使用来自电化学分析物测量中的恢复脉冲的信息的方法以及合并所述方法的设备、装置...的制作方法_3

文档序号:9493534阅读:来源:国知局
z到大约20kHz,从大约 2kHz到大约19kHz,从大约3kHz到大约18kHz,从大约4kHz到大约17kHz,从大约 5kHz到大约16kHz,从大约6kHz到大约15kHz,从大约7kHz到大约14kHz,从大约8 kHz到大约13kHz,从大约9kHz到大约12kHz,或从大约10kHz到大约11kHz。在其它 实例中,AC块中的每一个段的频率可以为大约1kHz,大约2kHz,大约3kHz,大约4kHz, 大约5kHz,大约6kHz,大约7kHz,大约8kHz,大约9kHz,大约10kHz,大约11kHz,大 约 12kHz,大约 13kHz,大约 14kHz,大约 15kHz,大约 16kHz,大约 17kHz,大约 18kHz, 大约19kHz或大约20kHz。在另外其它实例中,AC块的每一个段中的每一个信号的频率 可以大于20kHz,也就是说,大约30kHz,大约40kHz或大约50kHz。在一些实例中,一 个或多个段可以具有相同的频率,而在其它实例中,每一个段具有与其它段不同的频率。然 而,四个频率一般是适当的。所采用的确切频率可以通过测量系统时钟的最大频率的简单 整数除法而容易地生成。
[0050] 然而,对于低廉、电池供电的手持仪器而言,针对AC块的段中的信号的最大频率 限制可以高达大约100kHz。除此之外,对模拟带宽、采样率、存储和处理速度的日益增加的 需求快速累加,而典型生物传感器响应的虚部随频率愈加变小。较低的频率具有较长的周 期并花费较长时间来以相当的精度进行采样。
[0051]AC块典型地包括至少两个不同低振幅信号。例如,AC块可以包括诸如例如大约 10kHz或大约20kHz后跟有大约1kHz或大约2kHz之类的两个(2)频率处的两个(2)段。 在其它实例中,AC块包括多个低振幅信号。例如,AC块可以具有诸如例如大约10kHz、大约 20kHz、大约10kHz、大约2kHz和大约1kHz之类的四个(4)频率处的五个(5)段。可替换 地,AC块可以具有诸如例如大约20kHz、大约10kHz、大约2kHz和大约1kHz之类的四个(4) 频率处的四个(4)段。可替换地,AC块可以具有同时应用在大约10kHz、大约20kHz、大约 10kHz、大约2kHz和大约1kHz处的四个(4)频率。仍旧可替换地,AC块可以具有同时应用 所期望的低振幅AC信号的多频激励波形。AC频率可以被顺序地应用、或被组合和被同时应 用并且经由傅里叶变换加以分析。
[0052]AC块可以被应用达大约500msec至大约1. 5sec,大约600msec至大约1. 25sec, 大约700msec至大约lsec,或大约800msec至大约900msec。可替换地,AC块可以被应用 达大约500msec,大约600msec,大约700msec,大约800msec,大约900msec,大约lsec,大约 1. 25sec或大约1. 5sec。特别地,AC块被应用达大约100msec至大约300msec。
[0053] 然而,本领域技术人员理解到,AC段的数目、频率、持续时间和次序可以变化。
[0054]AC电流响应信息可以是在测试序列期间的任何时间处获得的。较低频率处的阻抗 结果可能受分析物浓度影响,如果在电化学电池被DC极化之后获得的话。在一些实例中, 一系列AC电流响应测量可以是在测试序列中早期获得的。在液体样本被应用到生物传感 器之后不久进行的测量将受扩散、温度和试剂可溶解性影响。在其它实例中,AC响应电流 测量可以是在已经应用适宜的样本之后充足的时间处获得的以允许响应稳定化,并避免第 一秒中的瞬态响应。同样地,响应电流测量可以在一个或多个频率处做出。由于其电容性 性质,通过倍频程或十进制而分离的多个AC测量可以提供不同灵敏度或更容易的操纵。
[0055] 关于电化学测量方法中的示例性AC块的附加细节被公开在例如美国专利号 7,338,639; 7,390,667; 7,407,811; 7,417,811; 7,452,457; 7,488,601; 7,494,816; 7,597,793; 7,638,033; 7,751,864; 7,977,112; 7,981,363; 8,148,164; 8,298,828; 8, 377, 707 和 8, 420, 404 中。
[0056] 关于至少一个DC块,其可以包括在大约OmV和预定正电位差之间交替的恒定应用 的电位差,或可通过传统DC电化学方法分析的其它缓慢时变的电位差。然而,本领域技术 人员理解到,所应用的电位差的范围可以且将取决于分析物和所使用的试剂化学作用而变 化。
[0057] DC块可以包括多个脉冲,诸如例如从大约2个脉冲到大约10个脉冲,从大约3个 脉冲到大约9个脉冲,从大约4个脉冲到大约8个脉冲,从大约5个脉冲到大约7个脉冲, 或大约6个脉冲。在其它实例中,DC块可以包括大约2个脉冲,大约3个脉冲,大约4个脉 冲,大约5个脉冲,大约6个脉冲,大约7个脉冲,大约8个脉冲,大约9个脉冲,或大约10 个脉冲。在另外其它实例中,DC块可以具有多于10个脉冲,也就是说,大约15个脉冲,大 约20个脉冲或大约25个脉冲。如本文所使用的,"脉冲"意指至少一个激励和/或一个恢 复周期。然而,脉冲的数目典型地受针对测试序列的可用时间限制。较短持续时间从电极 表面进一步探查,并增加对试剂厚度和扩散改性剂的灵敏度。
