專利名稱：用于測(cè)定血球比率校正的分析物濃度的電化學(xué)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是測(cè)定物分析，特別是電化學(xué)測(cè)定物分析，尤其是電化學(xué)測(cè)定血液分析物。
一種用作分析物檢測(cè)的方法是電化學(xué)方法。在該方法中，將含水液體樣品置入包括兩極，即參比電極和工作電極的電化學(xué)電池反應(yīng)區(qū)中，所述電極具有阻抗使之適于測(cè)定電流。使待分析的成分與電極直接反應(yīng)，或與氧化還原劑直接或間接反應(yīng)，形成與待分析成分(即分析物)濃度對(duì)應(yīng)量的可氧化(或可還原)的物質(zhì)。然后用電化學(xué)方法估測(cè)可氧化(或可還原)物質(zhì)存在的量，該量與初始樣品中存在的分析物的量相關(guān)聯(lián)。
當(dāng)化驗(yàn)的生理樣品是全血或其衍生物時(shí)，樣品的血球比率是分析物最終濃度測(cè)定中的分析誤差源。例如，由觀測(cè)到的時(shí)間-電流瞬變值得到分析物濃度的電化學(xué)測(cè)定方法中，血球比率可以減緩電化學(xué)電池中的化學(xué)平衡，和/或通過(guò)增加池中樣品粘度而減緩酶動(dòng)力學(xué)平衡，因而降低了時(shí)間-電流響應(yīng)造成分析誤差。
由此，建立至少使血球比率所引起分析誤差最小化的方法已引起了極大興趣。有些方法用血濾膜去除紅血細(xì)胞，因此使血球比率效應(yīng)最小化。由于需要增加樣品體積和延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間，因此這些特定方法不能令人滿意。其它方法著重于確定毛細(xì)管充滿時(shí)間。然而，這些方法增加了分析試片及用于讀數(shù)裝置的復(fù)雜性。還有一些其它的具體實(shí)施方案，用兩個(gè)附加的電極單獨(dú)測(cè)定血球比率，這些方法也使分析試片及裝置變得更復(fù)雜和更昂貴。
由此，建立新的測(cè)定生理樣品中分析物濃度的電化學(xué)方法，一直令人感興趣，該方法可使樣品的血球比率帶來(lái)的分析誤差最小化。相關(guān)文獻(xiàn)有關(guān)專利文獻(xiàn)包括5,942,102和WO97/18465。
在進(jìn)一步描述本發(fā)明之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于如下所述的具體實(shí)施方案，這些具體實(shí)施方案的變化仍落入本發(fā)明附加的權(quán)利要求的范圍。還應(yīng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是為了描述具體實(shí)施方案，而非對(duì)其限制。反之，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中，單數(shù)標(biāo)記包括復(fù)數(shù)，除非在上下文中清楚地另有說(shuō)明。除另有定義，用于本發(fā)明的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的意義相同。方法如上概述，本發(fā)明提供了一種在生理樣品中測(cè)定血球比率校正的分析物濃度的方法。通過(guò)血球比率校正的分析物濃度意味著用本發(fā)明方法確定的分析物濃度值已調(diào)整或改變，以基本上去除血球比率對(duì)濃度值帶來(lái)的所有影響。換言之，用本發(fā)明方法測(cè)定的濃度值已被調(diào)整，去除了不用本發(fā)明方法時(shí)，樣品血球比率對(duì)濃度值帶來(lái)的任何影響。由此，在本發(fā)明方法中，血球比率信號(hào)從分析物信號(hào)中去除，在最終血球比率校正的分析物濃度中僅有分析物信號(hào)。
本發(fā)明方法的第一步是將一定量的待測(cè)生理樣品引入到電化學(xué)電池中，該電池包括空間分隔的工作和參比電極及氧化還原劑系統(tǒng)。生理樣品可以改變，但許多具體實(shí)施方案通常所用的是全血或其衍生物或血成分，其中在許多具體實(shí)施方案中，優(yōu)選全血樣。引入到檢測(cè)試片反應(yīng)區(qū)中的生理樣品如血的量可以變化，但一般范圍為約0.1-10μL，通常為約0.9-1.6μL?？捎萌魏伪憷姆椒▽悠芬氲椒磻?yīng)區(qū)中，如可將樣品注射進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，也可由毛細(xì)作用將樣品帶入反應(yīng)區(qū)等方便的方法。
