检测生物分析物的伏安测量系统的制作方法

检测生物分析物的伏安测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及测定样品中的分析物浓度的系统、方法及装置。在测定样品中的分析物浓度时，线性、循环或非循环伏安扫描和/或半积分、导数或半导数等数据处理的使用可提高准确性。血细胞容量补偿并结合数据处理可降低血细胞容量对全血中葡萄糖分析的影响。另一方面，快速率扫描可降低血细胞容量的影响。
【专利说明】检测生物分析物的伏安测量系统
[0001]相关申请的参考
[0002]本申请要求2004年5月14 日提交的题为“Methods for Using Linear or CyclicVoltammetry in Assaying Glucose and Other Biological Analytes，，的美国临时申请第60/571, 388号的权益，该临时申请通过引用而全文结合于此。
【背景技术】
[0003]定量测定生物流体中的分析物对生理异常的诊断和治疗有用。例如，测定生物流体(例如血液)中的葡萄糖水平对必须频繁检查其血糖水平以调整其饮食和/或药物治疗的糖尿病个体很重要。
[0004]电化学法已用于这样的用途。电化学生物传感器可使用分析物特异性酶(例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶)催化全血样品中的葡萄糖氧化。在酶的催化氧化过程中，酶的氧化还原中心接受来自分析物的电子。
[0005]此氧化还原中心可为葡萄糖氧化酶的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，或为酶的辅因子，例如葡萄糖脱氢酶的吡咯并喹啉醌(PQQ)。然后，酶获得的电子可通过介体移动至电极，该介体通过酶的氧化转变为还原形式。最后，介体的还原形式，例如铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的亚铁氰化物形式，在电极处被氧化，产生可检测的电流。
[0006]该过程可通过以下方程式表示:
[0007](I)葡萄糖 +EQx==EKed+ 产物
[0008]⑵EKed+nMed0x==nMedKed+E0x
[0009](3) MedEed==Med0x+ne_
[0010]其中，Eqx和EKed分别为酶的氧化还原中心的氧化和还原形式,而Medto和MedKed分别是介体的氧化和还原形式。酶反应的产物可为葡糖酸或葡糖酸内酯。
[0011]一种已用来定量生物流体中的分析物的电化学法是电量分析法。例如，Heller等在美国专利第6，120，676号中描述了用于全血葡萄糖检测的电量分析法。在电量分析法中，通过彻底氧化小体积中的分析物，并积分随氧化时间变化的电流，以产生代表分析物浓度的电荷，定量分析物(葡萄糖)浓度。换句话说，电量分析法捕获传感片中的葡萄糖总量。
[0012]电量分析法的一个重要方面是到电荷对时间的积分曲线的末端，电荷变化的速率变得相对恒定，产生稳态条件。电量分析曲线的此稳态部分在曲线中形成相对平的平坦区，因此能够精确测定对应的电流。但是，电量分析法需要全体积的分析物完全转变。因此，该方法耗时，不能提供电化学装置(例如监测葡萄糖的产品)的使用者要求的快速结果。电量分析法的另一个问题是为提供精确的结果，必须将传感单元控制成小体积，这对批量生产的器件可能很难。
[0013]另一种已用来定量生物流体中的分析物的电化学法是电流分析法。在电流分析法中，以跨接传感片的工作电极和对电极的恒定电位(电压)检测末期的电流。电流用来定量生物样品中的分析物。电流分析法用来测量电化学活性物质被氧化或还原的速率，由此检测分析物被氧化或还原的速率。例如在美国专利第5，620, 579,5, 653，863,6, 153，069和6，413，411中已描述了许多用于生物传感器的电流分析法的变形例。电流分析法通过测量与扩散速率成比例的电流和分析物的体相浓度，抽查电极表面附近的分析物浓度。
[0014]电流分析法的缺点是施加电位后电流的非稳态特性。相对于时间的电流变化速率开始时非常快，由于基本扩散过程性质的改变，随着分析进行变得慢一些。一直到电极表面的被还原介体的消耗速率等于扩散速率，才能获得稳态电流。因此，在非稳态时间段内检测电流可能比在稳态时间段内进行检测更不精确。
