СПОСОБ И СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ГЛЮКОЗЫ Российский патент 2017 года по МПК G01N33/487 G01N27/26 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

Данная заявка испрашивает приоритет по §119 и (или) §120 раздела 35 Свода законов США на основании предварительной патентной заявки США № 61/246858, поданной 29 сентября 2009 года, и заявки № 61/286106, поданной 14 декабря 2009 года, содержание которых полностью включено в настоящую заявку путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электрохимические датчики давно применяются для определения наличия или измерения концентрации веществ в образцах жидкостей. Электрохимические датчики включают смесь реагентов, содержащую по меньшей мере один переносчик электронов (также называемый «медиатор электронов»), специфический для данного аналита биокаталитический белок (например, определенный фермент) и один или несколько электродов. В подобных датчиках используется передача электронов между медиатором электронов и поверхностями электрода, в основе работы которых лежит измерение электрохимических окислительно-восстановительных реакций. Если датчик используется в составе электрохимической биосенсорной системы или устройства, отслеживание реакции передачи электронов производится по электрическому сигналу, который зависит от концентрации измеряемого аналита в образце жидкости.

Использование подобных электрохимических датчиков для определения аналитов в биологических жидкостях, например, в крови или препаратах крови, слезах, моче и слюне, стало важным, а в некоторых случаях, жизненно необходимым для поддержания здоровья некоторых людей. Например, диабетикам необходимо контролировать содержание определенных веществ в биологических жидкостях. Существует ряд систем, способных анализировать биологическую жидкость, например кровь, мочу или слюну, и позволяющих свободно контролировать уровень конкретных веществ, например холестерина, белков и глюкозы. Пациентам, страдающим диабетом и заболеванием поджелудочной железы, при котором недостаточная выработка инсулина препятствует правильному усвоению сахара, необходимо строго и ежедневно контролировать уровень глюкозы в крови. Регулярная проверка и контроль уровня глюкозы помогает снизить у людей, страдающих диабетом, риск серьезного поражения глаз, нервной системы и почек.

На работу электрохимических биодатчиков может негативно воздействовать присутствие в крови некоторых компонентов, которые могут нежелательным образом влиять на процесс измерений и точность определяемого сигнала. Такая погрешность может привести к неточности показаний уровня глюкозы, и пациент может не узнать, например, о потенциально опасном уровне сахара в крови. Например, значение гематокрита крови (то есть часть объема крови, приходящаяся на эритроциты) может приводить к ошибке при измерении концентрации аналита.

Отклонения в значениях объема крови, приходящегося на эритроциты, могут приводить к колебаниям показаний уровня глюкозы, измеряемого с помощью одноразовых электрохимических тестовых полосок. Как правило, отклонение в отрицательную сторону (то есть более низкая концентрация аналита при измерении) наблюдается при высоком гематокрите, а отклонение в положительную сторону (то есть более высокая концентрация аналита при измерении) наблюдается при низком гематокрите. Например, при высоком гематокрите эритроциты могут затруднять проведение реакции ферментов с электрохимическими медиаторами, снижать растворимость химических веществ, поскольку для сольватации химических реагентов остается меньше плазмы, и замедлять диффузию медиатора. В результате показания уровня глюкозы будут меньше ожидаемых в связи с низкой выработкой тока при проведении электрохимической реакции. Напротив, при низком гематокрите на электрохимическую реакцию будет воздействовать меньшее количество эритроцитов, чем ожидается, и следовательно измеряемый ток будет выше. Кроме того, от гематокрита также зависит сопротивление образца крови, что может повлиять на измерение напряжения и (или) тока.

Для снижения или устранения отклонений, связанных с гематокритом, в значениях уровня глюкозы в крови применяется несколько способов. Например, были разработаны тестовые полоски, содержащие сетки для удаления эритроцитов из образцов, или различные соединения или композиции, предназначенные для повышения вязкости эритроцитов и снижения влияния низкого гематокрита на определение концентрации. Другие тестовые полоски содержали лизирующие вещества и системы, выполненные с возможностью определения концентрации гемоглобина для корректировки гематокрита. Кроме того, были разработаны биодатчики для измерения гематокрита путем оценки оптических колебаний после облучения образца крови светом или измерения гематокрита в зависимости от времени заполнения камеры образцом. Эти способы имеют определенные недостатки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявители выявили потребность в системе и способе, которые можно использовать для точного определения концентрации глюкозы и которые лишены недостатков, характерных для данной области применения. Таким образом, технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, заключается в повышении точности определения концентрации глюкозы.

В свете вышеизложенного и в соответствии с одним аспектом изобретения предлагается способ управления системой измерения уровня аналита, включающей измерительный прибор и тестовую полоску. Тестовая полоска может включать контрольный электрод, первый рабочий электрод и второй рабочий электрод, при этом первый и второй рабочие электроды покрыты слоем первого и второго реагента, соответственно. Соответствующие слои первого и второго реагента расположены на слое матрикса, содержащем медиатор. Измерительный прибор может включать электрическую цепь для подачи тестового напряжения между контрольным электродом и первым рабочим электродом и для подачи второго тестового напряжения между контрольным электродом и вторым рабочим электродом. Измерительный прибор также может включать процессор обработки сигналов для измерения множества тестовых токов и вычисления концентрации глюкозы в крови на основании тестовых токов. Способ может быть реализован путем подачи тестового напряжения между контрольным электродом и вторым рабочим электродом; измерения первого тестового тока, второго тестового тока и третьего тестового тока на рабочем электроде при помощи измерительного прибора после нанесения образца крови, содержащего аналит, на тестовую полоску; определения концентрации глюкозы по первому, второму и третьему тестовым токам; и отображения концентрации глюкозы.

В данном примере осуществления способа значение концентрации глюкозы может быть получено следующим образом:

где:

G - концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит;

I₁ - первый тестовый ток;

I₂ - второй тестовый ток;

I₃ - третий тестовый ток;

p - степенной член;

отрезок 1 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы; и

наклон 1 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы.

В данном варианте осуществления степенной член p зависит от порогового значения первого тестового тока I₁. Он может принимать значение от приблизительно 1 до приблизительно 4. Если первый тестовый ток I₁ имеет значение выше порогового, то концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит G вычисляют по приведенному выше уравнению. Если значение первого тестового тока I₁ равно или ниже порогового значения, то степенной член p в вышеприведенном уравнении становится равным нулю, а член становится равным единице. Пороговое значение первого тестового тока I₁ может составлять от приблизительно 4 микроампер до приблизительно 7 микроампер.

В другом варианте осуществления степенной член p может иметь значение, определяемое по следующей формуле:

где a - первый корректировочный параметр, а b - второй корректировочный параметр.

В одном варианте осуществления каждый из первого и второго корректировочных параметров a и b принимает значение от приблизительно 0 до приблизительно 5.

