作为用于生物传感器的对照溶液的内部参考的可氧化的物质制造技术

测试用于测量分析物在生物样品中的存在，特别是葡萄糖在全血中的存在的电化学仪的性能，包括引入含有预定数量的分析物和预定数量的内部参考化合物的对照溶液。所述内部参考化合物是经过选择的，以便它在比用于氧化所述分析物大的电位下氧化，从而使它能够区分对照溶液和生物样品。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2006年4月7日、申请号为200680017393.0、专利技术名称为“作为用于生物传感器的对照溶液的内部参考的可氧化的物质”的专利技术专利申请的分案申请。专利
本专利技术总体上涉及医疗器械领域。专利技术背景更具体地讲，本专利技术涉及生物传感器，它可用于测量体液中分析物的数量。光学方法通常被用于这种测量，不过，本专利技术涉及电化学生物传感器的改良。尽管本文所披露的方法可用于测量其他分析物，包括胆固醇，尿素，肌酸酐，和肌酸，特别感兴趣的是测量全血中的葡萄糖。尽管本说明书强调了用于测量葡萄糖的专利技术用途，但应当理解的是，本专利技术具有更广泛的用途。本专利技术涉及电化学仪器，其中，将电位施加在与生物样品和试剂接触的电极上。在所述分析物与所述试剂起反应时测量所产生的电流，然后与样品中的分析物的数量相关联。这种仪器被称作测量电流的仪器，它与电量分析仪器不同，这种仪器测量的是通过综合整个测量期间的电流由样品的反应所产生的库仑计的总电荷。所述测量电流的仪器的优点是，它们不太依赖于体积和时间。它们不需要等待整个体积的分析物发生反应，相反，只需要通过在预定的时间对反应速度进行采样对分析物进行测量。现有技术中业已披露了用于所述生物传感器的多种设计，例如，参见美国专利申请公开号2001/0042683。所述电极一般被称为工作电极和反电极。所述电极与含有试剂的固体层接触，所述试剂能氧化所述样品中的分析物，如葡糖氧化酶以及介体，所述介体能再氧化所述还原的酶。还原的介体本身是在工作电极上氧化的，它能产生可测量的电流。该电流被用于计算被测试的样品中的葡萄糖的数量，因为它是样品中葡萄糖氧化的间接参数。所述反应可以通过以下步骤描述：葡萄糖+E氧化→E还原+产物(葡糖酸，葡糖酸内酯)E还原+Med氧化→Med还原+E氧化Med还原→Med氧化+n e-其中，E氧化和E还原是所述酶的氧化还原中心的氧化和还原形式，而Med氧化和Med还原是所述介体的氧化和还原形式。为了测量葡萄糖，所述酶可以是葡糖氧化酶，而所述介体是铁氰化物。其他分析物的测量要使用合适的酶和介体。在表1中列举了酶，介体和分析物的典型组合。表1选择的底物，酶和介体系统分析物酶介体葡萄糖葡糖氧化酶铁氰化物葡萄糖葡糖脱氢酶铁氰化物胆固醇胆固醇氧化酶铁氰化物乳酸盐乳酸盐氧化酶铁氰化物尿酸尿酸氧化酶铁氰化物醇醇氧化酶苯二胺为了确保精确测量，将含有已知数量葡萄糖的对照溶液用于验证所述仪器是正常工作的。对照溶液的配方业已成为多份专利和申请的主题。例如，美国专利号3,920,580；4,572,899；4,729,959；5,028,542和5,605,837；WO 93/21928；WO 95/13535；和WO95/13536。尽管含有血清的对照溶液业已被使用，但最近的专利一直致力于用不含血清的溶液取代基于血清的对照溶液，因为无血清溶液比含血清的溶液更一致和稳定。所述对照溶液应当在血清样基质中含有已知浓度的葡萄糖，以便测定酶促生物传感器和稳压器的精确性。显而易见的是，所述组合物在使用之前长时间储存时必须是稳定的。对照溶液应当用于检测所述葡萄糖监测系统的功能，不过，与此同时，它们应当识别并且区分实际血样的读数。这是因为所述对照溶液包含已知数量的葡萄糖，并且提供没有治疗目的的读数。如果所述测试仪器不能识别所述对照溶液，并且区分它们的反应和血样的反应，对照溶液的葡萄糖读数就包含在葡萄糖测量的历史中，这可能导致错误的理解患者的糖尿病状态。或者，如果对照溶液取代了血样，它可能被医生误认为表明需要改变治疗。