测定非挥发性分析物浓度的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用光学传感器测定水性样品介质中的非挥发性分析物浓度的方法，所述光学传感器包含发光染料，在用户处利用单点校准法校准。为能使用户完全免去所有的校准介质，在用户处用与水性或血类样品介质接触的传感器获得发光测量值，该值参比于在工厂处获得的相对特性和在用户处获得的干校准测量值，由这些数据推断非挥发性分析物的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种使用光学传感器测定存在于水性样品介质中的 非挥发性分析物浓度的方法，所述光学传感器包含其发光取决于分 析物浓度的发光指示剂染料，在用户处利用单点校准法校准。
测定液体中的非挥发性物质(例如离子物质，如H+ (pH)、 Na+、 K+、 Ca++、 Cl-，中性或带电分子，如葡萄糖、尿素或乳酸)的分析4义 应用于医学、环境和工业技术。临床诊断尤其严重地依赖用于测定 生物流体(如尿液、血浆、血清，尤其是全血)中的所谓"危症护理分 析物，，的分析设备。这类系统经常包含不同的传感元件，用于测定 各自的参数。这种传感元件可用于单一测定(单用途)，或重复用于多 重测定(多用途)。于在临床诊断中测定气体参数、pH值、离子值或代谢值。优选地， 测定不同分析物的多种传感元件被包裹成"套筒"(参见例如Ann. Biol. Clin. 61, 183-91,2003)。临床诊断需要高度精确的检测结果。另外，单个检测步骤应提 供大量物质的检测值。而且，期望检测结果以最小延迟提供，并且 每个检测值的成本低。常常期望检测紧密邻近患者进行，例如"在 床边"、在医生办公室或在危症监护病房。因此，在实际检测前包含多种校准介质的耗时校准步骤将是不 可接受的，尤其是在涉及"单用途"传感器的情况下。因为小型化 装置和传感元件的成本必须保持得比较低，所以需要昂贵装置、复 杂传感元件或多种流体和其它供应品的方法无法令人满意。电化学传感器可基于几种不同测量原理之一，例如电势、电流 或电导测量原理。所有原理都要求使用参比电极，经常应用于在测 量未知样品前需要和湿校准液接触的配置中。美国专利笫4,734,184号(Burldgh等)公开了 一种用于监测血液 中存在的大量气体和离子的浓度的电极装置。尽管该装置干贝i以促 进延长的保存期，但电极在使用前要彻底水合(润湿)。美国专利第4,654,127号(Baker等)公开了 一种装配有物质选择性 传感器和可旋转多室容器的传感装置，校准溶液和样品溶液包含在 可旋转多室容器中，但在分开的室中。多种化学物质可通过该装置 检测。而且，这些商品化传感器在高湿度包装(即基本湿的)中储存。 此包装方法具有限制这些传感装置的储存期限的作用。美国专利笫5,112,455号(Cozette等)公开了 一种装配有参比电极 和至少一种基本千贮的传感器的传感装置，所述传感器能够在传感 器达到完全平衡的润湿之前对预先选定分析物的浓度变化表现出响 应。但是，传感器和参比电极在电极达到平衡的"润湿"态之前必 须接触校准液，以由这种固态电极获得有意义的分析信息。光化学传感器可基于几种不同光学测量原理中的一种，例如荧 光、吸光度或反射比测量原理。它们以众多非常不同的测量配置应 用，与电化学传感器相反，光学传感器典型地不需要参比电极或参比传感器。光化学传感器或光生物化学传感器典型地由一层或多层施加在 透明载体或基质上的无机物和/或有机物、优选聚合物组成，至少一 层含其光学特性(吸光度、发光)随样品介质中包含的特定分析物的浓 度变化的染料。光生物化学传感器含至少一种生物化学物质或天然 生物物质，例如酶。载体可为平的、圆柱状的或任意其它形状的。 例如，所述层可应用于微量滴定板的"孔"、光纤维束的尖端或者 单光纤或光导结构上。光化学传感器通常能够可逆地并经常持续地测量。此常规的例 外是携带某些酶的生物化学传感器。这些测量间断地并经常地消耗 底物或反应物(例如氧)，即它们或其底物或反应物^皮消摔毛或改变，必 须复原用于以后的测量。因为传感器一般具有有限的寿命，所以它 们必须以 一定的间隔被替换。使光化学传感器与样品介质直接接触，当光化学传感器曝光时， 提供有关样品介质中存在的特定目标分析物的光学可读取信息(例如 浓度、活性或分压)。