В другом варианте осуществления специфичные для партии корректировочные параметры a и b могут быть определены путем вычисления первого степенного члена для первой комбинации первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра по следующей формуле:

где p1 - первый степенной член;

определения тока для каждого из множества образцов, тестируемых при помощи партии тестовых полосок, по следующей формуле:

где I_попр. - ток с поправкой на гематокрит;

вычисления наклона и длины отрезка с помощью линейной регрессии графика зависимости тока с поправкой на гематокрит от контрольной концентрации глюкозы в плазме;

оценки концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит для каждого из множества образцов по следующей формуле:

где G_попр. - концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит, отрезок 2 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости I_попр. от контрольной концентрации глюкозы, а наклон 2 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости I_попр. от контрольной концентрации глюкозы;

определения погрешности для каждого из значений концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит при помощи уравнений вида:

погр._абс. = G_попр.-G_контр. для G_контр. менее 75 мг/дл и

для G_контр. больше или равного 75 мг/дл

где погр._абс. - абсолютная погрешность, погр._% - процентная погрешность, и G_контр. - контрольная концентрация глюкозы;

оценки точности для первой комбинации первого и второго корректировочных параметров по следующей формуле:

где n15 - количество точек данных для критерия погрешности, а n - общее количество точек данных;

вычисления гематокритного наклона с помощью линейной регрессии графика зависимости погрешности от величины процентного гематокрита;

определения стандартного отклонения погрешности по следующей формуле:

QUOTE _

где s - стандартное отклонение, n - количество образцов, - значение для образца, и QUOTE _ - среднее значение для образца;

повтора описанных выше шагов для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров;

построения графика пространства калибровки точности для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров;

построения графика пространства калибровки гематокритного наклона для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров; создания комбинированного трехмерного графика для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров, соответствующих критерию приемлемости значений точности и гематокритного наклона; и определения специфичных для партии первого и второго корректировочных параметров на основании комбинированного трехмерного графика.

В другом варианте осуществления способ определения специфичных для партии корректировочных параметров дополнительно может включать определение набора специфичных для партии параметров калибровки, например, наклона и отрезка на оси ординат.

В еще одном варианте осуществления способ определения специфичных для партии корректировочных параметров дополнительно может включать определение корректировочных параметров для множества партий тестовых полосок, а затем определение зон перекрытия всех партий на комбинированных трехмерных графиках пространства калибровки точности и пространства калибровки гематокритного наклона.

В еще одном варианте осуществления предлагается способ определения тестового тока с поправкой на гематокрит при помощи системы, включающей тестовую полоску и измерительный прибор. Способ может быть реализован путем подачи тестового напряжения между контрольным электродом и рабочим электродом, покрытым слоем реагента, находящемся на слое матрикса, который содержит медиатор; измерения первого тестового тока, второго тестового тока и третьего тестового тока на рабочем электроде при помощи измерительного прибора после нанесения образца крови, содержащего аналит, на тестовую полоску; и определения тестового тока с поправкой на гематокрит как отношения первого тестового тока ко второму тестовому току, возведенного в степень, равную степенному члену, и умноженного на значение третьего тестового тока, где степенной член представляет собой функцию первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра.

В еще одном варианте осуществления предлагается система измерения аналита, предназначенная для измерения в физиологической жидкости пользователя по меньшей мере концентрации глюкозы. Система включает тестовую полоску и измерительный прибор. Тестовая полоска включает подложку, имеющую контрольный электрод и рабочий электрод, покрытый слоем реагента, при этом слой реагента расположен на слое матрикса, содержащего медиатор. Электроды соединены с соответствующими контактными площадками. Прибор для измерения аналита имеет тестирующую схему, соединенную с портом тестовой полоски для размещения контактных площадок тестовой полоски, и измерительный прибор выполнен таким образом, чтобы после попадания физиологической жидкости на электроды подавать тестовое напряжение и определять концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит по измеренным первому, второму и третьему тестовым токам с первым, вторым и третьим дискретными интервалами после подачи тестового напряжения.

Перечисленные и иные варианты осуществления, их отличительные особенности и преимущества станут очевидны для специалистов в данной области после изучения приведенного ниже более подробного описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопутствующими фигурами, которым предшествует краткое описание.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопутствующие чертежи, включенные в настоящую заявку и составляющие ее неотъемлемую часть, иллюстрируют считающиеся в настоящий момент предпочтительными варианты осуществления настоящего изобретения и, в сочетании с приведенным выше общим описанием и приводимым ниже подробным описанием, призваны разъяснить отличительные особенности описываемого изобретения (аналогичными номерами обозначаются аналогичные элементы).

На фиг. 1 представлен вид сверху системы для измерения концентрации двух аналитов в примере варианта осуществления.

На фиг. 2 представлена в разобранном виде в перспективе тестовая полоска в примере варианта осуществления.

На фиг. 3 представлен вид сверху тестовой полоски, показанной на фиг. 2, в примере варианта осуществления.

На фиг. 4 представлена схема функциональных компонентов измерительного прибора, показанного на фиг. 1, образующего электрическое соединение с тестовой полоской, показанной на фиг. 2 и 3, в примере варианта осуществления.

На фиг. 5A представлена блок-схема способа оценки концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит с использованием системы, показанной на фиг. 1, в примере варианта осуществления.

На фиг. 6 представлена схема, показывающая тестовые напряжения, подаваемые измерительным прибором к тестовой полоске, в примере варианта осуществления.

На фиг. 7 представлена схема, показывающая тестовые токи, возникающие при подаче тестовых напряжений, показанных на фиг. 6, к тестовой полоске, в примере варианта осуществления.

На фиг. 8 представлен график калибровки точности для всех комбинаций первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра для партии тестовых полосок, вариант осуществления которых показан на фиг. 2 и 3, в примере варианта осуществления.

На фиг. 9 представлен график калибровки гематокритного наклона для всех комбинаций первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра для партии тестовых полосок, вариант осуществления которых показан на фиг. 2 и 3, в примере варианта осуществления.

На фиг. 10 представлен комбинированный трехмерный график всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров, соответствующих критериям приемлемости значений точности и гематокритного наклона для данных, представленных на фиг. 8 и 9, в примере варианта осуществления.

На фиг. 11A и 11B представлен анализ погрешностей по сетке Кларка, показывающий концентрацию глюкозы в виде графика зависимости контрольной концентрации глюкозы до и после применения примера варианта осуществления изобретения к данным тестирования, соответственно. Результаты анализа получены с помощью партии тестовых полосок, вариант осуществления которых показан на фиг. 2 и 3.

На фиг. 11C и 11D представлен анализ погрешностей по сетке Паркса, показывающий концентрацию глюкозы в виде графика зависимости контрольной концентрации глюкозы до и после применения варианта осуществления изобретения к данным тестирования, соответственно. Результаты анализа, показанные на фиг. 11A и 11B, применяли в сочетании с дополнительными данными и после выявления ошибок.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующее подробное описание необходимо толковать с учетом иллюстраций, на которых одинаковые элементы представлены под одинаковыми номерами. Приведенные чертежи, не обязательно выполненные в реальном масштабе, показывают избранные варианты осуществления и ни в коей мере не призваны ограничить объем настоящего изобретения. Подробное описание раскрывает принципы настоящего изобретения с помощью примеров, которые не ограничивают принципы настоящего изобретения. Настоящее описание позволит специалисту в данной области изготовить и применить предмет настоящего изобретения и включает ряд вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернативных вариантов и возможных применений для предмета настоящего изобретения, в том числе считающийся сегодня наилучшим вариантом реализации настоящего изобретения.

