CN100380123C - 用于分析物浓度测定的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于测定样本中分析物浓度的方法和装置。在该方法中，把样本导入试剂测试条，其中样本或者是测试液或者是对照液，其中对照液不含介质溶解缓慢的成分和用于电化学分析物浓度测定分析法的氧化剂。测定样本中分析物的浓度并鉴别样本为对照液或测试液。本发明还提供了测定样本中分析物浓度的装置，其中该装置有鉴别样本是对照液还是测试液的样本识别部件。该方法和装置可以用于各种不同应用中，尤其是在测定血液葡萄糖浓度的测定中。

Description

用于分析物浓度测定的方法和装置

发明领域

本发明领域是分析物浓度的测定，尤其是血液分析物浓度的测定，更具体的是血液葡萄糖浓度的测定。

技术背景

在当今社会中对生理体液如血液或源于血液的产物如血浆的分析物浓度测定越来越重要。这种测试发现已经用于各种应用和背景，包括临床实验室测试、家庭测试等，这些测试的结果在各种疾病的诊断和治疗中起着重要作用。所关心的分析物包括糖尿病治疗中的葡萄糖、监控心血管疾病的胆固醇等。针对分析物浓度测定越来越重要的反应是已经开发出各种临床和家庭都可使用的分析物测定方法和装置。已经开发出的两种常用方法是比色法和电化学法。

基于比色法分析物浓度测定分析法通常是根据过氧化氢的产生并接着对其测定为基础的。用这种测定法测定的分析物浓度包括：胆固醇、三甘油酯、葡萄糖、乙醇和乳酸。例如，用这种测试法定量测定葡萄糖是通过首先用葡糖氧化酶氧化葡萄糖产生葡糖酸和过氧化氢，所得到的过氧化氢结合过氧化酶引起一种或多种有机底物即指示剂转化成有色产物，然后测定该产物并指示最初样本中葡萄糖浓度。

其他常用的分析物浓度测定分析法也使用基于电化学的方法。在这种方法中，把含水液体样本放入由至少两个电极即参比电极和工作电极组成的电化学池中的反应区，其中电极具有使它们适合电流测定的阻抗。所分析的成分可以直接与电极反应、或者直接或间接与氧化还原剂反应形成可氧化(或可还原的)物质，其量对应于待分析成分浓度，即分析物。然后用电化学方法测定所存在的可氧化(或可还原的)物质的量并指示最初样本存在的分析物量。

无论使用哪一种类型分析物浓度测定系统，一般都使用根据测定类型的自动装置例如电化学测量计或光学测量计来测定样本中分析物的浓度。有利的是许多测量计都允许分析物的浓度，通常是多种分析物的浓度存储在测量计的内存中。该特征给使用者提供了在一段时期回顾分析物浓度的能力，通常记录为以前所收集的分析物水平的平均值，其中可以按照与测量计有关的规则系统进行这种平均化。但是，为了确保测量计准确地起作用，使用者通常给系统导入对照液从而在导入测试液前测试测量计，其中对照液包括已知含量的相关分析物。这样，将对照液的分析物浓度水平伴随测试液分析物水平存储在测量计的内存中。所以，当使用者试图回顾以前测试中测试液分析物浓度的平均值时，由于对照液分析物浓度包括在平均公式中而使该结果被扭曲。

这样，理想的是能够“标记”或识别对照液和测试液。标记作为对照或者测试液的液体可以人工进行，但是理想的是自动进行，这样把使用者的相互作用降到最小，由此增加了使用的容易程度。

已经开发出一种使用配制的对照液的技术，这样装置可以将其识别为某物而不是血液(参见US 5,723,284)。

但是，在该方法中，该装置自动从其内存中排除该溶液的结果，由此防止如果需要时对照溶液结果的存储。而且，该方法局限于仅在电化学型分析物测定方法中使用并且需要包含特殊试剂的特殊类型对照液，由此增加了系统的复杂性和成本。

这样，在开发用于测定样本中分析物浓度的新方法和装置方面仍是有意义的。特别有益的是开发包括能够自动标记样本作对照液或测试液并相应地存储或取消测定结果的这种方法和装置。特别有益的是开发适用于基于电化学和比色的分析物浓度测定系统的这种方法。

相关文献

有价值的美国专利文献包括US 4,224,125；US 4,545,382；US 5,834,224；US5,942,102；US 5,972,199和US 5,972,294。

发明概述

本发明提供了用于测定样本中分析物浓度的方法和装置。在这种方法中，把样本导入到试剂测试条，其中样本是测试液或对照液，对照液不含介质溶解缓慢的成分和电化学分析物浓度测定分析法中所用的氧化剂。测定样本中分析物的浓度并识别样本为对照液还是测试液。本发明也提供了测定样本中分析物浓度的装置，其中该装置有识别样本是对照液还是测试液的样本识别部件。该方法和装置发现在各种不同应用特别是在测定血液葡萄糖浓度中有用。

附图简介

图1是从用于测定对照液和测试液中分析物浓度值的电化学分析物浓度测定分析法所得到的数据图。

图2是从用于测定对照液和测试液的分析物浓度值的比色分析物浓度测定分析法所得到的数据图。

发明内容

本发明提供了用于测定样本中分析物浓度的方法和装置。在该方法中，将样本导入试剂测试条，其中样本是测试液或者是对照液，对照液不含介质溶解缓慢的成分和电化学分析物浓度测定分析法中所用的氧化剂。测定样本中分析物的浓度并识别样本为对照液还是测试液。本发明也提供了测定样本中分析物浓度的装置，其中该装置有识别样本是对照液还是测试液的样本识别部件。该方法和装置发现在各种不同应用特别是在测定血液葡萄糖浓度中有用。在本发明的进一步描述中，首先描述了该方法，接着描述用于实施该方法的装置。

