[发明专利]用于生物传感器的未足量识别系统

说明书

相关申请的参考

本申请要求2009年11月10日提交的题目为“Underfill RecognitionSystem for a Biosensor(用于生物传感器的未足量识别系统)”的美国临时申请No.61/259,807的优先权，在此引入它的全部内容作为参考。

背景技术

生物传感器通常分析诸如全血、尿液或唾液等生物流体的样品。样品是可能含有未知量分析物的组合物。通常，样品是液体形式并且是含水混合物。样品可以是生物样品的衍生物，如提取物、稀释物、滤出物或复水的沉淀物。生物传感器通常测定诸如酮、葡萄糖、尿酸、乳酸盐、胆固醇或胆红素等一种或多种分析物(作为存在于样品中的物质)的浓度。分析测定样品中的分析物的存在和/或浓度。

这种分析可用来诊断和治疗生理异常。例如，糖尿病患者可使用生物传感器来测定血液中葡萄糖水平以调整饮食和/或用药。当生物流体的样品不够大时，生物传感器可能是未足量的。未足量生物传感器可能提供生物流体的不准确分析。识别并防止这些不准确分析的能力可以增大从生物传感器获得的浓度值的准确度和精确度。

许多生物传感器测量电信号以测定生物流体样品中的分析物浓度。当激励信号被施加至样品时，分析物通常经历氧化/还原或氧化还原反应。可以将酶或类似物质添加至样品以增强氧化还原反应的特异性。激励信号通常为诸如电流或电位等电信号。氧化还原反应响应于激励信号产生输出信号。输出信号通常为诸如电流或电位等另一个电信号，其可被测量并与样品中的分析物浓度相关联。

大多数生物传感器具有测量装置和传感带。生物流体样品被导入传感带的样品室中。传感带放置在测量装置中以用于分析。测量装置将激励信号施加至与传感带中的电导体连接的电触点，电导体通常与延伸至样品室中的工作电极、对电极、和/或其他电极连接。电极将激励传送至沉积在样品室中的样品中。激励信号引起氧化还原反应而产生输出信号。测量装置响应于输出信号测定分析物浓度。

传感带可以包括与生物流体样品中的分析物起反应的试剂。试剂可以包括用于促进分析物氧化还原的离子化剂，以及有助于分析物与电极间的电子转移的介体或其他物质。离子化剂可以是分析物特异性酶，诸如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶，其催化全血样品中的葡萄糖氧化。这些试剂可以包括将酶与介体固持在一起的粘结剂。粘结剂是一种材料，它为试剂提供物理支持并容纳试剂，同时与试剂具有化学兼容性。

许多生物传感器包括未足量检测系统以防止或筛除与不足体积的样品尺寸相关联的分析。一些未足量检测系统具有一个或多个指示电极，指示电极可以是单独的或者是用于测定样品中分析物浓度的工作电极、对电极或其他电极的一部分。其他未足量检测系统除了用来将激励信号施加至生物流体样品的对电极和工作电极外还具有第三或指示电极。其他未足量检测系统具有与对电极电连通的子元件。不同于工作电极和对电极，导电的子元件、触发电极等不用于测定由生物传感器产生的分析物特异性信号。因此，它们可以是裸导线、含有诸如介体等非分析物特异性试剂的导体等。

生物传感器使用指示电极、第三电极或子元件来检测传感带内的样品室的部分和/或完全充填。通常，当样品存在于样品室中时，电信号在指示电极之间、第三电极和对电极之间、或者子元件和工作电极之间经过。电信号指示样品是否存在以及样品是否部分或全部地充填样品室。使用具有第三电极的未足量检测系统的生物传感器描述于美国专利No.5,582,697中。使用具有对电极的子元件的未足量检测系统的生物传感器描述于美国专利No.6,531,040中。

虽然这些未足量检测系统平衡了不同优缺点，但并不理想。这些未足量检测系统通常需要额外组件，如指示电极或第三电极。额外组件可增加传感带的制造成本，并且可由于制作的可变性而导入额外的不准确度和不精确度。这些未足量检测系统还可能需要较大样品室或储集器以容纳指示电极或第三电极。较大的样品室可能增加分析物的准确和精确分析所需的样品尺寸。准确度包括由生物传感器所测得的分析物的量与样品中分析物的真实量的接近程度。准确度可以表示为生物传感器的分析物读数与参考分析物读数相比的偏差。精确度包括对相同样品的多次分析物测量的接近程度。精确度可以表示为多次测量之间的展度(spread)或方差。

此外，这些未足量检测系统可能被样品室的不均匀或缓慢充填所影响。不均匀或缓慢充填可能当样品尺寸足够大时造成这些系统指示出传感带未足量充填。不均匀或缓慢充填也可能当样品尺寸不够大时造成这些系统指示出传感带被充填。