CN101533007A - 降低电化学测试条中直接干扰电流的影响的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了当使用电化学传感器(62)来测量分析物时降低干扰化合物影响的方法。本发明方法特别适用于电化学传感器，其中传感器(62)包括衬底(50)、第一个和第二个工作电极(10、12)和参比电极(14)，并且第一个和第二个工作电极或者仅第二个工作电极包括没有试剂(22)的区域。在本发明中，描述了使用本发明测试条实施方案的算法，其以数学手段校正干扰物影响。

Description

降低电化学测试条中直接干扰电流的影响的方法

本申请是申请号为200480039533.5，发明名称为“降低电化学测试条中直接干扰电流的影响的方法”的专利申请的分案申请。

发明领域

本发明一般涉及降低干扰化合物对通过分析物测量系统进行的测量的影响的方法，更具体来说，涉及降低使用电化学测试条的葡萄糖监测系统中直接干扰电流的影响的方法，所述电化学测试条具有有着未涂布区域的电极。

发明背景

在很多情况下，电化学测量系统可由于生理流体中常见的干扰化合物的氧化而具有增高的氧化电流，所述干扰化合物是例如扑热息痛、抗坏血酸、胆红素、多巴胺、龙胆酸、谷胱甘肽、左旋多巴、甲基多巴、妥拉磺脲、甲苯磺丁脲和尿酸。因此，通过降低或消除由干扰化合物产生的那部分氧化电流，可提高葡萄糖测量仪的准确度。理想情况是，应当没有由任何干扰化合物产生的氧化电流，这样整个氧化电流仅取决于葡萄糖浓度。

因此，希望提高在可能的干扰化合物例如在生理流体中常见的抗坏血酸盐、尿酸盐和扑热息痛存在下，电化学传感器的准确度。对于这样的电化学传感器，分析物的实例可包括葡萄糖、乳酸盐和果糖胺。虽然葡萄糖是所讨论的主要分析物，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明也可用于其它分析物。

氧化电流可通过几条途径产生。特别是，所期望的氧化电流由氧化还原介体与所关注的分析物(例如葡萄糖)的相互作用产生，而不期望的氧化电流通常由在电极表面被氧化以及通过的与氧化还原介体的相互作用而被氧化的干扰化合物产生。例如，某些干扰化合物(例如扑热息痛)在电极表面被氧化。其它干扰化合物(例如抗坏血酸)通过与氧化还原介体的化学反应而被氧化。在葡萄糖测量系统中，干扰化合物的氧化引起测量的氧化电流既依赖于葡萄糖的浓度也依赖于任何干扰化合物的浓度。因此，在干扰化合物以与葡萄糖同样的效率氧化，并且相对于葡萄糖浓度，干扰化合物的浓度是高的时，葡萄糖浓度的测量可通过降低或消除干扰化合物对总氧化电流的贡献而得到改善。

降低干扰化合物的影响的一个已知策略是使用带负电荷的薄膜来覆盖工作电极。作为一个实例，可以使用磺化氟代聚合物例如NAFION^TM来排斥所有带负电荷的化学物质。一般情况下，大部分干扰化合物例如抗坏血酸盐和尿酸盐带有负电荷，因此，带负电荷的薄膜阻止带负电荷的干扰化合物到达电极表面以及在电极表面上被氧化。然而，由于某些干扰化合物例如扑热息痛不带负电荷，并且从而可以通过带负电荷的薄膜，所以该技术不总是成功的。该技术也不能降低由于干扰化合物与某些氧化还原介体的相互作用而产生的氧化电流。在工作电极上使用带负电荷的薄膜还可阻止某些常用的氧化还原介体例如铁氰化物通过带负电荷的薄膜来与电极进行电子交换。

可用于降低干扰化合物的影响的另一个策略是在工作电极顶部使用尺寸选择薄膜。作为一个实例，可以将100道尔顿尺寸排阻薄膜例如乙酸纤维素薄膜来覆盖工作电极，以排除分子量大于100道尔顿的所有化学物质。大部分干扰化合物的分子量大于100道尔顿，因此被排除而不能在电极上被氧化。然而，这样的选择薄膜通常使得测试条的制造更复杂，并且由于氧化的葡萄糖必须通过选择薄膜扩散到达电极而增加了测量时间。

可用于降低干扰化合物的影响的另一个策略是使用具有低氧化还原电位的氧化还原介体，例如氧化还原电位为约-300mV至+100mV(当关于饱和甘汞电极测量时)的氧化还原介体。因为氧化还原介体具有低氧化还原电位，施加给工作电极的电压也可以较低，这降低了干扰化合物被工作电极氧化的速度。具有较低氧化还原电位的氧化还原介体的实例包括锇联吡啶络合物、二茂铁衍生物和醌衍生物。该策略的缺点是，具有较低氧化还原电位的氧化还原介体经常难以合成，较不稳定以及具有低的水溶解度。

可用于降低干扰化合物的影响的另一个策略是使用涂布了氧化还原介体的伪电极。在某些情况下，还可以将伪电极用惰性蛋白或失活的氧化还原酶。伪电极的目的是在电极表面上氧化干扰化合物和/或氧化被干扰化合物还原的氧化还原介体。在该策略中，将在伪电极上测量的电流从在工作电极测量的总氧化电流中减去，以消除干扰影响。该策略的缺点是，其需要测试条包括不能用于测量葡萄糖的另外的电极和另外的电连接(即伪电极)。包括伪电极是在葡萄糖测量系统中无效率地使用电极。

