ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕСТ-ПОЛОСКА С РАСТВОРИМЫМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫМ ПОКРЫТИЕМ НАПРОТИВ ОТКРЫТОГО ЭЛЕКТРОДА Российский патент 2018 года по МПК G01N27/327 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В целом настоящее изобретение относится к медицинским устройствам и, в частности, к аналитическим тест-полоскам и связанным с ними способам.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определение (например, обнаружение и/или измерение концентрации) аналита в жидком образце или определение его параметра представляет особый интерес в области медицины. Например, может быть необходимо определить концентрацию глюкозы, кетоновых тел, холестерина, липопротеинов, триглицеридов, ацетаминофена, гематокрита и/или гликированного гемоглобина (HbA1c) в биологическом жидком образце, таком как образец мочи, крови, плазмы крови или межклеточной жидкости. Такие определения можно выполнять при помощи аналитических тест-полосок на основании, например, визуальных, фотометрических или электрохимических методик. Обычные электрохимические аналитические тест-полоски описаны, например, в патентах США № 5,708,247 и 6,284,125, каждый из которых полностью включен в настоящий документ путем ссылки.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте настоящего изобретения предложена электрохимическая аналитическая тест-полоска для определения аналита в образце биологической жидкости, причем электрохимическая аналитическая тест-полоска содержит: основной электроизоляционный слой; сформированный электропроводящий слой, расположенный на основном электроизоляционном слое и включающий в себя множество электродов; слой ферментативного реагента, расположенный на части сформированного проводящего слоя для образования из множества электродов по меньшей мере одного открытого электрода и множества электродов, покрытых ферментативным реагентом; сформированный разделительный слой; верхний слой, имеющий нижнюю поверхность; и растворимое электрохимически активное покрытие на нижней поверхности верхнего слоя; при этом по меньшей мере сформированный разделительный слой и верхний слой образуют камеру для приема образца в пределах электрохимической аналитической тест-полоски; и при этом растворимое электрохимически активное покрытие расположено на нижней поверхности верхнего слоя в пределах по меньшей мере части камеры для приема образца и напротив открытых электродов.

Растворимое электрохимически активное покрытие может включать в себя окислительно-восстановительный агент.

Растворимое электрохимически активное покрытие может включать в себя ферментативный медиатор.

Растворимое электрохимически активное покрытие может включать в себя феррицианид.

Растворимое электрохимически активное покрытие может не содержать ферментов.

По меньшей мере один открытый электрод может представлять собой один открытый электрод.

Растворимое электрохимически активное покрытие может быть расположено напротив по меньшей мере одного открытого электрода и разнесено от множества электродов, покрытых ферментативным реагентом.

Растворимое электрохимически активное покрытие может быть разнесено от множества электродов, покрытых ферментативным реагентом, на расстояние в диапазоне от 150 микрометров до 450 микрометров.

По меньшей мере один открытый электрод может быть выполнен с возможностью генерировать значение тока на введение образца биологической жидкости в камеру для приема образца, которое можно измерить с помощью соответствующего контрольно-измерительного устройства.

Образец биологической жидкости может представлять собой образец цельной крови, и значение тока по меньшей мере одного открытого электрода может зависеть от уровня гематокрита образца цельной крови.

Электрохимическая реакция открытого электрода может не зависеть от концентрации аналита в образце биологической жидкости.

Образец биологической жидкости может представлять собой образец цельной крови.

По меньшей мере верхний слой и растворимое электрохимически активное покрытие можно интегрировать в виде сконструированной верхней ленты.

Аналит может представлять собой глюкозу, и образец биологической жидкости может представлять собой образец цельной крови.

Растворимое электрохимически активное покрытие и по меньшей мере один открытый электрод сформированного электропроводящего слоя в камере для приема образца могут быть разделены вертикальным расстоянием в диапазоне от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 150 микрометров.

Во втором аспекте изобретения предложен способ использования аналитической тест-полоски, включающий: введение образца биологической жидкости в камеру для приема образца электрохимической аналитической тест-полоски, причем электрохимическая аналитическая тест-полоска включает в себя: верхний слой с нижней поверхностью; по меньшей мере один открытый электрод в камере для приема образца; и растворимое электрохимически активное покрытие на нижней поверхности в пределах по меньшей мере части камеры для приема образца и напротив по меньшей мере одного открытого электрода, и при этом введение происходит так, что растворимое электрохимически активное покрытие функционально растворяется в образце биологической жидкости; обнаружение электрохимической реакции по меньшей мере одного открытого электрода электрохимической аналитической тест-полоски; и определение аналита в образце биологической жидкости частично на основании обнаруженной электрохимической реакции по меньшей мере одного открытого электрода.

