用于電化學傳感器的提高的穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法與流程
本文中所提供的系統(tǒng)和方法涉及醫(yī)療測試領(lǐng)域，特別是樣品(例如包括血液在內(nèi)的生理性液體)內(nèi)的(一種或多種)分析物的存在和/或濃度的檢測。
背景技術(shù)：
生理性液體(例如血液或諸如血漿的血液副產(chǎn)品)中的分析物濃度確定在當今社會中具有不斷增加的重要性。這樣的化驗在包括臨床實驗室測試、家庭測試在內(nèi)的各種應用和設定中得到應用，其中這樣的測試的結(jié)果在各種疾病情況的診斷和處理中起到突出的作用。所關(guān)注的分析物包括用于糖尿病處理的葡萄糖、用于監(jiān)控心血管情況的膽固醇等等。
用于分析物濃度確定化驗的常見方法基于電化學。在這樣的方法中，水成液樣品被放入傳感器中的樣品反應室，例如由至少兩個電極，即工作電極和對電極構(gòu)成的電化學電池，其中所述電極具有使它們適合于安培計測量或庫侖法測量的阻抗。待分析的成分被允許與試劑反應以形成與分析物濃度成比例的量的可氧化的(或可還原的)物質(zhì)。存在的可氧化的(或可還原的)物質(zhì)的量然后用電化學方法估計并且與樣品中的分析物濃度有關(guān)。
所有傳感器元件的所期望的屬性是它們具有長的擱置壽命-也就是說，傳感器元件的感測特性在制造與使用之間(即在存儲期間)不會顯著地改變。然而，當持續(xù)長時間段和/或在例如高溫度、高濕度的非最佳存儲條件下被存儲時，傳感器的性能可能劣化。例如，使用這樣的傳感器進行的分析物濃度確定的準確性可能被降低。本發(fā)明的目的是克服或者改善現(xiàn)有技術(shù)中的這些及其他不利缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
在本文中提供了用于確定樣品中分析物的濃度的系統(tǒng)和方法的各個方面。在一個這樣的方面，所述系統(tǒng)和方法包括使用電化學電池，在所述電化學電池中電位被施加并且電流被測量。還能夠測量與所述電化學電池的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)。基于所述電流測量結(jié)果和所述與物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)，所述方法和系統(tǒng)允許分析物濃度以迅速的方式被發(fā)現(xiàn)而同時使所述電化學電池的物理性質(zhì)的影響最小化。
在下面所討論的各種實施例中，所述電化學電池能夠被用在諸如葡萄糖傳感器或免疫傳感器的各種樣品分析裝置中。被分析的樣品能夠包括血液。在一個實施例中，所述血液能夠包括全血。其濃度正被分析的分析物能夠包括葡萄糖。葡萄糖濃度的化驗可以包括葡萄糖到葡萄糖酸的氧化。在一實施例中，具有黃素腺嘌呤二核苷酸(fad)輔助因子的酶gdh可以被用來催化葡萄糖到葡萄糖酸的轉(zhuǎn)化。在其中樣品分析裝置是免疫傳感器的實施例中，其濃度正被分析的分析物包括c反應蛋白。
在一個方面，一種用于確定樣品中分析物的濃度的方法被公開。所述方法包括將樣品引入到樣品分析裝置的電化學電池中以引起所述分析物的轉(zhuǎn)化。能夠使用各種電化學電池，包括例如具有彼此間隔開的第一電極和第二電極以及試劑的電池。一旦所述樣品被引入，所述方法就包括確定與所述電化學電池的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)的測量結(jié)果以及計算校正因子，其中所述校正因子至少考慮到所述與所述電化學電池的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)。所述方法然后包括考慮到所述校正因子來確定所述分析物的濃度。
在另一方面，一種電化學系統(tǒng)被公開。所述電化學系統(tǒng)能夠包括具有第一電極和第二電極的電化學電池，以及連接到所述電化學電池的計量器。所述計量器能夠包括連接到所述電化學電池的控制單元以便所述控制單元在所述電化學電池的第一電極與第二電極間之間施加電位，并且所述控制單元確定與所述電化學電池的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)的測量結(jié)果以及使用所述測量結(jié)果來計算所述樣品中分析物的校正濃度。
在一些實施例中，所述校正因子與其相關(guān)的物理性質(zhì)能夠與所述電化學電池的老化和所述電化學電池的存儲條件中的至少一個有關(guān)。例如，所述存儲條件能夠包括存儲溫度和存儲時間。在一個方面，所述與所述電化學電池的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)能夠包括所述電化學電池的測量電容。
在另一方面，一種用于測量校正分析物濃度的方法被提供。所述方法包括將樣品施加到測試件。一旦所述樣品被施加，所述方法就包括在第一電極與第二電極之間持續(xù)第一時間間隔施加足以在所述第二電極處使還原介質(zhì)氧化的第一測試電壓。在所述第一測試電壓的施加之后，所述方法包括在所述第一電極與所述第二電極之間持續(xù)第二時間間隔施加足以在所述第一電極處使還原介質(zhì)氧化的第二測試電壓。然后能夠基于所述第一時間間隔和所述第二時間間隔期間的測試電流值來計算第一葡萄糖濃度。
所述方法還能夠包括確定所述測試件的電容并且基于所述第一葡萄糖濃度和所述電容來計算電容校正的葡萄糖濃度。例如，計算所述電容校正的葡萄糖濃度的步驟能夠包括基于所述電容和所述第一葡萄糖濃度來計算校正因子，其中所述電容校正的葡萄糖濃度基于所述第一葡萄糖濃度和所述校正因子來計算。例如，當所述電容大約等于所述測試件的預定理想電容時所述校正因子能夠大約為零。在一些實施例中，計算所述電容校正的葡萄糖濃度的步驟還能夠包括將所述校正因子除以一百并且加一以給出中間項以及將所述中間項乘以所述第一葡萄糖濃度以給出電容校正的葡萄糖濃度。
在一些實施例中，當所述電容小于第一電容閾值并且所述第一葡萄糖濃度大于第一葡萄糖濃度閾值時，能夠計算所述電容校正的葡萄糖濃度。在一些實施例中，所述方法還能夠包括如果確定所述校正因子大于校正因子閾值，則將所述校正因子設置為所述校正因子閾值。
在另一方面，一種電化學系統(tǒng)被公開。所述電化學系統(tǒng)能夠包括測試件和測試計量器。所述測試件能夠包括電化學電池以及用于與所述測試計量器配對的電接觸部。所述電化學電池能夠包括彼此間隔開的第一電極和第二電極以及試劑。所述測試計量器能夠包括處理器，所述處理器適于從所述測試件接收電流數(shù)據(jù)并且還適于基于計算得到的葡萄糖濃度和測量電容來確定電容校正的葡萄糖濃度。例如，所述測量電容能夠與所述測試件的物理性質(zhì)相關(guān)，所述測試件的物理性質(zhì)與所述測試件的老化和所述測試件的存儲條件中的至少一個有關(guān)。所述存儲條件能夠例如包括存儲溫度和存儲時間。
在一個示例性實施例中，所述測試計量器能夠包括包含葡萄糖濃度閾值和電容閾值的數(shù)據(jù)存儲裝置。例如，在一些實施例中，當所述測量電容小于所述電容閾值并且所述計算得到的葡萄糖濃度大于所述葡萄糖濃度閾值時，所述處理器能夠確定所述電容校正的葡萄糖濃度值。
在上面所討論的各種系統(tǒng)和方法中，確定所述電化學電池的電容的示例性方法能夠包括在所述第一電極與所述第二電極之間施加第一測試電壓。所述第一測試電壓能夠具有ac電壓分量和dc電壓分量，并且所述ac電壓分量能夠在所述第一測試電壓的施加之后以預定量的時間被施加。所述測試電壓還能夠具有dc電壓分量，其具有足以在所述第二電極處引起極限測試電流的大小，所述第二電極不具有試劑層涂層。所述方法還能夠包括將由所述ac電壓分量產(chǎn)生的、所述測試電流的一部分處理成所述電化學電池的電容值。
這些及其他實施例、特征和優(yōu)點當結(jié)合被首先簡短地描述的附圖參考本發(fā)明的各種示例性實施例的以下更詳細的說明來理解時對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得顯而易見。
附圖說明
本公開內(nèi)容的各種特征在所附權(quán)利要求中被特別地闡明。能夠通過參考闡述示意性的、非限定性實施例的以下詳細說明和附圖得到對這樣的特征的更好理解，其中：
圖1a示意了示例性測試件的透視圖；
圖1b示意了圖1a的測試件的分解透視圖；
圖1c示意了圖1a的測試件的遠側(cè)部的透視圖；
圖2示意了圖1a的測試件的底部平面圖；
圖3示意了圖1a的測試件的側(cè)面平面圖；
圖4a示意了圖1a的測試件的頂部平面圖；
圖4b示意了與圖4a的箭頭4b-4b一致的測試件的遠側(cè)部的部分側(cè)視圖；
圖5示意了測試計量器與測試件接觸墊電對接的簡化圖解；
圖6示意了依照本發(fā)明的免疫傳感器的示例性實施例的分解圖；
圖7a示意了其中測試計量器持續(xù)規(guī)定時間間隔施加多個測試電壓的測試電壓波形；
