在电化学测量期间检测高抗氧化剂水平和从中对分析物浓度防故障的方法及结合其的设...的制作方法_3

文档序号:9493535阅读:来源:国知局
感器的附加细节被公开在例如美国专利号5, 694, 932 ;5, 762, 770 ; 5, 948, 695 ;5, 975, 153 ;5, 997, 817 ;6, 001, 239 ;6, 025, 203 ;6, 162, 639 ;6, 245, 215 ; 6, 271, 045 ;6, 319, 719 ;6, 406, 672 ;6, 413, 395 ;6, 428, 664 ;6, 447, 657 ;6, 451, 264 ; 6, 455, 324 ;6, 488, 828 ;6, 506, 575 ;6, 540, 890 ;6, 562, 210 ;6, 582, 573 ;6, 592, 815 ; 6, 627, 057 ;6, 638, 772 ;6, 755, 949 ;6, 767, 440 ;6, 780, 296 ;6, 780, 651 ;6, 814, 843 ; 6, 814, 844 ;6, 858, 433 ;6, 866, 758 ;7, 008, 799 ;7, 063, 774 ;7, 238, 534 ;7, 473, 398 ; 7, 476, 827 ;7, 479, 211 ;7, 510, 643 ;7, 727, 467 ;7, 780, 827 ;7, 820, 451 ;7, 867, 369 ; 7, 892, 849 ;8, 180, 423 ;8, 298, 401 ;8, 329, 026 以及RE42560,RE42924 和RE42953 中。[0073]测量方法
[0074] 具有抗氧化剂防故障的测量方法:如以上所指出的,这里所描述的测量方法基于 包括使用从具有至少一个DC块的测试序列导出的信息的发明概念,其中该块被设计为提 供与在电化学分析期间氧化还原介体的状态有关的特定信息。特别地,该信息涉及在电化 学分析期间UPM的量(或其比率)以及Μ^和M特征的状态。
[0075] 该方法通常包括向液体样本(如体液)应用具有至少一个DC块的测试序列以及 测量DC电流响应。可替换地,该方法可以包括应用还具有低振幅AC段的块连同至少一个 DC块的测试序列以及测量AC和DC电流响应。图3A-B示出了可结合SMBG和其它测试系统 使用的示例性测试序列。测试序列可以包括两个块,其中,例如,一个块包括AC块后跟受控 制的DC块。
[0076] 当作为测试序列的一部分时,AC块可以包括多个AC段,诸如例如从大约2段到大 约10段,从大约3段到大约9段,从大约4段到大约8段,从大约5段到大约7段,或大约 6段。在其它情况中,AC块可以包括大约2段,大约3段,大约4段,大约5段,大约6段,大 约7段,大约8段,大约9段或大约10段。在另外其它情况中,AC块可以具有多于10段, 也就是说,大约15段,大约20段,或大约25段。在又其它情况中,AC块可以包括1段,其 中该段具有同时应用的多个低频AC信号。
[0077] 本领域技术人员理解到,AC段的数目将受响应的复杂性、相关联的频率范围和可 用于执行测量的时间限制。较高的频率一般要求高带宽电子器件和较快的采样,而较低的 频率耗时更长且典型地更具噪声。段的最大数目因此将是这些参数、选择区分样本所需的 最小计数和频率跨度以及感兴趣的环境和/或干扰物的折衷。
[0078] 如本文所使用的,"大约"意指在诸如所规定的浓度、长度、分子量、pH、电位、时间 帧、温度、电压或体积之类的一个或多个值的统计上有意义的范围内。这样的值或范围可以 在一定量级内,典型地在给定值或范围的20 %内,更典型地在10 %内,并且甚至更典型地 在5%内。由"大约"涵盖的可允许的变化将取决于处于研究之下的特定系统,并可以被本 领域技术人员容易地领会。
[0079]AC块的每一个段中的每一个信号的频率可以从大约1kHz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8kHz到大约13kHz, 从大约9kHz到大约12kHz,或从大约10kHz到大约11kHz。在其它情况中,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。在另外其它情 况中,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。在一些情况中,一个或多个段可以具有相同的频率,而在其它情况中, 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。
[0080] 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。
[0081] 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。 在其它情况中,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。
[0082] AC块可以被应用达大约500毫秒至大约1. 5秒,大约600毫秒至大约1. 25秒,大 约700毫秒至大约1秒,或大约800毫秒至大约900毫秒。可替换地,AC块可以被应用达 大约500毫秒,大约600毫秒,大约700毫秒,大约800毫秒,大约900毫秒,大约1秒,大约 1. 25秒或大约1. 5秒。特别地,AC块被应用达大约100毫秒至大约300毫秒。
[0083] 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。
[0084] 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。在一些情况中, 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。在其它情况中,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。
[0085] 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。
[0086] 发明概念基于下述DC块:其中,DC电位分布图被应用并被用来检测抗氧化剂(如 抗坏血酸盐)以及包括样本的电化学系统的一般化学健康的指示。
