CN103052881B - 用于提高对于对照溶液的葡萄糖结果进行温度校正的准确度的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于使用比之前更准确的温度校正来确定对照溶液中葡萄糖浓度的方法以及与所述方法结合使用的装置和系统。

Description

用于提高对于对照溶液的葡萄糖结果进行温度校正的准确度的系统和方法

背景技术

在当今社会，确定生理体液(例如血液或血液衍生产品如血浆)中的分析物浓度变得日益重要。这种测定法发现用于多种应用和环境中，包括临床实验室测试、家庭测试等，此类测试结果在对多种疾病病症的诊断和管理中扮演着十分重要的角色。所关注的分析物包括用于糖尿病管理的葡萄糖、用于监测心血管病症的胆固醇等等。

用于分析物浓度确定测定的通用方法是基于电化学的。在这种方法中，将含水液体样品置于传感器中的样品反应室中，例如由至少两个电极(即工作电极和反电极)构成的电化学电池，其中电极具有使得它们适于安培法或电量法测量的阻抗。待分析的组分允许与试剂反应以形成一定量的可氧化(或可还原)物质，该量与分析物浓度成比例。然后，以电化学方式估算存在的可氧化(或可还原)物质的量并且该可氧化(或可还原)物质的量与样品中的分析物浓度相关。

发明内容

申请人已发现，某些现有用于确定葡萄糖浓度的温度校正可被改善以具有更大的准确度。在以下所述的多个实施例中，电化学电池可被用于多种样品分析装置，例如葡萄糖传感器或免疫传感器。分析样品可包括血液。在一个实施例中，血液可包括全血。浓度待被分析的分析物可包括葡萄糖。葡萄糖浓度的测定可包括将葡萄糖向葡糖酸的物理转化。在一个实施例中，具有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)辅因子的酶GDH可被用于葡萄糖至葡糖酸的转化。在样品测定装置为免疫传感器的实施例中，浓度待被分析的分析物可包括C-反应蛋白。在一个方面，提供了用于确定对照溶液样品中葡萄糖浓度的方法，所述方法可通过以下步骤实现：将对照溶液样品引入样品分析装置的电化学电池中以致使对照溶液样品中的葡萄糖转化，所述电化学电池具有第一电极和第二电极；确定电化学电池的温度；基于温度计算校正；获得葡萄糖浓度；以及基于校正系数确定校正的葡萄糖浓度，使得校正的对照溶液浓度相比于参考规范具有小于约6％的误差。

对于本领域的技术人员来说，当结合将被首先简要描述的附图来参阅以下对本发明各种示例性实施例的更详细说明时，这些和其它实施例、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

并入本文中并且构成本说明书一部分的附图示意性地示出了本发明的优选实施例，并且与上面所给出的概述和下面所给出的详细描述一起用于解释本发明的特征(其中相似的标号表示相似元件)，其中

图1A示出了测试条的透视图；

图1B示出了图1A的测试条的分解透视图；

图1C示出了图1A的测试条的远侧部分的透视图；

图2示出了图1A的测试条的底部平面视图；

图3示出了图1A的测试条的侧平面视图；

图4A示出了图1A的测试条的顶部平面视图；

图4B示出了与图4A的箭头4B-4B一致的测试条远侧部分的局部侧视图；

图5示出了显示测试仪与测试条接触垫电接合的简化示意图；

图6示出了根据本发明的免疫传感器的一个示例性实施例的分解视图；

图7A示出了测试电压波，其中测试仪在预定时间间隔内施加多个测试电压；

图7B示出了由图7A的测试电压波产生的测试电流瞬态值；

图8A示出了测试电压波，其中测试仪在预定时间间隔内施加多个相比于图7A极性相反的测试电压；

图8B示出了由图8A的测试电压产生的测试电流瞬态值；并且

图9是流程图，其显示在已确定样品为对照溶液时应用温度校正的方法的实施例。

具体实施方式

应参考附图来阅读下面的详细说明，其中不同附图中的类似元件编号相同。附图未必按比例绘制，其示出了所选择的实施例且并不旨在限制本发明的范围。该详细说明以举例的方式而非限制性方式来说明本发明的原理。

本文所用的针对任何数值或范围的术语“约”或“大约”表示允许部件或多个组件的集合执行如本文所述的其指定用途的适当的尺寸公差。此外，如本文所用，术语“患者”、“宿主”、“使用者”和“受检者”是指任何人或动物受检者，并不旨在将系统或方法局限于人使用，尽管本主题发明在人患者中的使用代表着优选的实施例。现在将描述某些示例性实施例，以得到对本文所公开的系统和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施例的一个或多个实例在附图中示出。

本领域的技术人员将理解，本文具体描述并示出于附图中的系统和方法是非限制性示例性实施例并且本公开的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例进行图示或描述的特征，可与其它实施例的特征进行组合。这种修改形式和变型形式旨在包括在本发明的范围内。

本发明公开的系统和方法适用于确定各种样品中的多种分析物，并且尤其适用于确定全血、血浆、血清、间质液、或它们的衍生物中的分析物。在示例性实施例中，基于具有相对电极的薄层电池设计以及快速(例如，约5秒的分析时间)三脉冲电化学检测的葡萄糖测试系统需要小样品(例如，约0.4μL)，并可提供改善的血糖测量的可靠性和准确度。在用于测定分析物的反应单元中，样品中的葡萄糖可利用葡萄糖脱氢酶被氧化成葡糖酸内酯，并且可使用电化学活性介体来使电子从酶穿梭到钯工作电极。更具体地讲，涂覆反应单元中的至少一个电极的试剂层可包含基于吡咯喹啉醌(PQQ)辅因子的葡萄糖脱氢酶(GDH)和铁氰化物。在另一个实施例中，基于PQQ辅因子的酶GDH可用基于黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)辅因子的酶GDH替代。当血液或对照溶液剂量分配到反应室中时，葡萄糖被GDH(ox)氧化，并在此过程中将GDH(ox)转化成GDH(red)，如以下化学转化T.1所示。注意，GDH(ox)是指GDH的氧化态，GDH(red)指GDH的还原态。

T.1    D-葡萄糖+GDH_(ox)→葡糖酸+GDH_(red)

然后，GDH(red)通过铁氰化物(即氧化介体或Fe(CN)₆ ^3-)再生回到其活性氧化态，如以下化学转化T.2所示。在再生GDH(ox)的过程中，由如T.2所示的反应生成亚铁氰化物(即还原介体或Fe(CN)₆ ^4-)：

T.2    GDH_(red)+2Fe(CN)₆ ^3-→GDH(_ox)+2Fe(CN)₆ ^4-

可利用稳压器将三脉冲电势波施加到工作电极和反电极，从而得到用于计算葡萄糖浓度的测试电流瞬态值。此外，从测试电流瞬态值中获得的附加信息可用于在样品基质之间进行区分并且校正血样中由于血细胞比容、温度变化、电化学活性组分造成的波动，并识别可能的系统误差。

原理上，本发明的方法可与具有间隔开的第一和第二电极以及试剂层的任何类型的电化学电池一起使用。例如，电化学电池可为测试条的形式。在一个方面，测试条可包括由薄隔板分离的两个相对电极，以限定其中放置试剂层的样品容纳室或区域。申请人注意到其它类型的测试条，包括，例如，具有共平面电极的测试条也可用于本文所述的方法中。

电化学电池

图1A-4B示出适用于本文所述方法的示例性测试条62的多个视图。如图所示，测试条62可包括从近端80延伸至远端82并具有侧边缘56、58的细长主体。主体59的近侧部分可包括具有多个电极164、166和试剂72的样品反应室61，并且测试条主体59的远侧部分可包括能够与测试仪电连通的结构。在使用时，生理流体或对照溶液可被递送到样品反应室61中以进行电化学分析。

在示例性实施例中，测试条62可包括第一电极层66和第二电极层64，以及设置在两电极层之间的隔层60。第一电极层66可提供第一电极166和用于将第一电极166电连接到第一电触头67的第一连接轨76。类似地，第二电极层64可提供第二电极164和用于将第二电极164电连接到第二电触头63的第二连接轨78。

在一个实施例中，样品反应室61由第一电极166、第二电极164和隔板60限定，如图1A-4B所示。具体地讲，第一电极166和第二电极164分别限定样品反应室61的底部和顶部。隔板60的切口区域68可限定样品反应室61的侧壁。在一个方面，样品反应室61还可包括多个提供样品入口和/或出口的口70。例如，其中的一个口可提供流体样品入口，而另一个口可用作出口。

