本發(fā)明涉及用于校準肌酸酐和肌酸的測量設備的方法，以及用于這些方法的校準溶液。
背景技術：
：用于測量肌酸酐(crn)和肌酸(cr)的濃度的技術在醫(yī)學上、例如在監(jiān)測腎病方面有用途?？赏ㄟ^安培測量法確定水溶液中cr的濃度(ccr)和crn的濃度(ccrn)?？墒褂脙蓚€傳感器測量ccrn：檢測cr的creaa傳感器；以及檢測cr和crn兩者的creab傳感器。ccrn基于creaa與creab傳感器測量值之間的差值。傳感器通常使用酶將肌酸酐和肌酸轉化為可測量的產物，諸如可在安培型系統(tǒng)中檢測的過氧化氫。為了以足夠精確度確定未知樣品中的ccrn和ccr，必須校準creaa和creab傳感器以便確定其實際靈敏度。然而，樣品中的酶調節(jié)劑的存在可調節(jié)(即，提高或降低)傳感器中的酶的活性。因此，使用具有與待測量的樣品不同量或類型的酶調節(jié)劑的校準溶液來校準的傳感器可能會得出不準確的結果。酶調節(jié)劑可天然存在于待測量的樣品中，并且可以不可預知的量存在。例如，碳酸氫根是酶抑制劑，對于血液是內源性的，并且不同的人在其血液中將有不同濃度的碳酸氫根。因此，不可能制備碳酸氫根濃度匹配所有可能的人血漿樣品的單種校準溶液。更一般地講，公認的是，制備具有與目標樣品相同的酶調節(jié)度的校準溶液可能難以實現(xiàn)?，F(xiàn)有解決方案包括添加一定濃度的乙酸根，該濃度所顯示的酶調節(jié)水平與血液中所存在的類似。該解決方案僅對于攜帶平均水平的調節(jié)劑的血液樣品是準確的，即使在該情況下，傳感器也可能以不同方式響應于不同調節(jié)劑，因為擴散遷移特征不同。因此，仍然需要將所測量的樣品中不同水平的酶調節(jié)考慮在內的校準肌酸和/或肌酸酐傳感器的有效方法。技術實現(xiàn)要素：在本發(fā)明的第一方面，申請人提供了校準設備的方法，該設備用于測量包含一種或多種酶調節(jié)劑的樣品中的肌酸酐濃度，該方法包括：確定設備對于兩種或更多種校準溶液每一者的靈敏度，其中每種校準溶液具有不同量的酶調節(jié)劑；確定對于所述兩種或更多種校準溶液每一者的調節(jié)度；確定對于待測量的樣品的調節(jié)度；以及計算設備對于樣品的靈敏度，其中所述計算包括通過包括所確定的調節(jié)度的函數(shù)，更改所述兩種或更多種校準溶液之一的靈敏度。通過使用具有不同量的酶調節(jié)劑的兩種校準溶液，可以計算測量設備受到酶調節(jié)劑怎樣的影響，從而預測所測量的樣品中的任何酶調節(jié)水平的效應。在一些示例實施例中，所述一種或多種酶調節(jié)劑包括酸或堿或其鹽。在一些示例實施例中，所述一種或多種酶調節(jié)劑包括以下的一者或多者：碳酸氫根、乙酸根、甲酸根、ca2+和zn2+。在一些示例實施例中，ph充當酶調節(jié)劑。在一些示例實施例中，所述確定設備對于兩種或更多種校準溶液的靈敏度包括：計算校準溶液中的設備的輸出與校準溶液中的肌酸酐和/或肌酸的濃度之間的比率。在一些示例實施例中，所述確定對于校準溶液每一者的調節(jié)度包括：基于校準溶液中的酶調節(jié)劑的量來估計酶調節(jié)。在一些示例實施例中，所述確定對于校準溶液每一者的調節(jié)度包括：接收所述調節(jié)度的值。在一些示例實施例中，所述函數(shù)還包括酶活性與設備的滲透性之間的比率。在一些示例實施例中，酶活性與設備的滲透性之間的比率是設備特異性的無量綱常數(shù)。在一些示例實施例中，所述兩種或更多種校準溶液之一具有與樣品相同的數(shù)量級的酶調節(jié)劑的量。在一些示例實施例中，所述兩種或更多種校準溶液之一沒有酶調節(jié)劑，或具有低水平的酶調節(jié)劑。