样品分析物浓度的逐次逼近法_3

文档序号:9553121阅读:来源:国知局
个分析物响应输出信号412、414的初始分析物浓度,使用补偿关系452、453确 定针对至少两个通道确定的锚定参数补偿的分析物浓度。
[0079] 可以用来确定样品的单个通道浓度的通用表达可以表达为:Chl浓度= (ChlAinit) Al+REChl),其中,Chl是通道1,ChlAinit是通道1测量的输出信号的未经锚定参 数补偿而确定的初始分析物浓度,REChl是含有Chl锚定参数的补偿关系452。Ch3的补偿 关系453同样可以表示为:Ch3浓度=(〇13六 1@)八1+1?〇13),其中,〇13是通道3,〇1341@是 通道3测量的输出信号的且未经锚定参数补偿而确定的初始分析物浓度,RECh3是含有Ch3 锚定参数的补偿关系453。然后求取测量装置的至少两个通道确定的分析物浓度的平均值 以提供第二伪参考浓度455。
[0080] 在分析第二锚定参数值确定460中,利用第二伪参考浓度455确定至少两个通道 的第二锚定参数。除了将第一伪参考浓度435替换为第二伪参考浓度455以外,可以如前 面在第一锚定参数值确定440中所述的那样进行确定460。优选地,在如图IA所示的伪参 考浓度的各级逐次逼近后,分析物浓度(dA/Alc_ Rrf)的真实相对误差(未知)与第二锚定 参数(dNR/NRP_dc]2)之间的相关性得以提高。
[0081] 在分析第二补偿确定470中,将460中确定的两个或以上锚定参数合并入至少两 个通道472、473的补偿关系以确定至少两个通道的独立补偿。除了利用第二伪参考浓度 455和第二锚定参数来确定至少两个通道的第二补偿关系472、473以外,分析第二补偿确 定470类似于分析第一补偿确定450。可以使用多变量回归或利用线性或多项式回归的更 简单的回归方法来确定至少两个通道的补偿关系472、473。优选地,在分析第二补偿确定 470中,使用更简单的回归方法来确定至少两个通道的补偿关系472、473。
[0082] 在分析第三伪参考浓度确定480中,通过求取由测量装置的至少两个通道确定的 第二锚定参数补偿的分析物浓度的平均值,来确定第三伪参考浓度485。使用至少两个分析 物响应输出信号412、414确定至少两个通道确定的分析物浓度,至少两个分析物响应输出 信号412、414是分别利用补偿关系472、473从测试样品测量的。
[0083] 可以用来确定样品的单个通道浓度的通用表达可以表达为:Chl浓度= (ChlAinit) Al+RE2Chl),其中,Chl是通道1,ChlAinit是通道1测量的输出信号的未经锚定 参数补偿而确定的初始分析物浓度,且其中,RE2Chl是含有Chl第二锚定参数的补偿关系 462。Ch3的补偿关系473同样可以表示为:Ch3浓度=(Ch3A initV(l+RE2Ch3),其中,Ch3是 通道3, Ch3Ainit是通道3测量的输出信号的未经锚定参数补偿而确定的初始分析物浓度, RE2Ch3是含有Ch3第二锚定参数的补偿关系473。然后求取针对测量装置的至少两个通道 确定的分析物浓度的平均值以提供第三伪参考浓度485。
[0084] 若需要,可以利用第三伪参考浓度485来确定至少两个通道的第三锚定参数。如 前所述,也可以确定第三补偿关系且可以类似地确定第四伪参考浓度。可以重复这个步骤 直至在伪参考浓度中已经补偿了期望数量的系统误差。
[0085] 在490中,第二、第三、第四或额外的伪参考浓度可以被报告为样品的经补偿的最 终分析物浓度且可以被显示,被存储以用于将来的参考且/或用于额外的计算。优选地,在 如图IA所表示的伪参考浓度的各级逐次逼近之后,分析物浓度确定的真实相对误差(未 知)与各个逐级锚定参数之间的相关性得以改善。然而,在确定两个或以上伪参考浓度后, 可能到达收益递减点。
