包括集成的干燥剂的电化学测试片卡的制作方法

专利名称：包括集成的干燥剂的电化学测试片卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析物测定，具体地说涉及电化学分析物测定，更具体地说涉及血液分析物的电化学测定。
应用分析物检测的一种类型的方法是电化学方法。在这种方法中，将水成液试样放置在包括两个电极(即参考电极和工作电极)的电化学电池中的反应区中，在这种反应区中电极具有使它们适合于电流测量的阻抗。允许要分析的成分直接与电极进行反应或直接或间接与氧化还原剂进行反应以形成对应于要分析的成分(即分析物)的浓度相对应的量的可氧化的(或可还原的)物质。然后通过电化学估计所存在的可氧化(或可还原的)物质的量并将其与在原始试样中存在的分析物的量相关。
这些类型的电化学测试片的用户和制造者所面临的问题是由于暴露在水中引起的试剂的质量下降。例如，在这种测试片的试剂成分暴露在正常的环境湿度下时，测试片的灵敏度可能显著改变，因此造成应用这种测试片所获得的结果是混乱不清的。
因而，人们仍然一直对新的电化学测试片的构造感兴趣，在这种构造中保护片的试剂成分不接触环境湿度。特别感兴趣的是研究一种新的卡，从这种卡中可以细分(singulate)出多个测试片，并且保护在每个卡中的试剂成分不受居间水的降低质量的影响。相关的文献感兴趣的文献包括5,708,247；5,942,102；5,951,836；5,972,199；5,989,917；5,997,817；6,151,110；6,125,292；WO97/18465；WO97/2748 3和EP871 033。
附图2提供了主题测试片卡的第二实施例的组件示意图。
附图3提供了主题测试片卡的第三实施例的组件示意图。
附图4a提供了根据主题发明的测试片卡的分解示图，而附图4b提供了将在附图4a中所示的卡细分成测试片的分解视图。
附图5a至5c提供了从在实例I中报告的实验中获得的数据的图形结果。
附图6a提供了根据主题发明的测试片卡的分解示图，而附图6b提供了将在附图6a中所示的卡细分成测试片的分解视图。
附图7提供了从在实例II中报告的实验中获得的数据的图形结果。
附图8a提供了根据主题发明的测试片卡的分解示图，而附图8b提供了将在附图8a中所示的卡细分成测试片的分解视图。
附图9a提供了根据主题发明的测试片卡的分解示图，而附图9b提供了将在附图9a中所示的卡细分成测试片的分解视图。
附

图10a至10b提供了从在实例III中报告的实验中获得的数据的图形结果。
在进一步描述主题发明之前，应该理解的是本发明并不限于在下文中描述的本发明的具体实施例，而是可以对具体实施例进行各种改变，并且这些改变仍然都落在附加的权利要求的范围内。还应该理解的是用于描述具体实施例的术语并不是限制性。相反，通过附加的权利要求来界定本发明的范围。
在本说明书和附加的权利要求书中，单数的基准包括多数，除非上下文清楚地指定了。除非定义过了，否则在此所使用的所有的技术和科学术语都具有依照属于本发明的领域的普通技术人员一般地理解的意义。电化学测试卡如上文所概述，主题发明提供了一种能够细分为电化学片的电化学测试片卡。更具体地说，可以将电化学测试片卡切割为两个或更多的即多个电化学测试片。一般地，将卡细分或切割为大约2至100(通常为大约5至50个，更通常为大约10至30个单个的测试片。
因而，测试片卡的特征在于它们包括多个相邻的测试片前体，这里多个意味着至少2个，这里在给定的卡中的前体的数量一般来说在大约2至100的范围，通常在大约5至50的范围，更为通常的是在大约10至30的范围。主题卡的尺寸可以变化，但是，一般来说，该卡的长度具有从大约2厘米至50厘米的范围，通常为从大约3厘米到30厘米的范围，更为通常的是从大约6厘米到20厘米的范围，并且该卡的宽度具有从大约0.5厘米到10厘米的范围，通常为从大约1厘米到8厘米的范围，更为通常的是从大约2厘米到5厘米的范围。因此，从该卡中切下的测试片的长度一般具有从大约0.5厘米到10厘米的范围，通常为从大约1厘米到8厘米的范围，更通常为从大约2厘米到5厘米的范围，并且具有的宽度为从大约0.1厘米到2.5厘米的范围，通常为从大约0.2厘米到1.5厘米的范围，更为通常的是从大约0.5厘米到1厘米的范围。
卡的每个前体的特征在于包括通过相对的电极所限制的并容纳干燥剂组份的至少一个反应室。在下文中在由主题卡制造测试片的方面更加详细地描述主题前体的这些特征。
