專利名稱：整合有微型針頭的電化學(xué)檢測條及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是凝固，特別是凝固檢測。
背景技術(shù)：
凝固的定義是液體或液膠轉(zhuǎn)變成柔軟的、半固體的或固體的團(tuán)塊。在外傷或病理?xiàng)l件導(dǎo)致血管破損時(shí)，血液自然凝固從而形成壁壘。已知的凝固途徑有兩種外源性的或凝血激酶控制的凝固途徑和內(nèi)源性的或凝血酶原/纖維蛋白原控制的凝固途徑。外源的或內(nèi)源的途徑都會導(dǎo)致凝血酶的產(chǎn)生，該酶是一種能促進(jìn)纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白的蛋白水解酶。
測量血液樣本形成凝塊或凝固物的能力的凝固檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來了，并且用于測量血液樣本的凝血酶原時(shí)間(PT)，這樣的檢測一般被稱為PT檢測，PT檢測有很多不同的應(yīng)用。例如，PT檢測可以用來監(jiān)控正在進(jìn)行抗凝治療的患者。可以應(yīng)用PT檢測的其它情況包括檢測確診以下疾病獲得性血小板功能缺陷；先天性血小板功能缺陷；先天蛋白C或S缺乏；深度大腦內(nèi)出血；DIC(散布性血管內(nèi)凝血)；因子II缺乏；因子V缺乏；因子VII缺乏；因子X缺乏；溶血性尿毒癥綜合征(HUS)；A型血友病；B型血友病；出血性中風(fēng)；肝性腦??；肝腎綜合征；高血壓性大腦內(nèi)出血；自發(fā)血小板減少性紫癜(ITP)；大腦內(nèi)出血；大腦小葉出血；胎盤早剝；短暫性局部缺血(TIA)；威爾遜?。患邦愃萍膊?。這樣一來，PT檢測可以用于很多不同的應(yīng)用中。
已經(jīng)研發(fā)出許多不同的PT檢測方法和裝置。這樣的裝置和檢測原則既包括以光學(xué)為基礎(chǔ)的裝置，例如R.Shartle的美國專利US6084660中所描述的那些；也包括以電化學(xué)為基礎(chǔ)的裝置，例如A.Jina的美國專利US6046051、US6060323以及US6066504中所描述的那些。在后一組專利中所公開的裝置適用于電化學(xué)檢測樣本中流體粘度的變化，其中該裝置的特征在于存在著并排的電極。這種結(jié)構(gòu)需要采用相當(dāng)大體積的樣本，并且需用的測量方法是執(zhí)行依賴時(shí)間的對背景響應(yīng)的退褶合；即信號是隨時(shí)間而測量的，然后與背景進(jìn)行區(qū)分。這樣一來，Jina的裝置所采用的方法要比以下將描述的本發(fā)明更復(fù)雜，而且功能不全。
此外，現(xiàn)有的醫(yī)用凝固裝置需要相當(dāng)大量的血液樣品(≥20微升)以進(jìn)行PT檢測。為了獲取這樣大體積的血液，需要采用傳統(tǒng)的刺血針。然而，傳統(tǒng)的刺血針可能給使用者帶來痛苦和外傷并進(jìn)而可能導(dǎo)致不愿意接受抗凝劑治療。
雖然已經(jīng)有許多不同的PT檢測方法和裝置被研發(fā)出來，但是仍然需要另外的方法和裝置。特別是需要研發(fā)出能采用廉價(jià)的裝置部件諸如一次性試劑條迅速而準(zhǔn)確地測量出小體積樣本PT值的PT系統(tǒng)，更為需要的是研發(fā)這樣的電化學(xué)裝置與方法，其具有上述各項(xiàng)所期望的參數(shù)，適合采用小體積樣本，給使用者帶來的痛苦最小，并且能夠提供收斂至穩(wěn)態(tài)值的易于判讀的信號。
相關(guān)美國專利文獻(xiàn)包括US6084660；US6066504；US6060323；US6046051；US5942102；US5916522；US5628961；US5554531；以及US5300779。還包括WO97/18465；WO95/06868；EP974840和GB1299363。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了以電化學(xué)方式檢測流體(例如全血)粘度變化的方法和裝置。在這些方法中，將流體樣本引入到具有相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極的電化學(xué)單元中。給單元施加電勢從而先形成穩(wěn)態(tài)的單元電流。然后可以檢測穩(wěn)態(tài)單元電流的下降并使其與樣品粘度的變化相關(guān)。在許多實(shí)施方式中，樣本是血液，而粘度的變化與血液樣本凝固開始相關(guān)聯(lián)，且通常還與血液樣本的PT相關(guān)。同時(shí)還提供了適用于實(shí)施這些方法的檢測條、成套器件以及計(jì)量器。
