專(zhuān)利名稱(chēng)：用于確定樣本流體中的分析物的濃度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供在測(cè)量流體中的分析物的濃度時(shí)使用的測(cè)量方法和設(shè)備。本發(fā)明更具體地但非排他性地涉及可以被用于測(cè)量血液中的葡萄糖濃度的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
測(cè)量物質(zhì)的濃度、尤其是在存在其它混雜物質(zhì)的情況下在許多領(lǐng)域中是重要的，并且尤其是在醫(yī)療診斷中。例如，諸如血液的體液中的葡萄糖的測(cè)量結(jié)果對(duì)糖尿病的有效治療而言是關(guān)鍵性的。
糖尿病治療通常涉及兩個(gè)類(lèi)型的胰島素治療基礎(chǔ)和丸剤。基礎(chǔ)胰島素涉及連續(xù)的、例如定時(shí)釋放的胰島素。丸劑胰島素治療提供附加劑量的更快起作用的胰島素以調(diào)節(jié)由各種因素引起的血糖的波動(dòng)，包括糖和碳水化合物的膳食時(shí)間新陳代謝等。血糖波動(dòng)的適當(dāng)調(diào)節(jié)要求血液中的葡萄糖濃度的準(zhǔn)確測(cè)量。做不到這一點(diǎn)可能產(chǎn)生極端的并發(fā)癥，包括失明或削弱的四肢中的循環(huán)，這可能最終使糖尿病患者喪失他或她的手指、手、腳等的使用。已知用于測(cè)量血液樣本中的分析物(例如葡萄糖)的濃度的多種方法。此類(lèi)方法通常屬于兩類(lèi)中的ー個(gè)光學(xué)方法和電化學(xué)方法。光學(xué)方法一般地涉及反射率或吸收率光譜學(xué)以觀察試劑中的光譜移位。此類(lèi)移位是由產(chǎn)生指示分析物濃度的色彩變化的化學(xué)反應(yīng)引起的。替換地，電化學(xué)方法一般地涉及指示分析物濃度的安培計(jì)或庫(kù)侖計(jì)響應(yīng)。參見(jiàn)例如授予Columbus的美國(guó)專(zhuān)利No. 4，233，029、授予Pace的美國(guó)專(zhuān)利No. 4，225，410、授予Columbus的美國(guó)專(zhuān)利No. 4, 323, 536、授予Muggli的美國(guó)專(zhuān)利No. 4, 008, 448、授予Lilja等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 4, 654, 197、授予Szuminsky等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5, 108, 564、授予Nankai等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5, 120, 420、授予Szuminsky等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5, 128, 015、授予White的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，243，516、授予Diebold等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，437，999、授予Pollmann等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，288，636、授予Carter等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，628，890、授予Hill等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，682，884、授予Hill等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5，727，548、授予Crismore等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 5, 997, 817、授予Fujiwara等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 6, 004, 441、授予Priedel等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 4，919，770、授予Shieh的美國(guó)專(zhuān)利No. 6，054, 039以及授予Beaty等人的美國(guó)專(zhuān)利No. 6，645，368，其全部被整體地通過(guò)引用結(jié)合到本文中。為了用戶的方便起見(jiàn)，減少顯示血液樣本中的葡萄糖水平的指示所需的時(shí)間多年來(lái)已經(jīng)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)員的目標(biāo)。測(cè)試時(shí)間已經(jīng)從花費(fèi)約兩分鐘來(lái)顯示讀數(shù)的早期比色產(chǎn)品減少至約20 40秒的時(shí)間。最近，已經(jīng)描述了短于十秒的測(cè)試時(shí)間(參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利No. 7，276，146和7，276，147)，并且當(dāng)前市場(chǎng)上的多個(gè)產(chǎn)品廣告了約五秒的測(cè)試時(shí)間。在各種專(zhuān)利申請(qǐng)中已經(jīng)討論了小于兩秒的最短測(cè)試時(shí)間(參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No. 2003/0116447A1和2004/0031682A1 )。但就結(jié)果基本上受到混雜干擾物的影響而言，用這些技術(shù)，未完全達(dá)到短測(cè)試時(shí)間的實(shí)際實(shí)用性。用于測(cè)量血液中的化學(xué)制品的濃度的電化學(xué)方法的重要限制是混雜的變量對(duì)分析物的擴(kuò)散和實(shí)際的各種活性成組的影響。對(duì)血糖測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度的限制示例包括血液組成或狀態(tài)(而不是被測(cè)量的方面)的變化。例如，血細(xì)胞比容(紅血球的濃度)或血液中的其它化學(xué)制品的濃度的變化可能影響血液樣本的信號(hào)生成。血液樣本的溫度變化是測(cè)量血液化學(xué)作用中的混雜變量的另ー示例。在其中結(jié)果未被針對(duì)諸如血細(xì)胞比容和溫度的其它變量或干擾物進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用中，短測(cè)試時(shí)間之后報(bào)告的血糖響應(yīng)的實(shí)用性是有問(wèn)題的。 相對(duì)于血液樣本中的血細(xì)胞比容，現(xiàn)有技術(shù)方法已經(jīng)依賴(lài)于紅血球從樣本中的血漿的分離，例如，借助于玻璃纖維過(guò)濾器或者包含用僅允許血漿進(jìn)入膜的成孔劑的試劑膜。用玻璃纖維過(guò)濾器進(jìn)行的紅血球的分離增加測(cè)量所需的血液樣本的尺寸，這與測(cè)試儀表客戶的預(yù)期相反。多孔膜僅在減少血細(xì)胞比容效果時(shí)是部分有效的，并且必須與增加的延遲時(shí)間和/或AC測(cè)量結(jié)果(參見(jiàn)下文)相組合地使用以實(shí)現(xiàn)期望的準(zhǔn)確度?，F(xiàn)有技術(shù)方法還已嘗試通過(guò)使用包括樣本在測(cè)試條試劑上的較長(zhǎng)培育時(shí)間的DC測(cè)量結(jié)果、從而減小樣本血細(xì)胞比容對(duì)測(cè)量葡萄糖值的影響的幅值來(lái)減少或消除血細(xì)胞比容干擾。此類(lèi)方法還遭受大大增加的測(cè)試時(shí)間。在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811以及本申請(qǐng)的母案的公開(kāi)中教導(dǎo)了用以減少或消除血細(xì)胞比容和溫度干擾的其它嘗試，其中，向樣本施加低振幅的AC電勢(shì)以便基于相角(在本文中也稱(chēng)為“相位”)和從電流響應(yīng)到AC激勵(lì)信號(hào)的導(dǎo)納信息來(lái)確定某些樣本特性。如所教導(dǎo)的，在連續(xù)塊中施加AC激勵(lì)信號(hào)的多個(gè)頻率，后面是常規(guī)DC激勵(lì)信號(hào)。然而，那些公開(kāi)指示了本發(fā)明人的存在必須施加每個(gè)頻率、以便從AC和DC激勵(lì)信號(hào)兩者獲得有用的、已知的且合理地可再現(xiàn)的信息的最小時(shí)間極限的意見(jiàn)。盡管那樣，實(shí)際上從完整的AC方法可實(shí)現(xiàn)的最短總測(cè)試時(shí)間是3秒。替換地，為了在小于3秒中實(shí)現(xiàn)實(shí)際分析，對(duì)在AC激勵(lì)期間所使用的頻率塊數(shù)目施加限制，即是2個(gè)塊而不是4個(gè)。然而，減少所使用的頻率塊的數(shù)目可能對(duì)在修正多個(gè)干擾物(例如血細(xì)胞比容和溫度)時(shí)可獲得的準(zhǔn)確度水平具有負(fù)面影響。如在AC激勵(lì)的這些先前公開(kāi)中所教導(dǎo)的，通過(guò)獲得多個(gè)修正因數(shù)能夠針對(duì)多個(gè)干擾物實(shí)現(xiàn)所指示葡萄糖的修正，諸如源自于AC信號(hào)激勵(lì)的多個(gè)頻率的相位和/或?qū)Ъ{響應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)多個(gè)修正因數(shù)測(cè)量干擾物的単獨(dú)或不同方面時(shí)，或者當(dāng)其受到ー個(gè)干擾物而不是另ー個(gè)的影響時(shí)，其是特別有益的。此外，還可以將被用于確定期望分析物濃度的修正因數(shù)或者甚至測(cè)量結(jié)果用于計(jì)算并可選地報(bào)告附加參數(shù)，諸如血液的血細(xì)胞比容水平或血細(xì)胞比容范圍。通過(guò)減少潛在修正因數(shù)的數(shù)目，例如，測(cè)量來(lái)自AC激勵(lì)的僅兩個(gè)而不是三個(gè)、四個(gè)或更多頻率的相位和/或?qū)Ъ{，潛在有用的信息可能被拋棄。例如，諸如血細(xì)胞比容水平或血細(xì)胞比容范圍的信息對(duì)于用戶而言可能是有用信息，尤其是對(duì)于臨床環(huán)境中的保健提供者而言，在那里，可以在例行血糖測(cè)試中識(shí)別由于疾病或治療而對(duì)醫(yī)療上顯著異常的血細(xì)胞比容更加敏感的病人。例如，除葡萄糖濃度之外還提供血細(xì)胞比容水平在某些環(huán)境中將是有價(jià)值的信息片，作為由現(xiàn)有技術(shù)提出的解決方案的結(jié)果，其可能被丟失。因此，需要一種即使在存在混雜變量的情況下也更準(zhǔn)確地測(cè)量血糖的系統(tǒng)和方法，所述混雜變量包括血細(xì)胞比容、溫度和血液中的其它化學(xué)制品的濃度的變化。此外需要具有小于2秒的測(cè)試時(shí)間的此類(lèi)系統(tǒng)和方法。同樣地需要用小于2秒的測(cè)試時(shí)間來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量任何生物流體的任何在醫(yī)療上顯著的成分的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的目的是提供此類(lèi)系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了ー種用于確定生物流體的醫(yī)療上顯著的成分的濃度的方法，包括以下步驟向生物流體施加具有AC分量的第一信號(hào)；測(cè)量對(duì)第一信號(hào)的第一電流響應(yīng)；向生物流體施加包括DC信號(hào)的第二信號(hào)；測(cè)量對(duì)第二信號(hào)的第二電流響應(yīng)；將第一和第二響應(yīng)組合；以及確定醫(yī)療上顯著的成分的濃度指示。在其它實(shí)施例中，用于完成各步驟的時(shí)間不超過(guò)約2秒。在其它實(shí)施例中，來(lái)自該方法的總系統(tǒng)誤差不超過(guò)約10%。在其它實(shí)施例中，第一信號(hào)包括包含多頻率激勵(lì)波形的AC信號(hào)，其中，一般地同時(shí)地施加而不是連續(xù)地施加不同的AC頻率以便使用于完成第一和第二信號(hào)的施加的時(shí)間最小化。本發(fā)明可用于多種醫(yī)療上顯著的成分(或者分析物，因?yàn)槠溥€稱(chēng)為例如葡萄糖、乳酸、膽固醇、三酸甘油酯等，葡萄糖是最突出的分析物)和生物流體(或樣本流體)，例如血液、血清、血漿、尿液等，血液是最典型的示例。
根據(jù)本文中的描述和如在所附權(quán)利要求中所闡述的，將理解系統(tǒng)和方法的其它實(shí)施例。


將參照附圖僅以示例的方式進(jìn)ー步描述本發(fā)明，在附圖中