圖7b示意了用圖6的測試電壓波形產(chǎn)生的測試電流瞬態(tài)；
圖8a示意了其中測試計量器與圖7a相比較而言持續(xù)規(guī)定時間間隔以相反極性施加多個測試電壓的測試電壓波形；
圖8b示意了用圖8a的測試電壓產(chǎn)生的測試電流瞬態(tài)；
圖9是示出了針對多次測試的、電容與偏差百分數(shù)之間的關(guān)系的圖表。
實施方式
以下詳細說明應該參考附圖來閱讀，在附圖中不同圖中的相同元件被一致地編號。未必按比例繪制的附圖描繪了所選擇的實施例并且不是旨在限制本發(fā)明的范圍。詳細說明通過示例的方式、而不是通過限制的方式示意本發(fā)明的原理。
如本文中所用的那樣，用于任何數(shù)值或范圍的術(shù)語“大約”或“近似”指示允許各部件的部分或集合如本文中所描述的那樣為其預定目的而起作用的適合的尺寸容差。此外，如本文中所用的那樣，術(shù)語“患者”、“寄主”、“使用者”和“對象”指的是任何人或動物對象，并且不是旨在將系統(tǒng)或方法限制于人類使用，但是在人類患者中對本發(fā)明的使用表示優(yōu)選實施例。
現(xiàn)將對某些示例性實施例進行描述以提供對本文中所公開的系統(tǒng)和方法的結(jié)構(gòu)、功能、制造以及使用的原理的全面理解。這些實施例中的一個或多個示例在附圖中被示意。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，在本文中具體描述并且在附圖中示意的系統(tǒng)和方法是非限制性示例性實施例，并且本公開內(nèi)容的范圍僅由權(quán)利要求來限定。與一個示例性實施例相結(jié)合地示意或描述的特征可以與其他實施例的特征組合。這樣的修改和變化旨在被包括在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
目前公開的系統(tǒng)和方法適合于用在各種各樣的樣品中的各種各樣的分析物的確定中，并且特別適合用在全血、血漿、血清、組織液或其衍生物中的分析物的確定中。在示例性實施例中，基于具有相對電極的薄層池設計和快的(例如分析時間為大約5秒的)三脈沖電化學檢測的葡萄糖測試系統(tǒng)需要小的樣品(例如大約0.4μl)，并且能夠提供血糖測量的提高的可靠性和準確性。在化驗分析物的反應電池中，樣品中的葡萄糖能夠使用葡萄糖脫氫酶被氧化成葡萄糖酸內(nèi)酯，并且電化學活性介質(zhì)能夠被用于使電子從所述酶向鈀工作電極往復運動。更特別地，涂布反應電池中的至少一個電極的試劑層能夠包括基于吡咯喹啉醌(ppq)輔助因子和鐵氰化物的葡萄糖脫氫酶(gdh)。在另一實施例中，基于ppq輔助因子的酶gdh可以用基于黃素腺嘌呤二核苷酸(fad)輔助因子的酶gdh代替。當血液或控制溶液被投配到反應室中時，葡萄糖被gdh(ox)氧化并且在該過程中將gdh(ox)轉(zhuǎn)化為gdh(red)，如下面在化學轉(zhuǎn)化t.1中所示出的那樣。應注意，gdh(ox)指的是gdh的氧化態(tài)，而gdh(red)指的是gdh的還原態(tài)。
t.1d-葡萄糖+gdh(ox)→葡萄糖酸+gdh(red)
恒電位器能夠被用來向工作電極和對電極施加三脈沖電位波形，從而產(chǎn)生用來計算葡萄糖濃度的測試電流瞬態(tài)。進一步地，從測試電流瞬態(tài)得到的附加信息可以被用來在樣品基質(zhì)之間進行區(qū)分并且對由于血細胞比容、溫度變化、電化學活性成分而導致的血液樣品的可變性進行校正，并且標識可能的系統(tǒng)誤差。
本方法原則上能夠與具有間隔開的第一和第二電極以及試劑層的任何類型的電化學電池一起使用。例如，電化學電池能夠具有測試件的形式。在一個方面，測試件可以包括兩個相對電極，其被薄的間隔件分開以用于限定試劑層位于其中的樣品收容室或區(qū)。申請人注意到，其他類型的測試件，包括例如具有共面電極的測試件也可以與本文中所描述的方法一起使用。
電化學電池
圖1a-4b示出了適合與本文中所描述的方法一起使用的示例性測試件62的各種視圖。如圖所示，測試件62能夠包括從近側(cè)端80向遠側(cè)端82延伸的延長主體，并且具有外側(cè)邊緣56、58。主體59的近側(cè)部能夠包括具有多個電極164、166和試劑72的樣品反應室61，而測試件主體59的遠側(cè)部能夠包括被配置用于與測試計量器電通信的特征。在使用中，生理性液體或控制溶液能夠被輸送到樣品反應室61以用于電化學分析。
在示意性實施例中，測試件62能夠包括第一電極層66和第二電極層64，同時間隔件層60被定位在它們之間。第一電極層66能夠提供第一電極166和用于將第一電極166電連接到第一電接觸部67的第一連接軌道76。類似地，第二電極層64能夠提供第二電極164和用于將第二電極64電連接到第二電接觸部63的第二連接軌道78。
在一個實施例中，樣品反應室61由如圖1a-4b所示的第一電極166、第二電極164以及間隔件60來限定。具體地，第一電極166和第二電極164分別限定樣品反應室61的底部和頂部。間隔件60的切斷區(qū)域68能夠限定樣品反應室61的側(cè)壁。在一個方面，樣品反應室61能夠進一步包括數(shù)個出入口70，其提供樣品入口和/或出口。例如，出入口中的一個能夠提供液體樣品入口，而另一個出入口能夠充當出口。
樣品反應室61能夠具有小的容積。例如，該容積的范圍能夠從大約0.1微升到大約5微升，優(yōu)選地為大約0.2微升到大約3微升，并且更優(yōu)選地為大約0.3微升到大約1微升。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的那樣，樣品反應室61能夠具有各種其他這樣的容積。為了提供小的樣品容積，切斷68能夠具有范圍從大約0.01cm2到大約0.2cm2的面積，優(yōu)選地為大約0.02cm2到大約0.15cm2，并且更優(yōu)選地為大約0.03cm2到大約0.08cm2的面積。類似地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，容積切斷68能夠具有各種其他這樣的面積。此外，第一電極166和第二電極164的間隔范圍能夠在大約1微米到大約500微米，優(yōu)選地為大約10微米到大約400微米，并且更優(yōu)選地為大約40微米到大約200微米。在其他實施例中，這樣的范圍能夠在各種其他值之間變化。電極的緊密間隔還能夠允許氧化還原循環(huán)發(fā)生，其中在第一電極166處產(chǎn)生的氧化介質(zhì)能夠擴散到第二電極164以還原，并且隨后擴散回到第一電極166以再次氧化。
在測試件主體59的遠側(cè)端，第一電接觸部67能夠被用來建立與測試計量器的電連接。如圖2所示，第二電接觸部63能夠由測試計量器通過u形槽65來訪問。申請人注意到，測試件62能夠包括被配置用于電連接到測試計量器的各種可替換的電接觸部。例如，美國專利no.6,379,513公開了一種電化學電池連接裝置，通過引用將其整體并入本文。
在一個實施例中，第一電極層66和/或第二電極層64可以是由諸如金、鈀、碳、銀、鉑、氧化錫、銥、銦及其組合(例如摻雜銦的氧化錫)的材料形成的導電材料。另外，電極能夠通過由各種工藝將導電材料布置到絕緣片(未示出)上來形成，所述各種工藝舉例來說諸如為濺射、無電鍍或絲網(wǎng)印刷工藝。在一個示例性實施例中，第二電極層64可以是濺射的金電極而第一電極層66可以是濺射的鈀電極。能夠被用作間隔層60的適合的材料包括各種絕緣材料，舉例來說諸如為塑料(例如pet、petg、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯)、硅、陶瓷、玻璃、粘合劑及其組合。
試劑層72能夠使用諸如從管末端配發(fā)的狹縫式涂布、噴墨以及絲網(wǎng)印刷的工藝而被布置在樣品反應室61內(nèi)。這樣的工藝例如在以下美國專利中被描述：美國專利no.6,749,887、6,869,411、6,676,995以及6,830,934，這些參考文件中的每一個都通過引用整體被并入本文。在一個實施例中，試劑層72能夠至少包括介質(zhì)和酶，并且能夠被沉積到第一電極166上。各種介質(zhì)和/或酶都在本公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)。例如，適合的介質(zhì)包括鐵氰化物、二茂鐵、二茂鐵衍生物、二吡啶鋨絡合物以及醌類衍生物。適合的酶的示例包括葡萄糖氧化酶、基于吡咯喹啉醌(pqq)輔助因子的葡萄糖脫氫酶(gdh)、基于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔助因子的gdh以及基于fad的gdh[e.c.1.1.99.10]。將適合于制作試劑層72的一個示例性試劑配方在作為美國公開專利申請no.2004/0120848公開的、題為“methodofmanufacturingasterilizedandcalibratedbiosensor-basedmedicaldevice”的待決美國專利申請no.10/242,951中被描述，通過引用將其整體并入本文。