當(dāng)使用本發(fā)明方法時(shí)，原則上用任何類型的空間分隔的工作和參比電極及氧化還原劑系統(tǒng)的電化學(xué)電池，在許多具體實(shí)施方案中，本發(fā)明方法使用電化學(xué)試片(test strip)。用于本發(fā)明這些具體實(shí)施方案的電化學(xué)試片由兩個(gè)相對(duì)的被一薄的間隔層分隔的金屬電極組成，其中這些部件構(gòu)成了其中具有氧化還原劑系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)或區(qū)域。
在這些電化學(xué)試片的某些具體實(shí)施方案中，該工作和參比電極通常是拉伸的矩形帶狀。典型地，電極長(zhǎng)度為約1.9-4.5cm，通常為約2.0-2.8cm。電極寬度為約0.38-0.76cm，通常為約0.51-0.67cm。典型的參比電極的厚度為約10-100nm，通常為約10-20nm。在某些具體實(shí)施方案中，一個(gè)電極的長(zhǎng)度比另一個(gè)短，典型的約短0.32cm。較短的電極可以是工作電極或參比電極。
工作電極和參比電極進(jìn)一步的特征是，至少在試片中電極朝向反應(yīng)區(qū)一側(cè)的表面是金屬的，其中所述金屬包括鈀、金、鉑、銀、銥、碳、摻雜的錫氧化物、不銹鋼等。許多具體實(shí)施方案中金屬是金或鈀。雖然原則上整個(gè)電極可由金屬制備，但每個(gè)電極一般由惰性支撐材料構(gòu)成，其表面有電極金屬成分的薄層。在這些更普通的具體實(shí)施方案中，惰性材料的厚度通常為約51-356μm，一般為約102-153μm，而金屬層的厚度通常為約10-100nm，一般為約10-40nm，如為噴鍍金屬層。本發(fā)明電極中可使用任何便利的惰性支撐材料，通常是能夠給電極提供結(jié)構(gòu)支撐的剛性材料，而使電化學(xué)試片成為一個(gè)整體?？捎米髦位椎暮线m材料包括塑料，如PET、PETG、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅、陶瓷、玻璃等。
在本發(fā)明方法的這些具體實(shí)施方案中所用的電化學(xué)試片的一個(gè)特征是上述工作和參比電極彼此面對(duì)，且僅由一短距離分隔，因此在電化學(xué)試片反應(yīng)區(qū)域或區(qū)中工作和參比電極間的距離極小。這種在本發(fā)明試片上最小化的工作和參比電極間距是由于在工作和參比電極之間存在定位的或夾有的薄間隔層的結(jié)果。此間隔層的厚度一般應(yīng)小于或等于500μm，通常為約102-153μm。此間隔層被切開(kāi)以提供一反應(yīng)區(qū)域或反應(yīng)區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)至少有一入口進(jìn)入該區(qū)域，也通常有一離開(kāi)反應(yīng)區(qū)域的出口。間隔層可以有一個(gè)圓形的反應(yīng)區(qū)，側(cè)面有入口或出口孔或口，或其它結(jié)構(gòu)如正方形、三角形、矩形、不規(guī)則形反應(yīng)區(qū)等。間隔層可以用任何方便的材料制成，其中有代表性的合適材料包括PET、PETG、聚酰亞胺、聚碳酸酯等，其中處理間隔層的表面以使其對(duì)于各自電極具有粘合性，因此保持電化學(xué)試片的結(jié)構(gòu)。特別優(yōu)選的是用一種裂口雙面粘性試片作為間隔層。
本發(fā)明中這些具體實(shí)施方案中所用的電化學(xué)試片包括由工作電極、參比電極和間隔層定義的一個(gè)反應(yīng)區(qū)域或區(qū)，這些元件前面已描述。具體地說(shuō)，該工作和參比電極限定了反應(yīng)區(qū)的頂部和底部，而間隔層限定了反應(yīng)區(qū)的壁。反應(yīng)區(qū)的體積至少為約0.1μL，通常至少約1μL，更常用至少約1.5μL，如體積可大至10μL或更大。如上所述，反應(yīng)區(qū)通常包括至少一個(gè)入口，在許多具體實(shí)施方案也包括一個(gè)出口。入口和出口的橫截面可以改變，只要其足夠大可提供來(lái)自反應(yīng)區(qū)液體的進(jìn)出，但通常為約9×10-4～5×10-3cm2，通常為約1.3×10-3～2.5×10-3cm2。