主题发明的一个特征是用于每个反应室的集成的干燥剂存在于主题卡中。“集成的”意味着干燥剂是卡的组成或一体的特征，例如它是并入在卡中的一种组成，是存在于构成卡的一种或多个材料例如分层的覆盖材料等中的一种组成，等。由于卡包含用于每个反应室中的干燥剂，因此通常它们包括多种干燥剂材料，以便在每个反应室中存在单独的干燥剂材料。这样，对于在卡上存在的每个反应室，在卡中存在的相应的干燥剂材料的数量一般在大约2至100的范围，通常在大约5至50的范围，更为通常的是在大约10至30的范围。
可以使用不同类型的干燥剂材料，有代表性的干燥剂材料包括固体材料，例如球状、片状或块状干燥剂材料等。每种干燥剂材料都应该至少具有每次测试大约0.5mg的水的容量，通常至少具有每次测试大约1mg的水，更为通常的是至少具有每次测试大约1.5mg的水。在主题卡中使用的干燥剂材料的容量一般为从每次测试0.5mg的水到每次测试10mg的水的范围中，通常为从每次测试大约0.75mg的水到每次测试5mg的水的范围，更为通常的是从每次测试大约1.0mg的水到每次测试3mg的水的范围。可用作干燥剂的代表性的材料包括但不限于摩尔筛(mol sieve)、硅胶、CaSo4、CaO等。指示剂可以并入在干燥剂材料中以提供可检测的单种指示，例如色彩变化，这种指示可用于确定干燥剂的剩余容量，例如确定相对于水量干燥剂是否已经达到了它能够吸收的容量。感兴趣的指示剂的化合物包括但不限于CoCl2等。
该卡的进一步特征在于，在分成单个的片之前，每个前体的每个反应室与在卡上存在的干燥剂材料气态连通。气态连通意味着至少在反应室中存在的水蒸汽能够自由地运动到干燥剂中并由此被吸收在那里。
在多个实施例中，干燥剂材料通常存在(即容纳在)作为卡的一部分的在多个实施例中并入在每个片中的干燥剂室中。干燥剂室必须有足够的体积以容纳干燥剂材料，这里干燥剂室的体积一般从大约0.0015cc到0.15cc的范围，通常从大约0.010cc到0.10cc的范围，更为通常的是从大约0.015cc到0.08cc的范围。该室的构造可以作很大的改变，主要取决于容纳在干燥剂室中的材料的尺寸。
一般地，通道或管子将每个前体的反应室连接到干燥剂室以使建立在干燥剂和反应室之间所必须的气态连通。管子或通道经常具有从大约0.002cm到0.05cm范围的最小尺寸，通常为从大约0.005cm到0.05cm的范围，并且它的长度可以具有从大约0cm到3cm范围，通常为从大约0.02cm到1.5cm的范围，更为经常的是从大约0.15cm到5cm。
每个干燥剂室的结构相对于与它气态连通的每个反应室都可以不同。在某些实施例中，干燥剂室是与在相同的前体中存在的反应室气态连通，以使在将卡细分时，所得的测试片仍然具有与在干燥剂室中的干燥剂材料气态连通的反应室。在一种变型的实施例中，干燥剂室是与在相邻的前体(例如在它的左或右边的前体)中存在的反应室气态连通的，以便在细分卡时，所得的测试片具有不再与干燥剂材料气态连通的反应室。
在某些实施例中，将卡构造成细分得到电化学测试片的产品，这种产品具有流体流进和流出反应室的入口和出口通道，该反应室提供了在反应室和测试片的外部环境之间的流体连通，而在细分之前不存在这种连通。换句话说，将卡构造成，在将测试片从卡的一端上切割下来时，切割或细分的过程得到了在反应室和测试片的外部环境之间的流体流进和流出通道的产品，因此流体试样可以引入到反应室中，而气体可以剩在反应室中。
主题测试片卡通常出现在潮湿的蒸汽防护材料中，这种防护材料提供了在卡和外部环境之间的湿蒸汽不可渗透的阻挡层。阻挡材料可以层叠在卡上以形成紧封。可以使用任何常规的湿蒸汽不可渗透的材料，这里代表性的材料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二酸酯乙二酯(polyethylene terepthalate)、橡胶、氟化聚合物和/或氯化乙烯单体、氯化和/或氯化乙烯单体的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、以氧化硅涂敷的膜等。在某些实施例中，该卡进一步包括校准信息、标识信息等，这些信息都可以以可扫描的条形码的形式存在于该卡中或其它的信息存储装置中。
可以改变该卡的设计以在测试片中提供许多不同的电触点结构，从卡中可最终细分出这些测试片。在附图1至3中提供了代表性的变型触点结构，将在下文中更加详细描述这些结构。