圖I是用于使用具有約3. 6μπι的試劑層厚度的生物傳感器的測(cè)量的電流對(duì)比時(shí)間的圖，其被針對(duì)樣本施加與DC激勵(lì)的時(shí)間之間的時(shí)間參數(shù)化。圖2是示出在本文所述的第一共變研究中使用的葡萄糖、血細(xì)胞比容和溫度水平的表格。圖3用表格方式舉例說(shuō)明用于本文所述的第一研究的激勵(lì)信號(hào)分布和時(shí)序。圖4用圖的方式舉例說(shuō)明用于本文所述的第一研究的激勵(lì)信號(hào)分布和時(shí)序。圖5是用于來(lái)自本文所述的第一研究的未修正測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖6是用于使用本文所述的方法修正的圖5的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖7是用于使用具有約I. 6μπι的試劑層厚度的生物傳感器的測(cè)量的電流對(duì)比時(shí)間的圖，其被針對(duì)樣本施加與DC激勵(lì)的施加之間的時(shí)間參數(shù)化。圖8是示出本文所述的第一研究中的AC響應(yīng)的穩(wěn)定化的導(dǎo)納對(duì)比時(shí)間的圖。圖9是示出本文所述的第一研究中的生物傳感器試劑條的截面厚度的圖。圖10是示出在本文所述的第一研究中使用的全血樣本的葡萄糖、血細(xì)胞比容和溫度水平的表格。圖11舉例說(shuō)明被用于本文所述的第二研究的激勵(lì)信號(hào)分布和時(shí)序。圖12是示出在本文所述的第二研究中使用的三個(gè)試劑厚度的測(cè)量性能的表格。圖13是用于本文所述的第二研究的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖水平的圖。圖14是示出用于在本文所述的第二研究中獲得的未修正DC數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖15是示出用于使用AC測(cè)量數(shù)據(jù)修正的圖14的DC數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖16是在本文所述的第三研究中使用的一個(gè)實(shí)施例多正弦激勵(lì)波形的圖。圖17A是用于使用本文公開(kāi)的方法獲得的第三共變血糖測(cè)量研究的200ms導(dǎo)納和相位響應(yīng)數(shù)據(jù)的表格。圖17B是來(lái)自圖17A的數(shù)據(jù)表的導(dǎo)納幅值對(duì)比血細(xì)胞比容的圖。圖17C是來(lái)自圖17A的數(shù)據(jù)表的相位對(duì)比血細(xì)胞比容的圖。圖18是示出本文所述的第三研究中的幾個(gè)測(cè)試時(shí)間處的未修正血糖測(cè)量結(jié)果評(píng) 估以及用于使用本文公開(kāi)的方法修正的相同數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果評(píng)估兩者的表格。圖19是用于來(lái)自本文所述的第三研究的未修正測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖20是用于使用本文公開(kāi)的方法修正的圖19的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖21是示出用于圖19的未修正數(shù)據(jù)和圖20的已修正數(shù)據(jù)兩者的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖22是示出本文所述的第四研究中的幾個(gè)測(cè)試時(shí)間處的未修正血糖測(cè)量結(jié)果評(píng)估以及用于使用本文公開(kāi)的方法修正的相同數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果評(píng)估兩者的表格。圖23是用于來(lái)自本文所述的第四研究的未修正測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖24是用于使用本文公開(kāi)的方法修正的圖23的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖25是示出用于圖23的未修正數(shù)據(jù)和圖24的已修正數(shù)據(jù)兩者的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖26是示出用于本文所述的第四共變研究的結(jié)果的目標(biāo)對(duì)比實(shí)際值的表格。圖27是來(lái)自本文所述的第四共變研究的導(dǎo)納幅值對(duì)比血細(xì)胞比容的圖。圖28是來(lái)自本文所述的第四共變研究的相位對(duì)比血細(xì)胞比容的圖。圖29是源自于測(cè)量序列的示例性電流響應(yīng),該測(cè)量序列包括多頻率AC激勵(lì)波形、后面是DC激勵(lì)，在具有93 mg/dL的目標(biāo)葡萄糖濃度和70%血細(xì)胞比容的全血樣本上執(zhí)行。圖30是已知潤(rùn)濕試劑施加過(guò)程中的根據(jù)涂層重量的估計(jì)和測(cè)量干燥涂層膜厚度的表格。圖31是來(lái)自本文所述的第五共變研究的導(dǎo)納幅值對(duì)比血細(xì)胞比容的圖。圖32是在不同測(cè)試時(shí)間處測(cè)量并按血細(xì)胞比容共變的DC電流響應(yīng)的圖。圖33是來(lái)自本文所述的第五研究的用于在900ms處測(cè)量的未修正DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖34是根據(jù)本文所述的第五研究的用于在900ms處測(cè)量且被修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖35是根據(jù)本文所述的第五研究的用于在IlOOms處測(cè)量且被修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖36是根據(jù)本文所述的第五研究的用于在1500ms處測(cè)量且被修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。
圖37是根據(jù)本文所述的第五研究的用于在2000ms處測(cè)量且被修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖38是根據(jù)本文所述的第五研究的用于在2500ms處測(cè)量且被修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖39是根據(jù)本文所述的第五研究的用于在3000ms處測(cè)量且被修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的圖。圖40是示出根據(jù)本文所述的第五研究的用于被修正的不同DC測(cè)試時(shí)間處的已修正響應(yīng)的TSE的表格。圖41是示出根據(jù)本文所述的第五研究的用于在900ms處的未修正DC響應(yīng)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖42是示出根據(jù)本文所述的第五研究的用于被來(lái)自ー個(gè)AC頻率的響應(yīng)數(shù)據(jù)修·正的900ms處的DC響應(yīng)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖43是示出根據(jù)本文所述的第五研究的用于被來(lái)自另ー AC頻率的響應(yīng)數(shù)據(jù)修正的900ms處的DC響應(yīng)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。圖44是示出根據(jù)本文所述的第五研究的用于被來(lái)自兩個(gè)AC頻率的響應(yīng)數(shù)據(jù)修正的900ms處的DC響應(yīng)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)葡萄糖對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖的Clark誤差網(wǎng)格。
具體實(shí)施例方式出于促進(jìn)對(duì)本發(fā)明原理的理解的目的，現(xiàn)在將對(duì)在圖中舉例說(shuō)明的實(shí)施例進(jìn)行參考，并將使用特定語(yǔ)言來(lái)描述那些實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是并不意圖限制本發(fā)明的范圍。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員正常地想到的，可以預(yù)期所示設(shè)備中的變更和修改以及如本文舉例說(shuō)明的本發(fā)明原理的進(jìn)ー步應(yīng)用并期望其受到保護(hù)。特別地，雖然在血糖測(cè)試設(shè)備和測(cè)量方法方面討論的本發(fā)明，但預(yù)期可以將本發(fā)明與用于測(cè)量其它分析物和其它樣本類(lèi)型的設(shè)備一起使用。此類(lèi)替換實(shí)施例要求對(duì)本文所討論的實(shí)施例的某些適應(yīng)，其對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法允許在超快的測(cè)試時(shí)間中(即不超過(guò)約2秒)準(zhǔn)確地測(cè)量流體中的分析物。特別地，分析物的測(cè)量仍是準(zhǔn)確的，盡管存在干擾物，否則其將引起誤差。例如，根據(jù)本發(fā)明的血糖計(jì)在沒(méi)有通常由樣本的血細(xì)胞比容水平和樣本的溫度的變化引起的誤差的情況下測(cè)量全血樣本內(nèi)的血糖的濃度。血糖的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于糖尿病患者的失明、循環(huán)損失以及血糖的不適當(dāng)調(diào)節(jié)的其它并發(fā)癥的預(yù)測(cè)而言是無(wú)價(jià)的。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的附加優(yōu)點(diǎn)是能夠更快速地且用小得多的樣本體積來(lái)進(jìn)行測(cè)量，使得糖尿病人測(cè)量其血糖更加方便。同樣地，血液、尿液或其它生物流體中的其它分析物的準(zhǔn)確且快速的測(cè)量提供改善的大范圍的醫(yī)學(xué)條件的診斷和治療。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是電化學(xué)葡萄糖計(jì)通常(但并不總是)在存在試劑的情況下測(cè)量血液樣本的電化學(xué)響應(yīng)。試劑與葡萄糖反應(yīng)而產(chǎn)生否則在血液中不存在的載荷子。因此，在存在給定信號(hào)的情況下的血液的電化學(xué)響應(yīng)意圖主要取決于血糖的濃度。然而，其次，血液對(duì)給定信號(hào)的電化學(xué)響應(yīng)可以取決于其它因素，包括血細(xì)胞比容和溫度。參見(jiàn)例如美國(guó)專(zhuān)利No. 5，243，516 ；No. 5，288，636 ；No. 5，352，351 ；No. 5，385，846 ;和 No. 5，508，171，其討論了血細(xì)胞比容對(duì)血糖測(cè)量結(jié)果的混雜影響，并且其被整體地通過(guò)引用結(jié)合到本文中。另外，某些其它化學(xué)制品可能影響載荷子通過(guò)血液樣本的傳遞，包括例如尿酸、膽紅素和氧，從而引起葡萄糖的測(cè)量中的誤差。本文公開(kāi)的各種實(shí)施例涉及在仍遞送被針對(duì)混雜的干擾物(假設(shè)其為血細(xì)胞比容和溫度、或其它干擾物)進(jìn)行修正的分析物測(cè)量結(jié)果(假設(shè)其為血糖或另一流體樣本分析物)的同時(shí)允許實(shí)現(xiàn)較短的測(cè)試時(shí)間的系統(tǒng)和方法。本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)小于兩秒的測(cè)試時(shí)間，包括小于一秒的時(shí)間。本文所示使用的“總測(cè)試時(shí)間”被定義為從第ー電信號(hào)將被施加于樣本時(shí)的樣本檢測(cè)(或樣本劑量充分性，如果兩者都被檢測(cè)到)到在濃度確定計(jì)算中使用的最后ー個(gè)測(cè)量結(jié)果的獲取的時(shí)間長(zhǎng)度。除較短的總測(cè)試時(shí)間之外，本文公開(kāi)的實(shí)施例導(dǎo)致分析物測(cè)量結(jié)果具有較低的總系統(tǒng)誤差或“TSE”。TSE—般地包括系統(tǒng)和方法的準(zhǔn)確度和精度的組合度量。其通常被計(jì) 算為(絕對(duì)偏置)+2* (精度)，其中，偏置=標(biāo)準(zhǔn)化誤差的平均值；精度=StdDev (標(biāo)準(zhǔn)化誤差)。通常相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化誤差。例如，在血糖測(cè)量的背景下，對(duì)于小于或等于75 mg/dl的基準(zhǔn)葡萄糖樣本而言，標(biāo)準(zhǔn)化誤差=(預(yù)測(cè)葡萄糖一基準(zhǔn)葡萄糖)；但對(duì)于大于75 mg/dl的基準(zhǔn)葡萄糖樣本而言，標(biāo)準(zhǔn)化誤差=(預(yù)測(cè)葡萄糖一基準(zhǔn)葡萄糖)*100/ (基準(zhǔn)葡萄糖)。本文所使用的短語(yǔ)“具有AC分量的信號(hào)”指的是具有ー些交流電勢(shì)(電壓)部分的信號(hào)。例如，該信號(hào)可以是具有100%交流電勢(shì)(電壓)且沒(méi)有DC部分的“ AC信號(hào)”;該信號(hào)可以具有在時(shí)間上分離的AC和DC部分；或者該信號(hào)可以是具有DC偏移的AC(AC和DC信號(hào)被疊加)。在后一種情況下，仍可以將信號(hào)描述為具有AC分量，即使可變電勢(shì)的極性并不交替。示例I和2描述了其中總測(cè)試時(shí)間被減小的實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。在每個(gè)示例中，使用AC塊以便生成將被與DC測(cè)量結(jié)果在算法上組合的修正數(shù)據(jù)，與在ACXU-CHEK Aviva儀表中使用的已知測(cè)量序列類(lèi)似。也就是說(shuō)，以連續(xù)的方式施加多個(gè)AC電勢(shì)頻率，針對(duì)每個(gè)頻率確定電流響應(yīng)及其它測(cè)量數(shù)據(jù)。然而，在示例I和2中，通過(guò)減少用于每個(gè)連續(xù)AC頻率塊的時(shí)間以及用于DC塊的時(shí)間來(lái)減少總測(cè)試時(shí)間。示例I詳述了在共變研究中使用這些縮減時(shí)間塊的實(shí)驗(yàn)，其使用具有一般試劑層厚度的生物傳感器。示例2詳述了使用具有可變?cè)噭雍穸鹊纳飩鞲衅鞯脑诠沧冄芯恐芯哂锌s減時(shí)間的實(shí)驗(yàn)。使用室內(nèi)數(shù)據(jù)獲取測(cè)試臺(tái)(DATS電勢(shì)恒定器)來(lái)執(zhí)行用于示例I和2的測(cè)量序列，包括被配置為多儀表測(cè)試臺(tái)的ー組血糖計(jì)，其使用已修改代碼密鑰來(lái)對(duì)期望的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行編程。雖然可以利用用于測(cè)試序列的多種方法和持續(xù)時(shí)間來(lái)對(duì)儀表進(jìn)行編程和配置，但存在幾個(gè)限制，諸如在儀表硬件中預(yù)先編程的可用頻率的選擇。此室內(nèi)測(cè)試臺(tái)在下文中將被稱(chēng)為“DATS”。本文中公開(kāi)的本發(fā)明的某些實(shí)施例一般地通過(guò)使用多頻激勵(lì)波形技術(shù)在較短時(shí)間段內(nèi)在多個(gè)頻率下利用AC測(cè)試數(shù)據(jù)的收集。示例3和4描述了其中使用多頻激勵(lì)波形的實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)。這些多頻激勵(lì)波形是通過(guò)將變化頻率的多個(gè)單獨(dú)波形加在一起、使得流體樣本同時(shí)被多個(gè)頻率激勵(lì)而形成的。多頻激勵(lì)波形不僅允許有短的測(cè)量時(shí)間，而且有自適應(yīng)測(cè)量序列，因?yàn)锳C信號(hào)數(shù)據(jù)收集由于施加的激勵(lì)的交變極性而并不以DC測(cè)量所做的方式永久地改變所感測(cè)的化學(xué)作用。此外，按照在共同待決公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) US-2004-0157339-A1、US-2004-0157337-Al、2004/0157338_Al、US-2004-0260511-AUUS-2004-0256248-A1和US-2004-0259180-A1中公開(kāi)的方法，在低激勵(lì)A(yù)C電勢(shì)下施加AC信號(hào)的附加頻率，以便生成非法拉第電流響應(yīng)，由此，相角提供某些干擾因素的指示，根據(jù)此指示能夠進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)干擾物修正的確定并將其用于更準(zhǔn)確地確定流體樣本中的分析物濃度。然后可以測(cè)量所得到的樣本響應(yīng)并通過(guò)使用諸如離散傅立葉變換(DFT)的傅立葉變換技術(shù)來(lái)推導(dǎo)每個(gè)激勵(lì)頻率分量。雖然本文中公開(kāi)的各種示例利用多正弦激勵(lì)波形，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是可以使用具有任何期望形狀的単獨(dú)波形來(lái)構(gòu)造多頻率波形，諸如三角形、正方形、鋸齒形、△形等，僅舉幾個(gè)非限制性示例。用來(lái)產(chǎn)生多頻率波形的分量AC波形每個(gè)可以具有任何期望的頻率和任何期望的振幅。多頻率技術(shù)的使用不僅縮短了收集期望數(shù)據(jù)所需的時(shí)間(因?yàn)橥瑫r(shí)地而不是連續(xù)地進(jìn)行AC測(cè)量)，而且更好地相關(guān)以進(jìn)行修正，因?yàn)闃颖驹趯?duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)間頻率的數(shù)據(jù)收集期間減少地變化。并且，可以在時(shí)間上與DC測(cè)量更接近地進(jìn)行AC測(cè)量。各AC和DC測(cè)量期間的樣本狀態(tài)之間的更好的相關(guān)允許更好的干擾物補(bǔ)償，即使樣本不處于穩(wěn)定狀態(tài)。
