专利名称：电化学分析物测量方法和系统的制作方法
电化学分析物测量方法和系统根据35USC§ 119(美国法典第35篇第119节)和/或§ 120 (第120节)的规定，本专利申请要求于2010年3月31日在先提交的美国临时申请序列号61/319，470的优先权，该专利申请全文以引用方式并入本申请中。
背景技术：
电化学传感器已被用于检测或测量流体样品中是否存在某种物质。电化学传感器包括试剂混合物以及一个或多个电极，其中该试剂混合物包含至少一种电子转移剂(也称为“电子媒介物”)和分析物特异性生物催化蛋白质(如具体的酶)。此类传感器依靠电子媒介物和电极表面之间的电子转移，并通过测量电化学氧化还原反应发挥作用。在电化学生物传感器系统或装置中，利用与流体样品中被测分析物的浓度相关的电信号监测电子转移反应。利用此类电化学传感器检测体液(例如，血液或血源产物、泪液、尿液和唾液)内的分析物已开始受到重视，并且在一些情况下，对维持某些个体的健康至关重要。在保健领域，人们(例如糖尿病患者)必须对其体液内的特定组分进行监测。许多系统能够测试体液(例如，血液、尿液或唾液)，以方便地监测特定体液组分(例如，胆固醇、蛋白质和葡萄糖)的含量。糖尿病是一种因胰岛素分泌不足而导致无法适当消化糖的胰腺疾病，该病患者每日都需要认真监测血糖浓度。通过对糖尿病患者的血糖浓度进行常规测试和控制，可以降低患者眼睛、神经和肾脏严重受损的风险。当某些血液成分存在时，会对测量产生不良影响并导致检测信号不准确，从而对电化学生物传感器产生负面影响。例如，测量不准确将会使葡萄糖读数不准，听任患者无法察觉血糖浓度的潜在威胁。作为一个例子，血液的血细胞比容(即血红细胞在血液中所占的数量百分比)会对所得分析物浓度的测定造成错误。血液中血红细胞容积的变化会造成一次性电化学测试条所测得的葡萄糖读数出现差异。通常，高血细胞比容下会出现负偏倚(即计算出的分析物浓度偏低)，低血细胞比容下会出现正偏倚(即计算出的分析物浓度偏高)。在高血细胞比容下，例如，血红细胞可能会阻碍酶和电化学媒介物的反应，降低化学溶解率，因为用于使化学反应物成溶剂化物的血浆量较低并且媒介物的扩散速度慢。这些因素会造成比预期葡萄糖读数偏低，因为电化学过程中产生的电流较小。相反，在低血细胞比容下，可影响电化学反应的血红细胞数量比预期要少，因而测得的电流也更大。此外，血样电阻也与血细胞比容相关，这会影响电压和/或电流测量。目前已采取了多个策略来降低或避免血细胞比容变化对血糖造成的影响。例如，测试条被设计成具有多个可将样品中的血红细胞去除的筛目，或者含有多种化合物或制齐U，用以提高血红细胞的粘度并减弱低血细胞比容对浓度测定的影响。为了校正血细胞比容，其他测试条包括溶血剂和用于测定血红蛋白浓度的系统。此外，生物传感器还被配置成通过以下方法测量血细胞比容使用光照射血样之后再测量光学变化，或根据样品室填充时间的函数来测定血细胞比容。这些传感器具有某些缺点。
发明内容
申请人:已认识到需要这样的系统和方法，其可用来测定准确的葡萄糖浓度，从而避免本领域存在的不足。鉴于上述内容并根据一个方面，提供了操作具有测试仪和测试条的分析物测量系统的方法。测试条可包括参考电极、第一工作电极和第二工作电极，其中所述第一电极涂覆有试剂层。测试仪可包括电子电路，用于在参考电极和第一工作电极之间施加测试电压，并在参考电极和第二工作电极之间施加第二测试电压。测试仪还可包括信号处理器，用于测量多个测试电流并用于根据测试电流来计算葡萄糖浓度。该方法可通过如下步骤实现在参考电极和第二工作电极之间施加第一测试电压，并在参考电极和第一工作电极之间施加第二测试电压；将含有分析物的血样施加到测试条上之后，测量第二工作电极处的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流和第四测试电流；测量第一工作电极处的第五测试电流；根据第一、第二、第三、第四和第五测试电流确定葡萄糖浓度；然后通告 葡萄糖浓度。在该示例性方法中，葡萄糖浓度可为由下列等式得到的数值
(Tj
—、4 xls -截距
V 2 J
G --
斜率其中G为血细胞比容校正的葡萄糖浓度；I1为第一测试电流；I2为第二测试电流；I3为第三测试电流；I4为第二测试电流；I5为第三测试电流；a和b为通过经验推导出的整定参数(tuning parameter)；截距为根据,J Xi5与参考葡萄糖浓度的关系图线(plot)的线性回归确定
\^2 J
的截距值；并且
/ j Λ[^-6Ti]斜率为根据f 4 Xf5与参考葡萄糖浓度的关系图线的线性回归确定的斜率值。在其中一检测到测试流体就将第一和第二测试电压施加到测试条的实施例中，第一整定参数a可为约9. 5至约10. 5，并且第二整定参数b可为约10. 5至11. 5。在其中允许测试流体与试剂层反应一段时间之后再将第一和第二测试电压施加到测试条的另一个实施例中，第一整定参数a可为约31. 5至约32. 5，并且第二整定参数b可为约53. 5至54. 5。