发明概述

本发明涉及当使用电化学传感器来检测分析物时降低干扰物影响的方法。可用于本发明方法的电化学传感器包括衬底、至少第一个和第二个工作电极和参比电极。将试剂层布置在电极上，使得试剂层完全覆盖第一个工作电极的全部区域，并且仅部分覆盖第二个工作电极。在本发明方法中，使用在第二个工作电极的未被试剂层覆盖的部分上产生的氧化电流来校正干扰物对葡萄糖测量的影响。

本发明还包括降低电化学传感器中的干扰的方法，包括下列步骤：测量在第一个工作电极上的第一个氧化电流，其中第一个工作电极被试剂层覆盖；测量在第二个工作电极上的第二个氧化电流，其中试剂层仅部分覆盖第二个工作电极；和计算代表预选择的分析物(例如葡萄糖)的浓度的校正氧化电流。在该计算中，使用第二个工作电极的覆盖面积与未覆盖面积的比例来消除干扰物对氧化电流的影响。更具体来说，可使用以下公式来计算校正电流值，

$G={\mathrm{WE}}_1-\left\{\left(\frac{A_{\mathrm{cov}}}{A_{\mathrm{unc}}}\right)X({\mathrm{WE}}_2-{\mathrm{WE}}_1)\right\}$

其中G是校正电流密度，WE₁是在第一个工作电极上的未校正电流密度，WE₂是在第二个工作电极上的未校正电流密度，A_cov是第二个工作电极的涂布面积，A_unc是第二个工作电极的未涂布面积。

在可用于本发明的电化学测试条的一个实施方案中，电化学葡萄糖测试条包括第一个和第二个工作电极，其中第一个工作电极被试剂层完全覆盖，而第二个工作电极仅被试剂层部分覆盖。因此，第二个工作电极具有试剂涂布面积和未涂布面积。试剂层可包括例如氧化还原酶例如葡萄糖氧化酶和氧化还原介体例如铁氰化物。第一个工作电极将具有两个氧化电流源的叠加，一个来自葡萄糖，另一个来自干扰物。类似地，第二个工作电极将具有三个电流源的叠加，这三个电流源分别来自葡萄糖、在试剂涂布部分上的干扰物以及在未涂布部分上的干扰物。由于在该区域中没有试剂，所以第二个工作电极的未涂布部分仅氧化干扰物，而不氧化葡萄糖。在第二个工作电极的未涂布部分上测量的氧化电流可由于估计总干扰物氧化电流，和计算消除了干扰物影响的校正氧化电流。

在可用于本发明方法中的另一个测试条实施方案中，电化学葡萄糖测试条包括第一个和第二个工作电极，其中第一个和第二个工作电极仅被试剂层部分覆盖。因此，在该实施方案中，第一个和第二个工作电极都具有试剂涂布部分和未涂布部分。第一个工作电极的第一个未覆盖面积与第二个工作电极的第二个未覆盖面积是不同的。使用在第一个和第二个工作电极的未涂布部分上测量的氧化电流来估计未涂布部分的干扰物氧化电流，和计算校正葡萄糖电流。

本发明还包括降低电化学传感器中的干扰的方法，包括下列步骤：测量在第一个工作电极上的第一个氧化电流，其中第一个工作电极被试剂层部分覆盖；测量在第二个工作电极上的第二个氧化电流，其中试剂层仅部分覆盖第二个工作电极；和计算代表预选择的分析物(例如葡萄糖)的浓度的校正氧化电流。在该计算中，使用第一个和第二个工作电极的覆盖面积与未覆盖面积的比例来消除干扰物对氧化电流的影响。更具体来说，可使用以下公式来计算校正电流值，

其中f₁等于A_cov1/A_unc1；f₂等于A_cov2/A_unc2；A_unc1是第一个工作电极的未涂布面积；A_unc2是第二个工作电极的未涂布面积；A_cov1是所述第一个工作电极的涂布面积；A_cov2是第二个工作电极的涂布面积；G是校正电流值；WE₁是在第一个工作电极上的未校正电流密度，且WE₂是在第二个工作电极上的未校正电流密度。

附图简述

通过下面给出示例性实施方案的详细描述，可以更好地了解本发明的特征和优点，其中使用了本发明的原理以及附图：

图1是根据本发明一个实施方案的测试条的部件分解透视图。

图2是测试条的远端部分的简化平面视图，所述测试条是根据图1所示的本发明实施方案的测试条，并且包括导电层和绝缘层。

图3是根据图1所示本发明实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层以及绝缘层和导电层的位置。

图4是根据本发明另一个实施方案的测试条的部件分解透视图。

图5是测试条的远端部分的简化平面视图，所述测试条是根据图4所示的本发明实施方案的测试条，并且包括导电层和绝缘层。

图6是根据图4所示本发明实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层以及绝缘层和导电层。

图7是根据图4所示本发明实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层以及导电层。

图8是根据本发明另一个实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层，其具有有助于降低IR位降效应的导电层。

图9是根据本发明另一个实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层以及导电层和绝缘层，这样存在两个具有未涂布部分的工作电极。

图10是根据本发明另一个实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层以及导电层和绝缘层，这样存在两个具有未涂布部分的工作电极。