Электрохимическая аналитическая тест-полоска может дополнительно включать в себя: основной электроизоляционный слой; сформированный электропроводящий слой, расположенный на основном электроизоляционном слое и включающий в себя множество электродов; слой ферментативного реагента, расположенный на по меньшей мере части сформированного электропроводящего слоя для образования из множества электродов по меньшей мере одного открытого электрода и множества электродов, покрытых ферментативным реагентом; и сформированный разделительный слой; и причем по меньшей мере сформированный разделительный слой и верхний слой образуют камеру для приема образца в пределах электрохимической аналитической тест-полоски.

Обнаружение электрохимической реакции может также включать в себя обнаружение электрохимической реакции множества электродов, покрытых ферментативным реагентом.

Растворимое электрохимически активное покрытие может содержать ферментативный медиатор.

Растворимое электрохимически активное покрытие может содержать окислительно-восстановительный агент.

Растворимое электрохимически активное покрытие может не содержать ферментов.

Множество открытых электродов может быть одним открытым электродом.

Растворимое электрохимически активное покрытие может быть разнесено от множества электродов, покрытых ферментативным реагентом.

Электрохимическая реакция по меньшей мере одного открытого электрода может представлять собой значение тока.

Образец биологической жидкости может представлять собой образец цельной крови, и значение тока по меньшей мере одного открытого электрода может зависеть от уровня гематокрита образца цельной крови.

Электрохимическая реакция по меньшей мере одного открытого электрода может не зависеть от концентрации аналита в образце биологической жидкости.

Образец биологической жидкости может представлять собой образец цельной крови.

Аналит может представлять собой глюкозу, и образец биологической жидкости может представлять собой образец цельной крови.

Растворимое электрохимически активное покрытие и по меньшей мере один открытый электрод сформированного электропроводящего слоя в камере для приема образца могут быть разделены вертикальным расстоянием в диапазоне от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 150 микрометров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На прилагаемых чертежах, которые включены в настоящий документ и являются составной частью данного описания, показаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения, и вместе с приведенным выше общим описанием и приведенным ниже подробным описанием они служат для объяснения элементов изобретения, причем:

на ФИГ. 1 представлен упрощенный вид в перспективе с пространственным разделением компонентов электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на ФИГ. 2 представлен упрощенный вид в перспективе электрохимической аналитической тест-полоски, показанной на ФИГ. 1;

на ФИГ. 3 представлен упрощенный вид сбоку в поперечном сечении части электрохимической аналитической тест-полоски, показанной на ФИГ. 1, вдоль линии A-A, показанной на ФИГ. 2;

на ФИГ. 4 представлено графическое изображение электрохимической реакции токовых сигналов от открытого электрода электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением;

на ФИГ. 5 представлено графическое изображение погрешности измерения при определении глюкозы для обычной электрохимической аналитической тест-полоски и для электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением; и

на ФИГ. 6 представлена блок-схема, на которой показаны стадии способа определения аналита в образце биологической жидкости в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Приведенное ниже подробное описание следует толковать со ссылкой на чертежи, на которых аналогичные элементы на разных чертежах пронумерованы идентично. Чертежи, необязательно представленные в масштабе, иллюстрируют примеры осуществления исключительно для целей пояснения и ни в коей мере не ограничивают объем изобретения. В подробном описании принципы изобретения показаны с помощью примеров, которые не имеют ограничительного характера. Это описание, несомненно, позволит специалистам в данной области реализовать и применять изобретение, и в нем представлено несколько вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернатив и вариантов применения изобретения, включая те, которые в настоящее время считаются наилучшими вариантами реализации изобретения.

В настоящем документе термин «приблизительно» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывает на подходящий допуск на размер, который позволяет части или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем документе.

