基于AC测量方法的样本表征技术

一个方面涉及用于检测血液或其它体液中的诸如葡萄糖浓度的分析物浓度的技术。这种技术利用包括在相对低的施加的电势差下产生线性法拉第响应的媒剂系统的电化学测试条。向测试条中的血液施加交流电激励信号。交流电激励信号包括低频信号和具有比低频信号高的频率的高频信号。通过测量对低频信号的低频响应、测量对高频信号的高频响应、基于低频响应来估计葡萄糖浓度并基于高频响应针对一个或多个引起误差的变量来修正葡萄糖浓度从而确定葡萄糖浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于AC测量方法的样本表征
技术介绍
糖尿病治疗通常涉及两个类型的胰岛素治疗基础的和餐时的。基础胰岛素指的是常常在上床之前取用的连续的、例如长效释放的胰岛素。餐时胰岛素治疗提供附加剂量的更快起作用的胰岛素以调节由各种因素引起的血糖的波动，包括糖和碳水化合物的新陈代谢。血糖波动的适当调节要求血液中的葡萄糖浓度的准确测量。做不到这一点可能产生极端的并发症，包括失明和四肢的循环损失，这可能最終使糖尿病患者丧失他或她的手指、手、脚等的使用。 已知用于测量血样中的分析物(例如葡萄糖)的浓度的多种方法。此类方法通常属于下述两类中的ー个光学方法和电化学方法。光学方法一般地涉及反射率或吸收率光谱 学以观察试剂中的光谱移位。此类移位是由产生指示分析物浓度的色彩变化的化学反应引起的。常规电化学方法一般地包括施加发起感兴趣的反应所需的恒定电势或电势阶跃并测量结果产生的与葡萄糖浓度成比例的电荷或电流。參见例如授予Columbus的美国专利No. 4，233，029、授予Pace的美国专利No. 4，225，410、授予Columbus的美国专利No. 4，323，536、授予Muggli的美国专利No. 4，008，448、授予Lil ja等人的美国专利No. 4, 654, 197、授予Szuminsky等人的美国专利No. 5, 108, 564、授予Nankai等人的美国专利No. 5，120，420、授予Szuminsky等人的美国专利No. 5，128，015、授予White的美国专利No. 5，243，516、授予Diebold等人的美国专利No. 5，437，999、授予Pollmann等人的美国专利No. 5，288，636、授予Carter等人的美国专利No. 5，628，890、授予Hill等人的美国专利No. 5，682，884、授予Hill等人的美国专利No. 5，727，548、授予Crismore等人的美国专利No. 5, 997, 817、授予Fujiwara等人的美国专利No. 6, 004, 441、授予Priedel等人的美国专利No. 4，919，770、授予Shieh的美国专利No. 6，054, 039，其全部被整体地通过引用结合到本文中。根据Cotrell等式，除感兴趣的分析物的浓度之外，诸如温度、电极表面区域以及扩散系数的因数也对所得到的电流有所贡献。因此，由反应区的温度变化、电极表面区域的堵塞或到电极表面的反应物扩散的阻碍引起的这些參数的任何变化也将影响所得到的电流。此外，在施加的电势下也为电化学活性的干扰化合物可能产生附加DC电流并因此产生正偏置葡萄糖浓度。过去已通过使用AC阻抗来获得上述因素的贡献的度量并进一歩修正DC电流以进行准确的葡萄糖浓度估计而避免了这些问题中的某些。这些基于AC的方法在于可变频率的替换电势的施加和细胞阻抗的测量。參见例如授予Kermani等人的美国专利No.6，797，150、授予Vreeke等人的美国专利申请公开物No. 2004/0079652以及授予RocheDiagnostics GmbH的欧洲专利No. I 639 355,其被整体地通过引用结合到本文中。然而，这些方法由于其AC和DC信号的连续施加及DC电流的稳态性质而延长测量时间。因此，在此领域中需要改进
技术实现思路
ー个方面涉及用于检测血液或其它体液中的诸如葡萄糖浓度的分析物浓度的技木。这种技术利用包括在低电势下产生线性法拉第响应的媒剂系统的电化学测试条。向测试条中的血液施加交流电激励信号。交流电激励信号包括低频信号和具有比低频信号高的频率的高频信号。通过测量对低频信号的低频响应、測量对高频信号的高频响应、基于低频响应来估计葡萄糖浓度并基于高频响应针对ー个或多个引起误差的变量来修正葡萄糖浓度而确定葡萄糖浓度。根据详细说明和与之一起提供的附图，本专利技术的其它形式、目的、特征、方面、益处、优点和实施例将变得显而易见。附图说明图I以图形方式举例说明根据本公开的ー个实施例的双媒介系统。 图2a 是根据本公开的ー个实施例的 20480、10240、2048、1024、512、256 和 128 Hz的频率下的AC响应的Zre对比Zim的尼奎斯特图。