Для целей настоящего изобретения термин «приблизительно» применительно к любым числовым значениям или диапазонам указывает на приемлемый допуск для размера, который позволяет элементу или сборочному узлу выполнять функцию, предусмотренную для него в настоящем изобретении. Кроме этого, для целей настоящего изобретения термины «пациент», «оператор», «пользователь» и «субъект» относятся к любому человеку или животному и не ограничивают область использования систем или способов только людьми, хотя использование предмета изобретения пациентами, которые являются людьми, является предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 1 представлена система 100 для измерения концентраций по меньшей мере двух аналитов, при этом система 100 может включать измерительный прибор 102 и тестовую полоску 200. Измерительный прибор 102 может иметь дисплей 104, корпус 106, множество кнопок пользовательского интерфейса 108 и порт тестовой полоски 110. Внутри корпуса 106 измерительного прибора 102 также могут находиться электронные схемы, например память 120, микропроцессор 122, электронные компоненты для подачи тестового напряжения и измерения по меньшей мере двух значений тестового тока. Проксимальная часть 204 тестовой полоски 200 может быть вставлена в порт тестовой полоски 110. На дисплей 104 могут выводиться концентрации по меньшей мере двух аналитов, например глюкозы и (или) кетонов. Кроме того, дисплей можно использовать в качестве пользовательского интерфейса для помощи пользователю при выполнении теста. Множество кнопок пользовательского интерфейса 108 дают пользователю возможность управлять измерительным прибором 102 путем навигации по программному обеспечению пользовательского интерфейса. В дисплее 104 необязательно может быть предусмотрена подсветка.

Необязательный порт данных 114 может допускать подключение соответствующего порта, соединенного с сигнальным кабелем, тем самым позволяя наладить связь измерительного прибора 102 с внешним устройством, таким как персональный компьютер. Порт данных 114 может представлять собой любой порт, позволяющий передавать данные (последовательно или параллельно), например, последовательный или параллельный порт в проводном или беспроводном исполнении. С помощью персонального компьютера, на котором запущено соответствующее программное обеспечение, можно вводить или изменять настройки (например, текущее время, дату и язык), а также выполнять анализ данных, полученных измерительным прибором 102. Кроме того, с помощью персонального компьютера можно выполнять сложные аналитические функции и (или) передачу данных на другие компьютеры (то есть через Интернет) для более совершенной диагностики и лечения. Подключение измерительного прибора 102 к локальному или удаленному компьютеру позволит медицинским учреждениям усовершенствовать процесс лечения.

На фиг. 2 и 3 показана в разобранном виде в перспективе и в собранном виде сверху, соответственно, примерная тестовая полоска 200, которая может содержать семь слоев, нанесенных на подложку 205. Семь нанесенных на подложку 205 слоев могут представлять собой проводящий слой 250, изолирующий слой 216, слой матрикса 222, слой первого реагента 224, слой второго реагента 226, клеевой слой 260, гидрофильный слой 270 и верхний слой 280. Тестовая полоска 200 может быть изготовлена в несколько этапов, во время которых проводящий слой 250, изолирующий слой 216, слой матрикса 222, слой первого реагента 224, слой второго реагента 226 и клеевой слой 260 последовательно наносят на подложку 205 с использованием, например, трафаретной печати. Гидрофильный слой 270 и верхний слой 280 могут быть нанесены из рулона путем ламинирования на подложку 205 с образованием единого слоистого изделия или отдельных слоев. Тестовая полоска 200 имеет дистальную часть 203 и проксимальную часть 204, показанные на фиг. 2.

Тестовая полоска 200 может иметь камеру для приема образцов 292, через которую можно вводить образец крови. Камера для приема образцов 292 может иметь на проксимальном конце тестовой полоски 200 входное отверстие. Гидрофильный слой 270 включает выходное, или вентиляционное, отверстие, как будет описано ниже. Образец крови можно вводить во входное отверстие камеры для приема образцов 292 для измерения концентрации по меньшей мере двух аналитов. Боковые кромки вырезанной части клеевого слоя 260, примыкающего к слоям первого и второго реагента 224 и 226, образуют стенку камеры для приема образцов 292, как показано на фиг. 2. Нижняя часть, или «пол», камеры для приема образцов 292 может включать часть подложки 205, проводящего слоя 250 и изолирующего слоя 216. Верхняя часть, или «крыша», камеры для приема образцов 292 может включать дистальную часть гидрофильного слоя 232.

В тестовой полоске 200, как показано на фиг. 2, подложка 205 может быть использована в качестве основы для поддержки последующих слоев. Подложка 205 может представлять собой полиэфирный лист, например, из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Подложка 205 может быть представлена в виде рулона номинальной толщиной 350 микрон, шириной 370 миллиметров и длиной приблизительно 60 метров.

Проводящий слой необходим для формирования электродов, которые можно использовать для электрохимического измерения содержания глюкозы. Проводящий слой 250 может быть изготовлен из угольной краски, нанесенной способом трафаретной печати на подложку 205. В процессе трафаретной печати угольную краску наносят на трафарет, а затем переносят ее через трафарет при помощи валика. Нанесенную таким образом угольную краску можно высушить горячим воздухом при температуре приблизительно 140ºC. В состав угольной краски может входить смола VAGH, газовая сажа, графит и один или несколько растворителей для смеси смолы, сажи и графита. В частности, угольная краска может содержать подходящее соотношение газовой сажи и смолы VAGH.

В тестовой полоске 200, как показано на фиг. 2, проводящий слой 250 может включать контрольный электрод 210, первый рабочий электрод 212, второй рабочий электрод 214, контрольную контактную площадку 211, первую контактную площадку 213, вторую контактную площадку 215, дорожку контрольного электрода 207, дорожку первого рабочего электрода 208, дорожку второго рабочего электрода 209 и детекторную полоску 217. В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, контрольный электрод 210 находится между первым рабочим электродом 212 и вторым электродом 214, так что взаимное влияние между первым и вторым рабочими электродами 212 и 214 сведено к минимуму.

Проводящий слой 250 может быть выполнен из угольной краски. Контрольная контактная площадка 211, первая контактная площадка 213 и вторая контактная площадка 215 могут быть выполнены с возможностью электрического соединения с измерительным прибором. Дорожка контрольного электрода 207 образует непрерывный электрический путь от контрольного электрода 210 до контрольной контактной площадки 211. Аналогичным образом, дорожка первого рабочего электрода 208 образует непрерывный электрический путь от первого рабочего электрода 212 до первой контактной площадки 213. Аналогичным образом, дорожка второго рабочего электрода 209 образует непрерывный электрический путь от второго рабочего электрода 214 до второй контактной площадки 215. Детекторная полоска 217 имеет электрическое соединение с контрольной контактной площадкой 211. Измерительный прибор может определить правильность введения тестовой полоски 200 путем измерения электрического контакта между контрольной контактной площадкой 211 и детекторной полоской 217.

