專利名稱：用于生物傳感器的多孔顆粒試劑組合物、裝置和方法
用于生物傳感器的多孔顆粒試劑組合物、裝置和方法相關(guān)申請的參考本申請要求2007年12月10日提交的題目為“用于生物傳感器的多孔顆粒試劑組 合物、裝置和方法”的美國臨時(shí)申請No. 61/012，739的優(yōu)先權(quán)，在此引入它的全部內(nèi)容作為參考。
背景技術(shù)：
生物傳感器提供對諸如全血、血清、血漿、尿液、唾液、間質(zhì)或細(xì)胞內(nèi)液等生物流體 的分析。通常，生物傳感器具有用來分析存放在傳感帶上的樣品的測量裝置。樣品通常是 液態(tài)，并且除了生物流體外，也可以是生物流體的衍生物，如提取物、稀釋物、濾出物或復(fù)水 的沉淀物。生物傳感器執(zhí)行的分析可以測量出一種或多種諸如生物流體中的醇、葡萄糖、尿 酸、乳酸鹽、膽固醇、膽紅素、游離脂肪酸、甘油三酸酯、蛋白質(zhì)、酮、苯基丙氨酸或酶等分析 物的存在和/或濃度。這種分析對于診斷和治療生理異常是有用的。例如，糖尿病患者可 使用生物傳感器來測定全血中的葡萄糖水平以調(diào)整飲食和/或用藥。生物傳感器可以被設(shè)計(jì)成分析一種或多種分析物，并且可以使用不同的樣品體 積。一些生物傳感器可以分析一滴全血，例如體積為0.25-15微升(μ L)的全血。生物傳 感器可以利用臺式、便攜式和類似測量裝置來實(shí)施。便攜式測量裝置可以是手持式的，并且 可以對樣品中的一種或多種分析物進(jìn)行識別和/或量化。便攜式測量裝置的例子包括可
Tarrytown, New York ^ Bayer HealthCare ^Ascensia Breeze禾口 Elite；
而臺式測量裝置的例子包括可得自Austin，Texas的CHInstruments的電化學(xué)工作站。具 有更短的分析時(shí)間、同時(shí)具有所希望的準(zhǔn)確度和/或精確度的生物傳感器為使用者提供了 巨大的好處。在電化學(xué)生物傳感器中，通過當(dāng)輸入信號施加到樣品時(shí)分析物或響應(yīng)于分析物的 物質(zhì)的氧化/還原反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電信號來測量分析物的濃度。輸入信號可以 單脈沖或多脈沖、序列或循環(huán)的形式來施加。可以在樣品中添加諸如酶或類似物質(zhì)等氧化 還原酶以增強(qiáng)在氧化還原反應(yīng)過程中電子從第一種物質(zhì)向第二種物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。酶或類似物 質(zhì)可以與一種分析物發(fā)生反應(yīng)，從而對所產(chǎn)生的輸出信號的一部分提供了特異性。電化學(xué)生物傳感器通常包括測量裝置，而測量裝置具有與傳感帶中的電導(dǎo)體連接 的電觸點(diǎn)。無論哪種情況，傳感帶可以在活有機(jī)體的體外、體內(nèi)或部分體內(nèi)使用。當(dāng)在活有 機(jī)體體外使用時(shí)，將生物流體的樣品引入傳感帶中的樣品儲集器內(nèi)?？稍谝霕悠分啊⒅?后或期間將傳感帶放在測量裝置中以進(jìn)行分析。當(dāng)在活有機(jī)體體內(nèi)或部分體內(nèi)時(shí)，可連續(xù) 地將傳感帶浸入樣品中，或可間歇地將樣品引入傳感帶中。傳感帶可以包括部分地隔離一 定體積的樣品或向樣品開放的儲集器。類似地，樣品可連續(xù)地流經(jīng)傳感帶或被中斷以進(jìn)行 分析。對于電化學(xué)生物傳感器，導(dǎo)體可以由諸如固體金屬、金屬膏、導(dǎo)電碳、導(dǎo)電碳膏和 導(dǎo)電聚合物等導(dǎo)電物質(zhì)制成。電導(dǎo)體通常與延伸到樣品儲集器中的工作電極、反電極、參比 電極、和/或其他電極連接。一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體也可以延伸到樣品儲集器中以獲得電極不能提供的功能?？梢岳弥T如美國專利No. 6，531，040,5, 798，031和5，120，420等中所描述的多 種技術(shù)通過在絕緣基體上放置或印刷電極來形成傳感帶。可以通過在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體上放 置一種或多種試劑組合物來形成電極。例如，當(dāng)工作電極和反電極由同種組合物涂布時(shí)，超 過一個(gè)的導(dǎo)體可以由同種試劑組合物涂布。不同的試劑組合物可以布置在導(dǎo)體上。因而， 工作電極的試劑組合物可以包含酶、介體和粘合劑，而反電極的試劑組合物則可以包含與 工作電極相同或不同的介體以及粘合劑。試劑組合物可以包括用于促進(jìn)分析物氧化或還原的諸如氧化還原酶等電離劑以 及有助于分析物和工作電極之間的電子轉(zhuǎn)移的任何介體或其他物質(zhì)。除了用于將試劑粘合 在一起之外，例如，粘合劑可以幫助紅血球的過濾、避免紅血球在導(dǎo)體表面的涂布以及氧化 還原酶的穩(wěn)定。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種技術(shù)可以用于將試劑組合物布置在傳感帶上。試 劑組合物可以布置在導(dǎo)體上，然后干燥。當(dāng)樣品被引入傳感帶時(shí)，試劑組合物開始再水合。 試劑組合物再水合的越快，從中可以獲得樣品中的分析物濃度的輸出信號也越快。從用于 對分析物濃度進(jìn)行精確測量的傳感帶獲得輸出信號越快，分析完成的就越快。因而，包括具 有更短分析時(shí)間的試劑組合物同時(shí)可以提供所希望的準(zhǔn)確度和/或精確度的生物傳感器 為使用者提供了巨大的好處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于生物傳感器傳感帶的試劑組合物，其可以在干燥后快速再 水合。所述組合物包括多孔顆粒并優(yōu)選形成為膠狀懸浮液。所述干燥試劑組合物可以在比 從利用固體顆粒的干燥試劑組合物所觀察到的更短時(shí)間內(nèi)從傳感帶提供可用于分析的輸 出。來自多孔顆粒組合物的輸出信號可以在約3秒內(nèi)、優(yōu)選在約2秒以下內(nèi)與樣品的分析 物濃度相關(guān)。本發(fā)明公開了 一種用于測量樣品中的分析物濃度的試劑組合物，其包括約 30% (w/w)的約為20% 50% (w/w)的多孔顆粒懸浮液，所述多孔顆粒具有0.05
10微米的平均直徑和至少20% (v/v)的空隙體積；約0.1% 3% (w/w)的至少一種聚合 物材料；以及每微升試劑組合物約0. 1 10活性單位的至少一種酶系。本發(fā)明公開了一種用于生物傳感器的電極，其包括至少一個(gè)導(dǎo)體；以及布置在 所述導(dǎo)體上的至少一種試劑組合物，所述試劑組合物包括平均直徑為0. 05 10微米和空 隙體積為至少20% (v/v)的多孔顆粒；約0. 5% 10% (w/w)的至少一種介體；至少一種 聚合物材料；以及至少一種酶系。本發(fā)明公開了一種用于測量樣品中的分析物濃度的生物傳感器傳感帶，其包括 至少部分地被蓋子覆蓋的傳感器基部；由所述傳感器基部形成的至少一個(gè)儲集器，其中所 述至少一個(gè)儲集器封住設(shè)置在所述基部上的至少兩個(gè)導(dǎo)體；在形成工作電極的至少一個(gè) 導(dǎo)體上的至少一種試劑組合物，所述至少一種試劑組合物包括每微升至少一種試劑組合 物約0. 1 10活性單位的至少一種酶系；約0. 5% 10% (w/w)的至少一種介體；以及 至少一種聚合物材料，其中所述儲集器和所述至少一種試劑組合物在將引入樣品至所述傳 感帶的小于約3秒內(nèi)提供分析物與所述至少一種試劑組合物的氧化還原反應(yīng)的最大動力學(xué)性能，并且其中利用具有至少5個(gè)工作循環(huán)的門控電流脈沖序列測定所述最大動力學(xué)性 能，并且其中工作循環(huán)的每個(gè)激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間為0. 4秒，工作循環(huán)的每個(gè)弛豫的持續(xù)時(shí)間 為1秒，通過開路提供所述弛豫，在每個(gè)激勵(lì)期間測量至少3個(gè)輸出電流值，所述激勵(lì)具有 250mV的基本恒電位，以及樣品溫度為23°C。本發(fā)明公開了一種用于測量樣品中的分析物濃度的生物傳感器系統(tǒng)，其包括用 于支撐至少2個(gè)導(dǎo)體的支撐部件；用于在分析物上選擇性進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)部件， 其中所述反應(yīng)部件包括至少一種聚合物材料；用于測量分析物的氧化還原速率的測量部 件，其中所述測量部件包括至少2個(gè)導(dǎo)體；以及其中所述測量部件在將引入樣品至所述反 應(yīng)部件的小于約3秒內(nèi)測量最大動力學(xué)性能下的氧化還原反應(yīng)速率，以及其中利用具有至 少5個(gè)工作循環(huán)的門控電流脈沖序列測定所述最大動力學(xué)性能，并且其中工作循環(huán)的每個(gè) 激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間為0. 4秒，工作循環(huán)的每個(gè)弛豫的持續(xù)時(shí)間為1秒，通過開路提供所述弛 豫，在每個(gè)激勵(lì)期間測量至少3個(gè)輸出電流值，所述激勵(lì)具有250mV的基本恒電位，以及樣 品溫度為23°C。本發(fā)明公開了一種用于測量樣品中的分析物濃度的方法，其包括將包括至少一 種分析物的含水樣品引入至試劑組合物，所述試劑組合物包括平均直徑為0. 05 10微米 和空隙體積為至少20% (ν/ν)的多孔顆粒以及至少一種聚合物材料；用所述含水樣品使所 述試劑組合物再水合；將輸入信號施加到所述含水樣品；在將所述含水樣品引入至所述試 劑組合物的約0. 4 5秒內(nèi)測量至少一個(gè)輸出信號電流值；以及從所述至少一個(gè)輸出信號 電流值測量所述含水樣品中的至少一種分析物的濃度。
