用于测定血球比率校正的分析物浓度的电化学方法及装置制造方法及图纸

提供了一种在生理样品中确定分析物浓度的方法和装置。在本发明专利技术方法中，将生理样品引入具有工作电极和参比电极的电化学电池中。给电池施加第一电势，测定一段时间内产生的电池电流，以确定第一时间－电流瞬变值。然后给电池施加极性相反的第二电势，以确定第二时间－电流瞬变值。然后从第一和／或第二时间－电流瞬变值计算分析物的初始浓度。分析物的初始浓度扣除本底值然后乘以血球比率校正因子，得到样品中分析物的浓度，其中该血球比率校正因子是分析物初始浓度和电化学电池的变量γ的函数。本发明专利技术方法和装置适用于测定许多种样品中的许多种分析物，尤其适于测定全血样或其衍生物中的分析物，其中特别感兴趣的分析物是葡萄糖。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域是测定物分析，特别是电化学测定物分析，尤其是电化学测定血液分析物。一种用作分析物检测的方法是电化学方法。在该方法中，将含水液体样品置入包括两极，即参比电极和工作电极的电化学电池反应区中，所述电极具有阻抗使之适于测定电流。使待分析的成分与电极直接反应，或与氧化还原剂直接或间接反应，形成与待分析成分(即分析物)浓度对应量的可氧化(或可还原)的物质。然后用电化学方法估测可氧化(或可还原)物质存在的量，该量与初始样品中存在的分析物的量相关联。当化验的生理样品是全血或其衍生物时，样品的血球比率是分析物最终浓度测定中的分析误差源。例如，由观测到的时间-电流瞬变值得到分析物浓度的电化学测定方法中，血球比率可以减缓电化学电池中的化学平衡，和/或通过增加池中样品粘度而减缓酶动力学平衡，因而降低了时间-电流响应造成分析误差。由此，建立至少使血球比率所引起分析误差最小化的方法已引起了极大兴趣。有些方法用血滤膜去除红血细胞，因此使血球比率效应最小化。由于需要增加样品体积和延长试验时间，因此这些特定方法不能令人满意。其它方法着重于确定毛细管充满时间。然而，这些方法增加了分析试片及用于读数装置的复杂性。还有一些其它的具体实施方案，用两个附加的电极单独测定血球比率，这些方法也使分析试片及装置变得更复杂和更昂贵。由此，建立新的测定生理样品中分析物浓度的电化学方法，一直令人感兴趣，该方法可使样品的血球比率带来的分析误差最小化。相关文献有关专利文献包括5,942,102和WO97/18465。在进一步描述本专利技术之前，应该理解，本专利技术不限于如下所述的具体实施方案，这些具体实施方案的变化仍落入本专利技术附加的权利要求的范围。还应理解，所用的术语是为了描述具体实施方案，而非对其限制。反之，本专利技术的范围由所附的权利要求定义。在说明书和所附权利要求书中，单数标记包括复数，除非在上下文中清楚地另有说明。除另有定义，用于本专利技术的所有技术和科学术语与本专利技术所属
的普通技术人员通常所理解的意义相同。方法如上概述，本专利技术提供了一种在生理样品中测定血球比率校正的分析物浓度的方法。通过血球比率校正的分析物浓度意味着用本专利技术方法确定的分析物浓度值已调整或改变，以基本上去除血球比率对浓度值带来的所有影响。换言之，用本专利技术方法测定的浓度值已被调整，去除了不用本专利技术方法时，样品血球比率对浓度值带来的任何影响。由此，在本专利技术方法中，血球比率信号从分析物信号中去除，在最终血球比率校正的分析物浓度中仅有分析物信号。本专利技术方法的第一步是将一定量的待测生理样品引入到电化学电池中，该电池包括空间分隔的工作和参比电极及氧化还原剂系统。生理样品可以改变，但许多具体实施方案通常所用的是全血或其衍生物或血成分，其中在许多具体实施方案中，优选全血样。引入到检测试片反应区中的生理样品如血的量可以变化，但一般范围为约0.1-10μL，通常为约0.9-1.6μL。可用任何便利的方法将样品引入到反应区中，如可将样品注射进入反应区，也可由毛细作用将样品带入反应区等方便的方法。当使用本专利技术方法时，原则上用任何类型的空间分隔的工作和参比电极及氧化还原剂系统的电化学电池，在许多具体实施方案中，本专利技术方法使用电化学试片(test strip)。用于本专利技术这些具体实施方案的电化学试片由两个相对的被一薄的间隔层分隔的金属电极组成，其中这些部件构成了其中具有氧化还原剂系统的反应区或区域。在这些电化学试片的某些具体实施方案中，该工作和参比电极通常是拉伸的矩形带状。典型地，电极长度为约1.9-4.5cm，通常为约2.0-2.8cm。电极宽度为约0.38-0.76cm，通常为约0.51-0.67cm。典型的参比电极的厚度为约10-100nm，通常为约10-20nm。在某些具体实施方案中，一个电极的长度比另一个短，典型的约短0.32cm。较短的电极可以是工作电极或参比电极。