依照本發(fā)明的電化學(xué)檢測條實(shí)施方式包括有電化學(xué)單元和整合的微型針頭。電化學(xué)單元包括相對著間隔設(shè)置的工作和參比電極以及試劑混合物(例如，氧化還原對和凝固催化劑)。在依照本發(fā)明的電化學(xué)檢測條的這個實(shí)施方式中，微型針頭被整合到工作和參比電極的其中之一上。


圖1是依照本發(fā)明的電化學(xué)檢測條的部件分解圖。
圖2顯示的時(shí)間-電流曲線圖，反應(yīng)了血液被引入電化學(xué)檢測條以及隨時(shí)間監(jiān)控電流的典型數(shù)據(jù)組。
圖3是依照本發(fā)明的帶有整合的微型針頭的電化學(xué)檢測條的透視部件分解圖；
圖4是圖3中電化學(xué)檢測條的底部透視部件分解圖；和圖5是圖3中電化學(xué)檢測條在裝配狀態(tài)中的透視圖。
具體實(shí)施例方式
提供了以電化學(xué)方式檢測流體粘度變化的方法、裝置和檢測條。在這些方法中，流體樣本被引入到具有相對著間隔設(shè)置的工作和參比電極的電化學(xué)單元中。在一些實(shí)施方式中，用于獲取流體樣本的微型針頭被整合到工作或參比電極的其中之一上。
給電化學(xué)單元施加電勢從而先獲得穩(wěn)態(tài)的單元電流。然后檢測到穩(wěn)態(tài)單元電流的下降，且將穩(wěn)態(tài)單元電流的下降與樣本粘度的變化相關(guān)聯(lián)。在許多實(shí)施方式中，樣本是全血，而粘度的變化與血液樣本血凝固開始相關(guān)，且通常與血液樣本的PT相關(guān)。同時(shí)還提供了用于實(shí)施這些方法的電化學(xué)檢測條、成套組件以及計(jì)量器。
在對本發(fā)明作出進(jìn)一步描述之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明并不局限于以下將要描述的具體實(shí)施方式
，可以對具體實(shí)施方式
作出改變而仍然處于權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。還應(yīng)當(dāng)理解的是為了描述具體實(shí)施方式
所采用的術(shù)語并不是用來限制保護(hù)范圍的。換句話說，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書來限定。
在本說明書以及附加的權(quán)利要求書中，單數(shù)形式表述包含復(fù)數(shù)多個的情形，除非上下文中清楚地說明不是這種情況。除非另有說明，這里采用的全部技術(shù)和科技術(shù)語的含義與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員一般理解的含義相同。
方法如上所述，本發(fā)明提供了檢測流體樣本(例如全血樣本)粘度變化的方法。通常，本發(fā)明的方法提供的是確定或檢測流本樣本粘度增大的方法。本發(fā)明的方法，其靈敏度完全足以檢測出小于大約1cps的粘度增大，并通常能檢測小于大約0.5cps粘度大小的增大。因此本發(fā)明的方法是檢測流體樣本粘度變化的靈敏方法。
本發(fā)明方法的另一個特點(diǎn)是采用電化學(xué)方法來確定流體樣本粘度的變化(通常是增大)。采用電化學(xué)方法意味著本發(fā)明方法采用工作和參比電極。特別是，本發(fā)明的方法利用產(chǎn)生于工作和參比電極之間的電流，并依據(jù)電流的變化來確定流體樣本粘度的變化，這些內(nèi)容將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施方式中的第一步是將一定數(shù)量的待化驗(yàn)的流體即流體樣本引入到帶有相對著間隔設(shè)置的工作和參比電極的電化學(xué)單元中。只要流體是導(dǎo)體，例如是電解液，則流體的其它自然性質(zhì)可以有所改變。在許多實(shí)施方式中，流體是含水的流體，優(yōu)選的是生理樣本。當(dāng)流體是生理樣本時(shí)，在許多實(shí)施方式中流體是全血或其衍生物，從中可以獲得凝固/凝塊時(shí)間，從而獲得PT時(shí)間。
引入到電化學(xué)單元中的流體例如血液的量可以變化，但一般來說是小體積量的。因此，引入到電化學(xué)單元中的流體體積典型的范圍是約0.1至10μl，通常是約0.2至5.0μl，更通常是約0.3至1.6μl。將樣本引入到電化學(xué)單元中可以采用任何適宜的方式，比如樣本可以被注射到電化學(xué)單元中，吸入電化學(xué)單元中，及類似方式，具體適宜采用何種方式取決于實(shí)施本方法所采用的裝置/系統(tǒng)的特性?？梢圆捎谜系奈⑿歪橆^和毛細(xì)通道(見以下對圖3-5的電化學(xué)檢測條的描述)將樣本引入電化學(xué)單元中。采用帶有整合的微型針頭和毛細(xì)通道的電化學(xué)單元可以使樣本所需的有效體積量顯著減少，所需體積量范圍為100納升至150納升。