Изолирующий слой 216 может включать прямоугольное отверстие 218, открывающее часть контрольного электрода 210, первого рабочего электрода 212 и второго рабочего электрода 214, которые могут увлажняться жидким образцом. Площадь первого рабочего электрода 212, второго рабочего электрода 214 и контрольного электрода 210 может быть определена как площадь, открытая для воздействия жидкого образца. Наряду с определением площади электрода, изолирующий слой 216 препятствует соприкосновению жидкого образца с дорожками электродов 207, 208 и 209. Считается, что функциональная площадь рабочего электрода должна быть определена точно, поскольку амплитуда тестового тока прямо пропорциональна эффективной площади электрода. Например, изолирующий слой 216 может состоять из краски Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer™, выпускаемой компанией Ercon, Inc. На этом этапе тестовая полоска может пройти плазменную обработку. Плазма генерируется высоковольтным переменным током (AC), проходящим между двумя или более генераторами плазмы, находящимися на расстоянии приблизительно 100 миллиметров друг от друга и вращающихся, как правило, вокруг вертикальной оси при комнатной температуре, в результате чего образуется плазменное кольцо. Плазменное кольцо выполнено с возможностью расположения относительно подложки 205, которая может содержать электрод тестовой полоски, на расстоянии от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров, предпочтительно - от приблизительно 10 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров. Напряжение, используемое контроллером плазмы, может составлять приблизительно 5 кВА, а напряжение, подаваемое на плазменные электроды, предпочтительно может составлять менее приблизительно 2 кВА. Частота переменного тока составляет от приблизительно 16 кГц до приблизительно 20 кГц. Генерируемое кольцо плазмы, состоящее из ионизированных высокоэнергетических частиц, отклоняется в сторону подложки 205 при помощи потока отфильтрованного и в целом не содержащего загрязнений сжатого воздуха с абсолютным давлением приблизительно 120 кПа (1,2 бар) или выше, предпочтительно приблизительно 250 кПа (2,5 бар) с объемной скоростью потока менее 2 кубических метров в час, направляемого в сторону подложки 205, которая может двигаться перпендикулярно потоку воздуха со скоростью от приблизительно 5 метров в минуту до приблизительно 15 метров в минуту, предпочтительно - приблизительно 10 метров в минуту. Плазменное кольцо может быть одним из набора плазменных колец, расположенных рядом друг с другом вдоль пути движения подложки. Число плазменных колец, которое следует разместить вдоль пути движения подложки или поперек нее, может составлять от единицы и до любого количества, необходимого для требуемой модификации поверхности подложки. Плазма используется для модификации поверхности нанесенных трафаретной печатью угольных электродов. Считается, что подобная модификация или плазменная обработка повышает электрохимическую активность углеродной поверхности и поверхностную энергию нанесенных слоев, чем обеспечивается лучшая адгезия между ними и последующими слоями. Также считается, что плазменная обработка улучшает электрохимические свойства угольной поверхности, приближая реакцию с медиатором к идеальной.

Слой матрикса 222 может содержать медиатор, например феррицианид, и кофактор, например никотинамидадениндинуклеотид (NADH). В одном варианте осуществления слой матрикса 222 может содержать феррицианид калия, NADH, Трис-HCl буфер, гидроксиэтилцеллюлозу, пеногаситель DC 1500, Cabosil TS 610, поли(винилпирролидон-винилацетат), Triton X-100, хлорид кальция и чистую воду для анализа.

Слои первого и второго реагента 224 и 226 по отдельности расположены на слое матрикса 222, как показано на фиг. 2. Слои первого и второго реагентов 224 и 226 по отдельности могут содержать химические вещества, например фермент, избирательно реагирующий с аналитом, что позволяет определить концентрацию аналита. Слой реагента может содержать фермент и медиатор. К примерам ферментов, подходящих для использования в слое реагента, относятся глюкооксидаза, глюкозодегидрогеназа (с пиррол-хинолин хиноном (ПХХ) в качестве кофактора) и глюкозодегидрогеназа (с флавинадениндинуклеотидом (ФАД) в качестве кофактора). Примеры соответствующие целям настоящего изобретения медиаторов для использования в слое реагента включают феррицианид, который в данном случае находится в окисленной форме. Слой реагента может быть выполнен с возможностью физического преобразования глюкозы в продукт ферментативной реакции и генерации восстановленного медиатора (например, ферроцианида) в количестве, пропорциональном концентрации глюкозы. Затем рабочий электрод может измерять концентрацию восстановленного медиатора в виде силы тока. В свою очередь, глюкометр 102 может преобразовать величину тока в концентрацию глюкозы.

К примерам определяемых аналитов, применяемых при контроле диабета, относятся глюкоза и кетоны. В одном варианте осуществления слой первого реагента 224 может содержать по меньшей мере один фермент, избирательно реагирующий с кетонами, а слой второго реагента 226 может содержать фермент, избирательно реагирующий с глюкозой. В другом варианте осуществления слой первого реагента 224 может содержать фермент, избирательно реагирующий с глюкозой, а слой второго реагента 226 может содержать по меньшей мере один фермент, избирательно реагирующий с кетонами.

В одном варианте осуществления компонентами слоя реагента, используемого для определения концентрации кетонов, могут быть бета-гидроксибутиратдегидрогеназа, Трис-HCl буфер, гидроксиэтилцеллюлоза, феррицианид калия, пеногаситель DC 1500, Cabosil TS 610, поли(винилпирролидон-винилацетат), Triton X-100, хлорид кальция и чистая вода для анализа. В другом варианте осуществления слой реагента, используемого для измерения концентрации кетонов, может содержать второй фермент, например диафоразу.

К примерам ферментов, которые могут использоваться в слое реагента для измерения концентрации глюкозы, относятся глюкозооксидаза или глюкозодегидрогеназа. В частности, глюкозодегидрогеназа может содержать кофактор пиррол-хинолин хинона (ПХХ) или флавинадениндинуклеотида (ФАД). В одном варианте осуществления компонентами слоя реагента, используемого для определения концентрации глюкозы, могут быть глюкозооксидаза, Трис-HCl буфер, гидроксиэтилцеллюлоза, феррицианид калия, пеногаситель DC 1500, Cabosil TS 610, поли(винилпирролидон-винилацетат), Triton X-100, хлорид кальция и чистая вода для анализа.

Слои первого и второго реагентов 224 и 226 могут быть сформированы из содержащей реагент краски, которую наносят на слой матрикса 222 и высушивают. Необходимо отметить, что реагентсодержащая краска также может называться ферментативной краской или соединением, содержащим реагент. Реагентсодержащая краска, как правило, содержит жидкость, например буфер, для диспергирования и (или) растворения материалов, используемых при электрохимическом определении аналита, такого как глюкоза. В одном варианте осуществления слои первого и второго реагентов 224 и 226 можно наносить трафаретной печатью в два последовательных этапа на слой матрикса 222. Реагентсодержащую краску можно наносить на трафарет до полного его заливания. Затем с помощью валика реагентсодержащую краску переносят через трафарет на слой матрикса 222. После нанесения реагентсодержащую краску можно высушить горячим воздухом при температуре приблизительно 50°C.

В одном варианте осуществления площадь слоя первого реагента 224 и слоя второго реагента 226 является достаточной для покрывания всей площади первого рабочего электрода 212 и второго рабочего электрода 214, соответственно. Каждый из слоев первого и второго реагентов 224 и 226 имеет достаточную ширину и длину, чтобы по меньшей мере соответствовать наибольшей площади электрода, которая может использоваться в тестовой полоске 200. Ширина слоев первого и второго реагента 224 и 226 может составлять приблизительно 2 миллиметра, что более чем вдвое превышает ширину прямоугольного отверстия 218.

Клеевой слой 260 может быть нанесен на тестовую полоску 200 после нанесения слоев первого и второго реагентов 224 и 226. Фрагменты клеевого слоя 260 могут непосредственно примыкать к слоям первого и второго реагентов 224 и 226, соприкасаться или частично перекрываться с ними. Клеевой слой 260 может содержать контактный клей из акрилового сополимера на водной основе, доступный в свободной продаже. Клеевой слой 260 нанесен на часть изолирующего слоя 216, проводящего слоя 250 и подложки 205. Клеевой слой 260 соединяет гидрофильный слой 270 с тестовой полоской 200.

Гидрофильный слой 270 может включать дистальную гидрофильную часть 232 и проксимальную гидрофильную часть 234, как показано на фиг. 2. Между дистальной гидрофильной частью 232 и проксимальной гидрофильной частью 234 находится пространство 235. Пространство 235 служит для отвода в боковые стороны воздуха при заполнении камеры для приема образцов 292. Гидрофильный слой 270 может состоять из полиэфирного материала, имеющего одну гидрофильную поверхность, например, из покрытия против запотевания, предлагаемого компанией 3M.

