断电，以使ー測量电路形成ー开路状态；以及 施加0伏特电压于该两电极之间，其中该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. 01 0. 5 秒。
3.如权利要求2所述的方法，其中 该样本包括血液； 该侦测电压的复数脉冲电压的电压值为0. 15 0. 25伏特，该侦测电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为300 400微秒，该侦测电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为15 25晕秒； 该静置电压的复数脉冲电压的电压值为0. 15 0. 25伏特，该静置电压的复数脉冲电压的每ー脉冲的时间宽度为150 250微秒，该静置电压的复数脉冲电压的两个相邻脉冲的间隔为150 250晕秒； 该第一电压的电压值为0. 3 0. 4伏特，该第二电压的电压值为0. 15 0. 25伏特，该第一电压的施加时间为0. 4 0. 6秒，该第二电压的施加时间为I 2秒； 该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. I秒； 该试剂更包含葡萄糖氧化酶； 该中介物为铁氰化钾；以及 该测量期所测量的为该样本的血糖浓度。
4.ー种使用ー电化学感测片測量一祥本的方法，包括下列步骤在侦测到一祥本之后，经ー第一时间后，在一去干扰期，施加一第一电压于该电化学感测片的两电极之间；以及 在ー测量期，施加一第二电压于该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。
5.ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，其中该生物样本具一干扰物及一分析物浓度，包括下列步骤 提供该电化学感测片； 在侦测到该电化学感测片受有该生物样本之后，经ー第一时间后，氧化该干扰物；以及 测量该分析物浓度。
6.ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，其中该生物样本具ー干扰物，包括下列步骤 提供该电化学感测片； 在侦测到该电化学感测片受有该生物样本之后，经ー第一时间后，氧化该干扰物；以及 测量通过该生物样本之一电性參数。
7.如权利要求6所述的方法，其中 该生物样本包括血液； 该氧化该干扰物的步骤包括施加一第一电压； 该测量通过该生物样本之该电性參数的步骤包括施加一第二电压； 该第一电压大于该第二电压； 该第一电压为固定电压或复数脉冲电压； 该第二电压为固定电压； 该第一电压的电压值为0. 15 I伏特，该第二电压的电压值为0. I 0. 9伏特，该第一电压的施加时间为0. I I秒，该第二电压的施加时间为0. 2 10秒； 该电性參数包括该电化学感测片上的两电极之间的ー感测电流，该感测电流与该生物样本的一分析物浓度在一测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度包括血糖浓度；以及 在施加该第一电压与施加该第二电压之间进行下列两项操作其中之一 进行断电，以使ー測量电路形成ー开路状态；以及 施加0伏特电压于该两电极之间，其中该两项操作其中任何之一的操作时间皆为0. 01 0. 5 秒。
8.ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，包括下列步骤 以ー第一电压侦测该电化学感测片是否受有该生物样本； 于该电化学感测片受有该生物样本后，以ー第二电压静置该电化学感测片一第一时间； 以ー第三电压处理该生物样本；以及 以ー第四电压测量通过该生物样本之一电性參数。
9.如权利要求8所述的方法，其中 该生物样本包括血液； 该第一电压是复数脉冲电压该第二电压为零或大于零的固定电压或复数脉冲电压； 该电性參数包括该电化学感测片上的两电极之间的ー感测电流，该感测电流与该生物样本的一分析物浓度在一测量范围内呈数学上的线性关系，以由该感测电流计算出该分析物浓度，该分析物浓度包括血糖浓度； 该第三电压为固定电压或复数脉冲电压； 该第四电压为固定电压； 该第三电压大于该第四电压； 该第三电压的电压值为0. 15 I伏特，该第四电压的电压值为0. I 0. 9伏特，该第三电压的施加时间为0. I I秒，该第四电压的施加时间为0. 2 10秒；以及 在施加该第三电压与施加该第四电压之间进行下列两项操作其中之一 进行断电，以使ー測量电路形成ー开路状态；以及 施加0伏特电压于该两电极之间，其中该两项操作其中任何之一的操作时间皆为.0. 01 0. 5 秒。
10.ー种使用ー电化学感测片測量一生物样本的方法，包括下列步骤 以ー第一电压处理该生物样本；以及 以低于该第一电压之一第二电压测量通过该生物样本之一电性參数。
全文摘要
一种使用电化学感测片测量样本的方法，其包括下列步骤在样本侦测期，施加侦测电压至该电化学感测片的两电极之间；经静置期后，在去干扰期，施加第一电压至该两电极之间；以及在测量期，施加第二电压至该两电极之间，其中该第一电压大于该第二电压，该第一电压为固定电压或复数脉冲电压，该第二电压为固定电压。
文档编号G01N27/49GK102866196SQ201110319118
公开日2013年1月9日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年7月6日
发明者徐振腾, 苏俊玮, 陈界行 申请人:华广生技股份有限公司