[0087] DC块(例如,以下结合图8-10更详细描述的)产生由应用SRBP波形引起的唯一 响应信息。理论上,具有足以引起电极上氧化还原介体的电化学反应的电位的任何DC激励 将产生能够用于定量地测量分析物(如血糖)的电流响应。该电流响应也将受到变化的 Hct和温度水平影响。该研究评估了SRBP波形的值以确定是否附加的唯一信息能够被获取 并用来以与结合激励脉冲信息而对恢复脉冲信息的使用能够用于改进性能的几乎相同方 式改进分析物测量系统性能和/或能力。
[0088] SRBP波形可以包括多个区间,诸如例如,从约2个区间至约10个区间、从约3个 区间至约9个区间、从约4个区间至约8个区间、从约5个区间至约7个区间、或约6个区 间。在其它情况下,SRBP波形可以包括约1个区间、约2个区间、约3个区间、约4个区间、 约5个区间、约6个区间、约7个区间、约8个区间、约9个区间、或约10个区间。在另外其 它情况下,SRBP波形可以具有多于10个区间,S卩,约15个区间、约20个区间或约25个区 间。然而,SRBP波形区间的数目通常受测试序列的可用时间限制。
[0089] SRBP波形区间可以处于在正电位和负电位(或反之亦然)之间交替或循环的电 位。例如,电位能够从约-450mV至约+450mV、从约_425mV至约+425mV、从约_400mV至约 +400mV、从约-375mV至约 +375mV、从约-350mV至约 +350mV、从约-325mV至约 +325mV、从 约-300mV至约 +300mV、从约-275mV至约 +275mV、从约-250mV至约 +250mV、从约-225mV至 约 +225mV、从约-200mV至约 +200mV、从约-175mV至约 +175mV、从约-150mV至约 +150mV、从 约-125mV至约+125mV、从约-100mV至约+100mV、从约-75mV至约+75mV、或从约-50mV至 约+50mV交替。在一些情况下,一个或多个接续循环可以具有相同电位,而在其它情况下, 继续循环具有与其它段不同的电位。
[0090] 无论数目如何,每个SRBP波形区间能够被应用达约100毫秒至约5秒、从约200 毫秒至约4秒、从约300毫秒至约3秒、从约400毫秒至约2秒、从约500毫秒至约1秒、从 约600毫秒至约900毫秒、或从约700毫秒至约800毫秒。可替换地,每个SRBP波形区间 能够被应用达约100毫秒、约150毫秒、约200毫秒、约250毫秒、约300毫秒、约350毫秒、 约400毫秒、约450毫秒、约500毫秒、约550毫秒、约600毫秒、约650毫秒、约700毫秒、 约750毫秒、约800毫秒、约850毫秒、约900毫秒、约950毫秒、约1秒、约1. 5秒、约2秒、 约2. 5秒、约3秒、约3. 5秒、约4秒、约4. 5秒、或约5秒。特别地,约-450mV处的每一个 SRBP波形区间能够被应用达约100毫秒至约200毫秒,并且约+450mV处的每一个SRBP波 形区间能够被应用达约100毫秒至约200毫秒。仍旧可替换地,每个SRBP波形区间能够被 应用达小于约100毫秒或大于5秒。
[0091] 在一些情况下,SRBP波形区间可以具有相同的斜坡速率。在其它情况下,一些 SRBP波形区间可以具有相同的斜坡速率,而其它SRBP波形区间可以具有不同的斜坡速率。 在另外其它情况下,每个SRBP波形区间具有其自己的斜坡速率。例如,斜坡速率可以为从 约0. 5mV/毫秒至彡45mV/毫秒。可替换地,每个区间的斜坡速率可以为从约lmV/毫秒至 约40mV/毫秒、从约2mV/毫秒至约30mV/毫秒、从约3mV/毫秒至约20mV/毫秒、从约4mV/ 毫秒至约19mV/毫秒、从约5mV/毫秒至约18mV/毫秒、从约6mV/毫秒至约17mV/毫秒、从 约7mV/毫秒至约16mV/毫秒、从约8mV/毫秒至约15mV/毫秒、从约9mV/毫秒至约14mV/ 毫秒、或从约10mV/毫秒至约13mV/毫秒、或约llmV/毫秒至约12mV/毫秒。可替换地,每 个区间的斜坡速率可以为约0. 5mV/毫秒、lmV/毫秒、约2mV/毫秒、约3mV/毫秒、约4mV/毫 秒、约5mV/毫秒、约6mV/毫秒、约7mV/毫秒、约8mV/毫秒、约9mV/毫秒、约10mV/毫秒、约 llmV/毫秒、约12mV/毫秒、约13mV/毫秒、约14mV/毫秒、约15mV/毫秒、约16mV/毫秒、约 17mV/毫秒、约18mV/毫秒、约19mV/毫秒、约20mV/毫秒、约25mV/毫秒、约30mV/毫秒、约 35mV/毫秒、约40mV/毫秒或约45mV/毫秒。特别地,斜坡速率处于约3mV/毫秒与约9mV/ 毫秒之间,诸如,约5.lmV/毫秒或约7. 15mV/毫秒。
[0092] 在一些情况下,SRBP波形可以是三角波形、梯形波形、正弦波形或其组合。
[0093] 对于能够被包括在测试序列中的第二或可替换DC块,一个示例包括在大约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。
[0094] 该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1个脉冲,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/或一个恢复电位周期。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。
[0095] DC块中的每一个脉冲的电位可以从大约OmV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200mV,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lmV,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350mV,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725mV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。
[0096] 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单极性激励波形。这与来自己知方法的测试信号序列相 对,该已知方法规定在正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。
[0097] 无论数目如何,每一个DC脉冲可以被应用达大约50毫秒至大约500毫秒,大约60 毫秒至大约450毫秒,大约70毫秒至大约400毫秒,大约80毫秒至大约350毫
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