В целом электрохимические аналитические тест-полоски для определения аналита (такого как глюкоза) в образце биологической жидкости (например, в образце цельной крови) в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения включают в себя основной электроизоляционный слой, сформированный электропроводящий слой, расположенный на основном электроизоляционном слое, который включает в себя множество электродов, и слой ферментативного реагента, расположенный на части сформированного проводящего слоя и образующий из множества электродов по меньшей мере один открытый электрод и множество электродов, покрытых ферментативным реагентом. Электрохимические аналитические тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением также включают в себя сформированный разделительный слой, верхний слой, имеющий нижнюю поверхность, и растворимое электрохимически активное покрытие (например, растворимое покрытие, содержащее окислительно-восстановительный агент, или растворимое покрытие, содержащее медиатор, такое как содержащее ферроцианид покрытие), расположенное на нижней поверхности верхнего слоя. Кроме того, по меньшей мере сформированный разделительный слой и верхний слой образуют камеру для приема образца в пределах электрохимической аналитической тест-полоски. Более того, растворимое электрохимически активное покрытие расположено на нижней поверхности верхнего слоя в пределах по меньшей мере части камеры для приема образца и напротив открытых электродов.

Определение аналита в образце биологической жидкости, такое как определение глюкозы в образце цельной крови, с использованием электрохимических аналитических тест-полосок может быть чувствительно к погрешностям определения, обусловленным разбросом в параметрах образца цельной крови. Например, известно, что уровень гематокрита образцов цельной крови влияет на точность определения глюкозы в образцах цельной крови.

Преимущество электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения заключается, например, в том, что растворимое электрохимически активное покрытие приводит к электрохимической реакции (такой как значение тока) на открытом электроде, которую можно использовать для компенсации (т. е. коррекции) электрохимических реакций от электродов, покрытых ферментативным реагентом, относительно влияний уровней гематокрита или других характеристик образцов биологической жидкости, которые влияют на скорость диффузии растворимого электрохимически активного компонента покрытия, таких как температура и вязкость. Без связи с какой-либо теорией высказано предположение, что электрохимически активный компонент (такой как окислительно-восстановительный агент или медиатор) диффундирует из растворимого электрохимически активного покрытия через образец биологической жидкости со скоростью, которая зависит от уровня гематокрита, и что, следовательно, время и/или величина электрохимической реакции на открытом электроде является косвенным измерением уровня гематокрита, и, следовательно, это можно использовать для преимущественного повышения точности определения аналита.

Преимущество электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с настоящим изобретением также заключается в том, что для них необходим только один открытый электрод, таким образом, можно использовать камеру для приема образца с преимущественно малым объемом. Однако если желательно обеспечить избыточный контроль или повышенную точность, в вариантах осуществления настоящего изобретения можно использовать множество открытых электродов. Кроме того, электрохимическая реакция открытого электрода может представлять собой, например, токовый сигнал, который просто и недорого измеряется с помощью типичного контрольно-измерительного устройства со схемой для измерения тока.

На ФИГ. 1 представлен упрощенный вид в перспективе с пространственным разделением компонентов электрохимической аналитической тест-полоски 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На ФИГ. 2 представлен упрощенный вид в перспективе электрохимической аналитической тест-полоски 100. На ФИГ. 3 представлен упрощенный вид сбоку в поперечном сечении части электрохимической аналитической тест-полоски 100 вдоль линии A-A, показанной на ФИГ. 2.

Как показано на ФИГ. 1-3, электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 для определения аналита (такого как глюкоза) в образце биологической жидкости (например, образце цельной крови) включает в себя основной электроизоляционный слой 110, сформированный электропроводящий слой 120, необязательный сформированный изолирующий слой 130, слои 140a и 140b ферментативного реагента, сформированный разделительный слой 150, растворимое электрохимически активное покрытие 160, верхний слой 170, состоящий из сформированного гидрофильного подслоя 172 и верхней ленты 174. Сформированный гидрофильный подслой 172 верхнего слоя 170 имеет нижнюю поверхность 176 (в частности, см. ФИГ. 3).

Сформированный электропроводящий слой 120 расположен на основном электроизоляционном слое 110 и включает в себя множество электродов (т. е. открытые электроды 122 и 124 и электроды 126, 127 и 128, покрытые ферментативным реагентом, как дополнительно описано в настоящем документе). Слои 140a и 140b ферментативного реагента расположены на части сформированного электропроводящего слоя 120 для образования открытых электродов 122 и 124 и электродов 126, 127 и 128, покрытых ферментативным реагентом (в частности, см. ФИГ. 3, на которой слои 140a и 14b ферментативного реагента для простоты показаны в виде единственного слоя). Растворимое электрохимически активное покрытие 160 расположено на нижней поверхности 176 верхнего слоя 170 в пределах по меньшей мере части камеры 180 для приема образца и напротив открытых электродов 122 и 124 (в частности, см. ФИГ. 3).