[0015]检测全血样品中的分析物的一个重要方面是血细胞容量的作用。血细胞容量是红细胞(RBC)体积，表示为RBC体积在全血样品中的百分率。全血样品的血细胞容量值在约20-60%的范围内，通常约40%。
[0016]试剂生物传感器包括可通过电化学反应检测血液标本中的葡萄糖的任意系统。试剂生物传感器的实例包括Bayer Healthcare, LLC of Elkhart, Indiana提供的
Ascensia AUTODISC?和Elite? 生物传感器;位于Abbott Park, Illinois提供的Abbott的 Precision?.生物传感器;位于 Indianapolis, Indiana 提供的 Roche 的 Accuclicck? 生物传感器；以及位于Milpitas, California的Lifescan提供的One Touch Ultra4'生物传感器。[0017]典型的电化学传感片包含工作电极、对电极和可选的第三电极。参考电位可由对电极(如果适当配置的话)或可选的第三电极提供给系统。用聚合物作为粘合剂，将带有酶(例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶)的试剂层和介体(例如铁氰化物或六胺化钌)印刷或淀积在工作电极上或工作电极和对电极上。
[0018]用作试剂粘合剂的聚合物的实例包括CMC(羧甲基纤维素)和PEO(聚环氧乙烷)。向试剂层中加入各种类型和分子量的聚合物可有助于过滤红细胞，防止其覆盖电极表面。
[0019]最好通过使用多种技术，例如描述于第6，531，040、5，798，031和5，120,420号美国专利的那些技术，将电极印刷在绝缘衬底上来制作传感片。试剂可与氧化葡萄糖的酶(例如葡萄糖氧化酶)、介体(例如铁氰化物)、亲水聚合物(例如聚环氧乙烷(PEO))和合适的缓冲液(例如柠檬酸盐缓冲液)的混合物共同印刷在工作电极和对电极上。
[0020]或者，也可使用2003年10月24日提交的申请序号60/513，817的美国临时专利中描述的方法，将不同的试剂化学品分别印刷或微淀积在工作电极和对电极上，工作电极上的试剂含酶、介体、聚合物，对电极上的试剂含可与介体相同或不同的可溶性氧化还原物质；以及聚合物。在一个实施方案中，用于微淀积的聚合物是羧甲基纤维素。
[0021]可用于读取本发明试剂生物传感器的合适台式电化学仪器例如可包括但不限于:位于 West Lafayette, Indiana 的 BAS Instruments 提供的 BAS100B 分析仪；位于Austin, Texas 的 CH Instruments 提供的 CH Instrument 分析仪；位于 Lawrence, Kansas的Cypress Systems提供的Cypress电化学工作站；以及位于Princeton, New Jersey的Princeton Research Instruments提供的EG&G电化学仪器。手提式仪器例如可包括BayerCorporation 的 Ascensia Bregzei^tIElite*测量仪。
[0022]葡萄糖的生物传感器可具有淀积在电极上的酶和介体。该传感器检测葡萄糖的能力受到RBC阻断血样中相关试剂的扩散的影响。因为电流分析法的电流与还原形式介体的扩散成正比，所以血细胞容量对葡萄糖检测的准确性具有显著影响。依靠全血样品中的血细胞容量水平，RBC引起葡萄糖读数偏差。
[0023]在降低全血对葡萄糖检测结果的血细胞容量影响的尝试中，已提出了各种方法和技术。例如，Ohara等在美国专利第6，475，372号中公开了一种使用正电位和反电位脉冲的电流比率补偿电化学葡萄糖检测中的血细胞容量影响的方法。McAleer等在美国专利第5，708, 247和5，951, 836号中公开了一种使用二氧化娃微粒过滤电极表面的RBC从而降低血细胞容量影响的试剂配制方法。Carter等在美国专利第5，628，890号中公开了一种因为血细胞容量的影响而使用与筛层组合的电极的大间距来分散血样的方法。