现在根据附图描述代表性的测试片卡的结构。附图4a提供了根据主题发明的一个实施例的测试片卡的分解示图，而附图4b提供了从在附图4a中所示的卡中切割下的测试片的分解视图。在附图4a，测试片40是由顶层和底层41a&41b(例如，3M425，它是0.0028”的铝箔和0.0018”的丙烯酸PSA的叠层)、顶部和底部电极层42a&42b(例如，分别为.005透明PET，Au涂层(底部)&.005”透明PET铂涂层顶部侧)和中间间隔层43(例如，.003”PET和.001”的丙烯酸PSA两侧)形成的多层结构。间隔层43具有提供了反应室44、干燥剂室45、流体入口室46、将干燥剂连接到干燥剂室的通道47和连接到干燥剂室的出口通道48的图形。干燥剂47a(例如25mg的4A的摩尔筛珠粒)位于干燥剂室中。在电极层中还存在切除部分49a&49b，一旦组装卡时这就允许干燥剂材料的间隙比42a，42b和43的综合厚度更大。这些切除部分在干燥剂室的边缘上形成了阻挡结以仅使所确定的液体量可以进入反应室和通道中。在这种结构的卡中，将卡细分为单个的测试片打开了流体进入通道以使在测试片的反应室和两个外部环境和干燥剂室之间建立了流体连通。此外，将该卡构造成使细分能够得到这样的测试片，在该测试片中干燥剂室和最终的流体通道和反应室通向外部环境，因此流体进入可以继续而不受所积累的气体压力的阻碍。附图4a的测试片卡具有预切割线40a以提供用于将卡细分为片的最终切割40b的引导。附图6a提供了附图4a的卡的变型分解视图，其中块状或带状干燥剂61(60％的4A摩尔筛；1-3％在PETG中的乙二醇；大约.2×.15×.025”)存在于干燥剂室45中。还示出了有代表性细分切割60a。附图6b所示为细分的片的细节。在附图6a和6b中，为实施在实例II中所描述的实验的目的，流体流入通道46和出口48已经缩短。附图8a提供了在附图6a中所示的片的改型形式的分解视图。在附图8a中，顶层和电极层已经组合成单层81和82，这里单层81和82具有冲压区83和84以容纳干燥剂块61。附图9a提供了附图4a的片的改型的分解视图，根据实例III这里通道46和出口48已经缩短。在附图3中还可以看到主题卡的另一实施例。在附图3中，对在附图4a中所示的设计已经进行了修改，以使每个前体的反应室31与存在与它附近的前体上的干燥剂室33气态连通。从该附图中可以看出，在这种结构中将卡细分为单个的测试片打开了流体流入和流出通道以在片的反应室和外部环境之间建立了流体连通。此外，将卡构造成使细分得到这样的测试片，其中反应室不再与干燥剂室气态连通。电化学测试片如上文所示，主题发明的电化学测试片卡可以细分或切割成单个的电化学测试片。主题电化学测试片包括由薄间隔层间隔开的两个相对的金属电极，这里这些部件确定了反应室，即在其中设置氧化还原试剂体系的面积或区域。
如上文所述，工作或参考电极通常以细长的矩形片的形式构造。一般地，电极的长度的范围从1.9至4.5cm，通常从大约2.0至2.8cm。电极的宽度的范围从0.38至0.76cm，通常从大约0.51至0.67cm。参考电极的厚度一般具有从大约10至100nm的范围，通常为从大约10至20nm的范围。
工作和参考电极进一步的特征在于至少电极的对着在该片中的反应区的表面是金属的，而感兴趣的金属包括钯、金、铂、银、铱、碳、掺杂的氧化锡、不锈钢等。在许多实施例中，金属是金或钯。虽然在原理上整个电极可以由金属制成，但是每个电极一般由惰性载体材料制成，在这种惰性载体材料的表面上存在电极的金属组分的薄层。在这些普通的实施例中，惰性背衬材料的厚度一般从大约51至356微米的范围，通常从大约102至153微米的范围，而金属层的厚度一般从大约10至100纳米的范围，通常从大约10至40纳米的范围，例如溅射的金属层。任何常规的惰性背衬材料可以应用在主题电极中，而典型的材料是刚性材料，这种刚性材料能够给电极提供结构支撑，又能够支撑整个电化学测试片。可用作背衬基底的适合的材料包括塑料，例如PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅、陶瓷、玻璃等。
从主题卡中产生的电化学测试片的特征在于如上文所描述的工作和参考电极彼此相面对并且仅间隔开短距离，以使在电化学测试片的反应区或面积中的工作和参考电极之间的距离非常小。在主题测试片中的工作和参考电极之间的这种微小的间隔是在工作和参考电极之间设置或夹层的薄的间隔层的结果。这种间隔层的厚度一般应该小于或等于500微米，通常从大约102至153微米的范围。切割该间隔层以提供具有至少一个到反应区的入口通道的反应区或面积，并且通常还具有从反应区中出来的出口通道，即上文所描述的流入和流出通道。该间隔可以具有圆形反应区，该反应区切割有侧面入口或出口孔或通道或其他的结构，例如方形、矩形、三角形、不规则的形状的反应区等。间隔层可以由任何常规的材料制造，这里有代表性的适合的材料包括PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯等，这里可以对间隔层的表面进行处理以便与它们相应的电极粘接，由此保持电化学测试片的结构。特别有利的是使用冲切双面粘接片作为间隔层。