在描述本发明之前，应当理解为本发明没有局限于所述的特定实施方案，因此当然可以变化。也可以理解为本文所用的术语只是为了描述特定的实施方案，而不是为了限定，因为本发明的范围只是限定在所附的权利要求。

当提供数值范围时，应当理解在范围最高限和最低限之间的每个中间值，除非上下文另外有清楚说明，是指最低限的十分之一单位，并且在所述范围内的任何其他所述值或中间值都包括在本发明中。分别包括在较小范围的这些较小范围的最低限和最高限也包括在本发明中，在所述范围中可有任何特别排除的界限。当所述范围包括一个或两个界限时，排除了这些所包括界限的任何一个的范围也包括在本发明中。

除非另外限定，本文所用的所有技术和科学术语都具有通常本发明所属领域普通技术人员所理解的含义。尽管相似或等同于本文所描述的那些的任何方法和物质也可以用于本发明的实施或测试中，但是现在只描述优选的方法和物质。本文所提到的所有公开出版物在此都把与文献相关的方法和/或物质的公开和描述引用为参考。

值得注意的是本文和所附权利要求中所用的，单数形式“a”、“an”和“the”除非另有清楚的说明否则包括多个以上的对象。这样，例如，提到的“测试条”包括多种这类的测试条并且提到的“处理器”包括一个或更多个处理器和本领域所已知的等同物等。

本文所讨论的出版物只涉及在本申请的申请日之前它们所公开的内容。这里没有解释由于在先发明而使本发明不能在这些出版物之前被授权。而且，所提供的公开日可以不同于需要独立证实的实际公开日。

方法

正如上面所总结的，本发明提供了测定样本中分析物浓度的方法，其中该方法有益地是可以测定样本是否是对照液还是测试液。该方法可用于多种不同分析物浓度的测定，其中典型的分析物包括：葡萄糖、胆固醇、乳酸盐、醇等。在许多实施方案中，该方法可用于测定测试液例如生理样本中的葡萄糖浓度。

尽管原则上本发明方法可以用来测定各种不同生理样本中例如尿液、眼泪、唾液等的分析物浓度，但是它们特别适合用于血液或血液级分更优选在全血中分析物浓度的测定。

相似地，根据所用的测试系统类型和所研究的分析物，各种不同的对照液可以适用于本发明。但是，一般对照液是包括预定量所研究分析物的水溶液，其中分析物的量必须可以变化。

一般，分析物量的范围在大约20mg/dL到600mg/dL，通常大约40mg/dL到450mg/dL。对照液的其他成分可以包括下列之一或多种：缓冲液(例如磷酸盐、柠檬酸盐、柠康酸盐)、表面活性剂(例如由BASF公司所生产的FC 171，TritonX-100，Pluronic 25R2)、分散剂(例如，Aerosil 200，由Degussa公司制造)，聚合物(例如甲基纤维素、羧甲基纤维素、右旋糖或聚醋酸乙烯酯)、染料(例如酞菁-3，4’4”，4’-四硫酸铜、四钠盐；1-[(6-甲氧基-4-硫代间甲苯)偶氮]-2-萘酚-6-磺酸二钠盐)、消泡剂(例如Dow B乳液，由Dow Corning公司生产)和防腐剂(例如苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯、EDTA、由Sutton实验室生产的Germal II)。

在一些实施方案中，例如当使用电化学分析物浓度测定方法时，一般对照液不含介质溶解缓慢的成分例如乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和N-丙醇和氧化剂例如高锰酸钾、高氯酸钾、重铬酸钾、铁氰酸钾、高氯酸钠和高碘酸钠。在许多实施方案中，对照液基本上不含任何氧化还原成分，特别是当对照液用于电化学测定法时。在另外的其他实施方案中，对照液可以包括能够产生不同于血液所产生的反射曲线的反射成分。例如，可以包括适当染料，换句话说，染料是反射比和吸收比的改良剂，其中染料在血红蛋白外有可见光的最大吸收，尤其是当对照液被制成适用于比色测定法。适用于比色测定法的对照液的典型染料包括但不限定为酞菁-3，4’4”，4-四硫酸铜、四钠盐、3，7-双(二甲基氨基)苯并噻吩-5-嗪氯化物、酞氰铜(II)和1-(1-萘基偶氮)-2-萘酚-3，6-二磺酸二钠盐。

在实施该方法时，该方法中的第一步是提供具有样本接收区的试剂测试条并且将样本导入样本接收区，即测试条的反应区。样本可以使用任何方便的方法导入到反应区，其中样本可以被注射到反应区，用绳吸到反应区等，都是很方便的。各种试剂测试条可以用于本发明，取决于所用分析物浓度测定的类型。适用于该方法的两种类型的分析物浓度测定分析法是电化学分析物浓度测定系统和比色分析物浓度测定系统，其中每种都在下面加以描述以对本发明提供适当的基础。

电化学分析物浓度测定系统及其使用方法

采用电化学测试系统的方法中第一步是将所研究的一定量的样本例如生理样本导入电化学池例如通过将样本导入电化学测试条的样本接收区等。生理样本可以不同，但在许多实施方案中通常是全血或其衍生物或级分，其中全血在许多实施方案中是特别有益的。导入测试条的反应区的生理样本例如血液的量是变化的，但一般在大约0.1到10μL的范围，通常在大约0.3到1.6μL的范围。用任何方便的方法将样本导入反应区，其中可以将样本注射入反应区，芯吸到反应区等，都是很方便的。