雖然原則上來說本發(fā)明的方法可以采用任何類型的帶有相對著間隔設(shè)置的工作和參比電極的電化學(xué)單元，但是在許多實(shí)施方式中本發(fā)明的方法要采用電化學(xué)檢測條。本發(fā)明實(shí)施方式中所采用的電化學(xué)檢測條是由被薄的間隔層分隔開來的兩個相對的金屬電極構(gòu)成的，其中這些部件限定出了構(gòu)成電化學(xué)單元的反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶。在其它實(shí)施方式中，電化學(xué)檢測條還包括整合于工作電極或參比電極中的微型針頭以及毛細(xì)通道(見圖3-5及其相關(guān)描述)。
在這些電化學(xué)檢測條的某些實(shí)施方式中，工作和參比電極一般制成長矩形條。典型地，電極的長度范圍是大約1.9至4.5cm，通常是大約2.0至2.8cm。電極的寬度范圍是大約0.07至0.76cm，通常是大約0.24至0.60cm。工作和參比電極典型的厚度范圍是大約10至100mm，通常是大約10至20nm。圖1、3和4是依照本發(fā)明典型實(shí)施方式的電化學(xué)檢測條的部件分解圖。
工作和參比電極的特征還在于至少正對著檢測條中電化學(xué)單元反應(yīng)區(qū)的電極表面是金屬，其中可用的金屬包括鈀、金、鉑、銀、銥、碳(能導(dǎo)電的碳墨)、摻雜的氧化錫、不銹鋼等。在許多實(shí)施方式中，金屬是金或鈀。雖然在原則上整個電極都可以用金屬制成，但是一般每個電極是由在表面上帶有電極金屬部件薄層的惰性支持材料構(gòu)成。在更常見的實(shí)施方式中，惰性支持材料的典型厚度范圍是從大約25至500μm，通常是50至400μm，例如從大約127至178μm。而金屬層的典型厚度范圍為大約10至100nm，通常為大約10至40nm，例如噴鍍的金屬層。任何合適的惰性支持材料都可以用于本發(fā)明的電極中，典型的材料是能夠?qū)﹄姌O乃至整個電化學(xué)檢測條提供結(jié)構(gòu)支持的剛性材料?？梢杂米髦С只w的合適材料包括塑料(例如PET、PETG、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯)、硅、陶瓷、玻璃等。
本方法的這些實(shí)施方式中所采用的電化學(xué)檢測條的特征是如上所述的工作和參比電極彼此相對，僅僅靠很短的距離間隔開，這樣一來電化學(xué)檢測條反應(yīng)帶或區(qū)中的工作和參比電極之間的距離就非常小。本發(fā)明檢測條中工作和參比電極的這個最小間距是由在工作和參比電極之間存在或形成夾層的薄的間隔層形成的。這個間隔層的厚度范圍可為50至750μm，且通常小于或等于500μm。對間隔層切口以便于能給反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶提供至少一個進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的進(jìn)口，且通常還提供一個離開反應(yīng)帶的出口。間隔層可以具有圓形反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)區(qū)上切有側(cè)進(jìn)孔或進(jìn)口和側(cè)出孔或出口，它也可以是其它形狀，例如正方形、三角形、橢圓形、長方形、不規(guī)則形反應(yīng)區(qū)，等等。間隔層可以采用任何適宜的材料來制作，其中有代表性的適宜材料包括PET、PETG、聚酰亞胺、聚碳酸酯及類似物，而間隔層的表面可以經(jīng)過處理以便與它們各自對應(yīng)的電極粘合，從而保持電化學(xué)檢測條的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是采用沖切出來的雙面粘合條作為間隔層。
本發(fā)明這些實(shí)施方式中采用的電化學(xué)檢測條包括有由工作電極、參比電極和間隔層所限定的反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶，這些元件如上所述。具體地，工作電極和參比電極限定反應(yīng)區(qū)的頂端和底部，而間隔層則定義了反應(yīng)區(qū)的邊壁。典型的反應(yīng)區(qū)容積范圍是大約0.1至10μl，通常是從大約0.2至5.0μl，而更常見的是從大約0.3至1.6μl。如上所述，反應(yīng)區(qū)一般包括至少一個進(jìn)口，并且在許多實(shí)施方式中還包括一個出口。進(jìn)口和出口橫截面面積是可以變化的，只要該面積的大小足以為流體進(jìn)出反應(yīng)區(qū)提供有效的進(jìn)出通道則可，但是一般來說該面積范圍是從大約9×10-4至5×10-3cm2，通常是從大約5×10-4至2.5×10-3cm2。
