СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ КОНТРОЛЬНЫМ ОБРАЗЦОМ И ТЕСТИРУЕМОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК G01N33/49 G01N27/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Представленные здесь система и способ относятся к области медицинского тестирования, в частности, для выявления присутствия и/или концентрации аналита (аналитов) внутри образца (например, в физиологических текучих средах, в том числе крови).

Уровень техники

Определение концентрации аналитов в физиологических текучих средах (например, в крови или производных из крови продуктах, таких как плазма) имеет все возрастающую важность в современном обществе. Такие анализы находят применение в различных ситуациях и обстоятельствах, включающих в себя клинические лабораторные исследования, тестирование на дому, и т.д., где результаты такого тестирования играют важную роль в диагностировании и отслеживании различных болезненных состояний. Обсуждаемые аналиты включают в себя глюкозу для оказания помощи больным диабетом, холестерин для мониторинга состояния сердечнососудистой системы, и тому подобные.

Общеупотребительный метод в анализах для определения концентрации аналитов основан на электрохимии. В таких методах водный жидкий образец помещают в реакционную камеру для образца в электрохимической ячейке, составленной по меньшей мере двумя электродами, то есть рабочим электродом и противоэлектродом, где электроды имеют импеданс, который делает их пригодными для амперометрического или кулонометрического измерения. Создают условия для реакции анализируемого компонента с реагентом с образованием окисляемого (или восстанавливаемого) вещества в количестве, пропорциональном концентрации аналита. Количество присутствующего окисляемого (или восстанавливаемого) вещества затем оценивают электрохимическим путем и соотносят с концентрацией аналита в образце.

Для определения концентрации аналита в образце обычно используют автоматизированное устройство, например, электрохимическое испытательное устройство. Многие испытательные устройства преимущественно позволяют сохранять в памяти испытательного устройства концентрацию аналита, и обычно концентрации множества аналитов. Эта функция обеспечивает пользователю возможность делать обзор уровней концентрации аналита в течение периода времени, зачастую как усредненное значение ранее собранных уровней аналитов, где такое усреднение выполняется согласно алгоритму, встроенному в испытательное устройство. Однако для обеспечения правильного функционирования системы пользователь будет время от времени выполнять тест с использованием контрольной текучей среды вместо образца крови. Такие контрольные текучие среды (также называемые контрольными растворами), как правило, представляют собой водные растворы, имеющие известную концентрацию глюкозы. Пользователь может выполнить тест с контрольным раствором и сравнить показанные результаты с известной концентрацией для определения, работает ли система надлежащим образом. Однако, как только выполнен тест с контрольным раствором, концентрация глюкозы в контрольной текучей среде сохраняется в памяти испытательного устройства. Таким образом, когда пользователь попытается проанализировать предыдущие тесты и/или среднюю концентрацию по результатам предшествующих тестов, результаты могут быть искажены до уровня концентрации аналита в контрольной текучей среде.

Таким образом, желательно обеспечить возможность дифференциации контрольных растворов и образцов текучих сред во время проведения теста. Один вариант состоит в том, чтобы вручную маркировать текучие среды как либо контрольные, либо тестируемые текучие среды. Однако предпочтительной была бы автоматическая маркировка, поскольку это сводит к минимуму вмешательство пользователя и повышает простоту применения.

По существу проявляется неослабевающий интерес к разработке новых методов и устройств для применения в определении концентраций аналитов в образце. Особый интерес представляла бы разработка таких методов и устройств, которые включают в себя способность автоматически маркировать образец как контрольную текучую среду или тестируемую текучую среду, и соответственно этому сохранять или исключать результаты измерений. Особенный интерес представляла бы разработка таких методов, которые пригодны для применения в анализах для определения концентрации аналита на электрохимической основе.

Раскрытие изобретения

Здесь представлены различные аспекты системы и способа различения между водным образцом, отличным от крови (например, контрольным раствором) и образцом крови. В одном таком аспекте способы включают в себя применение электрохимической ячейки, в которой прилагают потенциал и измеряют ток. Кроме того, здесь описаны электрохимические способы и системы для различения между образцами крови и образцами, отличными от крови.

В одном варианте выполнения представлен способ различения между образцом крови и образцом, отличным от крови. Способ содержит этапы, на которых вводят образец в электрохимическую ячейку, имеющую первый и второй электроды, и прилагают первый тестовый потенциал между первым электродом и вторым электродом. Затем измеряют токовую характеристику первого переходного процесса. Прилагают второй тестовый потенциал между первым электродом и вторым электродом и затем измеряют токовую характеристику второго переходного процесса. Также может быть измерено емкостное сопротивление, как более подробно будет обсуждено ниже. Способ также может содержать этапы, на которых прилагают третий тестовый потенциал между первым электродом и вторым электродом и измеряют токовую характеристику третьего переходного процесса.

На основе токовой характеристики первого переходного процесса рассчитывают первое контрольное значение, относящееся к количеству способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ в образце. В дополнение, на основе значений тока, полученных при измерении токовых характеристик во время второго и третьего переходных процессов, рассчитывают второе контрольное значение, которое относится к кинетике реакции. Второе контрольное значение может представлять собой функцию выраженной в процентах степени завершения химической реакции. Например, второе контрольное значение может быть показателем остаточного содержания реакционных компонентов, основанным по меньшей мере на одном значении тока из токовой характеристики второго переходного процесса и по меньшей мере на одном значении тока из токовой характеристики третьего переходного процесса. В одном аспекте показатель остаточного содержания реакционных компонентов рассчитывают на основе соотношения второго значения тока и третьего значения тока. Затем первое и второе контрольные значения могут быть использованы для определения, является ли образец образцом, отличным от крови, или образцом крови. Образец, отличный от крови, может включать в себя контрольный раствор или некоторый иной образец, такой как напиток (например, спортивный напиток, такой как Gatorade^®).

В одном аспекте рассчитывают коэффициент емкостного сопротивления, имеющий отношение к измеренному емкостному сопротивлению. Например, коэффициент емкостного сопротивления может быть пропорционален измеренному емкостному сопротивлению электрохимической ячейки, когда вводят образец. В некоторых вариантах выполнения коэффициент емкостного сопротивления может быть пропорционален измеренному емкостному сопротивлению и среднему емкостному сопротивлению электрохимических ячеек того же типа. Например, коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой отношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек того же типа и измеренного емкостного сопротивления. В некоторых вариантах выполнения третье контрольное значение может быть рассчитано умножением первого контрольного значения на коэффициент емкостного сопротивления. Затем третье контрольное значение может быть использовано в сочетании со вторым контрольным значением для определения, является ли образец образцом, отличным от крови, или образцом крови.

В еще одном аспекте в способе может быть выполнен этап, на котором измеряют концентрацию аналита в образце. Если найдено, что образец является образцом крови, измеренная концентрация может быть сохранена в памяти. Напротив, если обнаружено, что образец представляет собой образец, отличный от крови, измеренная концентрация может быть маркирована, сохранена отдельно и/или отброшена.

В одном варианте выполнения для определения, является ли образец образцом, отличным от крови, или образцом крови, может быть использовано неравенство. Например, для оценки второго и третьего контрольных значений может быть применено уравнение, представляющее выведенную опытным путем дискриминационную кривую.

В еще одном аспекте к электрохимической ячейке перед этапом приложения первого тестового потенциала прилагают потенциал разомкнутой цепи. В дополнение, потенциал разомкнутой цепи может быть приложен после этапа, на котором прилагают первый тестовый потенциал.

Далее здесь описана система для различения между образцом крови и образцом, отличным от крови. В одном варианте выполнения система может содержать пробную полоску и испытательное устройство. Пробная полоска содержит электрические контакты для сопряжения с испытательным устройством и электрохимической ячейкой. Испытательное устройство содержит процессор, выполненный с возможностью приема текущих данных от пробной полоски, и запоминающее устройство для данных, содержащее критерии различения, чтобы образец крови можно было отличить от образца, отличного от крови, на основе первого контрольного значения и второго контрольного значения. В некоторых вариантах выполнения может быть рассчитан коэффициент емкостного сопротивления, относящийся к измеренному емкостному сопротивлению. Например, коэффициент емкостного сопротивления может быть пропорционален измеренному емкостному сопротивлению электрохимической ячейки, когда введен образец. В некоторых вариантах выполнения коэффициент емкостного сопротивления может быть пропорционален измеренному емкостному сопротивлению и среднему емкостному сопротивлению электрохимических ячеек того же типа. Например, коэффициент емкостного сопротивления может включать в себя отношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек того же типа и измеренного емкостного сопротивления. В некоторых вариантах выполнения третье контрольное значение может быть рассчитано умножением первого контрольного значения на коэффициент емкостного сопротивления. Затем третье контрольное значение может быть использовано в сочетании со вторым контрольным значением для определения, является ли образец образцом, отличным от крови, или образцом крови. Критерий различения, согласно которому отличают данные, представляющие образец крови, от образца, отличного от крови, может быть выведен из второго контрольного значения и третьего контрольного значения. Например, критерий различения может включать в себя выведенную опытным путем дискриминационную кривую. Система дополнительно может включать в себя образец, отличный от крови (например, контрольный раствор), который по существу не содержит способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ. Сверх того, здесь дополнительно описан способ расчета критерия различения. Критерий различения может быть запрограммирован в испытательном устройстве для различения между образцом крови и образцом, отличным от крови. В одном варианте выполнения способ содержит этапы, на которых рассчитывают первое контрольное значение и второе контрольное значение для множества водных образцов, отличных от крови, рассчитывают третье контрольное значение на основе первого контрольного значения, причем третье контрольное значение пропорционально коэффициенту емкостного сопротивления, и рассчитывают критерий различения на основе второго контрольного значения и третьего контрольного значения для множества образцов, отличных от крови. Например, коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой отношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек того же типа и измеренного емкостного сопротивления электрохимической ячейки. В качестве еще одного примера, первое контрольное значение является показательным для концентрации антиоксиданта, и второе контрольное значение является показателем кинетики реакции.