由主题卡所生产的电化学测试片包括反应室、由工作电极所确定的区域或面积、参考电极和间隔层，这些元件在上文中都已经描述。具体地说，工作和参考电极确定了反应区的顶部和底部，而间隔层确定了反应区的壁。反应区的体积至少大约为0.1微升，通常至少大约为1微升，更为通常的是至少大约为1.5微升，这里体积可以大至10微升或更大。如上文所述，反应区一般包括至少一个入口端口，在许多实施例中也包括出口端口。入口和出口端口的截面面积可以不同，只要它从反应区提供足够大的有效的流体流入和流出即可，但一般从大约9×10-4至5×10-3cm2的范围，通常从大约1.3×10-3至2.5×10-3cm2的范围。
在反应区中存在氧化还原试剂体系，这种试剂体系提供了通过电极所测量的并用于得出在生理试样中的分析物的浓度的种类。在反应区中存在的氧化还原试剂体系一般至少包括酶和介体。在许多实施例中，氧化还原试剂体系的酶成分是一种酶或协同作用以氧化感兴趣的分析物的多种酶。换句话说，氧化还原试剂体系的酶成分由单种分析物氧化酶组成或协同作用以氧化感兴趣的分析物的两种或多种酶的类集。感兴趣的酶包括氧化酶(oxidases)、脱氢酶(dehydrogenases)、脂肪酶(lipases)、致活酶(kinases)、diphorases、醌蛋白质酶(quinoproteins)等。
在反应区中存在的具体的酶取决于电化学测试片用于检测的特定的分析物，这里代表性的酶包括葡糖氧化酶(glucode oxidase)、葡萄糖脱氢酶(glucose dehydrogenase)、胆甾醇酯酶(cholesterolesterase)、胆固醇氧化酶(cholesterol oxidase)、脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase)、甘油激酶(glycerol kinase)、甘油-3-磷酸氧化酶(glycerol-3-phosphate oxidase)、乳酸氧化酶(lactateoxidase)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase)、丙酮酸激酶(pyruvate oxidase)、醇氧化酶(alcohol oxidase)、胆红素氧化酶(bilirubin oxidase)、尿酸酶(uricase)等。在许多优选的实施例中，感兴趣的分析物是葡萄糖，氧化还原试剂体系的酶成分是葡萄糖氧化酶，例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶。
氧化还原试剂体系的第二种成分是介体成分，这种成分是由一种或多种介体试剂组成。在已有技术中已知多种不同的介体试剂，它们包括铁氰化物(ferricyanide)、吩嗪ethosulphate、吩嗪硫酸二甲酯(phenazine methosulfate)、pheylenediamine、1-甲氧基-吩嗪硫酸二甲酯(1-methoxy-phenazine methosulfate)、2，6-二甲基-1，4-苯醌(2，6-dimethyl-1，4-benzoquinone)、2，5-二氯-1，4-苯醌(2，5-dichloro-1，4-benzoquinone)、二茂络铁衍生物(ferrocenederivatives)、锇联吡啶络合物(osmium bipyridyl complexes)、钌络合物(ruthenium complexes)等。在这些实施例中，在感兴趣的分析物中的葡萄糖和葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶都是酶成分，并且特别感兴趣的介体是铁氰化物(ferricyanide)等。
在反应区中存在的其它的试剂包括缓冲剂，例如柠康酸盐(citraconate)、柠檬酸盐(citrate)、苹果酸盐(malic)、马来酸盐(maleic)、磷酸盐(phosphate)，“Good”缓冲剂等。可存在的其它的试剂包括二价阳离子比如氯化钙和氯化镁；吡咯并喹啉苯醌(pyrroloquinoline quinone)；表面活化剂型比如Triton、Macol、Tetronic、Silwet、Zonyl和Pluronic；稳定剂比如白朊(albumin)、蔗糖(sucrose)、海藻糖(trehalose)、甘露醇(mannitol)和乳糖(lactose)。
氧化还原试剂体系通常以干的形式存在。卡和测试片的制造可以使用任何常规的过程制造主题电化学测试片卡。在许多实施例中，将不同材料的各个层(例如电极层、间隔层等)都放在一起以形成单个的卡的形式，然后将它们层叠在阻挡材料中以制造最终的产品。现在根据附图描述根据主题发明制造不同类型的卡的代表性规程。然而，下文描述的代表性的卡的制造规程仅仅是举例性的，决不应该认为是限制性的，如上文所述，因为可以使用任何常规的规程制造该卡。