[0058]DC块中的每一个脉冲的电位可以从大约0mV到大约450mV,从大约10mV到大 约425mV,从大约15mV到大约400mV,从大约20mV到大约375mV,从大约25mV到大 约350mV,从大约30mV到大约325mV,从大约35mV到大约300mV,从大约40mV到大约 275mV,从大约45mV到大约250mV,从大约50mV到大约225mV,从大约75mV到大约200 mV,从大约100mV到大约175mV,或从大约125mV到大约150mV。在其它实例中,DC块 中的每一个脉冲的电位可以为大约1mV,大约10mV,大约15mV,大约20mV,大约25mV, 大约30mV,大约35mV,大约40mV,大约45mV,大约50mV,大约60mV,大约70mV,大约 80mV,大约90mV,大约100mV,大约110mV,大约120mV,大约130mV,大约140mV,大约 150mV,大约 160mV,大约 170mV,大约 180mV,大约 190mV,大约 200mV,大约 210mV,大 约 220mV,大约 230mV,大约 240mV,大约 250mV,大约 260mV,大约 270mV,大约 280mV, 大约290mV,大约300mV,大约310mV,大约320mV,大约330mV,大约340mV,大约350 mV,大约360mV,大约370mV,大约380mV,大约390mV,大约400mV,大约410mV,大约 420mV,大约430mV,大约440mV,或大约450mV。在另外其它实例中,DC块的每一个脉冲 的电位可以大于450mV,也就是说,大约475mV,大约500mV,大约525mV,大约550mV,大 约 575mV,大约 600mVkHz,大约 625mV,大约 650mV,大约 675mV,大约 700mV,大约 725 mV或大约750mV。在另外其它实例中,激励脉冲电位可以大于、小于或等于大约+450mV。 在一些实例中,一个或多个脉冲可以具有相同的电位,而在其它实例中,每一个脉冲具有与 其它脉冲不同的电位。
[0059] 如以上指出的,所应用的DC电位在激励脉冲之间可以固定在大约OmV处以提供恢 复脉冲,从而使其成为一般连续的激励波形。这与来自已知技术的测试信号序列相对,该已 知技术规定在正DC脉冲之间使用开路,从而排除收集和分析正脉冲之间的电流的可能性。
[0060] 无论数目如何,每一个DC脉冲可以被应用达大约50msec至大约500msec,大约60 msec至大约450msec,大约70msec至大约400msec,大约80msec至大约350msec,大 约90msec至大约300msec,大约100msec至大约250msec,大约150msec至大约200 msec,或大约175msec^可替换地,每一个脉冲可以被应用达大约50msec,大约60msec, 大约 70msec,大约 80msec,大约 90msec,大约 100msec,大约 125msec,大约 150msec, 大约 175msec,大约 200msec,大约 225msec,大约 250msec,大约 275msec,大约 300 msec,大约 325msec,大约 350msec,大约 375msec,大约 400msec,大约 425msec,大约 450msec,大约475msec或大约500insect特别地,+450mV处的每一个DC脉冲可以被应 用达大约250msec,并且OmV处的每一个DC脉冲可以被应用达大约500msecc3仍旧可替换 地,每一个脉冲可以被应用达小于大约50msec或大于大约500msecc3持续时间应当足够长 或者发作软成足以避免充电电流。无论如何,脉冲持续时间应当被应用得足够长以实现合 理的50/60HZ噪声抑制。而且,脉冲之间的时间理想地足够长以允许电化学电池放电并返 回到接近其预脉冲状态。另外,操作电位将取决于介体和测量系统。本文的示例演示了针 对NA导出的氧化还原介体的原理证据。
[0061] 一般而言,每一个DC脉冲的斜坡速率被选择成提供相对于由接近理想的电位转 变提供的峰值电流的峰值电流中的大约50%或更大的减小。在一些实例中,每一个脉冲可 以具有相同的斜坡速率。在其它实例中,一些脉冲可以具有相同的斜坡速率并且其它脉冲 可以具有不同的斜坡速率。在另外其它实例中,每一个脉冲具有其自身的斜坡速率。例如, 有效斜坡速率可以从大约5mV/msec至大约75mV/msec或从大约10mV/msec至大约50 mV/msec,15mV/msec至大约25mV/mse,或大约20mV/msecD可替换地,斜坡速率可以为 大约 5mV/msec,大约 10mV/msec,大约 15mV/msec,大约 20mV/msec,大约 25mV/msec,大 约 30mV/msec,大约 35mV/msec,大约 40mV/msec,大约 45mV/msec,大约 50mV/msec,大 约 55mV/msec,大约 60mV/msec,大约 65mV/msec,大约 70mV/msec或大约 75mV/msec。 特别地,斜坡速率可以从大约40mV/msec至大约50mV/msecD
[0062] 像AC块那样,本领域技术人员理解到,DC脉冲的数目、电位、持续时间和次序可以 变化。
[0063] 在该方法中,AC和/或DC响应电流信息可以在大约2, 000/sec至大约200,000/ sec,在大约 3,ΟΟΟ/sec至大约 190,ΟΟΟ/sec,在大约 4,ΟΟΟ/sec至大约 180,ΟΟΟ/sec,在 大约 5, 000/sec至大约 170, 000,在大约 6, 000/sec至大约 160, 000/sec,在大约 7, 000/ sec至大约 150,ΟΟΟ/sec,在大约 8,ΟΟΟ/sec至大约 140,ΟΟΟ/sec,在大约 9,ΟΟΟ/sec至 大约 130, 000/sec,在大约 10, 000/sec至大约 120, 000/sec,在大约 15, 000/sec至大约 110, 000/sec,在大约 20, 000/sec至大约 100, 000/sec,在大约 30, 000/sec至大约 90, 000/ sec,在大约 40, 000/sec至大
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