CN104024857B - 个人血糖仪和用于感测使用个人血糖仪的异常测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了个人血糖仪和用于感测使用该个人血糖仪的异常测量的方法。所述个人血糖仪包括:传感器带,所述传感器带用于收集且提供血液样本,且所述传感器带含有试剂;电极部,所述电极部包括多个电极,所述多个电极用于从所述传感器带接收混合有所述血液样本和所述试剂的混合物,以基于电位差而生成电流;MCU,所述MCU用于测量从所述电极部生成的电流值,以判定所述血液样本的血糖值为正常的或异常的;电位供给部,所述电位供给部用于向所述电极部供给电位;以及显示部,所述显示部用于显示从所述MCU输出的结果值。
Description
技术领域
本发明涉及通过自我监控来感测血糖为正常或异常的方法,并且更具体地,涉及一种能够通过控制被施加于作用电极和流量感测电极上的电位来感测异常测量的个人血糖仪,并且还涉及用于感测使用该个人血糖仪的异常测量的方法。
背景技术
近来,为了诊断和预防糖尿病,定期地测量血液样本中的葡萄糖(血糖)含量的必要性已经增加了。通过使用手持便携式测量仪就可以容易地测量这样的血糖,并且具体地,就个人而言通过使用带状的生物传感器就可以容易地测量这样的血糖。用于测量血糖的生物传感器的工作原理建立在比色方法或电化学方法的基础上。
在上述两种方法之中,电化学方法可利用下面的化学反应式1来予以说明,并且该方法最重要的特征是使用电子转移介体。该电子转移介体包括:二茂铁(ferrocene)、二茂铁衍生物;醌(quinone)、醌衍生物;包含过渡金属的有机物和无机物(诸如六胺钌(hexa-amineruthenium)、含锇的聚合物、铁氰化钾(potassiumferricyanide)等等);以及诸如有机导电盐(organicconductingsalt)和紫罗碱(viologen)等电子转移有机物。
化学反应式1
(1)葡萄糖+GOx-FAD→葡萄糖酸+GOx-FADH2
(2)GOx-FADH2+电子转移介体(氧化态)→GOx-FAD+电子转移介体(还原态)
(在该式中,GOx表示葡萄糖氧化酶,并且GOx-FAD和GOx-FADH2分别表示作为葡萄糖氧化酶的活性部位的FAD(flavinadeninedinucleotide:黄素腺嘌呤二核苷酸)的氧化态和还原态。)
如化学反应式1所示,(1)首先,血液样本中的葡萄糖利用葡萄糖氧化酶的催化作用而被氧化成葡萄糖酸。作为葡萄糖氧化酶的活性部位的FAD被还原成FADH2。(2)此后,还原后的FADH2通过与电子转移介体之间的氧化还原反应而被氧化成FAD,并且该电子转移介体被还原。所形成的处于还原态的电子转移介体扩散至电极表面。据此,通过测量由于在作用电极的表面处施加处于还原态的电子转移介体的氧化电位而生成的电流,就测量出血糖的浓度。
基于作为工作原理的上述电化学方法的生物传感器被称作电化学生物传感器。与使用比色方法的现有技术的生物传感器不同的是,这样的电化学生物传感器的优点在于:尽管样本是浑浊的,但是不必经过额外的预处理就能够使用样本。
这样的电化学生物传感器通常地且方便地被用来监控和控制血糖的含量,但是传感器的精度受到存在于血液样本中的且容易被氧化的各种干扰物质(诸如抗坏血酸(ascorbicacid)、对乙酰氨基酚(acetaminophen)和尿酸(uricacid))的很大影响。
此外,另一种严重的错误是由血细胞比容(血细胞在血液样本中所占的比例大小)造成的。在使用一次性的生物传感器带来定期地测量他的血糖水平的人们中,受到血细胞比容水平的极大影响的生物传感器会引起测量结果中的错误判断。结果,甚至可能会引起对使用该生物传感器的人们的生命的危险。
在现有技术中,已经提出了几种方法作为用于降低血细胞比容在生物传感器中的影响的方法,例如:用于另外地分离红细胞的方法;将用于移除红细胞的层施用到试剂层上的方法(JP1134461、JP2000338076和US5658444);使用包括二氧化硅填料(silicafiller)的感测膜的方法,该二氧化硅填料是可以丝网印刷的、且它具有综合试剂/血细胞分离功能(US6241862B1);以及对通过施加应用电位两次(双激发电位)而获得的结果进行数学处理(化学计量学方法(chemometricmethod))的校正方法(WO01/57510A2)。
