專利名稱：檢測生物分析物的伏安測量系統的制作方法
相關申請的參考本申請要求2004年5月14日提交的題為“Methods for UsingLinear or Cyclic Voltammetry in Assaying Glucose and Other BiologicalAnalytes”的美國臨時申請第60/571,388號的權益，該臨時申請通過引用而全文結合于此。
背景技術：
定量測定生物流體中的分析物對生理異常的診斷和治療有用。例如，測定生物流體(例如血液)中的葡萄糖水平對必須頻繁檢查其血糖水平以調整其飲食和/或藥物治療的糖尿病個體很重要。
電化學法已用于這樣的用途。電化學生物傳感器可使用分析物特異性酶(例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶)催化全血樣品中的葡萄糖氧化。在酶的催化氧化過程中，酶的氧化還原中心接受來自分析物的電子。
此氧化還原中心可為葡萄糖氧化酶的黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，或為酶的輔因子，例如葡萄糖脫氫酶的吡咯并喹啉醌(PQQ)。然后，酶獲得的電子可通過介體移動至電極，該介體通過酶的氧化轉變為還原形式。最后，介體的還原形式，例如鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對的亞鐵氰化物形式，在電極處被氧化，產生可檢測的電流。
該過程可通過以下方程式表示(1)葡萄糖+EOx＝＝ERed+產物(2)ERed+nMedOx＝＝nMedRed+EOx(3)MedRed＝＝MedOx+ne-其中，EOx和ERed分別為酶的氧化還原中心的氧化和還原形式，而MedOx和MedRed分別是介體的氧化和還原形式。酶反應的產物可為葡糖酸或葡糖酸內酯。
一種已用來定量生物流體中的分析物的電化學法是電量分析法。例如，Heller等在美國專利第6,120,676號中描述了用于全血葡萄糖檢測的電量分析法。在電量分析法中，通過徹底氧化小體積中的分析物，并積分隨氧化時間變化的電流，以產生代表分析物濃度的電荷，定量分析物(葡萄糖)濃度。換句話說，電量分析法捕獲傳感片中的葡萄糖總量。
電量分析法的一個重要方面是到電荷對時間的積分曲線的末端，電荷變化的速率變得相對恒定，產生穩態條件。電量分析曲線的此穩態部分在曲線中形成相對平的平坦區，因此能夠精確測定對應的電流。但是，電量分析法需要全體積的分析物完全轉變。因此，該方法耗時，不能提供電化學裝置(例如監測葡萄糖的產品)的使用者要求的快速結果。電量分析法的另一個問題是為提供精確的結果，必須將傳感單元控制成小體積，這對批量生產的器件可能很難。
另一種已用來定量生物流體中的分析物的電化學法是電流分析法。在電流分析法中，以跨接傳感片的工作電極和對電極的恒定電位(電壓)檢測末期的電流。電流用來定量生物樣品中的分析物。電流分析法用來測量電化學活性物質被氧化或還原的速率，由此檢測分析物被氧化或還原的速率。例如在美國專利第5,620,579、5,653,863、6,153,069和6,413,411中已描述了許多用于生物傳感器的電流分析法的變形例。電流分析法通過測量與擴散速率成比例的電流和分析物的體相濃度，抽查電極表面附近的分析物濃度。
電流分析法的缺點是施加電位后電流的非穩態特性。相對于時間的電流變化速率開始時非常快，由于基本擴散過程性質的改變，隨著分析進行變得慢一些。一直到電極表面的被還原介體的消耗速率等于擴散速率，才能獲得穩態電流。因此，在非穩態時間段內檢測電流可能比在穩態時間段內進行檢測更不精確。
檢測全血樣品中的分析物的一個重要方面是血細胞容量的作用。血細胞容量是紅細胞(RBC)體積，表示為RBC體積在全血樣品中的百分率。全血樣品的血細胞容量值在約20-60％的范圍內，通常約40％。
試劑生物傳感器包括可通過電化學反應檢測血液標本中的葡萄糖的任意系統。試劑生物傳感器的實例包括Bayer HealthCare，LLC ofElkhart，Indiana提供的Ascensia AUTODISC和Elite生物傳感器；位于Abbott Park，Illinois提供的Abbott的Precision生物傳感器；位于Indianapolis，Indiana提供的Roche的Accucheck生物傳感器；以及位于Milpitas，California的Lifescan提供的OneTouch Ultra生物傳感器。
典型的電化學傳感片包含工作電極、對電極和可選的第三電極。參考電位可由對電極(如果適當配置的話)或可選的第三電極提供給系統。用聚合物作為粘合劑，將帶有酶(例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶)的試劑層和介體(例如鐵氰化物或六胺化釕)印刷或淀積在工作電極上或工作電極和對電極上。
用作試劑粘合劑的聚合物的實例包括CMC(羧甲基纖維素)和PEO(聚環氧乙烷)。向試劑層中加入各種類型和分子量的聚合物可有助于過濾紅細胞，防止其覆蓋電極表面。
最好通過使用多種技術，例如描述于第6,531,040、5,798,031和5,120,420號美國專利的那些技術，將電極印刷在絕緣襯底上來制作傳感片。試劑可與氧化葡萄糖的酶(例如葡萄糖氧化酶)、介體(例如鐵氰化物)、親水聚合物(例如聚環氧乙烷(PEO))和合適的緩沖液(例如檸檬酸鹽緩沖液)的混合物共同印刷在工作電極和對電極上。
或者，也可使用2003年10月24日提交的申請序號60/513,817的美國臨時專利中描述的方法，將不同的試劑化學品分別印刷或微淀積在工作電極和對電極上，工作電極上的試劑含酶、介體、聚合物，對電極上的試劑含可與介體相同或不同的可溶性氧化還原物質；以及聚合物。在一個實施方案中，用于微淀積的聚合物是羧甲基纖維素。
可用于讀取本發明試劑生物傳感器的合適臺式電化學儀器例如可包括但不限于位于West Lafayette，Indiana的BAS Instruments提供的BAS 100B分析儀；位于Austin，Texas的CH Instruments提供的CH Instrument分析儀；位于Lawrence，Kansas的Cypress Systems提供的Cypress電化學工作站；以及位于Princeton，New Jersey的Princeton Research Instruments提供的EG&G電化學儀器。手提式儀器例如可包括Bayer Corporation的Ascensia Breeze和Elite測量儀。
葡萄糖的生物傳感器可具有淀積在電極上的酶和介體。該傳感器檢測葡萄糖的能力受到RBC阻斷血樣中相關試劑的擴散的影響。因為電流分析法的電流與還原形式介體的擴散成正比，所以血細胞容量對葡萄糖檢測的準確性具有顯著影響。依靠全血樣品中的血細胞容量水平，RBC引起葡萄糖讀數偏差。
在降低全血對葡萄糖檢測結果的血細胞容量影響的嘗試中，已提出了各種方法和技術。例如，Ohara等在美國專利第6,475,372號中公開了一種使用正電位和反電位脈沖的電流比率補償電化學葡萄糖檢測中的血細胞容量影響的方法。McAleer等在美國專利第5,708,247和5,951,836號中公開了一種使用二氧化硅微粒過濾電極表面的RBC從而降低血細胞容量影響的試劑配制方法。Carter等在美國專利第5,628,890號中公開了一種因為血細胞容量的影響而使用與篩層組合的電極的大間距來分散血樣的方法。
用于降低可歸因于血細胞容量影響的偏差的這些常規技術包括(a)聚合物共同淀積，以最小化血細胞容量影響，(b)加入各種熔凝硅石，以加強聚合物層的過濾作用，(c)基于正和反電位脈沖的電流比率的補償系數，以及(d)利用全血樣品中當前的溶液電阻自補償。盡管這些方法可能有用，但常規的葡萄糖傳感器仍表現出可歸因于血細胞容量影響的顯著分析偏差。因此，需要提供可降低血細胞容量影響造成的偏差的生物流體內分析物(尤其是全血葡萄糖含量)定量系統。
發明內容
一方面，本發明提供測定樣品中的分析物濃度的方法，它包括對樣品實施非循環掃描，并測定樣品中的分析物濃度。
另一方面，本發明提供手提式分析物測量裝置，用于測定樣品中的分析物濃度。分析物測量裝置包括適于裝入傳感片的非循環掃描測量裝置。非循環掃描測量裝置包含至少兩個裝置觸點，它通過電路與顯示器電連通。傳感片包含至少第一和第二傳感片觸點，它通過導體與工作電極和對電極電連通，其中第一個試劑層在其中至少一個電極之上，第一層包含氧化還原酶及氧化還原對中的至少一種物質。非循環和線性掃描測量裝置被同時提供。
又一方面，本發明提供一種測定樣品中的分析物濃度的方法，它包括對樣品實施伏安正向線性掃描，檢測獲得的電流，對檢測的電流實施數據處理，并測定樣品中的分析物濃度。
再一方面，本發明提供一種手提式測量裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中所述裝置適于裝入傳感片。該裝置包括觸點、至少一個顯示器以及在觸點和顯示器之間建立電連通的電路。電路包含加電器和電連通中的處理器，處理器與包含計算機可讀取軟件代碼的計算機可讀取存儲介質電連通。當處理器執行計算機可讀取軟件代碼時，軟件代碼使處理器執行半積分、導數和/或半導數數據處理和/或伏安掃描。
為了提供對說明書和權利要求書的清晰且一致的理解，提供以下的定義。
術語“介體”定義為可被氧化或還原并可轉移一個或多個電子的物質。介體是電化學分析中的一種試劑，不是目的分析物，但提供對分析物的間接測量。在簡化系統中，介體響應分析物的氧化或還原而經受氧化還原反應。被氧化或還原的介體然后在工作電極經歷相反的氧化還原反應，再生為其原始的氧化值。
術語“氧化還原反應”定義為兩種物質之間的化學反應，它包括將第一物質的至少一個電子轉移至第二物質。因此，氧化還原反應包括氧化和還原。氧化半電池反應包括第一物質失去至少一個電子，而還原半電池包括將至少一個電子加給第二物質。被氧化物質的離子電荷的正電增加，其量等于被轉移的電子數。同樣，被還原物質的離子電荷的正電減少，其量等于被轉移的電子數。
術語“氧化還原對”定義為具有不同氧化值的兩種共軛化學物質。還原具有較高氧化值的物質產生具有較低氧化值的物質。或者，氧化具有較低氧化值的物質產生具有較高氧化值的物質。
術語“氧化值”定義為化學物質(例如原子)的形式離子電荷。較高氧化值(例如(III))正電強，較低氧化值(例如(II))正電弱。
術語“可逆的氧化還原對”定義為一對氧化還原物質，其中在siss轉換的半高處，半積分的正向和反向掃描之間的間隔為至多30mV。例如，在圖3B中，除了顯示siss轉換高度外，還顯示了鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對的正向和反向半積分掃描。在其中半高siss轉換線與正向和反向掃描線相交的線處，掃描線之間的間隔為29mV，確認了鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對在所示掃描速率的可逆性。