[0086] 根据由各个确定的锚定参数获得的补偿改善,可以停止逐次逼近,且在逼近中的 那个点选择的伪参考浓度可以被报告为样品的经补偿的最终分析物浓度。各个逐级地确定 的锚定参数优选具有与伪参考浓度中的系统误差的更好相关性。因此,当由伪参考浓度确 定的锚定参数鉴于生物传感系统的测量性能要求而无法再去除足够的系统误差时,可以停 止逐次逼近,且在逼近中的那个点的伪参考浓度可以被报告为样品的经补偿的最终分析物 浓度。
[0087] 图ID表示通过标准化步骤确定校准信息的工厂校准方法100。优选在生物传感系 统的测量装置的工厂校准期间执行工厂校准方法100。
[0088] 在分析物响应输出信号测量110中,从参考样品测量分析物响应输出信号,其中, 分析物响应输出信号受到由物理特性、环境状况和/或被并入分析物响应输出信号的制造 变化误差引起的外来刺激的影响。测量至少两个分析物响应输出信号。优选地,从参考样 品中测量至少四个,更加优选至少6个分析物响应输出信号。可以利用光学和/或电化学 方法来分析参考样品。
[0089] 在外来刺激量化130中,从参考样品或参考样品的样品环境测量一个或多个外来 刺激响应输出信号,并且将外来刺激量化以提供至少两个量化的外来刺激值132。可以与分 析物响应输出信号同时地或不同时地测量外来刺激响应输出信号。优选地,与分析物响应 输出信号同时地测量外来刺激响应输出信号。
[0090] 诸如当光学检测器或电极输出特定电压和/或安培数时,可以直接量化外来刺 激。诸如当热敏电阻提供被报告为例如摄氏度温度的特定电压和/或安培数时,可以间接 量化外来刺激。诸如当由从例如Hct电极测量的特定电压和/或安培数确定样品的Hct浓 度时,也可以间接量化外来刺激信号。诸如当将直接或间接量化的外来刺激值转换成浓度 时,可以直接或间接量化外来刺激然后对其修改以提供量化的外来刺激值132。可以通过求 取多个值(诸如在同一目标温度下记录的多个温度读数等)的平均值来确定量化的外来刺 激值132。可以通过其它方法来量化外来刺激。
[0091] 在标准化关系确定140中,利用回归方法从处于单一选择的分析物浓度的分析物 响应输出信号和量化的外来刺激值132来确定标准化关系142。图ID-I提供了这样的示例: 如何在Alc分析系统中选择单一分析物浓度且如何利用单一分析物浓度来确定单一选择 的分析物浓度处的合成外来刺激响应输出信号,该合成外来刺激响应输出信号响应于THb 的量化外来刺激信号。
[0092] 图ID-I示意了从测量装置的区域1检测器中记录的分别针对血液样品中四种不 同的THb浓度的各自的Alc反射率信号。这允许被选择的单一样品分析物浓度,根据该单 一样品分析物浓度,可以从主要输出信号确定合成外来刺激响应输出信号值。在本示例中, 利用通用关系OW= Slope*% -Alc+Int,其中,Ra1c是来自测量装置的输出信号、Slope和 Int分别是在各THb样品浓度下的线性回归线的斜率和截距,且% -Alc是样品分析物浓 度)来确定在4个THb样品浓度下的线性回归线。可以使用其它的回归方法。
[0093] 图中不出了在85 THb mg/mL和230 THb mg/mL的情况下确定的回归方程,但是也 可以确定在127和175mg/mL的THb的情况下的回归方程。在本示例中,选择9 % -Alc的单 一选择的样品分析物浓度来从主要输出信号确定合成外来刺激响应输出信号值。因此,在 本示例中,9 %的参考样品分析物浓度从85mg/mL的THb的回归线为85mg/mL的THb样品提 供约0. 36A1C合成外来刺激响应输出信号值并且从230mg/mL的THb的回归线为230mg/mL 的THb样品提供约0. 44Alc合成外来刺激响应输出信号值。
[0094] 除了从选择的参考样品分析物浓度确定回归线并"反确定"主要输出信号值的方 法以外,能够利用其它方法来确定合成外来刺激响应输出信号值。例如,对于所有的四个 THb水平,可以从在一个参考样品% -Alc浓度下测量的主要输出信号中选择合成外来刺激 响应输出信号值。同时测量的单一 THb反射率信号与Alc反射率信号配对从而形成四对 Alc和THb数据且构成Alc反射率与THb反射率的图形,这也将带来标准化关系。