附图1提供了根据本发明的测试片卡的示意性代表制造过程。在附图1所示的过程中，开始启动的材料是顶部电极层1a、底部电极层1b和中间间隔层1c。在本实例中，顶部电极层1a是在其顶部上具有溅射钯层的PET衬底。试剂(1d)涂敷在底层上。间隔层是PSA/PET/PSA(PSA＝压敏粘胶剂；PET＝聚对苯二酸酯)的3层的叠层，该叠层具有前体流体通路和反应室。这三个层层叠在一起以形成结构2，穿过复合叠层结构冲压出孔3以形成干燥剂室。冲压干燥剂室还得到在反应室的下游的流体阻挡结，该阻挡结精确地限制了在使用时进入片中的流体试样量，如下文所述。然后将干燥剂材料(4)(例如块状、珠状等)放置在冲压出的干燥剂室中，所得的结构夹在或密封在由例如相对的PSA铝膜构成的顶部和底部阻挡层5a和5b之间以形成最终的卡6。如果层5a和5b都足够有韧性，则在层压的过程中膜变形以容许干燥剂的厚度。如果可以压印该材料，则在层压之前可以压印它们以形成接收干燥剂材料的囊。在卡6的端部上是信息存储装置，例如条形码、发送器等，它们给使用该卡的仪表提供信息比如校准信息。正如所看到的是，不同的电极层的结构提供了在从卡中细分出来的最终的片中电触点。
在附图1中还示出了在不同的层中的切割以允许在仪表中触点接触对着片的里面的电极膜的金属化表面的特征。此外，标记(1e)所示为切割穿过电极层的金属层但不穿过背衬材料的线，该线在电极表面上形成了电隔离区。这些隔离特征有两个目的(1)在流体通道的端部上形成电极，该流体通道允许检测该设备的全部流体填充，以及(2)实际用作电极的通道的面积可能限制于由该特征所确定的面积中。
在附图2中示出了可由相同的过程所生产的变型的卡的形式。在附图2中，最初的顶部和底部电极层的结构已经改变了以在从卡中细分出的电化学测试片中提供变型的电触点方案。与在附图1中描述的制造过程类似，在附图2的过程中的第一步是提供顶部电极层21a、底部电极层21b和中间间隔层21c。此外，标记(21e)所示为切割穿过电极层的金属层但不穿过支撑材料的线，该线在电极表面上形成了电隔离区。试剂材料21d存在于底部电极21b的表面上。层压前体21a-21c以形成结构22，并且在结构22中冲压出孔以形成干燥剂室23。然后将干燥剂材料(24)(例如块状、珠状等)放置在冲压出的干燥剂室中，所得的结构夹在或密封在由例如相对的PSA铝膜构成的顶部和底部阻挡层5a和5b之间以形成最终的卡26。附图3提供了可用于制造主题卡的第二规程的示意图。在附图3所示的过程中，分别使用初始的底部和间隔层30b&30a。底部层30b具有在其上印制有试剂片(30c)的金属上表面。底部电极层具有由隔离切割30d所确定的电极区。中间间隔层30a的特征在于具有包括干燥剂室的流体通路，这里该干燥剂室33与在附近的片的前体中的反应室连通。底部和中间层首先层叠在一起以形成结构32，干燥剂材料37放置在干燥剂室33中。然后将结构32层压在顶部电极层34a(其具有电极隔离切割34b)以产生最终的卡35。在附图3所示的实施例中，电极膜具有两个作用(a)支撑金属层的作用和(b)作为基本湿气阻挡层。在本实施例中，膜由具有较低的湿气渗透率的材料(比如从Allied Signal中可购得的Aclar材料)构成。在膜中预先形成囊(例如通过压印或热成形)以接收干燥剂材料。膜的外部阻挡层直接邻近间隔层，因此干燥剂室不能形成阻挡结。因此，干燥剂室放置在附近的片中，以便在将卡细分为片时形成阻挡结。
为由卡生产电化学测试片，将卡细分或切割成测试片。任何常规的切割或分离规程都可以使用，包括切割、剪切、冲压、激光细分等。在某些实施例中，通过使用片的仪表进行细分。使用的方法在使用由主题卡所制造的电化学测试片的过程中，将一定量的感兴趣的生理试样引入到测试片的反应室的电化学单元中。生理试样可以变化，但是在许多实施例中一般是全血或它的衍生物或馏分，这里在许多实施例中全血是特别有利的。输入到测试片的反应区中的生理试样(例如血液)的量是变化的，一般从大约0.1到10微升，通常从大约0.9到1.6微升。使用任何常规的规程将试样引入到反应区中，这里试样可以注射到反应区中，以便象常规的方式一样允许通过毛细作用引入到反应区中。