В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1-3, по меньшей мере сформированный разделительный слой и верхний слой образуют камеру 180 для приема образца в пределах электрохимической аналитической тест-полоски 100 (в частности, см. ФИГ. 3, на которой введение образца биологической жидкости (т. е. крови) в камеру 180 для приема образца показано стрелкой).

Основной электроизоляционный слой 110 может представлять собой любой подходящий основной электроизоляционный слой, известный специалистам в данной области, включая, например, нейлоновый основной слой, поликарбонатный основной слой, полиимидный основной слой, поливинилхлоридный основной слой, полиэтиленовый основной слой, полипропиленовый основной слой, основной слой из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) или полиэфирный основной слой. Основной электроизоляционный слой может иметь любые подходящие размеры, включая, например, ширину приблизительно 5 мм, длину приблизительно 27 мм и толщину приблизительно 0,5 мм.

Основной электроизоляционный слой 110 создает удобную для работы структуру электрохимической аналитической тест-полоски 100, а также служит основой для нанесения (например, печати или осаждения) последующих слоев (например, сформированного электропроводящего слоя).

Электроды 126, 127 и 128, покрытые ферментативным реагентом, могут быть выполнены, например, так, что электрод 126, покрытый ферментативным реагентом, служит в качестве противоэлектрода/электрода сравнения, электрод 127, покрытый ферментативным реагентом, служит в качестве первого рабочего электрода, и электрод 128, покрытый ферментативным реагентом, служит в качестве второго рабочего электрода соответственно. Хотя электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 показана включающей в себя всего три электрода, покрытых ферментативным реагентом, исключительно в целях пояснения, варианты осуществления электрохимических аналитических тест-полосок, включая варианты осуществления настоящего изобретения, могут включать в себя любое подходящее количество таких электродов.

Открытые электроды 122 и 124 и электроды 126, 127 и 128, покрытые ферментативным реагентом, электрохимической аналитической тест-полоски 100 могут быть образованы из любого подходящего проводящего материала, включая, например, золото, палладий, платину, индий, титан-палладиевые сплавы и электропроводящие материалы на основе углерода, включая краски на основе технического углерода. Следует отметить, что сформированные электропроводящие слои, применяемые в аналитических тест-полосках в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, могут иметь любую подходящую форму и могут быть образованы из любых подходящих материалов, включая, например, материалы из металлов и материалы из проводящего углерода.

Как, в частности, показано на ФИГ. 1 и 3, конфигурация и расположение электродов 126, 127 и 128, покрытых ферментативным реагентом, и слоев 140a и 140b ферментативного реагента являются такими, что электрохимическая аналитическая тест-полоска 100 выполнена с возможностью электрохимического определения аналита (такого как глюкоза) в образце биологической жидкости (таком как, например, образец цельной крови с физиологическим содержанием гематокрита), который заполняет камеру 180 для приема образца.

Слой 140 ферментативного реагента расположен только на части сформированного электропроводящего слоя 120 так, что образуются открытые электроды 122 и 124 (см. ФИГ. 3). В электрохимических аналитических тест-полосках в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения необходим только один (т. е. единственный) открытый электрод. Однако вариант осуществления, показанный на ФИГ. 1-3, включает в себя два открытых электрода для избыточного контроля.

Слои 140a и 140b ферментативного реагента могут включать в себя любые подходящие ферментативные реагенты, причем выбор ферментативных реагентов зависит от определяемого аналита. Например, если в образце крови определяется глюкоза, то слои 140a и 140b ферментативного реагента могут включать в себя глюкозооксидазу или глюкозодегидрогеназу наряду с другими компонентами, необходимыми для функциональной работы. Слои 140a и 140b ферментативного реагента могут включать в себя, например, глюкозооксидазу, тринатрийцитрат, лимонную кислоту, поливиниловый спирт, гидроксиэтилцеллюлозу, феррицианид калия, ферроцианид калия, противовспенивающее средство, пирогенный диоксид кремния (с гидрофобной модификацией поверхности или без нее), сополимер поливинилпирролидона и винилацетата (PVPVA) и воду. Дополнительная информация о слоях реагента и электрохимических аналитических тест-полосках в целом представлена в патентах США № 6,241,862 и 6,733,655, содержание которых полностью включено в настоящий документ путем ссылки. Следует отметить, что количество кислотного материала, используемого в ферментативных реагентах (таких как лимонная кислота и тринатрийцитрат, указанных выше), является недостаточным для снижения рН образца биологической жидкости до уровней, необходимых для обеспечения преимущественного снижения влияния фоновых веществ.