图11表示了在根据本发明设计的测试条的第一个工作电极上的电流，测量是用添加了不同水平尿酸的70mg/dL葡萄糖的血样进行的。

图12表示了在根据本发明设计的测试条的第一个工作电极上的电流，测量是用添加了不同水平尿酸的240mg/dL葡萄糖的血样进行的。

图13是具有整体刀片的测试条的部件分解透视图。

图14是表明与测试条连接的测量仪的简化图解图，所述测试条具有布置在衬底上的第一个接触点(contact)、第二个接触点和参比接触点。

发明详述

本发明包括用于提高电化学葡萄糖测量系统的选择性的测试条和方法。

图1是根据本发明第一个实施方案的测试条的部件分解透视图。在图1所示的本发明实施方案中，用于测量体液例如血液或间隙液中葡萄糖浓度的电化学测试条62包括第一个工作电极10和第二个工作电极12，其中第一个工作电极10被试剂层22完全覆盖，而第二个工作电极12仅被试剂层22部分覆盖。因此，第二个工作电极具有试剂涂布部分和未涂布部分。试剂层22可包括例如氧化还原酶如葡萄糖氧化酶和氧化还原介体例如铁氰化物。因为铁氰化物在碳电极上具有约400mV的氧化还原电位(当相对于饱和甘汞电极测量时)，所以引入体液例如血液可通过氧化还原介体和/或工作电极产生显著的干扰物氧化，从而产生显著的不期望的氧化电流。因此，在第一个工作电极10上测量的氧化电流将是氧化电流源的叠加：由于葡萄糖的氧化而产生的第一个期望的氧化电流，和通过干扰物产生的第二个不期望的氧化电流。在第二个工作电极12上测量的氧化电流也将是氧化电流源的叠加：由于葡萄糖的氧化而产生的第一个期望的氧化电流，在第二个工作电极12的覆盖部分上通过干扰物产生的第二个不期望的氧化电流，和在第二个工作电极12的未覆盖部分上通过干扰物产生的第三个氧化电流。第二个工作电极12的未涂布部分将仅氧化干扰物，而不氧化葡萄糖，因为在第二个工作电极12的未涂布部分上没有试剂。因为在第二个工作电极12的未涂布部分上测量的氧化电流与葡萄糖无关，并且二个工作电极12的未涂布面积是已知的，所以可以计算出第二个工作电极12的未涂布部分的干扰物氧化电流。从而，使用计算的第二个工作电极12的未涂布部分的干扰物氧化电流以及知道第一个工作电极10的面积和第二个工作电极12的涂布部分的面积，能够计算出消除了在电极上氧化的干扰化合物的影响的校正葡萄糖电流。

图1是根据本发明第一个实施方案的测试条62的部件分解透视图。如图1所示的测试条62可通过一系列6个连续印制步骤来生产，这些步骤是将6层材料置于衬底50上。可通过例如筛网印制将这6个层沉积在衬底50上。在本发明的一个实施方案中，这6层可包括导电层64、绝缘层16、试剂层22、粘合层66、亲水层68和顶层40。导电层64可进一步包括第一个工作电极10、第二个工作电极12、参比电极14、第一个接触点11、第二个接触点13、参比接触点15和测试条检测板17。绝缘层16可进一步包括切口(cutout)18。粘合层66可进一步包括第一个粘着垫24、第二个粘着垫26和第三个粘着垫28。亲水层68可进一步包括第一个亲水性膜32和第二个亲水性膜34。顶层40可进一步包括透明部分36和不透明部分38。如图1所示，测试条62具有第一个侧面54和第二个侧面56、电极远侧58和电极近侧60。下面的章节将更详细地描述测试条62的各个层。

在本发明的一个实施方案中，衬底50是电绝缘材料例如塑料、玻璃、陶瓷等。在本发明的一个优选实施方案中，衬底50可以是塑料例如尼龙、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PETG或聚酯。更具体来说，聚酯可以是例如由DuPont Teijin Films生产的

 ST328。衬底50还可以包括丙烯酸涂层，涂层是涂在一个或两个侧面上来改善墨粘合。

沉积在衬底50上的第一层是导电层64，该层包括第一个工作电极10、第二个工作电极12、参比电极14和测试条检测板17。根据本发明，可以以图1所示的限定几何学，用具有乳胶图案的筛网来沉积材料例如导电碳墨。参比电极14还可以是反电极、参比电极/反电极或准参比电极。可通过筛网印制、轮转凹板印制、溅射、蒸发、无电喷镀、喷墨、升华、化学气相沉积等将导电层64沉积在衬底50上。可用于导电层64的合适的材料是Au、Pd、Ir、Pt、Rh、不锈钢、掺杂的氧化锡、碳等。在本发明的一个实施方案中，碳墨层可具有1-100微米，更特别是5-25微米，甚至更特别是约13微米的高度。导电层的高度可根据所需要的导电层的电阻以及用于印制导电层的材料的电导率而改变。

第一个接触点11、第二个接触点13和参比接触点15可用于和测量仪电连接。这使得测量仪分别通过第一个接触点11、第二个接触点13和参比接触点15与第一个工作电极10、第二个工作电极12和参比电极14电联通。

沉积在衬底50上的第二个层是绝缘层16。如图1所示，将绝缘层16沉积在至少一部分导电层64上。图2是测试条62的远端部分的简化平面视图，该图重点突出了第一个工作电极10、第二个工作电极12和参比电极14相对于绝缘层16的位置。绝缘层16还包括切口(cutout)18，其可具有如图1和2所示的T-形结构。切口18暴露了可以被液体润湿的一部分第一个工作电极10、第二个工作电极12和参比电极14。切口18进一步包括远端切口宽度W1、近端切口宽度W2、远端切口长度L4和近端切口长度L5。如图2所示，远端切口宽度W1与第一个工作电极10和参比电极14的宽度相对应。远端切口长度L4所对应的长度大于第一个工作电极10与参比电极14的长度之和。近端切口宽度W2和近端切口长度L5形成暴露了第二个工作电极12的宽度和长度的矩形切面。根据本发明，远端切口宽度W1、近端切口宽度W2、远端切口长度L4和近端切口长度L5可分别具有约0.7、1.9、3.2和0.43mm的尺寸。在本发明的一个实施方案中，第一个工作电极10、参比电极14和第二个工作电极12分别具有长度L1、L2和L3，它们可分别为约0.8、1.6和0.4mm。电极间距S1是第一个工作电极10与参比电极14之间的距离；以及参比电极14与第二个工作电极12之间的距离，其可以为约0.4mm。