因此，由于所述对照溶液的温度反应与血样的温度反应不同，如果测试仪表不能区分血样和对照溶液的话，在除了25℃以外的温度下进行测量的温度补偿不够精确。因此，葡萄糖监测系统能自动检测和识别对照溶液是高度理想的，以便区分对照溶液和血样的葡萄糖读数，并且为血样和对照溶液分别提供温度补偿。有若干专利业已披露了通过各种机制鉴定对照溶液的方法。在美国专利号5,723,284中，披露了血液葡萄糖的电化学测量。'284号专利提出了修饰所述对照溶液，改变从由休止期隔开的两个氧化时期采集的电流读数的比例。所述仪器能识别被测量的对照溶液，并且采取适当的措施，以便避免所述结果包含在血样结果中。'284号专利还披露了应当将所述对照溶液的pH缓冲到4.8-7.5的范围，以便有效。确定测量的是对照溶液还是血样的葡萄糖含量的另一种方法披露于美国申请公开号2002/0139692A1中。确定的一个指标将电流的下降与被测试的样品的性质相关联。美国专利号5,620,579和5,653,863提出了这样开始样品的检测：提供短时间的起始正电位脉冲，以便再氧化任何过早还原的介体。所述起始脉冲被称作\燃耗时间\。当电位施加在工作电极和反电极上并且将液体样品导入所述传感器时，用液体样品使干燥试剂再水合并且电流开始流动，通常增加到峰值，然后经过\燃耗时间\而下降，该时间长度一般大约为10秒。在此期间，以前还原的介体被再氧化，以便降低出现不正确的高结果的偏差。如果不存在完整数量的样品，可能导入附加误差，因为所有试剂不能用于反应，或工作电极和反电极可能不能与样品完全接触，因此，减少了在\燃耗\期间的电流。在燃耗时间结束之后，以较低电位或零电位(开路)提供休止周期。在该休止周期期间，葡萄糖氧化反应继续进行，并且还原介体。然后，再次在工作电极和反电极之间施加稳定电位，并且测量短时间的电流，通常为大约2-10秒。所述电流最初很高，不过随着介体扩散开始得到控制会迅速下降。在预定时间，将测量的电流用于确定样品的葡萄糖含量。添加内部参考化合物是分析化学的常见措施，以便提供定量参考信号。这种工作原理业已被用于最近公开的专利申请号WO2005/078118中，其中，将内部参考添加到试剂系统中，以便实现某些配方用途。在WO2004/040286A1中，提出了对照溶液包括选自下列一组的还原物质：尿酸，胆红素，抗坏血酸，亚甲蓝，双(2-羟乙基)亚氨基三(羟甲基)甲烷，N，N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙烷磺酸，和醋氨酚，因此，改变在由休止周期隔开的两个氧化周期中获得的电流读数的比例，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
在电化学传感器工作期间通过测量对照溶液中的和生物样品中的分析物的数量区分所述对照溶液和所述生物样品的方法，该方法包括以下步骤：(a)将内部参考化合物添加到所述对照溶液中，所述化合物适合在比测量所述分析物的氧化所需电位更高的电位下被电化学氧化，所述内部参考化合物是以相对所述对照溶液中的预定数量的分析物的量添加的，其足以指示所述内部参考化合物在所述对照溶液中的存在；(b)将含有所述内部参考化合物和所述预定数量的所述分析物的所述对照溶液导入电化学传感器，所述传感器具有工作和参考电极，以及含有用于氧化所述分析物的试剂的反应层；(c)至少一次给所述电化学传感器的所述电极施加电位，其足以氧化所述内部参考化合物和所述分析物，并且测量所得到的电流；(d)至少一次给所述电化学传感器施加比(c)的电位低的电位，所述电位足以测量所述分析物的氧化，但不足以氧化所述内部参考化合物，并且测量所得到的电流；(e)计算差异性指数(DI)，定义为DI＝i高电压/i低电压其中：i高电压是在步骤(c)中测量的电流i低电压是在步骤(d)中测量的电流(f)当步骤(e)的差异性指数大到足以超过1，以便区分内部参考化合物和所述预定数量的分析物时，确定存在对照溶液；和(g)当步骤(e)的差异性指数为大约1时，确定存在生物样品。...