В одном аспекте способ обеспечивает различение между образцом крови и водным образцом, отличным от крови. Способ содержит этапы, на которых (а) вводят образец в электрохимическую ячейку, причем ячейка может содержать (i) два размещенных на расстоянии друг от друга электрода, и (ii) реагент. Способ дополнительно может содержать этапы, на которых (b) прилагают первый тестовый потенциал, имеющий первую полярность, между электродами, и измеряют ток ячейки; (с) измеряют емкостное сопротивление электрохимической ячейки; (d) суммируют по меньшей мере два значения тока, измеренных во время приложения первого тестового потенциала, для генерирования первого контрольного значения, причем первое контрольное значение пропорционально концентрации способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ в тестируемой жидкости; (е) рассчитывают коэффициент емкостного сопротивления, относящийся к измеренному емкостному сопротивлению; и (f) используют коэффициент емкостного сопротивления и первое контрольное значение для различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови. Способ дополнительно может содержать этап, на котором рассчитывают второе контрольное значение, относящееся к кинетике реакции, и используют коэффициент емкостного сопротивления, первое контрольное значение и второе контрольное значение для различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови. Например, второе контрольное значение может быть функцией выраженной в процентах степени завершения химической реакции, которая также может быть названа показателем остаточного содержания реакционных компонентов. В некоторых примерных вариантах выполнения коэффициент емкостного сопротивления может быть рассчитан как соотношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек того же типа и измеренного емкостного сопротивления. Способ также может содержать этап, на котором рассчитывают третье контрольное значение умножением первого контрольного значения на коэффициент емкостного сопротивления. Затем третье контрольное значение может быть использовано в сочетании со вторым контрольным значением для определения, является ли образец образцом, отличным от крови или образцом крови. В некоторых вариантах выполнения водный образец, отличный от крови, может представлять собой контрольный раствор.

Вышеупомянутые различные контрольные значения могут быть определены и/или рассчитаны различными путями. Например, первое контрольное значение может быть пропорционально концентрации способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ в образце, причем первое контрольное значение может быть рассчитано на основе по меньшей мере одного значения тока из токовой характеристики первого переходного процесса, и/или первое контрольное значение может быть рассчитано на основе суммирования значений тока, полученных во время измерения токовой характеристики первого переходного процесса. В одном варианте выполнения, в котором первое контрольное значение может быть рассчитано на основе суммирования значений тока, полученных во время измерения токовой характеристики первого переходного процесса, суммирование может быть представлено уравнением, причем уравнение имеет вид

,

где t представляет время, и i_sum представляет суммирование значений тока на протяжении интервала времени от времени «n» до времени «M». Интервал времени от «n» до «М» может варьировать. Например, в одном варианте выполнения интервал времени может быть в течение времени в диапазоне от около 0,05 секунды до около 1,0 секунды.

В других вариантах выполнения второе контрольное значение также может быть рассчитано или определено различными путями. Например, второе контрольное значение может быть основано по меньшей мере на одном значении тока из токовой характеристики второго переходного процесса и по меньшей мере на одном значении тока из токовой характеристики третьего переходного процесса, или второе контрольное значение может быть основано на втором значении тока из токовой характеристики примерно в конце второго переходного процесса и третьем значении тока из токовой характеристики примерно в начале третьего переходного процесса. В других вариантах выполнения второе контрольное значение может быть основано на соотношении второго значения тока и третьего значения тока, причем соотношение может быть выражено уравнением, причем уравнение имеет вид , где i₂ представляет второе значение тока, и i₃ представляет третье значение тока. Например, в одном варианте выполнения второе значение тока может быть измерено примерно на 3,8 секунде, и третье значение тока может быть измерено примерно на 4,15 секунде.

В различных вариантах выполнения способа могут быть использованы различные ориентации и/или конфигурации различных компонентов системы. Например, в одном варианте выполнения первый электрод и второй электрод могут иметь конструкцию с противолежащими лицевыми поверхностями, в которой слой реагента может быть размещен на первом электроде и не размещен на втором электроде. В еще одном варианте выполнения первый электрод и второй электрод могут иметь копланарную конструкцию со слоем реагента, размещенным на первом электроде и не размещенном на втором электроде.

Различные варианты выполнения способа также могут содержать различные дополнительные или факультативные этапы. Например, в одном варианте выполнения способ может содержать этап, на котором измеряют концентрацию аналита, причем, например, если обнаружено, что образец представляет собой контрольный раствор, концентрация аналита, связанная с контрольным образцом, маркируется. Дополнительно, в одном варианте выполнения упомянутый этап может дополнительно содержать применение неравенства для определения, является ли образец контрольным раствором или образцом крови. В еще одном варианте выполнения упомянутый этап может дополнительно содержать этап, на котором сравнивают третье контрольное значение с заданным пороговым значением, и сравнивают второе контрольное значение с заданной пороговой функцией (например, уравнением, которое является функцией первого контрольного значения), для определения, является ли образец контрольным раствором или образцом крови.

В различных вариантах выполнения вышеупомянутый критерий различения может быть выведен из различных источников. Например, в одном варианте выполнения критерий различения может быть выведен из первого контрольного значения, которое является показателем концентрации способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ в образце, умноженной на коэффициент емкостного сопротивления, и второго контрольного значения, которое является показателем скорости реакции образца с реагентом. В некоторых вариантах выполнения рассчитывают коэффициент емкостного сопротивления, относящийся к измеренному емкостному сопротивлению. Например, коэффициент емкостного сопротивления может быть пропорционален измеренному емкостному сопротивлению электрохимической ячейки, когда введен образец. В некоторых вариантах выполнения коэффициент емкостного сопротивления может быть пропорционален измеренному емкостному сопротивлению и среднему емкостному сопротивлению электрохимических ячеек того же типа. Например, коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой отношение известного емкостного сопротивления, например, среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек того же типа, к измеренному емкостному сопротивлению. В еще одном варианте выполнения критерий различения может включать в себя выведенную опытным путем дискриминационную кривую.

Краткое описание чертежей

Различные признаки настоящего изобретения обстоятельно изложены в пунктах прилагаемой формулы изобретения. Лучшее понимание таких признаков может быть достигнуто с привлечением нижеследующего подробного описания, которое представляет иллюстративные неограничивающие варианты выполнения, и сопровождающих чертежей, на которых:

Фиг. 1А представляет вид в перспективе примерной пробной полоски;

Фиг. 1В представляет вид в перспективе в покомпонентном изображении пробной полоски из Фиг. 1А;

Фиг. 1С представляет вид в перспективе дистального участка пробной полоски из Фиг. 1А;

Фиг. 2 представляет вид снизу горизонтальной проекции пробной полоски из Фиг. 1А;

Фиг. 3 представляет вид сбоку горизонтальной проекции пробной полоски из Фиг. 1А;

Фиг. 4А представляет вид сверху горизонтальной проекции пробной полоски из Фиг. 1А;

Фиг. 4В представляет частичный вид сбоку дистального участка части пробной полоски, соответствующий стрелкам 4В-4В в Фиг. 4А;

Фиг. 5 представляет упрощенное схематическое изображение, показывающее испытательное устройство, электрически соединенное с контактными площадками пробной полоски;

Фиг. 6 показывает форму волны тестового напряжения, с которой испытательное устройство прилагает множество тестовых напряжений в течение заданных интервалов времени;

Фиг. 7 показывает тестовую токовую характеристику переходного процесса, сформированную при форме волны тестового напряжения по Фиг. 6;

Фиг. 8А иллюстрирует форму волны тестового напряжения, с которой испытательное устройство прилагает множество тестовых напряжений при противоположной полярности в течение заданных интервалов времени по сравнению с Фиг. 6;

Фиг. 8В иллюстрирует тестовую токовую характеристику переходного процесса, сформированную при тестовых напряжениях согласно Фиг. 8А;

Фиг. 9 представляет график, показывающий взаимосвязь между коэффициентом помех и показателем остаточного содержания реакционных компонентов для множества образцов крови (ромбики) и образцов контрольных растворов (квадратики);

Фиг. 10 представляет график, показывающий по Х-оси коэффициент помех, умноженный на коэффициент емкостного сопротивления, и по Y-оси показатель остаточного содержания реакционных компонентов для множества образцов крови (ромбики) и образцов контрольных растворов (квадратики).

Осуществление изобретения

Далее будут описаны определенные примерные варианты выполнения, чтобы обеспечить общее понимание принципов конструкции, функционирования, изготовления и применения раскрытых здесь систем и способов. Один или более примеров этих вариантов выполнения иллюстрированы на сопровождающих чертежах. Специалистам в данной области техники будет понятно, что системы и способы, конкретно раскрытые здесь и иллюстрированные на сопровождающих чертежах, являются неограничивающими примерными вариантами выполнения, и что объем настоящего изобретения определяется только пунктами формулы изобретения. Признаки, иллюстрированные или описанные в связи с одним примерным вариантом выполнения, могут быть объединены с признаками других вариантов выполнения. Такие изменения и вариации предполагаются входящими в объем настоящего изобретения. В контексте настоящего документа термин «около» или «приблизительно» для любых численных значений или диапазонов указывает подходящий допуск, который позволяет детали или сборному узлу компонентов функционировать с выполнением их предполагаемого назначения, как здесь описанного.

Раскрытые в настоящем документе системы и способы пригодны для использования в определении широкого многообразия аналитов в самых различных образцах, и, в частности, пригодны для применения в определении аналитов в цельной крови или ее производных, где представляющим особый интерес аналитом является глюкоза. В одном аспекте настоящее изобретение представляет различные варианты выполнения способа определения, является ли образец, нанесенный на пробную полоску, водным образцом, отличным от крови (например, контрольным раствором) или образцом крови. В одном таким варианте выполнения для различения между образцом крови и образцом, отличным от крови, используют по меньшей мере две характеристики. Настоящее описание будет сосредоточено на различении между образцами крови и контрольными растворами. Однако представленные здесь системы и способы в равной мере применимы к дифференциации образцов крови и любых из многообразных образцов, отличных от крови (например, напитков, включающих в себя спортивные напитки, такие как Gatorade^®).

Представленные здесь способы могут быть использованы в общем с электрохимической ячейкой любого типа, имеющей размещенные на расстоянии друг от друга первый и второй электроды и слой реагента. Например, электрохимическая ячейка может быть в форме пробной полоски. В одном аспекте пробная полоска включает в себя два противолежащих электрода, разделенных тонким разделительным слоем, где эти компоненты определяют реакционную камеру или зону для образца, в которой размещен слой реагента. Заявители отмечают, что пробные полоски других типов, например, пробные полоски с копланарными электродами, также могли бы быть применены с описываемыми здесь способами.