在一些示例實施例中，所述兩種或更多種校準溶液之一具有高水平的酶調節(jié)，其至少實質上高于低或零水平的酶調節(jié)劑。在一些示例實施例中，該設備是肌酸和/或肌酸酐傳感器。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了包含指令的計算機可讀介質，所述指令在由電子設備的一個或多個處理器執(zhí)行時，致使電子設備根據(jù)任何上述方法操作。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了電子設備，其包括：一個或多個處理器；和包含指令的存儲器，所述指令在由處理器中的一者或多者執(zhí)行時，致使電子設備根據(jù)任何上述方法操作。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了包裝，其包括：兩種或更多種校準溶液，其中每種校準溶液具有不同量的酶調節(jié)劑；和與任何上述方法或上述電子設備一起使用的指令。附圖說明現(xiàn)在將參照附圖詳細描述本發(fā)明提出的裝置的示例，在附圖中：圖1是安培測量系統(tǒng)的示例的示意圖；圖2是示出將肌酸酐轉化為過氧化氫的酶級聯(lián)反應的一系列示意圖；圖3是說明酶調節(jié)劑示例的表格；以及圖4是概述所提出的方法的步驟的流程圖。具體實施方式現(xiàn)在將參照圖1，其是三電極安培測量系統(tǒng)101的示意圖。安培測量系統(tǒng)可具有至少兩個電極：工作電極(we)110及組合的反電極和參比電極(ce/re)。對于三電極安培測量系統(tǒng)101而言，ce/re電極的功能分成兩個單獨的電極：參比電極(re)111和反電極(ce)112。示例安培測量系統(tǒng)101還包括安培計120、伏特計121和電壓源122及電解質溶液140。we110是帶正電的電極，此處發(fā)生氧化反應。re111通常由ag/agcl制成并且能夠保持穩(wěn)定電勢(尤其是在沒有電流流過其中的情況下)，因此需要ce112使來自we110的電流往回流到電解質溶液140。電解質溶液140和樣品150提供這三個電極之間的離子接觸。膜130選擇性地將分析物轉化為選擇性地允許從樣品150穿過的物質。電壓源122施加必要的電勢以保持所需的還原或氧化反應，這受到伏特計121的控制。安培計120測量所產生的流過電路的電流，其是因樣品150與電解質溶液140之間的化學反應而產生的自由流動的電子的量度。圖1所示的安培測量系統(tǒng)是說明性的示例，可以設想到若干其他實施方式。例如，安培測量系統(tǒng)可為如上所述的雙電極系統(tǒng)。流過電極鏈的電流的強度與在we110處氧化(或還原)的物質的濃度成比例。理想情況下，當獲知將電流與濃度關聯(lián)起來的比例常數(shù)時，任何給定樣品中的濃度都可通過測量該特定樣品所生成的電流來獲得。為了說明安培測量系統(tǒng)中的測量過程，我們假定：樣品150含有物質b，其在膜130中選擇性地轉化為物質a，后者可在we110(we)處氧化為a+；并且電解質140含有物質x，其在ce112(陰極)處還原為x-。我們還假定，膜130僅允許物質a從樣品穿過并進入電解質溶液140中。當在電極兩端施加適當?shù)碾妱輹r，a根據(jù)以下反應在we110處發(fā)生氧化：a→a++e-a的氧化反應產生電子流。為了完成該電路，需要消耗電子的還原反應。因此，物質x根據(jù)以下反應在ce112處發(fā)生還原：x+e-→x-流過電路的電流的強度與發(fā)生氧化的分析物的濃度成比例。因此，如果物質x過量，則分析儀可自動計算樣品中的分析物的濃度。術語傳感器是指完整的安培測量系統(tǒng)，如不包括樣品150的圖1中所示。