或者第一電極166或者第二電極164能夠被用作工作電極，其根據(jù)測試計量器的所施加的測試電位的極性而使有限量的介質(zhì)氧化或還原。例如，如果限流種類是還原介質(zhì)，則只要相對于第二電極164施加足夠正的電位，它就能夠在第一電極166處被氧化。在這樣的情況下，第一電極166執(zhí)行工作電極的功能而第二電極164執(zhí)行對/參考電極的功能。應注意的是，除非針對測試件62另外陳述，否則在下文中將相對于第二電極164來陳述由測試計量器100所施加的所有電位。
類似地，如果相對于第二電極164施加足夠負的電壓，則經(jīng)還原的介質(zhì)能夠在第二電極164處被氧化。在這樣的情況下，第二電極164能夠執(zhí)行工作電極的功能而第一電極166能夠執(zhí)行對/參考電極的功能。
初始地，目前公開的方法能夠包括將一定量的所關(guān)心的液體樣品引入到測試件62中，所述測試件62包括第一電極166、第二電極164和試劑層72。液體樣品可以是全血或其衍生物或小部分或者是控制溶液。例如血液的液體樣品能夠經(jīng)由出入口70被投配到樣品反應室61中。在一個方面，出入口70和/或樣品反應室61能夠被配置為使得毛細管作用使液體樣品充滿樣品反應室61。
圖5提供了測試計量器100與第一電接觸部67和第二電接觸部63對接的簡化圖解，所述第一電接觸部67和第二電接觸部63分別與測試件62的第一電極166和第二電極164電通信。測試計量器100能夠被配置成分別經(jīng)由第一電接觸部67和第二電接觸部63電連接到第一電極166和第二電極164(如圖2和圖5所示)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的那樣，各種測試計量器均能夠與本文中所描述的方法一起使用。然而，在一個實施例中，測試計量器至少包括可以包括一個或多個控制單元的處理器，所述控制單元被配置用于執(zhí)行能夠考慮到與電化學電池的物理性質(zhì)相關(guān)的至少一個測量參數(shù)來計算校正因子的計算，以及被配置用于數(shù)據(jù)分類和/或存儲。微處理器能夠采用舉例來說諸如為德州儀器(texasinstrument)msp430的混合信號微處理器(msp)的形式。ti-msp430能夠被配置成還執(zhí)行恒電位器功能和電流測量功能的一部分。此外，msp430還能夠包括易失性存儲器和非易失性存儲器。在另一實施例中，許多電子部件能夠與采用專用集成電路形式的微控制器集成。
如圖5所示，電接觸部67能夠包括兩個叉股67a、67b。在一個示例性實施例中，測試計量器100分別地連接到叉股67a、67b，使得當測試計量器100與測試件62對接時電路是完整的。測試計量器100能夠測量叉股67a、67b之間的電阻或電連續(xù)性，以確定測試件62是否電連接到測試計量器100。申請人注意到，測試計量器100能夠使用各種傳感器和電路來確定測試件62什么時候相對于測試計量器100正確地被定位。
在一個實施例中，布置在測試計量器100中的電路能夠在第一電接觸部67與第二電接觸部63之間施加測試電位和/或電流。一旦測試計量器100識別到片62已被插入，測試計量器100就接通并且啟動液體檢測模式。在一個實施例中，液體檢測模式使測試計量器100在第一電極166與第二電極164之間施加1微安的恒定電流。因為測試件62初始地是干燥的，所以測試計量器100測量最大電壓，其受到測試計量器100內(nèi)的硬件限制。然而，一旦使用者將液體樣品投配到出入口70上，這就使樣品反應室61變得充滿。當液體樣品橋接了第一電極166與第二電極164之間的間隙時，測試計量器100將測量所測量的電壓的降低(例如如在美國專利no.6,193,873中所描述的那樣，通過引用將其整體并入本文)，其低于使測試計量器100自動地啟動葡萄糖測試的預定閾值。
應注意的是，當僅樣品反應室61的一部分被填充時所測量的電壓可以降低到預定閾值以下。自動地識別液體被施加的方法不一定指示樣品反應室61已被完全填充，而僅能夠確認一定量的液體存在于樣品反應室61中。一旦測試計量器100確定液體已被施加到測試件62，則可能仍然需要短的但非零的時間量來允許液體完全填充樣品反應室61。
供與本文中所公開的方法中的至少一些相結(jié)合地使用的樣品分析裝置的另一示例性實施例，即免疫傳感器110被示意在圖6中，并且在chatelier等人的題為“adhesivecompositionsforuseinanimmunosensor”并于2009年9月30日提交的序號為12/570,268的美國專利申請中被描述，通過引用將其內(nèi)容整體并入本文。能夠在免疫傳感器內(nèi)形成多個室，包括填充室，通過其樣品能夠被引入到免疫傳感器中；反應室，通過其樣品能夠與一種或多種期望的材料反應；以及檢測室，通過其樣品的特定成分的濃度能夠被確定。這些室能夠在免疫傳感器的第一電極、第二電極以及隔離件的至少一部分中形成。該免疫傳感器還能夠包括通風孔以允許空氣根據(jù)需要進入和排出免疫傳感器，以及第一和第二密封部件，用來選擇性地密封通氣孔的第一和第二側(cè)。第一密封部件還能夠形成填充室的壁。
如圖所示，免疫傳感器110包括有兩種液體試劑130、132在其上成帶狀的第一電極112。第一電極112能夠使用被用于形成電極的任何數(shù)量的技術(shù)來形成，但在一個實施例中，填充以硫酸鋇的聚對苯二甲酸乙二酯(pet)片被用金濺射涂布。pet片還能夠填充以二氧化鈦。形成電極的其他非限定性示例在hodges等人的題為“electrochemicalcell”并于2000年11月10日提交的美國專利no.6,521,110中被公開，通過引用將其內(nèi)容整體并入本文。
同樣地，液體試劑130、132能夠具有數(shù)個不同組分。在一個實施例中，第一液體試劑130包括在包含蔗糖以及諸如
能夠在試劑130、132之間用濺射涂布的金形成線，使得試劑132的邊緣非常接近于或者接觸該線。該線能夠使用激光燒蝕或者用尖銳的金屬邊緣來施加。在一個示例性實施例中，能夠在試劑130、132在電極上成帶之前施加該線。該線能夠被設計成使檢測室下面的第一電極112的部分與將在反應室下面的部分電絕緣。這能夠在電化學化驗期間提供對工作電極的面積的更好限定。
免疫傳感器110還能夠包括有一個或多個包含表面結(jié)合抗原的磁珠134在其上的第二電極114。抗原能夠被配置成與置于第一電極112上的抗體和反應室118內(nèi)的樣品反應，如將在下面進一步詳細地描述的那樣。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，置于第一電極112和第二電極114上的成分可以是可交換的。因此，第一電極112能夠包括一個或多個磁珠134而第二電極114能夠包括在其上成帶的兩種液體試劑130、132。進一步地，盡管在所示意的實施例中電極112的長度形成免疫傳感器110的整個主體的長度，但是在其他實施例中電極可以僅是用作第一或第二電極的免疫傳感器的層的一部分，或者多個電極能夠被布置在免疫傳感器的單個層上。進一步地，因為施加到免疫傳感器的電壓能夠被翻轉(zhuǎn)和/或交替，所以第一和第二電極中的每一個都能夠在不同的階段被用作工作電極和對電極或?qū)?參考電極。為了便于描述的目的，在本申請中第一電極被認為是工作電極而第二電極被認為是對電極或?qū)?參考電極。
置于第一電極112與第二電極114之間的隔離件116能夠具有各種形狀和尺寸，但它通常被配置成使第一電極112與第二電極114理想地接合以形成免疫傳感器110。在一個示例性實施例中，隔離件116在兩側(cè)包括粘合劑。隔離件116能夠進一步在隔離件116的兩側(cè)中的每一側(cè)包括釋放襯墊。能夠以形成至少兩個腔的方式來切割隔離件116。第一腔能夠被形成以被用作反應室118而第二腔能夠被形成以被用作檢測室120。在一個實施例中，隔離件116能夠被吻切使得反應室118與電極112、114對齊以允許在那里進行抗原-抗體反應，同時檢測室120與電極112、114對齊以允許在那里進行亞鐵氰化物的電化學確定。
在一個實施例中，隔離件116能夠以允許第二電極114的磁珠134和第一電極112的第一試劑130被至少部分地布置在反應室118中并且允許第一電極112的第二試劑132的鐵氰化物-葡萄糖組合被至少部分地布置在檢測室120中的方式放置在第一電極112上。在第一和第二液體試劑130、132的每一個中包括抗凝血劑可以是有利的，使得抗凝血劑與反應室118和檢測室120中的每一個關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，第一電極112和第二電極114中的一個與隔離件116的組合能夠被層疊在一起以形成雙疊層，而在其他實施例中，第一電極112、第二電極114以及隔離件116中的每一個的組合能夠被層疊在一起以形成三疊層。替換地，還可以添加附加的層。