沉积在衬底50上的第三个层是试剂层22。如图1所示，试剂层22布置在导电层64和绝缘层16的至少一部分上。图3是根据本发明第一个实施方案的测试条62的远端部分的简化平面视图，该图重点突出了试剂层22相对于第一个工作电极10、第二个工作电极12、参比电极14和绝缘层16的位置。试剂层22可以是如图1和3所示的矩形，该矩形具有试剂宽度W3和试剂长度L6。在本发明的一个实施方案中，试剂宽度W3可以为约1.3mm，且试剂长度L6可以为约4.7mm。在本发明的另一个实施方案中，试剂层22具有足够大的宽度W3和长度L6，使得试剂层22完全覆盖第一个工作电极10和参比电极14。然而，试剂层22具有适当大小的宽度W3和长度L6，使得第二个工作电极没有被试剂层22完全覆盖。在这样的方案中，如图3所示，第二个工作电极12具有涂布部分12c和未涂布部分12u。未涂布部分12u可以成两个矩形的形状，其中未涂布部分12u具有翼宽度W4和对应于第二个工作电极长度L3的长度。作为非限制性实例，翼宽度W4可以为约0.3mm。在本发明的一个实施方案中，试剂层22可包括氧化还原酶例如葡萄糖氧化酶或PQQ-葡萄糖脱氢酶(其中PQQ是吡咯并-喹啉-醌的首字母组合词)，和氧化还原介体例如铁氰化物。

沉积在衬底50上的第四个层是粘合层66，其包括第一个粘着垫24、第二个粘着垫26和第三个粘着垫28。第一个粘着垫24和第二个粘着垫26形成样本接收室的壁。在本发明的一个实施方案中，第一个粘着垫24和第二个粘着垫26可布置在衬底50上，使得这两个粘着垫都不接触试剂层22。在其中不需要减小测试条体积的本发明的另一个实施方案中，可将第一个粘着垫24和/或第二个粘着垫26布置在衬底50上，使得其与试剂层22重叠。在本发明的一个实施方案中，粘合层66具有约70-110微米的高度。粘合层66可包括双侧压敏粘合剂、UV固化粘合剂、热激活粘合剂、热固化粘合剂或本领域技术人员已知的其它粘合剂。作为非限制性实例，粘合层66可通过筛网印制压敏粘合剂来形成，所述粘合剂是例如水基丙烯酸共聚物压敏粘合剂，其购自Tape Specialties LTD in Tring，Herts，United Kingdom(part#A6435)。

沉积在衬底50上的第五个层是亲水层68，如图1所示，其包括第一个亲水性膜32和第二个亲水性膜34。亲水层68形成样本接收室的“室顶”。样本接收室的“侧壁”和“底板”分别是通过一部分粘合层66和衬底50形成的。作为非限制性实例，亲水层68可以是具有亲水性防雾涂层的任选透明的聚酯，例如购自3M的那些。在测试条62的设计中使用涂层的亲水性性质，因为其有助于把液体填充到样本接收室内。

沉积在衬底50上的第六个层是顶层40，如图1所示，其包括透明部分36和不透明部分38。根据本发明，顶层40包括在一侧用压敏粘合剂涂布的聚酯。顶层40具有不透明部分38，当血液在透明部分36的下面时，其帮助使用者观察高对比度。这使得使用者能够凭视力证实样本接收室足够充满。在将测试条62完全层压之后，将其沿着切口线A-A’切开，在此过程中，产生了如图3所示的样本入口52。

图1-3所示的第一个测试条实施方案可具有可能的缺点，因为试剂层22可在液体样本中溶解，并且把一部分溶解的试剂层移动到第二个工作电极12的未涂布部分12u上。如果发生这样的情况，未涂布部分12u将也测量也与葡萄糖浓度成正比的氧化电流。这将降低使用数学算法来消除干扰物氧化影响的能力。在本发明的另一个实施方案中，试剂层22应当被设计成以不迁移到未涂布部分12u上的方式溶解。例如，可将试剂层22与第一个工作电极10、第二个工作电极12和参比电极14化学结合，或者可具有能够将溶解的试剂层22的迁移降至最小程度的增稠剂。

本发明的另一个实施方案如图4所示，图4所示实施方案降低了溶解的试剂向第二个工作电极的未涂布部分上的迁移，并且在一些情况下，将这种迁移降至最小程度。在该实施方案中，如图4所示，第二个工作电极102具有C-形几何形状，其中第二个工作电极102的2个不连续部分被切口108暴露。根据本发明，如图6所示，试剂层110仅布置在一部分第二个工作电极102上，以消除未涂布部分102u和涂布部分102c。未涂布部分102u与样本入口52相邻。涂布部分102c与第一个工作电极100相邻。当把液体施加到装配的测试条162的样本入口52中时，液体将从样本入口52流到涂布部分102c上，直至所有电极都被液体覆盖。通过将未涂布部分102u的位置布置在液体流的上游，这几乎完全防止了试剂层110溶解和迁移到未涂布部分102u上。这使得数学算法能够精确地消除干扰物对测量的氧化电流的影响。

图4是测试条162的部件分解透视图。测试条162是按照类似于测试条62的方式制得的，但是对导电层164、绝缘层106和试剂层110做出了几何学或位置方面的改变。对于本发明的第二个实施方案，衬底50、粘合层66、亲水层68和顶层40与第一个测试条实施方案相同。测试条162具有第一个侧面54和第二个侧面56、电极远侧58和电极近侧60。还应当注意，本发明的第一个和第二个测试条实施方案可包括具有类似结构的部件，这些部分是用相同编号和名称表示。如果各个测试条实施方案的类似部件在结构上不同，这些部件可具有相同名称，但是用不同的部件编号给出。下面的章节将更详细地描述测试条162的各个层。