大部分光化学传感器需要用校准介质进行几次校准测量，分析 物浓度分布在整个测量范围内。需要的校准测量次数取决于相关测 量范围中期望的测量精度、随不同应用变化的精度和范围。例如，血液中生理性钠水平的测量典型地覆盖每升至少120-160 mM，因此 需要在该范围内的校准测量。至少就用户而论，为了最小化校准测量次数，并使它们快速和 简单，可能在工厂处获得一个或多个传感器特性(例如通过校准生产 批次或批量)，并提供相关数据连同适宜形式的传感器。现有技术水平的装置偶尔在其文件中使用术语"免校准传感 器，，。实际上没有免校准传感器这种事。新传感器或新设计的或新 开发的传感器至少校准1次，或者至少检测1次其一种或多种特性。 例如，可能在传感器制造过程中校准生产批次，随后通过可重复的 制造技术生产仅具有此已知特性的传感器。而且，可能校准至少1 个传感器或1批中代表性数量的传感器，并将测量的特性指定给该 批所有的传感器。这要求在1批中足以可重复地制造和/或在批间足 以可重复地制造传感器。还要求可重复地制造生产商提供或授权的 任意检测装置或设备，以实施测量。这种工厂校准既耗时又昂贵， 需要对传感器特性极严谨的控制和伴随的对测量装置或设备的特性 的控制。在此背景下已提议了许多溶液，例如通过时间分辨法或相位分 辩法测量多个波长的发光强度或检测光学传感器的发光衰变时间。如下所述，在单系统中非常经常地应用多种方法，原因是缺乏在其 各自的浓度范围内对所有目标分析物响应的指示剂分子。例如， 一种使用光化学传感器的这种"免校准"系统在Clin. Chim. Acta 307, 225- 233, 2001中被提议用于血气(尸02和尸(302)和血液pH 值的"近患者检验"。在该系统中，通过检测固定在膜上的发光染 料的发光衰变时间进行尸02的测定。利用C02的直接红外吸收测定 尸。02，避免了使用光学传感器。通过多波长透射测定固定在膜上的 比色pH指示剂染料和取出的样品以比色法(使用吸光度原理)测定pH 值。使用多种方法的这种系统经常是复杂的和昂贵的。由美国专利第5,564,419号(Radiometer)还知道通过发光猝灭法 检测血样氧含量。该方法使用其发光在氧存在时被猝灭的发光团。 样品的尸02通过检测发光的衰变时间来测定。与发光衰变时间的检测相比，就光学系统组件的参数而言，发 光强度的检测具有更大的问题。对于使用具有长衰变时间(>500纳 秒)的发光指示剂的传感器来说，关于光学检测装置的现有技术水平 要求是相当适中的。不幸的是，对于大量的分析物，尤其是离子和代谢物，无法获 得具有长发光衰变时间的简单指示剂或指示剂系统。随着指示剂发 光寿命的增加，对众所周知的猝灭物(尤其是02)的横向灵敏度也将增 加。衰变时间低于100纳秒(ns)的指示剂不受此问题影响，但是，这 种短衰变时间的精确度和免校准测定通常需要更昂贵和复杂的设 备。现代医学日益要求可紧邻患者使用的低成本、坚固和小型化的 分析仪。由美国专利第5,288,646号(Radiometer)知道通过比色法测定血 样的pH值，其中提议使用固定在膜上的比色(不发光)pH指示剂染 料进行光度检测，所述膜位于"取样装置"的通道壁上。使用多种 分析波长的透射测定是昂贵的，需要校正光学元件特性和光路的变 化的计量4义器。因为血液吸收光，所以样品在测量前必须被从光路中去除，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
用光学传感器测定水性样品介质中存在的非挥发性分析物浓度的方法，所述光学传感器包含发光指示剂染料，并在用户处利用单点校准法校准，所述发光指示剂染料的发光依赖于分析物浓度，所述方法包括：　　　　在用户处检测干传感器的发光，获得用户处的干校准值，　　　　在用户处获得与水性样品介质接触的传感器的发光测量值，并由发光测量值、在工厂处获得的湿对干的关系和用户处的干校准值推断非挥发性分析物的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJP莱纳，JK图萨，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]