用于示例3和4的測(cè)量是用基于來(lái)自Agilent的VXI部件構(gòu)造的電化學(xué)測(cè)試臺(tái)執(zhí)行的，并且其是可編程的以便以請(qǐng)求的組合和序列向傳感器施加AC和DC電勢(shì)并測(cè)量所得到的傳感器的電流響應(yīng)。數(shù)據(jù)被從電化學(xué)分析儀傳遞至臺(tái)式計(jì)算機(jī)以便使用Microsoft Excel 進(jìn)行分析。可以用具有適當(dāng)頻率響應(yīng)分析儀和數(shù)字信號(hào)獲取系統(tǒng)的任何市售可編程電勢(shì)恒定器來(lái)執(zhí)行測(cè)量。對(duì)于商業(yè)用途而言，可以在專(zhuān)用低成本手持式測(cè)量設(shè)備中執(zhí)行該方法，諸如ACCU-CHEK AVIVA 血糖計(jì)，其中，固件被配置為使得能夠以多頻波形來(lái)實(shí)現(xiàn)AC信號(hào)的施加。在此類(lèi)情況下，可以將測(cè)量參數(shù)包含于或提供給儀表的固件，并且在沒(méi)有用戶交互的情況下自動(dòng)地執(zhí)行測(cè)量序列和數(shù)據(jù)評(píng)估。例如，使用如上所述的可編程電勢(shì)穩(wěn)定器，執(zhí)行測(cè)量并分析結(jié)果，其方式為將包含分析物的樣本施加于生物傳感器并用設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)之后小于2秒的總測(cè)試時(shí)間是可能的。同樣地,可以為ACXU-CHEK AVIVA 血糖計(jì)的固件提供被配置和布置成促使測(cè)量序列在相同時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的測(cè)量參數(shù)，即包含分析物的樣本被施加于生物傳感器并用儀表進(jìn)行檢測(cè)之后小于2秒的總測(cè)試時(shí)間。當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)的評(píng)估完成時(shí)，通常是獲取最后ー個(gè)測(cè)量結(jié)果之后25 50 ms，可以在儀表的數(shù)字顯示器上顯示測(cè)量結(jié)果。示例I一具有怏諫總測(cè)試時(shí)間的連續(xù)多個(gè)AC頻率測(cè)試
美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811教導(dǎo)了后面是DC塊的連續(xù)施加的多頻率AC塊的使用。例如，在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811中描述的示例5利用后面是DC激勵(lì)的AC激勵(lì)的連續(xù)施加。激勵(lì)i信號(hào)包括被施加約I. 8秒的10 kHz AC信號(hào)、被施加約O. 2秒的20 kHz AC信號(hào)、被施加約O. 2秒的2 kHz AC信號(hào)、被施加約O. 2秒的I kHz AC信號(hào)以及被施加約O. 5秒的DCイ目號(hào)?？倻y(cè)試時(shí)間是3. O秒。在該專(zhuān)利的示例6中，期望使用被用于該專(zhuān)利中的示例5的相同測(cè)試條設(shè)計(jì)來(lái)獲得低到I. I秒的總測(cè)試時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，本發(fā)明人不相信其可以簡(jiǎn)單地在較短的時(shí)間段內(nèi)施加示例5的連續(xù)激勵(lì)。如在專(zhuān)利中所述的
“使用上文中針對(duì)示例5所述的相同測(cè)試條1700和試劑，利用圖24中所示的激勵(lì)分布以便減少總測(cè)試時(shí)間。如相對(duì)于示例5所述的，可以確定20 kHz和10 kHz下的相角與血細(xì)胞比容估計(jì)最緊密地相關(guān)。因此在示例6中判定使激勵(lì)的AC部分局限于兩個(gè)頻率以便減少總測(cè)試時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)總測(cè)試時(shí)間的進(jìn)ー步減少，與DC信號(hào)同時(shí)地施加10 kHz AC激勵(lì)(即具有DC偏移的AC信號(hào))，該理論是此組合模式允許收集用于DC電流、AC相位和AC導(dǎo)納的同時(shí)結(jié)果，提供最快速的可能結(jié)果。因此，在O. 9秒內(nèi)施加20 kHz信號(hào)。其后，在O. I秒間隔之后同時(shí)地施加10 kHz和DC信號(hào)達(dá)I. O秒。，，
(美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811，第23欄，第23 40行)。美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811的發(fā)明人因此相信為了將總測(cè)試時(shí)間縮短至3. O秒以下，其需要去除AC激勵(lì)塊中的兩個(gè)(在2 kHz和I kHz的那些)并與DC激勵(lì)同時(shí)地施加其余兩個(gè)AC激勵(lì)塊中的ー個(gè)。在圖I和圖7中舉例說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)中的此信念的ー個(gè)原因，其中，針對(duì)其中樣本施加之后的AC激勵(lì)信號(hào)的施加時(shí)序改變的各種測(cè)試示出了所施加的樣本對(duì)試劑化學(xué)作用的測(cè)量的DC響應(yīng)?？梢钥吹疆?dāng)在樣本施加之后非?？焖俚厥┘覦C激勵(lì)時(shí)，響應(yīng)未顯示出預(yù)期的Cottrellian衰減,從而使得對(duì)于快速測(cè)試時(shí)間而言樣本葡萄糖濃度的準(zhǔn)確確定是不可能的。這是因?yàn)樵噭觾?nèi)的酶和媒劑可用性、水合作用以及擴(kuò)散限制了能夠以可再現(xiàn)方式進(jìn)行DC測(cè)量多久。傳感器之間的試劑水合作用和涂層均勻性是能夠多快地測(cè)量DC響應(yīng)的顯著因素。
·
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較短的AC時(shí)間是可能的，因?yàn)榧词乖谳^早的時(shí)間，在AC響應(yīng)數(shù)據(jù)中也提出了將與諸如血細(xì)胞比容的干擾相關(guān)的信息。雖然在前IOOms內(nèi)存在AC的某些穩(wěn)定化，但甚至在短時(shí)間的用于AC的信號(hào)也與血細(xì)胞比容干擾很好地相關(guān)。將以相同的間隔從期望的葡萄糖DC響應(yīng)收集的信息用于所有期望頻率使得能夠?qū)崿F(xiàn)DC葡萄糖響應(yīng)與AC測(cè)量血細(xì)胞比容干擾的良好相關(guān)或修正。本示例I被構(gòu)造為演示使用涂有包含葡萄糖氧化酶的均勻試劑制劑的傳感器狹縫模(die)以更快的速率運(yùn)行現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)多AC頻率測(cè)試技術(shù)的可行性。(在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No. 2005/0008537中描述了均勻試劑的狹縫模涂敷，其被整體地通過(guò)引用結(jié)合到本文中。)傳感器電極是通過(guò)向Melinex 329上進(jìn)行金濺射( 50 nm)、后面是通過(guò)石英上鉻掩模的激光燒蝕以形成導(dǎo)電層的圖案以定義工作和劑量充分性電極的過(guò)程制成的。所使用的結(jié)構(gòu)與在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811中在圖33所示的類(lèi)似。該電極包括獨(dú)立于ー對(duì)測(cè)量電極的一對(duì)劑量充分性電極。使用DATS進(jìn)行測(cè)量。DATS配置的益處是設(shè)置的容易性和不同溫度下的環(huán)境室中的快速、多通道數(shù)據(jù)收集。使用包括被配置為供AC激勵(lì)測(cè)量方法使用的現(xiàn)有儀表的DATS未提出在可編程性方面的某些限制，該可編程性包括塊之間的特定過(guò)渡時(shí)間以及可用AC頻率，供DATS使用的儀表的基本上所有的基本、非可編程方面。然而，使用此類(lèi)現(xiàn)有儀表的有用之處在于在示例I (和以下示例2中)檢驗(yàn)的連續(xù)多AC頻率方法可以是向后兼容的以供現(xiàn)有儀表使用。用具有七個(gè)不同葡萄糖目標(biāo)濃度(50、100、150、250、300、450和550 mg/dL)、三個(gè)不同血細(xì)胞比容目標(biāo)濃度(25%、45%和70%)和五個(gè)不同溫度(8、14、24、35和42°C)的全血樣本來(lái)執(zhí)行共變研究。圖2的表格詳述了被用于本示例I的全血樣本組成。使用在9 mV RMS的10 kHz、20 kHz、2 kHz和I kHz的連續(xù)施加的AC激勵(lì)信號(hào)來(lái)收集AC數(shù)據(jù)。然后，在IOOms的開(kāi)路之后，在1300ms開(kāi)始施加450mV的DC電勢(shì)。在1400ms開(kāi)始每IOOms收集DC測(cè)量數(shù)據(jù)，并且在本示例I中分析1525 ms DC數(shù)據(jù)點(diǎn)(即測(cè)試?yán)肐. 525秒的總測(cè)試時(shí)間)。(在比總測(cè)試時(shí)間晚的時(shí)間取DC數(shù)據(jù)點(diǎn)以便確認(rèn)較短總測(cè)試時(shí)間的耐久性。由于確認(rèn)了例如I. 525秒或更少的總測(cè)試時(shí)間的耐久性，所以較長(zhǎng)時(shí)間處的DC數(shù)據(jù)點(diǎn)未被用于計(jì)算最終結(jié)果。)圖3的表格將激勵(lì)信號(hào)組成和時(shí)序列表，同時(shí)在圖4中以一般方式用圖形呈現(xiàn)了此數(shù)據(jù)。圖5圖示僅使用在1525 ms處獲取的未修正DC測(cè)量結(jié)果的用于全部的105個(gè)共變樣本([G]，％ HCT,で)的約1600個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖。使用眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)來(lái)執(zhí)行根據(jù)DC測(cè)量結(jié)果確定預(yù)測(cè)葡萄糖。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易清楚的，測(cè)量系統(tǒng)用此類(lèi)短的僅DC測(cè)試時(shí)間的表現(xiàn)是極差的，具有51%的總系統(tǒng)誤差。如圖3和4所示，連續(xù)地施加用于本示例I的AC激勵(lì)電勢(shì)(I至5)。所述序列在第一次施加10 kHz信號(hào)(未示出)以檢測(cè)樣本施加(劑量檢測(cè))和毛細(xì)管測(cè)試室(樣本充分性)填充確定之后開(kāi)始。在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，597，793中描述了用于下降檢測(cè)和劑量充分性的、AC測(cè)量結(jié)果的使用，其被通過(guò)弓I用結(jié)合到本文中。在將樣本充分性確定之后，施加300 ms 10 kHz塊以獲得AC穩(wěn)定，后面是在10kHz,20 kHz,2 kHz和I kHz信號(hào)的四個(gè)附加AC數(shù)據(jù)塊，每個(gè)具有100 ms持續(xù)時(shí)間。本文中的所有時(shí)間都是相對(duì)于樣本劑量充分性的檢測(cè)開(kāi)始的。此外，在圖3的序列中保持塊1，主要用干與ACCU-CHEK AVIVA 相關(guān)儀表故障保險(xiǎn)的向后兼容，這與本發(fā)明無(wú)關(guān)。另外，塊I被用來(lái)在相同頻率下的下一個(gè)塊之前使AC穩(wěn)定。此工作中的某些的目標(biāo)之ー是示出用于ACCU-CHEK AVIVA 儀表的產(chǎn)品平臺(tái)的向后兼容的短測(cè)試時(shí)間。僅用兩個(gè)頻率來(lái)執(zhí)行附加實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)時(shí)間對(duì)比連續(xù)AC/DC中的修正的有效性的極限。參見(jiàn)例如圖8。在AC測(cè)量之后，然后將測(cè)量電極保持在開(kāi)路達(dá)100 ms，后面是450 mV DC信號(hào)的施加。在姆個(gè)激勵(lì)塊之間，存在由50 ms預(yù)穩(wěn)定和25ms拖尾數(shù)據(jù)傳送時(shí)段構(gòu)成的75 ms。在1525 ms處評(píng)估測(cè)試時(shí)間(測(cè)試時(shí)間=I. 525秒在I. 5秒處使用DC + O. 025s傳送時(shí)間)。針對(duì)四個(gè)100 ms AC激勵(lì)塊中的每ー個(gè)捕捉AC導(dǎo)納值以便使用以下等式針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效應(yīng)對(duì)DC葡萄糖測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正