填充室122能夠通過在第一電極112和第二電極114中的一個以及隔離件116中打孔來形成。在所示意的實施例中，通過在第一電極112和隔離件116中打孔來形成填充室，使得第一電極112中的孔與反應室118重疊。如圖所示，填充室122能夠與檢測室120隔開一定距離。這樣的配置允許進入樣品通過填充室122進入免疫傳感器110并且流入反應室118中以在第一電極112和在第二電極114上成帶的磁珠134上例如與包括與緩沖液中的酶偶聯(lián)的抗體的第一液體試劑130反應，而不用進入檢測室120。一旦樣品已反應，它就然后能夠流入檢測室120中以與第二液體試劑132一起經(jīng)歷化學或物理轉(zhuǎn)化，所述第二液體試劑132例如為酸性緩沖液中的鐵氰化物、葡萄糖以及第二介質(zhì)的混合物。
出口124能夠通過穿過兩個電極112、114中的每一個和隔離件116打孔來形成，使得出口124延伸通過整個免疫傳感器110。所述孔能夠以適合的方式形成，舉例來說諸如在數(shù)個不同位置中鉆孔或打孔，但在一個示例性實施例中，它能夠和與反應室118間隔開的檢測室120的區(qū)域重疊。
出口124能夠以數(shù)個不同的形式密封。在所示意的實施例中，第一密封部件140位于第一電極112上以密封出口124的第一側(cè)，而第二密封部件142位于第二電極114上以密封出口124的第二側(cè)。密封部件能夠由任何數(shù)量的材料制成和/或包括任何數(shù)量的材料。通過非限定性示例的方式，密封部件中的任一個或兩者可以是親水膠粘帶或
通常能夠在免疫傳感器的構(gòu)建中使用粘合劑。能夠以其將粘合劑結(jié)合到本公開內(nèi)容的免疫傳感器及其他樣品分析裝置中的方式的非限制性示例能夠在chatelier等人的、題為“adhesivecompositionsforuseinimmunosensor”并于2009年9月30日提交的序號為12/570,268的美國專利申請中找到，通過引用將其內(nèi)容整體并入本文。
雖然本公開內(nèi)容討論了與免疫傳感器相關(guān)的各種不同實施例，但是免疫傳感器的其他實施例也能夠與本公開內(nèi)容的方法一起使用。這樣的實施例的非限制性示例包括在hodges等人的題為“directimmunosensorassay”并于2002年3月21日提交的美國專利申請公開no.2003/0180814、hodges等人的題為“immunosensor”并于2004男4月22日提交的美國專利申請公開no.2004/0203137、rylatt等人的題為“biosensorapparatusandmethodsofuse”并于2005年11月21日提交的美國專利申請公開no.2006/0134713以及要求美國專利申請公開no.2003/0180814和2004/0203137中的每一個的優(yōu)先權(quán)的序號為12/563,091的美國專利申請中所描述的那些，其中的每一個都通過引用整體被并入本文。
在一個實施例中，免疫傳感器110能夠被配置成被放置到計量器中，所述計量器例如經(jīng)由適合的電路而被配置成將電位施加到電極112、114并且測量由電位的施加產(chǎn)生的電流。在一個實施例中，免疫傳感器包括用來接合計量器的一個或多個接頭117。其他特征還能夠被用來使免疫傳感器110與計量器接合。計量器能夠包括數(shù)個不同特征。例如，計量器能夠包括磁體，其被配置成在其他部件流向另一室的同時將免疫傳感器110的某些部件維持在一個室中。在一個示例性實施例中，計量器的磁體被定位成使得一旦將免疫傳感器110放置在計量器中，磁體就被布置在反應室118下面。這能夠允許磁體幫助阻止任何磁珠134，并且更特別地阻止與磁珠134結(jié)合的任何抗體-酶偶聯(lián)流入檢測室120。
計量器的交替特征包括加熱元件。加熱元件能夠幫助加速反應速率并且通過降低粘度以期望的方式來幫助樣品流過免疫傳感器110。加熱元件還能夠允許一個或多個室和/或置于其中的樣品被加熱到預定溫度。加熱到預定溫度能夠幫助提供準確性，例如通過減小或去除反應發(fā)生時溫度改變的影響。
進一步地，穿孔儀器還能夠與計量器關(guān)聯(lián)。穿孔儀器能夠被配置成在期望的時間對第一和第二密封部件中的至少一個進行穿孔，以便空氣能夠流出通氣孔并且液體能夠從反應室流入檢測室。
免疫傳感器110和測試件62還能夠被配置成與控制單元關(guān)聯(lián)?？刂茊卧軌虮慌渲贸蓤?zhí)行各種功能。在一個示例性實施例中，控制單元能夠測量樣品在它被引入到裝置時的填充時間。在另一實施例中，控制單元能夠被配置成確定血液樣品的血細胞比容值。在又一實施例中，控制單元能夠被配置成考慮到填充時間來計算樣品中分析物的濃度。實際上，至少部分地取決于所期望的功能和通過其系統(tǒng)被設計成測量填充時間的方法，控制單元能夠包括數(shù)個不同的特征。
控制單元還能夠測量系統(tǒng)的其他方面。通過非限制性示例的方式，控制單元能夠被配置成測量免疫傳感器的一個或多個室或者測試件的溫度。它還能夠被配置成測量樣品的溫度、樣品的顏色、免疫傳感器或測試件的電容或者樣品和/或系統(tǒng)的各種其他特性和/或性質(zhì)。通過另外的非限定性示例的方式，控制單元能夠被配置成將填充時間確定的結(jié)果、電容測量的結(jié)果、分析物濃度確定的結(jié)果和/或血細胞比容測量結(jié)果傳送到外部設備。這能夠以任何數(shù)量的方式來實現(xiàn)。在一個實施例中，控制單元能夠被硬連線到微處理器和/或顯示裝置。在另一實施例中，控制單元能夠被配置成無線地將數(shù)據(jù)從控制單元發(fā)射到微處理器和/或顯示裝置。
系統(tǒng)的其他部件還能夠被配置成進行這樣的測量。例如，免疫傳感器或計量器能夠被配置成測量免疫傳感器的一個或多個室或者測試件的溫度，測量或推斷樣品的溫度，或者測量、確定或推斷樣品和/或系統(tǒng)的各種其他特性和/或性質(zhì)。又進一步地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，控制單元的這些特征能夠被互換并且選擇性地組合在單個控制單元中。例如，控制單元能夠既確定填充時間、電容，還測量室的溫度。在另一實施例中，多個控制單元能夠一起被用于至少部分地基于各種控制單元的配置和待執(zhí)行的所期望的功能來執(zhí)行各種功能。
分析物濃度測試
在一個實施例中，一旦測試計量器100已確定液體已被引入(例如投配)到測試件62中，測試計量器100就能夠通過如圖7a所示的那樣持續(xù)規(guī)定間隔將多個測試電位施加到測試件62來執(zhí)行葡萄糖測試。葡萄糖測試時間間隔tg表示執(zhí)行葡萄糖測試(但未必與葡萄糖測試關(guān)聯(lián)的所有計算)的時間量，其中葡萄糖測試時間間隔tg能夠包括持續(xù)第一測試電位時間間隔t1的第一測試電位e1、持續(xù)第二測試電位時間間隔t2的第二測試電位e2以及持續(xù)第三測試電位時間間隔t3的第三測試電位e3。進一步地，如圖7a所示，第二測試電位時間間隔t2能夠包括恒定(dc)測試電壓分量和疊加的交流(ac)或振蕩測試電壓分量。疊加的交流測試電壓分量能夠持續(xù)由tcap所指示的時間間隔被施加。葡萄糖測試時間間隔tg的范圍能夠例如從大約1秒到大約5秒。
如上面所討論的那樣，或者第一電極166或者第二電極164能夠被用作工作電極，其取決于測試計量器的所施加的測試電位的極性而使有限量的介質(zhì)氧化或者還原。應注意的是，除非另外陳述，否則將在下文中相對于第二電極164來陳述由測試計量器100所施加的所有電位。然而，申請人注意到，還能夠相對于第一電極166來陳述由測試計量器100所施加的測試電位，在這種情況在下面所討論的測試電位和測量電流的極性將被反轉(zhuǎn)。
在第一，第二以及第三測試電位時間間隔期間所測量的多個測試電流值可以以范圍從每大約1納秒大約一次測量到每大約100毫秒大約一次測量的頻率執(zhí)行。申請人注意到，名稱“第一”、“第二”以及“第三”是為了方便而被選擇的，而未必反映測試電位按其被施加的順序。例如，一實施例能夠具有其中第三測試電壓能夠在第一和第二測試電壓的施加之前被施加的電位波形。雖然以串行方式使用三個測試電壓的實施例被描述了，但是申請人注意到，葡萄糖測試能夠包括不同數(shù)量的開路和測試電壓。申請人注意到，葡萄糖測試時間間隔能夠包括任何數(shù)量的開路電位時間間隔。例如，葡萄糖測試時間間隔能夠在一個或多個測試電位時間間隔之前和/或之后僅包括兩個測試電位時間間隔和/或開路電位時間間隔。在另一示例性實施例中，葡萄糖測試能夠包括持續(xù)第一時間間隔的開路、持續(xù)第二時間間隔的第二測試電壓以及持續(xù)第三時間間隔的第三測試電壓。
如圖7a所示，測試計量器100可以持續(xù)第一測試電位時間間隔t1(例如在大約0到大約1秒的范圍內(nèi))施加第一測試電位e1(例如如圖7a所示的大約-20mv)。從圖7a中的零(0)秒的初始點起，第一測試電位時間間隔t1的范圍能夠從大約0.1秒到大約3秒，并且優(yōu)選地為從大約0.2秒到大約2秒，以及最優(yōu)選地為從大約0.3秒到大約1秒。第一測試電位時間間隔t1可足夠長，使得樣品反應室61能夠被完全填充以樣品，并且還使得試劑層72能夠至少部分地溶解或變成溶劑化物。在其他實施例中，第一測試電位時間間隔t1能夠包括任何其他期望的時間范圍。