Последний слой, наносимый на тестовую полоску 200, представляет собой верхний слой 280, показанный на фиг. 2. Верхний слой 280 может иметь прозрачную часть 236 и непрозрачную часть 238. Верхний слой 280 нанесен и приклеен на гидрофильный слой 270. Верхний слой 280 может состоять из полиэфира с нанесенным на одну сторону клеевым покрытием. Необходимо отметить, что прозрачная часть 236 по существу перекрывает дистальную гидрофильную часть 232, благодаря чему пользователь может наглядно убедиться в надлежащем заполнении камеры для приема образцов 292. Непрозрачная часть 238 позволяет пользователю хорошо видеть контраст между окрашенной жидкостью, например кровью, внутри камеры для приема образцов 292, и непрозрачной частью 238.

В другом варианте осуществления система может включать измерительный прибор и тестовую полоску для измерения концентрации одного аналита, например глюкозы, как описано в патентах США №№ 5708247, 5951836, 6241862 и 7112265, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки.

На фиг. 4 показана упрощенная схема измерительного прибора 102, соединенного с тестовой полоской 200. Измерительный прибор 102 может включать проводник контрольного электрода 180, проводник первого электрода 182 и проводник второго электрода 184, которые соответственно образуют электрическое соединение с контактом контрольного электрода 211, контактом первого электрода 213 и контактом второго электрода 215. Три указанных проводника составляют часть порта тестовой полоски 110. При проведении теста первый источник тестового напряжения 186 может подать тестовое напряжение V_WE2 между вторым рабочим электродом 214 и контрольным электродом 210. В результате подачи тестового напряжения V_WE2 измерительный прибор 102 также может измерить тестовый ток I_WE2 на втором рабочем электроде. Аналогичным образом, второй источник тестового напряжения 188 подает тестовое напряжение V_WE1 между первым рабочим электродом 212 и контрольным электродом 210. В результате подачи тестового напряжения V_WE1 измерительный прибор 102 также может измерить тестовый ток I_WE1. В одном варианте осуществления тестовое напряжение V_WE2 и второе тестовое напряжение V_WE1 могут быть приблизительно равными. Для упрощения приводимого в последующих разделах описания набор инструкций по определению концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит будет приводиться только для одного рабочего электрода и контрольного электрода. Должно быть очевидно, что варианты осуществления не будут ограничиваться одним рабочим электродом и контрольным электродом, кроме того, может использоваться множество рабочих электродов.

Как показано на фиг. 5A, далее будет описан способ 300 определения концентрации аналита (например, глюкозы) с поправкой на гематокрит с использованием вышеуказанных вариантов осуществления измерительного прибора 102 и тестовой полоски 200.

В примере этапа 310 обеспечивают наличие измерительного прибора 102 и тестовой полоски 200. Измерительный прибор 102 может включать электронную схему, которую можно использовать для подачи по меньшей мере одного тестового напряжения на тестовую полоску и измерения тока, проходящего по меньшей мере через второй рабочий электрод 214. Измерительный прибор 102 также может включать процессор обработки сигналов, имеющий набор инструкций, относящихся к способу определения концентрации по меньшей мере одного аналита в образце жидкости, как описано в настоящем документе. В одном варианте осуществления аналиты представляют собой глюкозу и кетоны, содержащиеся в крови.

На фиг. 6 представлен пример графика тестового напряжения, подаваемого на тестовую полоску 200. Перед нанесением образца жидкости на тестовую полоску 200 измерительный прибор 102 находится в режиме определения жидкости, в котором между вторым рабочим электродом 214 и контрольным электродом 210 подается тестовое напряжение приблизительно 400 милливольт. В примере этапа 320 на тестовую полоску 100 в момент времени t₀ наносят образец жидкости, который вступает в реакцию со слоями первого и второго реагентов 224 и 226 в течение периода реакции t_R. Присутствие образца в зоне реакции тестовой полоски 200 определяется путем измерения тока, проходящего через второй рабочий электрод 214. Период реакции t_R считается начавшимся, когда ток, проходящий через второй рабочий электрод 214, достигает требуемого значения, как правило, приблизительно 0,150 наноампер (не показано), и в этот момент между вторым рабочим электродом 214 и контрольным электродом 210 подается тестовое напряжение ноль милливольт. Период реакции t_R, как правило, длится от приблизительно 2 до приблизительно 4 секунд от начала измерения, как правило, приблизительно 3 секунды от начала измерения, то есть от момента t₁. В примере этапа 330 после периода реакции t_R в способе, составляющем предмет настоящего изобретения, тестовое напряжение подают на тестовую полоску 200 в момент времени t₁ при общем тестовом времени t_T. В альтернативном варианте осуществления способа (не показан) период реакции t_R опускается, и тестирование начинается сразу после прохождения через второй рабочий электрод 214 тока достаточной величины.

На фиг. 7 представлен пример схемы переходного токового процесса A (то есть реакция электрического тока в наноамперах в зависимости от времени), измеренного при подаче тестового напряжения, изображенного на фиг. 6, на тестовую полоску 200. Тестовые токи I_i, полученные в результате переходных токовых процессов A, как правило, показывают концентрацию аналита в образце, что будет описано ниже в примере этапа 350. Как показано на фиг. 6 и 7, в примере этапа 340 после подачи тестового напряжения между вторым рабочим электродом 214 и контрольным электродом 210 в момент времени t₁ измеряют первый тестовый ток I₁, второй тестовый ток I₂ и третий (или последний) тестовый ток I₃ в моменты времени t₂, t₃ и t_T, соответственно. Тестовое напряжение, подаваемое между вторым рабочим электродом 214 и контрольным электродом 210, как правило, составляет от приблизительно +100 милливольт до приблизительно +600 милливольт. В одном варианте осуществления, в котором второй рабочий электрод 214 представляет собой угольную краску, медиатор представляет собой феррицианид, а тестовое напряжение составляет приблизительно +400 милливольт. Для других комбинаций медиатора и материала электрода могут потребоваться другие тестовые напряжения. Продолжительность подачи первого тестового напряжения, как правило, составляет от приблизительно 4 до 6 секунд после периода реакции, обычно через приблизительно 5 секунд после периода реакции. Как правило, момент времени t_i отсчитывают относительно момента времени t₁. На практике каждый тестовый ток I_i представляет собой усредненное значение для набора измерений, полученных за короткий промежуток времени, например, для пяти измерений с интервалами 0,01 секунд, начиная от момента t_i+1, где I принимает значение от 1 до 3.

Как показано на фиг. 5A, в примере этапа 350 концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит можно определить по следующей формуле:

(1)

где:

G - концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит;

I₁ - первый тестовый ток;

I₂ - второй тестовый ток;

I₃ - третий тестовый ток;

p - степенной член, определяющий величину поправки на гематокрит: чем больше значение p, тем больше поправка на гематокрит, то есть больше член в уравнении 1;

отрезок 1 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы; и

наклон 1 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы.

В одном варианте осуществления измерение первого тестового тока I₁ может проводиться в период от приблизительно 3 секунд после периода реакции до приблизительно 4 секунд после периода реакции t1, второго тестового тока I₂ - в период от приблизительно 4 секунд после периода реакции t1 до приблизительно 5 секунд после периода реакции t1, а третьего тестового тока I₃ - в период приблизительно через 5 секунд после периода реакции t1. В одном варианте осуществления первый тестовый ток I₁ можно измерить в момент низкой амплитуды шума. В случае тестовой полоски, прошедшей плазменную обработку, первый тестовый ток может быть измерен через приблизительно 3,5 секунды, второй тестовый ток может быть измерен через приблизительно 4,5 секунды, и третий тестовый ток может быть измерен через приблизительно 5 секунд. В случае тестовой полоски, не прошедшей плазменную обработку, первый тестовый ток может быть измерен через приблизительно 4 секунд, второй тестовый ток может быть измерен через приблизительно 4,5 секунды, и третий тестовый ток может быть измерен через приблизительно 5 секунд.