術語“準可逆氧化還原對”定義為這樣的氧化還原對在氧化還原對的siss轉換的半高處，半積分的正向和反向掃描之間的間隔大于30mV。
術語“穩態”定義為相對于電壓的電化學電流的變化相對恒定，例如在±10或±5％內。
術語“換向點”定義為在循環或非循環掃描中當停止正向掃描并開始反向掃描時的點。
術語“線性掃描”定義為這樣的掃描在固定掃描速率下，電壓單“正向”變化，例如由-0.5V至+0.5V，以提供1.0V的掃描范圍。線性掃描可近似為一系列的電位增量變化。如果一定時間間隔內出現的增量非常接近，則它們相當于連續的線性掃描。因此，施加近似于線性改變的電位變化可被看作是線性掃描。
術語“循環掃描”定義為線性正向掃描和線性反向掃描的組合，其中，掃描范圍包括氧化還原對的氧化峰和還原峰。例如，用于在葡萄糖傳感器中使用的鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對的循環掃描的實例為以循環方式由-0.5V至+0.5V并回到-0.5V的電位變化，其中氧化峰和還原峰都包含在掃描范圍內。
術語“非循環掃描”在一個方面定義為這樣的掃描其包含的正向或反向電流峰中的某一方比另一方多。例如，非循環掃描的一個實例是這樣的掃描它包括正向和反向線性掃描，其中正向掃描開始的電壓與反向掃描停止的電壓不同，例如由-0.5V至+0.5V，然后回到+0.25V。在另一實例中，在距氧化還原對的形式電位E0′至多±20、±10或±5mV處開始掃描時，非循環掃描可于基本相同的電壓開始和結束。在另一方面，非循環掃描定義為這樣的掃描其包含的正向和反向線性掃描基本排除了氧化還原對的氧化峰和還原峰。例如，掃描可在氧化還原對的穩態區內開始、換向和結束，由此排除了該氧化還原對的氧化峰和還原峰。
術語“快掃描”和“快掃描速率”定義為其中電壓以至少176mV/秒的速率變化的掃描。優選的快掃描速率為超過200、500、1000或2000mV/秒的速率。
術語“慢掃描”和“慢掃描速率”定義為其中電壓以至多175mV/秒的速率變化的掃描。優選的慢掃描速率為慢于150、100、50或10mV/秒的速率。
術語“手提式裝置”定義為可人手把持并易攜帶的裝置。手提式裝置的一個實例是可由Bayer Healthcare，LLC，Elkhart，IN獲得的AscensiaElite血糖監測系統附帶的測量裝置。
用語“在......上(on)”定義為“在......上面(above)”或相對于所描述的方向。例如，如果第一組件淀積在第二組件的至少一部分上，則將第一組件描述成“淀積在第二組件上”。在另一實例中，如果第一組件存在于第二組件的至少一部分上，則將第一組件描述成“在第二組件上”。術語“在......上”的使用不排除在所述上部和下部組件之間存在物質。例如，第一組件在其上表面上可具有被覆，但仍可將覆蓋第一組件及其頂部被覆的至少一部分的第二組件描述為“在第一組件上”。因此，術語“在......上”的使用可能意味著相關的兩組件在物理上彼此接觸或不接觸。
圖1A-1B示出了典型的傳感片的工作電極和對電極的頂視圖和端視圖。
圖2A-2B提供了圖1A-1B的傳感片的外視圖。
圖2C是測量裝置的圖示。
圖3A表示傳感器系統的循環伏安圖。
圖3B是對應于圖3A的循環伏安圖的半積分圖。
圖3C表示非循環掃描，其中反向掃描在反向電流峰開始前終止。
圖3D表示非循環數據的半積分。
圖3E將循環掃描與非循環掃描比較，其中非循環掃描的正向掃描在氧化還原對的形式電位E0′附近開始。
圖3F比較圖3E的半積分電流。
圖3G表示在穩態區中疊加的循環掃描和非循環掃描。
圖3H比較圖3G的非循環掃描的半積分電流值和記錄的電流值。
圖4A表示在20％血細胞容量的全血樣品中的16mM亞鐵氰化物的循環伏安圖、半積分和半導數。
圖4B是圖4A的半導數曲線的放大。
圖4C-4E表示以下的圖7A、7B和7C的循環伏安圖的正向線性掃描部分的半導數曲線。
圖4F示出了圖4C-4E的半導數電流。
圖4G示出了由伏安圖(LS)、伏安圖數據的半積分(si)和伏安圖數據的半導數(sd)的不變正向掃描得到的理論葡萄糖值的對比。
圖5是一組循環伏安圖，顯示了在水性溶液中變化的葡萄糖濃度的作用。
圖6顯示了圖5的伏安圖的半積分電流。
圖7A-7C是循環伏安圖，圖解全血中血細胞容量百分率和葡萄糖濃度變化的作用。
圖7D-7F是非循環伏安圖，圖解全血中血細胞容量百分率和葡萄糖濃度變化的作用。
圖8A-C表示圖7A-7C的半積分電流。
圖8D-8F表示圖7D-7F的半積分電流。
圖9A-9C是循環伏安圖，圖解變動的掃描速率對血細胞容量影響的作用。
圖10A-10C表示對應于圖9A-9C的循環掃描的半積分電流。
圖11A-11C表示基于圖9A-9C的實驗結果的圖10A-10C的半積分線之間的相關，以及各樣品的參考葡萄糖濃度。
圖12表示半積分電流峰和半積分電流穩態值，可用于測定血細胞容量指數。
圖13A表示血細胞容量指數與全血的血細胞容量之間的關聯。
圖13B表示電流/葡萄糖(μA/mg/dL)校正線的斜率對由圖11A獲得的血細胞容量百分率。
圖14表示使用血細胞容量指數針對血細胞容量校正葡萄糖含量(mg/dL)的作用。
圖15A-15C表示相對于電壓畫出的圖7A-7C的正向掃描的導數電流。
圖16A示出0.3V時的電流與20、40和60％血細胞容量下的葡萄糖百分率的關系曲線。
圖16B示出血細胞容量百分率與圖15中圖解的負峰和正峰比率的關系曲線。
圖16C示出圖16A的曲線斜率與血細胞容量百分率的關系曲線。
圖16D表示用導數電流針對血細胞容量校正葡萄糖含量的作用。
圖17A-17B分別表示非循環掃描的記錄電流值和半積分電流值的劑量反應曲線。
圖17C將由非循環掃描獲得的葡萄糖濃度值的精確性與具有慢掃描速率的循環掃描相比較。
發明內容
電化學分析系統測定生物流體中的分析物濃度，例如全血的葡萄糖濃度。該系統包括可對含生物樣品的傳感片實施伏安線性、循環或非循環掃描的裝置。伏安掃描在施加于試條的電位(電壓)隨時間線性變化的同時檢測傳感片的電流(安培數)。所述裝置可對比所得到的電流和電壓數據，以測定樣品中的分析物濃度，同時針對特定血樣的血細胞容量變化校正結果。所述裝置還可實施一種或多種數據處理，包括基于半積分、導數和半導數的那些數據處理，以對比和校正伏安數據。
文中，在測定全血樣品中的葡萄糖濃度的語境中描述該系統。但是，在生物流體(包括血漿、尿、唾液和間質液)中存在膽固醇、甘油三酯、乳酸鹽、丙酮酸鹽、醇、膽紅素尿酸、NAD(P)H和一氧化碳之類的分析物的場合，這類系統可具有另外的應用。
系統概述測定分析物濃度的系統可包括用以容納樣品的傳感片以及執行一種或多種掃描技術和一種或多種數據處理的測量裝置。一方面，本發明可為含一個或多個傳感片以及執行掃描技術和數據處理以輸出分析物濃度的手提式電子裝置的成套工具。
傳感片可包括工作電極、對電極，并可選地包括參考電極或第三電極。一方面，可通過共同印刷/共同淀積，用單層試劑包覆工作電極和對電極，例如在AscensiaAUTODISC傳感器中。另一方面，各個電極可用針對其所處電極作了優化的試劑層包覆。工作電極上的試劑層包含氧化血樣中的葡萄糖的酶和介體，所述介體例如是在氧化葡萄糖還原該酶后再氧化該酶的氧化還原化合物。被還原的介體將葡萄糖氧化酶反應的電子攜帶至電極，在工作電極表面被再氧化。
該再氧化導致電子通過傳感片的電極和導體。傳感片的導體與測量裝置電連通，測量裝置在電極之間施加電壓差。該裝置可記錄通過傳感器的電流，作為對血樣葡萄糖含量的量度。
全血樣品被加載到傳感片上，血液中的葡萄糖與試劑層內或附近的酶反應。被還原的介體從樣品至工作電極的擴散速率可限制在工作電極和對電極之間通過的電流。
掃描技術與其中施加恒定電壓并同時檢測隨時間變化的電流的常規電流分析法和電量分析法不同，伏安掃描包括以固定速率(V/秒)施加跨接于電極的電位(電壓)，并檢測隨施加的電位變化的電流。伏安掃描可以線性、循環或非循環方式進行。一般將循環伏安掃描稱為“循環伏安法”。
在線性掃描中，在工作電極的電位以恒定速率隨時間線性變化時檢測工作電極的電流。掃描范圍(例如由-0.5V至+0.5V)可覆蓋氧化還原對的還原和氧化態，以發生由一個狀態向另一個狀態的轉換。在工作電極上測量的電流可被認為具有三個分量平衡電流、擴散電流和表面電流。表面電流可來源于吸附在電極上的任何物質，一般較小而可忽略。平衡電流和擴散電流是所得到的伏安圖中示出的主要分量。
線性掃描伏安圖(電流對電壓的曲線圖)的特征由下圖給出在掃描過程中以平衡電流開始，達到峰值電流，并衰減至較低的電流電平。在初始峰值電流之后，檢測的電流衰減并接近穩態區，在穩態區中，被還原介體在電極表面處的氧化達到擴散所限定的最大速率。因此，在此掃描平坦區的穩態電流表示由電極的擴散所限定的電流，可用作對血樣中葡萄糖含量的量度。
對于循環或非循環掃描，在完成正向掃描之后，以和正向掃描基本相同的掃描速率實施反向電位線性掃描。循環掃描以及某些情況下的非循環掃描可檢驗氧化還原物質由還原態向氧化態的轉變(反之亦然)，該轉變與施加的電位有關，或與氧化還原物質對電極表面的擴散速率有關。
與線性掃描相比，循環和非循環掃描可更好地呈現出掃描穩態(由擴散限定的)部分。循環和非循環掃描的優勢可能對于快掃描速率下來自準可逆氧化還原對的穩態電流的定量尤其有利。有關線性和循環掃描的其它信息可見“Electrochemical MethodsFundamentals andApplications”，A.J.Bard和LR.Faulkner，1980。
非循環掃描相比于循環掃描可具有多種優勢，包括掃描時間較短，以及被電化學轉變為可測態的介體量顯著下降。因此，如果介體在分析物作用下被還原，并在測量中被電化學氧化，則在被氧化的介體被電化學還原前終止反向掃描，如此可降低樣品中對分析物無反應的還原介體量。減少掃描時間可縮短分析時間，對用戶有明顯益處。
圖3A示出了鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對的25mV/秒循環掃描數據，作為循環伏安圖。該伏安圖的特征在于-0.3V至+0.6V的正電壓掃描過程中的正向掃描峰，它代表亞鐵氰化物氧化，以及在由+0.6V回到-0.3V的負電壓掃描過程中的反向掃描峰，它代表鐵氰化物還原。參照對電極可知，正向和反向掃描峰以鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對的形式電位E0′(-0.05mV)為中心。在這方面，對電極的電位基本上通過對電極上存在的主要氧化還原物質即鐵氰化物的還原電位測定。圖3B示出了伏安圖數據的半積分，以表明該數據處理方法對原始數據的作用。圖3C顯示了可比較的非循環掃描，其中反向掃描在反向電流峰產生前終止。圖3D示出了非循環掃描的半積分。