如上所述，尽管本方法主要可用于工作电极和参比电极分开的任何类型电化学池，但是在许多实施方案中该方法都使用了电化学测试条。本发明的这些实施方案中所用的电化学测试条由用有定义反应面积或区域的切割截面的薄层分开的两个相对的金属电极组成。在许多实施方案中氧化还原试剂系统放置在反应区或圈中。

在这些电化学测试条的某些实施方案中，一般将工作电极和参比电极设计成长的矩形条的形状。通常电极长度在大约1.9到4.5cm的范围，通常大约在2.0到2.8cm的范围。电极宽度在大约0.07到0.76cm的范围，通常在大约0.24到0.60cm的范围。工作电极和参比电极一般有大约10到100nm的厚度并且通常在大约10到60nm的厚度。

工作电极和参比电极的特征还在于在该条上至少朝着电化学池的反应区的电极表面是金属的，其中有关的金属包括钯、金、铂、银、铱、碳(导电的碳黑)、掺杂的氧化锡、不锈钢等。在许多实施方案中，金属是金或钯。尽管原则上整个电极可以用金属制成，但是各电极一般由表面上存在电极金属成分薄层的惰性支持物制成。在这些更普通的实施方案中，惰性背衬物的厚度一般在大约25到500μm之间，通常在50到400μm例如在大约127到178μm之间，同时金属层的厚度一般在大约10到100nm之间，通常在大约10到60nm之间，例如喷涂金属层。在该方法中可以使用任何常用的惰性背衬物质，其中通常该物质是可以对电极提供结构支持的刚性物质，随后，电化学测试条作为一个整体。可用作背衬底物的适当物质包括塑料例如PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅酮、陶瓷、玻璃等。

本发明这些实施方案中所用的电化学测试条的特征是如上所述的工作和参比电极一般相互面对并且只分开较短距离，以致于在电化学测试条的反应区或圈中的工作电极和参比电极之间的距离极其小。在该测试条中的工作电极和参比电极的最小间隔是在工作电极和参比电极之间放置或夹持隔离薄层存在的结果。该隔离层的厚度可以在50到750μm之间并且通常小于或等于500μm，一般在大约100到175μm例如102到153μm之间。切割隔离层从而提供至少有一个进入反应区的入口的反应区或圈，并且通常也有反应区的出口。隔离层可以有侧进入和出去的孔或口或者其他形状例如正方形、三角形、矩形、不规则形反应区等的反应区循环切口。隔离层可以用任何便利物质构成，其中典型适用的物质包括PET、PETG、聚酰亚胺、聚碳酸酯等，其中隔离层的表面可以处理从而粘合各自的电极，由此保持电化学测试条的结构。

本发明的这些实施方案中所用的电化学测试条包括由工作电极、参比电极和隔离层限定的反应区、圈或样本接收区，其中这些元件如上所述。具体来说，工作电极和参比电极限定了反应区的顶部和底部，隔离层限定了反应区的壁。反应区的体积通常在大约0.1到10μL的范围，通常在大约0.2到5.0μL的范围，更一般在大约0.3到1.6μL之间。

在许多实施方案中，试剂系统或组合物存在于反应区中，其中试剂系统与液体样本中的成分在测定中相互作用。所关心的试剂系统一般包括氧化还原对。

但存在时，氧化还原对试剂组合物由一个或多个氧化还原对试剂组成。本领域中已知各种不同的氧化还原对，它们包括：铁氰酸盐、乙基硫酸吩嗪、甲基硫酸吩嗪、亚苯基二胺、1-甲氧基-吩嗪甲基硫酸盐、2，6-二甲基-1，4-苯醌、2，5-二氯-1，4-苯醌、二茂铁衍生物、二联吡啶锇络合物、钌络合物等。在许多实施方案中，特别有益的氧化还原对是铁氰酸盐等。

反应区中可以存在的其他试剂包括缓冲剂例如柠康酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、马来酸盐、磷酸盐、“Good”缓冲液等。可以存在的其他试剂包括二价阳离子如氯化钙和氯化镁；表面活性剂如Triton、Macol、Tetronic、Silwet、Zonyl和Pluronic；稳定剂如白蛋白、蔗糖、海藻糖、甘露糖醇和乳糖。

适合用于本发明的这类试剂测试条的例子包括尚未审查的美国专利申请号09/333,793；09/497,304；09/497,269；09/736,788和09/746,116中所述的那些，它们的公开内容都被本文引用为参考。

对电化学测定法来说，一般电化学测定是使用参比电极和工作电极进行的。根据带有所用电化学测试条的测定法和装置的特殊性质例如根据测试方法是库仑分析、电流分析法或电势分析法的不同所用的电化学测定也是不同的。一般，电化学测定会在样本导入反应区的指定时期测定电荷(库仑分析)、电流(电流分析)或电势(电势分析)。进行上述电化学测定的方法在美国专利4,224,125；4,545,382和5,226,179以及WO 97/18465；WO 99/49307和本文引用为参考的优先权文本说明书中有进一步的描述。

在如上所述测定反应区所产生的电化学信号后，然后通过电化学信号与样本中分析物的量之间的关系测定出导入反应区中的样本中分析物的含量。自动进行这些步骤的典型测量计在没有审查的美国专利申请号09/333,793；09/497,304；09/497,269；09/736,788和09/746,116中有进一步的描述，本文将这些专利的公开内容引用为参考。

比色测定分析物浓度的系统及其使用方法

类似于上述电化学系统，在采用比色测定系统的方法中第一步是将一定量所研究的样本例如生理样本导入试剂测试条，更具体地说是比色测试条的样本接收区，其中术语比色和测光在本文是可以交换适用的。生理样本可以不同，但在许多实施方案中一般是全血或其衍生物或级分，其中在许多实施方案中全血是最有益的。