Сформированный разделительный слой 150 можно образовать, например, из чувствительного к давлению клея для трафаретной печати, доступного в продаже от компании Apollo Adhesives, г. Тамуорт, Стаффордшир, Великобритания. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1-3, сформированный разделительный слой 150 образует внешние стенки камеры 180 для приема образца. Сформированный разделительный слой 150 может иметь толщину, например, приблизительно 75 микрон, не быть электропроводящим и быть образованным из полиэфирного материала с чувствительным к давлению клеем на акриловой основе на верхней и нижней стороне.

Растворимое электрохимически активное покрытие 160 расположено на нижней поверхности 176 сформированного гидрофильного подслоя 172 верхнего слоя 170 в пределах по меньшей мере части камеры 180 для приема образца так, что растворимое электрохимически активное покрытие 160 расположено поверх открытых электродов 122 и 124. Более того, растворимое электрохимически активное покрытие 160 выполнено с возможностью функционального растворения в образце биологической жидкости так, что во время применения электрохимической аналитической тест-полоски 100 электрохимически активный компонент (такой как окислительно-восстановительный агент или медиатор) растворимого электрохимически активного покрытия будет диффундировать из области вблизи нижней поверхности 176 к открытым электродам 122 и 124, вызывая электрохимическую реакцию на открытых электродах 122 и 124. Поскольку скорость диффузии электрохимически активного компонента зависит, например, от уровня гематокрита биологического жидкого образца, время и величина электрохимической реакции будут зависеть от уровня гематокрита образца биологической жидкости. Электрохимическую реакцию можно использовать в подходящем алгоритме для определения уровня гематокрита и/или для компенсации влияния уровня гематокрита на определение глюкозы на основании электрохимической реакции электродов 126, 127 и 128, покрытых ферментативным реагентом.

Следует отметить, что в варианте осуществления, представленном на ФИГ. 1-3, растворимое электрохимически активное покрытие расположено напротив (т. е. с противоположной стороны) открытых электродов 122 и 124, но не напротив электродов 126, 127 и 128, покрытых ферментативным реагентом. Таким образом, растворимое электрохимически активное покрытие 160 не оказывает существенного влияния на электрохимическую реакцию электродов 126, 127 и 128, покрытых ферментативным реагентом. Кроме того, растворимое электрохимически активное покрытие не содержит ферментов, следовательно, устраняется любое зависимое от концентрации аналита влияние ферментативного реагента на электрохимическую реакцию открытого (-ых) электрода (-ов).

Растворимое электрохимически активное покрытие 160 может содержать любой подходящий электрохимически активный компонент, который может вступать в окислительно-восстановительную реакцию на рабочем потенциале открытого (-ых) электрода (-ов), включая, например, восстановленные или окисленные формы ферментативных медиаторов, такие как феррицианид калия, водорастворимые ферроцены, водорастворимые соли ферроциния, комплексы осмия, хиноны (такие как гидрохинон, бензохинон, фенантрохиноны и их производные), производные фенатиозина и мельдоловый синий. Более того, электрохимически активный компонент может представлять собой окислительно-восстановительный агент, способный подвергаться по меньшей мере электродному окислению или электродному восстановлению. Такие окислительно-восстановительные агенты включают в себя, например, иодид, йод, тиосульфатные соли, растворимые соли окисляемых металлов, такие как нитраты, хлориды, сульфаты и фосфаты серебра и меди, а также других переходных металлов, комплексы марганца (например, перманганат калия) или хрома (например, дихромат калия), гипохлоритные соли, соли аммония и соли органических аминов, а также ненасыщенные органические соединения, такие как малеиновый ангидрид. Растворимое электрохимически активное покрытие 160, как правило, не содержит ферментов, чтобы избежать создания аналит-зависимой реакции на открытых электродах.

Растворимое электрохимически активное покрытие 160 и по меньшей мере один из открытых электродов сформированного электропроводящего слоя в камере для приема образца разделены вертикальным расстоянием, например, в диапазоне от приблизительно 50 микрон до приблизительно 150 микрон. Если желательно избежать компенсации фоновой реакции, растворимое электрохимически активное покрытие может быть разнесено от множества электродов, покрытых ферментативным реагентом, на расстояние, например, в диапазоне от 150 микрон до 450 микрон.