通過考察附圖和詳細(xì)的說明，本發(fā)明的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技 術(shù)人員將變得顯而易見。所有這些額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)均意圖包括在本說明書和 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，并被所附權(quán)利要求書保護(hù)。


結(jié)合下面的附圖和說明可以更好地理解本發(fā)明。附圖中的組成部分不必依照比例 繪制，而是重點(diǎn)在于解釋本發(fā)明的原理。圖IA為經(jīng)裝配的傳感帶的立體圖。圖IB為移除了蓋子的傳感帶的俯視圖。圖2為圖IB的傳感帶的端視圖。圖3為利用包括固體粘土顆粒的試劑組合物從生物傳感器的傳感帶得到的輸出信號。圖4為利用包括多孔氧化硅顆粒的試劑組合物從生物傳感器的傳感帶得到的輸
出信號。圖5為劑量響應(yīng)圖，顯示在將血液樣品引入傳感帶的約2秒內(nèi)由多孔顆粒試劑組 合物提供的基本上線性的劑量響應(yīng)。圖6代表用于測定與多孔顆粒試劑組合物接觸的樣品中分析物的存在和/或濃度 的電化學(xué)分析方法。圖7描繪了利用門控電流輸入信號測量生物流體的樣品中的分析物濃度的生物 傳感器的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開了一種用于生物傳感器傳感帶的試劑組合物，其可以在干燥后快速再 水合。所述組合物包括多孔顆粒并優(yōu)選形成為膠狀懸浮液。多孔顆粒具有0.05 10微米 的平均直徑和至少20% (ν/ν)的空隙體積，并且優(yōu)選由氧化硅構(gòu)成。包括多孔顆粒的干燥 試劑組合物可以在比從利用固體顆粒的干燥試劑組合物所觀察到的更短時(shí)間內(nèi)從傳感帶 提供可用于分析的輸出。包括多孔顆粒的干燥試劑組合物還允許試劑和分析物之間的氧化 還原反應(yīng)在比從利用固體顆粒的干燥試劑組合物所觀 察到的更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大動力學(xué) 性能。來自包括多孔顆粒的試劑組合物的輸出信號可以在約2秒內(nèi)與樣品的分析物濃 度相關(guān)。相對于試劑組合物中利用粘土和其他固體顆粒的傳統(tǒng)傳感帶而言，這是很大的改 進(jìn)，傳統(tǒng)傳感帶可能需要超過4秒來提供與樣品的分析物濃度相關(guān)的輸出信號。圖IA和圖IB描述了傳感帶100。圖IA是包括傳感器基部110的經(jīng)裝配的傳感 帶100的立體圖，傳感帶基部至少部分地被包括通風(fēng)口 130、樣品覆蓋區(qū)140和輸入端開口 150的蓋子120覆蓋。部分封閉的儲集器160在基部110和蓋子120之間形成。還可以使 用其他傳感帶設(shè)計(jì)。可以通過將液體引入開口 150而將用于分析的液體樣品轉(zhuǎn)移到儲集器160中。液 體填充在儲集器160中，同時(shí)通過通風(fēng)口 130排出先前含有的空氣。儲集器160可以包含 幫助液體樣品保留在儲集器中的保留組合物(圖未示)。保留組合物的例子包括諸如羧甲 基纖維素和聚乙二醇等水膨脹性聚合物和諸如右旋糖苷和聚丙烯酰胺等多孔聚合物基質(zhì)。圖IB為移除了蓋子120的傳感帶100的俯視圖。導(dǎo)體170和180可以在介電層 190下面從測量裝置接口 155分別連至工作電極175和反電極185。工作電極175和反電 極185可以大體在同一平面上，如圖所示，或者在不同平面上(圖未示)。工作電極175和 反電極185可以與蓋子120的上部隔開至少100 μ m。介電層190可以部分地覆蓋電極175 和185，并且可以由諸如絕緣聚合物等任何合適的介電材料制成。反電極185可以支持傳感帶100的工作電極175處的電化學(xué)活性。通過從惰性物 質(zhì)(諸如碳)形成反電極185且使可溶性氧化還原物質(zhì)(諸如鐵氰化物介體)包括在儲集 器160內(nèi)而將支持工作電極175處的電化學(xué)活性的電位提供給傳感器系統(tǒng)。在反電極185 處的電位可以是通過從氧化還原對(諸如Ag/AgCl)形成反電極185而獲得的參考電位，從 而提供組合的參考_反電極?？蛇x擇地，傳感帶100可以設(shè)有第三導(dǎo)體和電極(圖未示)， 以向傳感器系統(tǒng)提供參考電位。圖2為圖IB的傳感帶的端視圖，顯示了工作電極175和反電極185的層結(jié)構(gòu)。導(dǎo) 體170和180可以直接設(shè)置在基部110上。表面導(dǎo)體層270和280任選地可以分別設(shè)置在 導(dǎo)體170和180上。表面導(dǎo)體層270、280可以由與導(dǎo)體170、180相同或不同的材料制成。用于形成導(dǎo)體170、180和表面導(dǎo)體層270、280的材料可以包括任何電導(dǎo)體。優(yōu)選 的電導(dǎo)體為非電離的，使得材料在樣品分析過程中不會發(fā)生凈氧化或凈還原。導(dǎo)體170和 180優(yōu)選包括諸如金、銀、鉬、鈀、銅或鎢等的金屬膏或金屬的薄層。表面導(dǎo)體層270和280 優(yōu)選包括碳、金、鉬、鈀或其組合。如果導(dǎo)體上不存在表面導(dǎo)體層，那么導(dǎo)體優(yōu)選由非電離材 料制成。
表面導(dǎo)體材料可以通過與傳感帶操作兼容的任何常規(guī)方式沉積在導(dǎo)體170和180 上，這些沉積方式包括箔沉積、化學(xué)氣相沉積、漿料沉積等等。在漿料沉積的情況下，如美國 專利No. 5，798，031中所述，可以油墨形式將混合物涂布在導(dǎo)體170、180上。試劑層275和285可以分別設(shè)置在導(dǎo)體170和180的附近和/或其上。術(shù)語“在… 上(on)”被定義為“在…上面”并且是相對于所描述的方向而言的。例如，如果第一組件沉 積在第二組件的至少一部分之上，則寫成“第一組件沉積在第二組件上”。在另一例子中，如 果第一組件位于第二組件的至少一部分上面，則寫成“第一組件在第二組件上”。使用術(shù)語 “在…上”時(shí)并不排除在所描述的上部組件與下部組件之間還存在著物質(zhì)。例如，第一組件 可以在其頂面上具有涂層，而第一組件及其頂部涂層的至少一部分上面的第二組件可以寫 成“在第一組件上”。因此，使用術(shù)語“在…上”可以表示有關(guān)的兩個(gè)組件進(jìn)行物理接觸或不 進(jìn)行物理接觸。試劑層275和285由包括試劑和粘合劑的至少一種試劑組合物形成。粘合劑包括 基本不溶于水的多孔顆粒和基本溶于水的至少一種聚合物材料。多孔顆粒為聚合物材料提 供了額外的物理結(jié)構(gòu)。粘合劑在被樣品水合時(shí)可以形成凝膠或凝膠狀物質(zhì)?？蛇x層290可 以設(shè)置在導(dǎo)體170和/或表面導(dǎo)體層270上?？蛇x層290可以缺乏試劑層275的一種或多 種成分。試劑層275和285可以包括相同或不同的試劑。當(dāng)包括的試劑相同時(shí)，試劑層275 和285可以是同一層。當(dāng)包括的試劑不同時(shí)，在第一試劑層275中的試劑可以選用為工作 電極175，而在第二試劑層285中的試劑可以選用為反電極185。例如，試劑層285中的試 劑可以包括可促進(jìn)電子在樣品和導(dǎo)體180之間自由流動的介體。同樣，試劑層275中的試 劑可以包括可促進(jìn)分析物反應(yīng)的酶系和可選介體。試劑層275可以包括對分析物具有特異性的酶系，該酶系可促進(jìn)分析物的反應(yīng)， 同時(shí)增強(qiáng)傳感器系統(tǒng)對分析物的特異性，尤其在復(fù)雜生物樣品中。該酶系可以包括一種或 多種參與分析物的氧化還原反應(yīng)的酶、輔因子和/或其他部分。例如，醇氧化酶可用于提供 對樣品中醇的存在敏感的傳感帶。該系統(tǒng)可適用于測量血醇濃度。在另一例子中，葡萄糖 脫氫酶或葡萄糖氧化酶可用于提供對樣品中葡萄糖的存在敏感的傳感帶。例如，該系統(tǒng)可 用于測量已知或疑似患有糖尿病的患者中的血糖濃度。試劑層275和285可通過諸如印刷、液體沉積或噴墨沉積等任何便利方式來沉積。 諸如所使用材料的粘度以及篩網(wǎng)尺寸和乳液組合等因素可能影響試劑層275和285的厚 度。當(dāng)優(yōu)選較薄的試劑層時(shí)，可使用印刷之外的沉積法，諸如微量吸管法、噴墨法或針銷沉 積法。這些沉積法一般產(chǎn)生諸如1-10 ym的微米或亞微米厚度的干試劑層。例如，針銷沉積 法可提供約lym平均厚度的試劑層。由針銷沉積法所產(chǎn)生的試劑層的厚度，例如，可以由 包括在試劑組合物中的聚合物材料和多孔顆粒的量所控制，粘合劑的量越高試劑層越厚。
在傳感帶上沉積后，試劑組合物經(jīng)干燥形成試劑層275和285。在干燥過程中，多 孔顆粒被認(rèn)為保持了懸浮液各成分之間的空間并且減小了組合物引起密集結(jié)構(gòu)的傾向，因 而形成了與海綿的物理特征類似的結(jié)構(gòu)。經(jīng)再水合，水和諸如葡萄糖等分析物可以快速進(jìn) 入孔中，從而對組合物進(jìn)行再水合?？梢哉J(rèn)為，顆粒中的孔為水提供了可比使用非孔顆粒更 快地進(jìn)入干燥組合物的內(nèi)部區(qū)域。因而，干燥試劑組合物的物理結(jié)構(gòu)和成分會影響含水樣 品對傳感帶的一個(gè)或多個(gè)試劑層進(jìn)行再水合的速率。