在将试样应用到反应区中之后，应用参考和工作电极进行电化学测试。所进行的电化学测试可以取决于化验的特定特征和使用电化学测试片的设备，例如取决于化验是否是库仑测定法、电流测定法或者电势测定法。一般地，电化学测量通常在将试样引入到反应区中之后给定的时间周期中测量电荷(库仑测定法)、电流(电流测定法)或者电势(电势测定法)。使用上文所述的电化学测量方法进一步描述在美国专利US4,224,125、US4,545,382和US5,266,179以及WO97/18465；WO99/49307中，在此将它们公开的内容以引用参考的方式结合在本申请中。
如上文所述在检测了在反应区中所产生的电化学信号之后，然后通过将电化学信号与在试样中的分析物的量进行相关以确定在引入到反应区中的试样中存在的分析物的量。在这个推导过程中，一般将所测量的电化学信号与从先前所获得的一系列控制或标准值中产生的信号进行比较，并从该比较结果中确定。在许多实施例中，通过使用测试片的设备自动地执行如上文所述的电化学信号测量步骤和分析物浓度推导步骤以产生应用到测试片中的试样的分析物浓度值。这种读取设备自动地实施这些步骤以使用户仅需要给反应区施加试样然后从该设备中读取所得的最终分析物浓度，有代表性的读取设备比如进一步描述在共同未决的美国申请No.09/333,793(题为“Sample Detectionto Initiate Timing of an Electrochemical Assay”，代理案号LFS-77)中，在此以引用参考的方式将其公开的内容结合在本申请中。
使用该方法确定不同的分析物的浓度，这里有代表性的分析物包括葡萄糖、胆甾醇、乳酸盐、乙醇等。在许多优选的实施例中，使用主题方法来确定在生理试样中的葡萄糖的浓度。虽然在原理上可以使用主题方法来确定不同的生理试样的分析物的浓度，比如尿、泪液、唾液等，但是它们特别适于用于确定在血液或血液成分中的分析物的浓度，例如由血液所制得的试样，特别是全血。成套工具主题发明还提供成套工具用于实施主题发明。主题发明的成套工具至少包括获得生理试样的装置。例如，在生理试样为血液时，主题成套工具进一步包括获得血液试样的装置，比如刺手指的刺针、刺针传动装置等。此外，主题成套工具可以包括对照液或标准液，例如包含葡萄糖的标准化浓度的葡萄糖对照液。最后，成套工具包括在确定生理试样的分析物浓度的确定过程中使用主题试剂测试片的指令。这些指令可以存在于一个或多个封装、标识插入物、在成套工具中的容器中等。可替换的是，可以提供远程访问这种指令的装置例如在因特网点上，这里这种装置可以采用印制在成套工具中衬底上的URL(例如在包装插入物、封装)的形式。
通过举例说明(非限制性)的方式提供下面的实例。
实验实例1以巯基乙烷磺酸(MESA)通过以0.6M的MESA溶液浸渍对涂敷聚酯膜的钯和金进行处理，随后风干。将钯箔层压到具有附图4a所示的通道形状的间隔层上。吡咯并喹啉苯醌(PQQ)-葡萄糖.脱氢酶(GDH)试剂制备如下溶液A1.1g Cacl2+100mL去离子水溶液B99.5mL(0.1M Citracconic酸，pH6.5，0.02％Silwet 7600)+0.5mL A溶液C1mg PQQ+27.5mL B溶液D1.12g K4Fe(CN)6+5mL B溶液E3.21mg GDH(502U/mg)+300μL C在黑暗中在RT下保温30分钟加100μL D应用移液管将1.5μ升的试剂施加到试剂区(在附图1中的1f)，在50℃的加热板上风干。将镀金膜应用到间隔层的顶部，如附图1所示地形成冲压的干燥剂室。这里，通过插入三个4A摩尔筛珠粒(每个大约2mg)并覆盖铝箔(3M425)或者层叠另一.005”的镀金聚酯膜以覆盖冲压的孔以完成该卡。三个4A摩尔筛珠粒一起总共具有大约1.2mg的水的总容量。
将卡在室温下在75％RH中或者在5℃下干燥(4A摩尔筛)保存32天。在研究的中间，取出卡，细分成片，然后以调整为大约0、40和450的mg/l葡萄糖的血细胞容量计进行洗印。在每个时间点上使用不同的给体的血液，但在受到与任何相关的给体影响的情况下(在实际的葡萄糖水平中的差值)包括冷冻控制以便进行比较。在每种情况下形成6-9个片。
读片的设备在电极上施加+50mV的电压以检测试样的应用。在电流增加产生试样应用的信号时，电压改变到-300mV，并保持这一电压5秒钟。在5秒钟之后，电压改变到+300mV并保持这一电压9秒钟。在+300mV的阶段，将衰减电流相对于时间的曲线数学地投影到无穷大。这种无穷大电流值称为iss。Iss大致与葡萄糖浓度成比例。附图5a，5b和5c所示为两种情况的平均iss的值和冷冻控制。在零葡萄糖下，对于所有的情况最初都看到较小(大约10微伏特)的背景电流。这种电流对于所有的情况基本保持不变，除了PET外壳暴露在较高的湿度下以外，这里随着研究的进行它急剧地增加，表明氰亚铁酸盐的建立。在40mg/dl葡萄糖下，效果基本相同。在450葡萄糖下，这里与葡萄糖相关的电流大得多，在暴露时由氰亚铁酸盐产物引起的电流的增加并不象由酶失效引起的iss的降低一样显著。