样品反应室61可具有小体积。例如，所述体积可在约0.1微升至约5微升，优选约0.2微升至约3微升，并且更优选约0.3微升至约1微升的范围内。如本领域的技术人员将会知道的，样品反应室61可具有多种其它此类体积。为了提供小样品体积，切口68可具有在约0.01cm²至约0.2cm²，优选约0.02cm²至约0.15cm²，并且更优选约0.03cm²至约0.08cm²范围内的面积。类似地，本领域的技术人员将会知道，体积切口68可具有多个其它此类面积。此外，第一和第二电极166、164的间距可在约1微米至约500微米的范围内，优选在约10微米至约400微米的范围内，并且更优选在约40微米至约200微米的范围内。在其它实施例中，此范围可在多个其它值之间变化。狭小的电极间距还可允许进行氧化还原循环，其中在第一电极166处生成的氧化介体可扩散到第二电极164处从而变为还原型，并随后又扩散回第一电极166处再变为氧化的。

在测试条主体59的远端，第一电触头67可被用于建立至测试仪的电连接。第二电触头63可通过如图2所示的U形凹口65接通测试仪。申请人注意到，测试条62可包括多种能够电连接测试仪的可供选择的电触头。例如，美国专利No.6,379,513(其全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录))公开了一种电化学电池连接方式。

在一个实施例中，第一电极层66和/或第二电极层64可为由诸如金、钯、碳、银、铂、氧化锡、铱、铟、以及它们的组合(例如，铟掺杂的氧化锡)的材料形成的导电材料。此外，可通过多种工艺(例如，溅射、无电镀或丝网印刷工艺)将导电材料设置到绝缘片(未示出)上来形成电极。在一个示例性实施例中，第二电极层64可为溅射的金电极，并且第一电极层66可为溅射的钯电极。可用作隔层60的合适的材料包括各种绝缘材料，例如塑料(例如PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯)、硅、陶瓷、玻璃、粘合剂、以及它们的组合。

可使用诸如槽式涂布、从管末端分配、喷墨法和丝网印刷的工艺将试剂层72设置在样品反应室61内。此类工艺描述于例如以下美国专利：No.6,749,887；No.6,869,411；No.6,676,995；和No.6,830,934中，这些参考文献中的每一个全文均以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。在一个实施例中，试剂层72可包含至少介体和酶，并且可被沉积到第一电极166上。各种介体和/或酶在本公开的实质和范围内。例如，合适的介体包括铁氰化物、二茂铁、二茂铁衍生物、锇吡啶络合物、以及醌衍生物。合适酶的例子包括葡萄糖氧化酶、基于吡咯喹啉醌(PQQ)辅因子的葡萄糖脱氢酶(GDH)、基于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅因子的GDH、以及基于FAD的GDH[E.C.1.1.99.10]。一种适于制备试剂层72的示例性试剂制剂描述于美国专利No.7,291,256中，该专利全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。

第一电极166或第二电极164可用作使有限量的介体氧化或还原的工作电极，这取决于测试仪所施加的测试电势的极性。例如，如果限流物质是还原介体，则其可在第一电极166处被氧化，只要施加相对于第二电极164足够的正电势即可。在这种情况下，第一电极166执行工作电极的功能，而第二电极164执行反/参比电极的功能。应该指出的是，除非另外说明，表述测试条62，否则由测试仪100施加的所有电势在下文中将相对于第二电极164而言。

类似地，如果施加相对于第二电极164足够的负电势，则还原介体可在第二电极164处被氧化。在这种情况下，第二电极164可执行工作电极的功能，而第一电极166可执行反/参比电极的功能。

起初，本发明所公开的方法可包括将一些所关注的流体样品引入测试条62中，该测试条62包括第一电极166、第二电极164和试剂层72。该流体样品可为全血或其衍生物或部分、或对照溶液。流体样品(如血液)可经由口70剂量分配到样品反应室61中。在一个方面，口70和/或样品反应室61能够使得毛细管作用导致流体样品填充样品反应室61。

图5提供了与第一电触头67和第二电触头63接合的测试仪100的简化视图，第一电触头67和第二电触头63分别与测试条62的第一电极166和第二电极164电气连通。测试仪100能够分别经由第一电触头67和第二电触头63与第一电极166和第二电极164电连接(如图2和5所示)。如本领域的技术人员将会知道的，多种测试仪可与本文所述的方法一起使用。然而，在一个实施例中，测试仪包括至少一个处理器，其能够用于执行计算以及能够用于数据分类和/或存储，所述计算能够根据至少一个测量的与电化学电池的物理特性相关联的参数来计算校正系数。

如图5所示，电触头67可包括两个接脚67a、67b。在一个示例性实施例中，测试仪100与接脚67a、67b独立连接，使得当测试仪100与测试条62接合时，完成电路。测试仪100可测量在接脚67a、67b之间的电阻或电连续性以确定测试条62是否与测试仪100电连接。申请人注意到，测试仪100可使用多种传感器和电路来确定何时相对于测试仪100适当定位测试条62。

在一个实施例中，测试仪100可在第一电触头67和第二电触头63之间施加测试电势和/或电流。一旦测试仪100识别到测试条62已被插入，则测试仪100继而接通并启动流体检测模式。在一个实施例中，流体检测模式导致测试仪100在第一电极166和第二电极164之间施加1微安的恒定电流。因为测试条62最初是干燥的，所以测试仪100测量最大电压，该最大电压受测试仪100内的硬件限制。然而，一旦使用者将流体样品剂量分配到入口70上，这就导致样品反应室61被填充。当流体样品桥接第一电极166和第二电极164之间的间隙时，测试仪100将测量被测量电压的降低(例如，如美国专利No.6,193,873中所述，所参考专利全文以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录))，该降低低于预定的阈值，从而导致测试仪100自动地启动葡萄糖测试。

应该指出的是，当样品反应室61的仅一部分被填充时，测量的电压的降低可低于预定的阈值。自动地识别流体被施加的方法不一定指示样品反应室61已被完全填充，但仅能确认样品反应室61中存在一定量的流体。一旦测试仪100确定流体已被施用到测试条62，就仍可需要短暂但非零量的时间来使得流体完全填充样品反应室61。

图6中示出了与本文公开的方法的至少一些结合使用的样品分析装置的另一示例性实施例即免疫传感器110，并且其在2009年9月30日提交的题目为“Adhesive Compositions for Use in an Immunosensor”(用于免疫传感器中的粘合剂组合物)的美国专利申请序列号12/570,268(Chatelier等人)中有所描述，该申请的内容全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。多个室可在免疫传感器内形成，所述多个室包括通过其可将样品引入免疫传感器中的填充室，通过其样品可与一种或多种所需材料反应的反应室，以及通过其可确定样品特定组分的浓度的检测室。这些室可在免疫传感器的下电极、上电极和隔板的至少一部分中形成。该免疫传感器也可包括根据需要使空气进入和逸出免疫传感器的排气孔，以及用来选择性地密封该排气孔的第一和第二侧的第一和第二密封组件。该第一密封组件也可形成填充室的壁。

如图所示，免疫传感器110包括下电极112，下电极上具有条纹状的两种液体试剂130和132。可采用用来形成电极的多种技术来形成下电极112，但在一个实施例中，可用金喷涂填充有硫酸钡的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片。形成电极的其它非限制性实例公开于2000年11月10日提交的题目为“Electrochemical Cell”(电化学电池)的美国专利No.6,521,110(Hodges等人)中，其内容全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。

同样，液体试剂130和132可具有多种不同的组成。在一个实施例中，第一液体试剂130包括与缓冲剂中的酶例如GDH-PQQ缀合的抗体，所述缓冲剂含有蔗糖以及泊洛沙姆(如嵌段共聚物)、抗凝剂(如柠康酸盐)和钙离子。在一个实施例中，第二液体试剂132包括在酸性缓冲剂(例如，稀释的柠康酸溶液)中的铁氰化物、葡萄糖和第二介体(如吩嗪硫酸乙酯)的混合物。第一液体试剂130和第二液体试剂132可在下电极112上干燥。可采用多种技术来干燥试剂130和132，但在一个实施例中，当试剂130和132在下电极112上成条纹状后，一个或多个红外干燥机可应用于试剂130和132。例如，在使用红外干燥机后，也可使用一个或多个空气干燥机。本文中所提到的第一试剂和第一液体试剂以及第二试剂和第二液体试剂可被互换使用，并且不一定表明在具体实施例中，试剂在给定时间处于其液体形式或干燥形式。另外，与第一和第二液体试剂相关联的一些组分可被互换使用和/或根据需要在第一和第二液体试剂中一起被使用。作为非限制性实例，抗凝剂可与第一液体试剂130和第二液体试剂132中之一相关联或与二者同时相关联。