除了提供通過干燥試劑組合物的通道外，這些孔還可以大幅增加最初接觸樣品的一種或多種試劑成分的表面積。例如，通過顆粒的全部孔來吸附介體可以使介體比通過在 固體顆粒外部干燥介體更快地接觸樣品?？梢哉J(rèn)為，無論是通過包括多孔顆粒的干燥試劑組合物的試劑的通道和/或其增 加的表面積接觸都可以提高試劑組合物的試劑再水合而提供與樣品的分析物濃度相關(guān)的 輸出信號的速度。此外，由于減少了一些試劑組合物成分的分離，因而多孔顆?？梢匝娱L傳 感帶的保存期。這種成分分離的減少被認(rèn)為能夠更好地穩(wěn)定活性酶系，因而減小了變性。優(yōu)選的試劑組合物可以通過混合基本上不可溶的多孔顆粒、聚合物材料、緩沖劑、 表面活性劑、介體和酶系來提供。優(yōu)選的試劑組合物也可以通過不包括介體和酶系中的一 種或兩種來提供。然后，加入水形成具有所希望的穩(wěn)定性的膠狀懸浮液。試劑組合物可以 包括很少或額外的成分。試劑組合物優(yōu)選包括約1 % 30 % (w/w)的約為20 % 50 % (w/w)的多孔顆粒 在水中的懸浮液。更優(yōu)選地，組合物包括約2% 15% (w/w)的約為20% 35% (w/w)的 多孔顆粒在水中的懸浮液。目前，特別優(yōu)選的試劑組合物包括約4% 8% (w/w)的約為 23% 28% (w/w)的多孔顆粒在水中的懸浮液。優(yōu)選地，多孔顆粒懸浮液和聚合物材料之 間的比例保持在約1 10(w/w)。其他的比例可用于為試劑組合物提供不同的粘度?？梢?認(rèn)為，通過改變多孔顆粒與聚合物材料的比例而產(chǎn)生的膠體形態(tài)的改變可以歸因于氫鍵作 用。包含在試劑組合物中的優(yōu)選多孔顆粒包括平均粒徑優(yōu)選為0. 05 10微米(μ m)、 更優(yōu)選0. 1 5 μ m的多孔顆粒。目前，多孔顆粒的特別優(yōu)選的平均粒徑為0. 1 0. 5 μ m。 例如，平均直徑為0. 1 Iym的多孔顆粒的混合物是目前特別優(yōu)選的，其中混合物的平均 直徑為0.3μπι。多孔顆粒由一種或多種材料制成。粒徑可以利用激光散射來測量，例如使 ffi* 自 Irvine, CA 白勺 Horiba Instruments 白勺 LA930 fti。優(yōu)選地，包含在試劑組合物中的多孔顆粒的空隙體積至少為20% (v/v)，更優(yōu)選 至少40% (ν/ν) 0目前，特別優(yōu)選的多孔顆粒的空隙體積至少為65% (ν/ν) 0多孔顆粒的 空隙體積可以通過測量與顆粒體積相關(guān)的顆?？變?nèi)所保持的體積來測定，例如可以通過氣 體吸附(例如BJH氮?dú)鉁y孔儀)或水銀測孔儀來測量。顆粒的平均孔體積可以為約0.5 1毫升/克(mL/g)，更優(yōu)選為約0.65 0. 85mL/g。優(yōu)選地，至少為約0. 5立方厘米/克(cc/g)，更優(yōu)選至少為約0. 7cc/g或0. 9cc/ g的孔體積是孔徑為600埃(A)或更小的孔。衍生于粘度的孔體積可以根據(jù)例如美國專利 No. 6，841，609中所描述的來測量。目前，特別優(yōu)選的多孔顆粒其孔體積至少80%是孔徑小 于300 A的孔。多孔顆粒的平均表面積可以為約100 200平方米/克(m2/g)，更優(yōu)選約 140 180m2/g。目前，特別優(yōu)選的是平均表面積約155 175m2/g的多孔顆粒，例如來自 Columbia，MD的Grace Davison的氧化硅多孔顆粒漿料SYLOJET 733A (陰離子)或733C (陽 離子)。雖然制成多孔顆粒的材料可以是基本上不溶于水溶液并與沉積和分析兼容的任 何材料，但是由諸如氧化硅和沸石等無機(jī)物制成的顆粒是目前優(yōu)選的。氧化硅是目前更優(yōu) 選的。能夠使多孔顆粒在水介質(zhì)中支持電荷的材料是優(yōu)選的。諸如氧化硅等材料能夠提供 負(fù)電荷，諸如沸石等材料能夠提供正電荷。氧化硅也可以經(jīng)修飾而提供負(fù)電荷，如ζ電位可達(dá)至少+20mV或更優(yōu)選至少+40mV。優(yōu)選地，當(dāng)顆粒懸浮在水中時(shí)，平均直徑和制成多孔 顆粒的材料用于形成膠體。除了無機(jī)物之外，也可以使用在水中基本不溶的有機(jī)物、陶瓷和 其他材料。不同于試劑組合物的其他諸如基本溶于水的聚合物、緩沖劑、表面活性劑、水溶性 介體和酶系等成分，多孔顆粒基本上不溶于水。不同于膠狀懸浮液，溶液在溶解的分子和溶 劑之間缺乏明確的界面。在溶液中，溶解的分子和溶劑直接接觸，而在膠狀懸浮液中，顆粒 表面與載液直接接觸。因而，載液不溶解構(gòu)成膠體的多孔顆粒；相反，載液“承載”顆粒。通 過承載顆粒形成懸浮液。懸浮的多孔顆粒和它們保留在其中的載液或液體混合物之間的界面在測量形成 試劑組合物的膠狀懸浮液的行為和能力中占主導(dǎo)作用。如果形成膠體的顆粒是分散的或抗 絮凝的，例如不會團(tuán)聚或絮凝，那么膠狀懸浮液可被認(rèn)為是穩(wěn)定的。通常，關(guān)于膠狀懸浮液 的術(shù)語穩(wěn)定性是指懸浮液對隨時(shí)間而變化的抵抗性。 諸如范德華力等遠(yuǎn)距離的吸引力被認(rèn)為是將顆粒聚到一起的力。當(dāng)膠體顆粒聚到 一起時(shí)，膠狀懸浮液變得不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定通常稱作團(tuán)聚或絮凝，并且會導(dǎo)致團(tuán)聚的顆粒 從膠狀懸浮液中沉淀下來。可選擇地，庫侖力、空間位阻和其他排斥相互作用被認(rèn)為可以使 膠體顆粒相互排斥。如果顆粒不能團(tuán)聚在一起，膠狀懸浮液的穩(wěn)定性就會增加，同時(shí)絮凝會 減少。當(dāng)至少90% (w/w)的顆?？梢员挥^察到是個(gè)體而不是團(tuán)聚成兩個(gè)或更多個(gè)顆粒的團(tuán) 聚體時(shí)，膠狀懸浮液對于絮凝是穩(wěn)定的。這種測量是通過將懸浮液稀釋至Ippm顆粒，再將 稀釋的懸浮液放到載物片上，然后用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察來完成的。優(yōu)選地，通過改變多孔顆粒在水中的量，使試劑組合物形成為膠狀懸浮液。更優(yōu)選 地，使試劑組合物形成為對于絮凝穩(wěn)定的膠狀懸浮液。應(yīng)該被加入以形成膠狀懸浮液并產(chǎn) 生所希望的試劑組合物粘度的顆粒的優(yōu)選量由顆粒的性質(zhì)、載液的極性和在試劑組合物的 PH值下顆粒攜帶的電荷決定。除了顆粒的加入量和其他試劑組合物成分的量和性質(zhì)外，形 成顆粒的材料也可能改變，從而在相似體積量下引起更小或更大的穩(wěn)定性，這取決于載液。試劑組合物優(yōu)選包括約0. 1 10 % (w/w)的聚合物材料，更優(yōu)選約0. 8 3 % (w/ w)。目前，特別優(yōu)選的試劑組合物包括約1 1. 5% (w/w)的聚合物材料。用作粘合劑的合 適的基本上溶于水的聚合物材料可以包括聚環(huán)氧乙烷(ΡΕ0)、羧甲基纖維素(CMC)、聚乙 烯醇(PVA)、羥基亞乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、乙基羥乙基纖維素、羧甲基乙 基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氨基酸(例如聚賴氨酸)、聚苯乙烯磺酸酯、明膠、丙烯 酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸酐、其鹽、其衍生物及其組合。聚合物材料包括單體、預(yù)聚物和 其他形成或具有重復(fù)單元的材料。其他聚合物材料也可使用。在這些聚合物材料中，PEO、PVA、CMC和HEC是優(yōu)選的，PVA是目前更優(yōu)選的。對于 PVA,重均分子量(Mw)為約8，000 1，000, 000是優(yōu)選的，Mw為15，000 250，000是更優(yōu) 選的。目前，Mw為約30，000 50，000的PVA是特別優(yōu)選的。試劑組合物優(yōu)選包括約0. 01 1 % (w/w)的表面活性劑，更優(yōu)選約0. 01 0. 5 % (w/w) 0目前，約0.03 0.2% (w/w)的表面活性劑是特別優(yōu)選的。表面活性劑可以是有助 于形成具有所希望的粘度和穩(wěn)定性的膠狀懸浮液并且與沉積方法和分析兼容的任何表面 活性劑。目前，諸如N-辛?；?N-甲基-D-葡萄糖胺(作為MEGA 8出售，可從D0JIND0， Gaithersburg，MD獲得)等糖類表面活性劑是優(yōu)選的。例如，這種表面活性劑每分子包括大約8個(gè)氧化乙烯單元。其他優(yōu)選的表面活性劑是乙氧基化物系的中性表面活性劑， 如PEG-30四甲基癸炔二醇表面活性劑(例如，從Air Products, Allentown, PA得到的 SURFYNOL 485)。能夠提高傳感帶的樣品填充率和/或有助于穩(wěn)定酶系的表面活性劑是優(yōu) 選的。試劑組合物優(yōu)選包括保持膠狀懸浮液的pH值為約4. 5 7. 5的緩沖劑，更優(yōu)選約 5 7。可以選擇試劑組合物的優(yōu)選pH值和緩沖劑以保持酶活性。雖然檸檬酸鹽系緩沖劑 是目前優(yōu)選的，但是其他的也可使用。引入到試劑組合物中的緩沖劑的濃度可以為約10 100毫摩爾(mM)。緩沖劑溶液也可使用其他濃度。試劑組合物可以包括基本溶于水的單或雙電子介體?；谒鼈兊碾娀瘜W(xué)活性，介 體可以分成兩類。單電子轉(zhuǎn)移介體是在電化學(xué)反應(yīng)的條件下能夠獲取一個(gè)額外電子的化學(xué) 基團(tuán)，而雙電子轉(zhuǎn)移介體是在反應(yīng)的條件下能夠獲取兩個(gè)額外電子的化學(xué)基團(tuán)。當(dāng)使用諸 如鐵氰化物等單電子轉(zhuǎn)移介體時(shí)，優(yōu)選約0. 