隨著電位相對于形式電位E0′增加，該掃描過程導致工作電極附近的電流愈發升高。與此同時，在電極表面的氧化產生耗盡區，由此在電極附近產生濃度梯度。該濃度梯度產生一種將附加介體向電極擴散的驅動力。當被分析物或氧化還原酶還原的介體移動到工作電極并被再氧化時，這些力合在一起在伏安圖中形成初始的正向峰。隨著掃描繼續，電流衰減并接近圖3A中由-0.3至-0.6V的穩態區。在穩態區中檢測的電流可能與被還原的介體的濃度相關，因此與血樣的葡萄糖含量相關。
盡管可選擇正向和反向掃描開始的電位(掃描范圍)，以覆蓋氧化還原對的還原和氧化態，但可縮窄掃描范圍，以縮短分析時間。但是，掃描范圍最好包含氧化還原對的穩態區。例如，在25mV/秒掃描速率下，以如下的Nernst方程式描述亞鐵氰化物/鐵氰化物可逆氧化還原對的還原[Red]和氧化[Ox]物質的濃度和所得到的得的電極電位 當工作電極的電位以其自身氧化還原電位為基準時，形式電位E0′將基本變成0，方程式簡化為
E=0.059log[Ox][Red]=0.059log[Fe(CN)6-3][Fe(CN)6-4]---(1)]]>由方程式(1)可知，當氧化介體對還原介體的比率變化達10時，工作電極處的電位變化約60mV。反過來也是如此。因此，對于10∶1、100∶1、1000∶1和10,000∶1的鐵氰化物[Ox]對亞鐵氰化物[Red]濃度比率，工作電極的電位分別距0電位為約60、120、180和240mV。
因此，當鐵氰化物對亞鐵氰化物的比率為約1000∶1時，+180mV至-180mV的掃描范圍應提供對工作電極處的還原物質的基本完全的氧化。在180mV時，氧化速率受限于還原形式的介體以多快的速度擴散至電極表面，從該電位往前，存在一個由擴散限定的穩態電流區。因此，如果換向點設定在距0電位約400mV處，則可提供約200mV的穩態區。
對于可逆的系統，優選可提供400-600mV的掃描范圍，由此在氧化還原對的形式電位E0′的每一側掃描200-300mV。對于準可逆系統，優選可提供600-1000mV的掃描范圍，由此在氧化還原對的形式電位E0′的每一側掃描300-500mV。準可逆系統優選較大的掃描范圍，因為掃描的穩態部分可出現在掃描的平坦區不是如此寬的地方。除了固有的準可逆氧化還原對之外，快掃描速率可使在慢掃描速率為可逆的氧化還原對表現出準可逆特征。因此，最好對于在快掃描速率為可逆地氧化還原對提供較大的準可逆掃描范圍。
最好，選定的掃描范圍提供至少25、50、100、150或300mV的穩態區。另一方面，選擇循環或非循環掃描的換向點，以提供25-400mV、50-350mV、100-300mV或175-225mV的穩態區。對于可逆的系統，可選擇循環或非循環掃描的換向點，以提供180-260mV或200-240mV的穩態區。對于準可逆系統，可選擇循環或非循環掃描的換向點，以提供180-400mV或200-260mV的穩態區。
一旦選定了提供需要的穩態區的換向點，就可選擇非循環掃描的反向掃描持續時間。由圖3E可見，以約-0.025mV開始正向掃描并終止反向掃描，導致一個其包含的正向電流峰多于反向電流峰的非循環掃描。由圖3E的對比可見，盡管所得到的的循環(a)和非循環(b)掃描的峰值電流不同，但掃描的穩態部分接近相同，尤其是對于反向掃描而言。當將掃描的半積分在圖3F中繪出時，進一步確認了回掃平坦區的穩態電流讀數，能夠在距換向點僅50mV處進行精確的電流讀數。
在另一方面，如圖3C所示，可在達到反向電流峰值之前終止反向掃描。當以足夠負的電位(例如在圖3C中為-0.3mV)至氧化還原對的電位范圍中部(例如在圖3C中為-0.05mV)開始正向掃描時，正向掃描包含氧化還原對的完整范圍的氧化還原電位。因此，例如，通過于距換向點-50至-500mV、-150至-450mV或-300至-400mV的電位終止反向掃描，可將鐵氰化物/亞鐵氰化物氧化還原對的反向電流峰排除在外。
類似地，通過在反向掃描電流值偏離穩態電流時終止掃描，也可在達到反向電流峰之前終止反向掃描。至少2％、5％、10％或25％的反向掃描電流變化可用于指示反向掃描電流峰的開始。
圖3G將排除氧化還原對的正向和反向氧化峰的非循環掃描與快速循環掃描作比較。非循環掃描速率是快速的1V/秒，起點和終點為200mV，換向點為300mV。氧化還原對穩態區內排除了正向和反向氧化峰的非循環掃描的優選掃描范圍為10-200mV，更優選50-100mV。
如該圖所示，記錄到的非循環掃描電流值在數值上小于循環掃描的電流值，同時非循環掃描的本底電流較低。此有利的背景下降是出乎意料地獲得的，無需在循環掃描的還原峰部分啟動非循環掃描。因此，由于信號/本底比下降，所以在氧化還原對穩態區內的快速且短暫的非循環掃描可增加分析物測定的準確性。
圖3H顯示了圖3G的200-300mV非循環掃描的半積分和記錄到的電流值。掃描的衰減電流通過半積分數據處理轉變為穩態電流平坦區。半積分的穩態部分，例如300mV時的電流值，可用于測定樣品的分析物濃度。
相對于線性掃描，循環和非循環掃描可提供多種好處。在一個方面，由換向點至反向電流峰開始點的反向掃描部分可呈現出好于正向掃描穩態區的穩態區。反向掃描的穩態區可更準確地表示準可逆氧化還原系統或快掃描速率時的分析物濃度，因為正向掃描可能無法顯示出清晰的穩態區。例如在圖10C中觀察到了這種現象。
數據處理通過線性、循環或非循環掃描，可測定樣品中的分析物濃度。而且，可測定血細胞容量對分析物濃度測量的影響。雖然可用多種方式處理掃描數據，以提取出這樣和那樣的有用信息，但目前優選半積分、導數和半導數技術。
以下就葡萄糖分析描述了這些數據處理方法的概要，但對電化學電流的這些數據處理和相關數字儀器的更深入討論可參見Bard，A.J.，Faulkner，L.R.，“Electrochemical MethodsFundamentals andApplications，”1980；Oldham，K.B.；“A Signal-IndependentElectroanalytical Method，”Anal.Chem.1972，44，196；Goto，M.，Oldham，K.B.，“Semi-integral ElectroanalysisShapes of Neopolarograms，”Anal.Chem.1973，45，2043；Dalrymple-Alford，P.，Goto，M.，Oldham，K.B.，“Peak Shapes in Semi-differential Electroanalysis，”Anal.Chem.1977，49，1390；Oldham，K.B.，“ConvolutionA General ElectrochemicalProcedure Implemented by a Universal Algorithm，”Anal.Chem.1986，58，2296；Pedrosa，J.M.，Martin，M.T.，Ruiz，J.J.，Camacho，L.，“Applicationof the Cyclic Semi-Integral Voltammetry and Cyclic Semi-DifferentialVoltammetry to the Determination of the Reduction Mechanism of a Ni-Porphyrin，”J.Electroanal.Chem.2002，523，160；Klicka，R，“Adsorptionin Semi-Differential Voltammetry，”J.Electroanal.Chem.1998，455，253。
半積分伏安圖的半積分可將受擴散限定的穩態電流從受血細胞容量影響的平衡電流(初始峰)分開。實驗獲得的伏安電流i(t)的半積分具有以下數學形式d-1/2dt-1/2i(t)=I(t)=1π1/2∫0ti(u)(t-u)1/2du]]>其中i(t)是掃描過程中獲得的伏安電流的時間函數；I(t)是i(t)的變換和半積分；u是變換參數；和d-1/2/dt-1/2是半積分算子。
在足夠高的氧化電位，穩態半積分電流由下式獲得Ilim＝nFAD1/2C(庫侖/秒1/2)(3)其中Ilim是在可氧化物的表面濃度為0的條件下的受擴散限定的穩態電流。要注意的是，半積分電流的單位是庫侖/秒1/2，不是用于表示電流的傳統單位庫侖/秒。
為簡明起見，Ilim被稱為穩態半積分電流(SI)，單位為庫侖/秒1/2。SI電流(庫侖/秒1/2)僅是電流(庫侖/秒)的半波積分(half-stepintegration)。半波積分基本上不同于電量分析法，因為在電量分析法中，對i-t曲線應用全積分，以提供通過電極的總電荷。
方程式(2)給出了半積分的理論定義，但對于數字處理來說，可將i-t數據分成位于t＝0和t＝NΔt之間的N等分時間間隔。方程式(4)給出了一個這樣的數字處理算法，其中t＝kΔt，u＝jΔt，并測定各個間隔中點的i。
I(kΔt)=1π1/2Σj=1j=ki(jΔt-1/2Δt)Δt1/2k-j+1/2---(4)]]>以下給出了用于數字處理的優選算法
I(kΔt)=1π1/2Σj=1j=kΓ(k-j+1/2)(k-j)!Δt1/2i(jΔt)---(5)]]>其中Γ(x)是x的γ函數，其中Γ(1/2)＝π1/2，Γ(3/2)＝1/2π1/2，Γ(5/2)＝3/2*1/2π1/2等。
由方程式(3)可見，穩態半積分電流沒有常規電流分析法的時間依賴性因子。因此，半積分電流響應可認為是一系列臺階電流，而不是由常規電流分析法獲得的連續變化的電流分析法電流。因為半積分用于對穩態電流的定量，所以可使用比定量峰值電流時快的掃描速率。因此，線性、循環或非循環伏安法與半積分組合可快速地產生響應于葡萄糖濃度的穩態電流。以此方式，可減弱電量分析法等待時間長和電流分析法中電流非穩態特性的劣勢。
方程式(3)還表明，可逆或準可逆氧化還原對最好以半積分方式使用。這是因為可逆或準可逆氧化還原對的半積分可表現出由還原態向氧化態的急劇轉換(反之亦然)和寬的穩態區，由此使轉換更易于測定。鐵氰化物/亞鐵氰化物以及+3和+2態六胺化釕是表現出優選的可逆(慢掃描)或準可逆(快掃描)特征的氧化還原對的實例。
活性差的電極可能不提供可被接受的穩態條件，即便用可逆或準可逆的氧化還原對也是如此。因此，例如描述于美國專利5,429,735的電極活化方法可用于實現優選的電極活性。
半導數除了半積分以外，還可通過測量半導數峰值將伏安圖的半導數用來定量分析物。實驗獲得的伏安電流i(t)的半導數具有以下數學形式d1/2dt1/2i(t)---(6)]]>d1/2dt1/2i(t)=dI(t)dt=ddt[1π1/2∫0ti(u)(t-u)1/2du],(coul/sec3/2)---(7)]]>
其中，I(t)是時間函數i(t)的半積分。
