检测生物分析物的伏安测量系统技术方案

本发明专利技术涉及测定样品中的分析物浓度的系统、方法及装置。在测定样品中的分析物浓度时，线性、循环或非循环伏安扫描和/或半积分、导数或半导数等数据处理的使用可提高准确性。血细胞容量补偿并结合数据处理可降低血细胞容量对全血中葡萄糖分析的影响。另一方面，快速率扫描可降低血细胞容量的影响。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及测定样品中的分析物浓度的系统、方法及装置。在测定样品中的分析物浓度时，线性、循环或非循环伏安扫描和/或半积分、导数或半导数等数据处理的使用可提高准确性。血细胞容量补偿并结合数据处理可降低血细胞容量对全血中葡萄糖分析的影响。另一方面，快速率扫描可降低血细胞容量的影响。【专利说明】检测生物分析物的伏安测量系统相关申请的参考本申请要求2004年5月14 日提交的题为“Methods for Using Linear or CyclicVoltammetry in Assaying Glucose and Other Biological Analytes，，的美国临时申请第60/571, 388号的权益，该临时申请通过引用而全文结合于此。
技术介绍
定量测定生物流体中的分析物对生理异常的诊断和治疗有用。例如，测定生物流体(例如血液)中的葡萄糖水平对必须频繁检查其血糖水平以调整其饮食和/或药物治疗的糖尿病个体很重要。电化学法已用于这样的用途。电化学生物传感器可使用分析物特异性酶(例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶)催化全血样品中的葡萄糖氧化。在酶的催化氧化过程中，酶的氧化还原中心接受来自分析物的电子。此氧化还原中心可为葡萄糖氧化酶的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，或为酶的辅因子，例如葡萄糖脱氢酶的吡咯并喹啉醌(PQQ)。然后，酶获得的电子可通过介体移动至电极，该介体通过酶的氧化转变为还原形式。最后，介体的还原形式，例如铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的亚铁氰化物形式，在电极处被氧化，产生可检测的电流。该过程可通过以下方程式表示:(I)葡萄糖 +EQx==EKed+ 产物⑵EKed+nMed0x==nMedKed+E0x(3) MedEed==Med0x+ne_其中，Eqx和EKed分别为酶的氧化还原中心的氧化和还原形式,而Medto和MedKed分别是介体的氧化和还原形式。酶反应的产物可为葡糖酸或葡糖酸内酯。一种已用来定量生物流体中的分析物的电化学法是电量分析法。例如，Heller等在美国专利第6，120，676号中描述了用于全血葡萄糖检测的电量分析法。在电量分析法中，通过彻底氧化小体积中的分析物，并积分随氧化时间变化的电流，以产生代表分析物浓度的电荷，定量分析物(葡萄糖)浓度。换句话说，电量分析法捕获传感片中的葡萄糖总量。电量分析法的一个重要方面是到电荷对时间的积分曲线的末端，电荷变化的速率变得相对恒定，产生稳态条件。电量分析曲线的此稳态部分在曲线中形成相对平的平坦区，因此能够精确测定对应的电流。但是，电量分析法需要全体积的分析物完全转变。因此，该方法耗时，不能提供电化学装置(例如监测葡萄糖的产品)的使用者要求的快速结果。电量分析法的另一个问题是为提供精确的结果，必须将传感单元控制成小体积，这对批量生产的器件可能很难。另一种已用来定量生物流体中的分析物的电化学法是电流分析法。在电流分析法中，以跨接传感片的工作电极和对电极的恒定电位(电压)检测末期的电流。电流用来定量生物样品中的分析物。电流分析法用来测量电化学活性物质被氧化或还原的速率，由此检测分析物被氧化或还原的速率。例如在美国专利第5，620, 579,5, 653，863,6, 153，069和6，413，411中已描述了许多用于生物传感器的电流分析法的变形例。电流分析法通过测量与扩散速率成比例的电流和分析物的体相浓度，抽查电极表面附近的分析物浓度。电流分析法的缺点是施加电位后电流的非稳态特性。相对于时间的电流变化速率开始时非常快，由于基本扩散过程性质的改变，随着分析进行变得慢一些。