5 10% (w/w)，更優(yōu)選約1. 5 2. 5% (w/w)。 單電子轉(zhuǎn)移介體的例子包括諸如1，1’ _ 二甲基二茂鐵、亞鐵氰化物和鐵氰化物以及六胺合 釕(III)和六胺合釕(II)等化合物。盡管可以使用其他介體，但雙電子轉(zhuǎn)移介體是優(yōu)選的，因?yàn)榕c單電子轉(zhuǎn)移介體相 比，在相同介體摩爾量的情況下，其能夠?qū)⒋蠹s2倍的電子從酶系轉(zhuǎn)移至工作電極。因而， 與單電子轉(zhuǎn)移介體相比，在試劑組合物中可以使用更少量的雙電子轉(zhuǎn)移介體。雙電子轉(zhuǎn)移介體的例子包括有機(jī)醌和對苯二酚，例如菲啉醌；吩噻嗪和吩噁嗪衍 生物；3-(苯基氨基)-3H-吩噁嗪；吩噻嗪；以及7-羥基-9，9- 二甲基-9H-吖啶-2-酮及 其衍生物。優(yōu)選的雙電子轉(zhuǎn)移介體包括3-苯基亞氨基-3H-吩噻嗪(PIPT)和3-苯基亞 氨基-3H-吩噁嗪(PIP0)。更優(yōu)選的雙電子介體包括吩噻嗪衍生物的羧酸或鹽，例如銨鹽。 目前，特別優(yōu)選的雙電子介體包括(E)-2-(3H-吩噻嗪-3-亞基氨基)苯-1，4-二磺酸、 (E) -5- (3H-吩噻嗪-3-亞基氨基)間苯二甲酸、(E) -3- (3H-吩噻嗪-3-亞基氨基)_5_羧 基苯甲酸銨及其組合。其他雙電子介體的例子包括美國專利No. 5，393,615,5, 498，542和 5，520，786中所述的電活性有機(jī)分子。試劑組合物也可包括基本溶于水的酶系，其具有由制造商指定的每微升(P L)試 劑組合物約0. 1 10活性單位的單位活性，更優(yōu)選每y L試劑組合物約1 2活性單位。 由于提供特定單位活性所需的酶的固體重量基本上會因配制批次和制造商改變，因而制造 商對于干燥酶組合物的特定重量所提供的單位活性優(yōu)選被用于測定加入量。用于試劑組合物的酶系中的優(yōu)選酶包括醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、羥基丁酸脫 氫酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、葡萄糖脫氫酶、甲醛脫氫酶、蘋果酸脫氫酶和3-羥基類固醇 脫氫酶。優(yōu)選的酶系是不依賴氧的，因此基本上不被氧所氧化。一種不依賴氧的酶系為葡萄糖脫氫酶(GDH)。使用不同輔酶或輔因子，GDH可以不 同方式由不同介體所介導(dǎo)。根據(jù)它們與GDH的締合情況，諸如黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 等輔因子可由主酶緊固，例如FAD-GDH的情況；或諸如吡咯并喹啉醌(PQQ)等輔因子可與主 酶共價(jià)連接，例如PQQ-GDH的情況。在這些酶系中的每一個(gè)中的輔因子可由主酶或輔酶固 定，脫輔酶可在將酶系添加至試劑組合物之前重構(gòu)。輔酶也可獨(dú)立地加入試劑組合物中的 主酶基團(tuán)中以促進(jìn)主酶的催化功能，例如在煙堿酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD/NADIT或煙酰胺 腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP/NADPH+的情況下。
用于生物傳感器傳感帶的傳統(tǒng)試劑組合物已經(jīng)使用了多種類型不溶于水的固體 顆粒以調(diào)整組合物的流變性或粘性。傳統(tǒng)試劑組合物已經(jīng)使用了表面經(jīng)修飾以提供親水和 疏水特性的固體氧化硅顆粒，如美國專利No. 5，951，836中所述的。具有親水性內(nèi)部和經(jīng)修 飾的疏水性外部的固體顆粒破裂后會暴露出親水性內(nèi)部。這些固體顆粒，無論完整或破裂 的，可以直接與先前所述的多孔顆粒相比，后者包括為顆粒提供內(nèi)部空間的孔并且不需要 利用疏水性增強(qiáng)劑來修飾。與固體顆粒不同，多孔顆粒允許試劑組合物的小的、水溶性成分進(jìn)入到孔結(jié)構(gòu)中， 同時(shí)排斥較大的水溶性成分，例如酶和聚合物材料。因而，在試劑組合物懸浮液的形成過程 中，水溶性介體可以進(jìn)入孔中。干燥時(shí)，介體、緩沖劑和表面活性劑被認(rèn)為保留在顆粒的孔 中，而較大的聚合物材料和酶系留在顆粒的孔的外部。酶和聚合物材料通常具有超過5納米(nm)的尺寸范圍， 而葡萄糖和鐵氰化物分子 的尺寸通常小于lnm。因而，多孔顆粒的優(yōu)選孔徑小于約5nm。根據(jù)至少部分地排斥聚合物 材料和酶同時(shí)允許介體和分析物進(jìn)入的要求，其他孔徑也可應(yīng)用。圖3為從包括葡萄糖濃度為100或400mg/dL的血液樣品的生物傳感器傳感帶得 到的輸出信號。用于傳感帶的試劑組合物的粘合劑包括固體粘土顆粒。粘土是有機(jī)/粘土 四烷基銨膨潤土，例如從NL Chemicals，Brussels，Belgium作為ΒΕΝΤ0ΝΕ EW得到。通過測 量裝置輸入至傳感帶的信號是門控電流脈沖序列，該信號包括由4個(gè)弛豫間隔的5個(gè)脈沖 激勵(lì)，例如美國專利申請公開2008/0173552中所述的。激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間約為1秒，弛豫的 持續(xù)時(shí)間約為0. 5秒。每個(gè)激勵(lì)過程中記錄8個(gè)輸出電流值。為將來自輸入信號的輸出電流值與樣品的分析物濃度相關(guān)聯(lián)，來自激勵(lì)的初始電 流值優(yōu)選大于衰變過程中的值。圖3中來自傳感帶的輸出信號沒有顯示出初始高電流值， 該電流值直到血液樣品引入至傳感帶后約3秒才衰變。因而，在對應(yīng)于400mg/dL樣品的輸 出電流310和對應(yīng)于lOOmg/dL樣品的輸出電流315中可以觀察到具有高初始電流值，然后 是衰變電流值的第一輸出電流。為將來自輸入信號的輸出電流值與樣品的分析物濃度相關(guān)聯(lián)，不同的樣品分析物 濃度在各輸出信號電流值之間也優(yōu)選顯示出基本上恒定的差值。因而，圖3中100和400mg/ dL的葡萄糖樣品之間的電流差應(yīng)該是基本相同的，400mg/dL樣品的電流值更高。然而，來 自圖3的傳感帶的輸出信號直到6 7秒過去對于葡萄糖濃度為100和400mg/dL的血液樣 品仍沒有顯示出電流值之間的基本上恒定的差值。當(dāng)將400mg/dL樣品的初始電流值(320、 330和340)與lOOmg/dL樣品的初始電流值(325、335和345)相比時(shí)，可以看出這一點(diǎn)。從 圖3中可以看出，電流值330和335之間的電流差大于電流值320和325之間的電流差，因 而確定了這些輸出電流值與樣品的分析物濃度的相關(guān)性會導(dǎo)致不準(zhǔn)確。將樣品引入至傳感 帶后直到6 7秒過去，才觀察到輸出信號電流值340和345之間的基本上恒定的差值。優(yōu)選地，與樣品的分析物濃度相關(guān)的輸出電流值也從包括反映傳感帶最大動力學(xué) 性能的電流數(shù)據(jù)的衰變中獲得。產(chǎn)生輸出電流的氧化還原反應(yīng)的動力學(xué)受多種因素的影 響。這些因素可以包括試劑組合物再水合的速率、酶系與分析物反應(yīng)的速率、酶系轉(zhuǎn)移電子 至介體的速率和介體轉(zhuǎn)移電子至電極的速率。在以上這些和其他影響輸出電流的動力學(xué)因 子中，試劑組合物再水合的速率被認(rèn)為具有最大的影響。在門控電流脈沖序列的激勵(lì)過程中，當(dāng)具有衰變電流值的激勵(lì)的初始電流值是從多個(gè)激勵(lì)獲得的最大初始電流值時(shí)，可以達(dá)到傳感帶的最大動力學(xué)性能。優(yōu)選地，當(dāng)從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的電流終值是從多個(gè)激勵(lì)獲得的最大電流終值時(shí)，可以達(dá)到傳感帶 的最大動力學(xué)性能。更優(yōu)選地，在從具有衰變電流值的激勵(lì)的初始電流值是從多個(gè)激勵(lì)獲 得的最大初始電流值時(shí)起至從同一激勵(lì)獲得的電流終值是從多個(gè)激勵(lì)獲得的最大電流終 值時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，可以達(dá)到傳感帶的最大動力學(xué)性能。用于測量傳感帶的最大動力學(xué)性能的門控電流脈沖序列包括至少5個(gè)工作循環(huán)， 其激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間為0. 4秒，弛豫的持續(xù)時(shí)間為1秒，包括通過樣品的零電流并且通過開路 提供。在每個(gè)激勵(lì)期間測量至少3個(gè)輸出電流值。輸入至傳感帶的電位保持基本不變，為 250mV，樣品溫度為23°C。在圖3中，對于使用固體粘土顆粒的試劑組合物并包括lOOmg/dL葡萄糖樣品的傳 感帶，在從將樣品引入至傳感帶開始的3至4秒之間，在包括輸出電流315的激勵(lì)衰變過程 中輸出電流達(dá)到最大動力學(xué)性能。因?yàn)樵谳敵鲭娏?15中同時(shí)存在從具有衰變電流值的激 勵(lì)獲得的最大初始電流值和最大電流終值，因而確定了這一點(diǎn)。然而，對于圖3中包括400mg/dL葡萄糖的傳感帶，從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得 的最大電流終值是輸出電流310中的電流值321，而最大初始電流值是來自之后的激勵(lì)衰 變的電流值330。