反應(yīng)區(qū)中是一個(gè)氧化還原劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供可由電極測(cè)定的物種，因此可用于測(cè)定生理樣品中分析物的濃度。反應(yīng)區(qū)中的氧化還原劑系統(tǒng)通常包括至少一種酶和一種介質(zhì)。在許多具體實(shí)施方案中，氧化還原劑系統(tǒng)中的酶是一種酶或可協(xié)同氧化所述分析物的多種酶。換言之，氧化還原劑系統(tǒng)的酶組分由單一的分析物氧化酶或可協(xié)同氧化所述分析物的兩種或多種酶的組合組成。所述的酶包括氧化酶、脫氫酶、脂肪酶、激酶、二磷酸酶(diphorases)、醌蛋白酶等。
反應(yīng)區(qū)中具體酶的選擇取決于電化學(xué)試片要檢測(cè)的具體分析物，代表性的酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脫氫酶、膽固醇酯酶、膽固醇氧化酶、脂蛋白脂肪酶、甘油激酶、甘油3-磷酸氧化酶、乳酸酯氧化酶、乳酸酯脫氫酶、丙酮酸酯氧化酶、醇氧化酶、膽紅素氧化酶、尿酸酶等。在許多優(yōu)選具體實(shí)施方案中所述分析物是葡萄糖，氧化還原劑系統(tǒng)中的酶組分是葡萄糖氧化酶，如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶。
氧化還原劑系統(tǒng)的第二種部分是介質(zhì)部分，其由一種或多種介質(zhì)組成?？墒褂帽绢I(lǐng)域熟知的多種不同的介質(zhì)，包括鐵氰化物、吩嗪乙氧硫酸酯(phenazine ethosulphate)、吩嗪甲氧硫酸酯(phenazinemethosulfate)、苯二胺(pheylenediamine)、1-甲氧-吩嗪甲氧硫酸酯、2，6-二甲基-1，4-苯醌、2，5-二氯-1，4-苯醌、二茂鐵衍生物、鋨雙吡啶絡(luò)合物、釕絡(luò)合物等。在所述分析物是葡萄糖的具體實(shí)施方案中，酶成分是葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶，所述具體介質(zhì)是鐵氰化物等。
反應(yīng)區(qū)中可能存在的其它試劑包括緩沖劑，如檸康酸鹽、檸檬酸鹽、蘋(píng)果酸、馬來(lái)酸、磷酸鹽、“Good”緩沖劑等。但也可以有其它緩沖劑，包括二價(jià)陽(yáng)離子如氯化鈣、氯化鎂；吡咯并喹啉醌；表面活性劑類如Triton、Macol、Tetronic、Silwet、Zonyl及Pluronic；穩(wěn)定劑如鋁、蔗糖、海藻糖、甘露醇及乳糖。
氧化還原劑系統(tǒng)通常以干燥形式存在。各種組分的量可以改變，其中酶的典型用量為約1-100mg/mL，通常為約5-80mg/mL；介質(zhì)的典型用量為約5-1000mM，通常為約90-900mM。
引入樣品后，得到第一和第二時(shí)間-電流瞬變值。第一和第二時(shí)間-電流瞬變值通過(guò)如下方法獲得，給電池施加恒定電勢(shì)，并觀測(cè)電池在一定時(shí)間內(nèi)電流的變化。換句話說(shuō)，通過(guò)給電池施加第一和第二脈沖，觀測(cè)所產(chǎn)生的時(shí)間-電流瞬變值。由此，通過(guò)第一時(shí)間-電流瞬變值由如下方法獲得，給電池例如工作和參比電極之間施加恒定的電勢(shì)或第一脈沖，并觀測(cè)一定時(shí)間后兩極間電流的改變，即電池中電流的改變，從而獲得第一時(shí)間-電流瞬變值。所施加的第一電勢(shì)的大小為約0～-0.6V，通常為約-0.2～-0.4V。為獲得第一時(shí)間-電流瞬變值，典型的觀測(cè)兩極間電流時(shí)間的長(zhǎng)短為約3-20秒，通常為約4-10秒。