对于图4所示的测试条实施方案，布置在衬底50上的第一个层是导电层164，其包括第一个工作电极100、第二个工作电极102、参比电极104、第一个接触点101、第二个接触点103和参比接触点105以及测试条检测板17。根据本发明，可以以图4所示的限定几何学，用具有乳胶图案的筛网来沉积材料例如导电碳墨。第一个接触点101、第二个接触点103和参比接触点105可用于和测量仪电连接。这使得测量仪分别通过第一个接触点101、第二个接触点103和参比接触点15与第一个工作电极100、第二个工作电极102和参比电极104电联通。

在图4中，沉积在衬底50上的第二个层是绝缘层106。如图4所示，将绝缘层106沉积在至少一部分导电层164上。图5是测试条162的远端部分的简化平面视图，该图重点突出了第一个工作电极100、第二个工作电极102和参比电极104相对于绝缘层106的位置。

在图4中，沉积在衬底50上的第三个层是试剂层110，如图6所示，试剂层110布置在导电层164和绝缘层106的至少一部分上。图6是根据本发明第二个实施方案的测试条162的远端部分的简化平面视图，该图重点突出了试剂层110相对于第一个工作电极100、第二个工作电极102、参比电极104和绝缘层106的位置。试剂层110可以是矩形，该矩形具有试剂宽度W13和试剂长度L16。在本发明的一个实施方案中，试剂宽度W13可以为约1.3mm，且试剂长度L16可以为约3.2mm。在本发明的一个优选实施方案中，试剂层110具有足够大的宽度W13和长度L16，使得试剂层110完全覆盖第一个工作电极100、涂布部分102c和参比电极104，但是不覆盖未涂布部分102u。

图7是根据图4所示本发明实施方案的测试条的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层和导电层。与图6不同，图7没有显示出绝缘层106。这帮助证实了未涂布部分102u与涂布部分102c之间的导电关系，其隐藏在绝缘层106的不透明符号的下面。

对于图4所示的测试条实施方案，绝缘层106用于限定第一个工作电极100、第二个工作电极102、参比电极104的宽度。绝缘层106还包括切口108，其可具有如图4-6所示的T-形结构。切口108暴露了可以被液体润湿的一部分第一个工作电极100、第二个工作电极102和参比电极104。如图5和6所示，切口108进一步包括远端切口宽度W11、近端切口宽度W12、远端切口长度L14和近端切口长度L15。远端切口宽度W11与未涂布部分102u的宽度相对应。远端切口长度L14大于未涂布部分102u的长度。近端切口宽度W12和近端切口长度L15形成大体暴露了第一个工作电极100、参比电极104和涂布部分102c的宽度和长度的矩形切面。

根据本发明，远端切口宽度W11、近端切口宽度W12、远端切口长度L14和近端切口长度L15可分别具有约1.1、0.7、2.5和2.6mm的尺寸。

在图4的实施方案中，未涂布部分102u、参比电极104、第一个工作电极100和涂布部分102c分别具有长度L10、L12、L11和L13，它们可分别为约0.7、0.7、0.4和0.4mm。电极间距S11是未涂布部分102u与参比电极104之间的距离，其可以为约0.2-0.75mm更优选为约0.6-0.7mm。电极间距S10是参比电极104与第一个工作电极100之间的距离；以及涂布部分102c与第一个工作电极100之间的距离，其可以为约0.2mm。应当注意，电极间距S11大于电极间距S10，以降低试剂溶解和迁移到未涂布部分102u上的可能性。此外，电极间距S11大于电极间距S10，以降低由于印制处理中的差异而使试剂层110布置在未涂布部分102u上的可能性。第四至第六个层以与第一个测试条实施方案相同的方式依次沉积在测试条162上。粘合层66、亲水层68和顶层40的相对位置和形状如图4所示。

在图8所示的本发明实施方案中，可部分改变第二个工作电极102的C-形状，使得液体润湿电极的顺序为未涂布部分102u、第一个工作电极100、参比电极104和涂布部分102c。在另一个形式中，第一个工作电极100和涂布部分102c与参比电极104的距离相等，从IR位降角度来看这是期望的。在图7所示的第二个测试条实施方案(即测试条162)中，电极的排列使得液体润湿电极的顺序为未涂布部分102u、参比电极104、第一个工作电极100和涂布部分102c。对于测试条162，涂布部分102c与参比电极104之间的距离大于第一个工作电极100与参比电极104之间的距离。

因此，可使用一个算法来计算不受干扰物影响的校正葡萄糖电流。给测试条施加样本后，给第一个工作电极和第二个工作电极施加恒定的电位，并测量这两个电极的电流。在其中试剂覆盖整个电极面积的第一个工作电极上，可使用下列公式来描述对氧化电流作出贡献的成分，

WE₁＝G+I_cov              (公式1)

其中WE₁是在第一个工作电极上的电流密度，G是不受干扰物影响的由于葡萄糖而产生的电流密度，并且I_cov是由于在被试剂覆盖的工作电极部分上的干扰物而产生的电流密度。

在被试剂部分覆盖的第二个工作电极上，可使用下列公式来描述对氧化电流作出贡献的成分，

WE₂＝G+I_cov+I_unc        (公式2)

其中WE₂是在第二个工作电极上的电流密度，I_unc是由于在未被试剂覆盖的工作电极部分上的干扰物而产生的电流密度。可在第一个和第二个工作电极上使用不同的试剂涂布面积来得到另外的本发明实施方案，但是公式必须考虑不同的未涂布面积。

