多区域分析物测试传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种包括测量装置和测试传感器的生物传感器系统，所述测试传感器包括至少三个可独立地寻址的电极，其中至少两个电极基本上化学隔离。一个以上工作电极可与两个以上对向电极组合。两个以上对向电极可工作于不同电势，以用于多分析物电化学分析。本发明专利技术提供了进行多分析物电化学分析的分析方法，并提供了可以阻止次分析区之间的化学混合的测试传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多区域和电势测试传感器、方法及系统 相关文件的交叉引用本申请要求2007年9月24日提交的名称为“多电势生物传感器、系统与方法”的 美国临时申请60/974，823号的优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
技术介绍
生物传感器提供了对生物流体的分析，所述生物流体诸如全血、血清、血浆、尿液、 唾液、组织间液或细胞内液等。通常，生物传感器具有分析测试传感器中存在的样本的测量 装置。该样本通常为液体形式，且不仅可以是生物流体，还可以是诸如提取物、稀释物、滤液 或再生沉积等生物流体的衍生物。由生物传感器进行的分析确定一种或多种分析物的存在 和/或浓度，所述分析物诸如生物流体中的醇、葡萄糖、尿酸、乳酸类物质、胆固醇、胆红素、 游离脂肪酸、甘油三酯、蛋白质、酮、苯丙氨酸或酶等。分析可用于生理机能异常的诊断和治 疗。例如，糖尿病患者可使用生物传感器来确定全血中的血糖水平，以便调整饮食和/或药 物。许多生物传感器分析单种分析物且使用各种技术来提高分析的准确度和/或精 确度。准确度可由传感器系统的分析物读数相比于参考分析物读数的偏差来表示，较大的 偏差值表示较低的准确度，而精确度可由多个测量之间的分布或差异来表示。校准信息可 用于提高分析的准确度和/或精确度，并可在分析之前从测试传感器读取到测量装置。根 据一个或多个参数，测量装置使用校准信息来调整生物流体的分析，所述参数诸如生物流 体的类型、特定分析物以及测试传感器的制造误差等。生物传感器可使用台式、便携式以 及类似测量装置来实现。便携式测量装置可以手持且能够对样本中的分析物进行识别和 /或定量。便携式测量系统的例子包括纽约塔瑞镇(Tarrytown，New York)的拜耳健康护 理有限责任公司(Bayer HealthCare)的Ascensia Breeze 型以及Elite 型计量器，而 台式测量系统的例子包括来自于德可萨斯州奥斯汀(Austin，Texas)的CH仪器公司(CH Instruments)的电化学工作站。由测量装置输入到测试传感器的电信号可以是电势或电流，且可以是常量、变量 或其组合，例如是当施加AC信号时具有DC信号偏置。输入信号可以以单个脉冲或以多脉 冲、序列或循环而施加。当对样本施加输入信号时，分析物或可测量物质会经历氧化还原 反应。氧化还原反应产生在瞬态和/或稳态输出期间可连续地或周期性地测量的输出信 号。与变化的瞬态输出信号不同，稳态输出可在信号的变化相对于其独立的输入变量(时 间等)大致是常量时被观察到，诸如在士 10%或士5%以内时被观察到。可使用各种电化学处理，诸如使用电量分析法、电流分析法、伏安法等。与电量分 析法不同，电流分析法和伏安法通常测量分析物被氧化或还原的速率来确定样本中的分析 物浓度。在电流分析法中，将恒定的电势(电压)的电信号施加于测试传感器的电导体，而 测量到的输出信号为电流。在伏安法中，将变化的电势施加于生物流体的样本。还可使用 包括交变激励和弛豫循环的门控电流分析法和门控伏安法方法。“血细胞比容效应”是会降低在全血样本中进行的分析的准确度和/或精确度的一个因素。全血样本不仅包括水、葡萄糖、蛋白质、酮以及其它生物分子，还包含红血球。血 细胞比容是红血球占据全血样本的体积与全血样本的总体积的关系，并通常表示为百分 比。血细胞比容百分比偏离用于全血样本的血细胞比容系统校准(％ -hematocrit systemcalibration)越大，则从生物传感器得到的分析物读数中的偏差(误差)越大。