[0095] 因此,在单一选择的样品分析物浓度下确定合成外来刺激响应输出信号。合成外 来刺激响应输出信号可以被认为是从来自测量装置的既含有主要又含有外来刺激的组合 输出信号中提取的外来刺激响应输出信号。同样,标准化关系142可以被认为是外来刺激 的参考相关性。
[0096] 可以利用线性或非线性(例如,多项式等)回归方法来确定标准化关系142。线 性或非线性回归方法包括ΜΙΝΠ'Α?Τ版本14或版本16统计包(宾夕法尼亚州州立学院 的MINTAB有限公司)、微软Excel或提供回归方法的其它统计分析包中可用的方法。优 选地,利用多项式回归来确定标准化关系142。例如,在微软Excel版本2010中,可以选 择通过趋势线布局图形工具(Trendline Layout Chart Tool)可访问的线性趋势线选项 (Linear Trendline Option)来进行线性回归,而可以选择多项式趋势线选项(Polynomial Trendline Option)来进行非线性多项式回归。可以利用其他它的回归方法来确定标准化 关系142。标准化关系142优选作为校准信息的一部分而存储于测量装置中。
[0097] 当利用线性回归时,标准化关系142将是Y = mX+b形式,其中,m是回归线的斜率 且b是回归线的截距。当利用非线性回归时,标准化关系142将是Y = l^f+bM+b。等形 式,其中,b2、bJPb。是多项式的系数。在线性方程和多项式回归方程中,Y是在单一选择 的分析物浓度下计算出的响应于外来刺激的合成外来刺激响应输出信号,且X是量化的外 来刺激信号/值。当将X的值(量化的外来刺激信号值)代入任一关系(线性或多项式方 程)时,由标准化关系求出代表标准化值(NV)的输出值Y。
[0098] 如果第二外来刺激对分析物响应输出信号有不利影响且将通过校准信息进行处 理,那么针对第二外来刺激重复标准化关系确定140。
[0099] 在标准化值确定150中,通过将量化的外来刺激值132输入至标准化关系142中 且求解出标准化值152,由标准化关系142确定标准化值152。
[0100] 在标准化输出信号确定160中,分析物响应输出信号除以标准化值152以提供标 准化分析物响应输出信号162。优选地,这降低了外来刺激对分析物响应输出信号的影响。
[0101] 在标准化参考相关性确定170中,通过回归方法来确定标准化分析物响应输出信 号162与参考样品分析物浓度之间的标准化参考相关性172。可以利用线性或非线性(例 如,多项式等)的回归方法,例如,在:\4丨~'丨丁八:6| <版本14或版本16统计包(宾夕法尼亚州 州立学院的MINTAB有限公司)、微软Excel中或提供回归方法的其它统计分析包中可调用 的方法等。优选地,利用多项式回归来确定标准化参考相关性172。例如,在微软Excel版 本2010中,可以选择通过趋势线布局图形工具可访问的线性趋势线选项来进行线性分析, 而可以选择多项式趋势线选项来进行非线性多项式分析。可以利用其它的回归方法来确定 标准化参考相关性172。图1D-2示出了被表达为标准化校准曲线的确定的标准化参考相关 性 172。
[0102] 当利用线性回归时,标准化参考相关性172将是Y = mX+b形式,其中,m是回归线 的斜率且b是截距。当利用非线性(例如,多项式等)回归时,标准化参考相关性172可以 是Y = l^f+bdX+b。等形式,其中,b 2Λ和b。是多项式的系数。标准化参考相关性172优 选作为校准信息的一部分而存储于测量装置以供在后期的样品分析期间使用。在测量装置 中,Y是分析期间确定的标准化分析物响应输出信号值,且X是由标准化参考相关性172确 定的样品分析物浓度。如下面进一步所述,对于线性标准化参考相关性,当将Y值(标准化 输出信号的值)输入方程时,可以求解出X值(样品分析物浓度)。对于2次多项式形式 的标准化参考相关性,可以用标准化校准曲线的形式将标准化参考相关性172表达为X = c2*Y2+Cl*Y+c。,其中,(32、(: 1和(3。是方程的系数。被输入至该关系的标准化输出信号将求出 分析物浓度。