在許多實(shí)施方式中，反應(yīng)區(qū)存在有試劑系統(tǒng)，試劑系統(tǒng)在檢測過程中與流體樣本中的成分相互作用。舉例來說，在用于檢測凝固情形，例如測量樣本的PT值的本方法實(shí)施方式中，反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶所包括的試劑系統(tǒng)中至少包括氧化還原對，而且通常還包括凝固催化劑。
試劑組合物中如果存在氧化還原對，那它一般是由一種或多種氧化還原對試劑組成。許多不同的氧化還原對試劑是本領(lǐng)域所公知的，其中包括鐵氰化物、吩嗪硫酸二乙酯、吩嗪硫酸二甲酯、苯二胺、1-甲氧基吩嗪硫酸二甲酯，2，6-二甲基-1，4-苯醌，2，5-二氯-1，4-苯醌、二茂鐵衍生物、鋨聯(lián)吡啶絡(luò)合物、釘絡(luò)合物等。在許多實(shí)施方式中，優(yōu)選的氧化還原對是鐵氰化物/亞鐵氰化物，及類似物。
在許多實(shí)施方式中，試劑組合物還包括凝固催化劑。凝固催化劑指的是能與存在于流體樣本例如全血中的成分反應(yīng)或發(fā)生作用從而起始血液樣品凝固過程的一種或多種成分或反應(yīng)物。為了進(jìn)行PT檢測，凝固催化劑一般包括凝血激酶，它可以從天然來源物，例如從丙酮干化腦組織的含水提取物中純化出來或來自人造重組凝血激酶(r-DNA凝血激酶)，該人造重組凝血激酶一般包含有純化的重組組織因子蛋白和純化的人造脂質(zhì)成分。代表性的凝固催化劑是含鈣的凝血激酶XS，其商品名為INNOVIN，由Dade International，Miami FL.生產(chǎn)。
其它可以存在于反應(yīng)區(qū)中的試劑包括緩沖劑，例如檸康酸鹽、檸檬酸鹽、蘋果酸鹽、馬來酸鹽、磷酸鹽、“Good”緩沖液及類似物?？梢源嬖诘钠渌噭┻€包括二價(jià)陽離子例如氯化鈣和氯化鎂；表面活性劑例如Triton、Macol、Tetronic、Silwet、Zonyl以及Pluronic；穩(wěn)定劑例如白蛋白、蔗糖、海藻糖、甘露糖醇以及乳糖。
試劑系統(tǒng)如存在則通常以干的形式存在。各組分的量是可以變化的，其中氧化的氧化還原對組分的典型含量為大約5至1000mM，通常為大約90至900mM；而還原的氧化還原對組分的典型含量為大約1至20mM，通常為大約5至15mM；緩沖劑的典型含量為大約0至300mM，通常為大約50至100mM；凝固催化劑組分的典型含量為大約0.005至50mg/cm2，通常為大約0.05至5mg/cm2。在這些實(shí)施方式反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶中干試劑的總量一般為大約4至700ng/cm2，通常為大約8至350ng/cm2。
本方法中所用的代表性電化學(xué)檢測條如圖1和3-5所示。
隨著樣本被引入電化學(xué)單元中，要以足夠使單元的工作和參比電極之間產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)電流的方式給單元施加恒定電勢。更具體地說，恒定電勢以能使兩個電極之間產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)電流的方式被施加到工作和參比電極之間。所施加的電勢大小一般為大約0至-0.6V，通常為大約-0.2至-0.4V。在如上所述的許多包括氧化還原對的電化學(xué)單元實(shí)施方式中，施加如上所述的恒定電勢的結(jié)果是產(chǎn)生符合如下公式的穩(wěn)態(tài)電流iss＝n2EADCo/L；其中n等于傳遞的電子數(shù)；F是法拉第常數(shù)，即9.6485×104C/mol；A是工作電極的面積(cm2)；D是鐵氰化物離子的擴(kuò)散系數(shù)(cm2/秒)，該系數(shù)可以由菲克第一定律來確定，即J(x，t)＝-DdCo(x，t)/dx，其中j是流量，x是距電極的位置，t是時(shí)間(秒)；Co是氧化還原對的濃度(mol/cm3)，例如亞鐵氰化物的濃度；以及L是電極間的距離(cm)，例如間隔層厚度。
獲得如上所述必需的穩(wěn)態(tài)電流的整個時(shí)間段在某些實(shí)施方式中比較短。在這樣的實(shí)施方式中，獲得穩(wěn)態(tài)電流所必需的時(shí)間總量，即從樣本進(jìn)入單元至穩(wěn)態(tài)電流建立起來的這段時(shí)間小于大約15秒，通常小于大約10秒，常見范圍為大約4至15秒。