第二時(shí)間電流通過(guò)如下方法獲得，給電極施加第二恒定電勢(shì)或第二脈沖，典型的是與第一恒定電勢(shì)極性相反的電勢(shì)，并觀測(cè)第二時(shí)間段內(nèi)兩極間電流的改變。典型的第二電勢(shì)的大小為約0～+0.6V，通常為約+0.2～+0.4V，在許多具體實(shí)施方案中，第二電勢(shì)的大小與第一電勢(shì)相等。典型的第二時(shí)間段約1-10秒，通常為約2-4秒。通過(guò)觀測(cè)第二時(shí)間段內(nèi)兩極間電流的改變可確定電池的第二時(shí)間-電流瞬變值。
在某些具體實(shí)施方案中，獲得必要的上述第一和第二時(shí)間-電流瞬變值所需的總時(shí)間段相對(duì)短一些。在這些具體實(shí)施方案中，獲得第一和第二時(shí)間-電流瞬變值所需的總時(shí)間小于30秒，通常約小于20秒，更通常約小于14秒。
本發(fā)明方法的下一步驟是用如上所述觀察到的第一和第二時(shí)間-電流瞬變值測(cè)定(a)在本發(fā)明方法中使用的電化學(xué)電池的變量γ；及(b)樣品中所述分析物的初始濃度。
在本發(fā)明方法中使用的變量γ定義為描述電化學(xué)電池與理想狀態(tài)的偏差。作為基礎(chǔ)知識(shí)，應(yīng)該指出在第一次脈沖結(jié)束之前，試劑已達(dá)平衡且葡萄糖反應(yīng)完全的理想條件下，γ值應(yīng)接近于1。任何的反應(yīng)不完全條件將導(dǎo)致比率偏離非“一”的值。γ值(分?jǐn)?shù))的分子定義為在給電池施加第二電勢(shì)后觀察到的穩(wěn)態(tài)電流值，即在t＝∝時(shí)第二時(shí)間-電流瞬變值的預(yù)測(cè)值。分母定義為在接近第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)即接近于施加第一次電勢(shì)或第一次脈沖結(jié)束時(shí)一個(gè)短時(shí)間內(nèi)的平均電流值。測(cè)定平均電流的該短時(shí)間范圍典型為約0.2-2秒，通常為約0.2-1.5秒，更通常為約0.2-1.25秒，許多具體實(shí)施方案中短時(shí)間段約0.3秒。在接近第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)測(cè)定平均電流，典型地為約0.1-1秒時(shí)間段內(nèi)。在某些具體實(shí)施方案中，變量γ由下式描述γ＝iss/ipp其中iss是第二施加電勢(shì)的穩(wěn)態(tài)電流；ipp是接近第一時(shí)間段結(jié)束時(shí)的短時(shí)間內(nèi)的平均電流，即接近給電池施加第一電勢(shì)期間結(jié)束時(shí)。如第一時(shí)間是10秒長(zhǎng)，平均電流可以是在這10秒長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)從8.5到9.5秒期間的平均電流，這個(gè)時(shí)間段是1.0秒，距第一時(shí)間段結(jié)束前0.5秒。如上提到，第一和第二時(shí)間-電流瞬變值也可用于求算被化驗(yàn)樣品的初始分析物濃度值。許多具體實(shí)施方案中，初始分析物濃度用下列公式計(jì)算i(t)＝iss{1+4exp(-4π2Dt/L2)}iss＝2FADC0/L其中，iss是施加第二電勢(shì)后的穩(wěn)態(tài)電流；i是測(cè)量的電流值，其為時(shí)間函數(shù)。D是電池的擴(kuò)散系數(shù)，該系數(shù)可由Fick′s第一定律確定，即J(x，t)＝-DdC(x，t)/dxL是間隔厚度；t是施加第二電勢(shì)的時(shí)間，其中t＝0表示脈沖開(kāi)始C0是分析物初始濃度；F是法拉弟常數(shù)，即9.6485×104C/mol；及A是工作電極面積。
按上述的公式和步驟，所觀測(cè)的第一和第二時(shí)間-電流瞬變值被用于測(cè)定本發(fā)明方法中電化學(xué)電池的變量γ值，及受試生理樣品中的所述分析物的初始濃度值。
從所測(cè)得的變量γ值和初始分析物濃度值，可測(cè)出血球比率校正因子，該血球比率校正因子用于由上述初始分析物濃度值，得到血球比率校正的分析物濃度值。用血球比率校正因子乘以初始分析物濃度(通?？鄢镜字?，以獲得血球比率校正的分析物濃度值，即已去除血球比率成分的濃度值。血球比率校正因子是初始分析物濃度值和電化學(xué)電池變量γ值的函數(shù)。