例 如，具有一组校准常量(例如用于包含全血样本的40%血细胞比容的斜率与截距)的传 统的生物传感器系统会为具有同一葡萄糖浓度、但是血细胞比容百分比为20%、40%以及 60 %的全血样本报出三个不同的葡萄糖浓度。于是，即使全血葡萄糖浓度相同，系统也会报 告20%血细胞比容的全血样本比40%血细胞比容的全血样本包含更多的葡萄糖，且60% 血细胞比容的全血样本比40%血细胞比容的全血样本包含更少的葡萄糖。由于传统的生物 传感器通常配置为报告假设具有40%血细胞比容的含量的全血样本的葡萄糖浓度，故对包 含少于或多于40%血细胞比容的血液样本进行的任何葡萄糖测量包括由血细胞比容效应 所引起的一些偏移误差。血细胞比容偏差可由下述方程表示% Hct-bias = 100% X (Gm_Gref)/Gref，其中，Gm与Gref分别为用于任何血细胞比容水平的测量葡萄糖和参考葡萄糖读 数。％ Hct-bias的绝对值越大，则血细胞比容效应就越大。当可测量的物质浓度未与分析物浓度关联时，不仅可出现血细胞比容效应，还可 出现测量误差。例如，当生物传感器确定响应于分析物的氧化而产生的还原介质的浓度时， 由于介质背景，任何不是由分析物的氧化而产生的还原介质会导致在样本中存在的分析物 比正确值更多的指示。通过知晓由对分析物的浓度不敏感的因素所引起的输出信号，可扣除输出信号的 乱真部分。传统的系统试图通过将多对工作电极和对向电极放置在公共样本池中而隔离输 出信号的非敏感部分。通过更改用于形成电极的试剂，这些系统试图通过使两个输出信号 相减而将分析物的敏感部分和非敏感部分分开。例如，传统的传感器系统可具有在未分割的样本室中的多个检测区域，其中每个 工作电极面对参考电极。在另一个方面中，这些系统可具有单个参考电极。这些类型的系统 可为正在测试的传感器校准系统提供两个已知标准，或可为例如分析物、干扰以及血细胞 比容的判断提供单独的电极系统。这些系统共有的缺点是单个样本室，其中相邻电极系统 /检测区域可能由于扩散和/或液体运动而彼此化学污染。当一个试剂系统比另一个要求 较长的化验时间时和/或当测试传感器填充样本之后受到机械扰动时，该缺点尤其麻烦。随着在诊断方面需要越来越多关于生物样本中存在的分析物的信息，越来越需要 对具有医学价值的多种生物物质的常规监测。因此，对于改进的生物传感器、特别是那些能 够对多种分析物提供愈加准确和/或精确的浓度测量的生物传感器的需求不断增长。本发 明的系统、装置和方法避免或改善了与传统的生物传感器相关联的至少一个缺点。
技术实现思路
本专利技术公开了一种分析物测试传感器，其包括用于形成样本池的至少两个基板， 所述样本池具有基本上化学隔离的至少两个次分析区；至少一个第一工作电极，其包括置 于样本池中的第一导体和试剂组合物；至少一个第一对向电极，其包括置于第一次分析区10中的第二导体和至少一种第一氧化还原物质；以及至少一个第二对向电极，其包括置于第 二次分析区中的第三导体和至少一种第二氧化还原物质，其中工作电极、第一对向电极以 及第二对向电极可独立地寻址。公开了一种分析物测试传感器，其包括形成样本池的至少两个基板，所述样本池 包括至少三个可独立地寻址的次分析区，其中每个次分析区基本上化学隔离。在一个方面中，测试传感器可这样配置，即穿过所述第二次分析区到所述对向电 极，不能画出从所述工作电极穿过所述第一次分析区并穿过所述主区域的直线。测试传感 器也可这样配置，即在两个基板之间布置有导体，且包括样本端口的样本池的至少一个部 分至少由两个基板和导体的边缘所限定。在本例子中，导体的边缘至少限定了第一电极。在另一个方面中，可这样配置测试传感器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分析物测试传感器，其包括：用于形成样本池的至少两个基板，所述样本池具有至少两个基本上化学隔离的次分析区；至少一个第一工作电极，其包括置于所述样本池中的第一导体和试剂组合物；至少一个第一对向电极，其包括置于第一次分析区中的第二导体和至少一种第一氧化还原物质；以及至少一个第二对向电极，其包括置于第二次分析区中的第三导体和至少一种第二氧化还原物质，其中，所述工作电极、所述第一对向电极以及所述第二对向电极可独立地寻址。