圖2顯示的時(shí)間-電流曲線圖，反應(yīng)了從血液被引入電化學(xué)檢測條并且電流隨時(shí)間監(jiān)控時(shí)的典型數(shù)據(jù)組。
本發(fā)明方法的下一個步驟是檢測穩(wěn)態(tài)電流的變化，并且將此變化與樣本中粘度的變化聯(lián)系起來。在許多實(shí)施例中，檢測到的變化是穩(wěn)態(tài)電流的下降。在這一步聚中檢測到的穩(wěn)態(tài)電流下降的大小至少為大約2％，通常至少為大約10％，在許多實(shí)施例中下降的大小為大約2至90％。在其它實(shí)施例中，關(guān)注的是兩個穩(wěn)態(tài)值之間的變化比率，一個是凝固前的一個是凝固之后的，這個變化與凝固事件的存在情況成正比。
然后將如上所述的穩(wěn)態(tài)電流下降的檢測與電化學(xué)單元中流體樣本粘度的增大聯(lián)系起來。相當(dāng)小的粘度增大都會導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)電流可檢測到的下降，從而就能利用本發(fā)明的方法檢測出來，其中可檢測到的粘度增大的大小可以小至0.5cps，或在某些實(shí)施例中還可以更小。
在許多實(shí)施例中，存在于電化學(xué)單元中的樣本是全血，其試劑組合物包括凝固催化劑，然后將粘度的增大與血液樣本凝固的開始，即血液樣本中凝固情形或血凝塊產(chǎn)生聯(lián)系起來。
在某些實(shí)施例中，粘度的增大以及伴隨而來對被測血液樣本凝固起始的檢測被用來確定血液樣本的PT。在這些實(shí)施例中，要確定從樣本被引入反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶和/或穩(wěn)態(tài)電流的建立開始一直到粘度的增大/凝固開始的這一時(shí)間段，并從這一時(shí)間段中從獲取血液樣本的PT。樣本進(jìn)入電化學(xué)單元的時(shí)間可采用任何合適的方法來檢測，所采用的方法可以至少在部分程度上依賴于所采用的電化學(xué)單元計(jì)量裝置的特性。在某些實(shí)施例中，樣本直接被引入反應(yīng)室的時(shí)間可以人工記錄?；蛘?，計(jì)量器可以自動檢測樣本進(jìn)入到電化學(xué)單元中的情況，例如通過檢測所需電壓的起始下降從而獲得單元工作和參比電極之間恒定的電流。(見美國專利US6193873B1，在此引入作為參考)。也可以采用單元中樣本檢測的其它方法。
本發(fā)明方法的以上計(jì)算步驟，例如將從樣本被引入至凝固開始的這一時(shí)間段與血液樣本PT聯(lián)系起來的步驟可以人工地完成或采用自動計(jì)算裝置，在許多實(shí)施例中采用自動計(jì)算裝置，如如下所述的本發(fā)明裝置是理想的。
如上所述的方法可以在室溫或升高的溫度下進(jìn)行，典型地，上述方法實(shí)施的溫度范圍是大約20至40℃，比如37℃左右。
上述方法可以運(yùn)用于任何需要確定流體樣本粘度變化的應(yīng)用中。因此，本發(fā)明方法適合用于確定血液樣本的PT，可以運(yùn)用于任何需要確定PT的應(yīng)用中，例如如上文背景技術(shù)部分所述的那些應(yīng)用。
電化學(xué)檢測條如圖3-5所示，根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)檢測條300包括電化學(xué)單元310，整合的微型針頭320以及整合的毛細(xì)通道380。電化學(xué)單元310包括工作電極350，參比電極340，擴(kuò)展槽360以及試劑混合物330。
工作電極350和參比電極340相對著設(shè)置，并被分開的間隔層370分隔。分開的間隔層370沿著工作電極350和參比電極340限定了電化學(xué)單元310的邊界。
工作電極350和參比電極340可以采用任何適宜材料制成，例如如上所述的那些。試劑混合物330(也稱為試劑系統(tǒng))包括凝固試劑和氧化還原對，并且也在上面描述過了。試劑混合物330可以采用任何適宜技術(shù)而沉積在一個或多個參比和工作電極上，適宜技術(shù)包括，例如噴鍍、噴墨和槽縫涂覆技術(shù)，但是優(yōu)選的是它被沉積在工作電極350上。
使整合的微型針頭320適于從使用者身上獲取全血樣本并將該樣本經(jīng)過電化學(xué)檢測條300的整合毛細(xì)通道380而引入電化學(xué)單元310中。一旦被引入電化學(xué)單元310中，全血樣品就會均勻散布在擴(kuò)展槽360中。