如以上方程式(7)所示，半導數的一個實現方式是對半積分求全步導數(full step derivative)。與在半積分圖中代表伏安掃描的峰值和穩態平坦區不同，半導數圖將伏安掃描數據轉化為集中于氧化還原對轉換處的峰。圖4A顯示了在20％血細胞容量的全血樣品中的16mM亞鐵氰化物的循環伏安圖、半積分和半導數。在該情況下，傳感片的工作電極缺少酶和氧化介體。圖4B是圖4A的半導數曲線的放大，顯示了正向掃描的峰值高度。正向或反向掃描的峰值高度可能與樣品的分析物濃度相關。
血細胞容量的影響人的正常血細胞容量范圍(RBC濃度)為20％-60％，集中在40％。血細胞容量影響指由基準儀器(例如YSI Inc.，Yellow Springs，Ohio提供的YSI 2300 STAT PLUSTM)獲得的基準葡萄糖濃度讀數和由上述方法獲得的實驗葡萄糖濃度讀數之間的差異(偏差)。標準和實驗讀數之間的差異起因于具體全血樣之間變動的血細胞容量水平。
在擴散型分析方法(例如電流分析法)中，盡管不同血細胞容量水平的全血樣品的葡萄糖濃度是相同的，但血細胞容量越高，檢測的電流分析法的電流越低。對于20、40和60％的全血血細胞容量水平，相同葡萄糖濃度所得到的得的電流讀數是不同的，順序為20％＞40％＞60％。20％和60％電流讀數之間的這種差異構成了所得到的全血樣品葡萄糖讀數的血細胞容量偏差范圍。由各個全血樣的血細胞容量水平變動所引入的葡萄糖測定的不準確性可能構成了分析中誤差的主要來源。
例如，如果將實驗獲得的葡萄糖讀數與獲得的血漿葡萄糖電流讀數對照，且校準方法假定40％的樣品血細胞容量，則由含20％血細胞容量的全血樣獲得的較高電流讀數相對于40％校準線將轉變成正偏差。同樣，由含60％血細胞容量的全血樣獲得的較低電流讀數相對于40％校準線將轉變成負偏差。
血細胞容量的降低在一個方面，慢掃描速率可與線性、循環或非循環掃描以及半積分組合，以在分析全血的葡萄糖濃度時降低濃度測定的血細胞容量偏差。圖10A表明，對于25mV/秒的慢掃描速率，在60％血細胞容量(線c)的半積分的正向掃描部分觀測到大峰，而對40％血細胞容量(線b)觀測到較小的峰。20％血細胞容量線(a)沒有明顯的峰。因此，半積分圖的峰部分對樣品的血細胞容量敏感，峰的幅度可能與血細胞容量水平定量地相關。
在另一方面，線性、循環或非循環掃描可與導數數據處理組合，以在分析全血的葡萄糖濃度時降低濃度測定的血細胞容量偏差。圖15A-15C示出了圖7A-7C的循環伏安圖的導數。這些導數圖表明，最初電流隨著電壓增加而增加，之后下降，最后到穩態區。可在圖15A-15C中位于約0.1V的負峰中觀察到血細胞容量的影響，較高的RBC濃度反映為更負的峰值。
盡管正和負導數峰的值(例如示于圖15B的導數圖中的那些值)是濃度依賴性的，但負峰對正峰的比率抵償了濃度依賴性，由此成為血細胞容量依賴性的。因為該比率(HI-DER)是非濃度依賴性而是血細胞容量依賴性的，所以該比率指示樣品中的血細胞容量百分率。因此，如下文進一步所述，導數峰的該比率可用于確定分析物測定的血細胞容量補償方程式。
在另一方面，可將線性、循環或非循環掃描與半導數數據處理組合，以在分析全血的葡萄糖濃度時降低濃度測定的血細胞容量偏差。圖4C、4D和4E示出了圖7A、7B和7C(在扣除本底伏安圖(0mg/dL葡萄糖)后為50、100和400mg/dL葡萄糖)的循環伏安圖的正向線性掃描部分的半導數曲線。
圖4F示出了相對于各血細胞容量水平的基準葡萄糖濃度畫出的根據圖4C、4D和4E的半導數電流。20％和40％血細胞容量線的重疊證實，較低的20％值處的血細胞容量的影響被基本消除。相比于由伏安圖的不變數據的穩態部分或伏安圖的半積分獲得的血細胞容量偏差，40％血細胞容量線和60％血細胞容量線之間的血細胞容量偏差也被減小。因此，半導數數據處理可自動提供對葡萄糖測定的血細胞容量補償。
圖4G示出了伏安圖(LS)的未改變的正向掃描的數據、伏安圖數據的半積分(si)和伏安圖數據的半導數(sd)的對比。使用40％血細胞容量水平的校準曲線計算葡萄糖值。如該圖所示，半導數數據與由YSI基準儀器獲得的線的一致性很好。
半積分和導數數據處理可用于對受血細胞容量作用影響的電流掃描部分的識別與定量。因此，這些數據處理可減小血細胞容量偏差，否則該偏差會影響分析物濃度的測定。如下文的進一步討論，半導數數據處理可減小血細胞容量偏差，否則該偏差會在沒有補償平衡的情況下影響分析物濃度的測定。
在另一方面，快掃描速率(例如圖10B和10C的500和1000mV/秒掃描速率)可與線性、循環或非循環掃描以及半積分、導數或半導數數據處理結合使用，以減小血細胞容量偏差和檢測全血的葡萄糖含量。快掃描速率還具有掃描時間較短的好處，這對用戶是很有利的。
當掃描總長相對較長時(如在常規電流分析法或慢掃描伏安法中)，介體擴散和被測電流受到樣品RBC含量的極大影響。相反，如果掃描速率快，例如500mV/秒，則由-200mV起始點達到400mV終止點所需的時間為1.2秒。同樣，以1000mV/秒掃描速率可在0.6秒后達到400mV的終止點，或以2000mV/秒掃描速率可在0.3秒后達到400mV的終止點。因此，至多3秒、1.5秒、1秒或0.5秒的總掃描時間可減小濃度測量的血細胞容量偏差，無需用數學方法消除。
測定分析物濃度圖5示出了增加水性溶液的葡萄糖濃度時對循環伏安圖的影響。圖中顯示了代表0mg/dL(線a)、100mg/dL(線b)、200mg/dL(線c)、400mg/dL(線d)和600mg/dL(線e)葡萄糖濃度的各條線。掃描速率是25mV/秒。圖6示出了通過半積分數據處理轉變為半積分電流后的圖5的掃描數據。因此，從圖6的X軸顯而易見各個葡萄糖濃度的差異。
循環伏安圖的形狀會隨著對全血樣的掃描而改變。循環伏安圖顯示隨著血細胞容量和葡萄糖濃度變化的伏安電流位移，尤其是穩態部分(圖7A-7C中的0.3-0.4V)附近的電流。此改變可參見圖7A-7C，其中分別顯示了50mg/dL(7A)、100mg/dL(7B)和400mg/dL(7C)葡萄糖濃度的伏安圖，以及各個葡萄糖濃度的20、40和60％血細胞容量(分別為曲線a、b、c)的伏安圖。掃描速率為25mV/秒。正如考慮到血細胞容量影響所預期的，樣品中的血細胞容量百分率越高，對同一葡萄糖濃度的讀數就越大。循環掃描的對應半積分圖如圖8A-8C所示，其中穩態電流之間的位移用一個圓圈突出顯示。圖7D-7F和8D-8F示出了一個類似的非循環掃描的掃描數據和對應的半積分。
掃描可在-600mV至+600mV的范圍內進行；但是，優選的掃描范圍取決于用于生物傳感器的氧化還原對(介體)。一般來說，測量裝置在生產階段對要掃描的范圍會進行編程。
圖9A-9C分別示出了25mV/秒、500mV/秒和1000mV/秒掃描速率下含400mg/dL葡萄糖的血樣的結果。隨著掃描速率由圖9A中的25mV/秒增加至圖9B中的500mV/秒和圖9C中的1000mV/秒，最初的受血細胞容量影響的峰下降。而且，峰值電流與樣品的血細胞容量值(a為20％血細胞容量，b為40％血細胞容量，c為60％血細胞容量)有關，較高的血細胞容量百分率一般與慢掃描速率時峰值電流的較快衰減相關。
對應于圖9A-9C的伏安圖的半積分圖分別如圖10A-10C所示。由25mV/秒的圖10A掃描中被圈入的換向點可知，20％、40％和60％血細胞容量線的穩態電流是關于Y軸分開的。隨著掃描速率增加至圖10B的500mV/秒和圖10C的1000mV/秒，20％、40％和60％血細胞容量線的Y軸間隔下降。因此，隨著掃描速率增加，掃描受血細胞容量影響的部分減少。
圖11A-11C顯示了基于圖9A-9C的實驗結果的圖10A-10C的半積分線和各樣品的基準葡萄糖濃度之間的關聯。將YSI儀器的基準葡萄糖濃度值(X軸)與各血細胞容量百分率的半積分電流(Y軸)相比。正如所料，圖11A的25mV/秒掃描顯示出可歸因于血細胞容量影響的最大偏差，而圖11B和11C的500和1000mV/秒的較快掃描分別顯示出較小的偏差。
在半積分圖中峰值電流對穩態電流值的比率可稱作血細胞容量指數(HI)，可定義為半積分電流峰值(ip)除以半積分電流穩態值(iss)，如圖12所示。將理論血細胞容量指數(HI)與實際的樣品血細胞容量百分率相關聯，以提供示于圖13A的相關線。如先前就導數數據處理所討論的，HI-DER比率也可用來提供相關線。
然后可確定描述斜率或截距和相關線的斜率的補償方程，如圖13A所示的半積分數據處理的補償方程。一旦確定了補償方程，就可通過將需要的電流值(例如穩態電流值)插入方程中，確定補償了血細胞容量影響的樣品葡萄糖濃度。因此，半積分數據處理的峰值電流對穩態電流值的比率或導數數據處理的負峰對正峰的比率可用來校正可歸因于血細胞容量影響的分析偏差。
圖13B示出了在固定電流和血細胞容量補償下變動的葡萄糖濃度的斜率和血細胞容量百分率之間的關聯。如該圖所示，為描述圖13A曲線而確定的補償方程提供了電流和葡萄糖濃度之間基本線性的關聯，與WB樣品的基礎血細胞容量無關。圖14對比了由本發明的傳感器系統獲得的多個補償和未補償的葡萄糖讀數與從YSI基準儀器獲得的值。
提供以下的實施例是為了闡述本發明的一個或多個優選實施方案。可對以下實施例實施眾多的屬于本發明范圍的變形。
實施例1傳感片的制備參看圖1A-B，在絕緣材料襯底上形成的電極12和14，例如使用第5,798,031和5,120,420號美國專利中描述的技術，以制備電化學傳感片10。通過絲網印刷將銀膏18淀積在聚碳酸酯片16上。該銀膏以一定圖案印刷，以形成電極12和14的電觸點20a和20b及底層18。
在圖1B中，接著通過以圖案22和24絲網印刷，施加含導電碳的油墨和粘合劑，以形成各電極的頂層—葡萄糖氧化酶(或PQQ-GDH葡萄糖脫氫酶)和鐵氰化物作為介體的試劑層26和28。工作電極和對電極12和14分別具有1mm2和1.2mm2的表面，電極間隔約0.25mm。在圖2A中，含丙烯酸酯改性的聚氨酯的介電層30淀積在襯底上。然后用UV照射來固化電極底層。
參看圖2B，在干燥后，該襯底被粘合到蓋板32上，形成傳感片10。蓋板的構建如第5,798,031號美國專利所述進行。將水性聚氨酯分散液的被覆溶液涂布在聚碳酸酯試條的一側上，并使其干燥。通過壓花加工形成凹區34并通過穿孔36，將試條制成蓋板。通過將蓋板與襯底對準并接觸，接著沿著結構的周邊對接觸部位加熱，將蓋板與基底粘合。
用第5,429,735號美國專利中描述的方法激活制成的電化學傳感器，以增加電極活性。
實施例2進行分析圖2C是測量裝置200的示意圖，其中包含觸點220，其與電路210和顯示器230電連通。一方面，測量裝置200適于手提并裝入傳感片。另一方面，測量裝置200是適于裝入傳感片并執行伏安掃描的手提測量裝置。又一方面，測量裝置200是適于裝入傳感片并執行非循環掃描的手提測量裝置。
觸點220適于提供與電路210和傳感片觸點(例如示于圖1A的傳感片10的觸點20a和20b)的電連通。電路210可包括加電器250、處理器240和計算機可讀取存儲介質245。加電器250可為穩壓器等。因此，加電器250可對觸點220施加電壓，同時記錄所得到的電流，起到加電器-記錄器的作用。