在又一个实施例中，提供了确定血细胞比容校正的测试电流的方法，该测试电流可利用具有测试条和测试仪的系统来测得。该方法可通过如下步骤实现在参考电极和涂覆有试剂层的第二工作电极之间施加第一测试电压，并在参考电极和第一工作电极之间施加第二测试电压；将含有分析物的血样施加到测试条上之后，测量第二工作电极处的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流和第四测试电流；测量第一工作电极处的第五测试电流，并通过将第一测试电流与第二测试电流之比乘幂，再将所述比率乘以第五测试电流而确定血细胞比容校正的测试电流，其中幂指数是第一整定参数和第二整定参数的函数。在再一个实施例中，提供了分析物测量系统，以至少测量用户的生理流体中的葡萄糖浓度。该系统包括测试条和测试仪。测试条包括具有参考电极、第一工作电极和第二工作电极的基片，其中所述电极均涂覆有试剂层。这些电极连接到相应的接触垫上。分析物测试仪具有与接纳测试条的接触垫的测试条口相连的测试电路，以使得测试仪被配置为在生理流体沉积到工作电极上之后将第一和第二测试电压施加到相应的第二和第一工作电极、并在通过测试仪施加测试电压之后根据以第一、第二、第三、第四和第五离散间隔测得的第一、第二、第三、第四和第五测试电流确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度。
对于本领域的技术人员来说，当结合首先简要描述的附图的情况下，结合下面的对于示例性实施例的更详细描述时，本发明的这些和其他实施例、特征和优点将会变得显而易见。
并入本文中并且构成本说明书一部分的附图示意性地示出了本发明的优选实施例，并且与上面所给出的概述和下面所给出的详细描述一起用于解释本发明的特征(其中相似的标号表示相似元件)，其中图IA示出用于测量分析物浓度的系统的示例性实施例的俯视图；图IB示出设置在图IA的分析物测量装置中的电子组件的示例性电路板。图2示出测试条的示例性实施例的分解透视图；图3示出图2所示测试条的示例性实施例的俯视图；图4示出与图2和图3的测试条形成电连接的图IA所示测试仪的功能元件的示例性实施例的示意图；图5示出利用图IA所示系统估算血细胞比容校正的葡萄糖浓度的方法的示例性实施例的流程图；图6A示出显示测试仪施加到测试条的测试电压的曲线图的示例性实施例；图6B示出显示当图6A的测试电压施加到测试条时所产生的测试电流的曲线图的示例性实施例；图7示出利用图IA所示系统估算血细胞比容校正的葡萄糖浓度的方法的另一个示例性实施例的流程图；图8A示出显示测试仪施加到测试条的测试电压的曲线图的示例性实施例；图SB示出显示当图8A的测试电压施加到测试条时所产生的测试电流的曲线图的示例性实施例；图9示出采用终点电流计算法获得的测试数据的偏倚图10示出采用本发明的方法(其中测试电压如图6A中所示施加至测试条)获得的测试数据的偏倚图；并且图11示出采用本发明的方法(其中测试电压如图7A中所示施加至测试条)获得的测试数据的偏倚图。
具体实施例方式应参考附图来阅读下面的详细说明，其中不同附图中的相同元件编号相同。附图(未必按比例绘制)示出所选择的实施例，而且并不旨在限制本发明的范围。该详细说明以举例的方式而不是限制性方式说明本发明的原理。此说明将明确地使得本领域的技术人员能够制备和使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、修改形式、变型形式、替代形式和用途，包括目前据信是实施本发明的最佳方式。
图IA示出用于测量分析物浓度的系统100，其中系统100可包括测试仪102和测试条120。测试仪102可包括显示器104、外壳106、多个用户界面按钮108和测试条口 110。测试仪102还可包括位于外壳106内的电子电路，如结合图IB进一步所述。测试条120的近侧部分可插入测试条口 110。显示器104可通告分析物浓度(如葡萄糖浓度)，并可用来显示提示用户如何执行测试的用户界面。如本文所用，术语“通告”和该术语的变型指示可通过文本、音频、视频或所有通信模式的组合向用户、用户的看护人、或医疗服务提供者提供的通告。多个用户界面按钮108让用户可以通过浏览用户界面软件来操作测试仪102。显示器104可以任选地包括背光源。如图IB所不,设置在外壳106内的组件包括具有微控制器162的电路板150,该微控制器连接到存储器154、时钟156、运算放大器158和显示器连接器160。运算放大器158和微控制器162可操作地连接到测试条口连接器152上，该连接器上具有用于与测试条120上的相应导电轨道进行机械接触的触点152a、152b和152b。为有利于与其他数据管理装置进行通信，提供了无线收发器模块164，该模块可用于存储在装置100的存储器154中的数据的双向通信。在电路板150的另一侧上，提供了电池形式的电源(未示出)。还可以提供数据端口。应该指出的是，测试仪装置100的尺寸和配置优选地适于手持，并且收发器164可以与短距离无线网络(例如蓝牙或Wi-Fi等)或长距离无线网络(例如GSM、CDMA、3G等)的任一者或两者一起使用。微控制器162可电连接到测试条口 152、运算放大器电路158、第一无线模块164、显示器104、非易失性存储器154、时钟156、数据端口和用户界面按钮108。通过按钮、收发器或葡萄糖测量电路输入的数据可包括代表分析物浓度的值，或在分析物浓度背景下的结合了与个体的日常生活方式相关的信息的值。