在本发明的这些实施方案中所用的比色试剂测试条一般至少由下列成分组成：可接收样本的多孔基质和一般包括一种或多种分析物氧化信号产生系统的试剂组合物。

用于该测试条的基质是可提供如前所述的各种信号产生系统成分的支持物的惰性多孔基质以及由信号产生系统即指示剂所产生的光吸收或有色产物。使该惰性多孔基质成形以提供生理样本例如血液的位置、测定信号产生系统的指示剂所产生的光吸收产物的应用和位置。这样，该惰性多孔基质就是一种容许含水液流通过它的基质并提供足够的空闲空间发生信号产生系统的化学反应。许多不同多孔基质已经被开发用于各种分析物测定分析法，这些基质在材料、孔径、大小等方面可以不同，其中典型的基质包括在美国专利4,734,360；4,900,666；4,935,346；5,059,394；5,304,468；5,306,623；5,418,142；5,426,032；5,515,170；5,526,120；5,563,042；5,620,863；5,753,429；5,573,452；5,780,304；5,789,255；5,843,691；5,846,486；5,968,836和5,972,294中所描述的那些，本文将这些专利的公开内容都引用为参考。一般，多孔基质的性质相对于测试条来说不是关键的，并且可以就其他因素进行选择，这些因素包括用于读取测试条的仪器性质、方便等。这样，测试条的大小和多孔性可以大大不同，其中该基质可以或不可有多孔性梯度，例如较大孔接近或在样本应用区而较小孔在检测区。构造该基质的材料可以不同，并包括聚合物例如聚砜、聚酰胺、纤维素或吸纸等，其中该材料可以或不可以功能化以提供信号产生系统的各种元件的共价或非共价连接。

除了多孔基质外，该测试条还包括信号产生系统的一个或多个组件，该系统可产生与分析物存在相对应的可测定的产物，该可测定产物能够用来导出存在于被测样本中的分析物量。在该测试条中，信号产生系统的一种或多种成分联接到例如共价或非共价结合到至少部分(即测定区)的多孔基质，并且在许多实施方案中几乎是全部多孔基质。

该信号产生系统是分析物氧化的信号产生系统。分析物氧化信号产生系统是指在产生可测定的来源于样本中分析物浓度的信号中，分析物被适当的酶氧化产生分析物的氧化形式和相应或部分量的过氧化氢。然后使用过氧化氢，反过来从一种或多种指示剂化合物中产生可测定的产物，然后确定由信号测定系统所产生的可测定产物即信号的量与初始样本中分析物的量的关系。这样，存在于该测试条中的分析物氧化信号产生系统也正确地表征为基于过氧化氢的信号产生系统。

如上所示，基于过氧化氢的信号产生系统包括氧化分析物并产生相应量过氧化氢的酶，其中相应量是指所产生的过氧化氢的量与分析物存在于样本中的量成比例。第一种酶的具体性质必须取决于被测分析物的性质，但通常是氧化酶。这样，第一种酶可以是：葡萄糖氧化酶(其中分析物是葡萄糖)、胆固醇氧化酶(其中分析物是胆固醇)、醇氧化酶(其中分析物是醇)、乳酸盐氧化酶(其中分析物是乳酸盐)等。用于这些和其他所研究的分析物的其他氧化酶对本领域普通技术人员都是已知的并且也可以使用。在这些优选的实施方案中试剂测试条被设计成用于测定葡萄糖浓度，第一种酶是葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶可以从任何便利来源例如天然产生的来源如黑曲霉或青霉菌或重组生产的来源获得。

信号产生系统包括的第二种酶是在过氧化氢存在下将一种或多种指示剂化合物催化转化为可测定产物的酶，其中通过这种反应所产生的可测定产物的量与存在的过氧化氢量成比例。第二种酶一般是过氧化酶，其中适当的过氧化酶包括：辣根过氧化酶(HRP)、大豆过氧化酶、重组产生的过氧化酶和合成具有过氧化活性的类似物等。参见例如Y.Ci，F.Wang；Analytica Chimica Acta，233(1990)，299-302。

一种或几种指示剂化合物例如底物是那些在过氧化酶存在下或者形成或者被过氧化氢分解以产生可在预定波长范围吸收光的指示剂染料。优选指示剂染料在不同于样本或测试试剂强烈吸收的波长处强烈吸收。氧化形式的指示剂可以是在膜的测试面有颜色变化迹象的有色的、微微有色的或无色的最终产物。也就是说，测试试剂能够通过着色区脱色或相反通过无色区显色来显示样本中葡萄糖的存在。

可用于本发明的指示剂化合物包括单或双成分的成色底物。单成分系统包括芳香胺、芳香醇、吖嗪和联苯胺，例如四甲基联苯胺-HCl。适当的双成分系统包括一种成分为MBTH、MBTH衍生物(参见例如在美国专利申请08/302,575中所公开的那些，该专利在此被引用为参考)或者4-氨基安替比林而另外成分是芳香胺、芳香醇、共轭胺、共轭醇或芳香或脂族醛。双成分系统的例子是3-甲基-2-苯并噻唑酮腙盐酸化物(MBTH)结合3-二甲基氨基苯甲酸(DMAB)；MBTH结合3，5-二氯-2-羟基苯-磺酸(DCHBS)以及3-甲基-2-苯并噻唑酮腙N-磺酰基苯并磺酸单钠(MBTHSB)结合8-苯胺基-1-萘磺酸铵(ANS)。在某些实施方案中，优选染料对MBTHSB-ANS。