預(yù)測(cè)葡萄糖=INT + Yi2*Y2 + Pi2*P2 + Yi3*Y3 + Pi3*P3 + Yi4*Y4 + Pi4*P4+ Yi5*Y5 + Pi5*P5 + exp (SLOPE + Ys2*Y2 + Ps2*P2 + Ys3*Y3 + Ps3*P3 + Ys4*Y4 +Ps4*P4 + Ys5*Y5 + Ps5*P5)*DC**P0WER(等式 I)
其中Yi2, Yi3, Yi4, Yi5, Ys2, Ys3, Ys4 和 Ys5 是常數(shù) Pi2, Pi3, Pi4, Pi5, Ps2, Ps3, Ps4 和 Ps5 是常數(shù) Y2是在10 kHz的導(dǎo)納幅值(第二塊)
Y3是在20 kHz的導(dǎo)納幅值 Y4是在2 kHz的導(dǎo)納幅值 Y5是在I kHz的導(dǎo)納幅值 P2是在10 kHz的相角(第二塊)
P3是在20 kHz的相角 P4是在2 kHz的相角 P5是在I kHz的相角 INT是截距 SLOPE是斜率
DC是用DC測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)的未修正葡萄糖響應(yīng)
POWER = Const + Yp2*Y2 + Pp2*P2 + Yp3*Y3 + Pp3*P3 + Yp4*Y4 + Pp4*P4 + Yp5*Y5+ Pp5*P5。等式I證明能夠用功率模型來(lái)近似系統(tǒng)的劑量一響應(yīng)。此功率模型的斜率和功率受諸如溫度和血細(xì)胞比容的共變的影響。由于AC測(cè)量(導(dǎo)納和相位)對(duì)這些共變敏感，所以其在斜率和功率方面被用來(lái)補(bǔ)償共變效果。通過(guò)用在葡萄糖、溫度和血細(xì)胞比容共變的情況下收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)來(lái)建立參數(shù)估計(jì)。本示例中的DC值選自ー個(gè)測(cè)量的DC點(diǎn)，并且等式I是單個(gè)DC值所特定的。針對(duì)更多DC值，即在DC塊期間獲取的不止ー個(gè)電流響應(yīng)測(cè)量結(jié)果，更一般的表示是
預(yù)測(cè)葡萄糖=baO + al*Ieff + a2*Peff + a3*Yef f + ( b4 + exp ( bO + b2*Peff+ b3*Yeff))*Ieff**( cO + c2*Peff + c3*Yeff)
其中Ieff= bVO + bVl*DCl + bV2*DC2 + bV3*DC3 + bV4*D4 + bV5*DC5 +
bV6*DC6
Peff= bPO + bPl*Pl + bP2*P2 + bP3*P3 + bP4*P4 + bP5*P5 + bP6*P6Yeff= bYO + bYl*Yl + bY2*Y2 + bY3*Y3 + bY4*Y4 + bY5*Y5 + bY6*Y6。在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407, 811中詳細(xì)地討論了使用AC導(dǎo)納幅值和相位數(shù)據(jù)來(lái)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的影響對(duì)DC葡萄糖響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。類(lèi)似于圖5，圖6還圖示了用于全部的105個(gè)樣本的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖，不同的是已經(jīng)使用上文所討論的AC測(cè)量和方法對(duì)在1525ms處所取的DC測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了修正。此類(lèi)修正允許測(cè)量系統(tǒng)補(bǔ)償血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果。如可以看到的，所有測(cè)量結(jié)果現(xiàn)在以+/-15%的標(biāo)準(zhǔn)化誤差下降，具有9. 4%的總系統(tǒng)誤差，全部具有僅I. 525秒的測(cè)試時(shí)間。本示例I因此證明使用多個(gè)串聯(lián)AC激勵(lì)頻率可以實(shí)現(xiàn)I. 525秒的極短測(cè)試時(shí)間以便探測(cè)樣本并測(cè)量阻止葡萄糖值的準(zhǔn)確評(píng)估的干擾物，并修正測(cè)量的葡萄糖值來(lái)去除這些干擾物對(duì)測(cè)量的影響。這個(gè)令人驚奇的結(jié)果與上文指出的現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)內(nèi)容矛盾。試劑厚度的控制
本文所公開(kāi)的某些實(shí)施例、包括從下文的示例2的描述示出的實(shí)施例還通過(guò)使用諸如通過(guò)狹縫模涂敷來(lái)向生物傳感器表面施加試劑的均勻方法而利用生物傳感器試劑厚度的準(zhǔn)確控制。本文公開(kāi)的試劑涂層一般地在厚度上為約I. 6 5 μ m。試劑涂層的均勻度和因此所得到的試劑膜與流體樣本的均勻溶解/水合作用使得能夠?qū)崿F(xiàn)很好地與AC測(cè)量結(jié)果相關(guān)以提供被準(zhǔn)確地補(bǔ)償?shù)钠咸烟堑目稍佻F(xiàn)性。不均勻試劑厚度由于測(cè)量結(jié)果的更多可變化性而不利于實(shí)現(xiàn)更快速的方法和改善的性能，尤其是在短時(shí)間吋。為了獲得魯棒的性能，我們謀求非常均勻的膜。關(guān)于與涂層均勻的膜有關(guān)的方法描述和公開(kāi)，參見(jiàn)上文參考的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No. 2005/0008537。圖I和圖7舉例說(shuō)明被施加于試劑化學(xué)作用以進(jìn)行各種測(cè)試的樣本的測(cè)量的DC響應(yīng)，其中，樣本施加之后的DC激勵(lì)信號(hào)的施加定時(shí)從約75ms變化至1400ms。圖I的水合作用在各條之間不像圖7中的更薄試劑那么均勻。在樣本施加之后太快地施加DC激勵(lì)可能導(dǎo)致非Cottrellian響應(yīng)和因此的不準(zhǔn)確的葡萄糖濃度測(cè)量結(jié)果。使用如在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No. 2005/0008537中一般地描述的涂覆方法，用于圖I的試劑涂層(50 g/m2涂層重量)為約3.6μπι且對(duì)于圖7而言(20 g/m2涂層重量)為約I. 6μπι?？梢钥吹降氖钱?dāng)在向更薄試劑層施加樣本之后非常快速地施加DC激勵(lì)時(shí)，響應(yīng)開(kāi)始更加快速地顯示出預(yù)期的Cottrellian狀衰減特性,從而使得快速測(cè)試時(shí)間內(nèi)的樣本葡萄糖濃度的準(zhǔn)確確定成為可能。這是因?yàn)橛酶『突蚋鶆虻脑噭雍穸葘?shí)現(xiàn)了酶可用性、水合作用和在試劑層內(nèi)的擴(kuò)散，其限制了能夠進(jìn)行DC測(cè)量多久。圖30示出使用在U. S.2005/0008537公開(kāi)物中描述的潤(rùn)濕試劑涂敷方法的涂層重量設(shè)置及實(shí)際測(cè)量干燥涂層膜厚度的表格。從該公 開(kāi)和關(guān)于這方面的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)每個(gè)涂層重量所需的設(shè)備操作參數(shù)。在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No. 2005/0016844和2005/0008537中公開(kāi)了可用于在生物傳感器上形成薄試劑條的技術(shù)和方法，其公開(kāi)從而被整體地通過(guò)引用結(jié)合到本文中。圖8概括了在具有以4μπι、2. 5μπι和2. O μ m的厚度在其上面形成的試劑涂層的生物傳感器上執(zhí)行的測(cè)試。表I示出涂敷于在圖8中使用的生物傳感器上的潤(rùn)濕試劑的ー般組成。該試劑與ACXU-CHEK AVIVA 生物傳感器的試劑類(lèi)似，但是用銑削硅石制備的。由于未銑削硅石可能具有將不利于更薄涂層的顆粒尺寸的問(wèn)題，使用銑削硅石來(lái)減小硅石的平均顆粒尺寸。它們被以不同的涂層重量涂敷，導(dǎo)致不同的測(cè)量厚度。目標(biāo)是從至少針對(duì)上厚度水平具有某些前述最優(yōu)化的用于葡萄糖生物傳感器的試劑質(zhì)量開(kāi)始。然后，通過(guò)使用相同的試劑質(zhì)量來(lái)調(diào)整涂層重量，使用狹縫模涂敷方法來(lái)制備從約4 Mm至2 Mm的試劑厚度。通過(guò)以這種方式制造試劑，還降低了最初針對(duì)較厚涂層重量被最優(yōu)化的活性成分的濃度。表I
泯濕試射
%
Kellro! F0,22 %
CMC__OJ %
Sioernal FK320 DS < titW ) 2.02 %
PVP K251.91 %
Frooiofar 2.ii %
GiucDOR wt0.40 %
PQQ0.01 %
破珀酸#j0.29 %
HFa-it......................................................................0,4Β%
KH2PO4__0.39 %
K2HPO4 X 3 H2O__1.19%
α. Λ 3 31.1144_ 0J3 %
MeqaS__0.28 %
Gerogon T770.03 %
KOH0.14 %_
水總量眺27%
總+汗100.00 %
向每個(gè)生物傳感器施加血液樣本并隨著試劑與樣本進(jìn)行水合而向生物傳感器施加2kHz或20 kHz的AC激勵(lì)頻率。在一秒內(nèi)每IOOms測(cè)量導(dǎo)納數(shù)據(jù)并在圖8中繪圖。如可以看到的，AC導(dǎo)納在樣本施加之后小于400ms內(nèi)已經(jīng)穩(wěn)定，并且顯示IOOms處的AC數(shù)據(jù)適合于在使用下文公開(kāi)的程序來(lái)修正所得到的DC葡萄糖測(cè)試。從在圖I和7中所表示的數(shù)據(jù)，顯而易見(jiàn)的是試劑在樣本施加之后相當(dāng)快速地穩(wěn)定下來(lái)。關(guān)于被測(cè)試的膜，更薄的試劑提供更快地穩(wěn)定的AC響應(yīng)且是以更可再現(xiàn)的方式。如本文公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)快速測(cè)試時(shí)間的能力大大地受到試劑膜中的酶和媒劑的水合作用速率以及反應(yīng)產(chǎn)物到試劑膜下面的電極表面的擴(kuò)散速率的影響。在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No. 2005/0016844和2005/0008537中公開(kāi)的用于沉積試劑層的狹縫模涂敷方法的使用允許針對(duì)試劑的更快速和更可再現(xiàn)溶解、填充時(shí)間和水合作用分布沉積均勻的薄膜試劑。圖9示出使用這些方法在生物傳感器上沉積至2. 5 μ m (標(biāo)稱(chēng)涂層重量=30 g/m2)的目標(biāo)厚度的薄膜試劑的表面輪廓測(cè)定法測(cè)量。如可以看到的，試劑條的中央B區(qū)域中的平均厚度是2. 46 用薄試劑膜(在一個(gè)實(shí)施例中，在厚度上約I. 6 10 μπι，并且在其它實(shí)施例中,在厚度上約I. 6 5 μ m)，更快速且更均勻地表現(xiàn)出酶可用性、水合作用和擴(kuò)散。
在允許樣本施加之后更快的測(cè)量的更快水合作用方面，薄膜有利于測(cè)量。AC穩(wěn)定看起來(lái)比DC響應(yīng)較少地受到膜厚度的影響。當(dāng)膜較薄吋，在更早的時(shí)間響應(yīng)于DC激勵(lì)觀察到更像Cottrellian的行為。這可以通過(guò)圖I和圖7的比較來(lái)看到。圖I示出用于如所示當(dāng)DC激勵(lì)在檢測(cè)到樣本充分性之后約100 700 ms開(kāi)始時(shí)提供可變?cè)缙贗對(duì)比T跡線的較厚膜、即50 g/m2的電流響應(yīng)。相比之下，如圖7所示，針對(duì)相同時(shí)間范圍，對(duì)于20 g/m2而言，電流響應(yīng)遵循很好的趨勢(shì)。另外，在施加DC電勢(shì)之后約300 ms, I對(duì)比T響應(yīng)變得更像Cottrellian。然而，存在關(guān)于薄膜的需要考慮的某些限制。在兩個(gè)傳感器上都需要最小量的酶以便獲得線性響應(yīng)并保持傳感器的要求的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。本示例中的膜由于其由相同的試劑質(zhì)量制成而具有按比例減少的酶，因?yàn)槠浔恢瞥傻酶?。膜厚度的下限一般地取決于用以提供適當(dāng)響應(yīng)和穩(wěn)定性的試劑質(zhì)量中的酶的濃度。還可以理解的是將存在厚度的某個(gè)下限，其中，涂敷方法及襯底厚度的可變化性將不提供均勻的涂層厚度。對(duì)于關(guān)于均勻且均質(zhì)膜厚度的控制的其它問(wèn)題和公開(kāi)，參見(jiàn)例如上文參考的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)物No.2005/0008537。示例2—具有怏諫總測(cè)試時(shí)間和變化試劑厚度的連續(xù)多AC頻率測(cè)試
使用與可從美國(guó)印第安納州印第安納波利斯市的Roche Diagnostics公司獲得的ACCU-CHEK AVIVA 類(lèi)似的電極和測(cè)試結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行針對(duì)葡萄糖濃度測(cè)試多個(gè)全血樣本的共變研究。以三個(gè)厚度2μπι、2. 5μπι和4μπι中的ー個(gè)向生物傳感器施加具有與來(lái)自表I (上文)的相同或基本上類(lèi)似的組成的基于吡咯并喹啉醌依賴(lài)性葡萄糖脫氫酶(PQQ-GDH)的試齊U。如在圖10中詳述的，用與示例I類(lèi)似但具有六個(gè)葡萄糖濃度、五個(gè)血細(xì)胞比容水平和五個(gè)濃度的全血樣本來(lái)執(zhí)行共變研究。如在圖11中詳述的，連續(xù)地施加用于本示例2的AC激勵(lì)電勢(shì)。10 kHz劑量檢測(cè)和樣本充分性方法(未示出)后面是300 ms 20 kHz信號(hào)、后面是20 kHzUO kHz,2 kHz和