然而,在制造工艺中,上述各方法可能会在额外的步骤中或在印刷试剂层时导致试剂的大量损失,并且难以将试剂混合物简单地施用于作用电极上。
当使用生物传感器时,利用少量的样本而精确地获得快速响应时间能够使用户的便利性最大化,且因此是非常重要的。特别地,当使用少量的1μl(微升)以下的样本,优选为0.5μl以下的样本,更优选为0.3μl以下的样本时,能够收集且测量在诸如前臂等替代部位处的血液样本,从而使病人在测量血糖时遭受的痛苦最小化。
获得对测量结果的响应的时间优选地是在10秒以内,如果可能的话,更优选地是在5秒以内,并且如果可能的话,更进一步最优选地是在大约时间t1,但是利用目前已知的技术几乎不可能实现这样的目标。
电化学测量方式的个人血糖仪已经被开发且已经被用来克服这样的问题,但是这样的电化学测量方式的个人血糖仪通过测量利用带的作用电极与辅助电极之间的电位差而生成的电流来计算血糖值。然而,近来,除了两个电极之外,还有第三电极或者更多电极(被称作作为通用名称的第三电极)被安置在带上以便精确地测量血糖值。
然而,在具有两个以上电极的带中,由于辅助电极的故障、带连接器的缺陷、或者因用户的疏忽而造成的连接器的血液样本凝固,辅助电极可能会不发挥作用。此时,第三电极扮演辅助电极的角色从而生成非所需的电位差,或者从而导致该带被误认为是其中作用电极与辅助电极之间的布置呈现为完全不同的带。于是,存在着个人血糖仪可能会将不准确的测量值报告给用户的问题。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的各实施例旨在提供一种个人血糖仪和用于感测使用这种个人血糖仪的异常测量的方法,该血糖仪和该方法能够解决如下的代表性问题:由于在个人血糖仪内的具有两个以上电极的带中对向电极(counterelectrode)的故障、带连接器的缺陷、或者因用户的疏忽而造成的连接器的血液样本凝结,对向电极可能无法正常工作,在这种情况下,辅助电极会扮演对向电极的角色从而生成非所需的电位差或者从而导致该带被误认为是其中作用电极和对向电极在结构方面完全不同的带。
解决问题所采取的技术方案
根据本发明的一个方面,提供了本发明的实施例的个人血糖仪,所述个人血糖仪包括:传感器带,所述传感器带用于收集且提供血液样本,其中所述传感器带含有试剂;电极部,所述电极部包括多个电极,所述多个电极用于从所述传感器带接收混合有所述血液样本和所述试剂的混合物,以基于电位差而生成电流;MCU(微控制单元),所述MCU用于测量从所述电极部生成的电流值,以判定所述血液样本的血糖值是正常的或异常的;电位供给部,所述电位供给部用于向所述电极部供给电位;以及显示部,所述显示部用于显示从所述MCU输出的结果值。
所述电极部包括:流量感测电极,所述流量感测电极用于接收所述混合物从而生成第一电位;辅助电极,所述辅助电极具有接地功能;以及作用电极,所述作用电极用于接收所述混合物从而生成第二电位。
所述MCU测量所述电极部的所述作用电极和所述流量感测电极的电流值,并且比较所述电流值与预设的参考电流值从而判定所述血糖值是正常的或异常的。
所述MCU还包括判定部,所述判定部用于将基于所述电位差的电流值与所述参考电流值进行比较,并且当所测量出的所述电流值低于所述参考电流值时,所述判定部将出错消息发送给所述显示部。
为了解决上述问题,本发明的实施例的用于感测个人血糖仪的异常的方法包括:从电位供给部向设置于所述个人血糖仪中的作用电极和流量感测电极供给参考电位;向所述作用电极和所述流量感测电极注入混合物,在所述混合物中混合有从传感器带提供过来的血液样本和试剂;当感测到血液流入所述作用电极时,通过MCU来切断从所述电位供给部供给的所述参考电位;在从所述血液流入的时间点开始经过了预定的时间点之后,按一定时间间隔向所述作用电极和所述流量感测电极供给电位,从而根据在所述MCU处测量电流值时的时间将所述作用电极的所述电流值分类;以及比较所述电流值与参考电流值,从而判定所述个人血糖仪是否异常。
所述测量步骤包括:第一步骤,向所述作用电极和所述流量感测电极供给电位;第二步骤,在从当所述血液流入所述作用电极时的时间点开始的预定时间内,切断向所述作用电极供给的所述参考电位;第三步骤,在当在所述流量感测电极处感测到血液速度时的时间点处,切断向所述流量感测电极供给的所述参考电位;第四步骤,在所述第二步骤之后向所述作用电极供给所述参考电位;第五步骤,在测量出所述作用电极中所生成的第一电流值之后向所述流量感测电极供给所述参考电位;以及第六步骤,在所述第五步骤之后测量所述作用电极中所生成的第二电流值。