任何可以乘以初始濃度值(通常扣除本底值，以下將詳述)的血球比率校正因子可用于本發(fā)明方法。用于本發(fā)明方法的一類血球比率校正因子可以從C0、γ和α(C0，γ)的三維圖表中得出，C0、γ和α(C0，γ)數(shù)據(jù)是從用寬范圍分析物和血球比率值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)中得到的。血球比率校正因子α(C0，γ)由下式計(jì)算α(C0，γ)＝實(shí)際濃度/(C0-本底值)(例如，當(dāng)分析物是葡萄糖時(shí)，許多具體實(shí)施方案中α(C0，γ)是用Yellow Springs Instrument的23A型葡萄糖分析儀測(cè)定的葡萄糖濃度(見(jiàn)美國(guó)專利5,968,760公開(kāi)內(nèi)容，在此引入作為參考)除以C0扣除本底的值，該本底值例如22mg/dL)。此類血球比率校正因子通常是可擬合光滑曲面函數(shù)的公式，所述函數(shù)可將預(yù)計(jì)值與實(shí)際值間的誤差減到最小。見(jiàn)例如以下實(shí)驗(yàn)部分。一個(gè)用于本發(fā)明方法的有代表性的血球比率校正因子是1/((0.6637)+((4.9466*ln(C0))/C0)+(-0.4012*1n(γ)))根據(jù)本發(fā)明測(cè)定血球比率校正的分析物濃度時(shí)，將如上所測(cè)的初始分析物濃度(C0)扣除本底信號(hào)值，再與血球比率校正因子相乘。從初始濃度值中扣除的本底值根據(jù)被測(cè)定的分析物而改變。對(duì)于葡萄糖，該值一般為約0-40mg/dL，通常為約8-25mg/dL，許多具體實(shí)施方案中，本底值約為22mg/dL或22mg/dL。
一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明下列公式用于測(cè)定血球比率校正的分析物濃度血球比率校正的濃度＝血球比率校正因子×[C0-β]其中β是本底值；C0是初始分析物濃度。
上述方法得出了血球比率校正的分析物濃度值，即去除血球比率成份的濃度值。由此，上述方法提供了分析物在被測(cè)樣品中實(shí)際濃度值。
本發(fā)明方法的上述計(jì)算步驟可以用人工方式完成，也可用自動(dòng)化的計(jì)算手段完成。其中許多具體實(shí)施方案優(yōu)選采用自動(dòng)化的計(jì)算手段，如下面描述的與本發(fā)明裝置有關(guān)方法。裝置本發(fā)明還提供了用于實(shí)施本發(fā)明的測(cè)量?jī)x器。本測(cè)量?jī)x器通常是測(cè)量電流的儀器，用于測(cè)定生理樣品中血球比率校正的分析物濃度。本發(fā)明測(cè)量?jī)x器通常包括(a)給已引入樣品的電化學(xué)電池施加第一電勢(shì)的裝置，該裝置還能測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流以獲得第一時(shí)間-電流瞬變值；(b)給電化學(xué)電池施加第二電勢(shì)的裝置，該裝置還能測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流以獲得第二時(shí)間-電流瞬變值；(c)測(cè)定由所述第一和第二時(shí)間-電流得到初始分析物濃度值及變量γ值的裝置；及(d)在所述樣品中從初始濃度值中除去血球比率成分，得出血球比率校正的分析物濃度的裝置。裝置(a)和(b)可以是任何合適的裝置，其中有代表性的裝置見(jiàn)WO 97/18465和美國(guó)專利5,942,102；其公開(kāi)內(nèi)容中的描述在此引入作為參考。裝置(c)和(d)通常是儀器中的計(jì)算裝置，可利用已測(cè)定的第一和第二時(shí)間-電流瞬變值最終獲得血球比率校正的分析物濃度。由此，裝置(c)通常能用前述公式從第一和第二時(shí)間-電流瞬變值測(cè)定所述分析物初始濃度和變量γ值。同樣，裝置(d)通常能用前述公式測(cè)定血球比率校正的分析物濃度，其中這種裝置包括血球比率校正因子。
提供下列實(shí)施例是為了說(shuō)明本發(fā)明，而非進(jìn)行限制。
用下列公式得出C0
