用于生物传感器的未充满管理系统技术方案

包括未充满管理系统的生物传感器系统根据至少一个分析输出信号值来确定样品中的分析物浓度。未充满管理系统包括未充满识别系统和未充满补偿系统。未充满识别系统确定测试传感器初始是基本上充满还是未充满，指明样品体积何时未充满以使得可以将补充样品添加至测试传感器，并且响应于样品体积而开始或停止样品分析。未充满识别系统还可以确定初始未充满程度。在未充满识别系统确定了测试传感器的初始填充状态之后，未充满补偿系统基于测试传感器的初始填充状态来补偿所述分析，从而改进了生物传感器系统针对初始未充满测试传感器的测量性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物传感器的未充满管理系统相关申请的交叉引用本申请要求于2010年6月7日提交的、名称为“Underfill Management Systemfor a Biosensor (用于生物传感器的未充满管理系统)”的美国临时申请No. 61/352，234的优先权，该美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术介绍
生物传感器系统提供了对例如全血、血清、血浆、尿液、唾液、间质液(interstitial fluid)或细胞内液(intracellular fluid)等生物流体的分析。典型地，这些系统包括对处于测试传感器中的样品进行分析的测量装置。通常，该样品是液体形式，并且除了可以是生物流体之外，还可以是生物流体的衍生物，例如提取物、稀释物、滤出液或复原的沉淀物(reconstituted precipitate)等。由生物传感器系统执行的分析确定了生物流体中的例如醇、葡萄糖、尿酸、乳酸盐/酯、胆固醇、胆红素、游离脂肪酸、甘油三酯、蛋白质、酮、苯丙氨酸或酶等一种或多种分析物的存在和/或浓度。该分析在对生理异常的诊断和治疗中是有用的。例如，糖尿病患者可以使用生物传感器系统来确定全血中的葡萄糖水平，以便调整饮食和/或用药。生物传感器系统可 以被设计成分析一种或多种分析物，并可以使用不同体积的生物流体。一些系统可以分析例如体积为0. 25 15微升(i! L)的包括红血球的单滴全血。生物传感器系统可以是使用台式(bench-top)测量装置、便携式测量装置和类似测量装置来实现的。便携式测量装置可以是手持的，并能够对样品中的一种或多种分析物进行定性和/或定量。便携式测量装置的示例包括纽约塔里敦(Tarrytown, New York)的拜尔健康护理有限责任公司(Bayer Healthcare)的Ascensia 、Breeze 和Elite 计量仪，而台式测量装置的示例包括可从德克萨斯州奥斯汀(Austin, Texas)的CH仪器公司(CH Instruments)得到的电化学工作台(Electrochemical Workstation)。在电化学生物传感器系统中，根据在对样品施加激励信号时由可测量物种的电化学氧化/还原或氧化还原反应生成的电信号，确定分析物浓度。可测量物种可以是电离的分析物或者响应于该分析物的例如介体等电离物种。激励信号可以是电位或电流，并且可以是恒定的、可变的或它们的组合，例如当以DC信号偏移来施加AC信号时。激励信号可以作为单个脉冲而应用，或者以多个脉冲、序列或周期的形式而应用。电化学生物传感器系统通常包括具有电触点的测量装置，这些电触点与测试传感器的电导体相连接。上述电导体可以由例如固体金属、金属膏、导电碳、导电碳膏、导电聚合物等导电材料制成。典型地，上述电导体连接至延伸到样品贮存池中的工作电极、反电极(counter electrode)、参考电极和/或其他电极。一个或多个电导体也可以延伸至样品忙存池中，以提供上述那些电极未提供的功能。测试传感器可以包括与样品中的分析物发生反应的试剂。试剂可以包括用于促进分析物的氧化还原反应的电离剂；以及帮助在电离分析物与电极之间转移电子的介体或其他物质。电离剂可以是对葡萄糖的氧化进行催化的例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶等分析物专用酶。试剂可以包括将酶和介体结合在一起的粘合剂。粘合剂是聚合材料，其至少部分地是水溶性的，并且其在具有与试剂的化学相容性的同时提供对试剂的物理支持和防护(physical support and containment)。介体帮助电子从第一物种转移至第二物种。例如，介体可以帮助来自分析物与氧化还原酶之间的氧化还原反应的电子向或从测试传感器的工作电极的表面转移。介体还可以帮助电子向反电极的表面转移或从反电极的表面向样品转移。介体可能能够在电化学反应的条件期间转移一个或多个电子。