具有電流分析法及伏安分析法的工作循環(huán)的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種傳感器系統(tǒng)，包括用于測定樣本中分析物濃度的設(shè)備及方法。包含具有激勵(lì)及弛豫的電流分析法和伏安分析法的工作循環(huán)的輸入信號，可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成分析和/或提高分析的準(zhǔn)確度和/或精確度。本發(fā)明公開的傳感器系統(tǒng)通過根據(jù)伏安掃描的輸出電流調(diào)整電位和/或掃描速率，可以減小分析誤差，從而提高測量性能。本發(fā)明公開的傳感器系統(tǒng)還可以根據(jù)由伏安掃描得到的輸出電流調(diào)整電位和/或掃描速率，測定樣本中多種電離物質(zhì)的濃度。多個(gè)已測定的濃度值可以用于測定多個(gè)分析物的濃度值或校正已測定的分析物濃度值，從而提高該系統(tǒng)的測量性能。
【專利說明】具有電流分析法及伏安分析法的工作循環(huán)的系統(tǒng)及方法
[0001]本申請是申請日為2009年7月10日、發(fā)明名稱為“具有電流分析法及伏安分析法的工作循環(huán)的系統(tǒng)及方法”的第200980126926.2號專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的參考
[0003]本申請要求2008年7月10日提交的、發(fā)明名稱為“具有電流分析法及伏安分析法的工作循環(huán)的系統(tǒng)及方法”的第61/079，616號美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，在此將其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及生物傳感器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0005]生物傳感器系統(tǒng)提供對生物液體(比如全血、血清、血漿、尿液、唾液、細(xì)胞間隙液或者細(xì)胞內(nèi)液)的分析。通常，生物傳感器系統(tǒng)具有對與感應(yīng)條相接觸的樣本進(jìn)行分析的測量裝置。該樣本通常是液態(tài)形式，并且可以是生物液體，也可以是生物液體的衍生物，比如提取液、稀釋液、濾出液或復(fù)原沉淀物。系統(tǒng)執(zhí)行的分析可確定生物液體中的一種或多種分析物(比如醇、葡萄糖、尿酸、乳酸、膽固醇、膽紅素、自由脂肪酸、甘油三酸酯、蛋白質(zhì)、酮、苯丙氨酸或者酶)的存在和/或濃度。該分析可能有助于對生理異常情況的診斷和治療。例如，糖尿病患者可以用生物傳感器系統(tǒng)確定其全血的葡萄糖水平，以便調(diào)整飲食和/或藥物治療。
[0006]生物傳感器系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為對同一樣本中的一種或多種分析物或不同樣本中的一種或多種分析物進(jìn)行分析，并且可以使用不同容量的樣本。某些系統(tǒng)可以對一滴(如0.25-15微升(μ L))全血進(jìn)行分析。生物傳感器系統(tǒng)可采用臺式、便攜式以及類似的測量裝置。便攜式測量裝置可以是手持式的，且允許對樣本中的一種或多種分析物進(jìn)行識別和/或確定其含量。便攜式測量裝置的例子有位于紐約塔里敦(Tarrytown, New York)的拜爾健康護(hù)理糖尿病保健公司(Bayer Healthcare Diabetes Care)的產(chǎn)品:Breeze II?儀器和Contour?儀器，而臺式測量裝置的例子有可以從德克薩斯州奧斯丁(Austin，Texas)的CH儀器公司(CH Instruments)購得的電化學(xué)工作站。該生物傳感器系統(tǒng)用更短的分析時(shí)間提供所期望的準(zhǔn)確度和/或精確度，從而為用戶帶來切實(shí)的利益。
[0007]在電化學(xué)生物傳感器系統(tǒng)中，分析物的濃度是根據(jù)一種可測量物質(zhì)的氧化/還原反應(yīng)或者氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電信號確定的。這種可測量物質(zhì)可以是電離的分析物，或者是一種當(dāng)輸入信號施加到樣本上時(shí)對該分析物敏感的電離物質(zhì)。該輸入信號能夠以單脈沖、多脈沖、序列或者循環(huán)形式施加。氧化還原酶(比如酶或類似物)可以加入樣本中以促進(jìn)氧化還原反應(yīng)中第一種物質(zhì)到第二種物質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移。上述酶或類似物可以與某種分析物起反應(yīng)，從而使產(chǎn)生的一部分輸出信號具有一定特征。下面的表I給出了一些具體的氧化還原酶及相應(yīng)分析物的例子。
[0008]表I[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種用于測定樣本中分析物濃度的測量裝置，包括: 具有至少兩個(gè)接觸部的信號接口；以及 在所述至少兩個(gè)接觸部與信號發(fā)生器之間建立電通信的電子電路，所述電子電路具有與所述信號發(fā)生器及存儲介質(zhì)進(jìn)行電通信的處理器， 其中，所述處理器將來自所述信號發(fā)生器的輸入信號施加到所述至少兩個(gè)接觸部上， 其中，所述輸入信號包括具有電流分析法激勵(lì)和第一弛豫的第一工作循環(huán)、具有伏安分析法激勵(lì)和第二弛豫的第二工作循環(huán)、以及具有非循環(huán)掃描和第三弛豫的第三工作循環(huán)， 其中，所述處理器測量所述至少兩個(gè)接觸部上的輸出信號，所述輸出信號包括響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流， 其中，所述處理器根據(jù)響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流調(diào)整所述第三工作循環(huán)的非循環(huán)掃描的電位，以及 其中，所述處理器將輸出信號的一部分與樣本中至少一種分析物的濃度相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器將含有響應(yīng)于電流分析法激勵(lì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分與樣本中至少一種分析物的濃度相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器將含有響應(yīng)于非循環(huán)掃描的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分與樣本中至少一種分析物的濃度相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器施加伏安分析法激勵(lì)作為線性掃描。