i(t)＝iss{1+4exp(-4π2Dt/L2)}iss＝2FADC0/L其中，iss是施加第二電勢(shì)后的穩(wěn)態(tài)電流；i是測(cè)量的電流，其為時(shí)間函數(shù)。D是電池的擴(kuò)散系數(shù)，該系數(shù)可用Fick′s第一定律確定，即J(x，t)＝-D/dC(x，t)/dxL是間隔厚度；t是施加第二電勢(shì)時(shí)間，其中t＝0是脈沖開(kāi)始時(shí)間C0是分析物初始濃度；F是法拉弟常數(shù)，即9.6485×104C/mol；及A是電極表面面積。變量γ值由下式得出γ＝iss/ipp其中iss是施加第二電勢(shì)或第二脈沖的穩(wěn)態(tài)電流；ipp是施加第一脈沖10秒期間內(nèi)從8.5秒到9.5秒的平均電流。
用下式確定α(C0，γ)α(C0，γ)＝Y(jié)SI濃度/(C0-22mg/dL)其中YSI是用Yellow Springs Instrument的23A型葡萄糖分析儀測(cè)得的葡萄糖濃度(見(jiàn)美國(guó)專利5,968,760，其公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為參考)。
對(duì)于寬范圍的葡萄糖和血球比率值，繪制了其已確定的C0、γ和α(Co，γ)的三維曲線圖，并示于表1中。然后對(duì)曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單的方程擬合，以確定曲面。監(jiān)視擬合數(shù)值的殘差以確保模型方程的精度。發(fā)現(xiàn)如下經(jīng)驗(yàn)式血球比率校正因子＝1/((0.6637)+((4.9466*1n(C0))/C0)+(-0.4012*1n(γ)))發(fā)現(xiàn)上述校正因子在γ＞0.7及C0＞40mg/dL時(shí)有效。IV.血球比率校正值與YSI測(cè)定值的比較用寬范圍的葡萄糖和血球比率水平，通過(guò)測(cè)定幾個(gè)葡萄糖試片得到了一套預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。使用擬合C0、γ和α(C0，γ)項(xiàng)的模型，從這套數(shù)據(jù)可得出血球比率校正公式。發(fā)現(xiàn)對(duì)于預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，用血球比率校正公式導(dǎo)致大多數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)落在+/-15％的范圍內(nèi)。還發(fā)現(xiàn)葡萄糖偏差的42％源于血球比率，表明將血球比率對(duì)該套數(shù)據(jù)的影響最小化。為確定此運(yùn)算規(guī)則，用來(lái)自不同供血者的測(cè)定了另一批葡萄糖敏感元件，發(fā)現(xiàn)此運(yùn)算規(guī)則仍然正確，所觀察到的血球比率的影響與上述結(jié)論一致。
上述結(jié)果和討論表明，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)便和有力的工具，以得到分析物濃度值，其中由血球比率派生的誤差如果沒(méi)有被完全消除，也基本上被消除了。本發(fā)明方法僅需測(cè)定時(shí)間-電流瞬變值，可用相對(duì)簡(jiǎn)單的電化學(xué)裝置便可操作。而且，僅需少量樣品，化驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較短。由此，本發(fā)明對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)作出了重大的貢獻(xiàn)。
本說(shuō)明書(shū)中引用的所有出版物和專利在此引入作為參考，正如每一出版物或?qū)＠诖硕际菍ｉT(mén)且單獨(dú)地引入作為參考，所引用的任何文獻(xiàn)是由于其
公開(kāi)日早于本發(fā)明申請(qǐng)日，而不應(yīng)解釋為承認(rèn)本發(fā)明沒(méi)有在時(shí)間上居先是由于借助于在先發(fā)明。