[0024]用于降低可归因于血细胞容量影响的偏差的这些常规技术包括(a)聚合物共同淀积，以最小化血细胞容量影响，(b)加入各种熔凝硅石，以加强聚合物层的过滤作用，(C)基于正和反电位脉冲的电流比率的补偿系数，以及(d)利用全血样品中当前的溶液电阻自补偿。尽管这些方法可能有用，但常规的葡萄糖传感器仍表现出可归因于血细胞容量影响的显著分析偏差。因此，需要提供可降低血细胞容量影响造成的偏差的生物流体内分析物(尤其是全血葡萄糖含量)定量系统。

【发明内容】

[0025]一方面，本发明提供测定样品中的分析物浓度的方法，它包括对样品实施非循环扫描，并测定样品中的分析物浓度。
[0026]另一方面，本发明提供手提式分析物测量装置，用于测定样品中的分析物浓度。分析物测量装置包括适于装入传感片的非循环扫描测量装置。非循环扫描测量装置包含至少两个装置触点，它通过电路与显示器电连通。传感片包含至少第一和第二传感片触点，它通过导体与工作电极和对电极电连通，其中第一个试剂层在其中至少一个电极之上，第一层包含氧化还原酶及氧化还原对中的至少一种物质。非循环和线性扫描测量装置被同时提供。
[0027]又一方面，本发明提供一种测定样品中的分析物浓度的方法，它包括对样品实施伏安正向线性扫描，检测获得的电流，对检测的电流实施数据处理，并测定样品中的分析物浓度。
[0028]再一方面，本发明提供一种手提式测量装置，用于测定样品中的分析物浓度，其中所述装置适于装入传感片。该装置包括触点、至少一个显示器以及在触点和显示器之间建立电连通的电路。电路包含加电器和电连通中的处理器，处理器与包含计算机可读取软件代码的计算机可读取存储介质电连通。当处理器执行计算机可读取软件代码时，软件代码使处理器执行半积分、导数和/或半导数数据处理和/或伏安扫描。
[0029]为了提供对说明书和权利要求书的清晰且一致的理解，提供以下的定义。
[0030]术语“介体”定义为可被氧化或还原并可转移一个或多个电子的物质。介体是电化学分析中的一种试剂，不是目的分析物，但提供对分析物的间接测量。在简化系统中，介体响应分析物的氧化或还原而经受氧化还原反应。被氧化或还原的介体然后在工作电极经历相反的氧化还原反应，再生为其原始的氧化值。
[0031]术语“氧化还原反应”定义为两种物质之间的化学反应，它包括将第一物质的至少一个电子转移至第二物质。因此，氧化还原反应包括氧化和还原。氧化半电池反应包括第一物质失去至少一个电子，而还原半电池包括将至少一个电子加给第二物质。被氧化物质的离子电荷的正电增加，其量等于被转移的电子数。同样，被还原物质的离子电荷的正电减少，其量等于被转移的电子数。
[0032]术语“氧化还原对”定义为具有不同氧化值的两种共轭化学物质。还原具有较高氧化值的物质产生具有较低氧化值的物质。或者，氧化具有较低氧化值的物质产生具有较高氧化值的物质。
[0033]术语“氧化值”定义为化学物质(例如原子)的形式离子电荷。较高氧化值(例如(III))正电强，较低氧化值(例如(II))正电弱。
[0034]术语“可逆的氧化还原对”定义为一对氧化还原物质，其中在SissR换的半高处，半积分的正向和反向扫描之间的间隔为至多30mV。例如，在图3B中，除了显示Siss转换高度外，还显示了铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的正向和反向半积分扫描。在其中半高Siss转换线与正向和反向扫描线相交的线处，扫描线之间的间隔为29mV，确认了铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对在所示扫描速率的可逆性。
[0035]术语“准可逆氧化还原对”定义为这样的氧化还原对:在氧化还原对的Siss转换的半高处，半积分的正向和反向扫描之间的间隔大于30mV。
[0036]术语“稳态”定义为相对于电压的电化学电流的变化相对恒定，例如在±10或±5% 内。
[0037]术语“换向点”定义为在循环或非循环扫描中当停止正向扫描并开始反向扫描时的点。
[0038]术语“线性扫描”定义为这样的扫描:在固定扫描速率下，电压单“正向”变化，例如由-0.5V至+0.5V，以提供1.0V的扫描范围。线性扫描可近似为一系列的电位增量变化。如果一定时间间隔内出现的增量非常接近，则它们相当于连续的线性扫描。因此，施加近似于线性改变的电位变化可被看作是线性扫描。