crn在水溶液(例如，血液)中不穩(wěn)定，它會在此可逆地轉化為cr(參見方案1)。為了測量ccr，使用了肌酸傳感器(creaa)。為了測量ccrn，可使用雙傳感器系統(tǒng)，其中一個傳感器(creaa)僅檢測cr，而另一個傳感器(creab)檢測cr和crn兩者。借助于差值測量，可以獲得ccrn值。傳感器由多層膜130保護，該多層膜由至少三個功能層組成，即，可透過crn和cr的外膜層；中間酶層；以及可透過h2o2的內膜層。在另一個實施例中，使用基本上僅對crn具有靈敏度的傳感器直接確定ccrn。這可通過施加不可透過cr但可透過crn的外膜進行，由于cr是陰離子而crn呈中性，因此是可行的。圖2示出了將肌酸和肌酸酐轉化為過氧化氫的示例酶級聯(lián)反應。在該示例中，肌酸酶(肌酸脒基水解酶)220、肌氨酸氧化酶230和肌酸酐酶(肌酸酐酰胺水解酶)210這些酶用于酶級聯(lián)反應。這些酶固定在內膜層與外膜層之間，而crn和cr分子可擴散穿越外膜層。creaa傳感器根據(jù)反應202和203將肌酸轉化為過氧化氫，由此檢測肌酸。為了實現(xiàn)該轉化，creaa傳感器使用肌酸脒基水解酶220和肌氨酸氧化酶230。在creaa傳感器中，酶級聯(lián)反應按如下方式改變cr：肌酸+h2o→肌氨酸+脲(肌酸脒基水解酶)肌氨酸+h2o+o2→甘氨酸+甲醛+h2o2(肌氨酸氧化酶)creab傳感器含有肌酸酐酰胺水解酶210、肌酸脒基水解酶220和肌氨酸氧化酶230所有三種酶，因此能檢測crn和cr兩者。在酶級聯(lián)反應中，crn/cr參與反應201、202和203：肌酸+h2o→肌氨酸+脲(肌酸脒基水解酶)肌氨酸+h2o+o2→甘氨酸+甲醛+h2o2(肌氨酸氧化酶)對于creaa和creab傳感器兩者而言，這些酶反應產生相同的終產物，其中之一是h2o2，它可穿越內膜層擴散到we110(優(yōu)選鉑)。通過將足夠高的電勢施加到creaa和creab傳感器的電極鏈，h2o2可在pt陽極240處發(fā)生氧化：h2o2→2h++o2+2e-為了完成該電路，在ce112處利用還原反應消耗電子，從而保持we110與ce112之間的電荷平衡。h2o2的氧化反應產生與h2o2的量成比例的電流(de)，繼而根據(jù)以下傳感器響應模型，將電流(de)與creaa傳感器的cr量及creab傳感器的cr和crn量直接關聯(lián)：dea＝sensa,cr·[cr]a方程1deb＝sensb,crn·[crn]b+sensb,cr·[cr]b方程2其中dea和deb分別是在creaa和creab傳感器處產生的電流；sensa,cr和sensb,cr分別是creaa和creab傳感器中將電流(de)與cr濃度關聯(lián)起來的靈敏度常數(shù)，并且sensb,crn是creab傳感器中將電流(de)與crn濃度關聯(lián)起來的靈敏度常數(shù)。將電流與濃度關聯(lián)起來的比例常數(shù)sens通常稱為靈敏度。通過校準傳感器來確定這些常數(shù)。通過分析儀中的安培計120來測量每個傳感器的電流(信號)。如果傳感器靈敏度s為已知的，則易于由以上方程確定給定樣品中的未知crn濃度?？赏ㄟ^酶調節(jié)劑來調節(jié)圖2所示的反應。這些酶調節(jié)劑對于樣品可以是內源性的，諸如碳酸氫根，并且這些酶調節(jié)劑可以抑制所使用的任何酶的作用。術語酶調節(jié)劑包括降低酶性能(抑制劑)或提高酶性能的物質。圖3示出了可存在于樣品中的內源性調節(jié)劑的多個示例。該表格示出了示例調節(jié)劑及其在調節(jié)酶方面的有效性的量度，即，以mm為單位的i50值(半數(shù)抑制濃度)。