Верхний слой 170 может представлять собой, например, прозрачную пленку с гидрофильными свойствами, которая способствует смачиванию и заполнению электрохимической аналитической тест-полоски 100 жидким образцом (например, образцом цельной крови). Такие прозрачные пленки доступны в продаже, например, от компании 3M, г. Миннеаполис, штат Миннесота, США, и компании Coveme (г. Сан-Ладзаро-ди-Савена, Италия). Верхний слой 170 может представлять собой, например, полиэфирную пленку, покрытую поверхностно-активным веществом, которое обеспечивает гидрофильный угол смачивания < 10 градусов. Верхний слой 170 также может представлять собой полипропиленовую пленку, покрытую поверхностно-активным веществом, или пленку с другой обработкой поверхности. В таком случае покрытие из поверхностно-активного вещества служит в качестве сформированного гидрофильного подслоя 172. Более того, при желании покрытие из растворимого кислотного материала можно ввести в состав в качестве гидрофильного покрытия, и оно также может служить в качестве сформированного гидрофильного подслоя. Верхний слой 170 может иметь толщину, например, приблизительно 100 мкм.

Электрохимическую аналитическую тест-полоску 100 можно изготовить, например, путем последовательного центрированного наложения сформированного электропроводящего слоя 120, сформированного изолирующего слоя 130, слоев 140a и 140b ферментативного реагента, сформированного разделительного слоя 150, содержащего медиатор слоя 160 и сформированного гидрофильного подслоя 172 на основной электроизоляционный слой 110. Для выполнения такого последовательного центрированного наложения можно применять любые подходящие методики, известные специалистам в данной области, включая, например, трафаретную печать, фотолитографию, глубокую печать, химическое парофазное осаждение и ламинирование лентой.

На ФИГ. 4 представлено графическое изображение электрохимической реакции токовых сигналов от открытого электрода электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением. На ФИГ. 4 представлены токовые сигналы электрохимической реакции для образца цельной крови с тремя разными концентрациями гематокрита. На ФИГ. 5 представлено графическое изображение погрешности измерения при определении глюкозы для обычной электрохимической аналитической тест-полоски и для электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением. На ФИГ. 5 погрешность для обычной электрохимической аналитической тест-полоски помечена как «без коррекции», а погрешность для электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с настоящим изобретением помечена как «с коррекцией». Метка «с коррекцией» относится к коррекции определения глюкозы на основании электрохимической реакции открытого электрода после введения образца цельной крови в камеру для приема образца, как описано в настоящем документе.

Версии-прототипы электрохимической аналитической тест-полоски в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, представленные на ФИГ. 1-3, были созданы следующим образом. Ферроцианид (приобретен в компании Sigma-Aldrich) добавляли к 0,1 M фосфатному буферу (включая двухосновный и одноосновный фосфат калия, приобретенные в компании Sigma-Aldrich) с получением 250 мМ раствора ферроцианида с нейтральным pH. Впоследствии для увеличения вязкости раствора ферроцианида добавляли загуститель - гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ, доступную в продаже от Ashlnd UK ltd., Великобритания) в количестве 0,1 г на 10 мл раствора. Впоследствии раствор ферроцианида наносили на верхний слой (слой 170 на ФИГ. 1-3) так, что он находился только напротив открытых электродов 122 и 124, и высушивали. Полученное таким образом содержащее ферроцианид покрытие имело толщину приблизительно 2 микрон. Верхний слой с содержащим ферроцианид покрытием впоследствии использовали для изготовления электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с настоящим изобретением с использованием стандартных веб-методик производства.

Прототипы использовали для сбора электрохимических реакций от открытых электродов и электродов, покрытых ферментативным реагентом, после введения в прототипы образцов цельной крови и приложения к прототипам смещения 400 мВ. Уровни гематокрита в образцах цельной крови составляли 20%, 42% и 60%, что представляет физиологические уровни гематокрита. На ФИГ. 4 представлены токовые сигналы электрохимической реакции для открытых электродов.