[0039]术语“循环扫描”定义为线性正向扫描和线性反向扫描的组合，其中，扫描范围包括氧化还原对的氧化峰和还原峰。例如，用于在葡萄糖传感器中使用的铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的循环扫描的实例为以循环方式由-0.5V至+0.5V并回到-0.5V的电位变化，其中氧化峰和还原峰都包含在扫描范围内。
[0040]术语“非循环扫描”在一个方面定义为这样的扫描:其包含的正向或反向电流峰中的某一方比另一方多。例如，非循环扫描的一个实例是这样的扫描:它包括正向和反向线性扫描，其中正向扫描开始的电压与反向扫描停止的电压不同，例如由-0.5V至+0.5V,然后回到+0.25V。在另一实例中，在距氧化还原对的形式电位Ecit至多±20、±10或±5mV处开始扫描时，非循环扫描可于基本相同的电压开始和结束。在另一方面，非循环扫描定义为这样的扫描:其包含的正向和反向线性扫描基本排除了氧化还原对的氧化峰和还原峰。例如，扫描可在氧化还原对的稳态区内开始、换向和结束，由此排除了该氧化还原对的氧化峰和还原峰。
[0041]术语“快扫描”和“快扫描速率”定义为其中电压以至少176mV/秒的速率变化的扫描。优选的快扫描速率为超过200、500、1000或2000mV/秒的速率。
[0042]术语“慢扫描”和“慢扫描速率”定义为其中电压以至多175mV/秒的速率变化的扫描。优选的慢扫描速率为慢于150、100、50或IOmV/秒的速率。
[0043]术语“手提式装置”定义为可人手把持并易携带的装置。手提式装置的一个实例是可由 Bayer Healthcare, LLC，Elkhart, IN 获得的Ascensia? Elite 血糖监测系统附带的测量装置。
[0044]用语“在......上(on) ”定义为“在......上面(above) ”或相对于所描述的方
向。例如，如果第一组件淀积在第二组件的至少一部分上，则将第一组件描述成“淀积在第二组件上”。在另一实例中，如果第一组件存在于第二组件的至少一部分上，则将第一组件
描述成“在第二组件上”。术语“在......上”的使用不排除在所述上部和下部组件之间存
在物质。例如，第一组件在其上表面上可具有被覆，但仍可将覆盖第一组件及其顶部被覆的
至少一部分的第二组件描述为“在第一组件上”。因此，术语“在......上”的使用可能意
味着相关的两组件在物理上彼此接触或不接触。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]图1A-1B示出了典型的传感片的工作电极和对电极的顶视图和端视图。
[0046]图2A-2B提供了图1A-1B的传感片的外视图。
[0047]图2C是测量装置的图示。
[0048]图3A表不传感器系统的循环伏安图。
[0049]图3B是对应于图3A的循环伏安图的半积分图。
[0050]图3C表示非循环扫描，其中反向扫描在反向电流峰开始前终止。
[0051]图3D表示非循环数据的半积分。
[0052]图3E将循环扫描与非循环扫描比较，其中非循环扫描的正向扫描在氧化还原对的形式电位Etlt附近开始。
[0053]图3F比较图3E的半积分电流。
[0054]图3G表示在稳态区中叠加的循环扫描和非循环扫描。
[0055]图3H比较图3G的非循环扫描的半积分电流值和记录的电流值。
[0056]图4A表示在20%血细胞容量的全血样品中的16mM亚铁氰化物的循环伏安图、半积分和半导数。
[0057]图4B是图4A的半导数曲线的放大。
[0058]图4C-4E表示以下的图7A、7B和7C的循环伏安图的正向线性扫描部分的半导数曲线。
[0059]图4F示出了图4C-4E的半导数电流。
[0060]图4G示出了由伏安图(LS)、伏安图数据的半积分(Si)和伏安图数据的半导数(sd)的不变正向扫描得到的理论葡萄糖值的对比。
[0061]图5是一组循环伏安图，显示了在水性溶液中变化的葡萄糖浓度的作用。
[0062]图6显示了图5的伏安图的半积分电流。
[0063]图7A-7C是循环伏安图，图解全血中血细胞容量百分率和葡萄糖浓度变化的作用。
[0064]图7D-7F是非循环伏安图，图解全血中血细胞容量百分率和葡萄糖浓度变化的作用。
[0065]图8A-C表示图7A-7C的半积分电流。
[0066]图8D-8F表示图7D-7F的半积分电流。[0067]图9A-9C是循环伏安图，图解变动的扫描速率对血细胞容量影响的作用。
[0068]图10A-10C表示对应于图9A-9C的循环扫描的半积分电流。