在一個實施例中，測試計量器100能夠在當測試計量器能夠檢測到所述片被填充以樣品時與第二測試電位e2被施加之前之間的持續(xù)時間內(nèi)在電極之間施加第一測試電位e1。在一個方面，測試電位e1是小的。例如，該電位的范圍可以是大約-1mv到大約-100mv，優(yōu)選地為大約-5mv到大約-50mv，并且最優(yōu)選地為大約-10mv到大約-30mv。與施加較大的電壓差相比，較小的電位在較小程度上干擾減少的介質(zhì)濃度梯度，但仍然足以得到樣品中的可氧化物質(zhì)的測量。測試電位e1能夠持續(xù)填充的檢測與當?shù)诙y試電位e2被施加時之間的時間的一部分被施加，或者能夠持續(xù)整個該段時間被施加。如果測試電位e1將持續(xù)該時間的一部分被使用，則開路能夠持續(xù)該時間的剩余部分被施加。任何數(shù)量的開路和小電壓電位施加的組合能夠被應用，只要施加小的電位e1的總時期足以得到指示存在于樣品中的可氧化物質(zhì)的存在和/或量的電流測量結(jié)果，所述開路和小電壓電位被施加的順序和次數(shù)在這個實施例中不是關(guān)鍵的。在優(yōu)選實施例中，小電位e1基本上持續(xù)在當填充被檢測到時與當?shù)诙y試電位e2被施加時之間的整個時期被施加。
在第一時間間隔t1期間，測試計量器100測量結(jié)果得到的第一電流瞬態(tài)，其能夠被稱為ia(t)。電流瞬態(tài)表示由測試計量器在特定測試電位時間間隔期間所測量的多個電流值。第一電流瞬態(tài)可以是電流值在第一測試電位時間間隔上的積分，或平均值或在第一測試電位時間間隔期間測量的單個電流值乘以第一測試電位時間間隔的時間間隔。在一些實施例中，第一電流瞬態(tài)能夠包括在第一測試電位時間間隔期間的各種時間間隔上所測量的電流值。在一個實施例中，第一電流瞬態(tài)ia(t)能夠被測量持續(xù)在大約0.05秒到大約1.0秒的范圍中的時間，并且所述范圍優(yōu)選地為大約0.1秒到大約0.5秒，以及最優(yōu)選地為大約0.1秒到大約0.2秒。在其他實施例中，第一電流瞬態(tài)ia(t)能夠被測量持續(xù)其他期望的時間范圍。如在下面所討論的那樣，第一電流瞬態(tài)的一部分或全部能夠在本文所描述的方法中被用來確定控制溶液或血液樣品是否被施加到測試件62。第一瞬態(tài)電流的大小受到樣品中容易氧化的物質(zhì)的存在影響。血液通常包含在第二電極164處容易氧化的內(nèi)源性和外源性化合物。相反地，控制溶液能夠被配制成使得它不包含可氧化的化合物。然而，血液樣品組分能夠變化并且對于高粘度血液樣品來說第一電流瞬態(tài)的大小將典型地比低粘度血液樣品小(在某些情況下甚至小于控制溶液樣品)，因為樣品反應室61在大約0.2秒以后可能未被完全填充。不完全的填充將使第一電極166和第二電極164的有效面積降低，這進而又能夠使第一電流瞬態(tài)降低。因此，樣品中可氧化物質(zhì)的存在本身由于血液樣品的變化而并不總是充分的判別因素。
一旦第一時間間隔t1已過去，測試計量器100就能夠在第一電極166與第二電極164之間持續(xù)第二測試電位時間間隔t2(例如如圖7a所示的大約3秒)施加第二測試電位e2(例如如圖7a所示的大約-300mv)。第二測試電位e2可以是介質(zhì)氧化還原電位的足夠負的值以便極限氧化電流在第二電極164處出現(xiàn)。例如，當使用鐵氰化物和/或亞鐵氰化物作為介質(zhì)時，第二測試電位e2的范圍能夠從大約-600mv到大約0mv，優(yōu)選地為從大約-600mv到大約-100mv，并且更優(yōu)選地為大約-300mv。同樣地，圖6中指示為tcap的時間間隔也可以在一時間范圍內(nèi)持續(xù)，但在一個示例性實施例中，它具有大約20毫秒的持續(xù)時間。在一個示例性實施例中，疊加的交流測試電壓分量在第二測試電壓v2的施加以后的大約0.3秒到大約0.32秒之后被施加，并且引發(fā)兩個周期的正弦波，所述正弦波的頻率大約為109hz并且具有大約+/-50mv的幅度。在第二測試電位時間間隔t2期間，測試計量器100能夠測量第二電流瞬態(tài)ib(t)。
第二測試電位時間間隔t2可足夠長以基于極限氧化電流的大小來監(jiān)控樣品反應室61中還原介質(zhì)(例如亞鐵氰化物)的生成速率。還原介質(zhì)可以由試劑層72中的一系列化學反應來產(chǎn)生。在第二測試電位時間間隔t2期間，有限量的還原介質(zhì)在第二電極164處被氧化，并且非有限量的氧化介質(zhì)在第一電極166處被還原以在第一電極166與第二電極164之間形成濃度梯度。如將被描述的那樣，第二測試電位時間間隔t2應該足夠地長以便在第二電極164處能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的鐵氰化物。可能在第二電極處164處需要足夠數(shù)量的鐵氰化物以便用于在第三測試電位e3期間在第一電極166處使亞鐵氰化物氧化的極限電流能夠被測量。第二測試電位時間間隔t2的范圍能夠從大約0秒到大約60秒，并且優(yōu)選地為從大約1秒到大約10秒，以及最優(yōu)選地為從大約2秒到大約5秒。
圖7b示出了在第二測試電位時間間隔t2的起始處的相對小的峰值ipb，隨后是氧化電流的絕對值在第二測試電位時間間隔t2(例如在大約1秒到大約4秒的范圍內(nèi))期間的逐漸增加。小的峰值由于還原介質(zhì)在大約1秒處的初始耗盡而出現(xiàn)。氧化電流的逐漸增加歸因于亞鐵氰化物通過試劑層72的產(chǎn)生，隨后其擴散到第二電極164。
在第二電位時間間隔t2已過去以后，測試計量器100能夠在第一電極166與第二電極164之間持續(xù)第三測試電位時間間隔t3(例如如圖6所示的那樣在大約4秒到大約5秒的范圍內(nèi))施加第三測試電位e3(例如如圖7a所示的大約+300mv)。在第三測試電位時間間隔t3期間，測試計量器100能夠測量第三電流瞬態(tài)，其可以被稱為ic(t)。第三測試電位e3可以是介質(zhì)氧化還原電位的足夠正的值以便極限氧化電流在第一電極166處被測量。例如，當使用鐵氰化物和/或亞鐵氰化物作為介質(zhì)時，第三測試電位e3的大小的范圍能夠從大約0mv到大約600mv，優(yōu)選地為從大約100mv到大約600mv，并且更優(yōu)選地為大約300mv。
第二測試電位時間間隔t2和第三測試電位時間間隔t3各自的范圍能夠從大約0.1秒到大約4秒。對于圖7a所示的實施例，第二測試電位時間間隔t2是大約3秒而第三測試電位時間間隔t3是大約1秒。如上面所提到的那樣，開路電位時間段能夠被允許在第二測試電位e2與第三測試電位e3之間過去。替換地，第三測試電位e3能夠在第二測試電位e2的施加之后被施加。注意，第一、第二或第三電流瞬態(tài)的一部分通?？梢员环Q為電池電流或電流值。
第三測試電位時間間隔t3可足夠長以基于氧化電流的大小來監(jiān)控還原介質(zhì)(例如亞鐵氰化物)在第一電極166附近的擴散。在第三測試電位時間間隔t3期間，有限量的還原介質(zhì)在第一電極166處被氧化，并且非有限量的氧化介質(zhì)在第二電極164處被還原。第三測試電位時間間隔t3的范圍能夠從大約0.1到大約5秒，并且優(yōu)選地為從大約0.3秒到大約3秒，以及最優(yōu)選地為從大約0.5秒到大約2秒。
圖7b示出了在第三測試電位時間間隔t3的起始處的相對大的峰值ipc，隨后是穩(wěn)態(tài)電流的降低。在一個實施例中，第一測試電位e1和第二測試電位e2兩者都具有第一極性，而第三測試電位e3具有第二極性，其與第一極性相反。然而，申請人注意到，能夠取決于分析物濃度以其被確定的方式和/或取決于測試樣品和控制溶液以其被區(qū)分的方式來選擇第一、第二以及第三測試電位的極性。
電容測量
在一些實施例中，電容能夠被測量。電容測量本質(zhì)上能夠測量由離子層在電極-液體界面處的形成產(chǎn)生的離子雙層電容。電容的大小能夠被用來確定樣品是控制溶液還是血液樣品。例如，當控制溶液在反應室內(nèi)時，測量電容的大小能夠大于當血液樣品在反應室中時的測量電容的大小。如將在下面更詳細地描述的那樣，測量電容能夠在各種方法中被用來校正電化學電池的物理性質(zhì)的改變對使用該電化學電池進行的測量的影響。例如，測量電容的變化能夠與電化學電池的老化和電化學電池的存儲條件中的至少一個有關(guān)。
通過非限制性示例的方式，在美國專利no.7,195,704和7,199,594中能夠找到用于對測試件執(zhí)行電容測量的方法和機制，其中的每一個都通過引用整體被并入本文。在用于測量電容的一個示例性方法中，具有恒定分量和振蕩分量的測試電壓被施加到測試件。在這樣的實例中，結(jié)果得到的測試電流像在下面進一步詳細地描述的那樣能夠用數(shù)學方法處理以確定電容值。