整合的針頭320可以采用任何適宜材料制造，材料包括例如被濺鍍或電鍍上貴金屬(例如金、鈀、銥或鉑)的塑料或不銹鋼材料。微型針頭的形狀、大小、表面特性以及工作時(shí)進(jìn)入使用者表皮/真皮層的穿透深度都是依據(jù)使在從使用者身上獲取全血時(shí)引起的痛苦最小化的原則而設(shè)定的。
根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)檢測條中所采用的微型針頭可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適宜的形式，包括那些在美國專利申請系列號US09/919981(2001年8月1日申請)，US09/923093(2001年8月6日申請)，US10/143399(2002年5月9日申請)，US10/143127(2002年5月9日申請)以及US10/143422(2002年5月9日申請)中公開的內(nèi)容，均在此引入作為參考。
在電化學(xué)檢測條300的使用過程中，當(dāng)整合的微型針頭320刺穿使用者的皮膚時(shí)，樣本(即全血)通過整合的毛細(xì)通道380被引入電化學(xué)單元310中并通過擴(kuò)展槽360而在電化學(xué)單元310內(nèi)均勻散布。電化學(xué)檢測條300可應(yīng)用于本發(fā)明方法中與美國專利申請US09/736788(2000年12月13日申請)的方法中，該申請?jiān)诖艘胱鳛閰⒖肌?br> 在圖3-5中，所示的整合微型針頭320是整合在參比電極340上。然而，通過本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然明白整合的微型針頭320也可以是整合在工作電極350上。
根據(jù)本發(fā)明，帶有整合的微型針頭的電化學(xué)檢測條的優(yōu)點(diǎn)在于采用整合微型針頭刺穿使用者皮膚所帶來的血液殘留量非常小。此外，用整合微型針頭獲取全血樣本非常簡單，并能直接有效地通過整合的毛細(xì)通道轉(zhuǎn)入電化學(xué)單元中。因此，使用者在進(jìn)行檢測時(shí)無需在皮膚上形成全血滴，這樣就避免了在形成全血液滴的穿透位點(diǎn)止血的困難。此外，根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)檢測條的整合微型針頭適宜獲取的全血樣本體積范圍為大約100納升(0.1微升)至140納升。由于使用者的痛苦隨著所獲取的全血樣本體積的增大而增大，所以根據(jù)本發(fā)明的方法和電化學(xué)檢測條在使用中可以減少痛苦。
裝置本發(fā)明還提供了適用于實(shí)施本發(fā)明的計(jì)量器。本發(fā)明的計(jì)量器通常是用于測量流體樣本粘度變化的計(jì)量器，并且在許多實(shí)施例中是測量血液樣本PT的計(jì)量器。本發(fā)明的計(jì)量器典型地包括(a)對引入樣本的電化學(xué)單元施加電勢的裝置；(b)測量單元中電流包括穩(wěn)態(tài)電流的裝置；(c)檢測單元中穩(wěn)態(tài)電流變化例如單元穩(wěn)態(tài)電流下降的裝置，以及(d)將穩(wěn)態(tài)電流的變化與單元粘度變化聯(lián)系起來的裝置，例如將單元中穩(wěn)態(tài)電流的下降與單元中流體粘度的增大聯(lián)系起來的裝置。
給電化學(xué)單元施加電勢的裝置，測量單元中穩(wěn)態(tài)電流的裝置以及檢測單元中穩(wěn)態(tài)電流變化的裝置可以是任何適宜的裝置，其中代表性裝置是WO97/18465和美國專利US5942102中所公開的；其內(nèi)容在此引入作為參考。還引入美國專利US6066504，US6060323，US6046051作為參考。將穩(wěn)態(tài)電流的變化與粘度變化聯(lián)系起來的裝置通常是存在于計(jì)量器中的計(jì)算裝置，它能將所測量到的穩(wěn)態(tài)電流的變化與流體樣本粘度的變化聯(lián)系。在許多實(shí)施例中，該裝置還可以是將電流/粘度變化與凝固的起始聯(lián)系起來的裝置，并且通常是確定血液樣本PT的裝置。例如見美國專利US6066504，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