[0069]图11A-11C表示基于图9A-9C的实验结果的图10A-10C的半积分线之间的相关，以及各样品的参考葡萄糖浓度。
[0070]图12表示半积分电流峰和半积分电流稳态值，可用于测定血细胞容量指数。
[0071]图13A表示血细胞容量指数与全血的血细胞容量之间的关联。
[0072]图13B表示电流/葡萄糖(μΑ/mg/dL)校正线的斜率对由图1lA获得的血细胞容
量百分率。
[0073]图14表示使用血细胞容量指数针对血细胞容量校正葡萄糖含量(mg/dL)的作用。
[0074]图15A-15C表不相对于电压画出的图7A-7C的正向扫描的导数电流。
[0075]图16A示出0.3V时的电流与20、40和60%血细胞容量下的葡萄糖百分率的关系曲线。
[0076]图16B示出血细胞容量百分率与图15中图解的负峰和正峰比率的关系曲线。
[0077]图16C示出图16A的曲线斜率与血细胞容量百分率的关系曲线。
[0078]图16D表示用导数电流针对血细胞容量校正葡萄糖含量的作用。
[0079]图17A-17B分别表示非循环扫描的记录电流值和半积分电流值的剂量反应曲线。
[0080]图17C将由非循环扫描获得的葡萄糖浓度值的精确性与具有慢扫描速率的循环扫描相比较。
[0081]
【发明内容】

[0082]电化学分析系统测定生物流体中的分析物浓度，例如全血的葡萄糖浓度。该系统包括可对含生物样品的传感片实施伏安线性、循环或非循环扫描的装置。伏安扫描在施加于试条的电位(电压)随时间线性变化的同时检测传感片的电流(安培数)。所述装置可对比所得到的电流和电压数据，以测定样品中的分析物浓度，同时针对特定血样的血细胞容量变化校正结果。所述装置还可实施一种或多种数据处理，包括基于半积分、导数和半导数的那些数据处理，以对比和校正伏安数据。
[0083]文中，在测定全血样品中的葡萄糖浓度的语境中描述该系统。但是，在生物流体(包括血浆、尿、唾液和间质液)中存在胆固醇、甘油三酯、乳酸盐、丙酮酸盐、醇、胆红素尿酸、NAD (P) H和一氧化碳之类的分析物的场合，这类系统可具有另外的应用。
[0084]系统概沭
[0085]测定分析物浓度的系统可包括用以容纳样品的传感片以及执行一种或多种扫描技术和一种或多种数据处理的测量装置。一方面，本发明可为含一个或多个传感片以及执行扫描技术和数据处理以输出分析物浓度的手提式电子装置的成套工具。
[0086]传感片可包括工作电极、对电极，并可选地包括参考电极或第三电极。一方面，
可通过共同印刷/共同淀积，用单层试剂包覆工作电极和对电极，例如在Aseensia?autodisc传感器中。另一方面，各个电极可用针对其所处电极作了优化的试剂层包覆。工作电极上的试剂层包含氧化血样中的葡萄糖的酶和介体，所述介体例如是在氧化葡萄糖还原该酶后再氧化该酶的氧化还原化合物。被还原的介体将葡萄糖氧化酶反应的电子携带至电极，在工作电极表面被再氧化。
[0087]该再氧化导致电子通过传感片的电极和导体。传感片的导体与测量装置电连通，测量装置在电极之间施加电压差。该装置可记录通过传感器的电流，作为对血样葡萄糖含
量的量度。
[0088]全血样品被加载到传感片上，血液中的葡萄糖与试剂层内或附近的酶反应。被还原的介体从样品至工作电极的扩散速率可限制在工作电极和对电极之间通过的电流。
_9] 扫描技术
[0090]与其中施加恒定电压并同时检测随时间变化的电流的常规电流分析法和电量分析法不同，伏安扫描包括以固定速率(V/秒)施加跨接于电极的电位(电压)，并检测随施加的电位变化的电流。伏安扫描可以线性、循环或非循环方式进行。一般将循环伏安扫描称为“循环伏安法”。
[0091 ] 在线性扫描中，在工作电极的电位以恒定速率随时间线性变化时检测工作电极的电流。扫描范围(例如由-0.5V至+0.5V)可覆盖氧化还原对的还原和氧化态，以发生由一个状态向另一个状态的转换。在工作电极上测量的电流可被认为具有三个分量:平衡电流、扩散电流和表面电流。表面电流可来源于吸附在电极上的任何物质，一般较小而可忽略。平衡电流和扩散电流是所得到的伏安图中示出的主要分量。
[0092]线性扫描伏安图(电流对电压的曲线图)的特征由下图给出:在扫描过程中以平衡电流开始，达到峰值电流，并衰减至较低的电流电平。在初始峰值电流之后，检测的电流衰减并接近稳态区，在稳态区中，被还原介体在电极表面处的氧化达到扩散所限定的最大速率。因此，在此扫描平坦区的稳态电流表示由电极的扩散所限定的电流，可用作对血样中葡萄糖含量的量度。