IkHz信號(hào)的100 ms施加。然后將測(cè)量電極保持在開(kāi)路達(dá)100 ms，后面是550 mV DC信號(hào)的施加。由于DATS的現(xiàn)有儀表中的預(yù)置定時(shí)參數(shù)，在每個(gè)激勵(lì)塊之間存在50 ms的穩(wěn)定延遲和25 ms的拖尾數(shù)據(jù)傳送時(shí)段。在從約1500 ms開(kāi)始的總測(cè)試時(shí)間提取對(duì)DC信號(hào)的響應(yīng)的測(cè)量結(jié)果，并以100 ms的間隔進(jìn)行測(cè)量。針對(duì)每個(gè)AC激勵(lì)塊捕捉AC導(dǎo)納值以便使用以下等式針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效應(yīng)對(duì)DC葡萄糖測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正預(yù)測(cè)葡萄糖=INT + Yi2*Y2 + Pi2*P2 + Yi3*Y3 + Pi3*P3 + Yi4*Y4 + Pi4*P4+ Yi5*Y5 + Pi5*P5 + exp (SLOPE + Ys2*Y2 + Ps2*P2 + Ys3*Y3 + Ps3*P3 + Ys4*Y4 +Ps4*P4 + Ys5*Y5 + Ps5*P5) *DC**P0WER(等式 2)
其中Yi2, Yi3, Yi4, Yi5, Ys2, Ys3, Ys4 和 Ys5 是常數(shù) Pi2, Pi3, Pi4, Pi5, Ps2, Ps3, Ps4 和 Ps5 是常數(shù) Y2是在20 kHz的導(dǎo)納幅值(第二塊)
Y3是在10 kHz的導(dǎo)納幅值、 Y4是在2 kHz的導(dǎo)納幅值 Y5是在I kHz的導(dǎo)納幅值 P2是在20 kHz的相角(第二塊)
P3是在10 kHz的相角 P4是在2 kHz的相角 P5是在I kHz的相角 INT是截距 SLOPE是斜率
DC是用DC測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)的未修正葡萄糖響應(yīng)
POWER = Const + Yp2*Y2 + Pp2*P2 + Yp3*Y3 + Pp3*P3 + Yp4*Y4 + Pp4*P4 + Yp5*Y5+ Pp5*P5。將認(rèn)識(shí)到的是等式2與來(lái)自示例I的等式I是基本上相同的。主要的差別僅在于施加不同頻率的序列順序，其中，示例I施加頻率序列是10-20-2-1 kHz，示例2施加頻率序列是 20_10_2_1 kHz ο使用眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)來(lái)確定來(lái)自DC測(cè)量結(jié)果的未修正葡萄糖響應(yīng)(即未針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果進(jìn)行修正)。然后使用如上文在等式2中詳述的AC導(dǎo)納幅值和相位測(cè)量數(shù)據(jù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果對(duì)此DC葡萄糖響應(yīng)進(jìn)行修正。針對(duì)每個(gè)計(jì)算總系統(tǒng)誤差、偏置、精度和NVar并在圖12中將這些列成表。如可以看到的，用于全部的三個(gè)試劑厚度的總系統(tǒng)誤差在低到I. 525秒的總測(cè)試時(shí)間處是非常好的。如上文所參考的，總系統(tǒng)誤差或TSE是系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和精度的組合度量。其通常被定義為(絕對(duì)偏置)+2* (精度)。細(xì)節(jié)如下
偏置=標(biāo)準(zhǔn)化誤差的平均值；
精度=StdDev (標(biāo)準(zhǔn)化誤差)；
其中
當(dāng)基準(zhǔn)葡萄糖く= 75 mg/dl時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化誤差=(預(yù)測(cè)葡萄糖一基準(zhǔn)葡萄糖)；以及當(dāng)基準(zhǔn)葡萄糖〉75 mg/dl時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化誤差=(預(yù)測(cè)葡萄糖一基準(zhǔn)葡萄糖)*100/ (基準(zhǔn)葡萄糖)。圖13圖示如上文詳述的用于使用AC測(cè)量結(jié)果修正的DC測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值。僅使用在1500 ms處所取的DC測(cè)量結(jié)果(+用于傳送的25ms)，因此，此數(shù)據(jù)表示I. 525秒的實(shí)際總測(cè)試時(shí)間。血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果已被大大減小，對(duì)于整個(gè)共變研究具有10. 0%的總系統(tǒng)誤差。圖14是示出用于在1525 ms處所取的所有未修正DC葡萄糖測(cè)量結(jié)果的預(yù)測(cè)葡萄糖值對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值的Clark誤差網(wǎng)格。Clarke誤差網(wǎng)格分析(EGA)是在1987年開(kāi)發(fā)的以對(duì)與在其儀表中獲得的血糖值相比的其當(dāng)前血糖的病人估計(jì)的臨床準(zhǔn)確度進(jìn)行量化。參見(jiàn) Clarke WL, Cox D, Gonder-Frederick LA , Carter ff, Pohl SL: Evaluatingclinical accuracy of systems for self-mom toring 01 blood glucose. DiabetesCare 10:622 - 628，1987。此后Clark誤差網(wǎng)格被用來(lái)對(duì)與基準(zhǔn)值相比由測(cè)試儀表生成的血糖估計(jì)的臨床準(zhǔn)確定進(jìn)行量化。EGA —般地被作為用于確定血糖儀表的準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)方法所接受。Clark誤差網(wǎng)格將來(lái)自基準(zhǔn)葡萄糖儀表和評(píng)估葡萄糖儀表的測(cè)試結(jié)果的散點(diǎn)圖分 解成五個(gè)區(qū)域。區(qū)域A是在基準(zhǔn)傳感器的20%內(nèi)的那些值，區(qū)域B包含在20%以外但將不會(huì)導(dǎo)致不適當(dāng)治療的點(diǎn)，區(qū)域C是導(dǎo)致不必要治療的那些點(diǎn)，區(qū)域D是指示檢測(cè)低血糖的潛在危險(xiǎn)故障的那些點(diǎn)，并且區(qū)域E是將使高血糖的治療與高血糖混淆且反之亦然的那些點(diǎn)。在圖14中，虛線另外還指示基準(zhǔn)傳感器的15%內(nèi)的值。如在圖14中可以容易地看到的，未修正葡萄糖值充分地落在+/- 15%誤差窗ロ之夕卜，所述誤差窗ロ是在Clark誤差網(wǎng)格中闡述的期望誤差窗ロ。在根據(jù)用于血糖監(jiān)視系統(tǒng)的一般行業(yè)實(shí)踐以及根據(jù)FDA指南的葡萄糖測(cè)試儀表中，此水平的準(zhǔn)確性將被視為不可接受的。圖15是示出圖14所示的相同DC測(cè)試數(shù)據(jù)的Clark誤差網(wǎng)格，不同的是已經(jīng)使用上文所述的方法針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。如在圖15中可以容易地看到的，被使用AC測(cè)量數(shù)據(jù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度進(jìn)行修正的測(cè)量系統(tǒng)的性能比僅使用DC測(cè)量結(jié)果來(lái)在極快的總測(cè)試時(shí)間預(yù)測(cè)葡萄糖值優(yōu)越的多。如從以上示例2可以看到的，薄試劑膜(諸如厚度約I. 6 5μπι)的使用和支持用低于2秒的總測(cè)試時(shí)間來(lái)執(zhí)行被針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果進(jìn)行修正的準(zhǔn)確葡萄糖確定的能力。試劑涂層的均勻度和因此所得到的試劑膜與流體樣本的均勻溶解/水合作用被認(rèn)為使得能夠?qū)崿F(xiàn)很好地與AC測(cè)量結(jié)果相關(guān)以提供被準(zhǔn)確補(bǔ)償?shù)钠咸烟菧y(cè)試結(jié)果的可再現(xiàn)性。根據(jù)示例I和2，已經(jīng)變得顯而易見(jiàn)的是盡管有本領(lǐng)域中的先前的理解，但用縮短的連續(xù)AC塊和/或通過(guò)使用較少的連續(xù)AC頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)較短測(cè)試時(shí)間。然而，使用更多的頻率能夠在測(cè)量修正中提供益處，尤其是當(dāng)修正多個(gè)變量時(shí)或當(dāng)期望實(shí)際上除分析物測(cè)量結(jié)果之外還提供ー個(gè)或多個(gè)此類(lèi)變量的水平或一般范圍的指示吋。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，并且仍實(shí)現(xiàn)最短的可能測(cè)試，探索多頻率激勵(lì)波形的使用，諸如在示例3和4中所闡述的。多頻率激勵(lì)
如在本文中所述，本文公開(kāi)的某些實(shí)施例通過(guò)使用多頻率激勵(lì)波形技術(shù)在較短時(shí)間段內(nèi)在多個(gè)頻率下利用AC測(cè)試數(shù)據(jù)的收集。這些多頻激勵(lì)波形是通過(guò)將變化頻率的多個(gè)單獨(dú)波形加在一起、使得流體樣本基本上同時(shí)地而不是連續(xù)地被多個(gè)頻率激勵(lì)而形成的。然后可以測(cè)量所得到的樣本響應(yīng)，并且此測(cè)量結(jié)果將包含對(duì)所有激勵(lì)頻率的樣本響應(yīng)。然后通過(guò)使用諸如離散傅立葉變換(DFT)的傅立葉變換技術(shù)來(lái)推導(dǎo)來(lái)自每個(gè)激勵(lì)頻率分量的特定貢獻(xiàn)。雖然本文公開(kāi)的各種示例利用多正弦激勵(lì)波形，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可以使用具有任何期望形狀的単獨(dú)波形來(lái)構(gòu)造多頻率波形，諸如三角形、正方形、鋸齒形、△形等，僅舉幾個(gè)非限制性示例。用來(lái)產(chǎn)生多頻率波形的分量AC波形每個(gè)可以具有任何期望的頻率和任何期望的振幅。多頻率技術(shù)的使用不僅縮短了收集期望數(shù)據(jù)所需的時(shí)間(因?yàn)橥瑫r(shí)地而不是連續(xù)地進(jìn)行AC測(cè)量)，而且更好地相關(guān)以進(jìn)行修正，因?yàn)闃颖驹趯?duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)間頻率的數(shù)據(jù)收集期間較少地變化。對(duì)于利用非?？焖俚目倻y(cè)試時(shí)間的測(cè)試尤其如此，其中，在樣本施加之后非常短的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，并且樣本仍經(jīng)歷擴(kuò)散和與試劑化學(xué)作用的反應(yīng)。并且，可以在時(shí)間上與DC測(cè)量更接近地進(jìn)行AC測(cè)量。AC與DC之間的更好相關(guān)允許更好的干擾物補(bǔ)償，即使樣本不是處于穩(wěn)態(tài)。
用于被針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果進(jìn)行修正的血糖測(cè)試系統(tǒng)的示例性現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量序列(諸如在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407，811中公開(kāi)的那些)如下
步驟I :向儀表中的生物傳感器施加血液。步驟2 :針對(duì)下降檢測(cè)和/或劑量充分性獲取樣本的AC測(cè)量結(jié)果。步驟3 :在一段時(shí)間內(nèi)獲取AC測(cè)量結(jié)果以允許計(jì)算用于血細(xì)胞比容和溫度的修正因數(shù)。在許多情況下，連續(xù)地向樣本施加多個(gè)AC激勵(lì)頻率。步驟4 :獲取DC測(cè)量結(jié)果以測(cè)量原始(未修正)葡萄糖響應(yīng)。圖5 :使用AC測(cè)量結(jié)果導(dǎo)出的修正因數(shù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度影響對(duì)原始DC響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。步驟6 :向用戶顯示測(cè)量結(jié)果。此程序相對(duì)于在小于2秒內(nèi)獲得測(cè)量結(jié)果具有某些缺點(diǎn)。雖然可以通過(guò)用關(guān)于血細(xì)胞比容和溫度的AC導(dǎo)出數(shù)據(jù)來(lái)修正原始DC葡萄糖測(cè)量結(jié)果而獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，但收集AC數(shù)據(jù)所需的附加時(shí)間延長(zhǎng)了總測(cè)試時(shí)間，并且還在時(shí)間上將用來(lái)達(dá)到最終測(cè)量結(jié)果的各種AC和DC測(cè)量結(jié)果分離。各種AC和DC測(cè)量結(jié)果的此時(shí)間上的分離在某些情況下可能有一定意義，因?yàn)楸粶y(cè)試的樣本繼續(xù)經(jīng)歷與試劑的化學(xué)反應(yīng)，并且試劑在此時(shí)間期間被水合。也就是說(shuō)，在其中連續(xù)地用不同的波形頻率來(lái)施加AC信號(hào)的測(cè)量序列中，用于每個(gè)頻率的導(dǎo)納和相位數(shù)據(jù)雖然仍可用于后續(xù)原始DC響應(yīng)測(cè)量結(jié)果的修正，但不是理想的，因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是在樣本ー試劑水合作用一反應(yīng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的進(jìn)展期間的不同時(shí)間獲取的。通過(guò)在AC激勵(lì)波形內(nèi)同時(shí)地施加所有頻率，用于每個(gè)頻率的導(dǎo)納和相位數(shù)據(jù)仍是可単獨(dú)辨別的，并且有利地涉及樣本一試劑動(dòng)態(tài)過(guò)程的相同狀態(tài)。在圖29中舉例說(shuō)明從示例性多頻率AC激勵(lì)波形的施加開(kāi)始測(cè)量、后面是DC信號(hào)的施加的電流響應(yīng)。針對(duì)示例3和4，使用基于來(lái)自Agilent的VXI部件構(gòu)造的電化學(xué)測(cè)試臺(tái)來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取，并且其是可編程的以便以請(qǐng)求的組合和序列向傳感器實(shí)際AC和DC電勢(shì)并測(cè)量所得到的傳感器的電流響應(yīng)。示例3—具有怏諫總測(cè)試時(shí)間的多頻率AC測(cè)試