图2b是根据本公开的ー个实施例的用于处于两个不同激励模态的两个不同葡萄糖浓度的20000、10000、2000、1000、512和128 Hz的频率下的AC响应的Zre对比Zim的尼奎斯特图。图3a是根据本公开的ー个实施例的1024 Hz下的五秒测量时间内的阻抗对比时间的图，其中，对测试条给予包含150 mg/dl的葡萄糖浓度的血液溶液。图3b是根据本公开的ー个实施例的1024 Hz下的五秒测量时间内的阻抗对比时间的图，其中，对测试条给予包含120 mg/dl的葡萄糖浓度的血液溶液。图4以图形方式举例说明根据本公开的ー个实施例的遵循施加的AC激励信号的用于双媒介系统的反应序列。图5是根据本公开的ー个实施例的处于各种葡萄糖浓度的10000、1000、562、316、177、100、46、21、10和8 Hz的频率下的AC响应的Zre对比Zim的尼奎斯特图。图6是根据本公开的ー个实施例的处于各种葡萄糖浓度的10000、1000、562、316、177、100、46、21、10和8 Hz的频率下的AC响应的Zre对比Zim的波特图。图7是根据本公开的ー个实施例的AC响应的Zre对比Zim的尼奎斯特图。图8是根据本公开的ー个实施例的用来拟合阻抗数据的等效电路模型的方框图。图9以图形方式举例说明通过用图8所示的等效电路模型来拟合阻抗数据而获得的等效电路值。图10是根据本公开的ー个实施例的AC响应的Zre对比Zim的尼奎斯特图。图11以图形方式举例说明通过用图8所示的等效电路模型来拟合阻抗数据而获得的等效电路值。图12以图形方式举例说明根据本公开的ー个实施例的遵循施加的AC激励信号的用于单媒介系统的反应序列。图13是根据本公开的ー个实施例的AC响应的Zre对比Zim的尼奎斯特图。具体实施方式 为了促进对本专利技术的原理的理解，现在将对在图中举例说明的实施例进行參考，并将使用特定语言来描述那些实施例。然而，应理解的是并不从而意图限制本专利技术的范围。如本专利技术相关领域的技术人员正常地将想到，可以预期所述实施例的任何变更和进ー步修改以及如本文所述的本专利技术的原理的任何进ー步应用。特别地，虽然在血糖測量方法方面讨论了本专利技术，但可以预期的是本专利技术測量其它分析物及其它样本类型。此类替换实施例要求对本文所讨论的实施例的某些适应，其对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。如下文将详细地描述的，向生物传感器中的体液样本施加低振幅AC波形并测量阻抗量值、相角、实数或虚数阻抗或与电化学电池性质或生物传感器有关的其它电阻和电容项。可以根据感兴趣的过程(即快速或慢速过程)的时间常数来确定施加的波形的选择。然后可以通过用等效电路对其值进行拟合来将所测量的可观察量(相位、角度、量值、实数或虚数阻杭)转换成电阻和恒定相位元素并进一歩用来提供样本葡萄糖浓度、血细胞比容和/或温度的估计。在一个示例中，生物传感器包括在相对低的施加的电势差下产生线性法拉第响应的媒剂系统。施加的AC波形的较低频率下的响应被用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.08 US 12/6842771.ー种方法，包括 为电化学测试条提供在低施加的电势差下产生线性法拉第响应的媒剂系统； 向媒剂系统引入血液并与测试条的电极接触； 在测试条的电极之间和跨越血液施加作为电势差的交流电激励信号，其中，该交流电激励信号包括低频信号和具有比低频信号高的频率的高频信号；以及确定血液的葡萄糖浓度，其中，所述确定葡萄糖浓度包括測量对低频信号的低频响应， 测量对高频信号的高频响应， 基于低频响应来估计葡萄糖浓度，以及 基于高频响应针对ー个或多个引起误差的变量对葡萄糖浓度进行修正。2.根据权利要求I所述的方法，还包括 其中，所述ー个或多个引起误差的变量包括血细胞比容和/或温度；以及 其中，所述修正葡萄糖浓度包括基于高频响应针对血细胞比容和/或温度进行修正。3.权利要求I或2的方法，其中，所述高频信号和低频信号具有相同振幅。4.权利要求1、2或3的方法，其中，所述低频信号和高频信号被连续地或同时地施加。5.权利要求I至4中的任ー项的方法，还包括将低频信号和高频信号叠加以产生交流电激励信号。6.权利要求I至5中的任ー项的方法，其中，在ー个变体中的交流电激励信号包括包含至少六个频率的波形。7.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：G利卡，HB布克，H格罗尔，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：