可在试剂130和132间的喷涂金处形成线条，使得试剂132的边缘非常接近或接触到该线条。可使用激光烧蚀或峰利的金属边缘刻出该线条。在一个示例性实施例中，可在试剂130和132在电极上形成条纹状之前刻出该线条。此线条可经设计用于使下电极112在检测室下方的部分与将在反应室下方的部分电绝缘。这可在电化学测定期间更好地对工作电极的面积进行限定。

免疫传感器110还可包括上电极114，该电极具有一个或多个其上包含表面结合抗原的磁珠134。抗原能够与置于下电极112上的抗体和反应室118中的样品反应，如下文详细描述的那样。本领域的技术人员将认识到，置于下电极112和上电极114上的组分是可互换的。因此，下电极112可包括一个或多个磁珠134，而上电极114上可包括有成条纹状的两种液体试剂130和132。另外，尽管在图示实施例中，电极112的长度形成免疫传感器110的整体长度，但在其它实施例中电极可以仅为免疫传感器层的一部分并作为下电极或上电极，或者多个电极可置于单层免疫传感器上。此外，由于施加到免疫传感器的电压可以反向和/或交替，因此每一个下电极和上电极可在不同阶段用作工作电极和反电极或反电极/参考电极。为便于说明的目的，在本专利申请中，下电极被视为工作电极，上电极被视为反电极或反电极/参考电极。

置于上下电极112和114间的隔板116可具有多种形状和大小，但它通常成形为有利于接合下电极112和上电极114以形成免疫传感器110。在一个示例性实施例中，隔板116在两侧上包含粘合剂。隔板116还可包括隔板116两侧的每一侧上的防粘衬垫。可以形成至少两个腔的方式切割隔板116。所形成的第一个腔可用作反应室118，而第二个腔可用作检测室120。在一个实施例中，可轻模切隔板116使得反应室118与电极112和114对齐，从而使抗原与抗体在其中进行反应；并且使检测室120与电极112和114对齐，从而在其中对铁氰化物进行电化学确定。

在一个实施例中，隔板116可置于下电极112上，其放置方式使得上电极114上的磁珠134和下电极112上的第一试剂130至少部分地置于反应室118中，并且下电极112上的第二试剂132的铁氰化物-葡萄糖组合至少部分地置于检测室120中。在第一液体试剂130和第二液体试剂132中的每一个中包含抗凝剂是有利的，可使抗凝剂与每个反应室118和检测室120相关。在一些实施例中，上下电极112和114之一与隔板116的组合可层合在一起以形成双层层合，而在其它实施例中每个下电极112、上电极114和隔板116的组合可层合在一起以形成三层层合。作为另外一种选择，还可添加附加层。

填充室122可通过在下电极112和上电极114以及隔板116中的一个中穿孔形成。在所示实施例中，填充室通过在下电极112和隔板116上穿孔形成，使得下电极112中的孔与反应室118重叠。如图所示，填充室122可与检测室120相隔一定距离。此类构造允许样品通过填充室122进入免疫传感器110，然后流进反应室118进行反应，例如与第一液体试剂130(包含在第一电极112上与缓冲剂中的酶缀合的抗体)以及在上电极114上成条纹状的磁珠134进行反应，而不会进入检测室120。样品一旦反应，即可流入检测室120中与第二液体试剂132发生化学或物理转化，液体试剂为例如酸性缓冲剂中的铁氰化物、葡萄糖和第二介体的混合物。

排气孔124可通过在两个电极112和114以及隔板116中的每一个上穿孔形成，使得排气孔124延伸穿过整个免疫传感器110。可按照合适的方式(例如，在多个不同位置钻孔或穿孔)形成所述孔，但是在一个示例性实施例中，所述孔可重叠于与反应室118隔开的检测室120的区域。

排气孔124可以多种不同方式进行密封。在图示实施例中，第一密封组件140位于下电极112上，以密封排气孔124的第一侧，第二密封组件142位于上电极114上，以密封排气孔124的第二侧。密封组件可由任意数量的材料制成和/或包括任意数量的材料。作为非限制性实例，密封组件中的任一个或两个可为亲水性胶带或带。密封组件的粘合侧可面对免疫传感器110。如图所示，第一密封组件140不仅可形成排气孔124的密封件，而且还可形成填充室122的壁以使样品可包含于其中。合并到第一密封组件140的粘合侧的性质可与填充室122相关联。例如，如果第一密封组件140包括使其变为亲水性和/或水溶性的性质，则当样品设置于其中时，填充室可保持良好的润湿性。此外，密封组件140和142均可选择性地与免疫传感器110相连或分离，以根据需要为免疫传感器110和置于其中的组件提供排气和/或密封。

一般可在免疫传感器的构造中使用粘合剂。可将粘合剂合并到免疫传感器中和本发明的其它样品分析装置中的方法的非限制性实例可见于2009年9月30日提交的题目为“Adhesive Compositions for Use in anImmunosensor”(用于免疫传感器中的粘合剂组合物)的美国专利申请序列号12/570,268(Chatelier等人)中，该专利申请全文均以引用方式并入本文。

尽管本发明讨论了多种不同的与免疫传感器相关联的实施例，但是也可结合本发明的方法使用免疫传感器的其它实施例。此类实施例的非限制性实例包括在下述专利中有所描述的实例：2002年3月21日提交的题目为“Direct Immunosensor Assay”(直接免疫传感器测定)的美国专利申请公开No.2003/0180814(Hodges等人)，2004年4月22日提交的题目为“Immunosensor”(免疫传感器)的美国专利申请公开No.2004/0203137(Hodges等人)，以及美国专利公开No.2010/0006452(其要求美国专利申请公布No.2003/0180814和No.2004/0203137中每一个的优先权)，以上专利申请全文均以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。

在一个实施例中，免疫传感器110能够被放入仪表中，所述仪表能够向电极112和114施加电势，并测量由施加电势产生的电流。在一个实施例中，该免疫传感器包括用于接合仪表的一个或多个插片117。还可使用其它结构来使免疫传感器110与仪表接合。仪表可包括许多不同结构。例如，仪表可包括磁体，其能够保持免疫传感器110的某些组分在一个室中，而其它组分流向另一个室。在一个示例性实施例中，仪表的磁体被定位成使得在将免疫传感器110放置于仪表中时，磁体位于反应室118下方。这可使得磁体有助于阻止任何磁珠134，并且更具体地讲阻止结合到珠134的任何抗体-酶缀合物流进检测室120。

该仪表的一个替代结构包括加热元件。加热元件可有助于加快反应速度，并通过降低粘度帮助样品按所需方式流过免疫传感器110。加热元件还可允许一个或多个室和/或设置在其中的样品被加热至预定温度。加热至预定温度可有助于(例如)通过消除或去除反应进行时温度变化的影响来提供准确性。

此外，穿孔仪器也可与所述仪表相连。该穿孔仪器能够在第一密封构件和第二密封构件的至少一个上在期望的时间穿孔，以使得空气可流出排气孔并且液体可从反应室流入检测室中。

免疫传感器110和测试条62也能够与控制单元相关联，在优选实施例中，控制单元可为Texas Instrument MSP-430微控制器，其在2010年7月20日提交(代理人案卷号CIL-5005)的共同待审美国临时专利申请S.N.61/366,099中有所描述并示出(其拷贝附于本文附录)。该控制单元能够执行多种功能。在一个示例性实施例，当样品被引入所述装置时，控制单元能够测量样品的填充时间。在另一实施例中，该控制单元能够确定血样的血细胞比容值。在另一实施例中，该控制单元能够根据填充时间来计算样品中分析物的浓度。事实上，至少部分地取决于所需的功能和将系统设计成用以测量填充时间的方法，该控制单元可包括多个不同的结构。

该控制单元还可测量该系统的其它方面。作为非限制性实例，控制单元能够测量免疫传感器或测试条的一个或多个室的温度。控制单元也能够测量样品的温度、样品的颜色、免疫传感器或测试条的电容、或样品和/或系统的多种其它特性和/或性质。作为其它非限制性实例，该控制单元能够将填充时间确定的结果、电容测量的结果、分析物的浓度确定的结果和/或血细胞比容测量的结果传送至外部设备。可以多种方式实现这个过程。在一个实施例中，该控制单元可硬连线至微处理器和/或显示装置。在另一实施例中，该控制单元能够以无线方式将数据从控制单元传输至微处理器和/或显示装置。

该系统的其它部件也可能够进行此类测量。例如，免疫传感器或仪表能够测量免疫传感器或测试条的一个或多个室的温度，测量或推导出样品的温度，或者测量、确定或推导出样品和/或系统的多种其它特性和/或性质。另外，本领域技术人员应当认识到控制单元的这些结构可互换并且选择性地结合在单个控制单元中。例如，控制单元既可确定填充时间、电容，又可测量室的温度。在其它实施例中，至少部分地在多个控制单元的配置和要进行的所需功能的基础上，可一起使用多个控制单元来进行多种功能。