此外，这种失效的影响仅在PET高湿度的情况下产生。显然，在这种高湿度环境长达32天的情况下，箔敷面的内部干燥的片稳定得多。实例II在本实例中，制备类似于在实例I中的铝敷面的卡，但有一点例外(参见附图6a和6b)。试样入口和出口通道缩短以使在细分片时，通道系统仍然完全密封在片的里面，试样和出口通道的顶部从片的边缘的.030”处结束(这仅仅涉及缩短通道0.060”)。希望这种结构用于细分卡结构，其中在制造时在片之间进行切割以使细分所要求的力最小，如上文所概述。将试样制备为完整的未切割的卡和细分片两种。每种结构也制备成在干燥剂室中有和没有干燥剂。
为研究切割对湿气进入的影响，并将先前所观察的卡的稳定性与在包装里面的湿气相关，按照如下方式进行湿气吸入研究制备40个单片用于每个细分的片壳，制备220-片的卡用于卡壳。所有的四种情况都放置在75％RH，室温室中，在接着的63天中，每个壳中的所有材料都被称重以评估湿气吸入。为计算通过片或卡包装的湿气量，从它的相应的包含干燥剂结构的重量中减去非干燥剂壳的重量增加。基于在每片3个珠粒中的每个珠粒重大约2mg并且能够吸收大约它的重量20％的湿气，在每个时间点上计算干燥剂的百分比消耗。附图7所示为结果。
整个卡结构在63天中消耗了超过40％的干燥剂。在实例I中，我们已经看到整个卡的良好的实际稳定性保持了32天，对应于消耗了大约18％的干燥剂。因为摩尔筛保持较低的相对湿度，甚至在消耗程度非常高的情况下，在高达40％的消耗时仍然具有良好的实际稳定性。
在另一方面，细分的片的结构在5天达到50％的消耗；比整个卡快得多。细分切割打开了加速湿气进入的路线。因此，应用这种敷箔的结构，仪表可能必须在片之间进行整个切割。此外，端部片的寿命(可能下一个左右)可能小于内部片。实例III参考8a和8b。在本实例中，如在实例II中一样制作卡，但以下几点不同(1)将干燥剂室的矩形切割成中心间隔层，(2)以.005”的Aclar22C的单层替换金属化PET和箔外层，(3)在Aclar的一层中形成0.028”的囊(通过冷印压)以符合干燥剂室的形状，以及(4)使用在PETG(Cpital瓶)中由大约60％摩尔筛粉末和1-3％乙二醇组成的.025”的带状干燥剂的13mg的一段作为干燥剂。该干燥剂具有大约每片2.6mg的水的总容量，或者大约2.3x在实例I和II中的3摩尔筛珠粒的容量。为进行比较，与在实例I和II中一样地制作敷箔的卡，但以与Aclar卡相同量的带状干燥剂替换摩尔筛珠粒(参见附图9a和9b)。也制作两种类型的卡但没有作为控制包装之外的湿气吸收的干燥剂，对所有的结构按照卡和切割片进行75％RH处理。对每种情况测试40个片。
附图10a和10b所示为结果。在本实例中将箔细分成比实例II具有更好的抗湿气的片在12天而不是5天达到50％的消耗水平；这从所增加的干燥剂容量中已经大致预计到。
Aclar22C数据表明在第0天和第1天之间异常的消耗降低；在第0天这毫无疑问是称重误差。在允许这种偏差之后(所有的消耗值都应该高出大约5-10％)，很清楚，在28天，切割片还没有增加足够的湿气以消耗超过35％的干燥剂，并且在30天该干燥剂应该一定小于50％。因此，干燥剂的材料和量的变化都是由于实现了这样的设计的缘故，在该设计中即使在片之间进行预细分切割，该片仍然保持足够干以持续至少一个月，并且端片应该完全与中心片一样好。
希望在本实例中使用的Aclar片是穿过类似于所希望的设备的包装的湿蒸汽透过的模型。
上述的结果和讨论表明通过主题发明提供了电化学测试片卡的改善。具体地说，主题发明提供了能够由最终用户按照需要细分的稳定存储的多片卡或带，这就可以更少地使用包装材料并且提供更高的效率和成本效率合算的制造规程以及其它的优点。因而，主题发明代表对本领域的极大的贡献。
在本说明书中引用的所有出版物和专利都以引用参考的方式并入在本申请中，似乎专门地分别指示以引用参考的方式并入每种单个的出版物或专利一样。任何出版物的引用都是因为它公开在本申请的申请日之前，并且不应该理解为承认由于已有的发明本发明不早于这种出版物。
虽然为清楚地理解通过实例性说明在某些细节方面已经描述了前述的发明，但是很显然，在不脱离附加的权利要求的精神或范围的前体下，在本发明的教导下本领域的普通技术人员可以对本发明作出一定变化和改型。
权利要求
1.一种电化学测试片卡，所说的卡包括至少两个电化学测试片前体，其中每个所说的前体包括(a)通过相对的电极限制的并且包括试剂成分的反应室；(b)集成的干燥剂其条件是在细分所说的卡之前每个反应室与所说的卡的干燥剂气态连通。
2.根据权利要求1的电化学测试片卡，其中每个电化学测试片前体进一步包括容纳干燥剂材料的干燥剂室。