為清楚地理解本發(fā)明，盡管采用說(shuō)明和實(shí)施例對(duì)前述的發(fā)明進(jìn)行了一定程度的詳述，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)對(duì)發(fā)明所進(jìn)行的某些改變或變化，很顯然不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)生理樣品中血球比率校正的分析物濃度的方法，該方法包括(a)將所述生理樣品引入電化學(xué)電池中，所述電池包括(i)空間分隔的工作和參比電極；及(ii)包括酶和介質(zhì)的氧化還原劑系統(tǒng)；(b)給所述反應(yīng)電池施加第一電勢(shì)，并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流，以獲得第一時(shí)間-電流瞬變值；(c)給所述電池施加第二電勢(shì)，并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流，以獲得第二時(shí)間-電流瞬變值；及(d)從所述第一和第二時(shí)間-電流瞬變值得出初始分析物濃度；及(e)將所述初始分析物濃度扣除本底值后與血球比率校正因子相乘得出所述樣品中血球比率校正的分析物濃度；由此可測(cè)出所述樣品中血球比率校正的所述分析物濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述血球比率校正因子調(diào)整初始分析物濃度值，以除去來(lái)自所述初始分析物濃度值中的血球比率衍生的成份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述血球比率校正因子是所述初始分析物濃度和所述電化學(xué)電池γ值的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述生理樣品是全血或其衍生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述分析物是葡萄糖。
6.一種檢測(cè)全血樣中血球比率校正的分析物濃度的方法，該方法包括(a)將所述全血樣引入電化學(xué)電池中，所述電池包括(i)空間分隔的工作和參比電極；及(ii)包括酶和介質(zhì)的氧化還原劑系統(tǒng)；(b)給所述反應(yīng)電池施加第一電勢(shì)，并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流，以獲得第一時(shí)間-電流瞬變值；(c)給所述電池施加第二電勢(shì)，并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流，以獲得第二時(shí)間-電流瞬變值；及(d)從所述第一和第二時(shí)間-電流瞬變值得出初始分析物濃度；及(e)將所述初始分析物濃度扣除本底值后，與從所述初始濃度值中除去血球比率成分的血球比率校正因子相乘，得出所述樣品血球比率校正的分析物濃度；由此可測(cè)出所述樣品中血球比率校正的所述分析物濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述血球比率校正因子是所述初始分析物濃度和所述電化學(xué)電池變量γ值的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述分析物是葡萄糖。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述酶是氧化酶。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述氧化酶是葡萄糖氧化酶。
11.一種檢測(cè)全血樣中血球比率校正的葡萄糖濃度的方法，該方法包括(a)將所述全血樣引入電化學(xué)電池中，所述電池包括(i)空間分隔的工作和參比電極；及(ii)包括葡萄糖氧化酶和介質(zhì)的氧化還原劑系統(tǒng)；(b)給所述反應(yīng)電池施加第一電勢(shì)，并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流，以獲得第一時(shí)間-電流瞬變值；(c)給所述反應(yīng)電池施加第二電勢(shì)，并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