分析物浓度测试

在一个实施例中，一旦测试仪100已确定流体已被引入(例如剂量分配)到测试条62上，测试仪100就可通过在规定的间隔内向测试条62施加多个测试电势来进行葡萄糖测试，如图7A所示。葡萄糖测试时间间隔T_G表示进行葡萄糖测试的时间量(但不一定所有的计算都与葡萄糖测试相关联)，其中葡萄糖测试时间间隔T_G可包括用于第一测试电势时间间隔T₁的第一测试电势E₁、用于第二测试电势时间间隔T₂的第二测试电势E₂、以及用于第三测试电势时间间隔T₃的第三测试电势E₃。此外，如图7A所示，第二测试电势时间间隔T₂可包括恒定(DC)测试电压分量和叠加的交流(AC)或振荡测试电压分量。叠加的交流测试电压分量可被施加由T_cap指示的时间间隔。葡萄糖测试时间间隔T_G可在例如约1秒至约5秒的范围内。

如上所述，第一电极166或第二电极164均可用作使有限量的介体氧化或还原的工作电极，这取决于测试仪所施加的测试仪的极性。应该指出的是，除非另外说明，否则由测试仪100施加的所有电势在下文中将针对第二电极164而言。然而，申请人注意到，由测试仪100施加的测试电势也可针对第一电极166而言，在这种情况下，以下所述的测试电势的极性和测量电流将是反向的。

在第一、第二和第三测试电势时间间隔期间测量的多个测试电流值可在约1次测量/纳秒至约1次测量/100毫秒范围内的频率进行测量。申请人注意到，名称“第一”、“第二”和“第三”为了方便而选择并不一定反映施加测试电势的顺序。例如，实施例可具有这样的电势波，其中可在施加第一和第二测试电压之前施加第三测试电压。虽然描述了以连续方式使用三个测试电压的实施例，但申请人注意到，葡萄糖测试可包含不同数目的开路电压和测试电压。申请人还注意到，葡萄糖测试时间间隔可包括任何数目的开路电势时间间隔。例如，葡萄糖测试时间间隔可包括在一个或多个测试电势时间间隔之前或之后的仅两个测试电势时间间隔和/或开路电势时间间隔。在另一个示例性实施例中，葡萄糖测试可包含用于第一时间间隔的开路、用于第二时间间隔的第二测试电压、以及用于第三时间间隔的第三测试电压。

如图7A所示，测试仪100可施加用于第一测试电势时间间隔T₁(如在约0至约1秒范围内)的第一测试电势E₁(如-20mV)。第一测试电势时间间隔T₁可在约0.1秒至约3秒的范围内，优选在约0.2秒至约2秒的范围内，并且最优选在约0.3秒至约1秒的范围内。第一测试电势时间间隔T₁可为足够长的，以使得样品反应室61可被样品完全填充，并且也使得试剂层72可至少部分溶解或溶剂化。在其它实施例中，第一测试电势时间间隔T₁可包括任何其它所需的时间范围。

在一个实施例中，测试仪100可在电极之间施加第一测试电势E₁，持续时间介于仪表可检测到测试条正被样品填充之时和施加第二测试电势E₂之前之间。在一个方面，测试电势E₁较小。例如，该电势可在约-1至约-100mV的范围内，优选在约-5mV至约-50mV的范围内，并且最优选在约-10mV至约-30mV的范围内。更小的电势相比于施加更大的电势差在较小程度上将还原介体浓度梯度扰乱，但仍足以获得样品中可氧化物质的测量值。测试电势E₁可被施加介于检测到填充和施加第二测试电势E₂之时之间的时间的一部分，或可施加整个该时间段。如果测试电势E₁被使用了该时间的一部分，则可施加开路以用于该时间的剩余部分。在该实施例中，任何数目的开路和小电势施加、它们的施加顺序和时间的组合不是关键的，只要施加小电势E₁的总时间段足以获得指示存在于样品中的可氧化物质的存在和/或量的电流测量值，就可施加该组合。在一个优选的实施例中，小电势E₁施加基本上介于检测到填充之时和施加第二测试电势E₂之时之间的整个时间段。

在第一时间间隔T₁期间，测试仪100测量所得第一电流瞬态值，该值可称为i_a(t)。电流瞬态值表示通过测试仪在特定测试电势时间间隔期间测量的多个电流值。电流瞬态值表示通过测试仪在特定测试电势时间间隔期间测量的多个电流值。在一个实施例中，可在约0.05秒至约1.0秒范围内，并且优选约0.1秒至约0.5秒范围内，并且最优选约0.1秒至约0.2秒范围内的时间内测量第一电流瞬态值i_a(t)。在其它实施例中，可在任何其它所需的时间范围内测量第一电流瞬态值i_a(t)。如下所讨论的，第一电流瞬态值的一部分或全部可被用于本文所述的方法中以确定对照溶液或血样是否被施加到测试条62。第一瞬态电流的量值受样品中可容易氧化的物质的存在的影响。血液通常包含容易在第二电极164处被氧化的内源化合物和外源化合物。相反，对照溶液可被配制成使得其不含有可氧化的化合物。然而，血样组成可变化并且高粘度血样的第一电流瞬态值的量值将通常比低粘度样品小(在一些情况下甚至比对照溶液样品小)，因为样品反应室61可能在约0.2秒后并未被完全填充。不完全填充将导致第一电极166和第二电极164的有效面积降低，这继而可导致第一电流瞬态值降低。因此，由于血样的变化，单独地样品中可氧化物质的存在不总是充分辨别的因素。

一旦第一时间间隔T₁时间已流逝，测试仪100就可在第一电极166和第二电极164之间施加第二测试电势E₂(例如，如图7A所示的约-300mV)以用于第二测试电势时间间隔T₂(例如，如图7A所示的约3秒)。第二测试电势E₂可为足够负的介体氧化还原电势值，以使得在第二电极164处出现极限氧化电流。例如，当使用铁氰化物和/或亚铁氰化物作为介体时，第二测试电势E₂可在约-600mV至约0mV的范围内，优选在约-600mV至约-100mV的范围内，并且更优选为约-300mV。同样，在图6中指示为T_cap的时间间隔也可持续在一定的时间范围内，但在一个示例性实施例中，其具有约20毫秒的持续时间。在一个示例性实施例中，叠加的交流测试电压分量在施加第二测试电压V₂后约0.3秒至约0.32秒后被施加，并引起两个周期的具有约109Hz的频率以及约+/-50mV的振幅的正弦波。在第二测试电势时间间隔T₂期间，测试仪100可测量第二电流瞬态值i_b(t)。

第二测试电势时间间隔T₂可为足够长的以基于极限氧化电流的量值来监测样品反应室61中还原介体(如亚铁氰化物)的生成速率。还原介体可通过试剂层72中的一系列化学反应而生成。在第二测试电势时间间隔T₂期间，有限量的还原介体在第二电极164处被氧化，非限制量的氧化介体在第一电极166处被还原，从而在第一电极166和第二电极164之间形成浓度梯度。如将进行描述的，第二测试电势时间间隔T₂应为足够长的，以使得可在第二电极164处生成足够量的铁氰化物。在第二电极164处可需要足够量的铁氰化物，以使得在第三测试电势E₃期间可测量用于在第一电极166处氧化亚铁氰化物的极限电流。第二测试电势时间间隔T₂可在约0秒至约60秒的范围内，并且优选在约1秒至约10秒的范围内，并且最优选在约2秒至约5秒的范围内。

图7B显示在第二测试电势时间间隔T₂开始时较小的峰i_pb，随后在第二测试电势时间间隔(例如，在约1秒至约4秒的范围内)期间氧化电流绝对值的逐渐增加。出现较小峰是由于还原介体在约1秒时的初始消耗。氧化电流的逐渐增加归因于试剂层72生成亚铁氰化物然后亚铁氰化物扩散到第二电极164。

第二电势时间间隔T₂流逝之后，测试仪100可在第一电极166和第二电极164之间施加第三测试电势E₃以用于第三测试电势时间间隔T₃(例如，如图6所示在约4至约5秒的范围内)。在第三测试电势时间间隔T₃期间，测试仪100可测量第三电流瞬态值，该值可表示为i_c(t)。第三测试电势E₃可为足够正的介体氧化还原电势值，以使得在第一电极166处测量极限氧化电流。例如，当使用铁氰化物和/或亚铁氰化物作为介体时，第三测试电势E₃可在约0mV至约600mV的范围内，优选在约100mV至约600mV的范围内，并且更优选为约300mV。