有益效果
根据本发明,能够预先防止来自用户的如下索赔:该索赔是在由于用户的疏忽而造成血液样本在个人血糖仪的连接器的对向销(counterpin)处凝结时的情况下发生的。此外,带的计数器故障或连接器缺陷以及个人血糖仪的连接器缺陷被判断出来且被显示为出错,因此提前防止了错误地测量出来的值被传达给用户。因此,本发明具有能够防止因错误地测量出来的值而造成的医疗事故的效果。
附图说明
从下面的结合附图而做出的详细说明,将会更清晰地理解本发明的上述的和其他的目标、特征和优。在附图中:
图1是图示了本发明的实施例的个人血糖仪的框图;
图2是图示了本发明中所使用的面对型带(facing-typestrip)的示例图;
图3是图示了本发明的用于感测个人血糖仪的异常的方法的流程图;
图4是更具体地图示了图3中所示的测量步骤的流程图;
图5是图示了在正常测量(使用正常的带传感器和正常的带连接器)时流量感测电极和作用电极的电位变化的图;以及
图6是图示了在异常测量(使用有缺陷的带传感器或者有缺陷的带连接器)时流量感测电极和作用电极的电位变化的图。
附图标记列表
10:传感器带20:电极部
21:流量感测电极22:辅助电极
23:作用电极30:MCU
31:判定部40:电位供给部
50:显示器100:个人血糖仪
具体实施方式
对于本说明书或本申请中所公开的根据发明构思的各实施例的具体结构说明或具体功能说明仅是为了解释根据发明构思的各实施例的目的而提供的。因此,根据发明构思的各实施例可以以各种不同的形式而被实施,且不应被理解为受限于本说明书或本申请中所说明的各实施例。
根据本发明构思的各实施例可以做出各种修改且可以具有多种形式。因此,在附图中图示了或者在本说明书或本申请中详细地说明了具体实施例。然而,这并不是意图将根据发明构思的各实施例限制为具体的所公开的形式;相反地应当理解的是,也涵盖了包含于本发明的构思和技术范围内的所有的变型方案、等效方案或替代方案。
术语“第一”和/或“第二”可能会被用来说明各种元件,然而,这些元件不应受限于这些术语。这些术语仅是为了将一个元件与另一个元件区别开的目的而被使用的,而且例如,在不会脱离本发明的精神或范围的前提下,第一元件可以被命名为第二元件,且反之亦然。
当一个元件被称作为被“连接”或“结合”至另一个元件时,应当理解的是,所述一个元件可能是被直接地连接或结合至所述另一个元件,或者是通过中介元件而被连接或结合至所述另一个元件。相反,当一个元件被称作为被“直接地连接”或“直接地结合”至另一个元件时,应当理解的是,所述一个元件被连接至所述另一个元件而在这两者之间没有中介元件。用于说明元件之间的位置关系的其他表达,即“在…之间”、“直接地在…之间”或者“邻近于”、“直接地邻近于”,也应当以如上所述的相同方式予以解释。
本文中所使用的术语仅是为了解释具体实施例而被提供的,并且不限于本发明。除非另外指明,否则单数形式也包含复数形式。本文中,术语“包括”或“具有”旨在意味着可以有某些具体特征、数字、步骤、操作、元件、部件或它们的组合,且不排除存在或添加某些具体特征、数字、步骤、操作、元件、部件或它们的组合的可能性。
除非本文中另外指明,否则本文中所使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)可以具有与本领域技术人员所通常理解的意思相同的意思。一般而言,字典中所定义的术语应当被认为具有与现有技术的语境意义相同的意义,并且,除非本文中清楚地限定,否则字典中所定义的术语不应被反常地理解或者不应是过度形式意义。
以下,将会参照附图来详细地说明本发明的具体实施例。
图1是图示了本发明的实施例的个人血糖仪的框图,并且图2是图示了本发明中所使用的面对型带的示例图。
如图1所示,本发明的个人血糖仪100包括传感器带10、电极部20、MCU30、电位供给部40和显示器50。
传感器带10收集且提供用户或者其他人的血液样本,并且在该传感器带内提供有试剂。