一直到电极表面的被还原介体的消耗速率等于扩散速率，才能获得稳态电流。因此，在非稳态时间段内检测电流可能比在稳态时间段内进行检测更不精确。检测全血样品中的分析物的一个重要方面是血细胞容量的作用。血细胞容量是红细胞(RBC)体积，表示为RBC体积在全血样品中的百分率。全血样品的血细胞容量值在约20-60%的范围内，通常约40%。试剂生物传感器包括可通过电化学反应检测血液标本中的葡萄糖的任意系统。试剂生物传感器的实例包括Bayer Healthcare, LLC of Elkhart, Indiana提供的Ascensia AUTODISC?和Elite? 生物传感器;位于Abbott Park, Illinois提供的Abbott的 Precision?.生物传感器;位于 Indianapolis, Indiana 提供的 Roche 的 Accuclicck? 生物传感器；以及位于Milpitas, California的Lifescan提供的One Touch Ultra4'生物传感器。典型的电化学传感片包含工作电极、对电极和可选的第三电极。参考电位可由对电极(如果适当配置的话)或可选的第三电极提供给系统。用聚合物作为粘合剂，将带有酶(例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶)的试剂层和介体(例如铁氰化物或六胺化钌)印刷或淀积在工作电极上或工作电极和对电极上。用作试剂粘合剂的聚合物的实例包括CMC(羧甲基纤维素)和PEO(聚环氧乙烷)。向试剂层中加入各种类型和分子量的聚合物可有助于过滤红细胞，防止其覆盖电极表面。最好通过使用多种技术，例如描述于第6，531，040、5，798，031和5，120,420号美国专利的那些技术，将电极印刷在绝缘衬底上来制作传感片。试剂可与氧化葡萄糖的酶(例如葡萄糖氧化酶)、介体(例如铁氰化物)、亲水聚合物(例如聚环氧乙烷(PEO))和合适的缓冲液(例如柠檬酸盐缓冲液)的混合物共同印刷在工作电极和对电极上。或者，也可使用2003年10月24日提交的申请序号60/513，817的美国临时专利中描述的方法，将不同的试剂化学品分别印刷或微淀积在工作电极和对电极上，工作电极上的试剂含酶、介体、聚合物，对电极上的试剂含可与介体相同或不同的可溶性氧化还原物质；以及聚合物。在一个实施方案中，用于微淀积的聚合物是羧甲基纤维素。可用于读取本专利技术试剂生物传感器的合适台式电化学仪器例如可包括但不限于:位于 West Lafayette, Indiana 的 BAS Instruments 提供的 BAS100B 分析仪；位于Austin, Texas 的 CH Instruments 提供的 CH Instrument 分析仪；位于 Lawrence, Kansas的Cypress Systems提供的Cypress电化学工作站；以及位于Princeton, New Jersey的Princeton Research Instruments提供的EG&G电化学仪器。手提式仪器例如可包括BayerCorporation 的 Ascensia Bregzei^tIElite*测量仪。葡萄糖的生物传感器可具有淀积在电极上的酶和介体。该传感器检测葡萄糖的能力受到RBC阻断血样中相关试剂的扩散的影响。因为电流分析法的电流与还原形式介体的扩散成正比，所以血细胞容量对葡萄糖检测的准确性具有显著影响。依靠全血样品中的血细胞容量水平，RBC引起葡萄糖读数偏差。在降低全血对葡萄糖检测结果的血细胞容量影响的尝试中，已提出了各种方法和技术。例如，Ohara等在美国本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定样品中分析物的浓度的方法，包括：对所述样品实施伏安正向线性扫描，其中所述正向线性扫描实施变化的电压；测量随变化的电压变化的电流；对测量的电流实施数据处理；以及响应于所述数据处理来测定所述样品中分析物的浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伍焕平，
申请(专利权)人：拜尔健康护理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US