Фиг. 1А-4В показывают различные виды примерной пробной полоски 62, пригодной для использования с описываемыми здесь способами. Как показано, пробная полоска 62 может содержать удлиненный корпус, протяженный от проксимального конца 80 до дистального конца 82, и имеющий боковые кромки 56, 58. Проксимальный участок корпуса 59 может содержать реакционную камеру 61 для образца, имеющую множество электродов 164, 166 и реагент 72, тогда как дистальный участок корпуса 59 пробной полоски может включать в себя детали конструкции, выполненные с возможностью электрического соединения с испытательным устройством. При применении физиологическая текучая среда или контрольный раствор могут быть введены в реакционную камеру 61 для образца, чтобы провести электрохимический анализ.

В иллюстративном варианте выполнения пробная полоска 62 может содержать первый электродный слой 66 и второй электродный слой 64, с размещенным между ними разделительным слоем 60. Первый электродный слой 66 может формировать первый электрод 166 и первый соединительный проводник 76 для электрического соединения первого электрода 166 с первым электрическим контактом 67. Подобным образом, второй электродный слой 64 может формировать второй электрод 164 и второй соединительный проводник 78 для электрического соединения второго электрода 164 со вторым электрическим контактом 63.

В одном варианте выполнения реакционная камера 61 для образца ограничена первым электродом 166, вторым электродом 164 и разделительной прокладкой 60, как показано на Фиг. 1А-4В. Более конкретно, первый электрод 166 и второй электрод 164 формируют, соответственно, дно и верх реакционной камеры 61 для образца. Поверхность 68 прорези в разделительной прокладке 60 может определять боковые стенки реакционной камеры 61 для образца. В одном аспекте реакционная камера 61 для образца может дополнительно содержать несколько каналов 70, которые образуют впускной канал и/или выходной канал для образца. Например, один из каналов может обеспечивать поступление образца текучей среды, и другой канал действует как выход.

Реакционная камера 61 для образца может иметь маленький объем. Например, объем может варьировать от около 0,1 микролитра до около 5 микролитров, предпочтительно от около 0,2 микролитра до около 3 микролитров, и более предпочтительно от около 0,3 микролитра до около 1 микролитра. Как будет понятно квалифицированным специалистам в этой области технологии, реакционная камера 61 для образца может иметь различные прочие такие объемы. Для создания малого объема образца торец 68 прорези может иметь площадь, варьирующую от около 0,01 см² до около 0,2 см², предпочтительно от около 0,02 см² до около 0,15 см², и более предпочтительно от около 0,03 см² до около 0,08 см². Подобным образом, квалифицированным специалистам в этой области технологии будет понятно, что торец 68 прорези может иметь различные другие такие площади. В дополнение, первый и второй электроды 166, 164 могут быть разнесены на расстояние в диапазоне от около 1 микрона до около 500 микрон (1-500 мкм), предпочтительно в диапазоне от около 10 микрон до около 400 микрон (10-400 мкм), и более предпочтительно в диапазоне от около 40 микрон до около 200 микрон (40-200 мкм). В других вариантах выполнения такой диапазон может варьировать в интервале различных прочих значений. Узкий промежуток между электродами также может обеспечивать возможность протекания окислительно-восстановительного цикла, где окисленный медиатор, генерированный на первом электроде 166, может диффундировать ко второму электроду 164 и подвергаться восстановлению, и затем диффундировать обратно к первому электроду 166 и опять претерпевать окисление.

На дистальном конце корпуса 59 пробной полоски первый электрический контакт 67 может быть использован для установления электрического соединения с испытательным устройством. Второй электрический контакт 63 может быть предоставлен испытательным устройством через U-образный вырез 65, как иллюстрировано на Фиг. 2. Заявители отмечают, что пробная полоска 62 может содержать различные альтернативные электрические контакты, выполненные с возможностью электрического соединения с измерительным прибором. Например, патент США № 6379513, содержимое которого в полном объеме включено в настоящий документ путем ссылки, раскрывает соединительные устройства электрохимической ячейки.

В одном варианте выполнения первый электродный слой 66 и/или второй электродный слой 64 могут представлять собой проводящий материал, сформированный из таких материалов, как золото, палладий, углерод, серебро, платина, оксид олова, иридий, индий, и их комбинации (например, легированный индием оксид олова). В дополнение, электроды могут быть сформированы размещением проводящего материала на изолирующем листе (не показан) различными способами, например, такими как напыление, плакирование методом химического восстановления, или способ трафаретной печати. В одном примерном варианте выполнения второй электродный слой 64 может представлять собой напыленный золотой электрод, и первый электродный слой 66 может представлять собой напыленный электрод из палладия. Пригодные материалы, которые могут быть использованы в качестве разделительного слоя 60, содержат различные изоляционные материалы, например, такие как пластики (например, PET (полиэтилентерефталат), PETG (модифицированный гликолем полиэтилентерефталат), полиимид, поликарбонат, полистирол), кремний, керамический материал, стекло, адгезивы, и их комбинации.

Слой 72 реагента может быть размещен внутри реакционной камеры 61 для образца с использованием такого способа, как нанесение покрытия из щелевой фильеры, распределение из конца трубки, струйная печать, и трафаретная печать. Такие способы описаны, например, в следующих патентах США №№ 6749887; 6869411; 6676995; и 6830934, причем содержимое каждого из этих источников в полном объеме включено в настоящий документ путем ссылки. В одном варианте выполнения слой 72 реагента может включать в себя по меньшей мере один медиатор и один фермент, и может быть осажден на первый электрод 166. В пределы смысла и области настоящего изобретения входят многообразные медиаторы и/или ферменты. Например, пригодные материалы включают в себя ферроцианид, ферроцен, производные ферроцена, бипиридильные комплексы осмия, и производные хинона. Примеры пригодных ферментов включают в себя глюкозооксидазу, глюкозодегидрогеназу (GDH) на основе пирролохинолинохинонового (PQQ) кофермента, GDH на основе никотинамидадениндинуклеотидного (NAD) кофермента, и GDH на основе FAD (флавинадениндинуклеотида) [E.C.1.1.99.10]. Один примерный состав реагента, который был бы пригоден для формирования слоя 72 реагента, описан в находящейся на рассмотрении заявке на патент США № 10/242951, озаглавленной ”Method of Manufacturing a Sterilized and Calibrated Biosensor-Based Medical Device”, опубликованной в виде публикации заявки на патент США № 2004/0120848, содержимое которой в полном объеме включено в настоящий документ путем ссылки.

Один из первого электрода 166 или второго электрода 164 может действовать как рабочий электрод, который окисляет или восстанавливает ограниченное количество медиатора, в зависимости от полярности приложенного испытательным устройством тестового потенциала. Например, если электроактивное вещество представляет собой восстановленный медиатор, то оно может окисляться на первом электроде 166 до тех пор, пока приложен достаточный положительный потенциал относительно второго электрода 164. В такой ситуации первый электрод 166 выполняет функцию рабочего электрода, и второй электрод 164 действует в качестве противоэлектрода (электрода сравнения). Следует отметить, что, если не оговорено нечто иное для пробной полоски 62, все потенциалы, приложенные испытательным устройством 100, будут далее указаны относительно второго электрода 164.

Подобным образом, если приложен достаточный отрицательный потенциал относительно второго электрода 164, то восстановленный медиатор может окисляться на втором электроде 164. В такой ситуации второй электрод 164 может выполнять функцию рабочего электрода, и первый электрод 166 может действовать как противоэлектрод (электрод сравнения).

Первый этап в одном варианте выполнения раскрытого в настоящем документе способа может содержать этап, на котором вводят порцию образца представляющей интерес текучей среды в пробную полоску 62, которая включает в себя первый электрод 166, второй электрод 164 и слой 72 реагента. Образец текучей среды может представлять собой цельную кровь или ее производное или фракцию, или контрольный раствор. Образец текучей среды, например кровь, может быть дозирован в реакционную камеру 61 для образца через канал 70. В одном аспекте канал 70 и/или реакционная камера 61 для образца могут быть конфигурированы так, что заполнение реакционной камеры 61 для образца образцом текучей среды обеспечивается силами капиллярного взаимодействия.

Фиг. 5 представляет упрощенное схематическое изображение испытательного устройства 100, соединенного с первым электрическим контактом 67 и вторым электрическим контактом 63, которые находятся в электрическом соединении с первым электродом 166 и вторым электродом 164, соответственно, пробной полоски 62. Испытательное устройство 100 может быть выполнено с возможностью электрического соединения с первым электродом 166 и вторым электродом 164 через первый электрический контакт 67 и второй электрический контакт 63, соответственно (как показано на Фиг. 2 и 5). Как будет понятно квалифицированным специалистам в этой области технологии, с описываемым здесь способом могут быть применены различные испытательные устройства. Однако в одном варианте выполнения испытательное устройство включает в себя по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью выполнения расчетов, способных провести различение между кровью и контрольным образцом, а также выполненный с возможностью сортировки и/или хранения данных. Микропроцессор может быть в форме микропроцессора смешанных сигналов (MSP), например, такого как MSP 430 фирмы Texas Instrument. Микропроцессор TI-MSP 430 может быть также выполнен с возможностью выполнение части потенциостатической функции и функции измерения тока. В дополнение, MSP 430 также может содержать энергозависимую и энергонезависимую память. В еще одном варианте выполнения многие из электронных компонентов могут быть встроены в микроконтроллер в форме специализированной интегральной микросхемы.

Как иллюстрировано в Фиг. 5, электрический контакт 67 может содержать два выступа 67а, 67b. В одном примерном варианте выполнения испытательное устройство 100 по отдельности соединено с выступами 67а, 67b таким образом, что, когда испытательное устройство 100 соединяется с пробной полоской 62, электрическая цепь замыкается. Испытательное устройство 100 может измерять электрическое сопротивление или электрическую проводимость между выступами 67а, 67b для определения, имеет ли пробная полоска 62 электрическое соединение с испытательным устройством 100. Заявители отмечают, что в испытательном устройстве 100 могут быть применены различные датчики и схемы для определения, когда пробная полоска 62 надлежащим образом позиционирована относительно испытательного устройства 100.