[0093]对于循环或非循环扫描，在完成正向扫描之后，以和正向扫描基本相同的扫描速率实施反向电位线性扫描。循环扫描以及某些情况下的非循环扫描可检验氧化还原物质由还原态向氧化态的转变(反之亦然)，该转变与施加的电位有关，或与氧化还原物质对电极表面的扩散速率有关。
[0094]与线性扫描相比，循环和非循环扫描可更好地呈现出扫描稳态(由扩散限定的)部分。循环和非循环扫描的优势可能对于快扫描速率下来自准可逆氧化还原对的稳态电流的定量尤其有利。有关线性和循环扫描的其它信息可见“Electrochemical Methods:Fundamentals and Applications，，，A.J.Bard 和 LR.Faulkner, 1980。
[0095]非循环扫描相比于循环扫描可具有多种优势，包括扫描时间较短，以及被电化学转变为可测态的介体量显著下降。因此，如果介体在分析物作用下被还原，并在测量中被电化学氧化，则在被氧化的介体被电化学还原前终止反向扫描，如此可降低样品中对分析物无反应的还原介体量。减少扫描时间可缩短分析时间，对用户有明显益处。
[0096]图3A示出了铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的25mV/秒循环扫描数据，作为循环伏安图。该伏安图的特征在于-0.3V至+0.6V的正电压扫描过程中的正向扫描峰，它代表亚铁氰化物氧化，以及在由+0.6V回到-0.3V的负电压扫描过程中的反向扫描峰，它代表铁氰化物还原。参照对电极可知，正向和反向扫描峰以铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的形式电位ΕΜ(-0.05mV)为中心。在这方面，对电极的电位基本上通过对电极上存在的主要氧化还原物质即铁氰化物的还原电位测定。图3B示出了伏安图数据的半积分，以表明该数据处理方法对原始数据的作用。图3C显示了可比较的非循环扫描，其中反向扫描在反向电流峰产生前终止。图3D示出了非循环扫描的半积分。[0097]随着电位相对于形式电位Etlt增加，该扫描过程导致工作电极附近的电流愈发升高。与此同时，在电极表面的氧化产生耗尽区，由此在电极附近产生浓度梯度。该浓度梯度产生一种将附加介体向电极扩散的驱动力。当被分析物或氧化还原酶还原的介体移动到工作电极并被再氧化时，这些力合在一起在伏安图中形成初始的正向峰。随着扫描继续，电流衰减并接近图3A中由-0.3至-0.6V的稳态区。在稳态区中检测的电流可能与被还原的介体的浓度相关，因此与血样的葡萄糖含量相关。
[0098]尽管可选择正向和反向扫描开始的电位(扫描范围)，以覆盖氧化还原对的还原和氧化态，但可缩窄扫描范围，以缩短分析时间。但是，扫描范围最好包含氧化还原对的稳态区。例如，在25mV/秒扫描速率下，以如下的Nernst方程式描述亚铁氰化物/铁氰化物可逆氧化还原对的还原[Red]和氧化[Ox]物质的浓度和所得到的得的电极电位:
[0099]
【权利要求】
1.一种测定样品中分析物的浓度的方法，包括: 对所述样品实施伏安正向线性扫描，其中所述正向线性扫描实施变化的电压； 测量随变化的电压变化的电流； 对测量的电流实施数据处理；以及 响应于所述数据处理来测定所述样品中分析物的浓度。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述分析物选自由葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、乳酸盐、丙酮酸盐、醇、胆红素、尿酸、NAD (P) H和一氧化碳组成的组。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述样品为全血。
4.如权利要求1所述的方法，还包括在所述正向线性扫描的换向点处对所述样品实施伏安反向线性扫描。
5.如权利要求4所述的方法,其中所述伏安正向和反向线性扫描包括非循环扫描。