与日常生活方式相关的信息可包括个体摄入的食物、使用的药物、健康检查发生率和一般的健康条件以及运动水平，这些信息结合或“标记” 了用户在某一天或某一周的具体时间的分析物浓度值。运算放大器电路158可为两个或更多个运算放大器，其被配置为可提供稳压器功能和电流测量功能中的一部分。稳压器功能可指将测试电压施加于测试条的至少两个电极之间。电流功能是指测量由施加到测试条120的测试电压所得的测试电流。电流测量可以用电流-电压转换器来执行。微控制器162可为混合信号微处理器(MSP)的形式,例如为德州仪器(TexasInstrument)MSP430F2419。TI-MSP430F2419可配置为也执行稳压器功能和电流测量功能中的一部分。另外，MSP430F2419还可以包括易失性和非易失性存储器。在另一个实施例中，电子元件中的多个可按照专用集成电路(ASIC)的形式与微控制器集成。测试条口 152可被配置为与测试条形成电连接。显示器连接器160可被配置为附接到显示器104。显示器104可为液晶显示器的形式，用于记录测得的葡萄糖水平、用于便于录入生活方式相关信息以及用于操作图形数据、图解结果和运动视频。显示器104还可以包括背光源。数据端口可接纳连接到连接引线上的合适的连接器，从而使测试仪装置100能够被连接到外部装置(例如个人计算机)。数据端口可为任何允许数据传输的端口，例如为串行端口、USB端口或并行端口。时钟156可被配置为用于测量时间并且为振荡晶体的形式。图2和3分别为测试条120的示例性分解透视图和俯视装配图，其中测试条可包括设置在基片205上的七个层。设置在基片205上的七个层可以是导电层250、绝缘层216、试剂层218、粘合剂层260、亲水层270和顶层280。测试条120可以通过一系列步骤制造，其中利用(例如)丝网印刷工艺将导电层250、绝缘层216、试剂层218和粘合剂层260依次 沉积在基片205上。亲水层270和顶层280可以从卷料设置并层合到基片205上，作为一体的层合物或作为单独的层。如图2所示，测试条120具有远侧部分203和近侧部分204。测试条120可包括样品接纳室292，血样可通过该样品接纳室抽取。样品接纳室292可包括位于测试条120近端的入口。如下所述，亲水层270内包括出口或排气孔。可以将血样施加到入口，以填充样品接纳室292，从而可以测量分析物浓度。位于试剂层218附近的粘合剂层260的开口部分的侧边限定了样品接纳室292的壁，如图2所示。样品接纳室292的底部或“底板”可包括基片205、导电层250和绝缘层216的一部分。样品接纳室292的顶部或“顶板”可包括远侧亲水性部分282。对于测试条120，如图2所示，基片205可用作基底，以帮助支撑随后施加的层。基片205可采取聚酯薄片的形式，所述聚酯薄片例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料。基片205可以为卷筒形式，标称350微米厚、370毫米宽、大约60米长。需使用导电层250来形成电极，该电极可用于对葡萄糖进行电化学测定。导电层250可由丝网印刷到基片205上的碳素油墨制成。在丝网印刷工艺中，碳素油墨被加载到丝网上，然后利用刮墨刀将油墨透过丝网转印。印刷的碳素油墨可利用约140°C的热空气干燥。碳素油墨可包含VAGH树脂、炭黑、石墨和用于所述树脂、炭黑和石墨的混合物的一种或多种溶剂。更具体地讲，碳素油墨可包含在碳素油墨中比率合适的炭黑和VAGH树脂。如图2所不，对于测试条120,导电层250可包括参考电极210、第一工作电极212、第二工作电极214、参考接触垫211、第一接触垫213、第二接触垫215、参考电极轨道207、第一工作电极轨道208和第二工作电极轨道209。在图2所示实施例中，参考电极210位于第一工作电极212和第二电极214之间,从而最大程度地减小第一工作电极212和第二电极214之间的串扰。导电层250可由碳素油墨形成。参考接触垫211、第一接触垫213和第二接触垫215能够电连接到测试仪。参考电极轨道207提供从参考电极210至参考接触垫211的电连续通道。类似地，第一工作电极轨道208提供从第一工作电极12至第一接触垫213的电连续通道。类似地，第二工作电极轨道209提供从第二工作电极214至第二接触垫215的电连续通道。
绝缘层216可包括孔217，该孔暴露出参考电极210、第一工作电极212和第二工作电极214的一部分，这些部分都可以被液体样品润湿。第一工作电极212、第二工作电极214和参考电极210的面积可被定义为暴露于液体样品的面积。除了限定电极面积之外,绝缘层216还可阻止液体样品接触电极轨道207、208和209。据信，应精确限定工作电极的功能面积，因为测试电流的大小与电极的有效面积成正比。例如，绝缘层216可以为从Er con，Inc.购得的Ercon E6110_116Jet Black Insulayer 油墨。此时的测试条可用等离子体处理。等离子体在大气温度和压力下由高压交流电生成。所得的等离子体由电离的高能粒子组成，其以气流形式拂向下游，以对基片产生作用。等离子体处理用来对丝网印刷的碳基电极表面进行改性。据信，这种表面改性可以提高碳表面的电化学活性，并增加印刷层的表面能，以使印刷层和随后印刷的层之间可以更好地粘合。