處理器240可與加電器250、計算機可讀取存儲介質245和顯示器230電連通。如果加電器不用來記錄電流，則可用處理器240記錄觸點220處的電流。
計算機可讀取存儲介質245可為任何存儲介質，例如磁、光、半導體存儲器等。計算機可讀取存儲介質245可為固定存儲裝置或可插拔存儲裝置，例如插拔式存儲卡。顯示器230可為模擬的或數字的，在一方面，LCD顯示器適于顯示讀數。
當含樣品的傳感片的觸點與觸點220電連通時，處理器240可指示加電器250對樣品實施伏安掃描，由此開始分析。處理器240可響應例如傳感片的插入、向已插入的傳感片施加樣品或響應用戶的輸入而開始分析。
執行伏安掃描的指令可由儲存在計算機可讀取存儲介質245中的計算機可讀取軟件代碼提供。上述代碼可為目標代碼，或任意其它描述或控制在該應用中描述的功能性的代碼。由掃描獲得的數據可在處理器240中進行一種或多種數據處理，其結果(例如分析物濃度)輸出至顯示器230。與掃描指令一樣，數據處理可由處理器240根據計算機可讀取存儲介質245中的計算機可讀取軟件代碼執行。
實施例3
循環伏安法與半積分將100mg/dL葡萄糖水溶液引入到Ascensia AUTODISC傳感器中。用CH Instrument穩壓器對傳感片實施25mV/秒掃描速率的循環掃描。如圖3A那樣畫出循環伏安圖(CV)，同時如圖3B那樣畫出其半積分(si)曲線。將隨掃描電位變化的數據相對于對電極上的電位(鐵氰化物)畫出曲線。圖3B還圖解了半積分圖中穩態電流的平坦區，其中例如0.2V和0.4V之間穩態平坦區間的差異基本為0，而在約-0.15V處的穩態平坦區和正向電流峰(siss)之間的差異相對較大。
用2004年4月26日修訂的4.07版電化學工作站(ElectrochemicalWorkstation)軟件包執行用于該半積分數據處理以及別處描述的導數和半導數數據處理的方程式，其中所述軟件包為CHI 660A型CHInstruments Electrochemical Workstation所附帶。
實施例4較高葡萄糖濃度的影響在圖5中，對載有含0、100、200、400和600mg/dL葡萄糖的葡萄糖水溶液(分別標示為a-e)的Ascensia AUTODISC葡萄糖傳感片實施循環掃描。由該圖可見，各葡萄糖濃度的峰值電流隨著葡萄糖濃度增加升高并遷移至較高電位。圖6示出了圖5的循環伏安圖的對應半積分。在零葡萄糖濃度處半積分電流基本為0。
實施例5慢掃描下WB樣品中葡萄糖的循環伏安測量一般如2003年10月24日提交的序號60/513,817的美國臨時專利申請所述，在工作電極和對電極上構建具有不同試劑層的傳感片。將來自約22％K3Fe(CN)6、0.7％有機皂土、1.5％CMC但無活性成分的溶液的鐵氰化物層淀積在對電極上。淀積在工作電極上的層由16.8單位/μL PQQ-GDH、250mM鐵氰化物、1.8％CMC、64mM磷酸鹽和64mM NaCl的試劑溶液制備。將含50mg/dL葡萄糖和20％、40％或60％血細胞容量(在圖7A-7C中分別標記為a-c)的全血樣引入至傳感片。
60％血細胞容量樣品(c)的峰值電流最高，但最快衰減至和含20％(a)和40％(b)血細胞容量的樣品大約相同的穩態電流。50mg/dL濃度的60％血細胞容量全血樣品的電流衰減過程類似于分別在圖7B和7C中觀測到的100和400mg/dL濃度的電流衰減過程。隨著60％血細胞容量全血樣品的葡萄糖濃度增加，穩態電流值相對于在20％和40％血細胞容量樣品中獲得的電流值降低。
實施例6循環伏安圖的半積分盡管循環和非循環電流可直接用來定量樣品的葡萄糖濃度，但這些伏安圖的半積分可提供代表樣品葡萄糖濃度的優選值。在圖8A、8B和8C中列出的半積分根據圖7A、7B和7C得到。注意，20％全血樣品(a)的半積分基本上是平的，在平坦區實際上無峰。隨著血細胞容量水平增加，40％-60％血細胞容量(b、c)的峰變得越來越突起。另外，隨著葡萄糖濃度的增加，20％、40％和60％血細胞容量的三種穩態電流進一步分開。使用0.3V時的半積分穩態電流構建這三種血細胞容量的校準曲線。
實施例7快掃描下WB樣品中葡萄糖的循環伏安測量使用實施例4中描述的傳感片對20％、40％和60％血細胞容量水平的全血葡萄糖進行快掃描循環伏安測量。圖9A、9B和9C分別為含400mg/dL葡萄糖的全血在0.025V/秒、0.5V/秒和1V/秒掃描速率下的循環伏安圖。盡管在0.025V/秒掃描速率伏安圖的0.3V處的伏安電流之間存在大的位移，但該位移隨著掃描速率增加而降低。這些循環伏安圖的半積分示于圖10A、10B和10C。隨著掃描速率增加，相同葡萄糖濃度下各血細胞容量百分率的穩態電流合并在一起。快掃描速率的初始電流峰顯著下降。
實施例8快、短掃描下WB樣品中葡萄糖的非循環伏安測量將含400mg/dL葡萄糖和20、40或55％血細胞容量的全血樣品各自加至3個傳感片。等待約6秒后，施加1V/秒快速非循環掃描，從0.2V至0.3V又回到0.2V。在測定這些掃描的半積分電流后，以及先前就圖3H所描述的一樣，使用0.3V時的非循環掃描電流值和對應的半積分電流值測定3個WB樣品各自的葡萄糖濃度。
圖17A-17B分別顯示了記錄的電流值和半積分電流值的劑量反應曲線。和記錄電流值相比，圖17B的半積分數據處理使20％和55％樣品之間由于血細胞容量影響而產生的分析偏差稍微降低。圖17C對比了由該非循環掃描獲得的葡萄糖濃度值與由0.025V/秒慢掃描速率的循環掃描獲得的那些值的準確性。由該非循環掃描獲得的濃度值比由較長的循環掃描獲得的值更接近于由標準YSI儀器獲得的值。
實施例9不同掃描速率的si電流的校準曲線如圖11A、11B和11C所示，使用根據20％、40％和60％血細胞容量線的半積分電流，建立0.025V/秒、0.5V/秒和1V/秒掃描速率的校準曲線。傳感片與實施例4的傳感片類似。在0.025V/秒掃描速率下，觀測到在圖11A中測試的3種血細胞容量的全血樣的3種不同的線。隨著掃描速率由0.025V/秒增加至0.5V/秒(圖11B)，3條校準線移動得更靠近，在1V/秒時幾乎合并(圖11C)。本實施例表明，全血樣品中的葡萄糖檢測可避免WB樣品的血細胞容量影響。
實施例10
定義由半積分得到的血細胞容量指數由圖8A-C可見，在血細胞容量水平和電流峰值高度之間存在關聯。峰值高度對穩態電流(si)的比率與葡萄糖濃度無關。該特征可用于指示全血樣中的血細胞容量水平。
圖12將血細胞容量指數(HI)定義為由半積分得到的峰值電流對穩態電流的比率。下表示出了50、100和400mg/dL全血葡萄糖和20％、40％和60％血細胞容量的半積分峰值電流和平坦區電流。
實施例11WB葡萄糖檢測偏差的補償如圖13A所示，將全血血細胞容量百分率對血細胞容量指數(HI)值畫出曲線，作為血細胞容量指數的校準曲線。與此同時，如圖13B所示，將圖11A的3種血細胞容量水平的葡萄糖校準線的斜率對WB的血細胞容量百分率畫出曲線。用與血細胞容量百分率有關的斜率而不是用40％血細胞容量時的單一斜率(和截距)根據電流信號計算葡萄糖值。這可以用如下方式完成(a)在例如由圖12獲得通過半積分得到的峰值電流和平坦區電流之后，計算血細胞容量指數(HI)值。
(b)使用此HI值，由圖13A得到WB樣品的血細胞容量百分率值。
(c)使用此血細胞容量百分率值，由圖13B測定合適的校準斜率，該斜率與血細胞容量相關。還可用相似的方法獲得與血細胞容量有關的截距。
(d)然后使用(c)的斜率(和截距)將si電流轉換為葡萄糖值。
圖14顯示了此補償方法的最終結果，其中未補償的葡萄糖讀數用菱形表示，而補償的數據點用空心方塊表示。準確性明顯改善，特別是在較高的葡萄糖濃度時。
實施例12循環伏安圖的導數可通過掃描中峰值電流之后的電流衰減過程區分血細胞容量值。該特征示于圖7A、7B和7C，其中60％血細胞容量全血中的電流衰減最快。該特征還可通過獲取掃描的伏安測量電流的導數來表示。圖15A-15C顯示了20％、40％和60％血細胞容量百分率情況下50mg/dL、100mg/dL和400mg/dL的循環伏安圖導數。導數曲線中的最大負峰值代表圖7A-7C的循環伏安圖的最快電流衰減。因此，導數圖的峰值高度可用于補償由于全血的血細胞容量影響而產生的分析偏差。在一個方面，使用圖16A-16C所示的方法，該方法類似于實施例9中討論的關于半積分電流的方法。
圖16A顯示了0.3V穩態區的CV電流對20％、40％和60％血細胞容量的葡萄糖濃度的曲線。這類似于圖11A的半積分，表明電流隨著血細胞容量增加而發散。圖16B顯示了負峰值對正峰值的平均比率對圖15A-15C的血細胞容量百分率的曲線。該比率是血細胞容量指數的另一種定義，在此情況下使用電流對電壓的導數而不是半積分電流。圖16C顯示了圖16A的曲線斜率對血細胞容量百分率的曲線。以與半積分相似的過程，獲得電流對電壓的導數，并用負峰值對正峰值之比定義血細胞容量指數(HI-DER)。使用HI-DER測定圖16B的血細胞容量百分率。接著，使用圖16C針對血細胞容量百分率修正檢測的葡萄糖含量。圖16D顯示了用通過伏安法獲得的電流的導數來修正血細胞容量的影響。
盡管已描述了本發明的各種實施方案，但對本領域一般技術人員來說顯而易見的是，其它實施方案和實施過程有可能屬于本發明范圍。因此，本發明僅限于所附權利要求書及其等效方案。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種測定樣品中分析物濃度的方法，其中包括對所述樣品實施非循環掃描；以及測定所述樣品中的分析物濃度。
2.權利要求1的方法，其中所述分析物選自葡萄糖、膽固醇、甘油三酯、乳酸鹽、丙酮酸鹽、醇、膽紅素尿酸、NAD(P)H和一氧化碳。
3.前述權利要求中任一項的方法，其中所述分析物為葡萄糖。
4.前述權利要求中任一項的方法，其中所述樣品為生物樣品。
5.前述權利要求中任一項的方法，其中所述樣品為全血。
6.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中所述正向掃描的開始電壓與所述反向掃描的結束電壓不同。
7.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中在距電壓氧化還原對的形式電位E0′至多±20mV處開始正向掃描和結束反向掃描。
8.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含在氧化還原對的穩態區內的正向和反向線性掃描，所述掃描具有10-200mV的掃描范圍。
9.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至少176mV/秒的速率改變掃描電壓。