6.如权利要求4所述的方法,其中所述伏安正向和反向线性扫描包括循环扫描。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述反向扫描包括至少25mV的稳态区。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述扫描的稳态区包括相对于至多±10%的电压的电化学电流变化。
9.如权利要求4所述的方法，其中选择所述换向点以提供25至400mV的稳态区。
10.如权利要求1所述的方法，还包括以至少176mV/秒的速率改变所述正向扫描的电压。
11.如权利要求10所述的方法，还包括以至少500mV/秒的速率改变所述正向扫描的电压。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述正向扫描包括400至1000mV的扫描范围。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述正向扫描包括在氧化还原对的两种物质之间提供至少100:1浓度比率的至少一个电压。
14.如权利要求1所述的方法,其中所述正向扫描包括在工作电极处的至少180mV的至少一个电位。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述数据处理选自由半积分数据处理、导数数据处理、半导数数据处理和其组合组成的组。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述数据处理包括半积分数据处理。
17.如权利要求16所述的方法，其中实施数据处理包括对来自所述正向线性扫描的电流进行半积分并测定稳态半积分电流。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述半积分数据处理将至少一个稳态电流与至少一个受血细胞容量影响的平衡电流区分开。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述半积分数据处理包括至少一个半波积分。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述半积分数据处理没有时间依赖性因子。
21.如权利要求16所述的方法，还包括响应于血细胞容量补偿来测定电流峰值对稳态电流值的比率。
22.如权利要求1所述的方法，其中所述数据处理包括半导数数据处理。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述半导数数据处理将至少一部分伏安测量电流区转变为峰。
24.如权利要求1所述的方法，其中所述数据处理包括导数数据处理。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述导数数据处理包括血细胞容量补偿，所述血细胞容量补偿包括将负峰值除以正峰值。
26.如权利要求1所述的方法，其中所述测定包括血细胞容量补偿。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述血细胞容量补偿包括测定电流峰值对稳态电流值的比率。
28.如权利要求1所述的方法，其中所述测定包括将至少一个稳态电流值引入补偿方程。
29.如权利要求1所述的方法，其中所测定的样品中分析物的浓度提供的浓度值比用电量分析法替代所述伏安正向线性扫描时测得的浓度值更接近于由基准仪器获得的浓度值。
30.一种测量装置，用于测定样品中分析物的浓度，所述测量装置包括: 触点；以及 与所述触点电连通的电子电路，所述电子电路包括: 电连通的电荷充电器和处理器， 所述处理器与计算机可读存储介质电连通； 其中所述处理器测量来自触点的电流，以及 所述计算机可读存储介质包括计算机可读软件代码，所述计算机可读软件代码在被所述处理器执行时根据由所述触点测量的电流来测定所述样品中分析物的浓度； 其中所述计算机可读软件代码在被所述处理器执行时导致所述电荷充电器通过所述触点实施伏安扫描并且导致所述处理器对测量的电流实现数据处理， 所述数据处理选自由半积分数据处理、导数数据处理、半导数数据处理和其组合组成的组。
31.如权利要求30所述的装置，其中所述分析物选自由葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、乳酸盐、丙酮酸盐、醇、胆红素、尿酸、NAD (P) H和一氧化碳组成的组。