通常，當極限測試電路在具有明確限定的面積(即在電容測量期間不改變的面積)的工作電極處出現(xiàn)時，能夠在電化學測試件中執(zhí)行最準確和精確的電容測量。不會隨時間而改變的明確限定的電極面積能夠當在電極與間隔件之間存在緊密密封時出現(xiàn)。當該電流沒有或者由于葡萄糖氧化或電化學衰變而迅速改變時測試電流是相對恒定的。替換地，由于葡萄糖氧化而將會看到的信號增加被伴隨電化學衰變的信號減少有效地平衡的任何時間段也可以是用于測量電容的恰當?shù)臅r間間隔。
如果樣品滲入到間隔件60與第一電極166中間，則在投配以樣品之后第一電極166的面積能夠隨時間而潛在地改變。在測試件的實施例中，試劑層72能夠具有比切斷區(qū)域68大的面積，所述切斷區(qū)域68使試劑層72的一部分位于間隔件60與第一電極層66中間。在某些情況下，將試劑層72的一部分插入間隔件60與第一電極層66中間能夠允許潤濕的電極面積在測試期間增加。作為結(jié)果，使第一電極的面積隨時間而增加的泄漏能夠在測試期間發(fā)生，這進而又能夠使電容測量失真。
與此相反，與第一電極166相比第二電極164的面積能夠隨時間而更穩(wěn)定，因為在第二電極164與間隔件60中間不存在試劑層。因此，樣品不太可能滲入到間隔件60與第二電極164中間。在第二電極164處使用極限測試電流的電容測量因此能夠更精確，因為面積在測試期間不會改變。
如上面所討論的那樣并且如圖7a所示，一旦液體在測試件中被檢測到，第一測試電位e1(例如如圖7a所示的大約-20mv)就能夠被施加在電極之間持續(xù)大約1秒以監(jiān)控液體的填充行為并且在控制溶液與血液之間進行區(qū)分。在等式1中，測試電流從大約0.05秒到大約1秒被使用。這個第一測試電位e1可以是相對低的，使得亞鐵氰化物在電池中的分布盡可能少地被發(fā)生在第一和第二電極間處的電化學反應擾動。
能夠在第一測試電位e1之后施加具有較大的絕對大小的第二測試電位e2(例如如圖7a中所示的大約-300mv)，以便能夠在第二電極164處測量極限電流。第二測試電位e2能夠包括ac電壓分量和dc電壓分量。ac電壓分量能夠在第二測試電位e2的施加之后的預定量的時間處被施加，并且進一步地，其能夠是頻率為大約109赫茲并且具有大約+/-50毫伏的幅度的正弦波。在優(yōu)選實施例中，在第二測試電位e2的施加之后的預定量的時間的范圍能夠從大約0.3秒到大約0.4秒。替換地，預定量的時間可以是其中作為時間的函數(shù)的測試電流瞬態(tài)具有大約為零的斜率的時間。在另一實施例中，預定量的時間可以是峰值電流(例如ipb)衰變大約50％所需要的時間。至于dc電壓分量，其能夠在第一測試電位的起始處被施加。dc電壓分量能夠具有足以在第二電極處引起極限測試電流的大小，舉例來說諸如為相對于第二電極的大約-300mv。
與圖4b一致，試劑層72未被涂布到第二電極164上，其使絕對峰值電流ipb的大小與絕對峰值電流ipc的大小相比為相對低的。試劑層72能夠被配置成在分析物存在的情況下產(chǎn)生還原介質(zhì)，并且靠近第一電極的還原介質(zhì)的量能夠有助于相對高的絕對峰值電流ipc。在一個實施例中，當樣品被引入到測試件中時，至少試劑層72的酶部分能夠被配置成基本上不從第一電極擴散到第二電極。
ipb之后的測試電流趨于在大約1.3秒處穩(wěn)定到平坦區(qū)，并且然后當在第一電極166處產(chǎn)生的還原介質(zhì)擴散到第二電極164時電流再次增加，所述第一電極166能夠涂有試劑層72，所述第二電極164未涂有試劑層72。在一個實施例中，能夠在測試電流值的相對平坦區(qū)處執(zhí)行電容測量，這能夠在大約1.3秒到大約1.4秒處執(zhí)行。通常，如果電容在1秒之前被測量，則電容測量能夠干擾相對低的第一測試電位e1，其能夠被用來測量第一電流瞬態(tài)ia(t)。例如，疊加到-20mv的恒定電壓分量上的大約±50mv的振蕩電壓分量能夠引起所測量的測試電流的顯著干擾。振蕩電壓分量不僅干擾第一測試電位e1，而且它還能夠顯著地干擾在大約1.1秒處所測量的測試電流，這進而又能夠干擾對抗氧化劑的校正。在大量測試和實驗之后，出人意料地，最后確定的是，在大約1.3秒到大約1.4秒處測量電容產(chǎn)生準確和精確的測量結(jié)果，其不會干擾控制溶液/血液區(qū)分測試或血糖算法。
在第二測試電位e2之后，能夠施加第三測試電位e3(例如如圖7a中所示的大約+300mv)，使測試電流在第一電極166處被測量，所述第一電極166能夠涂有試劑層72。試劑層在第一電極上的存在能夠允許液體在間隔件層與電極層之間滲透，這能夠使電極面積增加。
如圖7a所示，在示例性實施例中，109hz的ac測試電壓(峰到峰±50mv)能夠在時間間隔tcap期間持續(xù)兩個周期被施加。第一周期能夠被用作調(diào)節(jié)脈沖，而第二周期能夠被用來確定電容。電容估計能夠通過在交流(ac)波的一部分內(nèi)對測試電流求和、減去直流(dc)偏移并且使用ac測試電壓幅度和ac頻率對結(jié)果進行歸一化來得到。這個計算提供了片的電容的測量結(jié)果，這由片樣品室在它被填充以樣品時支配。
在一個實施例中，能夠通過在處于輸入的ac電壓跨過dc偏移，即輸入電壓的ac分量為零(零交點)的時間點的任一側(cè)的四分之一ac波內(nèi)對測試電流求和來測量電容。這如何轉(zhuǎn)化為電容的測量結(jié)果的推導將在下面被進一步詳細地描述。等式1能夠示出在時間間隔tcap期間作為時間的函數(shù)的測試電流大?。?/p>
等式1i(t)＝io+st+isin(ωt+φ)
其中項io+st表示由恒定測試電壓分量引起的測試電流。通常，dc電流分量被認為是隨時間而線性地改變(由于正在進行的葡萄糖反應產(chǎn)生亞鐵氰化物)并且因此由常數(shù)io來表示，所述常數(shù)io是時間零(零交點)處的dc電流，而dc電流的斜率s隨時間而改變。ac電流分量由isin(ωt+φ)來表示，其中i是電流波的幅度，ω是其頻率，并且φ是其相對于輸入電壓波的相移。項ω還能夠被表示為2πf，其中f是以赫茲為單位的ac波的頻率。項i還能夠如等式2所示的那樣被表示：
等式2
其中v是所施加的電壓信號的幅度并且|z|是復阻抗的大小。項|z|還能夠如等式22所示的那樣被表示：
等式3
其中r是阻抗的實部并且c是電容。
能夠從零交點之前的一個四分之一波長到零交點之后的一個四分之一波長對等式1進行積分以產(chǎn)生等式4：
等式4
其能夠被簡化為等式5：
等式5
通過將等式2代入到等式1中，然后代入到等式4中，并且然后重新排列，等式6結(jié)果是：
等式6
等式6中的積分項能夠使用等式7所示的電流的和來近似：
等式7
其中從零交點之前的一個四分之一波長到零交點之后的一個四分之一波長對測試電流ik求和。將等式7代入到等式6中產(chǎn)生等式8：
等式8
其中dc偏移電流io能夠通過在圍繞零交點的一個全正弦周期內(nèi)對測試電流求平均而得到。
在另一實施例中，能夠通過對電流求和來得到電容測量結(jié)果，不是圍繞電壓零交點，而是圍繞電流的最大ac分量對電流求和。因此，在等式7中，能夠在圍繞電流最大值的四分之一波長內(nèi)對測試電流求和，而不是在位于電壓零交點的任一側(cè)的四分之一波長內(nèi)求和。這等價于假定響應于ac激勵的電路元件是純電容器，所以φ是π/2。因此，等式5可以簡化為等式9：
等式9
在這種情況下，這被認為是合理的假定，因為未涂布的電極被極化使得電流流動的dc或?qū)嵅糠至开毩⒂谠谟迷赼c激勵中的電壓范圍內(nèi)施加的電壓。因此，響應于ac激勵的阻抗的實部是無限的，從而意味著純電容性元件。等式9然后能夠與等式6一起被用來產(chǎn)生不需要積分近似的簡化電容等式。最終結(jié)果是在不是對圍繞電壓交叉點而是對圍繞電流的最大ac分量的電流求和時的電容測量結(jié)果是更精確的。
cs/血液辨別測試
在一些實施例中，能夠執(zhí)行控制溶液(cs)/血液辨別測試。如果cs/血液辨別測試確定樣品是血液，則能夠執(zhí)行一系列步驟，其能夠包括：血糖算法的應用、血細胞比容校正、血液溫度校正以及誤差檢查；并且如果cs/血液辨別測試確定樣品是cs(即不是血液)，則能夠執(zhí)行一系列步驟，其能夠包括：cs葡萄糖算法的應用、cs溫度校正以及誤差檢查。如果不存在誤差，則測試計量器輸出葡萄糖濃度，但如果存在誤差，則測試能夠輸出誤差消息。
在一個實施例中，控制溶液(cs)的特性被用來區(qū)分控制溶液與血液。例如，氧化還原物質(zhì)在樣品中的存在和/或濃度、反應動力學和/或電容能夠被用來區(qū)分控制溶液與血液。本文中所公開的方法能夠包括計算第一參考值和第二參考值的步驟，第一參考值表示樣品中的氧化還原濃度，第二參考值表示樣品與試劑的反應速率。在一個實施例中，第一參考值是干擾物氧化電流而第二參考值是反應完成指數(shù)。