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器根據(jù)響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流調(diào)整非循環(huán)掃描的速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器通過對響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流進(jìn)行導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)處理來識別第一種起作用的電離物質(zhì)，所述導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)處理存儲在所述存儲介質(zhì)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器調(diào)整非循環(huán)掃描的電位，以降低輸出信號中的與響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的輸出電流相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)于第二種起作用的電離物質(zhì)的輸出電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述處理器還將含有響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分與含有響應(yīng)于第二種起作用的電離物質(zhì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分相比較，以提供第二種起作用的電離物質(zhì)的濃度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述處理器通過所述存儲介質(zhì)中存儲的導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)處理根據(jù)響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流識別第一起作用的電離物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，第二起作用的電離物質(zhì)是干擾物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器將含有響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分與樣本中至少一種分析物的濃度相關(guān)聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述處理器通過調(diào)整非循環(huán)掃描的電位或掃描速率來減小響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的輸出電流的非線性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器施加第二工作循環(huán)的伏安分析法激勵(lì)作為具有正向激勵(lì)和反向激勵(lì)的非循環(huán)掃描。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述處理器還通過根據(jù)所述存儲介質(zhì)中存儲的比值數(shù)據(jù)處理確定響應(yīng)于非循環(huán)掃描的正向激勵(lì)的輸出電流的比值，來識別第一種起作用的電離物質(zhì)。
15.一種用于測定樣本中分析物濃度的測量裝置，包括: 具有至少兩個(gè)接觸部的信號接口 ；以及 在所述至少兩個(gè)接觸部與信號發(fā)生器之間建立電通信的電子電路，所述電子電路具有與所述信號發(fā)生器及存儲介質(zhì)進(jìn)行電通信的處理器， 其中，所述處理器將來自所述信號發(fā)生器的輸入信號施加到所述至少兩個(gè)接觸部上，其中，所述輸入信號包括具有伏安分析法激勵(lì)和第一弛豫的第一工作循環(huán)和具有非循環(huán)掃描和第二弛豫的第二工作循環(huán)， 其中，所述處理器測量所述至少兩個(gè)接觸部上的輸出信號，所述輸出信號包括響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流和響應(yīng)于非循環(huán)掃描的輸出電流， 其中，所述處理器根據(jù)響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流調(diào)整非循環(huán)掃描的掃描范圍，以及 其中，所述處理器將輸出信號的一部分與樣本中至少一種分析物的濃度相關(guān)聯(lián)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，伏安分析法激勵(lì)作為具有正向激勵(lì)和反向激勵(lì)的非循環(huán)掃描。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述處理器根據(jù)響應(yīng)于伏安分析法激勵(lì)的輸出電流調(diào)整伏安分析法掃描的速率。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述處理器調(diào)整非循環(huán)掃描的掃描范圍，以降低輸出信號中的與響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的輸出電流相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)于第二種起作用的電離物質(zhì)的輸出電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述處理器通過調(diào)整非循環(huán)掃描的掃描范圍或電位來減小響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的輸出電流的非線性。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述處理器將含有響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分與樣本中至少一種分析物的濃度相關(guān)聯(lián)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述處理器還將含有響應(yīng)于第一種起作用的電離物質(zhì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分與含有響應(yīng)于第二種起作用的電離物質(zhì)的至少一個(gè)輸出電流的輸出信號的一部分相比較，以提供第二種起作用的電離物質(zhì)的濃度。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，第二種起作用的電離物質(zhì)是干擾物。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，伏安分析法激勵(lì)是線性掃描。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述處理器通過向響應(yīng)于分案分析法激勵(lì)的輸出電流施加導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)處理來識別第一起作用的電離物質(zhì)。
25.—種識別樣本中的電離物質(zhì)的方法，其包括: 向所述樣本施加包括非循環(huán)掃描的輸入信號，所述非循環(huán)掃描包括正向激勵(lì)和反向激勵(lì)； 測量輸出信號，所述輸出信號包括響應(yīng)于所述非循環(huán)掃描的輸出電流；以及 根據(jù)響應(yīng)于所述非循環(huán)掃描的正向激勵(lì)的輸出電流，識別所述電離物質(zhì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括輸出電流的第一比值和第二比值大于I時(shí)識別出一種電離物質(zhì)的存在，并且當(dāng)?shù)谝槐戎荡笥贗且所述第二比值小于I時(shí)識別出至少兩種電離物質(zhì)的存在，其中， 所述第一比值是根據(jù)響應(yīng)于所述非循環(huán)掃描的正向激勵(lì)的輸出電流起點(diǎn)和響應(yīng)于所述非循環(huán)掃描的正向激勵(lì)的輸出電流中點(diǎn)確定的， 所述第二比值是根據(jù)響應(yīng)于所述非循環(huán)掃描的正向激勵(lì)的輸出電流中點(diǎn)和響應(yīng)于所述非循環(huán)掃描的正向激勵(lì)的輸出電流終點(diǎn)確`定的。
【文檔編號】G01N27/48GK103760213SQ201310741285
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2008年7月10日
【發(fā)明者】伍煥平 申請人:拜爾健康護(hù)理有限責(zé)任公司