【技术特征摘要】
2005.04.08 US 60/669,7291.在电化学传感器工作期间通过测量对照溶液中的和生物样品
中的分析物的数量区分所述对照溶液和所述生物样品的方法，该方法
包括以下步骤：
(a)将内部参考化合物添加到所述对照溶液中，所述化合物适
合在比测量所述分析物的氧化所需电位更高的电位下被电化学氧化，
所述内部参考化合物是以相对所述对照溶液中的预定数量的分析物的
量添加的，其足以指示所述内部参考化合物在所述对照溶液中的存在；
(b)将含有所述内部参考化合物和所述预定数量的所述分析物
的所述对照溶液导入电化学传感器，所述传感器具有工作和参考电极，
以及含有用于氧化所述分析物的试剂的反应层；
(c)至少一次给所述电化学传感器的所述电极施加电位，其足
以氧化所述内部参考化合物和所述分析物，并且测量所得到的电流；
(d)至少一次给所述电化学传感器施加比(c)的电位低的电位，
所述电位足以测量所述分析物的氧化，但不足以氧化所述内部参考化
合物，并且测量所得到的电流；
(e)计算差异性指数(DI)，定义为DI＝i高电压/i低电压其中：i高电压是在步骤(c)中测量的电流
i低电压是在步骤(d)中测量的电流
(f)当步骤(e)的差异性指数大到足以超过1，以便区分内部
参考化合物和所述预定数量的分析物时，确定存在对照溶液；和
(g)当步骤(e)的差异性指数为大约1时，确定存在生物样品。
2.如权利要求1的方法，其中，在步骤(f)中确定的所述差异
性指数为1.5或以上。
3.如权利要求1的方法，其中，所述内部参考化合物是与存在
于所述对照溶液中的分析物的数量成比例地添加的。
4.如权利要求3的方法，其中，当用在所述对照溶液中的分析
物的数量最大时，所述内部参考化合物的添加数量使得所述差异性指

\t数为1.5或以上。
5.如权利要求1的方法，其中，所述(c)的电位是在(d)的
电位之前施加的。
6.如权利要求1的方法，其中，所述(d)的电位是在(c)的
电位之前施加的。
7.如权利要求1的方法，其中，所述(c)和(d)的电位施加
了一次以上。
8.如权利要求1的方法，其中，所述分析物是通过施加足以氧
化所述分析物的第一电位第一预定时间，然后施加不足以氧化所述分
析物的并且比所述第一电位低的第二电位第二预定时间，然后施加足
以氧化所述分析物的比所述第二电位高的第三电位第三预定时间测量
的。
9.如权利要求8的方法，其中，所述(c)的电位是在所述第一
预定时间期间施加的，而所述(d)的电位是在所述第三预定时间期间
施加的。
10.如权利要求8的方法，其中，所述(c)的电位和所述(d)
的电位是在所述第一预定时间期间施加的。
11.如权利要求8的方法，其中，所述(c)的电位和所述(d)
的电位是在所述第三时间期间施加的。
12.如权利要求8的方法，其中，所述(d)的电位是在所述第
一预定时间期间施加的，而所述(c)的电位是在所述第三时间期间施
加的。
13.如权利要求8的方法，其中，所述(c)和(d)的至少一个
电位施加了一次以上。
14.如权利要求1的方法，其中，所述分析物是葡萄糖，而所述
生物样品是全血。
15.如权利要求1的方法，其中，所述内部参考化合物是可氧化
的有机金属化合物，配位化合物，或有机胺化合物。
16.如权利要求15的方法，其中，所述内部参考化合物是所述

\t有机胺化合物，所述有机胺化合物是3-(N-吗啉代)丙烷磺酸，N-(2-
羟乙基)哌嗪-NI-(2-乙烷磺酸)，2-[(2-羟基-l，l-双(羟甲基)
乙氨基)乙烷磺酸，2-吗啉代乙烷磺酸，和双(2-羟乙基)氨基-三(羟
甲基)甲烷[Bis-Tris]，4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·比尔，伍焕平，
申请(专利权)人：拜尔保健有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US