另外据信，等离子体处理可改善碳表面的电化学性质，使得与媒介物的反应更适合作为测量周期期间的电化学反应的一部分。试剂层218设置在导电层250和绝缘层216的一部分上,如图2所不。在一个实施例中，两个重叠的试剂层可印刷在导电层250和绝缘层216的一部分上。试剂层218可包含化学物质(诸如酶)和有选择地与所关注的分析物反应的媒介·物，以及用于维持所需PH的缓冲剂。例如，如果要测定血样中的葡萄糖，则试剂层218可以包含酶和媒介物，以及功能操作所必需的其他组分。酶试剂层18可以包含(例如)葡萄糖氧化酶、柠檬酸三钠、柠檬酸、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、铁氰化钾、消泡剂、热解法二氧化硅、PVPVA和水。适用于试剂层的示例性酶包括葡萄糖氧化酶、具有吡咯喹啉醌(PQQ)辅因子的葡萄糖脱氢酶和具有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)辅因子的葡萄糖脱氢酶。适用于试剂层的示例性媒介物包括铁氰化物，铁氰化物在这种情况下为氧化形式。试剂层可以被配置成从生理上将葡萄糖转化成酶副产物，并且在此过程中产生一定量的还原媒介物(如铁氰化物)，还原媒介物与葡萄糖浓度值成正比。美国专利No. 6，241，862中公开了关于试剂层的进一步的详细内容和基于电化学的分析测试条的大概描述，该专利的内容据此全部以引用方式并入本文。在一个实施例中，试剂层218的面积足够大,可以覆盖参考电极210、第一工作电极212和第二工作电极214的整个面积。试剂层218的宽度和长度足够大以至少占据测试条120中可用的最大电极面积。试剂层218的宽度可为约2毫米，其大于矩形孔217的宽度的两倍。粘合剂层260包括第一粘结垫262、第二粘结垫264和第三粘结垫266，并且可以在试剂层218沉积之后设置在测试条120上。可以将粘合剂层260的各部分排列为紧邻或接触试剂层218、或局部重叠其上。粘合剂层260可包括市售的水基丙烯酸共聚物压敏粘合剂。粘合剂层260设置在绝缘层216、导电层250和基片205的一部分上。粘合剂层260将亲水层270粘结到测试条120上。亲水层270可包括远侧亲水部分272和近侧亲水部分274，如图2所示。远侧亲水部分272和近侧亲水部分274之间具有间隙276。当血液充满样品接纳室292 (图3中所示)时，间隙276用作空气的侧面排气孔。亲水层270可为具有一个亲水表面(例如防雾涂层)的聚酯材料，其可从3M商购获得。加到测试条120上的最终层是顶层280，如图2所示。顶层280可包括透明部分282和不透明部分284。顶层280设置在亲水层270上并与之粘合。顶层280可为聚酯，其在一侧具有粘合剂涂层。应该指出的是，透明部分282基本上覆盖远侧亲水部分272，让用户可视觉上确认样品接纳室292可能已充分充注。不透明部分238帮助用户观察样品接纳室292中的有色流体(例如血液)和不透明部分284之间的高度对比。图4示出与测试条120对接的测试仪102的简化示意图。测试仪102可包括参考连接器180、第一连接器182和第二连接器184，它们分别与参考接触垫211、第一接触垫213和第二接触垫215形成电连接。上述三个连接器是测试条口 110的一部分。进行测试时，第一测试电压源186 (来自图IB的电路)可以在第二工作电极214和参考电极210之间施加测试电SVm2。通过施加测试电压Vwe2之后，测试仪102可测得第二工作电极处的测试电流I·。类似地，第二测试电压源188(来自图IB的电路)在第一工作电极212和参考电极210之间施加测试电压Vmi。通过施加测试电压Vwei之后，测试仪102可测得测试电流Iwm。在一个实施例中，测试电压Vwe2和第二测试电压Vwei可大致相等。参见图5，现就采用上述测试仪102和测试条120实施例来测定血细胞比容校正的 分析物浓度(例如葡萄糖)的方法300进行说明。在示例性步骤310中，提供了测试仪102和测试条120。测试仪102可包括电子电路，该电子电路可用于将第一和第二测试电压施加到测试条，并用于测量分别流经第二工作电极214和第一工作电极212的电流。测试仪102还可包括具有一组指令的信号处理器，该组指令用于测定本文所公开的流体样品中分析物浓度的方法。在一个实施例中，分析物为血糖。图6A为向测试条120中施加的测试电压的示例性曲线图。将流体样品施加到测试条120之前，测试仪102处于流体检测模式，其中在第二工作电极214和参考电极210之间施加约400mV的第一测试电压。优选地同时在第一工作电极212和参考电极210之间施加约400mV的第二测试电压。作为另外一种选择，还可同时施加第二测试电压，使得施加第一测试电压的时间间隔与施加第二测试电压的时间间隔重叠。在检测到生理流体的时间h之前的流体检测时间间隔tFD期间，测试仪可处于流体检测模式。在流体检测模式中，测试仪120在示例性步骤320中确定何时将流体施加到测试条120，使得流体润湿第二工作电极214和参考电极210。一旦测试仪120由于(例如)在第二工作电极214处测得的测试电流充分增大而识别出生理流体已施加，测试仪120就在时间h处分配为零的第二标记，并启动测试时间间隔tT。测试时间间隔tT结束时立即移除测试电压。为简单起见，图6A仅示出施加到测试条120的第一测试电压。图6B为将图6A的测试电压施加到测试条120上时所测得的瞬变电流(即随时间变化的电流响应测量值，单位为毫微安)的示例性曲线图。通过瞬变电流所获得的测试电流Ii通常表示样品中的分析物浓度，如将在下列示例性步骤370中描述的。参见图5和6A，在示例性步骤330中，于时间h处在第二工作电极214和参考电极210之间施加第一测试电压，并在第一工作电极212和参考电极210之间施加第二测试电压。在示例性步骤340中，分别在时间t2、t3、t4和t5测量第二工作电极214处的第一测试电流I1、第二测试电流