10.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至少500mV/秒的速率改變掃描電壓。
11.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至多175mV/秒的速率改變掃描電壓。
12.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至多50mV/秒的速率改變掃描電壓。
13.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括400-600mV的掃描范圍。
14.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括600-1000mV的掃描范圍。
15.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含至少25mV的穩態區。
16.前述權利要求中任一項的方法，其中所述掃描的穩態區包含相對于至多±10％的電壓的電化學電流變化。
17.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含被選定以提供25-400mV的穩態區的換向點。
18.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含在距換向點負向50至500mV的電位上終止的反向掃描。
19.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含在反向掃描電流偏離穩態電流達到至少25％時終止的反向掃描。
20.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含至少一個在氧化還原對的兩種物質之間提供至少100∶1濃度比率的電壓。
21.前述權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括至少一個在工作電極處的至少180mV的電位。
22.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含半積分數據處理。
23.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理包含對非循環掃描的電流值進行半積分，并測定穩態半積分電流。
24.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理將至少一個穩態電流與至少一個受血細胞容量影響的平衡電流區分開。
25.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半積分包含至少一個半波積分。
26.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理沒有時間依賴性因子。
27.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含血細胞容量補償，該補償包含測定電流峰值對穩態電流值的比率。
28.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含導數數據處理。
29.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含血細胞容量補償，該補償包含將負峰值除以正峰值。
30.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含半導數數據處理。
31.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半導數數據處理將至少一部分伏安測量電流區轉變為峰。
32.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含將至少一個穩態電流值引入補償方程。
33.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定樣品中的分析物濃度的步驟所提供的濃度值比用電量分析法替代所述非循環掃描時測得的濃度值更接近于由基準儀器測得的濃度值。
34.一種手提式分析物檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中包含適于被裝載傳感片的非循環掃描檢測裝置，其中所述非循環掃描檢測裝置包含至少兩個通過電路與顯示器電連通的裝置觸點，以及所述傳感片包含至少第一和第二所述傳感片觸點，第一所述傳感片觸點通過導體與工作電極電連通，第二所述傳感片觸點通過導體與對電極電連通，其中第一試劑層在其中至少一個電極上，所述第一試劑層包含氧化還原酶和氧化還原對中的至少一種物質。
35.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述分析物是葡萄糖。
36.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述第一試劑層在至少工作電極和對電極之上。
37.前述權利要求中任一項的裝置，包含處于至少對電極之上的第二試劑層，所述第二試劑層包含氧化還原對中的至少一種物質。
38.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述電路包含對所述傳感片實施非循環掃描的部件，其中所述傳感片載有所述樣品。
39.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中正向掃描的開始電壓與反向掃描的停止電壓不同。
40.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中在距電壓氧化還原對的形式電位E0′至多±20mV處開始正向掃描和結束反向掃描。
41.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述非循環掃描包含在氧化還原對的穩態區內的正向和反向線性掃描，所述掃描具有10-200mV的掃描范圍。
42.一種測定樣品中的分析物濃度的方法，其中包括對所述樣品實施伏安正向線性掃描；測量產生的電流；對被測電流作數據處理；以及測定所述樣品中的分析物濃度。
43.前述權利要求中任一項的方法，其中所述分析物為葡萄糖。
44.前述權利要求中任一項的方法，其中所述樣品為全血。
45.前述權利要求中任一項的方法，還包括在所述正向線性掃描的換向點對所述樣品實施伏安反向線性掃描。
46.前述權利要求中任一項的方法，其中所述伏安正向和反向線性掃描構成循環掃描。
47.前述權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包括以至少176mV/秒的速率改變掃描電壓。
48.前述權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包括以至少500mV/秒的速率改變掃描電壓。
49.前述權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包含400-1000mV的掃描范圍。
50.前述權利要求中任一項的方法，其中所述反向掃描包含至少25mV的穩態區。
51.前述權利要求中任一項的方法，其中所述掃描的穩態區包含相對于至多±10％的電壓的電化學電流變化。
52.前述權利要求中任一項的方法，其中所述換向點被選定以提供25-400mV的穩態區。
53.前述權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包含至少一個在氧化還原對的兩種物質之間提供至少100∶1濃度比率的電壓。
54.前述權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包含至少一個在工作電極處的至少180mV的電位。
55.前述權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理選自半積分、導數、半導數以及它們的組合。
56.前述權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理包含半積分數據處理。
57.前述權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理包含對正向掃描的電流值進行半積分并測定穩態半積分電流。
58.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理沒有時間依賴性因子。
59.前述權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理包含半導數數據處理。
60.前述權利要求中任一項的方法，其中所述半導數數據處理將至少一部分伏安測量電流區轉變為峰。
61.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含血細胞容量補償。
62.前述權利要求中任一項的方法，其中所述補償包含測定電流峰值對穩態電流值的比率。
63.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含將至少一個穩態電流值引入補償方程。
64.前述權利要求中任一項的方法，其中所述測定所述樣品中的分析物濃度的步驟提供的濃度值比用電量分析法替代伏安正向線性掃描時測得的濃度值更接近于由基準儀器測得的濃度值。
65.一種手提式分析物檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中包含適于被裝載傳感片的伏安掃描檢測裝置，其中所述伏安掃描檢測裝置包含至少兩個通過電路與顯示器電連通的裝置觸點；且所述傳感片包含至少第一和第二所述傳感片觸點，第一所述傳感片觸點通過導體與工作電極電連通，第二所述傳感片觸點通過導體與對電極電連通，其中第一試劑層在所述電極中的至少一個電極上，所述第一試劑層包含氧化還原酶和氧化還原對中的至少一種物質。
66.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述分析物為葡萄糖。
67.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括線性掃描。
68.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括循環掃描。
69.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述第一試劑層在至少工作電極和對電極上。