В одном варианте выполнения испытательное устройство 100 может прилагать тестовый потенциал и/или ток между первым электрическим контактом 67 и вторым электрическим контактом 63. Как только испытательное устройство 100 распознает, что полоска 62 была вставлена, испытательное устройство 100 включается и инициирует режим обнаружения текучей среды. В одном варианте выполнения режим обнаружения текучей среды обусловливает приложение испытательным устройством 100 постоянного тока в 1 микроампер между первым электродом 166 и вторым электродом 164. Поскольку пробная полоска 62 поначалу является сухой, испытательное устройство 100 измеряет максимальное напряжение, которое ограничено оборудованием внутри испытательное устройство 100. Однако как только пользователь вводит образец текучей среды во впускной канал 70, это приводит к заполнению реакционной камеры 61 для образца. Когда образец текучей среды перекрывает зазор между первым электродом 166 и вторым электродом 164, испытательное устройство 100 будет измерять снижение измеренного напряжения (например, как описано в патенте США № 6193873, содержимое которого в полном объеме включено в настоящий документ путем ссылки), которое является более низким, чем заданное пороговое значение, что побуждает испытательное устройство 100 автоматически начинать тест на толерантность к глюкозе.

Следует отметить, что измеренное напряжение может уменьшаться ниже заданного порогового значения, когда была заполнена только часть реакционной камеры 61 для образца. Способ автоматического распознавания того, что текучая среда была нанесена, не обязательно показывает, что реакционная камера 61 для образца была заполнена полностью, но может только подтвердить присутствие некоторого количества текучей среды в реакционной камере 61 для образца. Как только испытательное устройство 100 определяет, что текучая среда была нанесена на пробную полоску 62, все же может потребоваться короткий, но не нулевой промежуток времени, чтобы позволить текучей среде полностью заполнить реакционную камеру 61 для образца.

В одном варианте выполнения, как только испытательное устройство 100 определило, что текучая среда была введена (например, дозирована) на пробную полоску 62, испытательное устройство 100 может выполнять глюкозотолерантный тест приложением множества тестовых потенциалов к пробной полоске 62 в течение заданных интервалов, как иллюстрировано на Фиг. 6. Временной интервал T_G глюкозотолерантного теста представляет количество времени для выполнения глюкозотолерантного теста (но не обязательно всех расчетов, связанных с глюкозотолерантным тестом), где временной интервал T_G глюкозотолерантного теста может включать в себя первый тестовый потенциал Е₁ в течение временного интервала Т₁ первого тестового потенциала, второй тестовый потенциал Е₂ в течение временного интервала Т₂ второго тестового потенциала, и третий тестовый потенциал Е₃ в течение временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала. Кроме того, как иллюстрировано в Фиг. 6, временной интервал Т₂ второго тестового потенциала может включать в себя компонент постоянного тестового напряжения постоянного тока (DC) и компонент наложенного переменного (АС), или осциллирующего тестового напряжения. Компонент наложенного переменного тестового напряжения может быть приложен в течение временного интервала, обозначенного T_cap. Временные интервалы, показанные в Фиг. 6, являются только примерами и могут варьировать, как более полно описано здесь. Временной интервал T_G глюкозотолерантного теста может варьировать, например, от около 1 секунды до около 5 секунд.

Как обсуждалось выше, любой из первого электрода 166 или второго электрода 164 может действовать в качестве рабочего электрода, который окисляет или восстанавливает ограниченное количество медиатора, в зависимости от полярности приложенного тестового потенциала испытательного устройства. Следует отметить, что, если не указано иное, все потенциалы, приложенные испытательным устройством 100, далее будут указаны относительно второго электрода 164. Однако заявители отмечают, что тестовые потенциалы, приложенные испытательным устройством 100, также могут быть указаны относительно первого электрода 166, в каковом случае обсуждаемые ниже полярность тестовых потенциалов и измеренные токи были бы противоположными.

Множество измерений значений тестовых токов, проведенные в течение временных интервалов первого, второго и третьего тестовых потенциалов, могут быть выполнены с частотой, варьирующей от около 1 измерения приблизительно за 1 наносекунду до около одного измерения приблизительно за 100 миллисекунд. Заявители отмечают, что наименования «первый», «второй» и «третий» выбраны для удобства и не обязательно отражают порядок, в котором прилагаются тестовые потенциалы. Например, один вариант выполнения может предусматривать форму волны потенциала, где третье тестовое напряжение может быть приложено перед приложением первого и второго тестового напряжения. В то время как один вариант выполнения описан с использованием трех тестовых напряжений в последовательном порядке, заявители отмечают, что глюкозотолерантный тест может включать в себя различные значения напряжений разомкнутой цепи и тестовых напряжений. Кроме того, заявители отмечают, что временной интервал глюкозотолерантного теста может включать в себя любое число временных интервалов потенциала разомкнутой цепи. Например, временной интервал глюкозотолерантного теста мог бы включать в себя только два временных интервала тестового потенциала и/или временных интервала потенциала разомкнутой цепи до и/или после одного или более временных интервалов тестового потенциала. В еще одном примерном варианте выполнения глюкозотолерантный тест мог бы включать в себя потенциал разомкнутой цепи в течение первого временного интервала, второе тестовое напряжение в течение второго временного интервала, и третье тестовое напряжение в течение третьего временного интервала.

Как показано в Фиг. 6, испытательное устройство 100 может прилагать первый тестовый потенциал Е₁ (например, около -20 мВ, как иллюстрировано в Фиг. 6) в течение временного интервала Т₁ первого тестового потенциала (например, в диапазоне от около 0 до около 1 секунды). Например, временной интервал Т₁ первого тестового потенциала может начинаться при 0 (нуль) секунд, и может заканчиваться после периода времени в диапазоне от около 0,1 секунды до около 3 секунд, от около 0,2 секунды до около 2 секунд, или от около 0,3 секунды до около 1 секунды, при начальной точке в нуль (0) секунд в Фиг. 6. Временной интервал Т₁ первого тестового потенциала может быть достаточно длительным, чтобы реакционная камера 61 для образца могла полностью заполниться образцом, и также для того, чтобы слой 72 реагента мог, по меньшей мере частично, раствориться или сольватироваться.

В одном варианте выполнения испытательное устройство 100 может прилагать первый тестовый потенциал Е₁ между электродами на протяжении времени между тем, когда испытательное устройство может обнаруживать, что полоска заполнена образцом, и перед приложением второго тестового потенциала Е₂. В одном аспекте тестовый потенциал Е₁ является малым. Например, порядок величины первого тестового потенциала может быть в диапазоне от около 1 до около 100 мВ, предпочтительно в диапазоне от около 5 мВ до около 50 мВ, и наиболее предпочтительно в диапазоне от около 10 мВ до около 30 мВ. Заявители отмечают, что полярность первого тестового потенциала может быть выражена в виде либо положительного, либо отрицательного значения. Например, первый тестовый потенциал может быть выражен как отрицательный тестовый потенциал относительно второго электрода 164, или как положительный тестовый потенциал относительно первого электрода 166. Меньший потенциал в меньшей степени нарушает сниженный концентрационный градиент медиатора по сравнению с приложением более высокой разности потенциалов, но все еще является достаточным для получения меры окисляемых веществ в образце. Тестовый потенциал Е₁ может быть приложен в течение части времени между обнаружением полноты заполнения и моментом, когда второй тестовый потенциал Е₂ приложен или может быть приложен в течение всего этого периода времени. Если тестовый потенциал Е₁ должен быть использован в течение части времени, то в течение остальной части времени мог бы быть приложен потенциал разомкнутой цепи. Комбинация любого числа приложений потенциала разомкнутой цепи и потенциала с малым напряжением, их порядка и продолжительности приложения не является критически важной в этом варианте выполнения, может быть применена в такой мере, насколько общий период, в течение которого прилагается малый потенциал Е₁, является достаточным для проведения измерения тока, показательного для присутствия и/или количества окисляемых веществ, присутствующих в образце. В одном предпочтительном варианте выполнения малый потенциал Е₁ прилагается по существу в течение всего периода между моментом, когда обнаружено заполнение, и когда прилагается второй тестовый потенциал Е₂.

В течение первого временного интервала Т₁ испытательное устройство 100 измеряет результирующую токовую характеристику первого переходного процесса, которая может быть обозначена как i_a(t). Токовая характеристика переходного процесса представляет множество значений тока, измеренных испытательным устройством во время конкретного временного интервала тестового потенциала. Токовая характеристика первого переходного процесса может представлять собой совокупность значений тока на протяжении временного интервала первого тестового потенциала, или усредненное или же единичное значение тока, измеренное на протяжении временного интервала первого тестового потенциала, умноженное на продолжительность временного интервала первого тестового потенциала. В некоторых вариантах выполнения токовая характеристика первого переходного процесса может включать в себя значения тока, измеренные на протяжении различных интервалов времени в течение временного интервала первого тестового потенциала. В одном варианте выполнения токовая характеристика i_a(t) первого переходного процесса может быть измерена в течение времени в диапазоне от около 0,05 секунды до около 1,0 секунды. В других вариантах выполнения токовая характеристика i_a(t) первого переходного процесса может быть измерена в течение других желательных диапазонов времени, таких как время в диапазоне от около 0,1 секунды до около 0,5, или в диапазоне от около 0,1 секунды до около 0,2 секунды. Как обсуждается ниже, часть токовой характеристики первого переходного процесса или она вся могут быть использованы в описываемых здесь способах для определения, нанесен ли на пробную полоску 62 контрольный раствор или образец крови. На порядок величины первого переходного тока влияет присутствие легко окисляемых веществ в образце. Кровь обычно содержит эндогенные и экзогенные соединения, которые легко окисляются на втором электроде 164. И наоборот, контрольный раствор может быть составлен так, что он не содержит окисляемых соединений. Однако состав образца крови может варьировать, и порядок величины токовой характеристики первого переходного процесса для высоковязких образцов крови типично будет меньшим, чем для образцов с низкой вязкостью (в некоторых случаях даже меньше, чем для образцов контрольного раствора). Кроме того, неполное заполнение будет обусловливать сокращение эффективной площади первого электрода 166 и второго электрода 164, что, в свою очередь, может вызывать снижение токовой характеристики первого переходного процесса. Таким образом, присутствие окисляемых веществ как таковое в образце не всегда является достаточным фактором различения вследствие вариаций в образцах крови.