在另外的实施方案中，可产生荧光可测试物的信号产生系统(或例如在荧光背景中可测试的非荧光物质)都可以使用，这些在Kiyoshi Zaitsu、Yosuke Ohkura：辣根过氧化酶的新产氟底物：过氧化氢和过氧化酶的快速灵敏的测定方法，生物化学分析(1980)109，109-113中有描述。

一般对比色测定法来说，使样本与信号产生系统的成分反应以产生可测定的产物，该产物的存在量与存在于样本中的初始量成比例。然后测定可测试产物即信号产生系统所产生的信号量并确定与初始样本中分析物的量的关系。正如所述的，在某些实施方案中，使用可进行上述测定和相关步骤的自动测量计即光学测量计。上述反应、测定和相关步骤以及操作仪器在美国专利申请4,734,360；4,900,666；4,935,346；5,059,394；5,304,468；5,306,623；5,418,142；5,426,032；5,515,170；5,526,120；5,563,042；5,620,863；5,753,429；5,573,452；5,780,304；5,789,255；5,843,691；5,846,486；5,968,836和5,972,294中有进一步的描述，这些专利申请的公开内容在此引用为参考。

适合用于本发明的这类比色或测光的试剂测试条的例子包括美国专利5,563,042；5,753,452；5,789,255中所述的那些，这些美国专利在此引用为参考。

对照液和测试液的表征

综上所述，该方法的特征是表征或测定样本是对照液还是测试液。换句话说，比色试剂测试条的信号产生系统所产生的数值或信号或者在电化学试剂测试条的反应区所产生的数值或电化学信号可以通过测量计获得，除了用于分析物浓度测定外，还可以用于将液体识别为测试液或对照液。

将液体识别为测试液还是对照液可以在分析物浓度测定步骤前或后或甚至进行过程中进行。这样，相对于分析物浓度测定可以同时或依次进行识别。

相对于分析物测定步骤来说无论何时都可以进行样本识别，通常样本识别都在短时间内完成。短时间是指少于20秒。在电化学方法测定的实施方案中，样本识别通常在从样本导入时间起少于大约1秒内完成，更通常在样本导入时间起大约0.25-0.75秒内完成。在比色法的实施方案中，样本识别通常在样本导入时间起大约10-20秒完成，更通常在样本导入时间起大约12-18秒完成。这样，分析物浓度测定可以比样本识别花费较少的时间、相同的时间或更多的时间，这取决于特定系统和所研究的分析物例如分析物的浓度测定可以花费比0.25-1秒更长的时间，并且可以花费比1-20秒更长的时间。

一般，液体或样本的识别即识别液体为对照液还是测试液包括获得信号或测定并且将其与参考值比较从而导出或测定液体的身份。参考是指预定或标准信号、已知的浓度水平等，例如对使用者已知的标准信号水平或编程序到测量计，比较样本例如与样本有关的信号。一般参考值是可以在样本导入测量计时间起小于大约20秒所观察到的。例如，参考值可以是反射值或电流值，其中电流值是一般在样本导入测量计的时间起小于大约1秒所观察到的并且通常在样本导入起大约0.25-0.75秒所观察到的。反射值一般是在样本导入测量计起大约10-20秒并且通常大约12-18秒所观察到的。在从样本中获得必不可少的信号或测定值反射值或电化学测定值之后，信号可以周期性地或基本连续地获得，如果时间较短则有可能不连续。

如上所述，一旦从样本中获得信号或测定值，根据所获得的信号与参考值例如标准或预定值或水平的关系就能确定样本的身份。例如，在短时期内确定样本的身份，将从使用样本到试剂测试条所产生的信号与储存在测量计中的预定参考值例如电流值、反射值等相比，比较出样本信号。这样通过区分两种液体之间的信号，由于各液体所产生的信号差异和该信号与已知信号水平或参考的比较从而完成样本的识别。例如，在某些实施方案中，样本的识别可以通过获得和比较样本所产生的信号与已知参考值来决定，由此发现信号水平低于参考值，那么样本可以被表征或识别为对照液。另一方面，或者相反发现信号水平等于或显著高于参考值，则样本可以被表征和识别为测试液。更具体地说，在使用电化学方法的实施方案中，如果样本在参考值例如参考电流值之上样本就被识别为对照液，如果在参考值以下，样本就被识别为测试液。在使用比色法的实施方案中，如果样本低于参考值例如参考反射值如在以下更详细描述的K/S值，样本就被识别为对照液，如果在参考值之上，样本就被识别为测试液。

无论怎样把样本的身份与已知信号水平相比较，一旦样本的分析物浓度被识别就已经鉴别出样本是对照液还是测试液，被识别出的样本或分析物浓度可以相应地作进一步的处理。例如，然后将被识别的样本在测量计的记忆中储存或取消，这种储存或取消可以由使用者人工完成或由测量计自动完成。例如，在许多实施方案中，被识别为对照液样本的信号或测定值例如分析物的浓度水平可以从测量计的记忆中取消，同时被识别为测试液的信号或浓度水平被储存。另外一方面，已经被表征或识别为对照液的信号或浓度水平可以储存在测量计例如测量计的记忆元件中，其中它可以和表征为测试液的储存信号或浓度水平区分出来。