I2、第三测试电流I3和第四测试电流14。这些电流Ii (其中i = 1，2，3，4. ..η)被存储或记录在测试仪的存储器单元中供分析之用。在示例性步骤340中，还在时间t6测量第一工作电极212处的第五测试电流15。施加到测试条120的第一和第二测试电压通常为约+IOOmV至约+600mV。在其中电极包含碳素油墨而媒介物为铁氰化物的一个实施例中，测试电压为约+400mV。其他媒介物和电极材料组合可能需要不同的测试电压。测试电压的持续时间通常为反应期后约2至约4秒，一般为反应期后约3秒。通常，时间\是相对于时间h测量的。在实践中，每个测试电流Ii是小段时间间隔内获得的一组测量值的平均数，例如从ti+1开始每隔O. Ol秒所获得的五个测量值，其中i在I到至少6之间变化。参见图5，在示例性步骤350中，可通过下式确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度
/ j
4 Xh -截距
IJ· \.2 J
_ L___
计务 (I)其中G为血细胞比容校正的葡萄糖浓度；I1为第一测试电流；I2为第二测试电流；I3为第三测试电流；I4为第二测试电流；I5为第三测试电流；a和b为通过经验推导出的整定参数；
(J、卜-*丨截距为根据f Xl5与参考葡萄糖浓度的关系图线的线性回归确定的截距
V 2 J
值；并且
(j a^t \斜率为根据f ' Xli与参考葡萄糖浓度的关系图线的线性回归确定的斜率
V2 J值。在一个实施例中，第一测试电流I1可在时间h后的约O. 98秒至约I. 00秒时测得，第二测试电流I2可在时间h后的约I. 98秒至约2. 00秒时测得，第三测试电流I3可在时间h后的约2. 43秒至约2. 45秒时测得，第四测试电流可在时间h后的约2. 61秒至约
2.63秒时测得，而第五测试电流可在时间h后的约2. 70秒至约2. 72秒时测得。在一个实施例中，a为从约9. 9至约10. 2的第一整定参数，b为从约10. 8至约
11.2的第二整定参数。在示例性步骤360中，血细胞比容校正的葡萄糖浓度可随后通告在测试仪102上。参见图7，现就采用上述测试仪102和测试条120实施例来测定血细胞比容校正的分析物浓度(例如葡萄糖)的另一种方法400进行说明。在示例性步骤410中，提供了测试仪102和测试条120。测试仪102可包括电子电路，该电子电路可用于将第一和第二测试电压施加到测试条，并用于测量分别流经第二工作电极214和第一工作电极212的电流。测试仪102还可包括具有一组指令的信号处理器，该组指令用于测定本文所公开的流体样品中分析物浓度的方法。在一个实施例中，分析物为血糖。图8A为向测试条120中施加的测试电压的示例性曲线图。将流体样品施加到测试条120之前，测试仪102处于流体检测模式，其中在第二工作电极214和参考电极210之间施加约400mV的第一测试电压。还在第一工作电极212和参考电极210之间施加约400mV的第二测试电压。在示例性步骤420中，流体样品在h时刻被施加到测试条100，并被允许在反应期tK内与试剂层218进行反应。通过测定流过第二工作电极214的电流来确定测试条120的反应区内是否存在样品。当流经第二工作电极214的电流达到所需值时，通常为约150毫微安(未不出)，此时在第二工作电极214和参考电极210之间、以及第一工作电极212和参考电极210之间施加约OmV的测试电压，便可确定反应期tK起点已开始。反应期tK通常为开始测量后约2至约4秒，更为通常的是开始测量后约3秒，即A后。在示例性步骤430中，在反应期&后，在^时刻将第一和第二测试电压施加到测试条120持续总测试时间tT。为简单起见，图8A仅示出施加到测试条120的第一测试电压。图8B为将图8A的测试电压施加到测试条120上时所测得的瞬变电流的示例性曲 线图。通过瞬变电流所获得的测试电流Ii通常表示样品中的分析物浓度，如将在下列示例性步骤470中描述的。参见图7和8A，在示例性步骤440中，在时间A将第一和第二测试电压施加到测试条120之后，分别在时间t2、t3、t4和t5测量第二工作电极214处的第一测试电流I1、第二测试电流I2、第三测试电流I3和第四测试电流14。在示例性步骤440中，还在时间t6测量第一工作电极212处的第五测试电流15。施加到测试条120的第一和第二测试电压通常为约+IOOmV至约+600mV。在其中电极为碳素油墨而媒介物为铁氰化物的一个实施例中，测试电压为约+400mV。