成套組件本發(fā)明還提供了實(shí)施本方法的成套組件，本發(fā)明的成套組件至少包括如上所述的電化學(xué)試劑檢測條。本發(fā)明的成套組件還包括獲取生理樣本的裝置。例如，在生理樣本是血液時(shí)，本發(fā)明成套組件還包括獲取血液樣本的裝置，比如刺破手指的尖刺、尖刺驅(qū)動裝置，及其類似物。此外，本發(fā)明的成套組件可以包括用來校準(zhǔn)儀器的校準(zhǔn)裝置，例如對比液或標(biāo)準(zhǔn)液(例如具有已知PT時(shí)間的凝固對比液)。在某些實(shí)施例中，成套組件還包括如上所述的用于檢測伴隨樣本應(yīng)用而在檢測條上產(chǎn)生的產(chǎn)物量以及將檢測到的產(chǎn)物量與樣本中待分析物量聯(lián)系起來的自動儀器。最后，成套組件還包括如何使用本發(fā)明成套組件各組分來確定生理樣本中待分析物濃度的說明。這些說明可以存在于一個或多個包裝件、標(biāo)記性插入物、成套組件中的容器及其類似物上。
以下的例子是用來說明而非限制本發(fā)明。
實(shí)施例
I.電化學(xué)檢測條的制備由形成夾層結(jié)構(gòu)的兩個金屬化電極構(gòu)成的電化學(xué)檢測條可以如下所述來制備。檢測條的頂層是金噴鍍的Mylar條。中間層是帶有限定反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶的孔洞的雙面粘合帶。洞孔為圓形并帶有兩個并列的長方形進(jìn)口和出口通道。檢測條的底層是鈀噴鍍的Mylar。包括檸康酸鹽緩沖液、鐵氰化物、亞鐵氰化物和再脂質(zhì)化(relipidated)重組組織因子的試劑被噴墨至鈀噴鍍表面上。在鈀噴鍍表面上噴墨的試劑量為597ng/cm2。這樣一來，檸康酸鹽緩沖液的量為120ng/cm2，鐵氰化物為460ng/cm2，亞鐵氰化物為8ng/cm2，重組組織因子的量為9ng/cm2。檢測條的部件分解圖如圖1所示。
II.PT的檢測上述檢測條可用來確定血液樣本的PT，如下所述將1.5μl血液樣本引入檢測條的反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)帶，并記錄樣本引入時(shí)間。在工作和參比電極之間提供-0.3V的恒定電勢，監(jiān)控兩個電極之間形成的電流。先檢測到穩(wěn)態(tài)電流的出現(xiàn)，隨后穩(wěn)態(tài)電流下降。確定從一開始樣本被引入至穩(wěn)定電流下降的時(shí)間段，然后與血液樣本的PT聯(lián)系起來。圖2顯示的時(shí)間-電流曲線圖，反應(yīng)了從血液被引入電化學(xué)檢測條和電流隨時(shí)間監(jiān)控時(shí)的典型數(shù)據(jù)組。
上述結(jié)果和討論說明本發(fā)明提供了確定血液樣本PT的簡單而有效的工具。本發(fā)明方法與非電化學(xué)基礎(chǔ)上的凝固檢測方法相比的優(yōu)點(diǎn)包括能使用低成本的材料以及能使用寬范圍的對照(包括血漿基礎(chǔ)上的對照)。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)還包括能利用小體積樣本以及本方法中的電化學(xué)檢測方法提供了收斂于穩(wěn)態(tài)值的易于解釋的信號。另一個優(yōu)點(diǎn)是能采用低成本電化學(xué)基礎(chǔ)的計(jì)量器，這就節(jié)省了大量成本。綜上所述，本發(fā)明為本領(lǐng)域作出了重大貢獻(xiàn)。
所有提到的出版物和引用的專利在此引入作為參考。對任何出版物的引用是因其在申請日之前公開，而不應(yīng)解釋為承認(rèn)本發(fā)明不是先于這些出版物的在先發(fā)明。
盡管在前面為了便于理解而采用了一些例子來描述了本發(fā)明的一些細(xì)節(jié)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在本發(fā)明的教導(dǎo)下可以對發(fā)明進(jìn)行變化和修定，這并不超出權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測流體樣本粘度變化的方法，所述方法包括(a)將樣本引入到包含相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極的電化學(xué)單元中，在工作電極和參比電極其中之一上包括有用于從使用者身上獲取樣本的整合微型針頭；(b)給所述電化學(xué)單元施加電勢以便于在所述的相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極之間產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)電流；(c)檢測所述穩(wěn)態(tài)電流的變化；以及(d)將所述穩(wěn)態(tài)電流的變化與所述流體樣本粘度的變化聯(lián)系起來。
2.權(quán)利要求1的方法，其中引入步驟包括經(jīng)過整合到微型針頭和電化學(xué)單元中的毛細(xì)通道引入樣本。