第二测试电势时间间隔T₂和第三测试电势时间间隔T₃每一个可在约0.1秒至约4秒的范围内。对于图7A所示的实施例，第二测试电势时间间隔T₂为约3秒，而第三测试电势时间间隔T₃为约1秒。如上所提及的，在第二测试电势E₂和第三测试电势E₃之间可允许开路电势时间流逝。作为另外一种选择，可在施加第二测试电势E₂后施加第三测试电势E₃。注意，第一、第二或第三电流瞬态值的一部分一般可被称为电池电流或电流值。

第三测试电势时间间隔T₃可为足够长的以基于氧化电流的量值来监测第一电极166附近的还原介体(如亚铁氰化物)的扩散。在第三测试电势时间间隔T₃期间，有限量的还原介体在第一电极166处被氧化，而非限制量的氧化介体在第二电极164处被还原。第三测试电势时间间隔T₃可在约0.1秒至约5秒的范围内，优选在约0.3秒至约3秒的范围内，并且最优选在约0.5秒至约2秒的范围内。

图7B显示在第三测试电势时间间隔T₃开始时较大的峰i_pc，随后降低至稳态电流。在一个实施例中，第一测试电势E₁和第二测试电势E₂均具有第一极性，而第三测试电势E₃具有与第一极性相反的第二极性。然而，申请人注意到，第一、第二和第三测试电势的极性可根据确定分析物浓度的方式和/或根据区分测试样品和对照溶液的方式进行选择。

电容测量

在一些实施例中，可测量电容。电容测量可基本测量由于在电极-液体界面处形成离子层而导致的离子双层电容。电容的量值可用来确定样品是对照溶液还是血样。例如，当对照溶液在反应室内时，测量的电容量值可大于血样在反应室中时测量的电容量值。如以下将更详细讨论的，测量的电容可用于多种方法中以对电化学电池的物理特性对使用电化学电池作出的测量的影响进行校正。例如，测量的电容可与电化学电池的使用年龄和电化学电池的储存条件中的至少一者有关。

作为非限制性实例，用于在测试条上进行电容测量的方法和机制可见于美国专利No.7,195,704和No.7,199,594中，这两个专利全文据此均以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。在一种用于测量电容的示例性方法中，将具有恒定分量和振荡分量的测试电压施加到测试条。在这种情况下，如下文进一步详述的，可数学地处理所得测试电流以确定电容值。

一般来讲，当在具有明确限定的面积(即在电容测量期间不发生改变的面积)的工作电极处出现极限测试电流时，可在电化学测试条中进行最准确且最精确的电容测量。当在电极和隔板之间有紧密的密封时，可形成不随时间推移而改变的明确限定的电极面积。当电流不由于葡萄糖氧化或电化学衰减而迅速改变时，测试电流为相对恒定的。作为另外一种选择，由于葡萄糖氧化而可见的信号增加被伴随电化学衰减的信号降低有效地平衡时的任何时间段也可为用于测量电容的适当时间间隔。

在剂量分配样品之后，如果样品渗到隔板60和第一电极166之间，则第一电极166的面积可能随时间推移而改变。在测试条的一个实施例中，试剂层72可具有大于切口区域68的区域，该区域导致试剂层72的一部分位于隔板60和第一电极层66之间。在某些情况下，将试剂层72的一部分插入隔板60和第一电极层66之间可允许在测试期间被润湿的电极面积增加。因此，在测试期间可发生渗漏，这导致第一电极的面积随时间推移而增加，这继而又可使电容测量失真。

相比之下，第二电极164的面积与第一电极166相比可随时间推移更稳定，因为在第二电极164和隔板60之间没有试剂层。因此，样品不太可能渗到隔板60和第二电极164之间。因此，使用在第二电极164处的极限测试电流的电容测量可为更精确的，因为面积在测试期间不改变。

如上所述且如图7A所示，一旦在测试条中检测到液体，即可在电极之间施加第一测试电势E₁(例如-20mV)并持续约1秒，以监视液体的填充行为并区分对照溶液和血液。在公式1中，使用测试电流约0.05至1秒。第一测试电势E₁可为较低的，使得亚铁氰化物在电池中的分布尽可能少地被第一和第二电极处发生的电化学反应所干扰。

在施加第一测试电势E₁之后可施加具有更大绝对量值的第二测试电势E₂(例如-300mV)，使得可在第二电极164处测量极限电流。第二测试电势E₂可包含AC电压分量和DC电压分量。AC电压分量可在施加第二测试电势E₂后预定量的时间时被施加，并且该AC电压分量还可为具有约109赫兹的频率和约+/-50毫伏的振幅的正弦波。在一个优选的实施例中，在施加第二测试电势E₂后，该预定量的时间可约0.3秒至约0.4秒的范围内。作为另外一种选择，该预定量的时间可为随时间而变化的测试电流瞬态具有约零的斜率的时间。在另一个实施例中，该预定量的时间可为电流峰值(如i_pb)衰减约50％所需要的时间。对于DC电压分量，其可在第一测试电势开始时被施加。该DC电压分量可具有足以导致第二电极处的极限测试电流的量值，例如相对于第二电极约-300mV。

与图4B一致，试剂层72未涂覆到第二电极164上，这导致绝对峰值电流i_pb的量值与绝对峰值电流i_pc的量值相比是较低的。试剂层72能够在存在分析物的情况下生成还原介体，并且邻近第一电极的还原介体的量可有助于较高的绝对峰值电流i_pc。在一个实施例中，至少试剂层72的酶部分当将样品引入测试条时能够基本上不从第一电极扩散到第二电极。

在i_pb之后的测试电流在大约1.3秒时趋于停留在平坦区域，然后随着在可被试剂层72涂覆的第一电极166处生成的还原介体扩散到未被试剂层72涂覆的第二电极164，电流又增加。在一个实施例中，电容测量可在测试电流值的相对平坦区域进行，其可在约1.3秒至约1.4秒时进行。一般来讲，如果在1秒之前测量电容，则电容测量可干扰可用于测量第一电流瞬态值i_a(t)的较低的第一测试电势E₁。例如，叠加到-20mV恒定电压分量上的大约+/-50mV的振荡电压分量可导致对测量的测试电流的显著扰动。振荡电压分量不仅干扰第一测试电势E₁，而且其也可显著地扰动在约1.1秒时测量的测试电流，该测试电流继而可干扰对抗氧化剂的校正。在大量的测试和实验后，最终确定的是，在约1.3秒至约1.4秒时测量电容令人惊奇地产生准确且精确的测量值，该测量值不干扰对照溶液/血液辨别测试或血糖计算法。

在第二测试电势E₂之后，可施加第三测试电势E₃(例如+300mV)，从而导致在可被试剂层72涂覆的第一电极166处测量测试电流。第一电极上试剂层的存在可允许液体渗透到隔层和电极层之间，这可导致电极面积增加。

如图7A所示，在一个示例性实施例中，在时间间隔T_cap期间，109Hz的AC测试电压(±50mV峰间值)可被施加2个周期。第一周期可用作调节脉冲，而第二周期可用于确定电容。可通过对交流电(AC)波的一部分上的测试电流求和，减去直流电(DC)偏移，并使用AC测试电压振幅和AC频率将结果归一化来获得电容估计值。该计算提供测试条的电容测量值，其在测试条样品室被样品填充时主要受测试条样品室影响。

在一个实施例中，可通过对输入AC电压与DC偏移相交时(即输入电压的AC分量为零时)的时间点(过零点)两侧各四分之一的AC波上的测试电流求和来测量电容。以下更详细地描述关于这如何转化成电容测量值的推导。公式1可显示在时间间隔T_cap期间随时间而变化的测试电流量值：

公式1  i(t)＝i_o+st+Isin(ωt+φ)

其中术语i_o+st表示由恒定测试电压分量引起的测试电流。一般来讲，DC电流分量被视为随时间而线性变化(由于持续的葡萄糖反应生成亚铁氰化物)并因此由恒定i_o(其是时间零时(过零点)的DC电流)和s(DC电流随时间而变化的斜率)表示。AC电流分量由Isin(ωt+φ)表示，其中I为电流波的振幅，ω为其频率，并且φ为其相对于输入电压波的相移。术语ω也可表示为2πf，其中f为AC波的频率，以赫兹为单位。术语I也可以公式2中所示的表示：

公式2 $I=\frac{V}{\left|Z\right|}$

其中V为施加电压信号的振幅，并且|Z|为复阻抗的量值。术语|Z|也可以公式22中所示的表示：

公式3 $\left|Z\right|=\frac{R}{\sqrt{1+{\tan }^2\mathrm{\φ}}}=\frac{R}{\sqrt{1+{\mathrm{\ω}}^2{R}^2{C}^2}}$