其他媒介物和电极材料组合可能需要不同的测试电压。测试电压的持续时间通常为反应期后约4至6秒，一般为反应期后约5秒。通常，时间\是相对于时间h测量的。在实践中，每个测试电流Ii是小段时间间隔内获得的一组测量值的平均数，例如从ti+1开始每隔O. 01秒所获得的五个测量值，其中I在I至6之间变化。参见图7，在示例性步骤470中，血细胞比容校正的葡萄糖浓度可采用先前描述的公式I确定。在一个实施例中，第一测试电流I1可在反应期tK后的约3. 37秒至约3. 39秒时测得，第二测试电流I2可在反应期tK后的约3. 46秒至约3. 48秒时测得，第三测试电流I3可在反应期tK后的约3. 54秒至约3. 56秒时测得，第四测试电流可在反应期tK后的约4. 05秒至约4. 07秒时测得，并且第五测试电流可在反应期tK后的约4. 08秒至约4. 10秒时测得。在一个实施例中，a为从约31至约33的第一整定参数，b为从约53至约55的第
二整定参数。在示例性步骤480中，血细胞比容校正的葡萄糖浓度可随后通告在测试仪102上。实例I :测定血■细胞比容校正的葡萄糖浓度，其中不存在允许流体样品与试剂层反应的反应期。使用2118个全血样品来测试测试条批次，这些全血样品具有三种不同的葡萄糖浓度(即，50mg/dL、240mg/dL和450mg/dL)且血细胞比容水平在30%至55%之间。在O. 99、
I.99,2. 44和2. 62秒测量第二工作电极处的测试电流，并在2. 71秒测量第一工作电极处的测试电流。如前所述采用方法300(即，在施加测试电压前不存在反应期)确定每个数据点的血细胞比容校正的葡萄糖浓度。通过经验推导出的整定参数a和b的值分别为10.05和10. 99，将它们用于公式I以便连同通过经验推导出的斜率O. 0136和截距O. 312—起确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度。另外确定了超过2000个全血样品(具体地讲，约2122个样品)的未校正的葡萄糖浓度，这些全血样品具有三种不同的葡萄糖浓度(^P,50mg/dL、240mg/dI^[I450mg/dL)且血细胞比容水平在30%至55%之间。使用相同批次的测试条。对于每个样品，测量并记录5秒时的测试电流(在下文中称为“终点电流”)。随后根据存储在测试仪中的校正曲线表确定未校正的葡萄糖浓度。校正曲线可由终点电流数据生成，具体方法为将终点电流作为如在参考仪器上测得的已知葡萄糖浓度的函数绘出。实例2 :测定血■细胞比容校IH的葡萄糖浓度，其中允许流体样品与试剂层反应一段反应期。
使用大约2150个全血样品测试如在实例I中所用的相同批次的测试条,这些全血样品具有三种不同的葡萄糖浓度(即，50mg/dL、240mg/dL和450mg/dL)且血细胞比容水平在约30%至约55%之间。在大约3. 4,3. 5,3. 6和4. I秒测量第二工作电极处的测试电流，并在4. I秒测量第一工作电极处的测试电流。如前所述采用方法400(即，在施加测试电压前存在反应期)确定每个数据点的血细胞比容校正的葡萄糖浓度。通过经验推导出的整定参数a和b的值分别为大约32. 03和53. 96，将它们用于公式I以便连同通过经验推导出的大约为O. 0103的斜率和大约为O. 377的截距一起确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度。随后计算采用实例I和2中所述的三种方法(即，终点电流法、方法300和方法400)确定的每个葡萄糖浓度的偏倚，其中偏倚为对葡萄糖测量过程中的相对误差的估计值。采用以下形式的公式确定每个葡萄糖浓度的偏倚对于G参考小于75mg/dL葡萄糖的情况,偏倚绝对=G计算一 G参考,并且
Cr -G
偏付％ = ---
U ^其中偏倚纟w为绝对偏倚，偏倚％是百分比偏倚，Gitw是通过实例I和2中所述的三种方法之一确定的葡萄糖浓度，并且G是参考葡萄糖浓度。图9、10和11示出偏倚相对于百分比血细胞比容的偏倚图。图9示出其中终点电流被用于确定葡萄糖浓度的数据的偏倚图。图10示出如通过方法300(即，在施加测试电压前不存在反应期)所确定的数据的偏倚图。图11示出如通过方法400(即，在施加测试电压前存在反应期)所确定的数据的偏倚图。还可将来自图9、10和11的数据呈现为落入不同ISO(国际标准组织(International Standards Organization))偏倚标准内的百分比，如在下面的表I中所示出。表I :偏倚结果汇总ISO偏倚标准落入终点算法的偏倚落入方法300的偏倚落入方法400的偏倚
近似值(％)标准内的百分比标准内的百分比标准内的百分比 +/-20 967 100 99J +/- 15 84 97A 96 +/- 10 684 S5J 83J表I的数据显示，当使用方法300和400来校正数据的血细胞比容影响时，落入各个ISO偏倚标准内的数据的百分比增大。综上所述，本文所描述和说明的系统和方法均可用于确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度。因此，用示例性的本发明的系统和方法所获得的葡萄糖结果被认为更准确。虽然已经就具体的变型形式和示例性附图描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到，本发明并不限于所述变型形式或附图。此外，凡是上述的方法和步骤指示以某·种次序发生某些事件的，本领域的普通技术人员也都将认识到，某些步骤的次序可以被修改，并且这样的修改是根据本发明的变型形式进行。另外，该步骤中的某些在可能时可以在并行过程中同时执行，以及如上所述按顺序进行。因此，如果存在本发明的变型并且所述变型属于权利要求书中能找到的本发明公开内容或等同内容的精神范围内，那么本专利旨在也涵盖这些变型。