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-24 60/974,823一种分析物测试传感器，其包括用于形成样本池的至少两个基板，所述样本池具有至少两个基本上化学隔离的次分析区；至少一个第一工作电极，其包括置于所述样本池中的第一导体和试剂组合物；至少一个第一对向电极，其包括置于第一次分析区中的第二导体和至少一种第一氧化还原物质；以及至少一个第二对向电极，其包括置于第二次分析区中的第三导体和至少一种第二氧化还原物质，其中，所述工作电极、所述第一对向电极以及所述第二对向电极可独立地寻址。2.如权利要求1所述的测试传感器，其中，所述第一次分析区与所述第二次分析区隔 着主区域相对。3.如权利要求1或2所述的测试传感器，其中，所述第一次分析区和所述第二次分析区 在主区域的相对的两侧上交错。4.如权利要求2或3所述的测试传感器，其中至少一个所述次分析区从所述主区域以 除90°以外的角度分出。5.如权利要求2或3所述的测试传感器，其中至少一个所述次分析区从所述主区域以 小于90°的角度分出。6.如前述权利要求的任一项所述的测试传感器，其包括基本上化学隔离的第三次分析 区，所述第一工作电极置于所述第三次分析区中，且与所述第一对向电极和所述第二对向 电极的至少一个基本上化学隔离。7.如权利要求6所述的测试传感器，其中，所述样本池是多T通道设计。8.如权利要求6所述的测试传感器，其中，所述样本池是多Y通道设计。9.如权利要求6所述的测试传感器，所述第一工作电极与所述第一对向电极和所述第 二对向电极基本上化学隔离。10.如权利要求6所述的测试传感器，每个所述次分析区具有一个电极。11.如前述权利要求的任一项所述的测试传感器，其包括至少四个基本上化学隔离的 次分析区，每个所述次分析区具有一个电极。12.如权利要求11所述的测试传感器，其中，所述电极中的两个是工作电极，且所述电 极中的两个是对向电极。13.如权利要求11所述的测试传感器，其中，所述电极中的一个是工作电极，且所述电 极中的三个是对向电极。14.如权利要求11所述的测试传感器，还包括基本上化学隔离的第四次分析区，该第 四次分析区包括第二工作电极，其中，所述第一工作电极和所述第二工作电极被电气上共 同寻址。15.如前述权利要求的任一项所述的测试传感器，通过配置所述基本上化学隔离的次 分析区，使得当生物流体进入所述样本池并流到所述次分析区时，所述生物流体不会流过 一个以上电极而到达另一电极。16.如前述权利要求的任一项所述的测试传感器，其中，在任何两个电极之间不能画出 穿过所述基本上化学隔离的次分析区的直线。17.如前述权利要求的任一项所述的测试传感器，所述第一对向电极和所述第二对向 电极配置为在不同电势下工作。18.如权利要求17所述的测试传感器，其中，所述不同电势隔开至少50mV。19.如权利要求17所述的测试传感器，其中，所述第一氧化还原物质和所述第二氧化 还原物质不同，所述不同选自包括金属相对于电活性有机分子的不同和金属的元素特性的 不同的组。20.如权利要求17所述的测试传感器，其中，所述不同电势配置由具有氧化还原对的 结合物的不同比率的第一氧化还原物质和第二氧化还原物质提供。21.如前述权利要求的任一项所述的测试传感器，还包括至少一个参考电极。22.—种分析物测试传感器，其包括用于形成样本池的至少两个基板，所述样本池包括至少三个可独立地寻址的次分析 区，其中每个所述次分析区基本上化学隔离。23.如权利要求22所述的测试传感器，每个所述次分析区包括至少一个电极。24.如权利要求22或23所述的测试传感器，所述次分析区的第一个具有工作电极，所 述次分析区的第二个具有第一对向电极，且所述次分析区的第三个具有第二对向电极。25.如权利要求22 24的任一项所述的测试传感器，包括电连接的至少两个工作电极 和电气上可独立寻址的至少两个对向电极。26.如权利要求22或25所述的测试传感器，所述第一对向电极和所述第二对向电极配 置为向系统提供不同的工作电势。27.