测量仪操作方法及测量仪技术

本案提供了一种电化学感测试片测量仪的操作方法及一测量仪，在一样本存在检测期和一静置期的至少一期间，施加一电压至所述感测试片的电极，该电压为重复上升或下降，特别是以一连续脉冲的方式来施加该电压至该电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量仪的操作方法及测量仪，尤其涉及一种电化学感测试片测量仪及其操作方法。
技术介绍
电化学感测系统(Electrochemical Sensor Systems)目前已被广泛地应用在生物样本分析物的分析检测上，例如检测血液中的葡萄糖浓度、胆固醇浓度等等。一般来说，这种电化学感测系统包含一感测试片和一测量仪，特别是该感测试片被设计为一次性使用、可抛弃式，以供民众居家生活方便使用。电化学传感器使用酵素电流方法(enzymatic amperometric methods)相当普遍，此种传感器具有覆盖含酵素的试剂的电极，该试剂和分析物反应而产生一电化学电流，被该电极所感测。所使用的酵素具单一性，并与待测样本中的特定分析物有良好的专一性反应，这种专一性反应可降低其它分析物的干扰。例如测试样本中的胆固醇浓度时，使用含有对胆固醇具专一性的酵素的试剂，而测量血液中葡萄糖浓度时，则使用含葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase)的试剂，葡萄糖氧化酶不会和胆固醇作用，也不会和血液中的其它糖类作用，一般来说葡萄糖氧化酶对样本中的葡萄糖单一选择性可达99％，因此这种利用酵素方法的测量系统可产生一相当精准的测量结果。目前已发展出好几代分析测量血液样本中葡萄糖浓度的酵素方法。在第一代的葡萄糖浓度分析方法中，感测电极所覆盖的试剂含有葡萄糖氧化酶(以下简称GOD)，样本中葡萄糖和酵素间的反应机制，及后续的检测反应式如下葡萄糖+GOD(ox)→葡萄糖酸+GOD(red)---------(1)O2+GOD(red)→H2O2+GOD(OX)---------(2)H2O2(施加电压)→O2+2H++2e----------(3)GOD有两个状态。在反应式(1)中，GOD在与葡萄糖反应前处于常态，即氧化态GOD(ox)，而与葡萄糖反应后，GOD就会转变成其还原态GOD(red)。在和氧(O2)产生反应之后，GOD又会转变回其氧化态GOD(ox)(反应式(2))，并在此反应中产生过氧化氢(H2O2)。GOD被氧化后将继续存在于试剂中，并于反应式(1)中再次被利用。只要氧(O2)被充分提供，H2O2的产量便会与样本中的葡萄糖浓度成正比，因此H2O2的量可被测得，便能测得葡萄糖的浓度。为了检测H2O2的产量，施加一预设的电压至感测电极以氧化H2O2(反应式(3))。通过氧化反应，两个电子e-会被传递，而H2O2将被氧化而产生氧(O2)和两个氢离子2H+。氧(O2)可于反应式(2)中被重复使用，而产生的电子便在电极间形成一电流，此感测电流将与样本中的葡萄糖浓度成正比。上述的第一代葡萄糖分析方法有缺点，特别是在反应过程开始之前，O2的初始量不足的问题。尤其是家用型葡萄糖测量仪的可抛弃式感测试片，为长期保存而使用干式试剂。这种测量仪，O2的初始量仅由血液样本提供，新鲜血液中含有一些氧，但是当葡萄糖浓度高时氧气量便可能不足，因而导致检测误差。此外，待测样本中的红血球细胞可能会持续消耗氧气而使氧气耗尽。因氧气量的不足导致检测误差，这个现象为通常所知的含氧量问题(oxygen dependence problem)。为了解决含氧量问题，第二代的葡萄糖测量仪，在试剂中使用了带电介质，典型地使用亚铁氢化钾(potassium ferrocyanide)，使用介质的感测试片，反应过程如下葡萄糖+GOD(ox)→葡萄糖酸+GOD(red)--------(4)GOD(red)+2M(ox)→2M(red)+GOD(OX)+2H+--------(5)2M(red)(施加电压)→2M(ox)+2e---------(6)在上面的反应式中，M(OX)代表介质的氧化状态，而M(RED)代表介质的还原状态。