权利要求
1.一种用于确定葡萄糖浓度的方法，所述葡萄糖浓度可使用具有测试条和测试仪的系统来测量，所述测试仪具有包括微处理器的测试电路，所述方法包括 利用所述测试电路，在参考电极和涂覆有所述测试条的试剂层的第二工作电极之间施加第一测试电压，并在所述参考电极和涂覆有试剂层的第一工作电极之间施加第二测试电压； 将血样施加到所述测试条上之后，测量所述第二工作电极处的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流和第四测试电流； 测量所述第一工作电极处的第五测试电流； 使用所述微处理器，基于所述第一测试电流、所述第二测试电流、所述第三测试电流、所述第四测试电流和所述第五测试电流确定葡萄糖浓度；以及通告所述葡萄糖浓度。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述参考电极、所述第一电极和所述第二电极设置在单个平面上。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一测试电流在开始所述测量后约O.98至约1.OO秒测得。
4.根据权利要求I所述的方法，其中所述第二电流在开始所述测量后约I.98至约2.00秒测得。
5.根据权利要求I所述的方法，其中所述第三电流在开始所述测量后约2.43至约2. 45秒测得。
6.根据权利要求I所述的方法，其中所述第四电流在开始所述测量后约2.61至约2.63秒测得。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述第五电流在开始所述测量后约2.70至约2.72秒测得。
8.根据权利要求I所述的方法，其中所述第一测试电流在反应期后约3.37至约3. 39秒测得。
9.根据权利要求I所述的方法，其中所述第二电流在反应期后约3.46至约3. 48秒测得。
10.根据权利要求I所述的方法，其中所述第三电流在反应期后约3.54至约3. 56秒测得。
11.根据权利要求I所述的方法，其中所述第四电流在反应期后约4.05至约4. 07秒测得。
12.根据权利要求I所述的方法，其中所述第五电流在反应期后约4.08至约4. 10秒测得。
13.根据权利要求I所述的方法，其中所述葡萄糖浓度包括使用下列形式的公式获得的值 g ,!■(*. Λ* I.M f K\xi,-錢 SE Ik JCt : L.............................................................................................................................................^......................................................................钭季其中 G为所述葡萄糖浓度； I1为所述第一测试电流； I2为所述第二测试电流； I3为所述第三测试电流； I4为所述第四测试电流； I5为所述第五测试电流； a为第一整定参数，b为第二整定参数； 截距为根据
14.根据权利要求13所述的方法，其中第一整定参数为约9.9至约10. 2，第二整定参数为约10. 8至约11.2。
15.一种用于确定葡萄糖浓度的方法，所述葡萄糖浓度可使用具有测试条和测试仪的系统来测量，所述方法包括 在参考电极和涂覆有试剂层的第二工作电极之间施加第一测试电压，并在参考电极和涂覆有试剂层的第一工作电极之间施加第二测试电压； 将含有葡萄糖的血样施加到所述测试条上之后，测量所述第二工作电极处的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流和第四测试电流； 测量所述第一工作电极处的第五测试电流； 使用下列形式的公式，由所述第一测试电流、所述第二测试电流、所述第三测试电流、所述第四测试电流和所述第五测试电流确定所述葡萄糖浓度
16.根据权利要求15所述的方法，其中第一整定参数为约9.9至约10. 2，第二整定参数为约10. 8至约11.2。
17.一种用于确定血细胞比容校正的测试电流的方法，所述测试电流可使用具有测试条和测试仪的系统来测量，所述方法包括 在参考电极和涂覆有试剂层的第二工作电极之间施加第一测试电压，并在参考电极和涂覆有试剂层的第一工作电极之间施加第二测试电压； 将含有葡萄糖的血样施加到所述测试条上之后，测量所述第二工作电极处的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流和第四测试电流； 测量所述第一工作电极处的第五测试电流；以及 通过将所述第一测试电流与所述第二测试电流之比乘幂，再将所述比率乘以所述第五测试电流而确定所述血细胞比容校正的测试电流，其中所述幂指数是第一整定参数和第二整定参数的函数。