如权利要求26所述的测试传感器，其中，所述不同工作电势隔开至少50mV。28.如权利要求26所述的测试传感器，其中，所述不同工作电势由布置于所述第一对 向电极和所述第二对向电极上的不同电荷迁移系统提供，所述电荷迁移系统之间的所述不 同选自包括金属相对于电活性有机分子的不同和金属的元素特性的不同的组。29.如权利要求26所述的测试传感器，其中，所述工作电势之间的所述不同由氧化还 原对的结合物的不同比率提供。30.如权利要求22 29的任一项所述的测试传感器，至少两个所述次分析区配置为由 来自主区域的样本基本上有序地进行填充。31.如权利要求22 30的任一项所述的测试传感器，其包括至少一个参考电极。32.—种分析物测试传感器，所述测试传感器包括用于形成样本池的至少两个基板，所述样本池包括至少一个主区域、第一次分析区和 第二次分析区，所述第一次分析区包括工作电极，所述工作电极由试剂组合物和第一导体形成，所述第二次分析区包括一个对向电极，所述对向电极由电荷迁移系统和第二导体形成；至少一个样本端口，其与所述样本池具有流体连通；第一通气孔，其与所述第一次分析区具有流体连通；以及第二通气孔，其与所述第二次分析区具有流体连通，其中，穿过所述第二次分析区到所述对向电极，不能画出从所述工作电极穿过所述第 一次分析区并穿过所述主区域的直线。33.如权利要求32所述的测试传感器，其中，所述第一次分析区和所述第二次分析区基本上化学隔离。34.如权利要求32或33所述的测试传感器，至少一个所述次分析区从所述主区域以小 于90°的角度分出。35.如权利要求32 34的任一项所述的测试传感器，所述第一次分析区和所述第二次 分析区从所述主区域以小于90°的角度分出。36.如权利要求35所述的测试传感器，其中，所述样本池是Y通道设计。37.如权利要求32 35的任一项所述的测试传感器，其中，所述样本池是多Y通道设计。38.如权利要求32 37的任一项所述的测试传感器，其包括一个以上的样本池。39.一种分析物测试传感器，其包括 布置于两个基板之间的导体；以及包括样本端口的样本池的至少一个部分，其至少由所述两个基板和所述导体的边缘限 定，所述导体的所述边缘限定出至少第一电极。40.一种分析物测试传感器，其包括用于形成样本池的至少两个基板，所述样本池包括至少一个主区域、至少一个样本端 口、至少一个通气孔以及基本上化学隔离的至少第一次分析区、第二次分析区和第三次分 析区，所述第一次分析区包括与第一导体电连通的至少一个第一电极， 所述第二次分析区包括与第二导体电连通的至少一个第二电极， 所述第三次分析区包括与第三导体电连通的至少一个第三电极， 其中，进入所述至少一个样本端口的流体样本不会流经所述第一电极、所述第二电极 和所述第三电极中的一个以上而到达另一电极。41.一种分析物测试传感器，其包括形成样本池的至少两个基板，所述样本池包括至少一个主区域以及基本上化学隔离的 至少一个第一次分析区和至少一个第二次分析区，所述第一次分析区包括与第一导体电连通的具有第一氧化还原物质的至少一个第一 电极，所述第二次分析区包括与第二导体电连通的具有第二氧化还原物质的至少一个第二 电极，所述第二氧化还原物质不同于所述第一氧化还原物质，其中，在45%的大气相对湿度和22°C的温度下，当将基本上包括pH7的磷酸盐缓冲液、 0. 1M磷酸钠和16% (w/w)的具有2000的重均分子量的聚乙烯吡咯烷酮聚合物的样本引入 到所述第一次分析区和所述第二次分析区时，如果所述测试传感器未受到机械扰动，则通 过选自包括循环伏安法和化学电流分析法的组的分析技术，在12分钟以内未观察到所述 第一氧化还原物质和所述第二氧化还原物质的混合。42.如权利要求41所述的测试传感器，其中，如果所述测试传感器未受到机械扰动，在 16分钟以内未观察到所述第一氧化还原物质和所述第二氧化还原物质的混合。43.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍焕平，钟卫平，约斯夫佩里，埃里克莫勒，郑成权，
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：US[美国]