工作电极和参比电极进一步的特征是，至少在试片中电极朝向反应区一侧的表面是金属的，其中所述金属包括钯、金、铂、银、铱、碳、掺杂的锡氧化物、不锈钢等。许多具体实施方案中金属是金或钯。虽然原则上整个电极可由金属制备，但每个电极一般由惰性支撑材料构成，其表面有电极金属成分的薄层。在这些更普通的具体实施方案中，惰性材料的厚度通常为约51-356μm，一般为约102-153μm，而金属层的厚度通常为约10-100nm，一般为约10-40nm，如为喷镀金属层。本专利技术电极中可使用任何便利的惰性支撑材料，通常是能够给电极提供结构支撑的刚性材料，而使电化学试片成为一个整体。可用作支撑基底的合适材料包括塑料，如PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅、陶瓷、玻璃等。在本专利技术方法的这些具体实施方案中所用的电化学试片的一个特征是上述工作和参比电极彼此面对，且仅由一短距离分隔，因此在电化学试片反应区域或区中工作和参比电极间的距离极小。这种在本专利技术试片上最小化的工作和参比电极间距是由于在工作和参比电极之间存在定位的或夹有的薄间隔层的结果。此间隔层的厚度一般应小于或等于500μm，通常为约102-153μm。此间隔层被切开以提供一反应区域或反应区，所述反应区至少有一入口进入该区域，也通常有一离开反应区域的出口。间隔层可以有一个圆形的反应区，侧面有入口或出口孔或口，或其它结构如正方形、三角形、矩形、不规则形反应区等。间隔层可以用任何方便的材料制成，其中有代表性的合适材料包括PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯等，其中处理间隔层的表面以使其对于各自电极具有粘合性，因此保持电化学试片的结构。特别优选的是用一种裂口双面粘性试片作为间隔层。本专利技术中这些具体实施方案中所用的电化学试片包括由工作电极、参比电极和间隔层定义的一个反应区域或区，这些元件前面已描述。具体地说，该工作和参比电极限定了反应区的顶部和底部，而间隔层限定了反应区的壁。反应区的体积至少为约0.1μL，通常至少约1μL，更常用至少约1.5μL，如体积可大至10μL或更大。如上所述，反应区通常包括至少一个入口，在许多具体实施方案也包括一个出口。入口和出口的横截面可以改变，只要其足够大可提供来自反应区液体的进出，但通常为约9×10-4～5×10-3cm2，通常为约1.3×10-3～2.5×10-3cm2。反应区中是一个氧化还原剂系统，该系统提供可由电极测定的物种，因此可用于测定生理样品中分析物的浓度。反应区中的氧化还原剂系统通常包括至少一种酶和一种介质。在许多具体实施方案中，氧化还原剂系统中的酶是一种酶或可协同氧化所述分析物的多种酶。换言之，氧化还原剂系统的酶组分由单一的分析物氧化酶或可协同氧化所述分析物的两种或多种酶的组合组成。所述的酶包括氧化酶、脱氢酶、脂肪酶、激酶、二磷酸酶(diphorases)、醌蛋白酶等。反应区中具体酶的选择取决于电化学试片要检测的具体分析物，代表性的酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶、胆固醇酯酶、胆固醇氧化酶、脂蛋白脂肪酶、甘油激酶、甘油3-磷酸氧化酶、乳酸酯氧化酶、乳酸酯脱氢酶、丙酮酸酯氧化酶、醇氧化酶、胆红素氧化酶、尿酸酶等。在许多优选具体实施方案中所述分析物是葡萄糖，氧化还原剂系统中的酶组分是葡萄糖氧化酶，如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶。氧化还原剂系统的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测生理样品中血球比率校正的分析物浓度的方法，该方法包括： （ａ）将所述生理样品引入电化学电池中，所述电池包括： （ｉ）空间分隔的工作和参比电极；及 （ｉｉ）包括酶和介质的氧化还原剂系统； （ｂ）给所述反应电池施加第一电势，并测定作为时间函数的电池电流，以获得第一时间－电流瞬变值； （ｃ）给所述电池施加第二电势，并测定作为时间函数的电池电流，以获得第二时间－电流瞬变值；及 （ｄ）从所述第一和第二时间－电流瞬变值得出初始分析物浓度；及 （ｅ）将所述初始分析物浓度扣除本底值后与血球比率校正因子相乘得出所述样品中血球比率校正的分析物浓度； 由此可测出所述样品中血球比率校正的所述分析物浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TJ奥哈拉，MZ凯尔马尼，
申请(专利权)人：生命扫描有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]