В одном варианте осуществления степенной член p зависит от порогового значения первого тестового тока I₁. Он может принимать значение от приблизительно единицы до приблизительно четырех. Если первый тестовый ток I₁ имеет значение выше порогового, то концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит G вычисляют по уравнению 1. Если значение первого тестового тока I₁ равно или ниже порогового, то степенной член p в уравнении 1 становится равным нулю, и член становится равным единице. В одном варианте осуществления пороговое значение первого тестового тока I₁ может составлять от приблизительно 4 микроампер до приблизительно 7 микроампер.

В другом варианте осуществления значение степенного члена p вычисляют по следующей формуле:

(2)

где a - первый корректировочный параметр, а b - второй корректировочный параметр.

В результате вычитания значения, обратного I₃, из первого корректировочного параметра a степенной член p увеличивается при больших значениях I₃ и уменьшается при малых значениях I₃, относящихся к высокой и низкой концентрации глюкозы, соответственно. В одном варианте осуществления каждый из первого и второго корректировочных параметров a и b принимает значение от приблизительно нуля до приблизительно пяти. При низких концентрациях глюкозы, например, менее чем приблизительно 75 мг/дл значение p предпочтительно составляет приблизительно 1, а при других концентрациях глюкозы значение p может изменяться от приблизительно 1,5 до приблизительно 3,5. В примере этапа 340 концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит может затем отображаться на измерительном приборе 102.

С отсылкой к фиг. 5B ниже будет рассмотрен способ 400 для определения специфичных для партии первого и второго корректировочных параметров a и b. В примере этапа 410 предусмотрено множество комбинаций первого и второго корректировочных параметров a и b. В варианте осуществления, в котором каждый из первого и второго корректировочных параметров может принимать значение от приблизительно нуля до приблизительно пяти при шаге 0,1. Всего возможно 2601 комбинаций корректировочных параметров. В примере этапа 420 по уравнению 3 можно определить первый степенной член p1 для первой комбинации первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра.

В примере этапа 430 ток с поправкой на гематокрит для каждого из множества образцов, протестированных с использованием партии тестовых полосок, можно определить по следующей формуле:

(3)

где I_попр. - ток с поправкой на гематокрит, а p1 - первый степенной член.

В примере этапа 440 значение наклона 2 и длину отрезка 2 определяют с помощью линейной регрессии графика зависимости тока с поправкой на гематокрит от контрольной концентрации глюкозы в плазме.

В примере этапа 450 концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит определяют для каждого из множества образцов по следующей формуле:

(4)

где:

G_попр. - концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит;

отрезок 2 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости I_попр. от контрольной концентрации глюкозы G_контр.; и

наклон 2 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости I_попр. от контрольной концентрации глюкозы.

В примере этапа 460 погрешность для каждой из концентраций глюкозы с поправкой на гематокрит определяют по уравнениям следующего вида:

погр._абс.=G_попр.-G_контр. для G_контр. меньше 75 мг/дл и (5)

для G_контр.≥75 мг/дл(6)

где:

погр._абс. - абсолютная погрешность;

погр._% - процентная погрешность;

G_попр. описано выше применительно к уравнению 4; и

G_контр. - контрольная концентрация глюкозы.

В примере этапа 470 точность первой комбинации первого и второго корректировочных параметров определяют по следующей формуле:

(7)

где:

n15 - количество точек данных, соответствующих критерию погрешности; и

n - общее количество точек данных.

В примере этапа 480 определяют гематокритный наклон с помощью линейной регрессии графика зависимости погрешности от величины гематокрита в процентах.

В примере этапа 490 стандартное отклонение погрешности (которое может представлять собой среднюю погрешность) определяют по следующей формуле:

QUOTE _ (8)

где:

s - стандартное отклонение;

n - количество образцов;

QUOTE _ - значение образца; и

QUOTE _ - среднее значение для образца.

Стандартное отклонение погрешности (которое может представлять собой среднюю погрешность) является показателем шума, предусмотренным набором инструкций.

В примере этапа 500 приведенные выше шаги повторяют для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров. В примере этапа 510 строят график 800 (фиг. 8) пространства калибровки точности для всех комбинаций первого корректировочного параметра a и второго корректировочного параметра b. По пространству калибровки точности можно определить область 802 приемлемой точности. Область 802 обозначает зону наибольшей точности, составляющей приблизительно ±15% или приблизительно 12 мг/дл. Данные, полученные на графике 800, вычислены для партии тестовых полосок угольного типа с плазменной обработкой. В одном варианте осуществления используется критерий приемлемости, соответствующий минимальной точности 95%.

В примере этапа 520 строят график 900 (фиг. 9) пространства калибровки гематокритного наклона для всех комбинаций первого корректировочного параметра a и второго корректировочного параметра b. Далее по пространству калибровки гематокритного наклона можно определить максимальный отрицательный гематокритный наклон. В одном варианте осуществления критерий приемлемости гематокритного наклона соответствует значениям, превышающим -0,6% погрешности на % гематокрита, обозначенный на графике 900 областью 902.

В примере этапа 530 создают комбинированный трехмерный график 1000 (фиг. 10) пространства калибровки точности и пространства калибровки гематокритного наклона для всех комбинаций первого корректировочного параметра a и второго корректировочного параметра b.

В примере этапа 540 специфичный для партии первый корректировочный параметр и второй корректировочный параметр определены областью на комбинированном трехмерном графике, где выполняются критерии приемлемости как по точности, так и по гематокритному наклону. В одном варианте осуществления критерий приемлемости значения точности соответствует значениям, превышающим 95%, а критерий приемлемости гематокритного наклона соответствует значениям, превышающим -0,5% погрешности на % гематокрита. Затем специфичные для партии первый и второй корректировочные параметры можно использовать для определения набора специфичных для партии калибровочных параметров, таких как наклон и отрезок на оси ординат, путем повторения этапов 420, 430 и 440 способа 400. Для использования такого же набора корректировочных параметров для множества партий тестовых полосок можно по способу 400 определить набор корректировочных параметров для каждой партии, а затем определить области перекрытия всех партий на комбинированном трехмерном графике пространства калибровки точности и гематокритного наклона. Таким образом, фиксируются комбинации, соответствующие критериям приемлемости (например, точность выше 95% и наклон больше -0,6% погрешности на % гематокрита) на фиг. 8 и 9. Полученное пространство калибровки обозначено приподнятой областью на фиг. 10.

ПРИМЕР. Определение концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит при помощи тестовой полоски, показанной на фиг. 2 и 3.

Партию тестовых полосок протестировали на 432 образцах цельной крови по меньшей мере с тремя разными концентрациями глюкозы (т.е., 55 мг/дл, 240 мг/дл и 450 мг/дл) и значениями гематокрита в диапазоне от 30 до 55%. Концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит для каждой точки данных определяли в ходе картирования данных, описанной выше в способах 300 и 400. Для всех комбинаций корректировочных параметров a и b построили график 800 пространства калибровки точности, как показано на фиг. 8. Приподнятая область 802 в центре графика обозначает зону приемлемой точности, например, более 95% значений находятся в пределах диапазона погрешности приблизительно ±15% для концентрации глюкозы большей или равной приблизительно 75 мг/дл или приблизительно 12 мг/дл - для концентрации глюкозы меньше 75 мг/дл согласно требованиям Международной организации по стандартизации (ISO).