流，以獲得第二時(shí)間-電流瞬變值；及(d)從所述第一和第二時(shí)間-電流瞬變值得出初始葡萄糖濃度；及(e)將所述初始葡萄糖濃度扣除本底值后，與從初始濃度值中除去血球比率成分的血球比率校正因子相乘，得出所述樣品中血球比率校正的葡萄糖濃度；由此可測(cè)出所述樣品中血球比率校正的葡萄糖濃度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述血球比率校正因子是所述初始分析物濃度和所述電化學(xué)電池變量γ值的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述血球比率校正因子等于1/((0.6637)+((4.9466*1n(C0))/C0)+(-0.4012*1n(γ)))其中C0是所述初始濃度；及γ是所述所述電化學(xué)電池可變的電流比率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述樣品的所述初始葡萄糖濃度大于40mg/dL。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述電化學(xué)電池的所述變量γ值大于0.7。
16.一種采用測(cè)定電流而測(cè)定生理樣品中分析物濃度的測(cè)量?jī)x器，所述測(cè)量?jī)x器包括(a)給包括所述樣品的電化學(xué)電池施加第一電勢(shì)的裝置，該裝置并能并測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流以獲得第一時(shí)間-電流瞬變值；(b)給所述電化學(xué)電池施加第二電勢(shì)的裝置，該裝置并能測(cè)定作為時(shí)間函數(shù)的電池電流以獲得第二時(shí)間-電流瞬變值；(c)測(cè)定從所述第一和第二時(shí)間-電流得到的初始分析物濃度值及變量γ值的裝置；及(d)從所述初始濃度值中除去血球比率成分，以得出所述分析物在所述樣品中濃度的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的測(cè)量?jī)x器，其中所述除去血球比率成分的裝置是將所述初始分析物濃度值扣除本底值后并與血球比率校正因子相乘的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的測(cè)量?jī)x器，其中所述血球比率校正因子是所述初始分析物濃度和所述電化學(xué)電池的所述變量γ值的函數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的測(cè)量?jī)x器，其中所述血球比率校正因子等于1/((0.6637)+((4.9466*1n(C0))/C0)+(-0.4012*1n(γ)))其中C0是所述初始濃度；γ是所述電化學(xué)電池所述的可變電流比率。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的測(cè)量?jī)x器，其中所述分析物是葡萄糖。
全文摘要
提供了一種在生理樣品中確定分析物濃度的方法和裝置。在本發(fā)明方法中，將生理樣品引入具有工作電極和參比電極的電化學(xué)電池中。給電池施加第一電勢(shì)，測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電池電流，以確定第一時(shí)間－電流瞬變值。然后給電池施加極性相反的第二電勢(shì)，以確定第二時(shí)間－電流瞬變值。然后從第一和/或第二時(shí)間－電流瞬變值計(jì)算分析物的初始濃度。分析物的初始濃度扣除本底值然后乘以血球比率校正因子，得到樣品中分析物的濃度，其中該血球比率校正因子是分析物初始濃度和電化學(xué)電池的變量γ的函數(shù)。本發(fā)明方法和裝置適用于測(cè)定許多種樣品中的許多種分析物，尤其適于測(cè)定全血樣或其衍生物中的分析物，其中特別感興趣的分析物是葡萄糖。
文檔編號(hào)G01N33/483GK1394280SQ01803437
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月2日
發(fā)明者T·J·奧哈拉, M·Z·凱爾馬尼 申請(qǐng)人:生命掃描有限公司