在一個實施例中，cs/血液辨別測試能夠包括第一參考值和第二參考值。第一值能夠基于第一時間間隔t1內(nèi)的電流值來計算，而第二參考值能夠基于第二時間間隔t2和第三時間間隔t3兩者期間的電流值。在一個實施例中，第一參考值能夠通過執(zhí)行在使用圖7a的測試電壓波形時的第一時間電流瞬態(tài)期間得到的電流值的求和來得到。通過非限制性示例的方式，第一參考值isum能夠由等式10來表示：
等式10
其中項isum是電流值的總和而t是時間。有時被稱為殘余反應指數(shù)的第二參考值能夠通過第二時間間隔期間的電流值與第三時間間隔期間的電流值的比y來得到，如等式11所示：
等式11
其中abs表示絕對值函數(shù)并且對于這個特定示例來說，3.8和4.15分別表示第二和第三時間間隔的以秒為單位的時間。
辨別標準能夠被用來基于等式10的第一參考值和等式11的第二參考來確定樣品是控制溶液還是血液。例如，等式10的第一參考值能夠與預定閾值相比較，而等式11的第二參考值能夠與預定閾值函數(shù)相比較。預定閾值可例如為大約12微安。預定閾值函數(shù)可以基于使用等式10的第一參考值的函數(shù)。更具體地，如等式12所示，在等式10中的isum的任一個的計算得到的值由x來表示的情況下，預定閾值函數(shù)fpdt可以是：
等式12
其中z可以是常數(shù)，舉例來說諸如為大約0.2。因此，如果如等式10所示的isum大于或等于例如大約12微安的預定閾值，并且如果如等式11所示的電流值在第二時間間隔期間與在第三時間間隔期間的比y小于預定閾值函數(shù)fpdt的值，則cs/血液辨別測試能夠?qū)悠窐俗R為血液，否則該樣品是控制溶液。
血糖算法
如果樣品被標識為血液樣品，則能夠?qū)y試電流值執(zhí)行血糖算法。假定測試件具有如圖1a-4b所示的相對面或面層布置，并且電位波形被施加到如圖7a或圖8a所示的測試件，葡萄糖濃度[g]能夠使用如等式(eq.)13所示的葡萄糖算法來計算：
等式13
在等式13中，[g]是葡萄糖濃度，i1是第一電流值，i2是第二電流值，以及i3是第三電流值，并且項p、z以及a是憑經(jīng)驗得到的校準常數(shù)。等式13的推導能夠在于2005年9月30日提交并且題為“methodandapparatusforrapidelectrochemicalanalysis”的待決美國公開專利申請no.2007/0074977(美國專利申請序號no.11/240,797)中找到，通過引用將其整體并入本文。等式13中的所有測試電流值(例如i1、i2以及i3)都使用電流的絕對值。第一電流值i1和第二電流值i2是從第三電流瞬態(tài)計算的，而第三電流值i3是從第二電流瞬態(tài)計算的。申請人注意到，名稱“第一”、“第二”以及“第三”為了方便起見而被選擇，并且未必反映電流值被計算的順序。此外，在等式13中聲明的所有電流值(例如i1、i2以及i3)都使用電流的絕對值。在一實施例中，i2可以基于在第三電流瞬態(tài)期間收集的一個或多個電流值，而i3可以基于在第二電流瞬態(tài)期間收集的一個或多個電流值。在另一實施例中，i2可以基于大約在第三電流瞬態(tài)結(jié)束時收集的一個或多個電流值，而i3可以基于大約在第二電流瞬態(tài)結(jié)束時收集的一個或多個電流值。i2和i3兩者可以針對相應時間間隔的一部分使用求和、積分或求平均來計算。
在另一實施例中，項i1能夠被限定為包括來自第二和第三電流瞬態(tài)的峰電流值以允許更準確的葡萄糖濃度，如等式14所示：
等式14
項ipb表示第二測試電位時間間隔t2的峰電流值而項ipc表示第三測試電位間隔t3的峰電流值。項iss是穩(wěn)態(tài)電流的估計，其是預測在缺少正在進行的化學反應的情況下在第三測試電位e3之后的長時間處出現(xiàn)的電流。用于計算iss的方法的一些示例能夠在美國專利no.5,942,102和6,413,410中找到，其中的每一個都通過引用整體被并入本文。使用峰電流值來計及生理樣品中的干擾物在于2006年3月31提交并且題為“methodsandapparatusforanalyzingasampleinthepresenceofinterferents”的美國公開專利申請no.2007/0227912(美國專利申請序號no.11/278,341)中被描述，其全部從而通過引用結(jié)合在本文中。
在一個實施例中，等式13和等式14能夠被一起用來計算或者血液或者控制溶液的葡萄糖濃度。在另一實施例中，等式13和等式14的算法能夠與第一組校準因子(即a、p和z)一起被用于血液，而第二組校準因子能夠被用于控制溶液。當使用兩個不同組的校準因子時，本文中所描述的用于辨別測試液體和控制溶液的方法能夠提高分析物濃度計算的有效性。
圖7a和7b所示的示例示出了當未涂有試劑的電極充當用于電壓測量的參考電極時第一和第二施加電壓的極性為負，而同時第三施加電壓的極性為正。然而，如果涂有試劑的電極充當用于電壓測量的參考電極，則所施加的電壓能夠具有與圖7所示的序列相反的極性。例如，在圖8a和圖8b的優(yōu)選實施例中，第一和第二施加電壓的極性是正的，而同時第三施加電壓的極性為負。在兩種情況下，葡萄糖的計算是相同的，因為未涂有試劑的電極在第一和第二施加電壓期間充當陽極，而涂有試劑的電極在第三施加電壓期間充當陽極。
此外，如果測試計量器確定樣品是控制溶液(與血液相對)，則測試計量器能夠存儲結(jié)果得到的、控制溶液的葡萄糖濃度，使得使用者可以獨立于控制溶液數(shù)據(jù)來回故測試樣品濃度數(shù)據(jù)。例如，控制溶液的葡萄糖濃度能夠被存儲在單獨的數(shù)據(jù)庫中，能夠被標記和/或丟棄(即不存儲或者存儲持續(xù)短時間段)。
能夠識別控制溶液的另一優(yōu)點是測試計量器能夠被編程為自動地將控制溶液的測試的結(jié)果(例如葡萄糖濃度)與控制溶液的預期葡萄糖濃度相比較。例如，測試計量器能夠預先編程有針對(一種或多種)控制溶液的(一個或多個)預期葡萄糖度。替換地，使用者能夠為控制溶液輸入預期葡萄糖濃度。當測試計量器識別控制溶液時，測試計量器能夠?qū)⑺鶞y量的控制溶液葡萄糖濃度與預期葡萄糖濃度相比較以確定該計量器是否正在正確地起作用。如果所測量的葡萄糖濃度超出預期范圍，則測試計量器能夠輸出警告消息以向使用者報警。
填充時間校正
在一些實施例中，分析物濃度能夠基于樣品的填充時間來校正。這樣的方法的一個示例在于2009年9月30日提交的、ronaldc.chatelier和alastairm.hodges的題為“systems,devicesandmethodsforimprovingaccuracyofbiosensorsusingfilltime”的共同待決專利申請(申請序號12/649,594)中被公開，并且通過引用將其整體并入本文。在這樣的示例性方法中，樣品被引入到具有工作電極和對電極的樣品分析裝置的電化學電池中。電位能夠被施加在電化學電池的工作電極和對電極之間，并且樣品到例如電化學電池的毛細管空間中的填充時間能夠被檢測。能夠至少考慮到樣品的填充時間來計算前脈沖時間，并且電位能夠持續(xù)等于前脈沖時間的時間長度被施加在工作電極與對電極之間。然后能夠確定樣品中分析物的濃度。通過考慮到填充時間來計算前脈沖時間，能夠針對分析物濃度實現(xiàn)更準確的結(jié)果。例如，諸如能夠由跨樣品改變的血細胞比容水平而產(chǎn)生的那些的誤差能夠被計及，由此導致樣品中分析物的濃度的更準確確定。在用于檢測樣品中分析物的濃度的替換實施例中，能夠基于所確定的初始填充速度而不是所確定的填充時間來對誤差進行校正。這樣的方法的一個示例在于2009年10月30日提交的、ronaldc.chatelier，dennisrylatt，lindaraineri和alastairm.hodges的題為“system，deviceandmethodsformeasuringwholebloodhaematocritbasedoinitialfillvelocity”的共同待決專利申請(申請序號12/649,509)中被公開，并且通過引用將其整體并入本文。
溫度校正
在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一些實施例中，由于減弱的來自溫度的影響，能夠?qū)y試電流值應用血液溫度校正以向分析物濃度提供提高的準確性。用于計算溫度校正的分析物濃度的方法能夠包括測量溫度值并且計算溫度校正值ct。溫度校正值ct可以基于溫度值和分析物濃度，例如葡萄糖濃度。因此，溫度校正值ct然后能夠被用來針對溫度對分析物濃度進行校正。
初始地，能夠獲得未針對溫度校正的分析物濃度，諸如來自以上等式13的葡萄糖濃度[g]。溫度值也能夠被測量。溫度能夠使用被結(jié)合到測試計量器中的熱敏電阻或其他溫度讀取裝置來測量，或者通過任何數(shù)量的其他機構(gòu)或裝置來測量。隨后，能夠執(zhí)行確定以確定溫度值t是否大于第一溫度閾值t1。例如，溫度閾值t1可以是大約15℃。如果溫度值t大于15℃，則第一溫度函數(shù)能夠被應用以確定溫度校正值ct。如果溫度值t不大于15℃，則第二溫度函數(shù)能夠被應用以確定溫度校正值ct.