其中R为阻抗的实数部分，C为电容。

可从过零点之前四分之一波长到过零点之后四分之一波长对公式1作积分运算，从而得到公式4：

公式4 ${\∫}_{-1/4f}^{1/4f}i\left(t\right)=i_o{\left[t\right]}_{-1/4f}^{1/4f}+\frac{s}{2}{\left[t^2\right]}_{-1/4f}^{1/4f}+I{\∫}_{-1/4f}^{1/4f}\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ}),$

其可被简化成公式5：

公式5 ${\∫}_{-1/4f}^{1/4f}i\left(t\right)=\frac{i_o}{2f}+\frac{I\sin \mathrm{\φ}}{\mathrm{\πf}}.$

通过将公式2代入公式1，然后代入公式4，然后重新整理，得到公式6：

公式6 $C=\frac{1}{2V}({\∫}_{-1/4f}^{1/4f}i\left(t\right)-\frac{i_o}{2f}).$

公式6中的积分项可使用公式7中所示的电流之和近似计算：

公式7 ${\∫}_{-1/4f}^{1/4f}i\left(t\right)\≈\frac{\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k}{2f}$

其中从过零点之前四分之一波长到过零点之后四分之一波长对测试电流i_k求和。将公式7代入公式6得到公式8：

公式8 $C=\frac{\frac{1}{n}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_k-i_o}{4\mathrm{Vf}},$

其中DC偏移电流i_o可通过对一个围绕过零点的全正弦周期上的测试电流求平均值而获得。

在另一个实施例中，可通过对不是围绕电压过零点而是围绕电流的最大AC分量的电流求和来获得电容测量值。因此，在公式7中，不是对电压过零点两侧上各四分之一波长求和，而是可对围绕电流最大值的四分之一波长上的测试电流求和。这相当于假设响应于AC励磁的电路元件是纯电容器，因此φ为π/2。因此，公式5可被简化成公式9：

公式9 ${\∫}_{-1/4f}^{1/4f}i\left(t\right)=\frac{i_o}{2f}+\frac{I}{\mathrm{\πf}}.$

在这种情况下，这是合理的假设，因为未涂覆的电极被极化，使得电流的DC或实分量与施加在用于AC励磁的电压范围内的电压无关。因此，响应于AC励磁的阻抗实部是无限大的，这意味着是纯电容元件。然后可将公式9与公式6一起使用，从而得到不需要积分近似的简化电容公式。最终结果是对不是围绕电压过零点而是围绕电流的最大AC分量的电流求和时的电容测量值更精确。

CS/血液辨别测试

在一些实施例中，可进行对照溶液(CS)/血液辨别测试。如果CS/血液辨别测试确定样品是血液，则进行一系列的步骤，这些步骤可包括：应用血糖计算法、血细胞比容校正、血液温度校正和错误检查；而如果CS/血液辨别测试确定样品是CS(即不是血液)，则可进行一系列的步骤，这些步骤可包括：应用CS葡萄糖计算法、CS温度校正和错误检查，如关于美国专利申请公开No.2009/0301899的图8-15所示和所述，该专利全文以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。如果不存在错误，则测试仪输出葡萄糖浓度，但如果存在错误，则测试仪可输出错误信息。

在一个实施例中，使用对照溶液(CS)的特性来区分对照溶液和血液。例如，可使用样品中氧化还原物质的存在和/或浓度、反应动力学和/或电容来区分对照溶液和血液。本文所公开的方法可包括计算代表样品中氧化还原浓度的第一参考值和代表样品与试剂的反应速率的第二参考值的步骤。在一个实施例中，第一参考值为干扰物质氧化电流，而第二参考值为反应完成百分比。

在一个实施例中，CS/血液辨别测试可包括第一参考值和第二参考值。第一值可基于第一时间间隔T₁内的电流值来计算，而第二参考值可基于第二时间间隔T₂和第三时间间隔T₃期间的电流值来计算。在一个实施例中，当使用图7A的测试电压波时，可通过对第一时间电流瞬态期间获得的电流值进行求和来获得第一参考值。作为非限制性实例，第一参考值i_sum可由公式10表示：

公式10 $i_{\mathrm{sum}}=\underset{t=0.05}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}i\left(t\right)$

其中术语i_sum为电流值的总和，并且t为时间。第二参考值，有时称为残余反应指数(residual reaction index)，可通过第二时间间隔和第三时间间隔期间的电流值之比Y获得，如公式11所示：

公式11 $Y=\mathrm{abs}\left(\frac{i\left(3.8\right)}{i\left(4.15\right)}\right)$

其中abs表示绝对值函数，并且对于该具体实例，3.8和4.15分别表示第二和第三时间间隔的时间，以秒为单位。

基于公式10的第一参考值和公式11的第二参考值，可使用辨别标准来确定样品是对照溶液还是血液。例如，公式10的第一参考值可与预定阈值进行比较，而公式11的第二参考值可与预定阈值函数进行比较。预定阈值可为例如约12微安。预定阈值函数可为基于使用公式10的第一参考值的函数的。更具体地讲，如公式12所示，其中公式10中的i_sum的计算值由X表示，预定阈值函数F_pdt可为：

公式12 $F_{\mathrm{PDT}}=Z\frac{X-12}{X}$

其中Z可为常数，例如约0.2。因此，当如公式10所示的i_sum大于或等于例如约12微安的预定阈值时，并且如公式11所示的第二时间间隔和第三时间间隔期间的电流值之比Y小于预定阈值函数F_pdt的值，CS/血液辨别测试就可鉴定样品为血液，否则样品为对照溶液。

血糖计算法

如果样品被鉴定为血样，则可对测试电流值执行血糖计算法。假设测试条具有与图1A-4B所示相反的表面或面向布置，并且向测试条施加如图7A或图8A所示的电势波，则可使用如公式(Eq.)13所示的葡萄糖计算法来计算葡萄糖浓度[G]：

公式13 $\left[G\right]={\left(\frac{\left|i_2\right|}{\left|i_3\right|}\right)}^p\left(a\right|i_1|-Z)$

在公式13中，[G]为葡萄糖浓度，i₁为第一电流值，i₂为第二电流值，并且i₃为第三电流值，并且术语p、Z和a为从经验获得的校正常数。公式13的推导可见于2005年9月30日提交的题目为“Method and Apparatus forRapid Electrochemical Analysis”(用于快速电化学分析的方法和设备)的待审的美国公开专利申请No.2007/0074977(美国申请序列号11/240,797)中，该专利全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。公式13中的所有测试电流值(例如，i₁、i₂和i₃)均使用电流的绝对值。第一电流值i₁和第二电流值i₂由第三电流瞬态计算，而第三电流值i₃由第二电流瞬态计算。申请人注意到，名称“第一”、“第二”和“第三”为了方便而选择并不一定反映计算电流值的顺序。此外，公式13中所述的所有电流值(例如，i₁、i₂和i₃)均使用电流的绝对值。

在另一个实施例中，术语i₁可被定义为包括第二和第三电流瞬态的峰电流值，从而允许得到更准确的葡萄糖浓度，如公式14所示：

公式14 $i_1=i_2\left\{\frac{i_{\mathrm{pc}}-{2i}_{\mathrm{pb}}+i_{\mathrm{ss}}}{i_{\mathrm{pc}}+i_{\mathrm{ss}}}\right\}$

术语i_pb表示第二测试电势时间间隔T₂的电流峰值，而术语i_pc表示第三测试电势时间间隔T₃的电流峰值。术语i_ss为稳态电流的估计值，稳态电流是预计在不存在持续的化学反应的情况下在施加第三测试电势E₃之后较长时间时出现的电流。用于计算i_ss的方法的一些实例可见于美国专利No.5,942,102和No.6,413,410中，这两个专利全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。使用电流峰值解释生理样品中的干扰物质在2006年3月31日提交的题目为“Methods and Apparatus for Analyzing a Sample inthe Presence of Interferents”(用于在存在干扰物质的情况下分析样品的方法和设备)的美国公开专利申请No.2007/0227912(美国专利申请序列号11/278,341)中有所描述，该专利全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。

在一个实施例中，公式13和公式14可被一起使用来计算血液或对照溶液的葡萄糖浓度。在另一个实施例中，公式13和公式14的计算法可与第一组校正系数(即a、p和Z)一起用于血液，而第二组校正系数可用于对照溶液。当使用两组不同的校正系数时，本文所述的用于辨别测试流体和对照溶液的方法可提高分析物浓度计算的有效性。