Для всех комбинаций корректировочных параметров a и b при концентрации глюкозы более приблизительно 100 мг/дл и менее приблизительно 300 мг/дл, поскольку считается, что данный диапазон наиболее устойчив к поправкам на гематокрит, также построили график 900 пространства калибровки гематокритного наклона, как показано на фиг. 9. Область 902 в центральной части графика соответствует критерию приемлемости гематокритного наклона, составляющему более приблизительно -0,6% погрешности на % гематокрита.

На фиг. 8 и 9 показано большое пространство калибровки, характеризующее влияние 2061 возможной комбинации калибровочных параметров на точность и гематокритный наклон. Подобное наглядное представление данных представляет собой способ сведения большого пространства калибровки к пригодному набору корректировочных параметров. На фиг. 8 показана область (в данном случае 802), где точность соответствует критерию приемлемости. Эту область 802 можно дополнительно сузить, приняв во внимание, наряду с точностью, гематокритный наклон. Для этого можно задать критерии приемлемости как для точности, так и для гематокритного наклона по каждой комбинации корректировочных параметров. На основании такого требования к точности данных, при котором 95% данных находятся в пределах диапазона погрешности согласно стандарту ISO, составляющего ±15% при концентрациях глюкозы больше или равных 75 мг/дл или 12 мг/дл при концентрациях глюкозы меньше 75 мг/дл (фиг. 8), и к значению гематокритного наклона, при котором значение погрешности составляет более -0,6% на % гематокрита (фиг. 9), можно определить пространство калибровки 1000, как показано заштрихованной областью на фиг. 10. Пространство калибровки можно уменьшить, задав более узкий критерий приемлемости, например, увеличив необходимую точность и уменьшив допустимый гематокритный наклон, что позволяет получить более ограниченный набор специфичных для партии корректировочных параметров.

После получения предпочтительного набора корректировочных параметров a и b в результате картирования данных их можно применить к набору данных и повторить вышеописанное для определения значений наклона и длин отрезка на оси ординат применительно к токам с поправкой на гематокрит и контрольным концентрациям глюкозы. Теперь для данной партии определены корректировочные и калибровочные параметры. При работе с множеством партий необходимо повторить все этапы для каждой конкретной партии и найти области пространства калибровки, где можно использовать одни и те же калибровочные параметры (например, можно построить фиг. 10 для каждой партии и найти перекрывающиеся области).

На фиг. 11A и 11B представлены графики погрешностей по сетке Кларка тестовой концентрации глюкозы в зависимости от контрольной концентрации глюкозы, определенной с помощью контрольного инструмента. Анализ погрешностей по сетке Кларка позволяет оценить клиническую достоверность показаний устройства контроля уровня глюкозы в крови. При использовании данного способа показание устройства, относящееся к контрольному значению, относят к одной из пяти зон клинической достоверности (т.е. зон A-E). Зона A обозначает клинически достоверные результаты; зона B обозначает результаты, не являющиеся клинически достоверными, но представляющие минимальный риск для здоровья пациента; к зонам C-E относятся клинически недостоверные результаты, представляющие возрастающий потенциальный риск для здоровья пациента (см. публикацию Clarke, William L. et al., Evaluating Clinical Accuracy of Systems for Self-Monitoring of Blood Glucose, Diabetes Care, Vol. 10 No. 5, 622-628 [1987], которая включена в настоящий документ путем ссылки, как если бы она была изложена в нем). На основе процентной доли результатов, попадающих в различные зоны графика, могут быть разработаны спецификации. В настоящем примере предпочтительным вариантом является присутствие по меньшей мере 95% данных в зоне A и остальных данных в зоне B. На фиг. 11A представлены данные без учета поправок, полученные с заданной партии тестовых полосок, использованных для тестирования 432 образцов цельной крови. На фиг. 11B представлен тот же набор данных, но с поправкой на гематокрит, введенной согласно способу, составляющему предмет настоящего изобретения, применительно к данным, ранее описанным в способах 300 и 400. Сводные данные о процентной доле значений (с поправкой и без поправки) в каждой зоне представлены ниже в таблице 1.

Таблица 1
Сводные данные анализа погрешностей по сетке Кларка Зона Процентная доля значений в зоне
для данных без поправки Процентная доля значений в зоне
для данных с поправкой A 92,2 98,6 B 6,7 1,2 C 0,1 0,1 D 0,9 0,0 E 0,0 0,0

Данные, представленные в таблице 1, показывают увеличение процентной доли точек данных в зоне А при применении способа введения поправки на гематокрит, составляющего предмет настоящего изобретения.

Данные также могут быть представлены в виде процентной доли точек, соответствующих различным критериям погрешности ISO, как показано ниже в таблице 2. Для определения процентной доли точек, попадающих под каждый критерий погрешности, использовали этапы 410-470 способа 400.

Таблица 2
Сводные данные по погрешностям Критерии погрешности ISO
(%) Процентная доля согласно
критерию погрешностей для данных без поправки Процентная доля согласно
критерию погрешностей для данных с поправкой ±20 92,3 98,6 ±15 83,7 97,1 ±10 66,3 85,4

Данные, представленные в таблице 2, показывают увеличение процентной доли данных, соответствующих каждому критерию погрешности ISO, при применении способа введения поправки на гематокрит, составляющего предмет настоящего изобретения.

На фиг. 11C и 11D представлены графики погрешностей по сетке Паркса для тех же данных, которые показаны на фиг. 11A и 11B, с обнаружением ошибок для устранения выпадающих значений. Анализ погрешностей по сетке Паркса основан на анализе погрешностей по сетке Кларка и отличается от последнего тем, что (a) отражает общее мнение большего числа врачей и (b) изменяет границы зоны риска в связи с расширением знаний, полученных после выхода оригинальной публикации Кларка и др. (см. публикацию Parkes, Joan L. et al., A New Consensus Error Grid to Evaluate the Clinical Significance of Inaccuracies in the Measurement of Blood Glucose, Diabetes Care, Vol. 23 No. 8, 1143-1147 [2000]). Анализ погрешностей по сетке Паркса устраняет разорванность уровней риска (т.е. пропуск категорий риска на границах зон), характерную для анализа погрешностей по сетке Кларка.

На фиг. 11C показаны данные, полученные с заданной партии тестовых полосок, использованных для тестирования 761 образца цельной крови, с устранением выпадающих значений путем обнаружения ошибок. На фиг. 11D представлен тот же набор данных, что и на фиг. 11C, но с поправкой на гематокрит, введенной согласно способу, составляющему предмет настоящего изобретения, применительно к данным, ранее описанным в способах 300 и 400. Желательно, чтобы по меньшей мере 95% данных попадали в зону A, а остальные данные находились в пределах зоны B. Сводные данные о процентной доле значений (с поправкой и без поправки) в каждой зоне представлены ниже в таблице 3.

Таблица 3
Сводные данные анализа погрешностей по сетке Паркса Зона Процентная доля значений в зоне
для данных без поправки Процентная доля значений в зоне
для данных с поправкой A 96,8 99,2 B 3,2 0,8 C 0,0 0,0 D 0,0 0,0 E 0,0 0,0

Данные, представленные в таблице 3, показывают увеличение процентной доли точек данных в зоне А при применении способа введения поправки на гематокрит, составляющего предмет настоящего изобретения.

Итак, система и способы, описанные и проиллюстрированные в настоящем документе, могут быть использованы для определения концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит. Таким образом, считается, что результаты измерения уровня глюкозы, полученные с использованием примера системы и способа, составляющих предмет настоящего изобретения, являются более точными.