[0103] 图IE表示也考虑到具有具有校准信息的第二外来刺激的可选的工厂校准方法 102。因此,当确定生物传感系统的测量装置的校准信息时,可以将图ID和图IE结合。如 果考虑对分析物响应输出信号具有不利影响的第二外来刺激(例如,当第一外来刺激为温 度时,样品的红细胞浓度等),那么可以根据外来刺激量化130来确定至少两个量化的外来 刺激值134。
[0104] 然后,可以根据标准化关系确定140来确定第二标准化关系147,但是其中,在单 一选择的样品分析物浓度下在标准化分析物响应输出信号162与第二量化外来刺激之间 确定第二标准化关系147。第二标准化关系147优选作为校准信息的一部分而存储于测量 装置。图IE-I提供了葡萄糖分析系统中的第二标准化关系147的确定示例。
[0105] 在第二外来刺激的情况下,进行第二标准化值确定155。通过将第二量化外来刺激 值134输入第二标准化关系147且求解出第二标准化值157,由第二标准化关系147确定第 二标准化值157。
[0106] 在第二外来刺激的情况下,进行第二标准化输出信号确定165。通过将标准化分析 物响应输出信号162除以第二标准化值157来确定第二标准化分析物响应输出信号167。 那么可以认为:如果通过标准化参考相关性172对标准化分析物响应输出信号162进行了 转换,那么就使第二标准化分析物响应输出信号167更加响应于样品的参考样品分析物浓 度(相比于将从测量装置获得的分析物浓度)。图1E-2提供了葡萄糖分析系统中的第二标 准化分析物响应输出信号167的确定示例。
[0107] 在第二外来刺激的情况下,进行第二标准化参考相关性确定175。如前所述,通过 回归方法在第二标准化分析物响应输出信号167与参考样品分析物浓度之间确定第二标 准化参考相关性177。图1E-3提供了葡萄糖分析系统中的确定第二标准化参考相关性177 的示例。
[0108] 第二标准化参考相关性177优选作为校准信息的一部分而存储于测量装置中。在 这种情况下,标准化参考相关性172不需要被存储在测量装置中且优选地在分析期间内不 被使用。类似地,校准信息可以考虑到三个或以上的外来刺激,其中,除了为由单独的标准 化关系表示的组合外来刺激准备的单一标准化参考相关性以外,还由存储于测量装置中的 单独的标准化关系表示各个外来刺激。
[0109] 图IF表示确定锚定参数的基于信号的方法600。当针对期望的来自测量装置的输 出信号或期望的标准化输出信号而开发工厂校准信息时,确定锚定参数。测量装置在分析 期间也确定锚定参数以用于补偿。因为锚定参数是由输出信号确定的,所以测量装置含有 标准化校准信息。优选地,标准化校准信息含有用来使由测量装置测量的输出信号标准化 的至少一个标准化关系和用来由标准化输出信号值确定样品分析物浓度的至少一个标准 化参考相关性。
[0110] 在605中,如前面参照图B所述,利用标准化关系来确定至少一个标准化输出信号 (NRaJ。利用光学和/或电化学分析由样品产生一个或多个输出信号。通过利用标准化关 系来转换输出信号,确定各个标准化输出信号(NR aJ。因此,在实验室中且在分析期间进行 此确定以如前所述地确定补偿关系452。
[0111] 在610中,通过求取从同一样品中确定的至少两个初始分析物浓度的平均值,确 定样品的伪参考浓度值635。可以由至少两个分析物响应输出信号412、414确定从同一样 品中确定的至少两个初始分析物浓度。"求取从同一样品中确定的至少两个初始分析物浓 度的平均值"也可以包括:首先求取至少两个分析物响应输出信号412、414的平均值,然后 从平均输出信号中确定伪参考。可以使用其它输出信号来确定至少两个初始分析物浓度。 可以用相同的方式针对至少两个分析物响应输出信号412、414中的各者确定至少两个初 始分析物浓度,或者可以用不同的方式来确定针对至少两个分析物响应输出信号412、414 中的各者确定的初始分析物浓度。