70.前述權利要求中任一項的裝置，還包括在所述對電極上的第二試劑層，所述第二試劑層包含氧化還原對中的至少一種物質，其中所述第一試劑層在所述工作電極上。
71.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述電路包含對所述傳感片實施伏安掃描的部件，其中所述傳感片載有所述樣品。
72.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述對所述傳感片實施伏安掃描的部件包含對所述傳感片實施線性掃描的部件。
73.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述對所述傳感片實施伏安掃描的所述部件包含對所述傳感片實施循環掃描的部件。
74.一種手提式檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中所述裝置適于被裝載傳感片，該裝置包含若干觸點；至少一個顯示器；以及在所述觸點和所述顯示器之間建立電連通的電路，其中包含處于電連通的加電器和處理器，所述處理器與包含計算機可讀取軟件代碼的計算機可讀取存儲介質電連通，當所述處理器執行計算機可讀取軟件代碼時，所述軟件代碼使所述處理器執行選自半積分、導數、半導數以及它們的組合的數據處理。
75.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述分析物為葡萄糖。
76.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述數據處理包含半積分數據處理。
77.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述數據處理包含導數數據處理。
78.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述數據處理包含半導數數據處理。
79.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取存儲介質還包含計算機可讀取的軟件代碼，當被所述處理器執行時，所述軟件代碼使所述加電器通過觸點實施伏安掃描。
80.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行前述權利要求中任一項的方法。
81.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行前述權利要求中任一項的方法。
82.一種手提式檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中所述裝置適于被裝載傳感片，該裝置包含若干觸點；至少一個顯示器；以及在所述觸點和所述顯示器之間建立電連通的電路，其中包含處于電連通的加電器和處理器，所述處理器與包含計算機可讀取軟件代碼的計算機可讀取存儲介質電連通，當所述處理器執行計算機可讀取軟件代碼時，所述軟件代碼使所述加電器通過觸點實施伏安掃描。
83.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括非循環掃描。
84.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括線性掃描。
85.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括循環掃描。
86.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行前述權利要求中任一項的方法。
87.前述權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行前述權利要求中任一項的方法。
權利要求
1.一種測定樣品中分析物濃度的方法，其中包括對所述樣品實施非循環掃描；以及測定所述樣品中的分析物濃度。
2.權利要求1的方法，其中所述分析物選自葡萄糖、膽固醇、甘油三酯、乳酸鹽、丙酮酸鹽、醇、膽紅素尿酸、NAD(P)H和一氧化碳。
3.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述分析物為葡萄糖。
4.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述樣品為生物樣品。
5.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述樣品為全血。
6.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中所述正向掃描的開始電壓與所述反向掃描的結束電壓不同。
7.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中在距電壓氧化還原對的形式電位E0′至多±20mV處開始正向掃描和結束反向掃描。
8.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含在氧化還原對的穩態區內的正向和反向線性掃描，所述掃描具有10-200mV的掃描范圍。
9.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至少176mV/秒的速率改變掃描電壓。
10.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至少500mV/秒的速率改變掃描電壓。
11.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至多175mV/秒的速率改變掃描電壓。
12.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括以至多50mV/秒的速率改變掃描電壓。
13.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括400-600mV的掃描范圍。
14.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括600-1000mV的掃描范圍。
15.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含至少25mV的穩態區。
16.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述掃描的穩態區包含相對于至多±10％的電壓的電化學電流變化。
17.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含被選定以提供25-400mV的穩態區的換向點。
18.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含在距換向點負向50至500mV的電位上終止的反向掃描。
19.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含在反向掃描電流偏離穩態電流達到至少25％時終止的反向掃描。
20.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包含至少一個在氧化還原對的兩種物質之間提供至少100∶1濃度比率的電壓。
21.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述非循環掃描包括至少一個在工作電極處的至少180mV的電位。
22.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含半積分數據處理。
23.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理包含對非循環掃描的電流值進行半積分，并測定穩態半積分電流。
24.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理將至少一個穩態電流與至少一個受血細胞容量影響的平衡電流區分開。
25.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半積分包含至少一個半波積分。
26.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理沒有時間依賴性因子。
27.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含血細胞容量補償，該補償包含測定電流峰值對穩態電流值的比率。
28.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含導數數據處理。
29.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含血細胞容量補償，該補償包含將負峰值除以正峰值。
30.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含半導數數據處理。
31.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半導數數據處理將至少一部分伏安測量電流區轉變為峰。
32.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含將至少一個穩態電流值引入補償方程。
33.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定樣品中的分析物濃度的步驟所提供的濃度值比用電量分析法替代所述非循環掃描時測得的濃度值更接近于由基準儀器測得的濃度值。
34.一種手提式分析物檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中包含適于被裝載傳感片的非循環掃描檢測裝置，其中所述非循環掃描檢測裝置包含至少兩個通過電路與顯示器電連通的裝置觸點，以及所述傳感片包含至少第一和第二所述傳感片觸點，第一所述傳感片觸點通過導體與工作電極電連通，第二所述傳感片觸點通過導體與對電極電連通，其中第一試劑層在其中至少一個電極上，所述第一試劑層包含氧化還原酶和氧化還原對中的至少一種物質。
35.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述分析物是葡萄糖。
36.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述第一試劑層在至少工作電極和對電極之上。