为了降低干扰物的影响，制订了描述在第二个工作电极的涂布部分上的干扰电流与在第二个工作电极的未涂布部分上的干扰电流之间的关系的公式。估计在涂布部分上测量的干扰物氧化电流密度与在未涂布部分上测量的电流密度大约相同。通过下面的公式进一步描述该关系，

$I_{\mathrm{cov}}=\frac{A_{\mathrm{cov}}}{A_{\mathrm{unc}}}\×I_{\mathrm{unc}}$              (公式3a)

其中A_cov是被试剂覆盖的第二个工作电极的面积，并且A_unc是未被试剂覆盖的第二个工作电极的面积。

应当注意，未涂布部分12u和涂布部分12c可具有各自指定为A_unc和A_cov的面积。未涂布部分12u可氧化干扰物，但是不氧化葡萄糖，因为其上面没有涂布试剂层22。相反，涂布部分12c可氧化葡萄糖和干扰物。因为通过实验发现，未涂布部分12u以与涂布部分12c的面积成正比的方式氧化干扰物，所以能够预测干扰电流占在第二个工作电极12上测量的总电流的比例。这使得在第二个工作电极12上测量的总电流可通过减去干扰电流而被校正。在本发明的一个实施方案中，A_unc:A_cov的比例可以为约0.5:1-5:1，并且优选为约3:1。对关于电流校正的该数学算法的更详细描述将在下面的章节中描述。

在本发明的另一个实施方案中，在涂布部分上测量的干扰物氧化电流密度可以与在未涂布部分上测量的电流密度不同。这可能是因为，在涂布部分上效率更高或效率更低的干扰物氧化。在一种情况下，相对于未涂布部分，存在的氧化还原介体可提高干扰物的氧化。在另一种情况下，相对于未涂布部分，存在的增加粘度的物质例如羟乙基纤维素可降低干扰物氧化。根据将第二个工作电极部分涂布的试剂层中所包括的成分，在涂布部分上测量的干扰物氧化电流可以比未涂布部分大或小。这种性质可以通过将公式3a改写成以下形式来进行唯象模型化，

I_cov＝f×I_unc            (公式3b)

其中f是校正因子，其引入了涂布部分的干扰物氧化效率对未涂布部分的影响。

在本发明的一个实施方案中，可以运算公式1、2和3a来推导能输出不受干扰物影响的校正葡萄糖电流密度的公式。应当注意，这三个公式(公式1、2和3a)总共具有3个未知数，这3个未知数是G、I_cov和I_unc。然而，可将公式1重新排列成以下形式。

G＝WE₁-I_cov                 (公式4)

接下来，可将得自公式3a的I_cov替代到公式4内，得到公式5。

$G={\mathrm{WE}}_1-[\frac{A_{\mathrm{cov}}}{A_{\mathrm{unc}}}\×I_{\mathrm{unc}}]$              (公式5)

接下来，可将公式1和公式2合并，得到公式6。

I_unc＝WE₂-WE₁               (公式6)

接下来，可将得自公式6的I_unc替代到公式5内，得到公式7a。

$G={\mathrm{WE}}_1-\left\{\left(\frac{A_{\mathrm{cov}}}{A_{\mathrm{unc}}}\right)X({\mathrm{WE}}_2-{\mathrm{WE}}_1)\right\}$         (公式7a)

公式7a输出了校正葡萄糖电流密度G，葡萄糖电流密度G消除了干扰物的影响，该公式仅需要从第一个工作电极和第二个工作电极的电流密度输出，以及第二个工作电极的涂布面积与未涂布面积的比例。在本发明的一个实施方案中，可将比例A_cov/A_unc程序化到葡萄糖测量仪内，例如程序化到测量仪的只读存储器内。在本发明的另一个实施方案中，可将比例A_cov/A_unc通过校准码芯片传递给测量仪，所述校准码芯片可消除A_cov或A_unc中的制造差异。

在本发明的另一个实施方案中，当涂布部分的干扰物氧化电流密度与未涂布部分的干扰物氧化电流密度不同时，可使用公式1、2和3b。在这样的情况下，推导出如下所示的另一校正公式7b。

G＝WE₁-{f×(WE₂-WE₁)}      (公式7b)

在本发明的另一个实施方案中，只有当超过一定阈值时，测量仪才可以使用校正葡萄糖电流公式7a或7b。例如，如果WE₂比WE₁大出约10％或10％以上，则测量仪将使用公式7a或7b来校正输出电流。然而，如果WE₂比WE₁大出约10％或10％以下，则测量仪将简单地取WE₁与WE₂之间的平均电流值，来提高测量的准确度和精确度。只有在一些其中样本中存在显著水平的干扰化合物的情况下使用公式7a或7b的策略减轻了测量的葡萄糖电流校正过度的危险。应当注意，当WE₂比WE₁足够大时(例如大出约20％或更多)时，这是具有非常高浓度的干扰化合物的指示。在这样的情况下，可能希望输出错误信息而不是葡萄糖值，因为非常高水平的干扰物可引起公式7a或7b准确度的打破。

在图9和10所示的本发明实施方案中，第一个和第二个工作电极以这样的方式被试剂层部分覆盖，使得第一个和第二个工作电极的未涂布部分是不同的。这与其中第一个工作电极被试剂层完全覆盖的上述第一个和第二个测试条实施方案不同。

图9是根据本发明另一个实施方案的测试条2000的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层22以及导电层和绝缘层2002，有两个具有未涂布部分的工作电极。测试条2000是按照类似于测试条62的方式制备的，但是对图1所示的切口18做出了几何学改变。测试条2002与测试条62具有相同的衬底50、导电层64、试剂层22、粘合层66、亲水层68和顶层40。改变测试条2002，使其具有切口2004，该切口具有如图9所示的哑铃样形状。对切口2004的改变的形状使得第一个工作电极2008包括第一个涂布部分2008c和第一个未涂布部分2008u；第二个工作电极2006包括第二个涂布部分2006c和第二个未涂布部分2006u。为了让测试条2000有效地降低干扰物的影响，第一个未涂布部分2008u必须具有与第二个未涂布部分2006u不同的总面积。