因而，對于圖3中更高的400mg/dL葡萄糖濃度的樣品而言，從將樣品引 入至傳感帶直到約4秒至約5秒之間的時(shí)間過去并沒有達(dá)到最大動力學(xué)性能。由于來自具 有衰變電流值的激勵(lì)的最大初始電流值不是電流值320，而是之后觀察到的電流值330，因 此直到從將樣品引入至傳感帶的3秒過去后的一段時(shí)間反應(yīng)沒有達(dá)到最大動力學(xué)性能。同 樣，由于電流終值322不是從具有衰變電流值的激勵(lì)觀察到的最大值，因此在將樣品引入 至傳感帶5秒后反應(yīng)即刻經(jīng)過最大動力學(xué)性能的點(diǎn)。與圖3中來自固體粘土配方的輸出信號相比，圖4顯示得自以下實(shí)施例1的使用 包括多孔氧化硅顆粒的試劑組合物的生物傳感器傳感帶的輸出信號。通過測量裝置輸入至 傳感帶的信號是包括由7個(gè)弛豫隔離的8個(gè)激勵(lì)的門控電流脈沖序列，例如美國專利申請 公開2008/0173552中所述的。通過第8個(gè)激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間約為0. 4秒，通過第7個(gè)弛豫的 持續(xù)時(shí)間約為1秒。在通過第8個(gè)激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)記錄3個(gè)輸出電流值。對于輸出電流值410(300mg/dL)和415 (100mg/dL)，在2秒內(nèi)觀察到在包括60% 血細(xì)胞比容(V/V)的葡萄糖濃度為100和300mg/dL的血液樣品之間的基本上恒定的差值， 從而允許在約3秒或更少的時(shí)間內(nèi)測定樣品的葡萄糖濃度。此外，將樣品引入至傳感帶后 約125毫秒(ms)記錄到的初始電流值是分散的，較高濃度300mg/dL樣品的初始電流值420 大于100mg/dL樣品的初始電流值425。激勵(lì)電流值也從第一個(gè)激勵(lì)開始減小，有效地消除 了圖3中分析的第一個(gè)2秒，在此期間，來自前兩個(gè)激勵(lì)的輸出電流值增加。因而，來自圖 4中多孔顆粒試劑組合物的輸出信號提供了用于與將樣品引入至傳感帶約2秒后血液樣品 的葡萄糖濃度相關(guān)的電流值。將得自圖4中包括多孔顆粒的試劑組合物的結(jié)果與得自圖3中包括固體顆粒的試 劑組合物的結(jié)果相比，在圖3中輸出信號的第1秒期間，100和400mg/dL樣品的輸出電流值 幾乎相同。這一結(jié)果表明，在葡萄糖分析物、圖3中包括固體顆粒的試劑組合物的酶系和介 體之間的氧化還原反應(yīng)直到將樣品引入至傳感帶后約2秒還沒有任何實(shí)質(zhì)性程度的開始。 多孔顆粒試劑組合物的這種增強(qiáng)的性能被認(rèn)為是源于由多孔顆粒提供的試劑對樣品的增強(qiáng)可用性。關(guān)于包括多孔顆粒試劑組合物的傳感帶的最大動力學(xué)性能，圖4中的輸出電流值 確定了在將樣品引入至傳感帶的約2 2. 2秒內(nèi)對于100和300mg/dL葡萄糖樣品均可獲 得最大動力學(xué)性能。因?yàn)殡娏髦?30包括了 300mg/dL樣品的最大初始電流值和最大電流 終值，電流值440包括了 100mg/dL樣品的最大初始電流值和最大電流終值，所以確定了這
——占
；^ o與圖3中固體粘土顆粒的試劑組合物不同，對于100和300mg/dL葡萄糖兩種樣 品，在從引入樣品起基本上相同的約2 2. 2秒內(nèi)，圖4中的多孔顆粒試劑組合物提供了最 大動力學(xué)性能。因而，多孔顆粒試劑組合物在樣品引入的小于約3秒內(nèi)提供了傳感帶的最 大動力學(xué)性能，優(yōu)選在樣品引入的小于約2. 5秒內(nèi)。更優(yōu)選地，在將樣品引入至傳感帶的約 2 2. 5秒內(nèi)觀察到最大動力學(xué)性能。多孔顆粒試劑組合物的額外優(yōu)點(diǎn)在于，觀察到反應(yīng)的 最大動力學(xué)性能的時(shí)間基本上不依賴于樣品的分析物濃度，圖3中觀察到的固體粘土顆粒 試劑組合物就是這種情況。圖5為劑量響應(yīng)圖，顯示在將血液樣品引入傳感帶的約2秒時(shí)間內(nèi)由多孔顆粒試 劑組合物提供的基本上線性的劑量響應(yīng)。通過從具有相同血型的兩男兩女抽取血液放入預(yù) 先在約23-25°C下培養(yǎng)約24士2小時(shí)的含肝素鈉的管中，制備血液樣品。培養(yǎng)后，合并血液， 將血細(xì)胞比容水平調(diào)整至約41-43 %。然后將血液分成6等份，20 %的葡萄糖儲備液用來在 每一等份中產(chǎn)生不同的葡萄糖濃度。將6等份中的每一等份引入至10個(gè)傳感帶，來自10個(gè)傳感帶的每個(gè)等份的輸出 電流值被平均，并根據(jù)對于每個(gè)等份測量的參考葡萄糖濃度在圖5中繪制出來。使用參考 儀器獲得參考濃度值，例如得自 YSI Inc. , Yellow Springs，Ohio 的 YSI 2300STAT PLUS 。 傳感帶使用以下實(shí)施例1的包括多孔氧化硅顆粒的試劑組合物。通過測量裝置輸入至傳感 帶的信號是門控電流脈沖序列，如先前結(jié)合圖4所描述的。選定用于平均的輸出電流是在 約2. 125,3. 5和5秒的激勵(lì)時(shí)第一次記錄的。從每個(gè)直線的R2值中可以看到，在2. 125秒 時(shí)從約50 550mg/dL葡萄糖樣品獲得的葡萄糖濃度值的線性在R2為0. 999時(shí)與不同葡 萄糖濃度下在3和5秒時(shí)測定的葡萄糖濃度值的線性基本上相同。因而，使用包括多孔氧化硅顆粒的試劑組合物的傳感帶在將樣品引入至傳感帶的 約2. 2秒或更少的時(shí)間內(nèi)提供了與樣品的分析物濃度相關(guān)的電流值。獲得與樣品的分析物 濃度相關(guān)的輸出電流值的優(yōu)選時(shí)間段是將樣品引入至傳感帶后的小于約5秒，更優(yōu)選小于 約3秒。目前，優(yōu)選在將樣品引入至傳感帶后的約0. 4 5秒內(nèi)獲得與樣品的分析物濃度 相關(guān)的輸出電流值，更優(yōu)選在將樣品引入至傳感帶后的約1. 7 2. 7秒內(nèi)。優(yōu)選地，對于全 血中的葡萄糖分析，從約50 550mg/dL葡萄糖測量的濃度值其R2相關(guān)值為至少0. 85，更 優(yōu)選至少0. 90。圖6代表用于測定與包括多孔顆粒的試劑組合物接觸的樣品中分析物的存在和/ 或濃度的電化學(xué)分析方法。在610中，將樣品引入至包括多孔顆粒試劑組合物的生物傳感 器。在620中，樣品中的一部分分析物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在630中，任選地將電子從分析 物轉(zhuǎn)移至介體。在640中，可測量物質(zhì)被輸入信號電化學(xué)激勵(lì)。在650中，產(chǎn)生輸出信號并 測量。在660中，樣品經(jīng)歷弛豫，在670中，輸入至少一個(gè)額外的激勵(lì)脈沖。在680中，從輸 出信號測量樣品的存在和/或濃度，在690中，濃度可以被顯示、儲存等等。
在610中，將樣品引入生物傳感器的傳感器部分，例如傳感帶。傳感帶包括至少一 個(gè)工作電極和至少一個(gè)反電極。各電極包括一個(gè)或多個(gè)試劑層，至少一個(gè)試劑層由包括多 孔顆粒的試劑組合物形成。相同的試劑組合物可以用在工作電極和反電極上，或者不同的 試劑組合物可以用來使電極的操作便利。例如，工作電極上的試劑組合物能夠有助于分析 物的反應(yīng)，例如酶系和介體，而在反電極上的試劑組合物有助電子在樣品和電極表面之間 自由流動，例如還原性物質(zhì)。在620中，樣品中存在的一部分分析物被化學(xué)或生物化學(xué)地氧化或還原，如被氧 化還原酶氧化或還原。隨著樣品使多孔顆粒試劑組合物中的試劑水合而發(fā)生這種情況。經(jīng) 氧化或還原，在630中電子任選地可以在分析物和介體之間轉(zhuǎn)移。因而，從諸如分析物或介 體形成電離的可測量物質(zhì)。在640中，作為在620中帶電荷的分析物或在630中帶電荷的介體的可測量物質(zhì) 被輸入信號電化學(xué)激勵(lì)(被氧化或被還原)。輸入信號可以是在固定序列中產(chǎn)生脈動或打 開和關(guān)閉的電信號，例如電流或電位。輸入信號是由弛豫間隔的激勵(lì)脈沖的序列。在電流 脈沖中，激勵(lì)期間施加的電位在整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)優(yōu)選是基本上恒定的電壓和極性。將其與 一些傳統(tǒng)激勵(lì)直接相對比，在傳統(tǒng)激勵(lì)的數(shù)據(jù)記錄期間，電壓變化或“掃描”通過多個(gè)電壓 電位和/或極性。輸入信號可以具有一個(gè)或多個(gè)脈沖間隔。脈沖間隔是構(gòu)成工作循環(huán)的脈沖和弛豫 的總和。每個(gè)脈沖都具有幅值和寬度。幅值指示電信號的電位或電流等的強(qiáng)度。幅值可以 變化或基本恒定，例如在電流分析期間或在脈沖期間。脈沖寬度是脈沖的持續(xù)時(shí)間。輸入信 號中的脈沖寬度可以變化或基本相同。每個(gè)弛豫都具有弛豫寬度，即弛豫的持續(xù)時(shí)間。輸 入信號中的弛豫寬度可以變化或基本相同。通過調(diào)整工作循環(huán)的激勵(lì)和弛豫的寬度，門控輸入信號可以提高分析的準(zhǔn)確度和 /或精確度。優(yōu)選的輸入信號包括在小于2、3或5秒時(shí)間內(nèi)施加的至少2、3、4或8個(gè)工作 循環(huán)。更優(yōu)選地，至少2個(gè)工作循環(huán)在3秒內(nèi)施加。優(yōu)選地，每個(gè)激勵(lì)脈沖的寬度從0. 1和 2秒之間獨(dú)立地選擇，更優(yōu)選從0. 2和1秒之間獨(dú)立地選擇。目前，特別優(yōu)選的輸入信號脈 沖寬度從0. 