酶調節(jié)劑不限于具體分子，并且可包括其他因子，諸如溶液或樣品的ph或溫度。眾所周知，像溶液ph這樣的因子可影響酶的性能，因此諸如ph之類的因子在本文可稱為酶調節(jié)劑。在一個示例實施例中，制作校準溶液，以確定ph和碳酸氫根濃度對cr傳感器的傳感器讀數(shù)的影響。在該示例實施例中，使用creaa傳感器來測量cr的濃度，但可以設想到，該溶液可適于使用creaa和creab傳感器來測量crn的濃度。在該示例實施例中，可使用表示為cal2和cal3的兩種校準溶液來校準傳感器。以下方案示出了這兩種溶液和給定樣品的內容物：cal2cal3樣品ccr[μm]943487待測定ph6.87.17.4[hco3-][mm]02453.2pco2[mmhg]08082.9de樣品(讀數(shù))[pa]31179142352640靈敏度([cr]/de樣品)[pa/μm]33.129.2待測定表1表1示出了校準溶液cal2和cal3具有已知濃度的cr和hco3-、已知的ph水平以及已知的co2分壓的情況。校準物cal2和cal3還可含有緩沖劑、鹽、防腐劑和洗滌劑，但在該示例實施例中將忽略這些物質。樣品可以是待測量的血液樣品，并且可以通過適當?shù)膫鞲衅鱽頊y量其ph、hco3-濃度和co2分壓?？墒褂冒才鄿y量設備來測量樣品的原始讀數(shù)(de樣品)，但需要在可確定樣品的cr濃度之前確定靈敏度。當cal2和cal3的cr濃度為已知的時，可通過測量所測得的設備輸出(de)與已知的濃度之間的比率，來計算傳感器對于校準溶液的靈敏度：記錄每種校準溶液的讀數(shù)(decal)，并轉換為靈敏度比率：比率0.883說明，與不含碳酸氫根的溶液cal2中相比，像cal3這樣的溶液中傳感器每μm肌酸產生少12.3％的電流。使用已知的ph(ph_cal2和ph_cal3)、[hco3-]([hco3-]cal2和[hco3-]cal3)，計算兩種校準溶液的調節(jié)度(mod)：技術人員可通過將單鹽基質子遷移的方程乘以簡單競爭性抑制的表達式，而導出方程6和7。調節(jié)度(modcal2和modcal3)提供了在給定ph和碳酸氫根中對酶的調節(jié)程度的估計值。ka是校準溶液的酸解離常數(shù)，而ki是抑制常數(shù)。對于給定示例而言，預期通過cal2和cal3中的抑制而分別去除了初始酶活性的86.3％(1-0.137)和97.5％(1-0.025)。根據(jù)已知的調節(jié)值和靈敏度比率，可以計算傳感器特異性常數(shù)phiphi是無量綱常數(shù)，其是酶活性與傳感器的滲透性之間的比率的表達式。在所提供的示例實施例中，phi的值由以下方程給出：一旦吸出樣品，就可以計算來自該具體樣品的ph和碳酸氫根對傳感器的調節(jié)：方程9是對方程6和7的改寫，其中添加了考慮pco2對傳感器中的ph的影響的額外項。此處，ph沖洗值是傳感器在樣品之間暴露于其中的沖洗液中的ph，pco2沖洗是傳感器在樣品之間暴露于其中的沖洗液中的co2分壓，并且c3是對于所有傳感器而言固定的常數(shù)，且與co2的滲透性相關聯(lián)。通過按一定因數(shù)調節(jié)校準溶液之一的靈敏度，來計算給定樣品中的靈敏度。該因數(shù)是樣品和校準溶液的調節(jié)度的函數(shù)，并且還可包括phi值。在該示例中，調節(jié)了cal3的靈敏度(senscal3)，因為與cal2中相比，cal3中的調節(jié)度更接近樣品的調節(jié)度。