图10是根据本发明另一个实施方案的测试条5000的远端部分的简化平面视图，其中显示了试剂层820以及导电层，有两个具有未涂布部分的工作电极。测试条5000是按照类似于测试条162的方式制备的，但是对导电层164做出了几何学改变，使得第一个工作电极4002和第二个工作电极4004都具有C-形状。测试条5000与测试条162具有相同衬底50、绝缘层106、试剂层110、粘合层66、亲水层68和顶层40。这种改变的几何学使得第一个工作电极4002包括第一个涂布部分4002c和第一个未涂布部分4002u；第二个工作电极4004包括第二个涂布部分4004c和第二个未涂布部分4004u。为了让测试条2000有效地降低干扰物的影响，第一个未涂布部分4002u必须具有与第二个未涂布部分4004u不同的面积。

测试条2000和5000的优点在于，在将试剂层沉积到所期望的位置以及任何随后沉积的层方面，它们可易于生产。此外，第一个和第二个工作电极将在某些程度上具有相同的与任何干扰物的化学和电化学相互作用，由此保证了在校正方法中具有更大的准确度。由于两个工作电极都具有某些水平的未涂布面积，在两个电极上将发生相同的但是不同程度的反应。对公式7a做简单的改变，下面的公式7c可用作葡萄糖的校正公式，

           (公式7c)

其中f₁＝A_cov1/A_unc1，f₂＝A_cov2/A_unc2，A_unc1＝第一个工作电极的未涂布面积，A_unc2＝第二个工作电极的未涂布面积，A_cov1＝第一个工作电极的涂布面积，且A_cov2＝第二个工作电极的涂布面积。

本发明的一个优点是，能够使用第一个和第二个工作电极来确定样本接收室已经被液体足够充满。本发明的一个优点是，第二个工作电极不仅校正干扰物影响，而且还能够测量葡萄糖。这能获得能准确的结果，因为在使用一个测试条的情况下，可将2次葡萄糖测量进行平均。

实施例1

根据图1-3所示的本发明第一个实施方案制备测试条。在具有不同浓度干扰物的血液中测定这些测试条。为了测定这些测试条，将它们与恒电势器电连接，恒电势器具有部件来在第一个工作电极与参比电极810之间；以及第二个工作电极与参比电极之间施加0.4伏特的恒定电位。给样本入口施加血样，让血液浸吸到样本接收室内，并且润湿第一个工作电极、第二个工作电极和参比电极。试剂层变得被血液水合，然后产生亚铁氰化物，亚铁氰化物可以与样本中存在的葡萄糖的量和/或干扰物浓度成正比。在给测试条施加样本5秒钟后，测量作为第一个工作电极和第二个工作电极的电流的亚铁氰化物的氧化。

图11表示了第一个工作电极上的电流反应，测量是用添加了不同水平尿酸的70mg/dL葡萄糖的血样进行的。在第一个工作电极上的未校正电流(用正方形表示)表现出与尿酸浓度成正比的电流增加。然而，通过公式7a处理的校正电流(用三角形表示)表现出没有受到增加的尿酸浓度的影响。

图12表示了第一个工作电极上的电流反应，测量是用添加了不同水平尿酸的240mg/dL葡萄糖的血样进行的。在240mg/dL葡萄糖测定测试条的目的是表明，公式7a的校正算法在一定范围的葡萄糖浓度下也是有效的。与图11类似，在第一个工作电极上的未校正电流(用正方形表示)表现出与尿酸浓度成正比的电流增加。然而，校正电流(用三角形表示)表现出没有受到增加的尿酸浓度的影响。

实施例2

为了表明校正干扰物电流的方法适用于多种干扰物，除了尿酸以外，还用不同浓度水平的扑热息痛和龙胆酸测定根据图1的实施方案构建的测试条。为了定量确定该影响的大小，将大于10％(对于葡萄糖水平>70mg/dL)或7mg/dL(对于葡萄糖水平≤70mg/dL)的葡萄糖输出改变定义为显著干扰。表1表明，与通过使用公式7a的校正电流反应测定的测试条相比，在第一个工作电极上的未校正电流在较低的干扰物浓度表现出显著干扰影响。这表明，使用公式7a校正第一个工作电极的输出电流的方法在校正干扰方面是有效的。表1表明，对于扑热息痛、龙胆酸和尿酸的干扰，公式7a中的电流校正是有效的。表1还表明了在血液中发现的干扰物的正常浓度范围。此外，表1也表明，在240mg/dL葡萄糖浓度水平，，公式7a中的电流校正是有效的。

图13是测试条800的部件分解透视图，测试条800是设计刺进使用者的皮肤层，以使得生理流体被压出来并且以无缝方式收集到测试条800内。测试条800包括衬底50、导电层802、绝缘层804、试剂层820、粘合层830和顶层824。测试条800还包括远端5和近端60。

在测试条800中，导电层802是布置在衬底50上的第一个层。如图13所示，导电层802包括第二个工作电极806、第一个工作电极808、参比电极810、第二个接触点812、第一个接触点814、参比接触点816、测试条检测板17。由于导电层802的材料和用于印制导电层802的方法与测试条62和测试条800相同。

绝缘层804是布置在衬底50上的第二个层。绝缘层16包括可具有矩形结构的切口18。切口18暴露了可被液体润湿的第二个工作电极806、第一个工作电极808和参比电极810的一部分。用于绝缘层804的材料和用于印制绝缘层804的方法与测试条62和测试条800相同。