3.根据权利要求2的电化学测试片卡，其中所说的干燥剂室与在相同的前体上的反应室气态连通。
4.根据权利要求2的电化学测试片卡，其中所说的干燥剂室与附近的前体的反应室气态连通。
5.根据权利要求1的电化学测试片卡，其中所说的干燥剂每次测试具有至少大约0.5mg的容量。
6.根据权利要求1的电化学测试片卡，其中所说的干燥剂包括指示剂。
7.根据权利要求1的电化学测试片卡，其中所说的卡被构造成使从所说的卡中细分的前体提供了具有到所说的细分的电化学测试片的反应室中的流体入口和出口通道的细分的电化学测试片。
8.根据权利要求7的电化学测试片卡，其中所说的细分的电化学测试片包括与干燥剂室气态连通的反应室。
9.根据权利要求7的电化学测试片卡，其中所说的细分的电化学测试片包括不与干燥剂室气态连通的反应室。
10.根据权利要求1的电化学测试片卡，其中所说的测试片卡密封在流体阻隔材料中。
11.根据权利要求1的电化学测试片卡，其中所说的试剂成分包括氧化还原试剂体系，该氧化还原试剂体系包括酶和介体。
12.一种电化学测试片，包括(a)由相对的电极限制的并包括试剂成分的反应室；以及(b)集成在所说的电化学测试片中的干燥剂。
13.根据权利要求12的电化学测试片，其中每个电化学测试片前体进一步包括容纳干燥剂材料的干燥剂室。
14.根据权利要求13的电化学测试片，其中所说的干燥剂室与所说的反应室气态连通。
15.根据权利要求13的电化学测试片，其中所说的干燥剂室不与所说的反应室气态连通。
16.根据权利要求12的电化学测试片，其中所说的干燥剂每次测试具有至少大约0.5mg的容量。
17.根据权利要求12的电化学测试片，其中所说的干燥剂包括指示剂。
18.根据权利要求12的电化学测试片，其中所说的试剂成分包括氧化还原试剂体系，该氧化还原试剂体系包括酶和介体。
19.一种确定在生理试样中的分析物的浓度的方法，所说的方法包括(a)将所说的生理试样引入到电化学测试片中，该电化学测试片包括(I)由相对的电极限制的并包括试剂成分的反应室；以及(ii)集成在所说的电化学测试片中的干燥剂。(b)使用所说的电极检测在所说的反应区中的电信号；以及(c)将所说的所检测的电信号与在所说的试样中的所说的分析物的量相关。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所说的生理试样是全血或全血的衍生物。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所说的分析物是葡萄糖。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所说的试剂成分包括氧化还原试剂体系，该氧化还原试剂体系包括酶和介体。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所说的方法进一步包括细分测试片卡以在所说的引入步骤(a)之前形成所说的电化学测试片。
24.一种确定在生理试样中的分析物的浓度的方法，所说的方法包括(a)细分电化学测试片卡以形成电化学测试片，所说的卡包括至少两个电化学测试片前体，其中每个所说的前体包括(I)由相对的电极限制的并包括试剂成分的反应室；以及(ii)集成的干燥剂；其条件是在细分所说的卡之前每个反应室与所说的卡的干燥剂气态连通；(b)将所说的生理试样引入到电化学测试片中；(c)使用所说的电极检测在所说的反应区中的电信号；以及(d)将所说的所检测的电信号与在所说的试样中的所说的分析物的量相关。
25.一种确定在生理试样中的分析物的浓度的成套工具，所说的成套工具包括(a)至少包括两个电化学测试片的电化学测试片卡，其中每个所说的前体包括(i)由相对的电极限制的并包括试剂成分的反应室；以及(ii)集成的干燥剂；其条件是在细分所说的卡之前每个反应室与所说的卡的干燥剂气态连通；和(b)至少如下之一(i)获得所说的生理试样的装置；和(ii)分析物标准。
全文摘要
提供一种电化学测试片卡，这种电化学测试片卡能够被细分以制造电化学测试片。电化学测试卡由两个或多个电化学测试片前体组成，每个前体的特征在于存在由相对的电极限制的容纳干燥试剂的反应室。与卡的每个反应室气体连通的是一种集成的干燥剂。此外还提供一种使用主题电化学测试片卡的方法，以及包括这种电化学测试片卡的成套工具。主题测试片和卡都可用于许多不同的分析物(包括葡萄糖)的检测/浓度测定。
文档编号G01N33/483GK1439099SQ01808401
公开日2003年8月27日 申请日期2001年12月6日 优先权日2000年12月20日
发明者D·P·马青格尔 申请人:生命扫描有限公司