37.所進行的權利要求中任一項的裝置，包含處于至少對電極之上的第二試劑層，所述第二試劑層包含氧化還原對中的至少一種物質。
38.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述電路包含對所述傳感片實施非循環掃描的部件，其中所述傳感片載有所述樣品。
39.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中正向掃描的開始電壓與反向掃描的停止電壓不同。
40.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述非循環掃描包括正向和反向線性掃描，其中在距電壓氧化還原對的形式電位E0′至多±20mV處開始正向掃描和結束反向掃描。
41.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述非循環掃描包含在氧化還原對的穩態區內的正向和反向線性掃描，所述掃描具有10-200mV的掃描范圍。
42.一種測定樣品中的分析物濃度的方法，其中包括對所述樣品實施伏安正向線性掃描；測量產生的電流；對被測電流作數據處理；以及測定所述樣品中的分析物濃度。
43.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述分析物為葡萄糖。
44.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述樣品為全血。
45.所進行的權利要求中任一項的方法，還包括在所述正向線性掃描的換向點對所述樣品實施伏安反向線性掃描。
46.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述伏安正向和反向線性掃描構成循環掃描。
47.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包括以至少176mV/秒的速率改變掃描電壓。
48.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包括以至少500mV/秒的速率改變掃描電壓。
49.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包含400-1000mV的掃描范圍。
50.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述反向掃描包含至少25mV的穩態區。
51.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述掃描的穩態區包含相對于至多±10％的電壓的電化學電流變化。
52.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述換向點被選定以提供25-400mV的穩態區。
53.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包含至少一個在氧化還原對的兩種物質之間提供至少100∶1濃度比率的電壓。
54.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述正向掃描包含至少一個在工作電極處的至少180mV的電位。
55.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理選自半積分、導數、半導數以及它們的組合。
56.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理包含半積分數據處理。
57.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理包含對正向掃描的電流值進行半積分并測定穩態半積分電流。
58.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半積分數據處理沒有時間依賴性因子。
59.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述數據處理包含半導數數據處理。
60.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述半導數數據處理將至少一部分伏安測量電流區轉變為峰。
61.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含血細胞容量補償。
62.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述補償包含測定電流峰值對穩態電流值的比率。
63.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定包含將至少一個穩態電流值引入補償方程。
64.所進行的權利要求中任一項的方法，其中所述測定所述樣品中的分析物濃度的步驟提供的濃度值比用電量分析法替代伏安正向線性掃描時測得的濃度值更接近于由基準儀器測得的濃度值。
65.一種手提式分析物檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中包含適于被裝載傳感片的伏安掃描檢測裝置，其中所述伏安掃描檢測裝置包含至少兩個通過電路與顯示器電連通的裝置觸點；且所述傳感片包含至少第一和第二所述傳感片觸點，第一所述傳感片觸點通過導體與工作電極電連通，第二所述傳感片觸點通過導體與對電極電連通，其中第一試劑層在所述電極中的至少一個電極上，所述第一試劑層包含氧化還原酶和氧化還原對中的至少一種物質。
66.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述分析物為葡萄糖。
67.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括線性掃描。
68.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括循環掃描。
69.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述第一試劑層在至少工作電極和對電極上。
70.所進行的權利要求中任一項的裝置，還包括在所述對電極上的第二試劑層，所述第二試劑層包含氧化還原對中的至少一種物質，其中所述第一試劑層在所述工作電極上。
71.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述電路包含對所述傳感片實施伏安掃描的部件，其中所述傳感片載有所述樣品。
72.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述對所述傳感片實施伏安掃描的部件包含對所述傳感片實施線性掃描的部件。
73.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述對所述傳感片實施伏安掃描的所述部件包含對所述傳感片實施循環掃描的部件。
74.一種手提式檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中所述裝置適于被裝載傳感片，該裝置包含若干觸點；至少一個顯示器；以及在所述觸點和所述顯示器之間建立電連通的電路，其中包含處于電連通的加電器和處理器，所述處理器與包含計算機可讀取軟件代碼的計算機可讀取存儲介質電連通，當所述處理器執行計算機可讀取軟件代碼時，所述軟件代碼使所述處理器執行選自半積分、導數、半導數以及它們的組合的數據處理。
75.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述分析物為葡萄糖。
76.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述數據處理包含半積分數據處理。
77.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述數據處理包含導數數據處理。
78.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述數據處理包含半導數數據處理。
79.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取存儲介質還包含計算機可讀取的軟件代碼，當被所述處理器執行時，所述軟件代碼使所述加電器通過觸點實施伏安掃描。
80.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行所進行的權利要求中任一項的方法。
81.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行所進行的權利要求中任一項的方法。
82.一種手提式檢測裝置，用于測定樣品中的分析物濃度，其中所述裝置適于被裝載傳感片，該裝置包含若干觸點；至少一個顯示器；以及在所述觸點和所述顯示器之間建立電連通的電路，其中包含處于電連通的加電器和處理器，所述處理器與包含計算機可讀取軟件代碼的計算機可讀取存儲介質電連通，當所述處理器執行計算機可讀取軟件代碼時，所述軟件代碼使所述加電器通過觸點實施伏安掃描。
83.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括非循環掃描。
84.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括線性掃描。
85.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述伏安掃描包括循環掃描。
86.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行所進行的權利要求中任一項的方法。
87.所進行的權利要求中任一項的裝置，其中所述計算機可讀取軟件代碼在被所述處理器執行時，使所述電路執行所進行的權利要求中任一項的方法。
全文摘要
本發明涉及測定樣品中的分析物濃度的系統、方法及裝置。在測定樣品中的分析物濃度時，線性、循環或非循環伏安掃描和/或半積分、導數或半導數等數據處理的使用可提高準確性。血細胞容量補償并結合數據處理可降低血細胞容量對全血中葡萄糖分析的影響。另一方面，快速率掃描可降低血細胞容量的影響。
文檔編號G01N33/487GK1981192SQ200580022790
公開日2007年6月13日 申請日期2005年5月16日 優先權日2004年5月14日
發明者伍煥平 申請人:拜爾健康護理有限責任公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