介体可以是有机过渡金属络合物，例如亚铁氰化物/铁氰化物；配位化合物金属络合物，例如六铵合钌；电活性有机分子，例如3-苯基亚氨基-3H-吩噻嗪(PIPT)和3-苯基亚氨基-3H-吩噁嗪(PIPO);等等。可以将测试传感器置于测量装置中，并且可以将样品引入到测试传感器的样品贮存池中以供分析。在分析物、电离剂和任何介体之间开始化学氧化还原反应，以形成电化学可测量物种。为了对样品进行分析，测量装置向与测试传感器的电导体相连接的电触点施加激励信号。这些导体将电信号传送至电极，这些电极将激励传送至样品中。激励信号导致可测量物种的电化学氧化还原反应，这就生成了分析输出信号。来自测试传感器的电分析输出信号可以是电流(如由电流分析法或伏安法生成)、电位(如由电位测定法/电流测定法生成)或累积电荷(如由电量分析法生成)。测量装置响应于来自可测量物种的电化学氧化还原反应的分析输出信号，确定分析物浓度。在电流分析法中，对样品施加电位或电压。可测量物种的电化学氧化还原反应生成响应于该电位的电流。该电流是在固定时刻处在基本上恒定的电位下测量的，以便量化样品中的分析物。电流分析法测量对可测量物种进行电化学氧化或还原的速率，以确定样品中的分析物浓度。因此，电流分析法并不测量样品中的分析物的总量，而是基于分析物响应于时间的电化学氧化还原反应速率来确定样品中的分析物浓度。在美国专利No. 5，620，579,No. 5，653，863,No. 6，153，069 和 No. 6，413，411 中描述了使用电流分析法的生物传感器系统 在电量分析法中，对样品施加电位，以便耗竭地氧化或还原样品内的可测量物种。所施加的电位生成了电化学氧化还原反应的随时间积分的电流，以产生表示分析物浓度的电荷。电量分析法总体上试图捕获样品内的分析物的总量，这使得知晓样品体积成为必要以确定样品中的分析物浓度。在美国专利No. 6，120，676中描述了将电量分析法用于全血葡萄糖测量的生物传感器系统。在伏安法中，对样品施加变化的电位。可测量物种的电化学氧化还原反应生成响应于所施加的电位的电流。该电流是作为所施加的电位的函数而被测量的，以量化样品中的分析物。伏安法总体上测量对可测量物种进行氧化或还原的速率，以确定样品中的分析物浓度。因此，伏安法并不测量样品中的分析物的总量，而是基于分析物响应于电位的电化学氧化还原反应速率来确定样品中的分析物浓度。在门控电流分析法和门控伏安法中，如分别于2007年12月19日提交的美国专利公开第2008/0173552号和2006年2月26日提交的美国专利公开第2008/0179197号中所描述的那样，可以使用脉冲激励。在准确度方面定义了生物传感器系统的测量性能，这反映了随机误差分量和系统误差分量的组合效果。系统误差或真实度(trueness)是针对样品的分析物浓度从生物传感器系统确定的平均值与一个或多个公认参考值之间的差异。真实度可以从均值偏倚(mean bias)方面予以表示，其中较大的均值偏倚值表示较低的真实度因而贡献出较低的准确度。精确度是多次分析物读数之间的相对于均值的一致性的接近度。分析中的一个或多个误差贡献了由生物传感器系统确定的分析物浓度的偏倚和/或不精确度。因此，生物传感器系统的分析误差的降低使得准确度提高，且由此改进测量性能。偏倚可以在“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】2010.06.07 US 61/352,2341.一种用于确定样品中的分析物浓度的方法，其包括如下步骤 确定测试传感器的填充状态； 发信号通知添加补充样品以基本上充满所述测试传感器； 对所述样品施加分析测试激励信号； 生成响应于所述样品中的分析物浓度和所述分析测试激励信号的至少ー个分析输出信号值； 响应于所述测试传感器的填充状态补偿所述至少ー个分析输出信号值中的未充满误差；以及 根据所述至少ー个分析输出信号值和所述补偿来确定所述样品中的分析物浓度。2.根据权利要求1所述的方法，在所述确定所述测试传感器的填充状态的步骤之前，还包括如下步骤检测所述测试传感器中的样品存在。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中， 所述确定所述测试传感器的填充状态的步骤包括确定所述测试传感器的初始填充状态；并且 所述响应于所述测试传感器的填充状态补偿所述至少ー个分析输出信号值中的未充满误差的步骤是响应于所述测试传感器的初始填充状态而进行的。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述确定所述测试传感器的填充状态的步骤包括 对所述样品施加轮询序列，所述轮询序列优选包括规则轮询序列和扩展轮询序列，并且所述扩展轮询序列优选包括至少ー个不同扩展输入脉冲；或者依次检测样品填充。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述至少ー个不同扩展输入脉冲包括幅度减小的两个或更多个不同扩展输入脉冲。