По истечении первого временного интервала Т₁ испытательное устройство 100 может прилагать второй тестовый потенциал Е₂ между первым электродом 166 и вторым электродом 164 (например, около -300 мВ, как иллюстрировано в Фиг. 6) в течение временного интервала Т₂ второго тестового потенциала (например, около 3 секунд, как иллюстрировано в Фиг. 6). Второй тестовый потенциал Е₂ может иметь значение, в достаточной мере более отрицательное, чем редокс-потенциал медиатора, чтобы на втором электроде 164 возникал ограничивающий ток окисления. Например, когда в качестве медиатора используют феррицианид и/или ферроцианид, второй тестовый потенциал Е₂ может варьировать от около -600 мВ до около нуля мВ, предпочтительно варьировать от около -600 мВ до около -100 мВ, и более предпочтительно составлять около -300 мВ. Подобным образом, временной интервал, обозначенный как t_cap в Фиг. 6, также может продолжаться на протяжении диапазона периодов времени, но в одном примерном варианте выполнения он имеет продолжительность около 20 миллисекунд. В одном примерном варианте выполнения компонент наложенного переменного тестового напряжения прилагается спустя время от около 0,3 секунды до около 0,32 секунды после приложения второго тестового напряжения V₂, и вызывает два цикла синусоидальной волны, имеющей частоту около 109 Гц с амплитудой около +/-50 мВ. В течение временного интервала Т₂ второго тестового потенциала испытательное устройство 100 может измерять токовую характеристику i_b(t) второго переходного процесса.

Временной интервал Т₂ второго тестового потенциала может быть достаточно длительным для отслеживания скорости образования восстановленного медиатора (например, ферроцианида) в реакционной камере 61 для образца на основе порядка величины ограничивающего тока окисления. Восстановленный медиатор может быть генерирован серией химических реакций в слое 72 реагента. В течение временного интервала Т₂ второго тестового потенциала ограниченное количество восстановленного медиатора окисляется на втором электроде 164, и неограниченное количество окисленного медиатора восстанавливается на первом электроде 166 с образованием концентрационного градиента между первым электродом 166 и вторым электродом 164. Как будет описано, временной интервал Т₂ второго тестового потенциала должен быть достаточно длительным, чтобы на втором электроде 164 могло образоваться достаточное количество феррицианида. Достаточное количество феррицианида может потребоваться на втором электроде 164, чтобы ограничивающий ток мог быть измерен для окисляемого ферроцианида на первом электроде 166 во время третьего тестового потенциала Е₃. Временной интервал Т₂ второго тестового потенциала может варьировать от около 0 секунд до около 60 секунд, и предпочтительно варьирует от около 1 секунды до около 10 секунд, и наиболее предпочтительно варьирует от около 2 секунд до около 5 секунд.

Фиг. 7 показывает относительно малоинтенсивный пик i_pb в начале временного интервала Т₂ второго тестового потенциала, с последующим постепенным повышением абсолютного значения тока окисления в течение временного интервала второго тестового потенциала (например, в диапазоне от около 1 секунды до около 4 секунд). Малоинтенсивный пик возникает вследствие начального истощения восстановленного медиатора в момент при около 1 секунде. Постепенное повышение тока окисления отнесено на счет генерирования ферроцианида в слое 72 реагента с последующей диффузией его ко второму электроду 164.

По истечении временного интервала Т₂ второго потенциала испытательное устройство 100 может прилагать третий тестовый потенциал Е₃ между первым электродом 166 и вторым электродом 164 (например, около +300, как иллюстрировано в Фиг. 6) в течение временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала (например, в диапазоне от около 4 до около 5 секунд, как иллюстрировано в Фиг. 6). В течение временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала испытательное устройство 100 может измерять токовую характеристику третьего переходного процесса, которая может быть обозначена как i_c(t). Третий тестовый потенциал Е₃ может иметь значение, достаточно положительное относительно редокс-потенциала медиатора, чтобы измерять ограничивающий ток окисления на первом электроде 166. Например, когда в качестве медиатора используют феррицианид и/или ферроцианид, порядок величины третьего тестового потенциала Е₃ может варьировать от около нуля мВ до около 600 мВ, предпочтительно варьирует от около 100 мВ до около 600 мВ, и более предпочтительно составляет около 300 мВ.

Каждый из временного интервала Т₂ второго тестового потенциала и временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала может варьировать от около 0,1 секунды до около 4 секунд. Для варианта выполнения, показанного в Фиг. 6, временной интервал Т₂ второго тестового потенциала составлял около 3 секунд, и временной интервал Т₃ третьего тестового потенциала составлял около 1 секунды. Как упомянуто выше, период времени потенциала разомкнутой цепи может быть таким, что истекает между вторым тестовым потенциалом Е₂ и третьим тестовым потенциалом Е₃. В альтернативном варианте, третий тестовый потенциал Е₃ может быть приложен вслед за приложением второго тестового потенциала Е₂. Следует отметить, что часть токовой характеристики первого, второго или третьего переходного процесса может быть в общем обозначена как ток ячейки, или значение тока.

Временной интервал Т₃ третьего тестового потенциала может быть достаточно длительным для отслеживания диффузии восстановленного медиатора (например, ферроцианида) вблизи первого электрода 166 на основе порядка величины тока окисления. В течение временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала ограниченное количество восстановленного медиатора окисляется на первом электроде 166, и неограниченное количество окисленного медиатора восстанавливается на втором электроде 164. Временной интервал Т₃ третьего тестового потенциала может варьировать от около 0,1 секунды до около 5 секунд, и предпочтительно варьирует от около 0,3 секунды до около 3 секунд, и наиболее предпочтительно варьирует от около 0,5 секунды до около 2 секунд.

Фиг. 7 показывает относительно интенсивный пик i_pc в начале временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала, с последующим снижением до стационарного тока. В одном варианте выполнения как первый тестовый потенциал Е₁, так и второй тестовый потенциал Е₂ имеет первую полярность, и третий тестовый потенциал Е₃ имеет вторую полярность, которая противоположна первой полярности. Однако заявители отмечают, что полярность первого, второго и третьего тестовых потенциалов может быть выбрана в зависимости от режима, в котором определяют концентрацию аналита, и/или в зависимости от условий, в которых проводят различение между тестовыми образцами и контрольными растворами.

Измерение емкостного сопротивления

В некоторых вариантах выполнения может быть измерено емкостное сопротивление. При измерении емкостного сопротивления может быть измерено по существу емкостное сопротивление ионного двойного слоя, получающегося при образовании ионных слоев на поверхности раздела «электрод-жидкость». Порядок величины емкостного сопротивления может быть использован для определения, является ли образец контрольным раствором или образцом крови. Например, когда внутри реакционной камеры находится контрольный раствор, порядок величины измеренного емкостного сопротивления может быть больше, чем порядок величины измеренного емкостного сопротивления, когда в реакционной камере находится образец крови. Как будет более подробно обсуждено ниже, измеренное емкостное сопротивление может быть применено в различных способах различения между контрольным раствором и образцом крови. Например, в таких способах может быть использовано отношение измеренного емкостного сопротивления к известному среднему емкостному сопротивлению, измеренному, когда образцы крови помещены в электрохимическую ячейку того же типа.

В качестве неограничивающего примера, способы и механизмы выполнения измерений емкостного сопротивления на пробных полосках могут быть найдены в патентах США №№ 7195704 и 7199594, каждый из которых включен в настоящий документ путем ссылки в полном объеме. В одном примерном способе измерения емкостного сопротивления к пробной полоске прилагают тестовое напряжение, имеющее постоянный компонент и осциллирующий компонент. В таком примере результирующий тестовый ток может быть математически обработан, как более подробно описано ниже, для определения значения емкостного сопротивления.

Как правило, наиболее правильные и точные измерения емкостного сопротивления могут быть выполнены в электрохимической пробной полоске, когда ограничивающий тестовый ток возникает на рабочем электроде, имеющем строго определенную площадь (то есть площадь, не изменяющуюся во время измерения емкостного сопротивления). Строго определенная площадь электрода, которая не изменяется со временем, может иметь место, когда имеется герметичное уплотнение между электродом и разделительной прокладкой. Тестовый ток является относительно постоянным, когда ток не претерпевает быстрого изменения вследствие либо окисления, либо электрохимического разложения глюкозы. В альтернативном варианте, любой период времени, когда усиление сигнала, который был бы виден вследствие окисления глюкозы, эффективно сбалансировано ослаблением сигнала, которое сопровождает электрохимическое разложение, также может быть подходящим интервалом времени для измерения емкостного сопротивления.

Площадь первого электрода 166 потенциально может изменяться со временем после дозирования образца, если образец просачивается между разделительной прокладкой 60 и первым электродом 166. В одном варианте выполнения пробной полоски слой 72 реагента может иметь площадь, которая превышает площадь торца 68 прорези, которая обусловливает нахождение участка слоя 72 реагента между разделительной прокладкой 60 и первым электродным слоем 66. При определенных обстоятельствах вклинивание части слоя 72 реагента между разделительной прокладкой 60 и первым электродным слоем 66 может обусловить возрастание смоченной площади электрода во время теста. В результате во время теста может происходить утечка, которая вызывает увеличение площади первого электрода со временем, которое, в свою очередь, может исказить результаты измерения емкостного сопротивления.

Напротив, площадь второго электрода 164 может быть более стабильной во времени по сравнению с первым электродом 166, ввиду отсутствия слоя реагента между вторым электродом 164 и разделительной прокладкой 60. Таким образом, образец с меньшей вероятностью проникает между разделительной прокладкой 60 и вторым электродом 164. Измерение емкостного сопротивления, в котором используют ограничивающий тестовый ток на втором электроде 164, тем самым может быть более точным, поскольку площадь не изменяется во время теста.

Как обсуждалось выше, и как показано на Фиг. 6, как только в пробной полоске обнаружена жидкость, первый тестовый потенциал Е₁ (например, около -20 мВ, как иллюстрировано на Фиг. 7) может быть приложен между электродами в течение около 1 секунды для отслеживания хода заполнения жидкостью и для различения между контрольным раствором и кровью. В Уравнении 1 использованы тестовые токи от около 0,05 до около 1 секунды. Этот первый тестовый потенциал Е₁ может быть относительно низким, чтобы обусловливать по возможности малое нарушение распределения ферроцианида в ячейке в результате электрохимических реакций, протекающих на первом и втором электродах.