虽然图7A和7B中示出的实例显示第一和第二施加电压的极性为负而第三施加电压为正，但所施加的电压可具有与图7A中所示相反的极性，只要施加电压的量值和时间选择相同即可。例如，在图8A和8B的优选实施例中，第一和第二施加电压的极性为正，而第三施加电压的极性为负。在这两种情况下，葡萄糖的计算都是相同的，因为在这种计算中仅利用采样所得的电流瞬态的绝对值。

此外，如果测试仪确定样品为对照溶液(而不是血液)，测试仪就可存储对照样品的所得葡萄糖浓度，使得使用者可分开查看测试样品浓度数据与对照溶液数据。例如，可将对照溶液的葡萄糖浓度存储在单独的数据库中，进行标记和/或删除(即不存储或存储较短时间)。

能够识别对照溶液的另一个优势在于可对测试仪进行编程以使其自动将对照溶液的测试结果(例如葡萄糖浓度)与对照溶液的预期葡萄糖浓度进行比较。例如，可用一种或多种对照溶液的一个或多个预期葡萄糖含量对测试仪进行预编程。作为另外一种选择，使用者可输入对照溶液的预期葡萄糖浓度。当测试仪识别出对照溶液时，测试仪可将测量的对照溶液葡萄糖浓度与预期葡萄糖浓度进行比较以确定该仪表是否正常运行。如果测量的葡萄糖浓度不在预期范围内，则测试仪可输出警告信息以提示使用者。

填充时间校正

在一些实施例中，可基于样品的填充时间对分析物浓度进行校正。这种方法的一个实例公开于2009年12月30日提交的题目为“Systems，Devices and Methods for Improving Accuracy of Biosensors Using Fill Time”(使用填充时间提高生物传感器的准确度的系统、装置和方法)的共同待审专利申请(申请序列号12/649,594)(Ronald C.Chatelier和Alastair M.Hodges)，该专利全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。在该示例性方法中，将样品引入样品分析装置的电化学电池中，该电化学电池具有工作电极和反电极。可在电化学电池的工作电极和反电极之间施加电势，并可确定样品进入(例如)电化学电池的毛细空间的填充时间。可至少根据样品的填充时间来计算预脉冲时间，并可在与预脉冲时间长短相同的时间内在工作电极和反电极之间施加电势。然后可确定样品中分析物的浓度。通过根据填充时间计算预脉冲时间，可实现针对分析物浓度的更准确的结果。例如，可将由整个样品中不同的血细胞比容水平引起的那些误差计算在内，因而可得到样品中分析物浓度的更为准确的确定结果。在用于检测样品中分析物浓度的一个可供选择的实施例中，可基于确定的初始填充速度而非确定的填充时间对误差进行校正。这种方法的一个实例公开于2009年12月30日提交的题目为“Systems，Devices and Methods for Measuring Whole BloodHaematocrit Based on Initial Fill Velocity”(基于初始填充速度测量全血血细胞比容的系统、装置和方法)的共同待审专利申请(申请序列号12/649,509)(Ronald C.Chatelier、Dennis Rylatt、Linda Raineri和Alastair M.Hodges)，该专利全文据此以引用方式并入本文(其拷贝附于本文附录)。

温度校正

在本发明系统和方法的一些实施例中，由于降低来自温度的影响，可将血液温度校正应用于测试电流值，从而得到具有提高的准确度的分析物浓度。用于计算温度校正的分析物浓度的方法可包括测量温度值并计算温度校正值C_T。温度校正值C_T可为基于温度值和分析物浓度(例如葡萄糖浓度)的。因此，然后温度校正值C_T可被用于对分析物浓度进行温度校正。

初始时，可获得未进行温度校正的分析物浓度，例如由以上公式13得到的葡萄糖浓度[G]。也可测量温度值。可使用结合到测试仪中的热敏电阻器或其它温度读数装置或通过任何数目的其它机制或装置来测量温度。随后，可执行判定以确定温度值T是否大于第一温度阈值T₁。例如，温度阈值T₁可为约15℃。如果温度值T大于15℃，则可应用第一温度函数来确定温度校正值C_T。如果温度值T不大于15℃，则可应用第二温度函数来确定温度校正值C_T。

用于计算温度校正值C_T的第一温度函数可为公式15的形式：

公式15  C_T＝-K₉(T-T_RT)+K₁₀×[G](T-T_RT)

其中C_T为校正值，K₉为第九常数(例如0.57)，T为温度值，T_RT为室温值(例如22℃)，K₁₀为第十常数(例如0.00023)，并且[G]为葡萄糖浓度。当T约等于T_RT时，C_T为约零。在某些情况下，第一温度函数能够在室温下基本不用校正，使得可在常规环境条件下减少变化。用于计算另一校正值C_T的另一温度函数可为公式16的形式：

公式16  C_T＝-K₁₁(T-T_RT)-K₁₂×[G]T-T_RT)-K₁₃×[G](T-T₁)+K₁₄×[G](T-T₁)

其中C_T为校正值，K₁₁为第十一常数(例如0.57)，T为温度值，T_RT为室温值，K₁₂为第十二常数(例如0.00023)，[G]为葡萄糖浓度，K₁₃为第十三常数(例如0.63)，T₁为第一温度阈值，并且K₁₄为第十四常数(例如0.0038)。

在使用公式15或公式16计算C_T之后，可执行一对截断函数以确保C_T被约束在预定范围，从而降低异常值的风险。在一个实施例中，C_T可被限制具有-10至+10的范围。例如，可执行判定以确定C_T是否大于10。如果C_T大于10，则将C_T设定为10。如果C_T不大于10，则执行判定以确定C_T是否小于-10。如果C_T小于-10，则可将C_T设定为-10。如果C_T为已在-10和+10之间的值，则一般不需要截断。

一旦确定C_T，就可计算温度校正的葡萄糖浓度。例如，可执行判定以确定未进行温度校正的葡萄糖浓度(例如[G])是否小于100mg/dL。如果[G]小于100mg/dL，则可使用公式17通过将校正值C_T加上葡萄糖浓度[G]来计算温度校正的葡萄糖浓度G_T：

公式17  G_T＝[G]+C_T。

如果[G]不小于100mg/dL，则可使用公式18通过将C_T除以100，加上1；然后乘以葡萄糖浓度[G]来计算温度校正的葡萄糖浓度G_T：

公式18  G_T＝[G]*[1+0.01×C_T]。

一旦确定已对温度影响进行校正的葡萄糖浓度，就可将该葡萄糖浓度输出到例如显示器上。

在一个实施例中，可将不同于血糖温度校正的对照溶液(CS)温度校正C_T应用于测试电流值。一旦仪表识别出对照溶液已被施加到测试条，仪表就可应用适当类型的温度校正。由于降低来自温度的影响，对照溶液温度校正可提供具有提高的准确度的分析物浓度。

图9示出了用于确定对照溶液(“CS”)步骤1902的葡萄糖浓度的方法1900的一个实施例(所述浓度值进行了温度校正)可包括第一和第二温度函数。当环境温度在预定范围内时，可使用第一温度函数。当环境温度在预定范围外时，可使用第二温度函数。例如，在步骤1906该预定范围可为约19℃至约25℃的范围(即19℃≤T≤25℃)。如步骤1906所示，如果步骤1904中测量的温度T在预定范围内，则使用第一温度函数。第一温度函数可为公式16A的形式并在图9的步骤1908中进行计算。

公式16A  C_T＝A_CS×T+B_CS×[G]×T+C_CS×[G]+D_CS

这些术语是从经验获得的常数，在该实例中，A_CS～(-0.47，B_CS～(-0.002)，C_CS～0.04)且D_CS～10.3。一旦使用公式16A确定C_T，就可使用步骤1910、1912、1914、1916、1918、1920、1922和1960计算CS的温度校正的葡萄糖浓度，如图9所示。具体地讲，当步骤1910中，在步骤1908中校正系数C_T被计算为大于10时，则在步骤1912中将该校正系数设定为10。在另一方面，如果在步骤1914中C_T小于-10，则在步骤1916中将C_T设定为等于-10。当确定C_T在-10至10内，则在步骤1918中对葡萄糖浓度[G]进行判定以确定该浓度是小于100mg/dL还是大于/等于100mg/dL。如果在步骤1918中葡萄糖浓度[G]大于或等于100mg/dL，则在步骤1920中使用公式17计算温度校正的葡萄糖浓度G_T，否则在步骤1922中计算温度校正的葡萄糖浓度G_T，然后在步骤1960中将来自步骤1920或1922的结果提供给仪表的处理器。