3和0. 8秒之間獨(dú)立地選擇。優(yōu)選的脈沖間隔在小于3、2. 5或1. 5秒的范圍內(nèi)。 目前，脈沖寬度為0. 3 0. 5秒且脈沖間隔為0. 7 2秒的輸入信號是特別優(yōu)選的。輸入 信號可以具有其他脈沖寬度和間隔。在650中，生物傳感器響應(yīng)于可測量物質(zhì)和輸入信號產(chǎn)生輸出信號。輸出信號，例 如一個(gè)或多個(gè)電流值，可以連續(xù)或間隔地測量，并且可以作為時(shí)間的函數(shù)記錄下來。適當(dāng)?shù)?輸出信號可以包括達(dá)到穩(wěn)態(tài)的信號和瞬時(shí)的信號。當(dāng)電流變化隨時(shí)間基本恒定時(shí)觀察到穩(wěn) 態(tài)電流值，例如變化在士 10或士5%之內(nèi)。瞬時(shí)電流值隨時(shí)間衰變。在660中，樣品經(jīng)歷弛豫。測量裝置可以通過傳感帶打開電路，因而允許弛豫。在 弛豫660期間，在激勵(lì)640期間存在的電流基本上減少至少一半，優(yōu)選減少一個(gè)數(shù)量級，更 優(yōu)選減至零。優(yōu)選地，零電流狀態(tài)由開路或本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其他方法來達(dá)成，以提供 基本上零電流流動。優(yōu)選地，在弛豫660期間沒有記錄輸出信號。在670中，生物傳感器在需要時(shí)間內(nèi)連續(xù)地將脈沖從輸入信號施加至工作電極和 反電極?？梢灾貜?fù)包括激勵(lì)640和弛豫660的工作循環(huán)，或者可以施加具有不同脈沖寬度 和/或間隔的工作循環(huán)。
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在680中，通過將一個(gè)或多個(gè)電流值與樣品的分析物濃度相關(guān)聯(lián)，生物傳感器分 析輸出信號電流值。優(yōu)選地，在610中將樣品引入至傳感帶的小于約3秒內(nèi)從來自初始電 流值大于之后的衰變電流值的激勵(lì)記錄與樣品的分析物濃度相關(guān)的輸出電流值。更優(yōu)選 地，在610中將樣品引入至傳感帶的小于約3秒內(nèi)獲得與樣品的分析物濃度相關(guān)的輸出電 流值，并且該輸出電流值是從激勵(lì)記錄的第一電流值，在該激勵(lì)中第一電流值之后的電流 值減小。再更優(yōu)選地，在610中將樣品引入至傳感帶的小于約3秒內(nèi)獲得與樣品的分析物 濃度相關(guān)的輸出電流值，該輸出電流值是從激勵(lì)記錄的第一電流值，在該激勵(lì)中第一電流 值之后的電流值減小，并且在傳感帶的最大動力學(xué)性能期間獲得該輸出電流值。也可以分 析額外的電流、時(shí)間和/或其他值。在690中，分析物濃度值可以被顯示、儲存以供將來參 考和/或用于其他計(jì)算。圖7描繪了利用門控電流輸入信號測量生物流體的樣品中的分析物濃度的生物 傳感器700的示意圖。生物傳感器700包括可以在任何分析儀器中實(shí)施的測量裝置702和 傳感帶704，包括臺式裝置、便攜式裝置或手持式裝置等。生物傳感器700可用來測量分析 物濃度，包括葡萄糖、尿酸、乳酸鹽、膽固醇、膽紅素等。雖然顯示了生物傳感器700的特定 構(gòu)造，但它可具有其他構(gòu)造，包括具有額外部件的構(gòu)造。傳感帶704具有形成樣品儲集器708和具有開口 712的通道710的基底706。儲 集器708和通道710可被具有通風(fēng)口的蓋子所覆蓋。儲集器708限定了部分封閉的容積。 儲集器708可含有幫助保持液體樣品的組分，例如水膨脹性聚合物或多孔狀聚合物基質(zhì)。 可將試劑沉積在儲集器708和/或通道710中。用來形成工作電極704的試劑組合物包括 多孔顆粒并且可以包括一種或多種酶系、介體等物質(zhì)。可以使用相同或不同的試劑組合物 形成反電極705，優(yōu)選使用缺乏酶系的試劑組合物。傳感帶704還可以具有設(shè)置在儲集器 708附近的樣品接口 714。樣品接口 714可以部分或完全地環(huán)繞在儲集器708周圍。傳感 帶704可具有其他構(gòu)造。樣品接口 714具有與工作電極704和反電極705相連接的導(dǎo)體709。各電極可以 基本在同一平面上或者在多于一個(gè)的平面上。電極704和705可以設(shè)置在形成儲集器708 的基底706的表面上。電極704和705可以延伸或突出至儲集器708內(nèi)。介電層可部分地 覆蓋導(dǎo)體709和/或電極704和705。樣品接口 714可以具有其他電極和導(dǎo)體。測量裝置702包括與傳感器接口 718和顯示器720相連接的電路716。電路716 包括與信號發(fā)生器724、可選的溫度傳感器726和存儲介質(zhì)728相連接的處理器722。信號發(fā)生器724響應(yīng)于處理器722將電輸入信號提供給傳感器接口 718。電輸入 信號可由傳感器接口 718傳輸至樣品接口 714，以將電輸入信號施加至生物流體的樣品。電 輸入信號可以是電位或電流，并且可以多脈沖、序列或循環(huán)方式施加。信號發(fā)生器724也可 作為發(fā)生器_記錄器記錄來自傳感器接口的輸出信號?？蛇x的溫度傳感器726測量處于傳感帶704的儲集器中的樣品的溫度。樣品溫度 可以被測量，可以從輸出信號計(jì)算，或者假定與環(huán)境溫度或?qū)嵤┥飩鞲衅飨到y(tǒng)的裝置的 溫度相同或相似。可以使用熱敏電阻計(jì)、溫度計(jì)或其他溫度感測裝置來測量溫度。其他技 術(shù)可用來測量樣品溫度。存儲介質(zhì)728可以是磁存儲器、光學(xué)存儲器或半導(dǎo)體存儲器、其他存儲裝置等。存 儲介質(zhì)728可以是固定存儲裝置、諸如存儲卡等可移動存儲裝置或遠(yuǎn)程訪問的存儲裝置等。處理器722利用儲存在存儲介質(zhì)728中的計(jì)算機(jī)可讀軟件代碼和數(shù)據(jù)來實(shí)施分析 物分析和數(shù)據(jù)處理。處理器722可以響應(yīng)于傳感器接口 718處傳感帶704的存在、將樣品 應(yīng)用到傳感帶704上、響應(yīng)于使用者的輸入等而開始分析物的分析。處理器722指示信號 發(fā)生器724向傳感器接口 718提供電輸入信號。處理器722可以從可選的溫度傳感器726 接收樣品溫度。處理器722從傳感器接口 718接收輸出信號。該輸出信號是響應(yīng)于儲集器 708中的分析物的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的。優(yōu)選地，處理器722測量輸出信號，以在將樣品引入至傳感帶704的小于約3秒內(nèi) 從來自初始電流值大于之后的衰變電流值的激勵(lì)獲得電流值。更優(yōu)選地，處理器722測量 輸出信號，以在將樣品引入至傳感帶704的小于約3秒內(nèi)獲得電流值，并且該處理器獲得從 激勵(lì)記錄的第一電流值，在該激勵(lì)中第一電流值之后的電流值連續(xù)減小。再更優(yōu)選地，處理 器722測量輸出信號，以在將樣品引入至傳感帶704的小于約3秒內(nèi)獲得電流值，獲得從激 勵(lì)記錄的第一電流值，在該激勵(lì)中第一電流值之后的電流值連續(xù)減小，并且在傳感帶的最 大動力學(xué)性能期間獲得電流值。利用處理器722中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)方程式可以將一個(gè)或多個(gè)獲得的電流值與 樣品的分析物濃度相關(guān)聯(lián)。分析物分析的結(jié)果可以被輸出至顯示器720并可以儲存在存儲 介質(zhì)728中。優(yōu)選地，分析物分析的結(jié)果可以在將樣品引入至傳感帶的至多5秒內(nèi)被輸出至 顯示器720，更優(yōu)選地，結(jié)果可以在將樣品引入至傳感帶的至多3秒內(nèi)被輸出至顯示器720。可以圖形方式、數(shù)學(xué)方式、其組合或類似方式來表示使分析物濃度與輸出電流值 相關(guān)的相關(guān)方程式?？赏ㄟ^儲存在存儲介質(zhì)728中的程序號碼分配(PNA)表、另一種查詢 表等來表示相關(guān)方程式?？捎蓛Υ嬖诖鎯橘|(zhì)728中的計(jì)算機(jī)可讀軟件代碼來提供與分析 物分析的實(shí)施有關(guān)的指令。代碼可以是目標(biāo)代碼或者描述或控制本文所述功能的任何其他 代碼?？稍谔幚砥?22中對來自分析物分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行一種或多種數(shù)據(jù)處理，包括測定衰 變速率、K常數(shù)和比例等。傳感器接口 718具有與傳感帶704的樣品接口 714中的導(dǎo)體709連接或電連通的 接觸點(diǎn)。傳感器接口 718將電輸入信號從信號發(fā)生器724通過接觸點(diǎn)傳輸至樣品接口 714 中的導(dǎo)體709。傳感器接口 718也將輸出信號從樣品通過接觸點(diǎn)傳輸至處理器722和/或 信號發(fā)生器724。顯示器720可以是模擬型或數(shù)字型的。該顯示器可以是適合顯示數(shù)值讀數(shù)的IXD。在使用中，通過將樣品引入開口 712而將用于分析的樣品轉(zhuǎn)移至儲集器708內(nèi)。 該樣品流經(jīng)通道710，填入儲集器708內(nèi)，同時(shí)排出之前所含有的空氣。樣品與沉積在通道 710和/或儲集器708中的試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。優(yōu)選地，樣品是流體，更優(yōu)選地，是液體。傳感帶702與測量裝置702鄰近設(shè)置。鄰近包括樣品接口 714與傳感器接口 718 電連通的位置。