鉴别信号为对照信号还是测试信号可以通过各种方法实现，例如对照液信号可以被储存在记忆的分离部分或随着测试液读数被储存，其中它仍然可以从也被储存的测试读数中区别出来例如对照液和/或测试液被“标记”、“表征”或其他可识别为对照液或测试液的方式。无论是否将对照液的读数储存在分离的记忆部分，储存在测量计记忆中的对照液或测试液的分析物浓度都可以回顾和/或分别监控，这样使用者可以看到分析物的含量并且尤其是每个分析物多种含量的平均值而不会被不同来源的分析物浓度杂质所歪曲。例如，多个分析物浓度可以储存在测量计的记忆元件中，这样可以求出多个测定值的平均值，例如可以回顾7、14和30天测试液分析物的浓度而没有对照液浓度值的干扰，例如血液葡萄糖浓度可以储存并求平均值从而使用者可以回顾和监控随着时间从测试液所获得的平均葡萄糖含量而没有包括对照液数值的测试液平均值。如上所述，测量计可以自动进行上述储存/消除功能。

系统

上述方法发现可以使用由测试条和自动装置即测量计组成的系统读取这些测试条。现在更加详细地描述这些系统中的每一部分。

装置

为了实施本发明，发明也提供了测量计，一般是电化学和比色即光学或测光的自动测量计。尽管该测量计适用于很宽范围的分析物，但它们特别适合用于测定葡萄糖，尤其全血中的葡萄糖。用于电化学和比色测定法测定样本中分析物浓度的自动测量计在本领域中是熟知的，例如参见美国专利5,059,394和尚未审查的美国专利申请09/333,793，这些专利的公开内容都在此引用为参考。无论所用的测试系统或测量计是哪种类型，测量计普通特征是它包括记忆元件或储存数据的系统和微处理器或其他适合于进行所需操作和计算并显示结果的编程的电子控制和显示电路。例如，与分析物浓度测定测量计有关的微处理器可以有包括整个系统定时的控制功能，并且还有程序和数据记忆系统或元件，储存对应于分析物浓度含量的数据。

本发明测量计的特征是具有样本识别部件，可以鉴别样本是测试液还是对照液。各种不同的对照液可以根据所用测试系统和所研究的分析物的类型来适用于本发明。但是，对照液一般是包括所研究的预定量分析物的含水溶液，其中分析物的量必不可少地变化。一般，分析物的量可以在大约20mg/dL到600mg/dL，通常在大约40mg/dL到450mg/dL。对照液的其他成分可以包括一种或多种缓冲液、表面活性剂、分散剂、聚合物、染料、防腐剂和消泡剂。

对电化学分析物浓度测定分析和方法所用的对照液来说，对照液一般不含介质溶解缓慢成分如乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和N-丙醇和氧化剂如高锰酸钾、高氯酸钾、重铬酸钾、铁氰酸钾、高氯酸钠和高碘酸钠。在许多实施方案中，对照液基本不含任何氧化还原成分，尤其是当对照液用于电化学分析法时。在另外实施方案中，对照液可以包括能够产生不同于血液所产生的反射曲线的反射成分。例如，可以包括适当的染料，换句话说，染料是反射和吸收的改良剂，其中染料在血红蛋白之外有最大可见光的吸收，尤其当对照液被制备成适用于比色测定法时。比色测定法所适用于对照液的典型染料包括，但不限定为，酞菁-3，4’4”，4-四硫酸铜、四钠盐、3，7-双(二甲基氨基)苯并噻吩-5-嗪氯化物、酞氰铜(II)和1-(1-萘基偶氮)-2-萘酚-3，6-二磺酸二钠盐。

样本识别元件即微处理器可以编程为按照其自身信号值等自动识别样本。信号是指样本所产生的一个或多个数据点，在一段时间经常是一组数据点。在从样本获得所需信号或测定值，例如与比色反应所产生的光的反射相关的信号或与电化学反应所产生的电流相关的信号，在短期内通常少于大约20秒可以周期性地或基本连续地获得信号。

所以，该测量计也包括一个或多个参考值，它们是用来比较样本所产生的一个或多个信号以识别样本是对照液还是测试液。参考值是指一个数值或一系列数值，一般相应于各个时间点。参考值可以是反射值或电流值，取决于具体测试是比色还是电化学测试，这将在下面更详细地描述。

当参考值是反射值时，即，测试是比色测试，参考值可以是反射信号，它是与样本随着时间对一个或多个波长所反射的光的量有关的任何图像或数值。例如，用于比色测定法的参考反射值包括光反射相应的比率，这种比率可以涉及在把样本导入测量计起大约10-20秒并且通常在样本导入测量计大约12-18秒的期间观察到的样本在一个或多个波长所反射的光的颜色强度。任何适当的比率都可以使用，如K/S比率，正如本领域所公知的，其中K是在固相中的光吸收系数而S是光散射系数(参见，例如美国专利5,049,487，该专利的公开内容在此被引用为参考)，通常在大约450到750nm波长，通常大约在650到720nm，更具体地说一般大约700nm。所以，测量计能够将一个或多个参考反射值与样本在特定时间点或时期所产生的一个或多个信号进行比较，其中这种时间期间小于大约20秒，一般大约12-18秒，如上所述。图2显示了典型评估，它显示了从样本导入测量计起15秒在700nm波长处的K/S数值对测量计的对照液和测试液的E系数值的曲线。这样，可以把K/S数值设置为参考值，这样如果样本的K/S大于参考K/S数值，样本就是测试液，而如果样本的K/S值小于参考K/S值，样本就是对照液。所以测量计能够将样本的K/S值与预定的参考值即已知的K/S值进行比较，并根据一个或多个这种比较鉴别样本是对照液还是测试液。