反应式(4)～(6)显示在一循环反应中产生一感测电流，该电流将与血液样本中的葡萄糖浓度成正比。基本上整个反应过程与样本中的氧气含量无关，但在介质的反应期间并无法完全避免受到氧气的影响。反应式(4)基本上与反应式(1)完全相同，因此反应之初血液中的O2会与GOD(red)反应产生H2O2，如反应式(2)所示。假如施加一预设电压至电极是为了氧化反应式(6)的介质，那么相同的电压也会氧化H2O2，因H2O2的氧化而会在电极间产生电子(如反应式(3)所示)。结果，感测电流由两部分构成，第一部分为还原态介质的氧化(如反应式(6)所示)，第二部分的电流则是如反应式(3)所示的反应而产生。因为血液中含氧量的不确定，此第二部分的电流是不稳定的，检测结果也因此而不稳定，此现象也被称为氧干扰(oxygen interference)。为了克服第二代葡萄糖测量仪的氧干扰问题，有几个解决方案被提出。一解决方式为将葡萄糖氧化酵素换成葡萄糖脱氢酶(glucose dehydrogenase，GDH)。因为GDH不会与氧反应而产生H2O2，因此不会有氧干扰的问题。然而使用GDH会有一些缺点，特别是其对葡萄糖的选择性只有80％～90％，GDH不仅会与葡萄糖反应，还会和血液中的其它糖类产生反应，例如麦芽糖(maltose)。使用GDH降低了氧干扰的问题，但却造成其它干扰问题，而导致葡萄糖浓度不正确的测量读取。以测量感测电流的方式来测定样品中分析物的浓度，此感测电流称为柯特雷尔电流(Cottrell current)，根据以下公式i(t)＝K.n.F.A.C.D0.5.t-0.5其中，i为感测电流的瞬间值；K为一常数；n为电子传递的数量(例如，方程式(6)中的n为2)；F为法拉第常数；A为工作电极的表面积；C为样本中待测分析物的浓度；D为试剂的扩散系数；t为一预设电压施加至电极后的一特定时间。待测物的浓度C应被检测，此浓度与感测电流i成正比，因为感测电流也和工作电极表面积A成正比，因此对一准确的测量仪来说，精确定义的感测试片的工作电极表面积为一关键因素。此外，如Cottrell公式所示，当施加预设电流至电极后，以时间为函数的感测电流，会随着时间的平方根而下降。因此当一电压施加至电极的时点，对Cottrell current的实时测量的控制，是准确的测量仪所需的另一重要因素。诸如此类的传感器和测量仪在专利文件中例如US 5,266,179，US5,366,609或EP 1,272,833被揭示。在上述文件中所揭示的测量仪操作方法大致相同。首先，插入一感测试片至测量仪中，在测量仪中感测试片的适当插入是由机械式和/或电子式的开关或接触来检测。当一感测试片被适当插入后，使用者被要求提供样本，典型地为一滴血。血液样本接着进入感测试片的一反应区，该反应区具有至少两电极，且该电极被试剂所覆盖。为了检测样本是否出现在该反应区，接着施加一电压至该电极，电极间试剂的电阻在没有样本出现时很高，但只要样本一出现在反应区中，电极间的电阻就会下降。电阻的下降让一电流可被检测到，以作为样本存在反应区的一指示。公知测量仪的另一个缺点就是这种样本存在的检测问题，在一样本存在检测期，施加一电压至电极以检测样本是否存在反应区，然而此电压会导致电流的消耗(即电子的消耗)，此电流是因试剂和待测样本间的反应所造成。电流的消耗与样本中待测分析物的浓度相关，因此在样本存在检测期的消耗电流会导致测量的误差。假如待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学感测试片测量仪的操作方法，包含下列步骤：　　　　在一样本存在检测期和一静置期中的至少一期间，施加一电压至该感测试片的一电极；　　　　其中该电压是以重复上升和下降的方式被施加。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄椿木，
申请(专利权)人：华广生技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]