当如步骤1906中所判定，环境温度在预定范围外(即T≤19℃或T≥25℃)时，则可在步骤1924中使用第二温度函数，该温度函数为公式16B的形式。

公式16B  C_T＝J_CS*[G]+K_CS*T+L_CS*[G]²+M_CS*[G]*T+P_CS*T²+H_CS

术语J_CS、K_CS、L_CS、M_CS、P_CS和H_CS为从经验获得的常数(在该实例中，这些常数为如下：H_CS～12.6；J_CS～0.23；K_CS～(-1.7)；L_CS～(-0.0002)；M_CS～(-0.006)；以及P_CS～0.03)。在使用公式16B计算C_T之后，可执行截断子程序(步骤1926、1928、1930、1932、1934、1936、1938、1940、1942)以确保C_T被约束在预定范围，从而降低异常值的风险。在一个实施例中，当[G]小于约100mg/dL时，C_T可被限制具有-15至+15的范围。例如，可执行判定以确定C_T是否大于15。如果C_T大于15，则将C_T设定为15(步骤1926、1928)。在步骤1926中，如果C_T不大于15，则执行判定以确定[G]是否小于100mg/dL且C_T是否小于-15。如果[G]小于100mg/dL且C_T小于-15，则可将C_T设定为-15。如果C_T为已在约-15至约+15之间的值，并且[G]小于约100mg/dL，则一般不需要截断。然而，当[G]不小于约100mg/dL时，即[G]等于或大于100mg/dL时，则应用公式16C和16D。

公式16C  如果{C_T/[G]}＞0.15，则C_T＝0.15×[G]

公式16D  如果{C_T/[G]}＜-0.15，则C_T＝-0.15×[G]

一旦使用公式16B、16C和16D并应用适当的截断确定了C_T，就可在步骤1942中使用公式17计算CS的温度校正的葡萄糖浓度，并在步骤1960中提供对照溶液的此类葡萄糖浓度的输出。

实例1

以下将示出使用关于图9所述的温度校正方法的CS测量的实例。在为50mg/dL、120mg/dL和350mg/dL的三种葡萄糖含量下测试CS样品。对三个不同批次的测试条进行测试。对于每个测试条批次，在范围广泛的温度和湿度水平下，在每种CS葡萄糖含量下测试约23至70个测试条。被测试的温度和湿度条件的组合为5℃/20％相对湿度(RH)、10℃/70％RH、22℃/10％RH、22℃/50％RH、22℃/90％RH、35℃/70％RH和45℃/10％RH。

使用多个测试条批次、葡萄糖、温度和湿度水平测试大约2,916个传感器以测量多种CS葡萄糖浓度。下表1示出，使用公式16A和16B导致＞95％的测试条具有在规范以内的测量葡萄糖浓度。此处，产品规范要求在50mg/dL下测量的CS葡萄糖含量需要在标称值(在这种情况下为50mg/dL)±12mg/dL以内。类似地，产品规范要求在120mg/dL和350mg/dL下测量的CS葡萄糖含量需要在标称值(在这种情况下分别为120mg/dL和350mg/dL)±15％以内。可看出，仅一个批次有小于符合参考规范的批次的95％。换句话讲，误差小于6％，并且尤其不超过约5％的误差。

表1

目标温度(℃)	相对湿度(％)	批次	％符合参考规范
				5	20	1	100
5	20	2	100
				5	20	3	100
10	70	1	100
				10	70	2	100
10	70	3	100
				22	10	1	100
22	10	2	100
				22	10	3	98.6
22	50	1	100
				22	50	2	99.5
22	50	3	100
				22	90	1	100
22	90	2	97.2
				22	90	3	100
35	70	1	100
				35	70	2	100
35	70	3	100
				45	10	1	94.8
45	10	2	96
				45	10	3	96

此外，表2示出表1的结果是可再现的。

表2

目标温度(℃)	相对湿度(％)	批次	％符合参考规范
				5	20	1	99.4
5	20	2	100
				5	20	3	100
10	70	1	100
				10	70	2	100
10	70	3	100
				22	10	1	99.4
22	10	2	994
				22	10	3	100
22	50	1	100
				22	50	2	100
22	50	3	100
				22	90	1	100
22	90	2	100

22	90	3	100
				35	70	1	100
35	70	2	100
				35	70	3	100
45	10	1	99.4
				45	10	2	100
45	10	3	100

实例2

以下提供了对照溶液的制备物的实施例。该制备物是非限制性的，因为多种其它制备物和/或对照溶液可与本文所公开的系统和方法一起使用。对照溶液包含约0.08g的柠康酸缓冲组分、约1.9g的柠康酸二钾缓冲组分、约0.05g的对羟基苯甲酸甲酯防腐剂、约0.40g的Germal II防腐剂、约3.0g的葡聚糖T-500粘度调节剂、约0.05g的Pluronic25R2芯吸剂、约0.10g的1-[(6-甲氧基-4-磺基-间甲苯基)偶氮]-2-萘酚-6-磺酸二钠盐染料(FD&C蓝色1号)、约50mg、120mg或525mg的D-葡萄糖分析物、以及约100g的去离子水溶剂。

通过将所需量的柠康酸和柠康酸二钾溶解于去离子水中来制备pH约6.5±0.1的第一柠康缓冲液。接下来，加入对羟基苯甲酸甲酯并搅拌溶液直至该防腐剂完全溶解。随后，将葡聚糖T-500、Germal II、Pluronic25R2和1-[(6-甲氧基-4-磺基-间甲苯基)偶氮]-2-萘酚-6-磺酸二钠盐依次在前一个加入的化学物质完全溶解后加入。此时，校验对照流体的pH，然后加入需要量的葡萄糖从而获得低、正常或高葡萄糖含量的对照流体。在葡萄糖完全溶解之后，将对照流体在室温下静置过夜。最终，使用Yellow Springs InstrumentCo.，Inc制造的型号2700选择生化分析仪(Model2700Select BiochemistryAnalyzer)校验葡萄糖浓度。该对照溶液中使用的染料具有蓝色，这降低了使用者将对照溶液与血液混淆的可能性。

虽然已经以具体的变型和示例性附图描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到，本发明不限于所描述的变型或附图。此外，凡是上述的方法和步骤指示以某种次序发生某些事件的，本领域的技术人员也都将认识到，某些步骤的次序可被修改，并且这样的修改是根据本发明的变型进行的。另外，所述步骤中的某些在可能的情况下可在并行过程中同时执行，以及按如上所述按顺序进行。因此，在存在本发明的变型的程度，这些变型在本公开的实质范围内或等同于见于权利要求书中的发明，其旨在本专利将也涵盖那些变型。本文引用的所有出版物和参考文献全文均以引用方式明确地并入本文。

Claims (6)

1.一种用于确定对照溶液样品中葡萄糖浓度的方法，所述方法包括：

将所述对照溶液样品引入样品分析装置的电化学电池中以致使所述对照溶液样品中的葡萄糖转化，所述电化学电池具有第一电极和第二电极；

确定所述电化学电池的温度；

基于所述温度计算校正系数；

获得葡萄糖浓度；以及

基于所述校正系数确定校正的葡萄糖浓度，

其中所述计算包括评价所确定的温度是否在第一范围内，并且如果在该范围内，则用以下公式计算所述校正系数：C_T = A_CS × T + B_CS × [G] × T + C_CS × [G] + D_CS，其中[G]包括葡萄糖浓度，T包括所确定的温度，A_CS为-0.47，B_CS为-0.002，C_CS 为0.04，D_CS为10.3，所述第一范围包括19℃至25℃的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算包括评价所确定的温度是否在第一范围内，并且如果不在该范围内，则用以下公式计算所述校正系数：C_T = J_CS*[G]+ K_CS*T + L_CS*[G]² + M_CS*[G]*T+ P_CS*T² + H_CS，并且H_CS为12.6；J_CS为0.23；K_CS为-1.7；L_CS为-0.0002；M_CS为-0.006；P_CS为0.03。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述校正系数被限制在–15至+15的范围。

4.根据权利要求2所述的方法，其中评价包括确定所述校正系数是否大于15，并且如果大于15，则将所述校正系数设定为15的值，否则如果所述校正系数不大于15，则确定所述葡萄糖浓度是否小于100mg/dL且所述校正系数是否小于-15。

5.根据权利要求4所述的方法，其中如果[G]小于100mg/dL且C_T小于–15，则可将C_T设定为–15。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括确定是否满足以下两个条件：（a）所述校正系数包含-15至+15的值以及（b）所述葡萄糖浓度包含等于或大于100mg/dL的值，并且如果满足这两个条件，所述校正系数除以所述葡萄糖浓度所得的值大于0.15，则将所述校正系数设定为等于0.15乘以所述葡萄糖浓度的乘积的值，否则如果所述校正系数除以所述葡萄糖浓度所得的值小于–0.15，则将所述校正系数设定为等于–0.15乘以所述葡萄糖浓度的乘积。