在該示例中，該因數(shù)由以下方程給出：在該示例中，調節(jié)因數(shù)大約為0.89，因此樣品的靈敏度等于cal3的靈敏度乘以該因數(shù)：使用對該給定樣品的讀數(shù)(例如，desamp＝2640pa)得出經校正的肌酸含量：如果濃度計算時使用的是cal3的靈敏度而不是考慮了酶調節(jié)劑的靈敏度，則得出的濃度將低約10％：此外，如果濃度計算時使用的是沒有任何碳酸氫根酶調節(jié)劑的cal2的靈敏度，則cr的濃度將為79.6μm，這與使用所提出的方法計算的濃度相差懸殊。這說明，與使用校準溶液校準傳感器時未考慮酶調節(jié)劑的現(xiàn)有方法相比，所提出的解決方案提供了改善的結果。圖4概述了用于執(zhí)行所提出的方法的示例實施例的步驟。所提出的方法不限于圖4所示的步驟的次序，可以設想所述方法也不僅僅限于所提供的該示例實施例。在步驟410處，確定設備對于所述兩種或更多種校準溶液每一者的靈敏度。所述對靈敏度的確定可涉及計算安培計輸出(電流)與校準溶液的肌酸或肌酸酐的已知濃度之間的比率。在一些實施例中，校準溶液的肌酸或肌酸酐的濃度需要根據(jù)初始濃度確定或調節(jié)，而在其他實施例中，這些濃度作為伴隨校準溶液的數(shù)據(jù)提供?？商峁﹥煞N校準溶液或不同量的酶調節(jié)劑，從而有效地提供兩個數(shù)據(jù)點以用于確定酶調節(jié)劑與靈敏度之間的關系。提供不同量的酶調節(jié)劑的超過兩種校準溶液可得出更準確的結果。一種校準溶液可被選擇成具有非常低或沒有酶調節(jié)劑，而另一種校準溶液可被選擇成具有與樣品中預期量的酶調節(jié)劑大約相同的數(shù)量級的酶調節(jié)劑。這樣，第二校準溶液提供接近預期樣品的靈敏度，而第一校準溶液提供離第二校準溶液足夠遠的靈敏度，從而提供酶調節(jié)與靈敏度之間的關系的良好量度。在步驟420處，確定對于所述兩種或更多種校準溶液每一者的酶調節(jié)度。該酶調節(jié)度是給定溶液中對酶活性的調節(jié)程度的量度。例如，在存在碳酸氫根[hco3-]濃度和高于最佳的堿度(ph)的情況下，這可將酶活性抑制特定百分比，該百分比由調節(jié)度給出。在這個示例中，[hco3-]、ph、ka和ki的已知值可用于確定該百分比。或者，所述確定可簡單地涉及將酶調節(jié)度輸入為輸入值。在該示例中，該值可從數(shù)據(jù)庫或參考源獲知，并且可輸入為該方法所用的已知的無量綱變量。在步驟430處，確定對于待測量的樣品的酶調節(jié)度。該確定可與步驟420中對酶調節(jié)度的確定類似。對于樣品的酶調節(jié)度的該確定還可考慮這樣的事實：例如，可在樣品之間進行沖洗，從而可影響ph的貢獻。雖然可對每組校準溶液執(zhí)行一次步驟420，但可對所測量的每種樣品重復步驟430。在步驟440處，計算測量設備對于樣品的靈敏度。該步驟可涉及確定因數(shù)，按該因數(shù)調節(jié)已針對校準溶液之一確定的靈敏度之一。酶調節(jié)度與樣品的酶調節(jié)度最接近的校準溶液的靈敏度可以是經調節(jié)的靈敏度。調節(jié)校準溶液的靈敏度的因數(shù)可以是對于該校準溶液和樣品的酶調節(jié)度的函數(shù)。該因數(shù)還可以是傳感器特異性常數(shù)的函數(shù)，該傳感器特異性常數(shù)是酶活性與設備的滲透性之間的比率的表達式。該傳感器特異性常數(shù)可在步驟420之后且在步驟430之前計算，并且可重復用于計算對于使用所提出的方法測量的任何其他樣品的靈敏度。在步驟450處，可使用對于樣品的靈敏度來確定樣品的肌酸或肌酸酐的準確濃度，具體方式是測量安培計的原始輸出并將其除以所計算的靈敏度。應當理解，本公開包括上述實施例中陳述的任選特征的組合排列。具體地講，應當理解，所附從屬權利要求中陳述的特征與可提供的任何其他相關獨立權利要求聯(lián)合公開，并且該公開內容不限于僅僅是這些從屬權利要求的特征與它們初始從屬的獨立權利要求的組合。當前第1頁12