用與ACXU-CHEK AVIVA 生物傳感器類(lèi)似的電極結(jié)構(gòu)和與在表I (上文)中闡述的組成相同或類(lèi)似的試劑進(jìn)行針對(duì)示例3執(zhí)行的測(cè)量。這些傳感器是使用包括濺射、激光燒蝕、試劑狹縫模涂敷以及層壓的過(guò)程的組合使用一般地與ACCU-CHEK AVIVA 生物傳感器相同的技術(shù)制造的。測(cè)量序列由三個(gè)基本塊構(gòu)成。第一測(cè)量塊(未示出)利用被施加于測(cè)試條的10240Hz正弦波激勵(lì)以便檢測(cè)樣本劑量充分性(足以執(zhí)行測(cè)量的毛細(xì)管測(cè)試室的填充)。在上文參考的美國(guó)專(zhuān)利No. 7，597，793中描述了用于下降檢測(cè)和劑量充分性的AC測(cè)量的使用。在檢測(cè)足夠的樣本之后，在短時(shí)間間隔內(nèi)(如下文詳述)使用多正弦(也稱(chēng)為多音)波形來(lái)開(kāi)始第二測(cè)量塊來(lái)同時(shí)地收集用于感興趣的每個(gè)頻率的AC導(dǎo)納幅值和相位數(shù)據(jù)。被用于本示例3的多正弦波形是通過(guò)將四個(gè)頻率(1024、2048、10240和20480 Hz)的正弦波相加構(gòu)造的。這些頻率被選擇，因?yàn)楦鶕?jù)上文所參考的申請(qǐng)人的關(guān)于AC激勵(lì)的使用的在先公開(kāi)，已知它們可用于干擾物的修正。已知約20和約10 kH在較高頻率范圍提供用于血細(xì)胞比容的有用修正。由于用于有用離散測(cè)量的已知潛力，包括約I和約2 kHz的較低頻率范圍。一般地，此頻率組合允許修正諸如血細(xì)胞比容和溫度的多個(gè)參數(shù)。應(yīng)很好理解的是這些值不必具體地是20 kHz,例如，而是僅在能夠合理地獨(dú)立于要修正的葡萄糖響應(yīng)來(lái)測(cè)量干擾物的范圍內(nèi)。較高頻率可以更多地與諸如血細(xì)胞比容的ー個(gè)干擾物相關(guān)，而另一頻率可以更多地與另ー干擾物相關(guān)。將提供最好的總體修正響應(yīng)的頻率或頻率組合的最優(yōu)化將是有用的，并且鑒于本公開(kāi)，很好地在本領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)內(nèi)。然而，在用多頻率AC波形工作以減少用以在仍提供良好的修正的短的總測(cè)試時(shí)間的同時(shí)從多個(gè)頻率收集響應(yīng)數(shù)據(jù)的時(shí)間時(shí)，可以判定使用這些已知范圍內(nèi)的頻率將是有用的，以便依賴(lài)于過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)。另外，先前的經(jīng)驗(yàn)表明來(lái)自不止一個(gè)頻率的數(shù)據(jù)能夠比在僅ー個(gè)頻率下測(cè)量更好地修正多個(gè)干擾物。可以在這里選擇四個(gè)頻率，使得可以使用先前編程的數(shù)據(jù)分析例程。然而，兩個(gè)、三個(gè)或者甚至五個(gè)或更多頻率例如也可以提供適當(dāng)?shù)男拚?。已?jīng)執(zhí)行了僅用兩個(gè)AC 頻率的某些離散AC方法。針對(duì)示例3，多正弦波形由ー個(gè)周期的1024 Hz信號(hào)、兩個(gè)周期的2048 Hz信號(hào)、10個(gè)周期的10240 Hz信號(hào)以及20個(gè)周期的20480 Hz信號(hào)構(gòu)成。峰值振幅被設(shè)置在12. 7mV，但是由于信號(hào)的多正弦性質(zhì)，實(shí)際RMS值將明顯更低。(RMS是波形的均方根值SQRT[(1/N)*SUM(x2)]。)該波形包括被輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的16000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并在圖16中示出。使用多正弦激勵(lì)波形的ー個(gè)益處是減少了收集用于全部四個(gè)頻率的數(shù)據(jù)所需的AC測(cè)量時(shí)間，因?yàn)闇y(cè)量是同時(shí)地進(jìn)行的。多正弦激勵(lì)波形的另一益處是用于所有頻率的AC測(cè)量數(shù)據(jù)被同時(shí)地收集并因此較少地受到樣本隨著其與試劑反應(yīng)而改變的事實(shí)的影響。多正弦波形在劑量充分性的指示之后被施加于試樣達(dá)300 ms并以100 ms間隔被分析。雖然本示例3利用300 ms的測(cè)量時(shí)段，但可以采用更長(zhǎng)、更短且甚至可變的時(shí)間段，具有類(lèi)似的結(jié)果。一般地，為了實(shí)現(xiàn)兩秒或以下的總測(cè)試時(shí)間，一個(gè)實(shí)施例中的用于多正弦測(cè)量時(shí)段的范圍是100 ms至1900 ms。用所使用的ACXU-CHEK AVIVA 測(cè)試結(jié)構(gòu)，200 500 ms是足以從試樣提供可再現(xiàn)AC響應(yīng)的時(shí)段。雖然使用多正弦信號(hào)同時(shí)地向樣本施加各種激勵(lì)頻率，但可以使用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)函數(shù)從AC測(cè)量數(shù)據(jù)提取可歸因于每個(gè)頻率分量的響應(yīng)，諸如快速傅立葉變換(FFT)或離散傅立葉變換(DFT)或其它數(shù)學(xué)技術(shù)，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的。在本示例3中使用DFT來(lái)提取用于每個(gè)頻率的導(dǎo)納幅值和相位數(shù)據(jù)。針對(duì)與用于被測(cè)試的全部九個(gè)樣本的劑量充分性之后200 ms相關(guān)的時(shí)間點(diǎn)，在圖17A中示出了用于每個(gè)頻率的提取導(dǎo)納數(shù)據(jù)。在圖17B中舉例說(shuō)明了用于示例3的每個(gè)頻率下的相位與血細(xì)胞比容的圖，并且在圖17C中舉例說(shuō)明了用于示例3的每個(gè)頻率下的導(dǎo)納幅值與血細(xì)胞比容的圖。第二測(cè)量塊由被施加于樣本以便獲得原始(未修正)預(yù)測(cè)葡萄糖讀數(shù)的550 mV DC信號(hào)構(gòu)成，如在本領(lǐng)域中已知的。從測(cè)量數(shù)據(jù)提取四個(gè)DC時(shí)間點(diǎn)作為具有在500、600、1000和1500 ms處結(jié)束的數(shù)據(jù)點(diǎn)的100 ms平均數(shù)據(jù)點(diǎn)(即，達(dá)O. 5,0. 6、I. O和I. 5秒的總測(cè)試時(shí)間)。
使用90、250和600 mg/dL的目標(biāo)葡萄糖濃度和20、45和70%的目標(biāo)血細(xì)胞比容值為共變研究準(zhǔn)備九個(gè)全血樣本。針對(duì)被測(cè)試的每個(gè)樣本，用非線性擬合來(lái)分析每個(gè)DC時(shí)間點(diǎn)并使用300 ms AC導(dǎo)納幅值和相位數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算被使用以下等式對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的影響進(jìn)行補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)葡萄糖響應(yīng)
預(yù)測(cè)葡萄糖=INT + Yil*Yl + Pil*Pl + Yi2*Y2 + Pi2*P2 + Yi3*Y3 + Pi3*P3+ Yi4*Y4 + Pi4*P4 + exp (SLOPE + Ysl*Yl + Psl*Pl + Ys2*Y2 + Ps2*P2 + Ys3*Y3 +Ps3*P3 + Ys4*Y4 + Ps4*P4) *DC**P0WER(等式 3)其中 Yil, Yi2, Yi3, Yi4, Ysl, Ys2, Ys3 和 Ys4 是常數(shù)
Pil, Pi2, Pi3, Pi4, Psl, Ps2, Ps3 和 Ps4 是常數(shù)
Yl是在1024 Hz的導(dǎo)納幅值
Y2是在2048 Hz的導(dǎo)納幅值
Y3是在10240 Hz的導(dǎo)納幅值
Y4是在20480 Hz的導(dǎo)納幅值
Pl是在1024 Hz的相角
P2是在2048 Hz的相角
P3是在10240 Hz的相角
P4是在20480 Hz的相角
INT是截距
SLOPE是斜率
DC是用DC測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)的未修正葡萄糖響應(yīng)
POWER 是=Const + Ypl*Yl + Ppl*Pl + Yp2*Y2 + Ρρ2*Ρ2 + Υρ3*Υ3 + Ρρ3*Ρ3 +Υρ4*Υ4 + Ρρ4*Ρ40再次地，此等式是與等式I和2相同的形式，但是如可以看到的，對(duì)于200 ms處的同時(shí)AC而言變量在從Yl至Y4和Pl至P4范圍內(nèi)，而不是在等式I和2中使用的Y2 Y5和P2 P5。如上文所討論的，在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407, 811中詳細(xì)地討論了使用AC導(dǎo)納幅值和相位數(shù)據(jù)來(lái)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的影響對(duì)DC葡萄糖響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。使用眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)來(lái)確定來(lái)自DC測(cè)量結(jié)果的未修正葡萄糖響應(yīng)(即未針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果進(jìn)行修正)。然后使用如上文在等式3中詳述的AC導(dǎo)納幅值和相位測(cè)量數(shù)據(jù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果對(duì)此DC葡萄糖響應(yīng)進(jìn)行修正。針對(duì)每個(gè)總測(cè)試時(shí)間(針對(duì)已修正和未修正結(jié)果)計(jì)算總系統(tǒng)誤差(TSE)、偏置、精度和NVar，并且在圖18中將這些列成表格。如可以容易地看到的，被使用AC測(cè)量數(shù)據(jù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度進(jìn)行修正的測(cè)量系統(tǒng)的性能比僅使用DC測(cè)量結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)葡萄糖值優(yōu)越的多。此外，同時(shí)地針對(duì)多個(gè)激勵(lì)頻率獲取AC測(cè)量數(shù)據(jù)允許極快的總測(cè)試時(shí)間，具有針對(duì)I. 5秒、I. O秒、
O.6秒和O. 5秒的總測(cè)試時(shí)間顯示出非常好的TSE值的測(cè)量結(jié)果。圖19圖示用于未修正葡萄糖測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值，并且在該數(shù)據(jù)中能夠看到對(duì)血細(xì)胞比容值的顯著依賴(lài)?？傁到y(tǒng)誤差是53.8%。圖20圖示用于相同測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值，只是這一次，如上文詳述的，已經(jīng)使用AC測(cè)量結(jié)果修正了 DC測(cè)量數(shù)據(jù)。很明顯已基本上減小了血細(xì)胞比容的干擾效果，具有14. 2%的總系統(tǒng)誤差。此減小是僅使用在劑量充分性指示之后500 ms處所取的AC測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的。圖21是示出用于已修正和未修正的所有上述500 ms數(shù)據(jù)點(diǎn)的預(yù)測(cè)葡萄糖值對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值的Clark誤差網(wǎng)格。如可以容易地看到的，未修正葡萄糖值很好地落在+/-15%誤差窗口外面，而已修正數(shù)據(jù)全部在此極限內(nèi)。因此，證明了用以實(shí)現(xiàn)半秒葡萄糖總測(cè)試時(shí)間的多頻率激勵(lì)的使用。本示例3的以上數(shù)據(jù)清楚地顯示本文公開(kāi)的多頻率激勵(lì)技術(shù)的使用通過(guò)允許樣本被多個(gè)頻率同時(shí)地激勵(lì)并同時(shí)地測(cè)量樣本對(duì)那些頻率的響應(yīng)來(lái)允許極短的測(cè)試時(shí)間。即使在半秒總測(cè)試時(shí)間，數(shù)據(jù)也提供由干擾物引起的DC測(cè)量誤差的顯著減 小，并且允許以很好地在已接收行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的測(cè)量準(zhǔn)確度向用戶報(bào)告本質(zhì)上瞬時(shí)的測(cè)量結(jié)果。示例4一具有快速總測(cè)試時(shí)間的多頻率AC測(cè)試
針對(duì)示例4執(zhí)行的測(cè)量是用與示例3相同的電極結(jié)構(gòu)和試劑及相同的測(cè)量序列進(jìn)行的。然而，示例3測(cè)量是對(duì)具有三個(gè)不同目標(biāo)分析物濃度和用于每個(gè)濃度的三個(gè)不同血細(xì)胞比容水平的樣本執(zhí)行的，而示例4測(cè)量是對(duì)具有七個(gè)不同目標(biāo)分析物濃度和用于每個(gè)濃度的三個(gè)血細(xì)胞比容水平的樣本執(zhí)行的。如在示例3中發(fā)現(xiàn)的，從示例4的測(cè)量可獲悉使用多正弦激勵(lì)波形的益處是減少了收集用于全部四個(gè)頻率的數(shù)據(jù)所需的AC測(cè)量時(shí)間，因?yàn)闇y(cè)量是同時(shí)地進(jìn)行的。多正弦激勵(lì)波形的另一益處是用于所有頻率的AC測(cè)量數(shù)據(jù)被同時(shí)地收集并因此減少地受到樣本隨著其與試劑反應(yīng)而改變的事實(shí)的影響。使用50、100、140、250、300、450 和 550 mg/dL 的目標(biāo)葡萄糖濃度和 20,45 和 70%的目標(biāo)血細(xì)胞比容值為共變研究準(zhǔn)備二十ー個(gè)全血樣本。針對(duì)被測(cè)試的每個(gè)樣本，用非線性擬合來(lái)分析每個(gè)DC時(shí)間點(diǎn)并使用300 ms AC導(dǎo)納量值和相位數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算被使用以下等式對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的影響進(jìn)行補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)葡萄糖響應(yīng)