Хотя настоящее изобретение было описано в терминах конкретных вариантов осуществления и иллюстрирующих их фигур, специалисты в данной области определят, что настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления и иллюстрирующими их фигурами. Кроме того, специалисты в данной области определят, что в тех случаях, когда описанные способы и этапы предписывают наступление определенных событий в определенном порядке, порядок некоторых этапов может быть изменен, и подобные изменения находятся в соответствии с возможными вариантами осуществления настоящего изобретения. Кроме того, при возможности некоторые этапы можно выполнять одновременно и параллельно, а также последовательно согласно приведенному выше описанию. Таким образом, в той мере, в которой возможны вариации описываемого изобретения, которые соответствуют духу раскрываемого изобретения, или эквивалентны по содержанию пунктам формулы изобретения, настоящий патент призван также покрыть все подобные вариации.

Группа изобретений относится к области определения концентрации глюкозы. Способ определения концентрации глюкозы осуществляется при помощи системы, включающей в себя тестовую полоску с контрольным электродом и рабочим электродом, который имеет покрытие из слоя реагента, нанесенного на слой матрикса, содержащего медиатор, и измерительный прибор. Способ содержит этапы: подачи тестового напряжения между контрольным и рабочим электродом; измерения первого, второго и третьего тестовых токов на рабочем электроде после нанесения образца крови, содержащего аналит; определения концентрации глюкозы по формуле: , где G - концентрация глюкозы; I₁ - первый тестовый ток; I₂ - второй тестовый ток; I₃ - третий тестовый ток; р - степенной член, который равен значению, вычисляемому по формуле: , где а и b - корректировочные параметры; отрезок 1 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы; и наклон 1 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы; и отображения концентрации глюкозы. Также раскрывается способ определения тестового тока с поправкой на гематокрит, а также система для измерения концентрации глюкозы. Группа изобретений обеспечивает повышение точности определения концентрации глюкозы. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил., 3 табл.

1. Способ определения концентрации глюкозы, измеряемой при помощи системы, включающей в себя тестовую полоску с контрольным электродом и рабочим электродом и измерительный прибор, содержащий этапы, на которых:

подают тестовое напряжение между контрольным электродом и рабочим электродом, имеющим покрытие из слоя реагента, нанесенного на слой матрикса, содержащего медиатор;

измеряют первый тестовый ток, второй тестовый ток и третий тестовый ток на рабочем электроде при помощи измерительного прибора после нанесения образца крови, содержащего аналит, на тестовую полоску для физического преобразования аналита в продукт ферментативной реакции, причем второй тестовый ток измеряется после измерения первого тестового тока, третий тестовый ток измеряется после измерения второго тестового тока;

определяют концентрацию глюкозы по значениям первого, второго и третьего тестовых токов согласно следующей формуле:

где:

G - концентрация глюкозы;

I₁ - первый тестовый ток;

I₂ - второй тестовый ток;

I₃ - третий тестовый ток;

р - степенной член, который зависит от третьего тестового тока, причем степенной член р равен значению, вычисляемому по формуле:

где а и b представляют собой корректировочные параметры, предварительно заданные для конкретной партии тестовых полосок, и выбираются для обеспечения предварительно заданной точности;

отрезок 1 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы применительно к партии тестовых полосок; и

наклон 1 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы применительно к конкретной партии тестовых полосок; и

отображают концентрацию глюкозы.

2. Способ по п. 1, в котором первый тестовый ток представляет собой ток, измеренный в период от приблизительно трех до приблизительно четырех секунд после периода реакции.

3. Способ по п. 1, в котором второй ток представляет собой ток, измеренный в период от приблизительно четырех до приблизительно пяти секунд после периода реакции.

4. Способ по п. 1, в котором третий ток представляет собой ток, измеренный приблизительно через пять секунд после периода реакции.

5. Способ по п. 1, в котором степенной член принимает значение от приблизительно единицы до приблизительно четырех.

6. Способ определения тестового тока с поправкой на гематокрит, измеряемого при помощи системы, включающей в себя тестовую полоску с контрольным электродом и рабочим электродом и измерительный прибор, содержащий этапы, на которых:

подают тестовое напряжение между контрольным электродом и рабочим электродом, имеющим покрытие из слоя реагента, нанесенного на слой матрикса, содержащий медиатор;

измеряют первый тестовый ток, второй тестовый ток и третий тестовый ток на рабочем электроде при помощи измерительного прибора после нанесения образца крови, содержащего аналит, на тестовую полоску, причем второй тестовый ток измеряется после измерения первого тестового тока, третий тестовый ток измеряется после измерения второго тестового тока; и

определяют тестовый ток с поправкой на гематокрит как отношение первого тестового тока ко второму тестовому току, возведенного в степень, равную степенному члену, и умноженного на значение третьего тестового тока, причем степенной член вычисляется по следующей формуле:

где а и b представляют собой корректировочные параметры, предварительно заданные для конкретной партии тестовых полосок, и выбираются для обеспечения предварительно заданной точности, I₃ - третий тестовый ток.

7. Способ по п. 6, в котором степенной член принимает значение от приблизительно единицы до приблизительно четырех.

8. Способ по п. 6, в котором первый тестовый ток представляет собой ток, измеренный в период от приблизительно трех до приблизительно четырех секунд после начала измерения.

9. Способ по п. 6, в котором второй ток представляет собой ток, измеренный в период от приблизительно четырех до приблизительно пяти секунд после начала измерения.

10. Способ по п. 6, в котором третий ток представляет собой ток, измеренный приблизительно через 5 секунд после начала измерения.

11. Система измерения аналита для измерения по меньшей мере концентрации глюкозы в физиологической жидкости пользователя, содержащая:

тестовую полоску, включающую подложку, имеющую контрольный электрод и рабочий электрод, покрытый слоем реагента, нанесенного на слой матрикса, содержащий медиатор, причем электроды соединены с соответствующими контактными площадками; и

прибор для измерения аналита, имеющий тестирующую схему, соединенную с портом тестовой полоски для размещения контактных площадок тестовой полоски, и прибор выполнен таким образом, чтобы после попадания физиологической жидкости на электроды подавать тестовое напряжение и определять концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит по измеренным первому, второму и третьему тестовым токам на рабочем электроде после подачи тестового напряжения прибором для измерения, причем второй тестовый ток измеряется после измерения первого тестового тока, третий тестовый ток измеряется после измерения второго тестового тока, причем прибор для измерения аналита выполнен с возможностью определять концентрацию глюкозы по значениям первого, второго и третьего тестовых токов согласно следующей формуле:

где:

G - концентрация глюкозы;

I₁ - первый тестовый ток;

I₂ - второй тестовый ток;

I₃ - третий тестовый ток;

р - степенной член, причем в случае если значение первого тестового тока I₁ меньше или равно предварительно заданного порогового значения, степенной член р принимается равным нулю, иначе значение степенного члена вычисляют по формуле:

где а и b представляют собой корректировочные параметры, предварительно заданные для конкретной партии тестовых полосок, и выбираются для обеспечения предварительно заданной точности;

отрезок 1 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы применительно к партии тестовых полосок; и

наклон 1 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы применительно к конкретной партии тестовых полосок.

12. Система по п. 11, в которой первый тестовый ток представляет собой ток, измеренный в период от приблизительно трех до приблизительно четырех секунд после начала измерения.

13. Система по п. 11, в которой второй ток представляет собой ток, измеренный в период от приблизительно четырех до приблизительно пяти секунд после начала измерения.

14. Система по п. 11, в которой третий ток представляет собой ток, измеренный приблизительно через 5 секунд после начала измерения.

15. Система по п. 11, в которой после нанесения физиологической жидкости тестовое напряжение не подают, пока не начнется реакция.