Второй тестовый потенциал Е₂ (например, около -300 мВ, как иллюстрировано в Фиг. 6), имеющий более высокий порядок абсолютной величины, может быть приложен после первого тестового потенциала Е₁ так, что на втором электроде 164 может быть измерен ограничивающий ток. Второй тестовый потенциал Е₂ может включать в себя компонент напряжения переменного тока (АС) и компонент напряжения постоянного тока (DC). Компонент напряжения переменного тока может быть приложен на протяжении заданного промежутка времени после приложения второго тестового потенциала Е₂, и, кроме того, может иметь вид синусоидальной волны, имеющей частоту около 109 Герц и амплитуду около +/-50 милливольт. В одном предпочтительном варианте выполнения заданный промежуток времени может варьировать от около 0,3 секунды до около 0,4 секунды после приложения второго тестового потенциала Е₂. В альтернативном варианте, заданный промежуток времени может представлять собой время, где тестовая токовая характеристика переходного процесса как функция времени имеет близкую к нулевой крутизну. В еще одном варианте выполнения заданный промежуток времени может представлять собой время, необходимое для ослабления пикового значения тока (например, i_pb) примерно на 50%. Что касается компонента напряжения постоянного тока, он может быть приложен в начале первого тестового потенциала. Компонент напряжения постоянного тока может иметь порядок величины, достаточный, чтобы вызвать ограничивающий тестовый ток на втором электроде, например, такой как около -300 мВ, относительно второго электрода.

В согласии с Фиг. 4В, слой 72 реагента нанесен в виде покрытия на первый электрод 166, но не на второй электрод 164, что обусловливает относительно низкий порядок абсолютной величины пикового тока i_pb сравнительно с порядком абсолютной величины пикового тока i_pc. Слой 72 реагента может быть выполнен с возможностью формирования восстановленного медиатора в присутствии аналита, и количество восстановленного медиатора вблизи первого электрода может содействовать относительно высокому абсолютному значению пикового тока i_pc. В одном варианте выполнения по меньшей мере часть фермента в слое 72 реагента может быть рассчитана на то, чтобы по существу не диффундировать от первого электрода ко второму электроду, когда образец вводится в пробную полоску.

Тестовые токи после i_pb проявляют тенденцию к переходу на плоский участок кривой в момент приблизительно 1,3 секунды, и затем ток возрастает опять по мере того, как восстановленный медиатор, генерируемый на первом электроде 166, который может быть покрыт слоем 72 реагента, диффундирует ко второму электроду 164, который не покрыт слоем 72 реагента. В одном варианте выполнения измерение емкостного сопротивления может быть выполнено на относительно плоском участке кривой значений тестового тока, которое может быть проведено в момент от около 1,3 секунды до около 1,4 секунды. Как правило, если емкостное сопротивление измеряют ранее момента 1 секунды, то измерению емкостного сопротивления может помешать относительно низкий тестовый потенциал Е₁, который может быть использован для измерения токовой характеристики i_a(t) первого переходного процесса. Например, компонент осциллирующего напряжения порядка +/-50 мВ, наложенный на компонент постоянного напряжения -20 мВ, может вызывать значительное искажение измеренного тестового тока. Компонент осциллирующего напряжения не только интерферирует с первым тестовым потенциалом Е₁, но также может значительно нарушать тестовые токи, измеряемые в момент около 1,1 секунды, что в свою очередь может препятствовать измерениям глюкозы в крови, включающим в себя, например, определение поправочного коэффициента для антиоксидантов. После проведения множества проб и экспериментов в итоге было неожиданно определено, что измерение емкостного сопротивления в момент от около 1,3 секунды до около 1,4 секунды приводит к правильным и точным измерениям, которым не мешает тест на различение контрольного раствора/крови или алгоритм определения глюкозы в крови.

После второго тестового потенциала Е₂ может быть приложен третий тестовый потенциал Е₃ (например, около +300 мВ, как иллюстрировано в Фиг. 6), создающий тестовый ток, измеряемый на первом электроде 166, который может быть покрыт слоем 72 реагента. Присутствие слоя реагента на первом электроде может обусловливать проникновение жидкости между разделительным слоем и электродным слоем, которое может вызывать увеличение площади электрода.

Как иллюстрировано в Фиг. 6, в одном примерном варианте выполнения тестовое напряжение переменного тока с частотой 109 Гц (±50 мВ от пика до пика) может быть приложено в 2 циклах в течение временного интервала t_cap. Первый цикл может быть использован в качестве кондиционирующего импульса, и второй цикл может быть использован для определения емкостного сопротивления. Оценка емкостного сопротивления может быть получена на этапах, на которых суммируют тестовый ток на протяжении части волны переменного тока (АС), вычитают смещение постоянного тока (DC), и проводят нормализацию результата с использованием амплитуды тестового напряжения переменного тока и частоты переменного тока. Этот расчет дает измерение емкостного сопротивления полоски, которое преобладает в камере полоски для образца, когда она заполнена образцом.

В одном варианте выполнения емкостное сопротивление может быть измерено суммированием тестового тока на протяжении одной четверти волны переменного тока (АС) на одной стороне от момента времени, где входное напряжение переменного тока пересекает смещение постоянного тока, то есть когда компонент входного напряжения переменного тока обращается в нуль (нулевая точка пересечения). Ниже более подробно описан вывод того, как это переносится на измерение емкостного сопротивления. Уравнение 1 может показывать порядок величины тестового тока как функцию времени на протяжении временного интервала t_cap:

Уравнение 1

.

где члены i_o+st представляют тестовый ток, обусловленный компонентом напряжения постоянного тока. В общем, компонент постоянного тока (DC) рассматривается как изменяющийся линейно во времени (вследствие непрерывной реакции глюкозы с образованием ферроцианида), и тем самым представлен константой i_o, которая представляет постоянный ток в нулевой момент времени (нулевая точка пересечения), и «s», крутизной кривой изменения постоянного тока (DC) во времени, «t». Компонент переменного тока (АС) представлен членом Isin(ωt+φ), где I представляет амплитуду волны тока, ω представляет ее частоту, и φ представляет ее сдвиг по фазе относительно волны входного напряжения. Член ω также может быть выражен как 2πf, где ƒ представляет частоту волны переменного тока в Герцах. Член I также может быть выражен, как показано в Уравнении 2:

Уравнение 2

.

где V представляет амплитуду приложенного сигнала напряжения, и |Z| представляет порядок величины комплексного импеданса. Член |Z| также может быть выражен, как показано в Уравнении 22:

Уравнение 3

.

где R представляет действительную часть (комплексного числа) импеданса, и С представляет емкостное сопротивление.

Уравнение 1 может быть интегрировано от одной четверти длины волны перед нулевой точкой пересечения до одной четверти волны после нулевой точки пересечения с получением Уравнения 4:

Уравнение 4

.

которое может быть сведено к упрощенному Уравнению 5:

Уравнение 5

.

Подставлением Уравнения 2 в Уравнение 1, затем в Уравнение 4, и затем преобразованием получают Уравнение 6:

Уравнение 6

.

Интегральный член в Уравнении 6 может быть аппроксимирован с использованием суммы токов, показанной в Уравнении 7:

Уравнение 7

.

где тестовые токи i_k суммированы от одной четверти длины волны перед нулевой точкой пересечения до одной четверти волны после нулевой точки пересечения. Подставление Уравнения 7 в Уравнение 6 приводит к Уравнению 8:

Уравнение 8

,

в котором DC-ток i_o смещения может быть получен усреднением тестового тока на протяжении одного полного синусоидального цикла около нулевой точки пересечения.

В еще одном варианте выполнения результаты измерений емкостного сопротивления могут быть получены суммированием токов не вокруг точки пересечения нулевого напряжения, но скорее вокруг максимального компонента переменного тока (АС) тока. Так, в Уравнении 7, вместо суммы на четверти длины волны на одной стороне точки пересечения нулевого напряжения, может быть скорее суммирован тестовый ток на четверти длины волны около максимума тока. Это равносильно допущению, что элемент цепи, ответственный за АС-возбуждение, представляет собой конденсатор в чистом виде, так что φ составляет π/2. Таким образом, Уравнение 5 может быть сокращено до Уравнения 9:

Уравнение 9

.

В этом случае предположение представляется обоснованным, поскольку непокрытый электрод поляризуется так, что компонент постоянного тока, или действительный компонент, поступающего тока не зависит от напряжения, приложенного в пределах диапазона напряжений, использованных в возбуждении переменным током (АС). Соответственно этому, действительная часть импеданса, ответственная за возбуждение переменным током, равна бесконечности, подразумевая чисто емкостный элемент. Тогда Уравнение 9 может быть использовано с Уравнением 6 для вывода упрощенного уравнения емкостного сопротивления, которое не требует интегральной аппроксимации. Конечный результат состоит в том, что измерения емкостного сопротивления, когда проводят суммирование не вокруг точки пересечения напряжения, но скорее вокруг максимального компонента переменного тока, были более точными.

Проба на различение контрольного раствора/крови

В одном варианте выполнения используют характеристики контрольного раствора (CS), чтобы отличить контрольный раствор от крови. Например, чтобы провести различие между контрольным раствором и кровью, могут быть использованы присутствие и/или концентрация способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ в образце, кинетические характеристики реакции, и/или емкостное сопротивление. Раскрытый здесь способ может содержать этап, на котором рассчитывают первое контрольное значение, которое является показательным для концентрации способных к окислительно-восстановительным реакциям веществ в образце, и второе контрольное значение, которое является показателем скорости реакции образца с реагентом. В одном варианте выполнения первое контрольно значение представляет собой мешающий ток окисления, и второе контрольное значение представляет собой выраженную в процентах степень завершения реакции. В некоторых вариантах выполнения может быть рассчитано третье контрольное значение умножением первого контрольного значения на коэффициент емкостного сопротивления. Коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой любое расчетное значение, которое представляет собой емкостное сопротивление, или соотносится со значением емкостного сопротивления, например, пропорционально ему. Например, коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой измеренное емкостное сопротивление, известное или заданное емкостное сопротивление, или любую их комбинацию. Коэффициент емкостного сопротивления также может быть соотнесен с любым из вышеупомянутых емкостных сопротивлений и представлять собой выведенную опытным путем константу. В одном примерном варианте выполнения коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой отношение известного емкостного сопротивления к измеренному емкостному сопротивлению, или отношение измеренного емкостного сопротивления к известному емкостному сопротивлению. Известное емкостное сопротивление может быть средним емкостным сопротивлением, измеренным, когда образцы крови помещены в пробную полоску того же типа, как пробная полоска, используемая в текущем тесте. Измеренное емкостное сопротивление может быть измерено с использованием, например, обсуждаемого выше алгоритма.

