[发明专利]利用具有脉冲式DC块的测试序列电化学测量分析物的方法及结合其的设备、装置和系统

说明书

对相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有2013年3月15日提交的美国临时专利申请No.61/792,748和61/801,826的优先权，其中每一个通过引用并入本文，如同以其全部内容阐述。

技术领域

本公开一般地涉及数学和医学，并且更具体地，其涉及基于从具有至少一个脉冲式直流(DC)块的电测试序列获得的响应电流电化学测量液体样本中的分析物的方法。

背景技术

可以从电化学测量液体样本(即，生物的或环境的)中的分析物实现明显的益处。例如，患有糖尿病的个体能够从测量葡萄糖中受益。心脏病的这些潜在危险群能够从测量其他分析物当中的胆固醇和甘油三酯中受益。这些仅是测量生物样本中的分析物的益处的几个例子。医学科学的进步标志了能够在液体样本中电化学分析的越来越多数目的分析物。

电化学测量分析物(如葡萄糖)的当前方法的准确度会受到多种混杂变量的负面影响，这些混杂变量包括试剂厚度的变化、试剂的润湿、样本扩散的速率、血细胞比容(Hct)、温度、盐和其他混杂变量。这些混杂变量会引起例如与葡萄糖成比例的电流响应的观察到的幅度的增加或减小，从而导致与“真实”葡萄糖浓度的偏差。

已知用于校正可归于测试样本的变化和生物传感器特性的错误的多种方法。一些方法设法实施对分析物测量的主动校正。例如，美国专利申请公开No.2009/0236237公开了生物传感器测量系统，其包括用于基于环境温度的测量、生物传感器自身的温度、或生物传感器附着到测量设备时与样本被提供到生物传感器时之间的时间来校正分析物测量的温度校正算法。在另一个示例中，美国专利No.7,407,811公开了用于测量血糖的系统和方法，其通过测量血液样本对AC激励的阻抗来校正温度、Hct和其他混杂变量的变化，并使用该阻抗(或阻抗导出的导纳和相位信息)来校正这种干扰物的影响。

其他方法设法控制生物传感器的物理特性。例如，美国专利No.7,749,437公开了用于控制试剂厚度和均匀度的方法。

还已经存在使用脉冲式信号实施电化学分析物测量的尝试。例如，Barker等公开了可以向测试电池应用交替极谱方波电位，并且恰在所应用的电压的每次变化之前测量出AC电流响应的振幅以检测金属离子的浓度。参见Barker等(1952)Int’l Congr.Anal.Chem.77：685-696。Barker等还公开了他们的方法改善了双层电容电流的速率对A/C极谱仪的灵敏度的不期望的影响。

另外，Gunasingham等公开了一种针对基于介体的酶电极的脉冲式安培计量检测方法，其向工作电极应用电位脉冲信号并测量电流响应。参见Gunasingham等(1990)J.Electroanal.Chem.287：349-362。脉冲信号在基础电位和激励电位之间交替。公开了范围从小于100毫秒到大于1秒的激励电位脉冲持续时间，并且在每个氧化电位脉冲的最后16.7毫秒期间发生了电流采样。也参见美国专利No.5,312,590，其公开了应用脉冲式激励序列，其在300-500毫秒的0V和50-60毫秒的150mV之间交替。

另外，Champagne等公开了一种伏安法测量方法，其向电化学电池的电极上应用可变的电位信号以产生电化学反应，并测量所得到的电流响应。参见美国专利No.5,980,708。使用了方波形电位以驱动测试电池电极。在电流响应内的时间段上对正和负电流响应进行了积分，并且对积分电流进行了求和以计算电流测量。本文公开的脉冲式伏安法测量方法的示例使用了具有脉冲高度为30mV、阶跃高度为5mV、循环周期为100毫秒、脉冲宽度为40毫秒和采样时间为35毫秒的输入信号。Champagne等进一步公开了确保被应用到电极的方波信号的上升时间足够快以允许电流测量。

Wu等公开了使用门控安培计量脉冲序列，包括顺序激励电位和恢复的多个占空比。参见美国专利申请公开No.2008/0173552。激励电位向电化学电池提供恒定电压。在激励电位期间产生了电流响应并对其进行了测量。电流在恢复期间减小至少一半且优选地减小到零。减小的恢复电流通过开路条件而被提供到电化学电池。Wu等因此公开了优选的恢复基本上不同于应用零电位恢复，因为这些恢复在恢复期间提供了独立的扩散和分析物反应，而没有所应用的电位的影响，即使所应用的电位为零伏。