试剂层820是布置在衬底50上的第三个层，第一个工作电极808和参比电极810。用于试剂层820的材料和用于印制试剂层820的方法与测试条62和测试条800相同。

粘合层830是布置在衬底50上的第四个层。用于粘合层830的材料和用于印制粘合层830与测试条62和测试条800相同。粘合层830的作用是将顶层824固定在测试条800上。在本发明的一个实施方案中，顶层824可以是如图13所示的整体化刀片的形式。在这样的实施方案中，顶层824可包括位于远端58上的刀片826。

也可以称为穿透部件的刀片826可适于刺入使用者的皮肤并且把血液抽吸到测试条800内，这样第二个工作电极806、第一个工作电极808和参比电极810被润湿。刀片826包括在装配的测试条的远端部分58上终止的刀片基底832。刀片826可以由绝缘材料例如塑料、玻璃和硅或导电材料例如不锈钢和金制成。使用整体化刀片的整体化医疗装置的进一步描述可参见国际申请PCT/GB01/05634和U.S.专利申请10/143，399。此外，刀片826可例如通过级进模冲压技术来制造，所述技术如公开在上述国际申请PCT/GB01/05634和U.S.专利申请10/143，399中。

图14是表明与测试条连接的测量仪900的简化图解图。在本发明的一个实施方案中，下列测试条可适于和测量仪900一起使用：测试条62、测试条162、测试条800、测试条2000、测试条3000或测试条5000。测量仪900具有至少3个电接触点，这些电接触点形成与第二个工作电极、第一个工作电极和参比电极的电连接。特别是，第二个接触点(13、103或812)和参比接触点(15、105或816)与第一个电压源910连接；第一个接触点(11、101或814)和参比接触点(15、105或816)与第二个电压源920连接。

当进行测量时，第一个电压源910在第二个工作电极与参比电极之间施加第一个电位E1；第二个电压源920在第一个工作电极与参比电极之间施加第二个电位E2。在本发明的一个实施方案中，第一个电位E1和第二个电位E2可以相同，例如约为+0.4V。在本发明的另一个实施方案中，第一个电位E1和第二个电位E2可以不同。施加血样，这样第二个工作电极、第一个工作电极和参比电极被血液覆盖。这容许第二个工作电极和第一个工作电极测量与葡萄糖和/或非酶特定源成正比的电流。施加样本5秒钟后，测量仪900测量第二个工作电极和第一个工作电极的氧化电流。

表1.使用校正和未校正输出电流的干扰物影响的总结

 

模式	干扰物	葡萄糖浓度(mg/dL)	影响是显著的干扰物浓度	干扰物的正常浓度范围
					未校正	扑热息痛	70	11	1-2
未校正	龙胆酸	70	10	0.05-0.5
					未校正	尿酸	70	5	2.6-7.2
未校正	扑热息痛	240	16	1-2
					未校正	龙胆酸	240	12	0.05-0.5
未校正	尿酸	240	8	2.6-7.2
					校正	扑热息痛	70	120	1-2
校正	龙胆酸	70	47	0.05-0.5
					校正	尿酸	70	33	2.6-7.2
校正	扑热息痛	240	59	1-2
					校正	龙胆酸	240	178	0.05-0.5
校正	尿酸	240	29	2.6-7.2

Claims (4)

1.降低电化学传感器中的干扰的方法，所述方法包括：测量在第一个工作电极上的第一个电流，所述第一个工作电极被试剂层覆盖；

测量在第二个工作电极上的第二个电流，其中所述试剂层部分覆盖所述第二个工作电极，所述第二个工作电极具有覆盖面积与未覆盖面积；和

使用所述第二个工作电极的所述覆盖面积与所述未覆盖面积的比例来计算代表葡萄糖浓度的校正电流值。

2.权利要求1的方法，其中所述校正电流值是用以下公式计算的：

$G={\mathrm{WE}}_1-\left\{\left(\frac{A_{\mathrm{cov}}}{A_{\mathrm{una}}}\right)X({\mathrm{WE}}_2-{\mathrm{WE}}_1)\right\}$

其中G是校正电流值，WE₁是在所述第一个工作电极上的未校正电流密度，WE₂是在所述第二个工作电极上的未校正电流密度，A_cov是所述第二个工作电极的涂布面积，且A_unc是所述第二个工作电极的未涂布面积。

3.降低电化学传感器中的干扰的方法，所述方法包括：

测量在第一个工作电极上的第一个电流，其中试剂层部分覆盖所述第一个工作电极，所述第一个工作电极具有第一个覆盖面积与第一个未覆盖面积；

测量在第二个工作电极上的第二个电流，其中所述试剂层部分覆盖所述第二个工作电极，所述第二个工作电极具有第二个覆盖面积与第二个未覆盖面积；和

使用所述第一个和所述第二个工作电极的所述覆盖面积与所述未覆盖面积的比例来计算代表葡萄糖浓度的校正电流值。

4.权利要求3的方法，其中所述校正电流值是用以下公式计算的：

$G={\mathrm{WE}}_1-\{\left(\frac{f_1+f_2}{f_2-1}\right)\×({\mathrm{WE}}_2-{\mathrm{WE}}_1)\}$ (公式7c)

其中

f₁＝A_cov1/A_unc1；

f₂＝A_cov2/A_unc2；

A_unc1是所述第一个工作电极的未涂布面积；

A_unc2是所述第二个工作电极的未涂布面积；

A_cov1是所述第一个工作电极的涂布面积；

A_cov2是所述第二个工作电极的涂布面积；

G是校正电流值；

WE₁是在所述第一个工作电极上的未校正电流密度，且WE₂是在所述第二个工作电极上的未校正电流密度。

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