32.如权利要求30所述的装置，其中所述计算机可读软件代码在被所述处理器执行时导致所述电荷充电器通过所述触点实施伏安正向线性扫描。
33.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括半积分数据处理，所述半积分数据处理包括对测量的电流进行半积分并测定稳态半积分电流。
34.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括半积分数据处理，所述半积分数据处理将至少一个稳态电流与至少一个受血细胞容量影响的平衡电流区分开。
35.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括半积分数据处理，所述半积分数据处理包括至少一个半波积分。
36.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括半积分数据处理，所述半积分数据处理没有时间依赖性因子。
37.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括半积分数据处理并且包括血细胞容量补偿，所述血细胞容量补偿包括测定电流峰值对稳态电流值的比率。
38.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括导数数据处理，所述导数数据处理包括血细胞容量补偿，其中所述血细胞容量补偿包括将负峰值除以正峰值。
39.如权利要求30所述的装置，其中所述数据处理包括半导数数据处理，所述半导数数据处理将至少一部分伏安测量电流区转变为峰。
40.一种测量装置，用于测定样品中分析物的浓度，所述测量装置包括: 触点；以及 与所述触点电连通的电子电路； 所述电子电路包括: 电连通的电荷充电器和处理器，所述处理器与计算机可读存储介质电连通； 其中所述处理器测量来自触点的电流，以及 所述计算机可读存储介质包括计算机可读软件代码，所述计算机可读软件代码在被所述处理器执行时导致所述电荷充电器通过所述触点实施伏安正向线性扫描并且根据由所述触点测量的电流来测定所述样品中分析物的浓度。
41.如权利要求40所述的装置，其中所述计算机可读软件代码在被所述处理器执行时还导致所述电荷充电器通过所述触点在所述正向线性扫描的换向点处实施伏安反向线性扫描。
42.如权利要求41所述的装置，其中所述伏安正向和反向线性扫描包括非循环扫描。
43.如权利要 求41所述的装置，其中所述伏安正向和反向线性扫描包括循环扫描。
44.如权利要求41所述的装置，其中所述反向线性扫描在稳态区内并且具有10至200mV的扫描范围。
45.如权利要求41所述的装置，其中选择所述换向点以提供25至400mV的稳态区，所述扫描的稳态区包括相对于至多±10%的电压的电化学电流变化。
46.如权利要求41所述的装置，其中所述反向线性扫描在距换向点负向50至500mV的电位上终止。
47.如权利要求41所述的装置，其中所述反向扫描在反向扫描电流偏离稳态电流达到至少25%时终止。
48.如权利要求40所述的装置，其中所述正向扫描包括在氧化还原对的两种物质之间提供至少100:1浓度比率的至少一个电压。
49.如权利要求40所述的装置，其中所述分析物选自由葡萄糖、胆固醇、甘油三酯、乳酸盐、丙酮酸盐、醇、胆红素、尿酸、NAD (P) H和一氧化碳组成的组。
50.如权利要求40所述的装置，还包括传感片，所述传感片包括第一传感片触点和第二传感片触点，所述第一传感片触点和所述第二传感片触点与所述触点电连通， 所述第一传感片触点与工作电极电连通，以及 所述第二传感片触点通过导体与对电极电连通， 其中第一试剂层在所述电极中的至少一个电极上，所述第一试剂层包括氧化还原酶和氧化还原对中的至少一种物质。
51.如权利要求50所述的装置，所述传感片还包括: 在所述对电极上的第二试剂层，所述第二试剂层包括氧化还原对中的至少一种物质， 其中所述第一试剂层在所述工作电极上。
【文档编号】G01N27/48GK103901092SQ201410099343
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2005年5月16日 优先权日:2004年5月14日
【发明者】伍焕平 申请人:拜尔健康护理有限责任公司