電連通包括輸入和/或輸出信號在傳感器接口 718中的接觸點(diǎn)與樣品接口 714中的導(dǎo)體709之間的有線或無線傳輸。下面提供的實(shí)施例描述了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案。在本發(fā)明的范圍 內(nèi)可以對下面的實(shí)施例做出多種變化。實(shí)施例用于混合形成以下試劑組合物的各組分從多種來源獲得。通常，PVA、檸檬酸、K2HPO4、鐵氰化鉀和 MEGA8 表面活性劑從 Sigma-Aldrich，St. Louis,MO 獲得。Surfynol 485 表面活性齊Ll從 Air Products, Allentown, PA 獲得。酶系從 Amano Enzymes, Nagoya, Japan 獲得。多孔顆粒氧化硅漿料從Grace Davison, East Chicago，IN獲得。實(shí)施例1 試劑組合物I通過在38. 67g水中混合下表I的各組分制備試劑組合物。多孔顆粒漿料包括約 25. 3%的多孔顆粒，pH值為7. 5，混合物中顆粒的平均直徑約為4 μ m(利用Horiba LA-910 的D99. 9測量)，每個(gè)顆粒的平均孔體積約為0. 74mL/g(N2吸附)，每個(gè)顆粒的平均表面積 約為163m2/g (N2吸附)。對于實(shí)施例2-9，漿料包括約29. 9 %的多孔顆粒，pH值為4，混合 物中顆粒的平均直徑約為1. 20 μ m(利用Horiba LA-910的D99. 9測量)，每個(gè)顆粒的平均 孔體積約為0. 70mL/g(N2吸附)。表I 實(shí)施例2 試劑組合物II通過在26. 92g水中混合下表II的組分制備缺少酶系的 試劑組合物。表II 實(shí)施例3 試劑組合物III通過在29. 18g水中混合下表III的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表III 實(shí)施例4 試劑組合物IV通過在27. 42g水中混合下表IV的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表IV 實(shí)施例5 試劑組合物V通過在27. 37g水中混合下表V的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表v 實(shí)施例6 試劑組合物VI通過在26. 37g水中混合下表VI的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表vi 實(shí)施例7 試劑組合物VII通過在27. 28g水中混合下表VII的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表vii 實(shí)施例8 試劑組合物VIII通過在26. 28g水中混合下表VIII的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表VIII 實(shí)施例9 試劑組合物ix通過在29. 13g水中混合下表ix的組分制備缺少酶系的試劑組合物。表ix 盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在本發(fā)明 的范圍做出其他實(shí)施方案和實(shí)施方式。因而，除了根據(jù)所附權(quán)利要求書及其等同物的約束 之外，本發(fā)明并不受限制。
權(quán)利要求
一種用于測量樣品中的分析物濃度的試劑組合物，其包括約1％～30％(w/w)的約為20％～50％(w/w)的多孔顆粒懸浮液，所述多孔顆粒具有0.05～10微米的平均直徑和至少20％(v/v)的空隙體積；約0.1％～3％(w/w)的至少一種聚合物材料；以及每微升試劑組合物約0.1～10活性單位的至少一種酶系。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，還包括約0.5% 10% (w/w)的至少一種介體。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，還包括約0.01% (w/w)的至少一種表面活性劑。
4.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述多孔顆粒具有約0.5 1毫升/克的平均孔 體積。
5.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述多孔顆粒具有約100 200平方米/克的平 均表面積。
6.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述多孔顆粒由氧化硅形成并且在水中具有陰離 子表面電荷。
7.如權(quán)利要求1所述的組合物，其具有約4.5 7. 5的pH值。
8.如權(quán)利要求1所述的組合物，還包括至少一種載液，其中所述組合物是膠狀懸浮液。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其中所述膠狀懸浮液對于絮凝是穩(wěn)定的。
10.一種用于生物傳感器的電極，其包括 至少一個(gè)導(dǎo)體；以及布置在所述導(dǎo)體上的至少一種試劑組合物，所述試劑組合物包括 平均直徑為0. 05 10微米和空隙體積為至少20% (v/v)的多孔顆粒； 約0. 5% 10% (w/w)的至少一種介體； 至少一種聚合物材料；以及 至少一種酶系。
11.如權(quán)利要求10所述的電極，其中所述試劑組合物通過從試劑組合物的膠狀懸浮液 干燥水而形成。
12.如權(quán)利要求10所述的電極，其中所述試劑組合物還包括約0.01% (w/w)的 至少一種表面活性劑。
13.如權(quán)利要求10所述的電極，其中所述多孔顆粒具有約0.5 1毫升/克的平均孔 體積。
14.如權(quán)利要求10所述的電極，其中所述多孔顆粒具有約100 200平方米/克的平 均表面積。
15.一種用于測量樣品中的分析物濃度的生物傳感器傳感帶，其包括 至少部分地被蓋子覆蓋的傳感器基部；由所述傳感器基部形成的至少一個(gè)儲集器，其中所述至少一個(gè)儲集器封住設(shè)置在所述 基部上的至少兩個(gè)導(dǎo)體；在形成工作電極的至少一個(gè)導(dǎo)體上的至少一種試劑組合物，所述至少一種試劑組合物 包括每微升至少一種試劑組合物約0. 1 10活性單位的至少一種酶系； 約0. 5% 10% (w/w)的至少一種介體；以及至少一種聚合物材料，其中所述儲集器和所述至少一種試劑組合物在將引入樣品至所述傳感帶的小于約3秒內(nèi) 提供分析物與所述至少一種試劑組合物的氧化還原反應(yīng)的最大動力學(xué)性能，并且其中 利用具有至少5個(gè)工作循環(huán)的門控電流脈沖序列測定所述最大動力學(xué)性能，并且其中 工作循環(huán)的每個(gè)激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間為0. 4秒， 工作循環(huán)的每個(gè)弛豫的持續(xù)時(shí)間為1秒， 通過開路提供所述弛豫， 在每個(gè)激勵(lì)期間測量至少3個(gè)輸出電流值， 所述激勵(lì)具有250mV的基本恒電位，以及 樣品溫度為23°C。
16.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中所述試劑組合物還包括約0.01% (w/w) 的至少一種表面活性劑。
17.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中所述試劑組合物還包括平均直徑為0.05 10 微米和空隙體積為至少20% (v/v)的多孔顆粒。
18.如權(quán)利要求17所述的傳感帶，其中所述多孔顆粒具有約0.5 1毫升/克的平均 孔體積。
19.如權(quán)利要求17所述的傳感帶，其中所述多孔顆粒具有約100 200平方米/克的 平均表面積。
20.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中在將引入樣品至所述傳感帶的約2 2.5秒內(nèi) 提供分析物與所述至少一種試劑組合物的氧化還原反應(yīng)的最大動力學(xué)性能。
21.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中當(dāng)從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的初始電流值 是從所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大初始電流值時(shí)，達(dá)到所述最大動力學(xué)性能。
22.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中當(dāng)從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的電流終值是 從所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大電流終值時(shí)，達(dá)到所述最大動力學(xué)性能。
23.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中在從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的初始電流值 是從所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大初始電流值時(shí)起至從同一激勵(lì)獲得的電流終值是 從所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大電流終值時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，達(dá)到所述最大動力學(xué)性能。