3.權(quán)利要求1的方法，其中引入步驟所引入樣本的體積范圍為100納升至150納升。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述流體樣本是生理樣本。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述生理樣本是血液。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括使所述粘度變化與所述血液的凝血酶原時(shí)間(PT)相關(guān)聯(lián)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述電化學(xué)單元包含氧化還原對。
8.一種檢測血液樣本凝固開始的方法，所述方法包括(a)將所述血液樣本引入到一電化學(xué)單元內(nèi)，該單元包括(i)相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極；以及(ii)包含氧化還原對的試劑混合物；其中在工作電極和參比電極其中之一上包括有用于從使用者身上獲取樣本的整合微型針頭；(b)給所述電化學(xué)單元施加電勢以便于在所述的相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極之間產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)電流；(c)檢測所述穩(wěn)態(tài)電流的變化；以及(d)將所述穩(wěn)態(tài)電流的變化與所述血液樣本的凝固起始聯(lián)系起來。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述變化是下降。
10.權(quán)利要求8的方法，其中所述的試劑包含凝固催化劑。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述凝固催化劑包括凝血激酶。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述方法進(jìn)一步包含使所述的凝固起始與所述血液樣本的凝血酶原時(shí)間相關(guān)聯(lián)。
13.一種電化學(xué)檢測條，包括電化學(xué)單元，它包括(a)相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極；以及(b)試劑混合物，其包含(i)氧化還原對；以及(ii)凝固催化劑，和整合在工作電極和參比電極其中之一上的微型針頭。
14.權(quán)利要求13的電化學(xué)檢測條，其中所述相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極被間隔開的距離為50μm至500μm。
15.權(quán)利要求14的電化學(xué)檢測條，其中所述凝固催化劑包括凝血激酶。
16.權(quán)利要求13的電化學(xué)檢測條，其中所述氧化還原對包含鐵氰化物和亞鐵氰化物。
17.權(quán)利要求13的電化學(xué)檢測條，進(jìn)一步包括適用于將流體樣本從微型針頭傳遞至電化學(xué)單元的毛細(xì)通道。
18.權(quán)利要求13的電化學(xué)檢測條，其中微型針頭適于從使用者身上獲取全血樣本。
全文摘要
提供了電化學(xué)地檢測流體粘度變化方法和裝置。在本發(fā)明方法中，流體樣本(例如全血樣本)采用整合在相對著間隔設(shè)置的工作和參比電極其中之一上的微型針頭而被引入到電化學(xué)檢測條的電化學(xué)單元中。給電化學(xué)單元施加電勢從而獲得穩(wěn)態(tài)單元電流。然后檢測穩(wěn)態(tài)單元電流的下降并將它與樣本粘度的變化聯(lián)系起來。在許多實(shí)施例中，樣本是血液而粘度的變化與血液樣本中凝固的起始相關(guān)聯(lián)，通常也與血液樣本PT值相關(guān)聯(lián)。電化學(xué)檢測條包括電化學(xué)單元和整合的微型針頭。電化學(xué)單元包括相對著間隔設(shè)置的工作電極和參比電極以及試劑混合物(例如氧化還原對和凝固促進(jìn)劑)。微型針頭整合在電化學(xué)單元的工作電極和參比電極的其中之一上。
文檔編號G01N33/49GK1495430SQ0315869
公開日2004年5月12日 申請日期2003年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者M·特奧多爾茨克, M 特奧多爾茨克, E·J·基澤爾, 基澤爾, L·P·奧爾森, 奧爾森, D·麥克阿利斯特, 稅⒗ 固, V·V·于扎科夫, 于扎科夫, K·-W·梁, ち 申請人:生命掃描有限公司