Данные, представленные на ФИГ. 4, демонстрируют четкое различие в электрохимическом значении тока среди трех уровней Hct при времени измерения 5 секунд, причем образец с самым низким уровнем Hct продуцировал наибольшее значение тока, а образец с самым высоким уровнем Hct продуцировал наименьшее значение тока. Это указывает на то, что диффузию ферроцианида из содержащего ферроцианид покрытия (т. е. растворимого электрохимически активного покрытия) к поверхности открытого электрода можно использовать как показатель Hct. Более того, содержащее ферроцианид покрытие не влияло на реакцию глюкозы (т. е. электрохимическая реакция электродов, покрытых ферментативным реагентом, не показана на ФИГ. 4).

Данные электрохимической реакции от открытых электродов и электродов, покрытых ферментативным реагентом, рассчитанные при определении глюкозы, использовали для расчета скорректированного значения силы тока, которое впоследствии использовали для удаления эффекта Hct из определения глюкозы следующим образом. Сначала рассчитывали поправочный коэффициент с использованием представленного ниже алгоритма:

I_corr=I_WE-C₁(I_hct-C₂)

где:

I_corr=скорректированное значение силы тока, используемое для расчета измеренного уровня глюкозы;

I_WE=суммарное значение силы тока, измеренной на двух рабочих электродах, покрытых ферментативным реагентом, за пять секунд (зависит как от Hct, так и от глюкозы);

I_hct=значение силы тока, измеренной на открытом электроде за пять секунд (зависит от Hct, но не зависит от аналита (глюкозы));

C₁=0,45, экспериментально определенный коэффициент; и

C₂=1,5, другой экспериментально определенный коэффициент.

Коэффициенты C₁ и C₂ были определены в области электрохимической реакции с наибольшей чувствительностью к уровню гематокрита. При практическом использовании и при желании алгоритм также может включать в себя пороговые значения на основании I_WE так, что коррекция не будет применяться, когда значение I_WE находится ниже предварительно заданного критического значения. Когда значение I_WE находится выше предварительно заданного порогового значения, можно применять менее сильную коррекцию с использованием альтернативных значений C₁ и C₂.

Определенную (измеренную) концентрацию глюкозы впоследствии рассчитывали из скорректированной силы тока с использованием соотношения наклона и отрезка I_WE по сравнению с концентрацией глюкозы, полученного при исследовании крови с добавлением глюкозы при номинальном уровне Hct следующим образом:

Измеренная глюкоза=(I_corr - отрезок глюкозы)/(наклон глюкозы)

Скорректированное значение глюкозы впоследствии сравнивали с показателем глюкозы, определенным лабораторным анализатором YSI, и рассчитывали погрешность между двумя значениями. Эту погрешность наносили на график, представленный на ФИГ. 5, как для электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с настоящим изобретением, так и для обычных электрохимических аналитических тест-полосок. Данные, представленные на ФИГ. 5, указывают на то, что применение электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с настоящим изобретением и описанных выше алгоритмов обеспечивает преимущественно малый наклон погрешности по сравнению с Hct (т. e. влияние Hct было компенсировано), в то время как обычные электрохимические аналитические тест-полоски в отсутствие какого-либо алгоритма коррекции показывают значительный наклон.

На ФИГ. 6 представлена блок-схема, иллюстрирующая стадии в способе 200 определения аналита (такого как глюкоза) в образце биологической жидкости (например, образце цельной крови, содержащем физиологический уровень гематокрита) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На этапе 210 способ 200 включает в себя введение образца биологической жидкости в камеру для приема образца электрохимической аналитической тест-полоски, причем электрохимическая аналитическая тест-полоска включает в себя верхний слой с нижней поверхностью, по меньшей мере один открытый электрод в камере для приема образца и растворимое электрохимически активное покрытие на нижней поверхности. По меньшей мере часть растворимого электрохимически активного покрытия находится в пределах камеры для приема образца и расположена напротив (т. е. с противоположной стороны) по меньшей мере одного открытого электрода. Более того, введение образца биологической жидкости происходит так, что растворимое электрохимически активное покрытие функционально растворяется в биологическом жидком образце.

На этапе 220 способа 200 электрохимическую реакцию (например, значение переходного тока) по меньшей мере одного открытого электрода электрохимической аналитической тест-полоски обнаруживают с использованием соответствующего контрольно-измерительного устройства. Аналит в образце биологической жидкости впоследствии определяют частично на основании обнаруженной электрохимической реакции по меньшей мере одного открытого электрода (см. этап 230 на ФИГ. 6).

После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области поймут, что способ 200 можно легко изменить для включения любых методик, преимуществ, элементов и параметров электрохимических аналитических тест-полосок в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, описанными в настоящем документе.