当参考值是电流值时，即测试是电化学测试，参考值可以涉及通常在一段时间所观察到的信号强度或由电化学反应所产生的一个或多个信号的变化率。一般，这种电流信号是从样本导入测量计起小于大约1秒所观察到的并且通常在样本导入起小于大约0.25到0.75秒所观察到的。参考电流值可以是数值如数字值等，其中这种数值涉及在特定时间点或时间期间的电流强度，即电流强度随时间的变化。一般，样本随时间的电流变化率至少在短时间内基本稳定、上升或正斜率，如上所述。图1显示了对照液和测试液的电流随时间变化的典型图。这样，与绝对电流强度或系列电流强度有关的数值可以设定为参照值，如果样本所产生的绝对电流信号大于参考电流值，样本是测试液，如果样本所产生的绝对电流信号小于对照电流值，样本是对照液。另外一方面，与电流随时间变化率有关的数值可以用作参考值。例如，如果电流随时间的变化率即在少于大约1秒或通常小于大约0.25-0.75秒的时间期间内电流变化曲线的斜率，由样本所产生的是大于参考斜率值，样本就是对照液，如果电流变化率即斜率小于参考斜率值，样本就是测试液。

如上所述，测量计也包括记忆元件，它是可储存数据的数字集成电路和微处理器操作系统。在许多实施方案中，该记忆元件储存了多个分析物浓度。按照本发明，记忆元件也可以储存多种对照液和测试液的多个分析物浓度，这样对照浓度和测试浓度仍然可以在计算机的记忆元件中相互区别。有益地是，测量计也可以编程从其记忆中取消某些分析物的浓度值并同时储存其他值，其中这种取消和储存可以人工或自动完成，但一般它可以自动实现。例如，测量计可以自动取消对照液的分析物浓度同时储存测试液的分析物浓度。

在许多实施方案中，测量计也有计算方法例如算法，它能够求出在记忆中所储存的多个储存分析物浓度的平均值，通常没有掺杂来自不同样本类型的分析物浓度值，例如求所储存的测试液数据的平均值而没有掺杂对照液的数据。

工具盒

本发明也提供了用于实施本发明方法的工具盒。本发明的工具盒包括至少一个如上所述的装置。该工具盒也可以包括获得生理样本的部件。例如，当生理样本是血液时，该工具盒包括可获得血液样本的部件，例如刺手指的针、取血针等。另外，该工具盒可包括如上所述的对照液例如葡萄糖对照液。某些工具盒可以包括一种或多种测试条。最后，该工具盒还可以包括使用该装置测定样本中分析物浓度的说明书。该说明书可以打印在基质如纸或塑料上等。这样，说明书可以放在工具盒的包装内部，在工具盒或其容器组件的(即与包装或后包装有关)等中。在其他实施方案中，说明书存在于电子储存数据文件中，放在适当计算机可读储存介质中，例如CD-ROM、磁盘等。

实施例

下列实施例的提供是为了详细说明而不是限定的。

1.电化学分析物浓度测定实施例

制备对照液

用下列组份和各自量制备对照液。

成分	作用	含量
			柠康酸	缓冲液	0.0833g
柠康酸二钾	缓冲液	1.931g
			对羟基苯甲酸甲酯	防腐剂	0.050％w/w
Germal II	防腐剂	0.400％w/w
			右旋糖T-500	粘度改良剂	3.000％w/w
Pluronic 25R2	芯给剂	0.050％w/w
			1-[(6-甲氧基-4-硫-间-甲苯)偶氮]-2-萘酚-6-磺酸二钠盐	颜色	0.100％w/w
D-葡萄糖	分析物	50,120或400mg
			去离子水	溶剂	100g

首先通过溶解所需量的酸和盐到去离子水中来制备柠康酸缓冲液pH6.5±0.1。接着，加入对羟基苯甲酸甲酯，搅拌溶液直到防腐剂全部溶解。随后依次加入右旋糖T-500、Germal II、Pluronic 25R2和1-[(6-甲氧基-4-硫-间-甲苯)偶氮]-2-萘酚-6-磺酸二钠盐，在完全溶解以前加入的化学物质。这时，检验对照液的pH，接着加入所需量的葡萄糖从而得到低、正常或高葡萄糖含量的对照液。在葡萄糖完全溶解后，将对照液放置在室温过夜。最后，用Yellow Springs仪器有限公司生产的2700型选择性生化分析仪验证葡萄糖的浓度。

B.测试

将如上所说明的电化学测试条插入电化学测量计并且将测试液(即全血)或对照液的样本(大约2μL或更小)放置在测试条上。然后测量计在如上所述的特定时间间隔测定电流，并且将电流强度与预先编程到测量计的数值进行比较，该数值与特定样本类型有关。然后测量计表征出样本。

C.结果

图1显示了“电流反应”图，其中来自测量计的输出值即电流被绘制成对照液样本的时间函数图，鉴别CF具有50mg/dL和400mg/dL的预定葡萄糖浓度水平，血液样本鉴别为具有0、40和600mg/dL的目标葡萄糖浓度的TF。在对照液时，不论它有低(50mg/dL)还是高(400mg/dL)的葡萄糖浓度，最初电流的强度都是非常小的(负1-2μA)。当把测试液(即全血)应用到测试条上时，测量计最先测定到强度显著大于对照液所产生的强度的电流值。在图1中，对照液(CF)之后是各葡萄糖浓度(样本号1-2)，血液表示为TF(样本号3-8)并且之后是各％血球比容和葡萄糖浓度mg/dL(例如样本TF-70-34是指含有70％血球比容和34mg/dL葡萄糖等的全血)。结果证实对照液和测试液间的差异可以使用含有宽范围的葡萄糖浓度和宽含量的红细胞的测试液获得。