用于計算溫度校正值ct的第一溫度函數(shù)能夠具有等式15的形式：
等式15ct＝-k9(t-trt)+k10[g](t-trt)
其中ct是校正值，k9是第九常數(shù)(例如0.59)，t是溫度值，trt是室溫值(例如22℃)，k10是第十常數(shù)(例如0.00004)，并且[g]是葡萄糖濃度。當t大約等于trt時，ct是大約零。在一些實例中，第一溫度函數(shù)能夠被配置成在室溫下本質(zhì)上沒有校正，使得變化能夠在日常環(huán)境條件下被減少。用于計算第二校正值ct的第二溫度函數(shù)能夠具有等式16的形式：
等式16ct＝-k11(t-trt)-k12[g]t-trt)-k13[g](t-t1)+k14[g](t-t1)
其中ct是校正值，k11是第十一常數(shù)(例如0.59)，t是溫度值，trt是室溫值，k12是第十二常數(shù)(例如0.00004)，[g]是葡萄糖濃度，k13是第十三常數(shù)(例如1.2)，t1是第一溫度閾值，并且k14是第十四常數(shù)(例如0.005)。
在使用等式15計算ct以后，能夠執(zhí)行幾個截斷函數(shù)以確保ct被約束到預定范圍，由此減輕異常值的風險。在一個實施例中，ct能夠被限于具有-10到+10的范圍。例如，能夠執(zhí)行確定以確定ct是否大于10。如果ct大于10，則ct被設置為10。如果ct不大于10，則執(zhí)行確定以確定ct是否小于-10。如果ct小于-10則ct能夠被設置為-10。如果ct是已經(jīng)在-10與+10之間的值，則通常不需要截斷。
一旦ct被確定了，就能夠計算溫度校正的葡萄糖濃度。例如，能夠執(zhí)行確定以確定未針對溫度校正的葡萄糖濃度(例如[g])是否小于100mg/dl。如果[g]小于100mg/dl，則等式17能夠被用來通過將校正值ct加到葡萄糖濃度[g]來計算溫度校正的葡萄糖濃度gt：
等式17gt＝[g]+ct。
如果[g]不小于100mg/dl，則等式18能夠被用來通過將ct除以一百、加一并且然后乘以葡萄糖濃度[g]來計算溫度校正的葡萄糖濃度gt：
等式18gt＝[g][1+0.01×ct]。
一旦確定葡萄糖濃度已針對溫度的影響被校正，葡萄糖濃度就能夠被輸出，例如到顯示器。
老化/存儲校正
在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一些實施例中，另外的校正因子能夠被應用于計算得到的葡萄糖濃度。這個校正因子能夠被用來通過針對老化和/或存儲條件對傳感器性能的影響進行校正來提供提高的準確性。例如，能夠測量與傳感器的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)并且該參數(shù)能夠被用來計算校正的分析物濃度。在一些實施例中，與傳感器的物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)能夠是傳感器的測量電容。
例如在上面更詳細地描述的類型的電化學電池的傳感器的測量電容能夠與傳感器的老化和/或存儲條件相關(guān)。通過非限制性示例的方式，電化學電池的電容能夠受到在電化學電池的制造中使用的粘合劑從間隔件層到樣品反應室中的緩慢流動影響。隨著傳感器諸如在存儲期間，特別是在升高的溫度下老化，粘合劑能夠流入反應室并且覆蓋傳感器的參考和/或?qū)﹄姌O。例如，粘合劑能夠引起電極的面積的減少，這能夠影響由傳感器所進行的測量的準確性。電極面積的減少還能夠與傳感器的電容的降低相關(guān)。傳感器的測量電容因此能夠被用來計算校正因子，其能夠被用來提高使用傳感器進行的讀取的準確性。
在一個示例性實施例中，用于計算校正分析物濃度的方法能夠包括測量電化學電池的物理性質(zhì)，例如電容并且計算校正因子cc。校正因子cc可以基于所測量的物理性質(zhì)。因此，校正因子cc能夠被用來計算校正分析物濃度。
初始地，能夠獲得未校正的分析物濃度，諸如來自以上等式13的葡萄糖濃度[g]。替換地，在下面所討論的算法中使用的分析物濃度可以是已使用任何其他校正方法先前校正過的校正分析物濃度，例如上面更詳細地討論的溫度和/或填充時間校正的分析物濃度。還能夠例如使用上面所討論的電容測量方法來得到傳感器的測量電容。隨后，能夠執(zhí)行確定以確定測量電容值c是否小于電容閾值c1。在一些實施例中，電容閾值c1可以是同類型的傳感器的平均或理想電容。如果電容值c小于電容閾值c1并且如果未校正(或先前已校正)的分析物濃度[g]大于分析物濃度閾值[g1]，則電容校正函數(shù)能夠被用來確定校正因子cc。如果電容值c不小于電容閾值c1和/或如果未校正(或先前已校正)的分析物濃度[g]不大于分析物濃度閾值[g1]，則校正因子cc能夠被設置為零。例如，在一個實施例中，電容閾值c1可以是大約559納法拉并且分析物濃度閾值[g1]，例如葡萄糖濃度可以是大約100mg/dl。因此，如果電容值c和/或分析物濃度[g]具有(一個或多個)預定范圍，則校正因子cc能夠使用電容校正函數(shù)來確定，否則校正因子cc能夠被設置為零。
用于在測量電容值c小于電容閾值c1并且未校正(或先前已校正)的分析物濃度[g]大于分析物濃度閾值[g1]時計算電容校正因子cc的電容校正函數(shù)能夠具有等式19的形式：
等式19cc＝kc(c1-c)
其中cc是校正因子，kc是憑經(jīng)驗得到的常數(shù)(例如0.152)，c1是電容閾值(例如559納法拉)，并且c是測量電容值。
在例如使用等式19計算cc后，幾個截斷函數(shù)能夠被執(zhí)行以確保cc被約束到預定范圍，由此通過限制應用于數(shù)據(jù)的最大校正來減輕異常值的風險。在一個實施例中，如果cc大于截止值，則cc能夠被設置為該截止值。例如，能夠執(zhí)行確定以確定cc是否大于截止值，例如5。如果cc大于截止值，例如5，則cc被設值為該截止值，例如5。如果cc不大于該截止值，則通常不需要截斷。
一旦cc被確定，則能夠計算電容校正的葡萄糖濃度。例如，能夠執(zhí)行確定以確定未校正(或先前已校正)的分析物濃度[g]是否小于分析物濃度閾值[g1]，例如如果分析物是葡萄糖，則分析物濃度閾值為100mg/dl。如果[g]小于分析物濃度閾值[g1]，則沒有進一步的校正被應用。如果[g]大于分析物濃度閾值[g1]，則等式20能夠被用來通過將cc除以一百、加一并且然后乘以分析物濃度[g]來計算電容校正的葡萄糖濃度gc：
等式18gc＝[g][1+0.01xcc]。
一旦已針對老化和/或存儲被校正的分析物濃度被確定，則葡萄糖濃度可以被輸出，例如到顯示器。
示例1
用于針對用在電化學系統(tǒng)中的傳感器的老化進行校正的算法的發(fā)展由以下示例來展示。在以下示例中，系統(tǒng)包括具有兩個相對電極的傳感器，其中試劑被設計為與樣品反應并且在一個電極上被弄干。多個樣品被提供用于分析以測試本文中所公開的系統(tǒng)、裝置以及方法的性能。樣品是包含了三種不同水平的血細胞比容和兩種不同水平的葡萄糖的血液樣品，其中的每一個都是已知的，因此測試結(jié)果的比較能夠與實際結(jié)果相比較以確定系統(tǒng)、裝置以及方法的準確性。三種水平的血細胞比容近似為20％、37-45％和60％。兩種水平的葡萄糖濃度近似為250mg/dl和500mg/dl。測試三種水平的血細胞比容和兩種水平的葡萄糖允許所公開的系統(tǒng)、裝置以及方法的準確性在廣泛的濃度水平上被確認。
在這個示例中，第一組傳感器在5攝氏度下被存儲持續(xù)4-21周。第二組傳感器在30攝氏度和65％的相對濕度下被存儲持續(xù)4-21周。傳感器被用上面所討論的血液的樣品來測試。在葡萄糖測量期間，傳感器的電容也被計算。每個樣品還使用ysi2700臨床儀器來測試以給出葡萄糖的基線測量，基于傳感器的測量與所述葡萄糖的基線測量相比較以提供ngl偏差數(shù)據(jù)。示出了相對于電容的ngl偏差的圖9示意了在這些測試中得到的數(shù)據(jù)。如圖9所示，偏差百分數(shù)與電容相關(guān)。特別地，較低的測量電容與增加的負偏差相關(guān)，如由圖表中的回歸線所示出的那樣。
示例2
電容校正算法的結(jié)果由以下示例來展示。在這個示例中，從示例1所討論的實驗中獲得的數(shù)據(jù)基于上面更詳細地討論的校正算法而被校正。表1示出了通過應用校正算法所獲得的葡萄糖測量結(jié)果的改善，所述數(shù)據(jù)表示偏差的百分數(shù)，當g<80mg/dl時所述偏差在由ysi2700臨床儀器所進行的測量的給定數(shù)量的mg/dl之內(nèi)，或者當g≥80mg/dl時所述偏差在由ysi2700臨床儀器所進行的測量的給定％之內(nèi)。同樣在表1中示出的是平均偏差和均方根偏差。
表1
表的右列中的電容校正數(shù)據(jù)示出了當使用測量電容校正葡萄糖值時每個參數(shù)的改善。
示例3
測試對更嚴重老化的傳感器使用電容校正算法的結(jié)果由以下示例來展示。在這個示例中，該算法面臨60,864個傳感器的大得多的數(shù)據(jù)集的挑戰(zhàn)，其中傳感器在5-40攝氏度下被存儲。表2中的結(jié)果示出了當使用所公開的電容校正算法時準確性和精度的一致改善。
表2
示例4
在高溫下對未老化(剛制造好)的傳感器使用電容校正算法的結(jié)果由以下示例來展示。在這個示例中，剛制造好的傳感器在5-45攝氏度的溫度范圍內(nèi)被測試。表3中的結(jié)果示出了當遍及各種模擬的高溫天氣條件應用電容校正算法時傳感器的性能未顯著地劣化。
表3
示例5
在室溫下在擴大的血細胞比容和葡萄糖范圍內(nèi)對多個傳感器制造批次和血液樣品使用電容校正算法的結(jié)果由以下示例來展示。在這個示例中，傳感器在室溫下被測試。表4中的結(jié)果示出了電容校正算法還在室溫下在擴大的血細胞比容和葡萄糖范圍內(nèi)提供準確的結(jié)果。
表4
雖然已經(jīng)就具體變化和示意圖而言對本發(fā)明進行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明不限于所描述的變化和圖。此外，在上面所描述的方法和步驟指示按特定順序發(fā)生的特定事件的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到特定步驟的排序可以被修改并且這樣的修改是依照本發(fā)明的變化的。另外，在可能的情況下步驟中的一些可以在并行過程中同時被執(zhí)行，以及如在上面所描述的那樣順序地被執(zhí)行。因此，在存在本發(fā)明的變化方面，意圖是本專利也將涵蓋那些變化，所述變化在本公開內(nèi)容的精神內(nèi)或者等同于在權(quán)利要求中記載的發(fā)明。本文中所引用的所有公開文本和參考文獻專門通過引用整體被并入本文。
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