預(yù)測(cè)葡萄糖=INT + Yil*Yl + Pil*Pl + Yi2*Y2 + Pi2*P2 + Yi3*Y3 + Pi3*P3+ Yi4*Y4 + Pi4*P4 + exp (SLOPE + Ysl*Yl + Psl*Pl + Ys2*Y2 + Ps2*P2 + Ys3*Y3 +Ps3*P3 + Ys4*Y4 + Ps4*P4) *DC**P0WER(等式 4)
其中 Yil, Yi2, Yi3, Yi4, Ysl, Ys2, Ys3 和 Ys4 是常數(shù)
Pil, Pi2, Pi3, Pi4, Psl, Ps2, Ps3 和 Ps4 是常數(shù)
Yl是在1024 Hz的導(dǎo)納幅值
Y2是在2048 Hz的導(dǎo)納幅值
Y3是在10240 Hz的導(dǎo)納幅值
Y4是在20480 Hz的導(dǎo)納幅值
Pl是在1024 Hz的相角
P2是在2048 Hz的相角
P3是在10240 Hz的相角
P4是在20480 Hz的相角
INT是截距
SLOPE是斜率
DC是用DC測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)的未修正葡萄糖響應(yīng)
POWER 是=Const + Ypl*Yl + Ppl*Pl + Yp2*Y2 + Ρρ2*Ρ2 + Υρ3*Υ3 + Ρρ3*Ρ3 +Yp4*Y4 + Ρρ4*Ρ40再次地，此等式是與等式I和2相同的形式，但是與來(lái)自示例3的等式3 —祥，一個(gè)人可以看到對(duì)于200 ms處的同時(shí)AC而言變量在從Yl至Y4和Pl至P4范圍內(nèi)，而不是在等式I和2中使用的Y2 Y5和P2 P5。如在示例3中所討論的，在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，407, 811中詳細(xì)地討論了使用AC導(dǎo)納幅值和相位數(shù)據(jù)來(lái)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的影響對(duì)DC葡萄糖響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。在圖27中舉例說(shuō)明了用于示例4的每個(gè)頻率下的導(dǎo)納幅值與血細(xì)胞比容的圖，并且在圖28中舉例說(shuō)明了用于示例4的每個(gè)頻率下的相位與血細(xì)胞比容的圖。、
使用眾所周知的現(xiàn)有技術(shù)來(lái)確定來(lái)自DC測(cè)量結(jié)果的未修正葡萄糖響應(yīng)(即未針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果進(jìn)行修正)。然后使用如上文在等式4中詳述的AC導(dǎo)納幅值和相位測(cè)量數(shù)據(jù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度的干擾效果對(duì)此DC葡萄糖響應(yīng)進(jìn)行修正。針對(duì)每個(gè)總測(cè)試時(shí)間(針對(duì)已修正和未修正結(jié)果)計(jì)算總系統(tǒng)誤差(TSE)、偏置、精度和NVar，并且在圖22中將這些列成表格。如可以容易地看到的，被使用AC測(cè)量數(shù)據(jù)針對(duì)血細(xì)胞比容和溫度進(jìn)行修正的測(cè)量系統(tǒng)的性能比僅使用DC測(cè)量結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)葡萄糖值優(yōu)越的多。此外，針對(duì)多個(gè)激勵(lì)頻率同時(shí)地獲取AC測(cè)量數(shù)據(jù)允許極快的總測(cè)試時(shí)間。如圖22所示，測(cè)量結(jié)果在I. 525秒、I. 025秒、O. 725秒和O. 625秒的總測(cè)試時(shí)間處顯示出非常好的TSE值。圖23圖示用于未修正葡萄糖測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值，并且在該數(shù)據(jù)中能夠看到對(duì)血細(xì)胞比容值的顯著依賴(lài)?？傁到y(tǒng)誤差是47.5%。圖24圖示用于相同測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值，只是這一次，如上文詳述的，已經(jīng)使用AC測(cè)量結(jié)果修正了 DC測(cè)量數(shù)據(jù)。很明顯已基本上減小了血細(xì)胞比容的干擾效果，具有10. 2%的總系統(tǒng)誤差。在圖26中可以看到用于21個(gè)此測(cè)量運(yùn)行中的每ー個(gè)的測(cè)量數(shù)據(jù)。圖25是示出用于已修正和未修正的所有725 ms數(shù)據(jù)點(diǎn)的預(yù)測(cè)葡萄糖值對(duì)比基準(zhǔn)葡萄糖值的Clark誤差網(wǎng)格。如可以容易地看到的，大部分未修正葡萄糖值很好地落在+/-15%誤差窗口外面，而已修正數(shù)據(jù)全部在此極限內(nèi)。因此，證明了用以實(shí)現(xiàn)小于四分之三秒的葡萄糖總測(cè)試時(shí)間的多頻率激勵(lì)的使用。本示例4的以上數(shù)據(jù)清楚地顯示本文公開(kāi)的多頻率激勵(lì)技術(shù)的使用通過(guò)允許樣本被多個(gè)頻率同時(shí)地激勵(lì)并同時(shí)地測(cè)量樣本對(duì)那些頻率的響應(yīng)來(lái)允許極短的測(cè)試時(shí)間。即使在不足四分之三秒的總測(cè)試時(shí)間，數(shù)據(jù)也提供由干擾物引起的DC測(cè)量誤差的顯著減小，并且允許以很好地在已接收行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的測(cè)量準(zhǔn)確度向用戶報(bào)告本質(zhì)上瞬時(shí)的測(cè)量結(jié)果。示例5—在各種DC時(shí)間點(diǎn)處具有怏諫總測(cè)試時(shí)間的連續(xù)多AC頻率測(cè)試
本示例5是使用具有基于標(biāo)稱(chēng)30 g/m2涂層重量施加的試劑膜厚度的測(cè)試傳感器與示例2 (上文)類(lèi)似地執(zhí)行的，如圖30所示，其近似對(duì)應(yīng)于2. 45 μπι的厚度。然而，不同于示例2，使用基于來(lái)自Agilent的VXI部件構(gòu)造的電化學(xué)測(cè)試臺(tái)來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取，并且其是可編程的以便以請(qǐng)求的組合和序列向傳感器實(shí)際AC和DC電勢(shì)并測(cè)量所得到的傳感器的電流響應(yīng)。上述被進(jìn)行，因?yàn)槿珀P(guān)于示例I和2所述的，與DATS —起用于那些測(cè)量的現(xiàn)有儀表包括預(yù)置參數(shù)，其中在前的波形穩(wěn)定需要強(qiáng)制性時(shí)間塊、每個(gè)頻率塊之后的拖尾傳送以及DC信號(hào)施加的初始100 ms中的預(yù)置“跳躍”時(shí)段，在其期間，不能測(cè)量電流響應(yīng)。然而，針對(duì)本示例5，期望的是在沒(méi)有由DATS的現(xiàn)有儀表施加的預(yù)置定時(shí)條件的限制的情況下施加連續(xù)的多個(gè)AC頻率。被用于示例3和4的基于Agilent的測(cè)試臺(tái)提供以這種方式對(duì)期望測(cè)量序列進(jìn)行編程的靈活性。示例5的目的是探索可以使用被連續(xù)地施加并具有20、2、10和I kHz的頻率的一組四個(gè)短200 ms AC激勵(lì)塊來(lái)修正在單個(gè)大體上均勻的試劑膜厚度下與血細(xì)胞比容共變的DC葡萄糖響應(yīng)的不同方式。在時(shí)間零點(diǎn)開(kāi)始施加AC激勵(lì)塊，該時(shí)間零點(diǎn)是檢測(cè)到充分樣本劑量的時(shí)間。因此，AC激勵(lì)塊在時(shí)間零點(diǎn)處開(kāi)始，在其之間不具有開(kāi)放時(shí)段，在約800 ms處結(jié)束，在該時(shí)間，施加DC激勵(lì)。在800 ms處開(kāi)始至3700 ms收集DC響應(yīng)數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)集被用來(lái)分析具有變化AC和DC參數(shù)的數(shù)據(jù)。目標(biāo)是確定是否在短測(cè)試時(shí)間內(nèi)用此均勻薄膜是否達(dá)到良好的性能，并確定將ー個(gè)或多個(gè)AC響應(yīng)用于修正的效果。圖31示出用于被測(cè)量的4個(gè)AC頻率的AC響應(yīng)對(duì)比血細(xì)胞比容。所有這些數(shù)據(jù)表明導(dǎo)納響應(yīng)與增加的血細(xì)胞比容的反比關(guān)系。如可以看到的，20 kHz和10 kHz的較高頻率下的測(cè)量結(jié)果顯示出大體上類(lèi)似的響應(yīng)，并且2 kHz和I kHz的較低頻率下的測(cè)量結(jié)果顯示出大體上類(lèi)似的響應(yīng)。然而，較高的頻率具有較大的血細(xì)胞比容對(duì)比導(dǎo)納關(guān)系。 圖32示出針對(duì)此共變研究收集的未修正DC響應(yīng)數(shù)據(jù)，并且很明顯，在每個(gè)DC測(cè)試時(shí)間，存在與改變的血細(xì)胞比容水平相關(guān)聯(lián)的可變電流響應(yīng)。圖33示出用于使用在900ms處測(cè)量的DC響應(yīng)的共變研究的未修正標(biāo)準(zhǔn)化誤差對(duì)基準(zhǔn)葡萄糖值的典型響應(yīng)。該未修正響應(yīng)具有41%的TSE。然而，如圖34所示，當(dāng)使用來(lái)自僅兩個(gè)頻率、即20 kHz和2 kHz的AC響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)修正900 ms下的DC響應(yīng)時(shí)，存在TSE的顯著改善，其已降低至7. 1%。圖35 39示出用于再次地僅使用來(lái)自AC信號(hào)的20 kHz和2 kHz連續(xù)施加頻率的AC響應(yīng)數(shù)據(jù)修正的分別在1100 ms、1500 ms,2000 ms,2500 ms和3000 ms處測(cè)量的已修正DC響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化誤差圖。圖40示出根據(jù)用于以兩種方式修正的DC響應(yīng)數(shù)據(jù)的可變DC測(cè)試時(shí)間的TSE的表格，所述兩種方式第一個(gè)用20 kHz和2 kHz AC響應(yīng)數(shù)據(jù)且第二個(gè)用10 kHz和I kHz AC響應(yīng)數(shù)據(jù)。在20 kHz和2 kHz的AC響應(yīng)數(shù)據(jù)與10 kHz和I kHz響應(yīng)數(shù)據(jù)相比提供用于此測(cè)試配置(在TSE方面)的更好修正。圖40還指示在900 ms的最短測(cè)試時(shí)間，TSE實(shí)際上比在更長(zhǎng)的時(shí)間更好；也就是說(shuō)，隨著DC測(cè)量時(shí)間增加，存在TSE的增加，但是隨后這后面是在比3000 ms長(zhǎng)得多的時(shí)間處的TSE的下降?？梢韵嘈诺氖荰SE在較短DC測(cè)量時(shí)間處是較低的，因?yàn)樵谳^短的DC測(cè)量時(shí)間處，AC響應(yīng)的測(cè)量(用于獲得修正因數(shù))與DC響應(yīng)的測(cè)量(用于獲得分析物相關(guān)數(shù)據(jù))之間的時(shí)間約為僅100 900 ms ο也就是說(shuō)，大約在時(shí)間200 ms, 400 ms,600 ms和800ms處獲得AC響應(yīng)數(shù)據(jù)，在900和1100 ms處獲得較短的DC響應(yīng)數(shù)據(jù)。因此，修正因數(shù)響應(yīng)和分析物響應(yīng)在膜水合作用和反應(yīng)性質(zhì)幾乎相同時(shí)最好地相關(guān)。在較短DC相應(yīng)測(cè)量時(shí)間處，使得測(cè)量結(jié)果更接近于具有短擴(kuò)散距離的電極表面，其中，存在較少由于膜水合作用和膨脹而引起的效果。隨著在適度地更長(zhǎng)的DC響應(yīng)時(shí)間處進(jìn)行測(cè)量，TSE增加，因?yàn)锳C修正因數(shù)和DC響應(yīng)更遠(yuǎn)地分開(kāi)(不那么相關(guān))，因?yàn)槟ふ诳焖俚剡M(jìn)行水合作用和膨脹，并且正在快速變化的此區(qū)域中測(cè)量DC響應(yīng)。然而，在甚至更長(zhǎng)的DC測(cè)量時(shí)間處，例如3000 ms，TSE在實(shí)際水合作用和膨脹開(kāi)始穩(wěn)定時(shí)回落下來(lái)，促使DC值具有較少的可變化性且需要用AC修正因數(shù)進(jìn)行的較少修正。因此，在這些較長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間處，TSE看起來(lái)改善接近于較早DC響應(yīng)測(cè)量時(shí)間的TSE的值。通常，在現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)中教導(dǎo)的AC/DC響應(yīng)在DC響應(yīng)最穩(wěn)定時(shí)測(cè)量DC響應(yīng)數(shù)據(jù)，該時(shí)間通常較晚，并因此丟失修正因數(shù)與分析物響應(yīng)之間的某些相關(guān)。在這里，我們表明我們能夠在較早的測(cè)量時(shí)間測(cè)量DC響應(yīng)并仍在具有減少的測(cè)試時(shí)間的附加益處的情況下獲得可接受的分析物響應(yīng)。在本示例5的情況下，總測(cè)試時(shí)間小于I秒(即900 ms)。還可以相信的是在本文中公開(kāi)的AC修正因數(shù)不僅修正血細(xì)胞比容影響，而且修正試劑膜狀態(tài)的可變化性或其它誤差源。在本文中描述的示例中，用來(lái)檢測(cè)AC信號(hào)響應(yīng)的電極與被用于DC信號(hào)響應(yīng)的ー些相同，并且因此被涂敷有試劑膜。結(jié)果，所有AC響應(yīng)測(cè)量結(jié)果受到具有施加的液體樣本的試劑膜的狀態(tài)(例如厚度、膨脹)的影響。查看這些數(shù)據(jù)的另一方式是從相應(yīng)的Clark誤差網(wǎng)格。圖41示出用于在900 msDC測(cè)量時(shí)間處的未修正DC響應(yīng)數(shù)據(jù)的誤差網(wǎng)格。圖42 44示出利用針對(duì)僅20 kHz (圖42)、僅2 kHz (圖43)以及20 kHz和2 kHz兩者(圖44)的AC響應(yīng)數(shù)據(jù)修正的相同900 msDC測(cè)量數(shù)據(jù)。 