这样图1显示了在样本导入试剂测试条后开始第1秒的整个过程中对照液的电流显著低于测试液或血液所获得的电流。所以，对照液和测试液的相异读数使得测量计的样本识别部件表征或识别样本为对照液或测试液并且如上所述处理样本。

II.比色分析物浓度测定实施例

A.对照液的制备

使用下列成分和各自的浓度制备对照液。

成分	作用	最终浓度(％w/w)
			聚乙酸乙烯酯	聚合物，样本穿透和反射改良剂	14.3
酞菁-3，4’4”，4’-四硫酸铜、四钠盐	染料，反射改良剂	0.0075
			Aerosil 200	分散剂	0.1
苯甲酸钠	防腐剂	0.2
			EDTA 二钠	防腐剂	0.1
Dow B乳液	消泡剂	0.02
			D-葡萄糖	分析物	40,100,300mg/dL
蒸馏水	溶剂	85.7

比色测定法对照液的制备是在适当容器中依次将上表所列成分加入蒸馏水，同时搅拌容器中的内容物。加入所需量的葡萄糖作为最后化学物，然后在封闭的容器中将对照液加热到90℃2小时。在室温平衡24小时后，用Yellow Springs仪器有限公司生产的2700型选择性生化分析仪测定葡萄糖的浓度。

B.测试

将如上所述构造的光度测试条插入光学测量计并且用移液管将至少大约5μL的对照液或全血沉积在测试条上。为了区分对照液和测试液，测量计在样本使用后15秒测定该测试条在700nm处的反射值。在特定光波长的颜色强度可以用K/S描述，其中K是在固相中的光吸收系数而S是光散射系数(参见美国专利5,049,487，它的公开内容在此被引用为参考)。

C.结果

结果表明对照液和血液之间的K/S 15,700数值有显著差异。

图2显示了样本导入试剂测试条后最初15秒的“反射响应”图。在图2的图中，对具有预定葡萄糖浓度40mg/dL的对照液样本(被标记为方块)和具有33-46mg/dL的葡萄糖浓度和18％血球比容的血液样本(被标记为叉号)来说，输出信号即在700nm处的K/S反射读数被绘制成测量计校准系数E的函数。

图2证实了在样本导入试剂测试条后启始15秒的全部过程中，对照液显示出比宽范围的E系数的血液样本有显著较低的反射信号。具体来说，对照液的K/S平均值等于0.0589，标准误差0.0135，同时血液样本的K/S平均值等于0.3651，0.0323标准误差。所以，对照液和测试液的不同读数能够使测量计的样本识别部件表征或鉴别样本是对照液还是测试液并如上所述相应地处理样本。

从上述结果和讨论中清楚地知道上述发明提供了在分析物浓度测试法中识别样本是对照液还是测试液的简单而精确的方法。上述发明有许多优点，包括从测量计的记忆中储存和取消分析物浓度值，使用简单的对照液和使用电化学和比色测定法。这样，本发明对本领域有显著贡献。

在说明书中所引用的所有公开出版物和专利在此都引入作为参考，就象每个单独的公开出版物或专利都具体而分别说明被引用为参考。任何公开出版物的引用都是在申请日前的公开内容，不应该理解为由于在先发明而使本发明不能在这些出版物之前被授权。

尽管已经通过详细说明和为清楚理解为目的的实施例详细地描述了上述发明，但是根据本发明的教导在不脱离所附权利要求的构思或范围进行某些变化和改良对本领域普通技术人员来说都是显而易见的。

Claims (13)

1.一种测定样本中分析物浓度的测量计，其中该测量计包括可鉴别样本是测试液还是对照液的微处理器，其中该微处理器包含至少一个参考电流值，并且该电流值是从样本导入测量计起少于1秒内所观察到的。

2.按照权利要求1的测量计，其中该测量计还包括能够存储多个分析物浓度的集成电路。

3.按照权利要求2的测量计，其中集成电路能够区别地存储对照液和测试液的多个分析物浓度。

4.按照权利要求2的测量计，其中该测量计能够对存储于集成电路中的多个分析物浓度求平均值。

5.按照权利要求2的测量计，其中该测量计能够在将测试液的分析物浓度存储于集成电路中的同时从集成电路中除去对照液的分析物浓度。

6.一种测定样本中分析物浓度的系统，该系统包括：

(a)有样本接收区的试剂测试条，和

(b)权利要求1所述的测量计。

7.一种测定样品中分析物浓度的方法，该方法包括：

提供一种系统，该系统含有具有样本接收区的试剂测试条，和测定导入样本接收区的样本中分析物浓度的电化学测量计；

把样本导入样本接收区，其中样本选自对照液和测试液，其中对照液不含介质溶解缓慢的成分和氧化剂；

用测量计测定样本产生的信号；

将测定的信号值与参考值进行比较；

通过比较，鉴别样本是对照液还是测试液，其中对照液产生的测定信号低于参考值，测试液产生的测定信号高于参考值，所述参考值为电流值，而且其在样本导入测量计起少于1秒内观察得到；

测定样本中分析物的浓度。

8.按照权利要求7的方法，其中在样本导入时起少于1秒内测定出样本是对照液还是测试液。

9.按照权利要求7的方法，其中测定信号是电流信号，参考值是1μA至15μA。

10.按照权利要求7的方法，其进一步包括：

将测定的分析物浓度测量值和鉴别的样本类型存储于测量计的集成电路中。

11.按照权利要求10的方法，其进一步包括：

计算在一个预定时间内存储的测试液的分析物浓度值的平均值，由此使测试液的分析物浓度值的平均值不包括对照液的分析物浓度值。

12.按照权利要求7的方法，其中所述分析物是葡萄糖。

13.按照权利要求7的方法，其中所述测试样本是全血。

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