В одном варианте выполнения тест на различение контрольного раствора/крови может содержать первое контрольное значение и второе контрольное значение. Первое значение может быть рассчитано на основе значений тока в пределах первого временного интервала Т₁, и второе контрольное значение может быть на основе значений тока в течение как второго временного интервала Т₂, так и третьего временного интервала Т₃. В одном варианте выполнения первое контрольное значение может быть получено выполнением суммирования значений тока, полученных во время измерения токовой характеристики первого переходного процесса, когда используют тестовое напряжение с формой волны согласно Фиг. 6. В качестве неограничивающего примера, первое контрольное значение i_sum может быть представлено Уравнением 10:

Уравнение 10

,

где член i_sum представляет суммирование значений тока, и t представляет время. Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах выполнения первое контрольное значение может быть умножено на коэффициент емкостного сопротивления, где коэффициент емкостного сопротивления может представлять собой отношение известного емкостного сопротивления к измеренному емкостному сопротивлению. В таких вариантах выполнения третье контрольное значение i_capsum может быть представлено Уравнением 11:

Уравнение 11

,

где C_av представляет известное среднее емкостное сопротивление, C_m представляет измеренное емкостное сопротивление, и t представляет время. В примерном варианте выполнения Уравнения 11, отношение C_av к C_m может быть обозначено как коэффициент емкостного сопротивления, который более подробно обсуждался выше. В одном примерном варианте выполнения известное среднее емкостное сопротивление C_av для примерной пробной полоски согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения составляет около 582 нанофарад.

Второе контрольное значение, иногда называемое показателем остаточного содержания реакционных компонентов, может быть получено из соотношения Y значений тока в течение второго временного интервала и третьего временного интервала, как показано в Уравнении 12:

Уравнение 12

,

где «abs» представляет функцию абсолютного значения, и 3,8 и 4,15 представляют время в секундах второго и третьего временных интервалов, соответственно, для этого конкретного примера.

Критерий различения может быть использован для определения, является ли образец контрольным раствором или кровью, на основе первого контрольного значения согласно Уравнению 10 или третьего контрольного значения по Уравнению 11, и второго контрольного значения по Уравнению 12. Например, первое контрольное значение согласно Уравнению 10 или третье контрольное значение по Уравнению 11 могут быть сравнены с заданной пороговой величиной, и второе контрольное значение по Уравнению 12 может быть сравнено с заданной пороговой функцией. Заданная пороговая величина может составлять, например, 12 микроампер. Заданная пороговая функция может быть основана на функции с использованием первого контрольного значения по Уравнению 10 или Уравнению 11. Более конкретно, как иллюстрировано Уравнением 13, где расчетное значение либо i_sum, либо i_capsum представлено X, заданная пороговая функция F_pdt может иметь вид:

Уравнение 13

,

где Z может быть константой, например, такой как около 0,2. Таким образом, тест на различение контрольного раствора/крови может идентифицировать образец как кровь, если i_sum или i_capsum превышает или равно заданной пороговой величине, например, 12 микроампер, и если отношение Y значений тока в течение второго временного интервала и третьего временного интервала, как показано в Уравнении 12, является меньшим, чем значение заданной пороговой функции F_pdt, в противном же случае образец является контрольным раствором. В одном варианте выполнения тест на различение контрольного раствора/крови также может быть представлен, например, Уравнением 14:

Уравнение 14:

если

и ,

то образец представляет собой кровь, в противном случае контрольный раствор

Фиг. 9 представляет график, показывающий взаимосвязь между первым контрольным значением i_sum и вторым контрольным значением, иногда называемым показателем остаточного содержания реакционных компонентов, для множества образцов крови и образцов контрольного раствора. При нанесении первого контрольного значения i_sum на график по Х-оси, и второго контрольного значения, иногда называемого показателем остаточного содержания реакционных компонентов, по Y-оси, можно наблюдать разделение между кровью и контрольным раствором. Может быть прочерчена дискриминационная кривая для определения, является образец либо контрольным раствором, либо кровью. В Фиг. 9 первое контрольное значение i_sum представляет собой суммирование значений тока, полученных во время измерения токовой характеристики первого переходного процесса между примерно t=0,05 и около t=1, и второе контрольное значение представляет

.

При нанесении на график первого контрольного значения по Х-оси и второго контрольного значения, иногда называемого показателем остаточного содержания реакционных компонентов, по Y-оси, можно наблюдать разделение между кровью и контрольным раствором. Следует отметить, что моменты времени (например, 3,8, 4,15), в которые значения тока были выбраны для второго контрольного значения, иногда называемого показателем остаточного содержания реакционных компонентов, были найдены опытным путем. Огромное число соотношений токов было оценено на предмет их пригодности для различения между образцами крови и контрольного раствора. Было выбрано отношение, использованное для второго контрольного значения, поскольку было найдено, что оно обеспечивает значительное разделение между образцами крови и контрольного раствора.

Фиг. 10 представляет график, показывающий взаимосвязь между третьим контрольным значением i_capsum и вторым контрольным значением, иногда называемым показателем остаточного содержания реакционных компонентов, для множества образцов крови и образцов контрольного раствора. В Фиг. 10 первое контрольное значение i_capsum представляет собой суммирование значений тока, полученных во время измерения токовой характеристики первого переходного процесса между около t=0,05 и t=1, умноженное на отношение известного емкостного сопротивления к измеренному емкостному сопротивлению. Как показано в Фиг. 10, модификация первого контрольного значения коэффициентом емкостного сопротивления обеспечивает улучшенное различение между образцами контрольного раствора и крови.

В описанном здесь способе информация, полученная из этого статистического анализа первого контрольного значения i_sum или третьего контрольного значения i_capsum, и второго контрольного значения, иногда называемого показателем остаточного содержания реакционных компонентов, может быть использована испытательным устройством, чтобы отличить контрольные растворы от образцов крови. Испытательное устройство может рассчитать первое контрольное значение i_sum или третье контрольное значение i_capsum, и второе контрольное значение, и использовать эти значения в связи с выведенной дискриминационной кривой (или уравнением, представленным дискриминационной кривой) для того, чтобы отличить контрольные растворы от образцов крови.

Алгоритм определения глюкозы в крови

Если образец идентифицирован как образец крови, то алгоритм определения глюкозы в крови может быть выполнен по значениям тестовых токов. При допущении, что пробная полоска имеет противолежащую лицевую поверхность или расположение лицевых поверхностей, как показано на Фиг. 1А-4В, и что к пробной полоске приложен потенциал с формой волны, как показанной Фиг. 6 или Фиг. 8А, концентрация глюкозы [G] может быть рассчитана с использованием алгоритма определения глюкозы, как показано в Уравнении 15:

Уравнение 15

В Уравнении 15 [G] представляет концентрацию глюкозы, i₄ представляет первое значение тока, i₅ представляет второе значение тока, и i₆ представляет третье значение тока, и члены p, Z и а представляют выведенные опытным путем калибровочные константы. Вывод Уравнения 15 может быть найден в находящейся на рассмотрении публикации заявки на патент США № 2007/0074977 (заявка на патент США № 11/240797), поданной 30 сентября 2005 года и озаглавленной ”Method and Apparatus for Rapid Electrochemical Analysis”, полное содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки. Для всех значений тестовых токов (например, i₄, i₅ и i₆) в Уравнении 15 использована абсолютная величина тока. Первое значение тока i₄ и второе значение тока i₅ рассчитаны из токовой характеристики третьего переходного процесса, и третье значение тока i₆ рассчитано из токовой характеристики второго переходного процесса. Заявители отмечают, что наименования «первый», «второй» и «третий» выбраны для удобства и не обязательно отражают порядок, в котором рассчитываются значения тока. В дополнение, для всех значений тока (например, i₄, i₅ и i₆), указанных в Уравнении 15, использована абсолютная величина тока.

В одном варианте выполнения i₅ может быть основано на одном или более значениях тока, полученных при измерении токовой характеристики во время третьего переходного процесса, и i₆ может быть основано на одном или более значениях тока, собранных при измерении токовой характеристики во время второго переходного процесса. В еще одном варианте выполнения i₅ может быть основано на одном или более значениях тока, собранных при измерении токовой характеристики примерно в конце третьего переходного процесса, и i₆ может быть основано на одном или более значениях тока, собранных при измерении токовой характеристики приблизительно в начале второго переходного процесса. Как i₅, так и i₆ могут быть рассчитаны с использованием суммирования, интегрирования или усреднения для части соответственных интервалов времени.

В еще одном варианте выполнения член i₄ может быть определен как содержащий пиковые значения тока из токовых характеристик второго и третьего переходных процессов, чтобы обеспечить более точную концентрацию глюкозы, как показано в Уравнении 16:

Уравнение 16

.

Член i_pb представляет пиковое значение тока для временного интервала Т₂ второго тестового потенциала, и член i_pc представляет пиковое значение тока для временного интервала Т₃ третьего тестового потенциала. Член i_ss представляет оценочное значение стационарного тока, который представляет собой ток, возникновение которого прогнозируется в течение длительных периодов времени после приложения третьего тестового потенциала Е₃ при отсутствии постоянных химических реакций. Некоторые примеры способов расчета i_ss могут быть найдены в патентах США №№ 5942102 и 6413410, каждый из которых включен в настоящий документ путем ссылки в полном объеме. Применение пиковых значений тока для учета мешающих факторов в физиологическом образце описано в публикации заявки на патент США № 2007/0227912 (заявка на патент США № 11/278341), поданной 31 марта 2006 года и озаглавленной ”Methods and Apparatus for Analyzing a Sample in the Presence of Interferents”, полное содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

В одном варианте выполнения Уравнение 15 и Уравнение 16 могут быть использованы совместно для расчета концентрации глюкозы либо в крови, либо в контрольном растворе. В еще одном варианте выполнения алгоритм согласно Уравнению 15 и Уравнению 16 может быть использован для крови с первым набором калибровочных коэффициентов (то есть а, р и zgr), и второй набор калибровочных коэффициентов может быть применен для контрольного раствора. При использовании двух различных наборов калибровочных коэффициентов описанные здесь способы различения между тестируемой текучей средой и контрольным раствором могут повысить эффективность расчетов концентрации аналита.

В дополнение, если испытательное устройство определяет, что образец представляет собой контрольный раствор (в противоположность крови), то испытательное устройство может сохранить полученную концентрацию глюкозы в контрольном образце так, что пользователь может провести обзор данных о концентрациях тестируемых образцов отдельно от данных для контрольных растворов. Например, концентрации глюкозы для контрольных растворов могут сохраняться в отдельной базе данных, могут быть маркированы и/или отброшены (то есть не сохранены, или сохранены в течение короткого периода времени).