18.根据权利要求17所述的方法，其中第一整定参数为约31至约33，第二整定参数为约53至约55 ;所述第一测试电流包括在开始所述测量后约O. 9至约I. O秒测得的电流；所述第二电流包括在开始所述测量后约I. I至约2. O秒测得的电流；所述第三电流包括在开始所述测量后约2. 4至约2. 5秒测得的电流；所述第四电流包括在开始所述测量后约2. 61至约2. 63秒测得的电流；所述第五电流包括在开始所述测量后约2. 70至约2. 72秒测得的电流。
19.根据权利要求17所述的方法，其中在生理流体的沉积后一段时间内不施加测试电压，以保证在施加所述测试电压之前有一段反应时间。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一测试电流在反应期后约3.37至约3.39秒测得；所述第二电流在反应期后约3. 46至约3. 48秒测得；所述第三电流在反应期后约3. 54至约3. 56秒测得；所述第四电流在反应期后约4. 05至约4. 07秒测得；所述第五电流在反应期后约4. 08至约4. 10秒测得。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述参考电极、所述第一电极和所述第二电极设置在一个平面上。
22.一种用于测量用户生理流体内葡萄糖浓度的分析物测量系统，所述系统包括 测试条，所述测试条包括基片，所述基片具有参考电极、第一工作电极和第二工作电极，所述工作电极涂覆有具有媒介物的试剂层，所述电极连接到相应接触垫上；以及 分析物测试仪，所述分析物测试仪具有微处理器和测试电路，所述测试电路与接纳所述测试条的所述接触垫的测试条口相连，以使得所述测试仪被配置为在生理流体沉积到所述电极上之后施加测试电压，并在通过所述测试仪施加所述测试电压之后根据以第一离散间隔、第二离散间隔、第三离散间隔、第四离散间隔和第五离散间隔测得的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流、第四测试电流和第五测试电流确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度。
23.一种用于测量用户生理流体内葡萄糖浓度的分析物测量系统，所述系统包括 测试条，所述测试条包括基片，所述基片具有参考电极、第一工作电极和第二工作电极，所述工作电极涂覆有具有媒介物的试剂层，所述电极连接到相应接触垫上；以及分析物测试仪，所述分析物测试仪具有微处理器和测试电路，所述测试电路与接纳所述测试条的所述接触垫的测试条口相连，以使得所述测试仪被配置为在生理流体沉积到所述电极上之后施加测试电压，并由测得的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流、第四测试电流和第五测试电流确定血细胞比容校正的葡萄糖浓度，以使得复数个样品的至少97%在ISO (国际标准组织)偏倚标准的约±20%内、所述复数个样品的至少85%在ISO偏倚标准的约土 15%内，并且所述样品的至少69%在ISO偏倚标准的约土 10%内。
24.根据权利要求22和23中任一项所述的系统，其中所述第一测试电流包括在开始所述测量后约O. 98至约I. 00秒测得的电流；所述第二电流包括在开始所述测量后约I. 09至约2. 00秒测得的电流；所述第三电流包括在开始所述测量后约2. 43至约2. 45秒测得的电流；所述第四电流包括在开始所述测量后约2. 61至约2. 63秒测得的电流；所述第五电流包括在开始所述测量后约2. 70至约2. 72秒测得的电流。
25.根据权利要求22和23中任一项所述的系统，其中所述第一测试电流在反应期后约3.37至约3. 39秒测得；所述第二电流在反应期后约3. 46至约3. 48秒测得；所述第三电流在反应期后约3. 54至约3. 56秒测得；所述第四电流在反应期后约4. 05至约4. 07秒测得；所述第五电流在反应期后约4. 08至约4. 10秒测得。
全文摘要
本文描述并示出了系统以及运行具有测试仪和测试条的分析物测量系统的示例性方法。在一个实施例中，所述方法可通过如下步骤实现在参考电极和第二工作电极之间施加第一测试电压，并在所述参考电极和第一工作电极之间施加第二测试电压；将含有分析物的血样施加到所述测试条上之后，测量所述第二工作电极处的第一测试电流、第二测试电流、第三测试电流和第四测试电流；测量所述第一工作电极处的第五测试电流；由所述第一测试电流、所述第二测试电流、所述第三测试电流、所述第四测试电流和所述第五测试电流估计血细胞比容校正的分析物浓度；以及通告所述血细胞比容校正的分析物浓度。
文档编号G01N27/49GK102918388SQ201180026678
公开日2013年2月6日 申请日期2011年3月30日 优先权日2010年3月31日
发明者M.梅尔查, A.克雷格斯 申请人:生命扫描苏格兰有限公司