24.如權(quán)利要求15所述的傳感帶，其中所述分析物包括葡萄糖，所述樣品包括全血，并 且對于葡萄糖濃度為100 300mg/dL的樣品，在將引入樣品至所述傳感帶的基本相同時(shí)間 內(nèi)出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)的最大動力學(xué)性能。
25.一種用于測量樣品中的分析物濃度的生物傳感器系統(tǒng)，其包括 用于支撐至少2個(gè)導(dǎo)體的支撐部件；用于在分析物上選擇性進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)部件，其中所述反應(yīng)部件包括至少一 種聚合物材料；用于測量分析物的氧化還原速率的測量部件，其中所述測量部件包括至少2個(gè)導(dǎo)體；以及其中所述測量部件在將引入樣品至所述反應(yīng)部件的小于約3秒內(nèi)測量最大動力學(xué)性 能下的氧化還原反應(yīng)速率，以及其中利用具有至少5個(gè)工作循環(huán)的門控電流脈沖序列測定所述最大動力學(xué)性能，并且其中工作循環(huán)的每個(gè)激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間為0. 4秒， 工作循環(huán)的每個(gè)弛豫的持續(xù)時(shí)間為1秒， 通過開路提供所述弛豫， 在每個(gè)激勵(lì)期間測量至少3個(gè)輸出電流值， 所述激勵(lì)具有250mV的基本恒電位，以及 樣品溫度為23°C。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)部件包括約0.1 10活性單位的至少一 種酶系。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)部件包括約0.5% 10%(w/w)的至少 一種介體。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)部件還包括約0.01% (w/w)的至 少一種表面活性劑。
29.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)部件還包括平均直徑為0.05 10微米 和空隙體積為至少20% (v/v)的多孔顆粒。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述多孔顆粒具有約0.5 1毫升/克的平均孔 體積。
31.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述多孔顆粒具有約100 200平方米/克的平 均表面積。
32.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中在將引入樣品至所述反應(yīng)部件的約2 2.5秒內(nèi) 測量所述最大動力學(xué)性能下的氧化還原反應(yīng)速率。
33.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的初始電流值是 從所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大初始電流值時(shí)，達(dá)到所述最大動力學(xué)性能。
34.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的電流終值是從 所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大電流終值時(shí)，達(dá)到所述最大動力學(xué)性能。
35.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中在從具有衰變電流值的激勵(lì)獲得的初始電流值是 從所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大初始電流值時(shí)起至從同一激勵(lì)獲得的電流終值是從 所述至少5個(gè)工作循環(huán)獲得的最大電流終值時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，達(dá)到所述最大動力學(xué)性能。
36.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述分析物包括葡萄糖，所述樣品包括全血，并且 對于葡萄糖濃度為100 300mg/dL的樣品，所述測量部件在將引入樣品至所述反應(yīng)部件的 基本相同時(shí)間內(nèi)測量氧化還原反應(yīng)的最大動力學(xué)性能。
37.一種用于測量樣品中的分析物濃度的方法，其包括將包括至少一種分析物的含水樣品引入至試劑組合物，所述試劑組合物包括 平均直徑為0.05 10微米和空隙體積為至少20% (v/v)的多孔顆粒以及至少一種聚 合物材料；用所述含水樣品使所述試劑組合物再水合； 將輸入信號施加到所述含水樣品；在將所述含水樣品引入至所述試劑組合物的約0. 4 5秒內(nèi)測量至少一個(gè)輸出信號電 流值；以及從所述至少一個(gè)輸出信號電流值測量所述含水樣品中的至少一種分析物的濃度。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，包括在將所述含水樣品引入至所述試劑組合物的約 1. 7 2. 7秒內(nèi)測量至少一個(gè)輸出信號電流值。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述分析物包括葡萄糖，所述含水樣品包括全血， 在樣品的葡萄糖濃度為約50 550mg/dL時(shí)測量至少兩個(gè)輸出信號電流值，并且當(dāng)與參考 葡萄糖濃度值相關(guān)聯(lián)時(shí)，所述至少兩個(gè)輸出信號電流值的R2線性值至少為0. 90。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括在所述試劑組合物和所述至少一種分析物之間 的氧化還原反應(yīng)的最大動力學(xué)性能期間測量至少一個(gè)輸出信號電流值，其中利用具有至少 5個(gè)工作循環(huán)的門控電流脈沖序列測定所述最大動力學(xué)性能，并且其中工作循環(huán)的每個(gè)激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間為0. 4秒，工作循環(huán)的每個(gè)弛豫的持續(xù)時(shí)間為1秒，通過開路提供所述弛豫，在每個(gè)激勵(lì)期間測量至少3個(gè)輸出電流值，所述激勵(lì)具有250mV的基本恒電位，以及樣品溫度為23°C。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，包括在將所述含水樣品引入至所述試劑組合物的約 1. 7 2. 7秒內(nèi)測量至少一個(gè)輸出信號電流值。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，還包括在電流衰變期間測量至少一個(gè)輸出信號電流值
43.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述試劑組合物還包括至少一種介體和至少一種 酶系。
44.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述多孔顆粒具有約0.5 1毫升/克的平均孔 體積。
45.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述多孔顆粒具有約100 200平方米/克的平 均表面積。
46.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括在至多5秒內(nèi)將所述至少一種分析物的測定濃 度輸出到顯示器。
47.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括在至多3秒內(nèi)將所述至少一種分析物的測定濃 度輸出到顯示器。
48.本發(fā)明公開的每一個(gè)新穎特征。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于生物傳感器傳感帶的試劑組合物，其可以在干燥后快速再水合。該組合物包括多孔顆粒并優(yōu)選形成為膠狀懸浮液。包括多孔顆粒的干燥試劑組合物可以在比從利用固體顆粒的干燥試劑組合物所觀察到的更短時(shí)間內(nèi)從傳感帶提供可用于分析的輸出。來自多孔顆粒組合物的輸出信號可以在約2秒內(nèi)與樣品的分析物濃度相關(guān)。按此方式，可以在比包括傳統(tǒng)組合物的傳感帶更少的時(shí)間內(nèi)獲得對樣品中的分析物濃度的精確濃度測定。包括多孔顆粒的干燥試劑組合物還允許試劑和分析物之間的氧化還原反應(yīng)在比從傳統(tǒng)傳感帶所觀察到的更短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大動力學(xué)性能。
文檔編號G01N33/53GK101878428SQ200880117966
公開日2010年11月3日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者朱伯儒 申請人:拜爾健康護(hù)理有限責(zé)任公司