Пример, иллюстрированный на Фиг. 6 и 7, показывает полярность первого и второго приложенных напряжений как отрицательную относительно третьего приложенного напряжения как положительного, когда электрод, который не покрыт реагентом, действует в качестве электрода сравнения для измерения напряжения. Однако приложенные напряжения могут иметь полярность, противоположную иллюстрированной на Фиг. 6, если электрод, который покрыт реагентом, действует в качестве электрода сравнения для измерения напряжения. Например, в предпочтительном варианте выполнения согласно Фиг. 8А и 8В, полярность первого и второго приложенных напряжений является положительной, тогда как полярность третьего приложенного напряжения является отрицательной. В обоих случаях расчет глюкозы является тем же самым, поскольку электрод, который не покрыт реагентом, действует как анод во время приложения первого и второго напряжений, и электрод, который покрыт реагентом, действует в качестве анода во время приложения третьего напряжения.

Еще одно преимущество в отношении способности распознавать контрольный раствор состоит в том, что испытательное устройство может быть запрограммирован на автоматическое сравнение результатов (например, концентрации глюкозы) теста контрольного раствора с ожидаемой концентрацией глюкозы в контрольном растворе. Например, испытательное устройство может быть запрограммирован на ожидаемый(-мые) уровень(-ни) содержания глюкозы для контрольного(-ных) раствора(-ров). В альтернативном варианте, пользователь мог бы вводить данные об ожидаемой концентрации глюкозы для контрольного раствора. Когда испытательное устройство распознает контрольный раствор, испытательное устройство может сравнивать измеренную концентрацию глюкозы в контрольном растворе с ожидаемой концентрацией глюкозы для определения, правильно ли работает испытательное устройство. Если измеренная концентрация глюкозы выходит за пределы ожидаемого диапазона, испытательное устройство может выдать предупредительное сообщение для оповещения пользователя о неисправности.

Специалисту в данной области техники на основе вышеописанных вариантов выполнения будут понятными дополнительные признаки и преимущества раскрытых здесь системы и способа. Соответственно, представленные здесь система и способ не должны ограничиваться тем, что было конкретно показано и описано, за исключением того, что указано в пунктах прилагаемой формулы изобретения. Все приведенные здесь публикации и источники явным образом в полном объеме включены в настоящий документ путем ссылки.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использована для различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови. Множество токовых характеристик переходных процессов и емкостное сопротивление измеряются испытательным устройством, электрически соединенным с электрохимической пробной полоской. Токовые характеристики переходных процессов используются для определения, является ли образец образцом крови или водным образцом, отличным от крови, на основании характеристик образца, например количества присутствующего постороннего вещества, кинетики реакции и/или емкостного сопротивления. Также предложен способ определения критерия различия для программирования испытательного устройства. Группа изобретений обеспечивает возможность различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови, причем способ содержит этапы, на которых:

(a) прилагают первый тестовый потенциал в течение заданного первого интервала времени между первым электродом и вторым электродом электрохимической ячейки, когда образец вводят в электрохимическую ячейку, и измеряют токовую характеристику первого переходного процесса;

(b) прилагают второй тестовый потенциал в течение заданного второго интервала времени между первым электродом и вторым электродом, причем второй тестовый потенциал является достаточным для окисления восстановленного медиатора на втором электроде, и измеряют токовую характеристику второго переходного процесса;

(c) измеряют емкостное сопротивление электрохимической ячейки;

(d) прилагают третий тестовый потенциал в течение заданного третьего интервала времени между первым электродом и вторым электродом, причем третий тестовый потенциал является достаточным для окисления восстановленного медиатора на первом электроде, и измеряют токовую характеристику третьего переходного процесса;

(e) рассчитывают на основании токовой характеристики первого переходного процесса первое контрольное значение, причем упомянутое первое контрольное значение основано на по меньшей мере одном значении тока, полученном во время первого интервала времени;

(f) рассчитывают на основании токовых характеристик второго и третьего переходных процессов второе контрольное значение, причем упомянутое второе контрольное значение представляет собой соотношение значений тока, полученных во время заданного второго интервала времени и заданного третьего интервала времени;

(g) рассчитывают на основании по меньшей мере измеренного емкостного сопротивления коэффициент емкостного сопротивления, который представляет собой соотношение заданного известного емкостного сопротивления и измеренного емкостного сопротивления;

(h) рассчитывают на основании первого контрольного значения и коэффициента емкостного сопротивления третье контрольное значение, причем упомянутое третье контрольное значение представляет собой произведение первого контрольного значения и коэффициента емкостного сопротивления; и

(i) определяют на основании второго и третьего контрольных значений критерий различения, указывающий, является ли образец образцом крови или водным образцом, отличным от крови, причем упомянутый критерий выполняется при сравнении второго контрольного значения с заданной пороговой функцией; и

сравнивают третье контрольное значение с заданной пороговой величиной для определения того, является ли образец водным образцом, отличным от крови, или образцом крови, причем исследуемый образец является образцом крови, если второе контрольное значение меньше заданной пороговой функции, а третье контрольное значение больше или равно заданной пороговой функции.

2. Способ по п. 1, в котором коэффициент емкостного сопротивления пропорционален упомянутому измеренному емкостному сопротивлению электрохимической ячейки.

3. Способ по п. 2, в котором коэффициент емкостного сопротивления представляет собой отношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек одинакового типа и измеренного емкостного сопротивления электрохимической ячейки.

4. Способ по п. 1, в котором первое контрольное значение рассчитывают на основании суммирования значений тока, полученных во время измерения токовой характеристики первого переходного процесса.

5. Способ по п. 4, в котором суммирование основано на уравнении, причем уравнение имеет вид

где t представляет время, и i_sum представляет суммирование значений тока в течение временного интервала от времени «n» до времени «М».

6. Способ по п. 1, в котором второе контрольное значение основано на выраженной в процентах степени завершения химической реакции.

7. Способ по п. 1, в котором второе контрольное значение основано по меньшей мере на одном значении тока из токовой характеристики второго переходного процесса и по меньшей мере одном значении тока из токовой характеристики третьего переходного процесса.

8. Способ по п. 1, в котором второе контрольное значение основано на втором значении тока для токовой характеристики примерно в конце второго переходного процесса и третьем значении тока для токовой характеристики примерно в начале третьего переходного процесса.

9. Способ по п. 8, в котором второе контрольное значение основано на отношении второго значения тока и третьего значения тока.

10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют концентрацию аналита.

11. Способ по п. 10, в котором, если найдено, что образец представляет собой водный образец, отличный от крови, маркируют концентрацию аналита, связанную с водным образцом, отличным от крови.

12. Способ по п. 1, в котором заданное пороговое уравнение представляет собой функцию третьего контрольного значения.

13. Способ по п. 1, в котором водный образец, отличный от крови, содержит контрольный образец.

14. Способ определения критерия различения для программирования испытательного устройства для различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови, причем способ содержит этапы, на которых:

(a) прилагают первый тестовый потенциал в течение заданного первого интервала времени для множества водных образцов, отличных от крови;

(b) измеряют тестовые токи в течение заданного первого интервала времени для множества водных образцов, отличных от крови;

(c) прилагают второй тестовый потенциал к упомянутому множеству водных образцов, отличных от крови, в течение заданного второго интервала времени;

(d) прилагают третий тестовый потенциал к упомянутому множеству водных образцов, отличных от крови, в течение заданного третьего интервала времени;

(e) измеряют тестовые токи в течение заданных второго и третьего интервалов времени для упомянутого множества водных образцов, отличных от крови;

(f) определяют первое контрольное значение и второе контрольное значение для упомянутого множества водных образцов, отличных от крови, причем первое контрольное значение основано на суммировании измеренных тестовых значений тока в течение заданного первого интервала времени, и второе контрольное значение основано на соотношении значений тока, полученных в течение заданных второго и третьего интервалов времени,

(g) определяют третье контрольное значение на основании первого контрольного значения, причем третье контрольное значение пропорционально коэффициенту емкостного сопротивления, в котором первое контрольное значение умножают на коэффициент емкостного сопротивления для определения третьего контрольного значения, при этом коэффициент емкостного сопротивления является соотношением между измеренным емкостным сопротивлением и заданным значением емкостного сопротивления; и

(h) определяют критерий различения на основании второго контрольного значения и третьего контрольного значения для множества водных образцов, отличных от крови, путем сравнения третьего контрольного значения с заданным пороговым уравнением и второго контрольного значения с заданным неравенством.

15. Способ по п. 14, в котором первое контрольное значение представляет концентрацию антиоксиданта и второе контрольное значение представляет кинетику реакции.

16. Способ по п. 14, в котором коэффициент емкостного сопротивления содержит отношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек одинакового типа и измеренного емкостного сопротивления электрохимической ячейки, когда введен образец.

17. Способ по п. 14, в котором множество водных образцов, отличных от крови, содержит множество контрольных растворов.

18. Способ различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови, причем способ содержит этапы, на которых:

(a) вводят образец в электрохимическую ячейку, причем электрохимическая ячейка содержит:

(i) два электрода, размещенных на расстоянии друг от друга; и

(ii) реагент;

(b) прилагают первый тестовый потенциал, имеющий первую полярность, между электродами, и измеряют ток ячейки;

(c) измеряют емкостное сопротивление электрохимической ячейки;

(d) суммируют по меньшей мере два значения тока, измеренных во время первого тестового потенциала, для формирования первого контрольного значения;

(e) рассчитывают коэффициент емкостного сопротивления, относящийся к измеренному емкостному сопротивлению, причем коэффициент емкостного сопротивления представляет собой соотношение между измеренным емкостным сопротивлением и заданным емкостным сопротивлением;

(f) используют коэффициент емкостного сопротивления и первое контрольное значение для формирования третьего контрольного значения, используемого для различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови, с использованием заданной пороговой функции, причем исследуемый образец является образцом крови, если третье контрольное значение больше или равно заданной пороговой функции.

19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий этапы, на которых рассчитывают второе контрольное значение, относящееся к кинетике реакции; и дополнительно используют коэффициент емкостного сопротивления, первое контрольное значение и второе контрольное значение для различения между образцом крови и водным образцом, отличным от крови.

20. Способ по п. 18, в котором водный образец, отличный от крови, содержит контрольный раствор.

21. Способ по п. 18, в котором коэффициент емкостного сопротивления содержит отношение среднего емкостного сопротивления электрохимических ячеек одинакового типа и измеренного емкостного сопротивления электрохимической ячейки.