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述依次检测包括确定两个不同的电极对何时通过所述样品而接触。7.根据权利要求4、5或6所述的方法，还包括利用至少ー个指数函数来调整至少ー个參考相关性，其中所述补偿未充满误差的步骤包括根据误差參数来确定所述至少ー个指数函数。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述指数函数响应于參考相关性与假设样品分析物浓度之间的斜率偏差。9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括 响应于所述轮询序列或所述依次检测，选择所述误差參数， 其中所述误差參数优选是响应于体积阈值的值。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述误差參数是与持续时间相对应的值。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述补偿未充满误差的步骤包括 后续基本上充满的未充满补偿系统，所述后续基本上充满的未充满补偿系统包括与用于初始基本上充满补偿的主函数不同的主函数， 所述不同的主函数优选是包括至少两个项的复杂指数函数，且每个所述项由加权系数修改。12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述补偿未充满误差的步骤包括 初始低体积未充满补偿系统，所述初始低体积未充满补偿系统包括与用于初始基本上充满补偿的第一残差函数不同的第一残差函数， 并且所述初始低体积未充满补偿系统优选还包括用于初始基本上充满补偿的主函数， 所述主函数优选是包括至少两个项的复杂指数函数，且每个所述项由加权系数修改。13.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述补偿未充满误差的步骤包括 初始高体积未充满补偿系统，所述初始高体积未充满补偿系统包括与用于初始基本上充满补偿的主函数不同的主函数， 所述不同的主函数优选是包括至少两个项的复杂指数函数，且每个所述项由加权系数修改。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述样品是包括红血球的全血，所述分析物是葡萄糖，且针对600次或更少次分析而确定的葡萄糖浓度中的超过95%落入土 10%百分比偏倚限度内，并且优选在检测到所述样品存在的大约35秒内所述补充样品基本上充满所述测试传感器。15.一种用于确定样品中的分析物浓度的生物传感器系统，其包括 测试传感器，所述测试传感器具有与由所述测试传感器形成的贮存池进行电气通信的样品接ロ ；以及 测试装置，所述测试装置具有与传感器接ロ相连接的处理器，所述传感器接ロ与所述样品接ロ电气通信，所述处理器与存储介质电气通信， 其中，所述处理器执行权利要求1至14中任一项所述的方法， 所述存储介质优选存储有利用參考仪器预先确定的至少ー个參考相关性，并且 所述测量装置优选是便携式的。16.本文中所公开的每个新特征。17.一种用于确定样品中的分析物浓度的方法，其包括如下步骤 确定测试传感器的填充状态； 发信号通知添加补充样品以基本上充满所述测试传感器； 对所述样品施加分析测试激励信号； 生成响应于所述样品中的分析物浓度和所述分析测试激励信号的至少ー个分析输出信号值； 响应于所述测试传感器的填充状态补偿所述至少ー个分析输出信号值中的未充满误差；以及 根据所述至少ー个分析输出信号值和所述补偿来确定所述样品中的分析物浓度。18.根据权利要求17所述的方法，在所述确定所述测试传感器的填充状态的步骤之前，还包括如下步骤检测所述测试传感器中的样品存在。19.根据权利要求17所述的方法，其中， 所述确定所述测试传感器的填充状态的步骤包括确定所述测试传感器的初始填充状态；并且所述响应于所述测试传感器的填充状态补偿所述至少ー个分析输出信号值中的未充满误差的步骤是响应于所述测试传感器的初始填充状态而进行的。20.根据权利要求17所述的方法，其中所述确定所述测试传感器的填充状态的步骤包括 对所述样品施加轮询序列，所述轮询序列优选包括规则轮询序列和扩展轮询序列，并且所述扩展轮询序列优选包括至少ー个不同扩展输入脉冲；或者 依次检测样品填充。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述至少ー个不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍焕平，埃里克·莫勒，
申请(专利权)人：拜尔健康护理有限责任公司，
类型：
国别省市：