[0112] 可以利用由测量装置测量的输出信号及常规参考相关性、标准化输出信号及标准 化参考相关性或其它方法来确定伪参考浓度。可以利用或可以不利用补偿来确定被平均化 以提供伪参考的初始分析物浓度。
[0113] 在615中,通过以下方式来确定"相应的标准化输出信号"(NRraf):从有效的参考 样品分析物浓度(水平X轴)中选择参考样品分析物浓度并且通过标准化参考相关性确定 相应的标准化输出信号值(垂直Y轴)。这类似于与图ID有关的之前用来确定合成输出信 号的"步骤",然而使用标准化参考相关性来代替被用于将参考样品分析物浓度转换成标准 化输出信号值的回归线。虽然在图的上下文中说明了该步骤,但是实际上可以仅利用参考 相关性和选择的参考样品分析物浓度。在实验室中针对期望的参考样品分析物浓度进行该 步骤。
[0114] 在620中,在参考样品分析物浓度下确定作为至少两个初始分析物浓度的基础的 各输出信号或输出信号值的组的系统误差。可以通过从由测量装置确定的初始分析物浓度 减去参考样品分析物浓度然后再除以参考样品分析物浓度,针对至少两个初始分析物浓度 的各者确定系统误差。因为利用参考样品分析物浓度来确定系统误差,所以这是相对误差 的手段。该程序能够提供在实验室中测试的各参考样品分析物浓度的系统误差。
[0115] 然后优选使用由参考样品分析物浓度引起的系统误差值作为目标系统误差值以 用于确定由多变量回归建立的补偿关系452。补偿关系452优选存储于测量装置的存储媒 介中以用于样品分析。
[0116] 在630中,为一个或多个主要分析物响应输出信号确定至少一个基于信号的锚定 参数。通过从标准化输出信号(NR nreasurad)减去伪参考信号(NRpsf3udci)然后除以NRpsajd。来确 定基于信号的锚定参数,因此,信号锚定参数=(NR_ s_d- NR Pseud。) ZNRpseuJ0 〇 与"相应的标 准化输出信号"类似地确定NRpseudci,除了这种情况:从有效的参考样品分析物浓度(水平X 轴)选择伪参考浓度,且利用伪参考浓度通过标准化参考相关性确定相应的标准化输出信 号值(垂直Y轴)。虽然在图的上下文中说明了该步骤,但是实际上可以仅利用参考相关 性和选择的参考样品分析物浓度。如进一步所述,在实验室中执行该步骤以确定补偿关系 452。因为在补偿关系452中使用了至少一个锚定参数,所以也在利用伪参考浓度值635的 测量装置中执行该步骤。
[0117] 图IG表示如前面在440中处理的确定锚定参数的基于浓度的方法700。测量装置 在分析期间确定锚定参数。虽然测量装置可以含有标准化校准信息,但是不要求,这是因为 基于浓度的锚定参数是由初始确定的样品分析物浓度确定的而不是由输出信号确定的。
[0118] 在710中,如前面的方法600所述的那样,可以通过求取从同一样品确定的至少两 个初始分析物浓度的平均值来确定样品的伪参考浓度值735。利用光学和/或电化学分析 由样品产生一个或多个输出信号。由来自样品的一个或多个输出信号确定至少两个初始分 析物浓度。因此,可以由至少两个分析物响应输出信号412、414确定从同一样品确定的至 少两个初始分析物浓度。"求取从同一样品确定的至少两个初始分析物浓度的平均值"也可 以包括:首先求取至少两个分析物响应输出信号412、414的平均值,然后由平均输出信号 确定伪参考。可以利用其它输出信号来确定至少两个初始分析物浓度。可以用相同的方式 为至少两个分析物响应输出信号412、414的各者确定至少两个初始分析物浓度,或可以用 不同的方式来确定针对至少两个分析物响应输出信号412、414的
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