來(lái)自示例5的數(shù)據(jù)支持這樣的發(fā)現(xiàn)，即在900 ms與3000 ms之間的短的總測(cè)量時(shí)間處能夠?qū)崿F(xiàn)具有良好TSE的分析物測(cè)量結(jié)果。示例5并不如在示例2中所做的那樣隨溫度共變，因?yàn)殡娀瘜W(xué)測(cè)試臺(tái)對(duì)執(zhí)行“環(huán)境”研究的貢獻(xiàn)較少。因此，根據(jù)本示例中的那些響應(yīng)確定的AC信號(hào)響應(yīng)和修正因數(shù)不像如示例2中所示一祥包含關(guān)于樣本溫度變化和修正的信息。然而，使用4個(gè)AC頻率的AC方法被顯示對(duì)血細(xì)胞比容和溫度變化兩者進(jìn)行修正，并且示例5的測(cè)量方法將足以用小于1000 ms的測(cè)試時(shí)間做到這一點(diǎn)。出于本文公開(kāi)的示例的目的，描述了施加的DC激勵(lì)并一般地示為用于達(dá)到持續(xù)時(shí)間的單塊的施加電勢(shì)?？梢员榧霸摮掷m(xù)時(shí)間或僅在該持續(xù)時(shí)間中的ー個(gè)或僅幾個(gè)點(diǎn)處獲取DC響應(yīng)數(shù)據(jù)。然而，未示出或未描述的是包括具有針對(duì)每個(gè)此類(lèi)脈沖測(cè)量的響應(yīng)數(shù)據(jù)的DC激勵(lì)的兩個(gè)或更多較短脈沖的DC激勵(lì)施加。雖然本文中的示例沒(méi)有ー個(gè)舉例說(shuō)明了此類(lèi)DC激勵(lì)的使用，但應(yīng)相信的是本文所述的AC波形、連續(xù)和多頻率(同吋)波形兩者都能夠修正從脈沖類(lèi)型的DC激勵(lì)獲得的響應(yīng)數(shù)據(jù)。在以上描述、權(quán)利要求和附圖中公開(kāi)的特征可以単獨(dú)地和以任何相互組合的方式對(duì)于在本發(fā)明的各種實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明都是重要的。應(yīng)注意的是類(lèi)似干“優(yōu)選地”、“一般地”和“通?！钡男g(shù)語(yǔ)在本文中不是用來(lái)限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍或暗指某些特征對(duì)于要求保護(hù)的發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能而言是關(guān)鍵的、必不可少的或者甚至重要的。相反，這些術(shù)語(yǔ)僅僅意圖突出在本發(fā)明的特定實(shí)施例中可以利用或者可以不利用的替換或附加特征。出于描述和限定本發(fā)明的目的，應(yīng)注意的是術(shù)語(yǔ)“基本上”在本文中用來(lái)表示可以歸于任何定量比較、值、測(cè)量或其它表示的固有不確定性程度。術(shù)語(yǔ)“基本上”在本文中還用來(lái)表示定量表示在不導(dǎo)致討論中的主題的基本功能的變化的情況下可以不同于所述基準(zhǔn)的程度。已經(jīng)通過(guò)參考本公開(kāi)的特定實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但顯而易見(jiàn)的是在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行修改和變更。更具體地，雖然在本文中將本發(fā)明的某些方面識(shí)別為優(yōu)選或特別有利的，但可以預(yù)期本發(fā)明不一定局限于本發(fā)明的這些優(yōu)選方面。
權(quán)利要求
1.ー種用于確定與試劑化合物接觸的生物流體的醫(yī)療上顯著的成分的濃度的方法，包括以下步驟 a)向生物流體施加具有AC分量的第一信號(hào)； b)測(cè)量對(duì)第一信號(hào)的第一響應(yīng)； c)向生物流體施加第二信號(hào)，其中，所述第二信號(hào)是DC信號(hào)； d)測(cè)量對(duì)第二信號(hào)的第二響應(yīng)；以及 e)將第一響應(yīng)與第二響應(yīng)組合以產(chǎn)生所述醫(yī)療上顯著的成分的濃度的指示； 其中，所述第一信號(hào)包括多頻率激勵(lì)波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，第一響應(yīng)包括對(duì)應(yīng)于所述多頻率激勵(lì)波形的每個(gè)頻率的導(dǎo)納數(shù)據(jù)，第二響應(yīng)包括用DC信號(hào)預(yù)測(cè)的所述醫(yī)療上顯著的成分的未修正響應(yīng)，并且其中，將第一響應(yīng)與第二響應(yīng)組合包括導(dǎo)納數(shù)據(jù)和未修正響應(yīng)的算法組合以計(jì)算生物流體中的所述醫(yī)療上顯著的成分的預(yù)測(cè)濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，將第一響應(yīng)與第二響應(yīng)組合包括根據(jù)第一響應(yīng)來(lái)確定干擾物修正、根據(jù)第二響應(yīng)來(lái)確定所指示的濃度并使用干擾物修正來(lái)修正所指示的濃度的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述醫(yī)療上顯著的成分包括葡萄糖，所述生物流體包括血液，并且所述第一響應(yīng)包括基本上僅關(guān)于血細(xì)胞比容和溫度中的一者或兩者的信ο
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，從施加第一信號(hào)至測(cè)量第二響應(yīng)的總時(shí)間在約2.O秒內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述方法具有小于約15%的總系統(tǒng)誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述多頻率激勵(lì)波形包括選自由約IkHz、約2kHz、約10 kHz和約20 kHz構(gòu)成的組的至少兩個(gè)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，測(cè)量第一響應(yīng)包括大體上同時(shí)地測(cè)量與包括多頻率激勵(lì)波形的每個(gè)頻率相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)納和相位信息中的一者或兩者。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，測(cè)量第二響應(yīng)在測(cè)量第一響應(yīng)之后約1000ms或以下之內(nèi)發(fā)生。
10.一種用于確定全血樣本中的葡萄糖濃度的方法，包括 a)向樣本施加信號(hào)； b)測(cè)量對(duì)該信號(hào)的響應(yīng)；以及 c)至少使用該響應(yīng)來(lái)確定樣本的分析物濃度，其中，該確定具有在約2.O秒或以下之內(nèi)的總測(cè)試時(shí)間； 其中，該信號(hào)具有包括多頻率激勵(lì)波形的AC分量。
11.權(quán)利要求10的方法，其中，該確定具有在約O.5秒與約I. 525秒之間的總測(cè)試時(shí)間，并且其中，該方法具有小于約11%的總系統(tǒng)誤差。
12.—種用于確定生物樣本中的感興趣的分析物的濃度的方法，包括 a)向樣本施加具有第一AC分量的第一信號(hào)； b)測(cè)量對(duì)第一信號(hào)的第一響應(yīng)； c)向樣本施加具有第二AC分量的第二信號(hào)；d)測(cè)量對(duì)第二信號(hào)的第二響應(yīng)； e)向樣本施加具有第三AC分量的第三信號(hào)； f)測(cè)量對(duì)第三信號(hào)的第三響應(yīng)； g)向樣本施加第四DC信號(hào)； h)測(cè)量對(duì)第四信號(hào)的第四響應(yīng)；以及 e)至少使用第一、第二和第三響應(yīng)來(lái)確定樣本的分析物濃度以針對(duì)樣本內(nèi)的至少ー個(gè)干擾物的影響對(duì)第四響應(yīng)進(jìn)行修正，其中，該確定具有在約2. O秒或以下之內(nèi)的總測(cè)試時(shí)間。
13.權(quán)利要求12的方法，其中，所述確定具有在約O.5秒與約I. 525秒之間的總測(cè)試時(shí)間。
14.權(quán)利要求12的方法，其中，第一、第二和第三信號(hào)均包括具有不同頻率的AC信號(hào)，并且其中，第四信號(hào)包括DC信號(hào)。
15.權(quán)利要求12的方法，其中，所述干擾物包括血細(xì)胞比容和溫度中的一者或兩者。
16.ー種用于確定生物樣本中的感興趣的分析物的濃度的方法，包括 a)向樣本施加具有第一AC分量的第一信號(hào)； b)測(cè)量對(duì)第一信號(hào)的第一響應(yīng)，其中，在測(cè)量第一響應(yīng)之前施加第一信號(hào)不超過(guò)約.100 ms ； c)向樣本施加具有第二AC分量的第二信號(hào)； d)測(cè)量對(duì)第二信號(hào)的第二響應(yīng)，其中，在測(cè)量第二響應(yīng)之前施加第二信號(hào)不超過(guò)約.100 ms ； e)向樣本施加具有第三AC分量的第三信號(hào)； f)測(cè)量對(duì)第三信號(hào)的第三響應(yīng)，其中，在測(cè)量第三響應(yīng)之前施加第三信號(hào)不超過(guò)約.100 ms ； g)向樣本施加具有第四AC分量的第四信號(hào)； h)測(cè)量對(duì)第四信號(hào)的第四響應(yīng)，其中，在測(cè)量第四響應(yīng)之前施加第四信號(hào)不超過(guò)約.100 ms ； i)向樣本施加第五DC信號(hào)； j)測(cè)量對(duì)第五信號(hào)的第五響應(yīng)；以及 k)至少使用第一、第二、第三和第四響應(yīng)來(lái)確定樣本的分析物濃度以針對(duì)樣本內(nèi)的至少ー個(gè)干擾物的影響對(duì)第五響應(yīng)進(jìn)行修正。
17.權(quán)利要求16的方法，其中，所述確定具有在約O.5秒與約2. O秒之間的總測(cè)試時(shí)間。
18.權(quán)利要求16的方法，其中，所述干擾物包括血細(xì)胞比容和溫度中的一者或兩者。
19.權(quán)利要求16的方法，其中，第一信號(hào)是10kHz AC信號(hào)，第二信號(hào)是20 kHz AC信號(hào)，第三信號(hào)是I kHz AC信號(hào)，并且第四信號(hào)是2 kHz AC信號(hào)。
20.權(quán)利要求16的方法,其中，在測(cè)量第五響應(yīng)之前施加第五信號(hào)不超過(guò)約200ms ο
21.權(quán)利要求16或17的方法，其中，該方法具有在約7.5%和約11%之間的總系統(tǒng)誤差。
22.—種用于確定生物樣本中的感興趣的分析物的濃度的方法，包括a)將樣本施加于具有在約I.6 μπι和約5 μ m之間的厚度的試劑膜； b)向樣本施加信號(hào)； c)測(cè)量對(duì)該信號(hào)的響應(yīng)；以及 d)至少使用該響應(yīng)來(lái)確定樣本的分析物濃度，其中，該確定具有在約2.O秒或以下之內(nèi)的總測(cè)試時(shí)間。
23.權(quán)利要求22的方法，其中，所述確定具有在約O.6秒與約I. 525秒之間的總測(cè)試時(shí)間。
24.權(quán)利要求22的方法，其中，該信號(hào)是具有AC分量的信號(hào)。
25.權(quán)利要求24的方法，其中，所述信號(hào)是多頻率AC信號(hào)。
26.權(quán)利要求22的方法，還包括以下步驟 e)向樣本施加第二信號(hào)；以及 f)測(cè)量對(duì)第二信號(hào)的第二響應(yīng)； 其中，步驟(d)包括至少使用第一響應(yīng)來(lái)確定樣本的分析物濃度以針對(duì)樣本內(nèi)的至少一個(gè)干擾物的影響對(duì)第ニ響應(yīng)進(jìn)行修正。
27.權(quán)利要求26的方法，其中，所述第二信號(hào)是DC信號(hào)。
28.ー種用于確定生物樣本中的感興趣的分析物的濃度的方法，包括 a)向被配置成供在電化學(xué)分析中使用的電極系統(tǒng)提供具有試劑涂層的電化學(xué)生物傳感器，該試劑涂層具有小于4 Mffl的厚度； b)向生物傳感器提供生物樣本，該生物傳感器被配置成允許樣本接觸試劑涂層； c)以電學(xué)方式檢測(cè)樣本接觸試劑涂層時(shí)的時(shí)間； d)向樣本施加第一信號(hào)； e)測(cè)量對(duì)第一信號(hào)的第一響應(yīng)； f)向樣本施加第二信號(hào)； g)測(cè)量對(duì)第二信號(hào)的第二響應(yīng)；以及 h)至少使用第一和第二響應(yīng)來(lái)確定樣本的分析物濃度； 其中，第一信號(hào)包括具有至少兩個(gè)連續(xù)施加的頻率的AC分量，第一響應(yīng)包括用于每個(gè)頻率的響應(yīng)數(shù)據(jù)，該響應(yīng)數(shù)據(jù)包括修正因數(shù)信息； 其中，所述第二信號(hào)包括DC信號(hào)，該第二響應(yīng)包括指示分析物濃度的電流響應(yīng)； 其中，基本上在樣本接觸涂層的時(shí)候施加第一信號(hào)達(dá)從約400 ms至約800 ms的第一時(shí)間段； 其中，基本上在用于第一信號(hào)的時(shí)段之后立即施加第二信號(hào)達(dá)從約100 ms至約2200ms的第二時(shí)間段；以及 其中，所述確定具有在約3. O秒或以下之內(nèi)的總測(cè)試時(shí)間和約9. 0%或以下的TSE。
29.權(quán)利要求28的方法，其中，所述第二時(shí)間段是從約100ms至約300 ms，所述總測(cè)試時(shí)間在約I. I秒或以下之內(nèi)，并且所述TSE為約8. 5%或以下。
30.權(quán)利要求28的方法，其中，所述AC分量包括4個(gè)連續(xù)地施加的頻率，每個(gè)頻率被施加不超過(guò)200 ms，使得第一時(shí)間段不超過(guò)800 ms，并且其中，所述第二時(shí)間段為約100 ms,所述總測(cè)試時(shí)間為約900 ms,并且所述TSE為約8. 0%或以下。
全文摘要
本公開(kāi)涉及用于使用電化學(xué)測(cè)試過(guò)程來(lái)測(cè)量存在于生物流體中的分析物的量的各種方法。公開(kāi)了各種實(shí)施例，包括AC測(cè)試信號(hào)的使用和具有在約2.0秒或以下之內(nèi)的總測(cè)試時(shí)間和/或具有臨床上低的總系統(tǒng)誤差的測(cè)試的性能。
文檔編號(hào)G01N33/49GK102667476SQ201080060168
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者E.R.迪博爾德, H.B.小布克, T.A.比蒂 申請(qǐng)人:霍夫曼-拉羅奇有限公司