Хотя в настоящем документе показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалистов в данной области будет очевидно, что такие варианты осуществления предоставлены только в качестве примера. Многочисленные вариации, изменения и замены будут понятны специалистам в данной области без выхода за рамки изобретения. Следует понимать, что при реализации изобретения можно использовать различные альтернативные версии вариантов осуществления изобретения, описанных в настоящем документе. Предполагается, что представленная ниже формула изобретения определяет объем изобретения и, таким образом, охватывает устройства и способы в пределах объема этой формулы изобретения и их эквиваленты.

Изобретение относится к медицинским устройствам и, в частности, к аналитическим тест-полоскам. Электрохимическая аналитическая тест-полоска (EBATS) для определения аналита в образце биологической жидкости включает в себя основной электроизоляционный слой, сформированный электропроводящий слой, расположенный на основном электроизоляционном слое и включающий в себя множество электродов, и слой ферментативного реагента, расположенный на части сформированного проводящего слоя и образующий из множества электродов открытый электрод и множество электродов, покрытых ферментативным реагентом. EBATS также включает в себя сформированный разделительный слой, верхний слой, имеющий нижнюю поверхность (USS), и растворимое электрохимически активное покрытие (SEAC), расположенное на USS верхнего слоя. Сформированный разделительный слой и верхний слой образуют камеру для приема образца в пределах EBATS. SEAC расположено на USS верхнего слоя в пределах части камеры для приема образца и напротив открытых электродов. Технический результат – повышение точности определения аналита. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Электрохимическая аналитическая тест-полоска для определения аналита в образце биологической жидкости, содержащая:

основной электроизоляционный слой;

рисунчатый электропроводящий слой, расположенный на основном электроизоляционном слое и включающий в себя множество электродов;

слой ферментативного реагента, расположенный на части рисунчатого проводящего слоя для образования из множества электродов по меньшей мере одного открытого электрода и множества электродов, покрытых ферментативным реагентом;

рисунчатый разделительный слой;

верхний слой, имеющий нижнюю поверхность; и

растворимое электрохимически активное покрытие на нижней поверхности верхнего слоя;

причем по меньшей мере рисунчатый разделительный слой и верхний слой образуют камеру для приема образца в пределах электрохимической аналитической тест-полоски; и

при этом растворимое электрохимически активное покрытие расположено на нижней поверхности верхнего слоя в пределах по меньшей мере части камеры для приема образца и напротив открытых электродов.

2. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой растворимое электрохимически активное покрытие включает в себя окислительно-восстановительный агент.

3. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1 или 2, в которой растворимое электрохимически активное покрытие включает в себя ферментативный медиатор.

4. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой растворимое электрохимически активное покрытие включает в себя феррицианид.

5. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой растворимое электрохимически активное покрытие не содержит ферментов.

6. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой по меньшей мере один открытый электрод представляет собой один открытый электрод.

7. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой растворимое электрохимически активное покрытие расположено напротив по меньшей мере одного открытого электрода и отстоит от множества электродов, покрытых ферментативным реагентом.

8. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 7, в которой растворимое электрохимически активное покрытие отстоит от множества электродов, покрытых ферментативным реагентом, на расстояние в диапазоне от 150 микрометров до 450 микрометров.

9. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой по меньшей мере один открытый электрод выполнен с возможностью генерировать токовый отклик на введение образца биологической жидкости в камеру для приема образца, измеряемый с помощью соответствующего контрольно-измерительного устройства.

10. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 9, в которой образец биологической жидкости представляет собой образец цельной крови, а токовый отклик по меньшей мере одного открытого электрода зависит от уровня гематокрита образца цельной крови.

11. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой электрохимическая реакция открытого электрода не зависит от концентрации аналита в образце биологической жидкости.

12. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой образец биологической жидкости представляет собой образец цельной крови.

13. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой по меньшей мере верхний слой и растворимое электрохимически активное покрытие интегрированы в виде сконструированной верхней ленты.

14. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой аналит представляет собой глюкозу, а образец биологической жидкости представляет собой образец цельной крови.

15. Электрохимическая аналитическая тест-полоска по п. 1, в которой растворимое электрохимически активное покрытие и по меньшей мере один открытый электрод рисунчатого электропроводящего слоя в камере для приема образца разделены вертикальным расстоянием в диапазоне от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 150 микрометров.