更具体地,在本发明的传感器带10中,薄层电化学电池是通过如下的方式而被构成的:在两个平坦的绝缘板上分别以电极结构形成作用电极和辅助电极;在形成有所述作用电极的所述板上形成能够与所述辅助电极连接的连接线;在该连接线的一部分上印制导电材料,使其通过层叠结构而变厚从而形成与辅助电极三维地连接的部分;然后通过厚度为50μm至250μm的的压敏胶分隔板(pressureadhesiveseparationplate)来分隔在对称地彼此面对或不对称地彼此面对的位置处被形成于两个平坦的绝缘板上的作用电极和辅助电极(参照“facingelectrodes”:E.K.Baumanetal.,AnalyticalChemistry,vol37,p1378,1965;K.B.Oldhamin"Microelectrodes:TheoryandApplications,"KluwerAcademicPublishers,1991)。
该薄层分隔板设置有细小的流动路径,通过该流动路径,生物样本可以被注入然后被保留在由作用电极和辅助电极形成的测量空间中,并且它的总容积是以微升为单位的。在电极的形成中,该薄层分隔板中的流量感测电极与作用电极(或者辅助电极)相距适当的距离。优选地,流量感测电极被安置于具有42%血细胞量且经过EDTA(ethylenediaminetetraaceticacid:乙二胺四乙酸)处理后的血液样本沿着宽度为0.5mm至2mm且高度为50μm至250μm的所述细小的流动路径在大约600ms内到达的距离处,更优选地,流量感测电极被安置于未经过EDTA处理的样本在300ms内到达的距离处,而且甚至更优选地,流量感测电极被安置于该样本在200ms内到达的距离处。
被形成于一个基板上的作用电极(或者辅助电极)和流量感测电极可以形成如下的生物传感器,该生物传感器的特征在于具有其中作用电极(或者辅助电极)面对着辅助电极(它也被用作参考电极)(或者作用电极)的构造(面对型)。
电极部20包括多个电极21、22和23,这些电极用于从传感器带10接收混合有血液样本和试剂的混合物,以基于电位差而生成电流。
电极部20包括流量感测电极21、辅助电极22和作用电极23,流量感测电极21用于接收混合物以生成第一电位值,辅助电极22具有接地功能,且作用电极23用于接收混合物以生成第二电位值。
MCU30测量从电极部20生成的电流值并且计算血糖值。而且,MCU30按一定的时间间隔再次测量电流值,然后将所测量出的电流值与预设的参考电流值进行比较从而判定所述血糖是正常的或异常的。MCU30还包括判定部31,判定部31用于将基于所述电位差的电流值与所述参考电流值进行比较,并且当所测量出的电流值低于所述参考电流值时,判定部31将出错消息发送至显示部。
图3是图示了本发明的用于感测个人血糖仪的异常的方法的流程图,并且图4是更具体地图示了图3所示的测量步骤的流程图。
如图3所示,本发明的用于感测个人血糖仪的异常的方法(S100)包括电位供给步骤(S10)、血液注入步骤(S20)、电位供给切断步骤(S30)、测量步骤(S40)和判定步骤(S50)。
电位供给步骤(S10)可以是从电位供给部向设置于个人血糖仪中的流量感测电极和作用电极供给参考电位的步骤。
血液注入步骤(S20)可以是将混合物注入到流量感测电极和作用电极的步骤,在该混合物中,混合有从传感器带提供过来的血液样本和试剂。
电位供给切断步骤(S30)可以是当检测到血液流入作用电极时通过MCU切断从电位供给部供给的参考电位的步骤。
测量步骤(S40)可以是这样的步骤:在从所述血液流入的时间点开始经过了某一时间点之后,按一定时间间隔向作用电极和流量感测电极供给电位,并且根据在所述MCU处测量电流值时的时间将作用电极的所述电流值分类。
判定步骤(S50)可以是将电流值与参考电流值进行比较从而判定个人血糖仪为正常或者异常的步骤。
更具体地,如图4所示,测量步骤(S40)包括:第一步骤(S41),向作用电极和流量感测电极供给电位;第二步骤(S42),在从当血液流入作用电极时的时间点开始算起的时间t1内,切断向作用电极供给的参考电位;第三步骤(S43),在当在流量感测电极处感测到血液速度时的时间点处,切断向流量感测电极供给的参考电位;第四步骤(S44),在第二步骤以后向作用电极供给参考电位;第五步骤(S45),在测量出所述作用电极中所生成的第一电流值之后向流量感测电极供给参考电位;以及第六步骤(S46),在第五步骤之后测量作用电极中所生成的第二电流值。
图5是图示了在正常测量(使用正常的带传感器和正常的带连接器)时流量感测电极和作用电极的电位变化的图。图6是图示了在异常测量(使用有缺陷的带传感器或者有缺陷的带连接器)时流量感测电极和作用电极的电位变化的图。
图5和图6是这样的素材:这些素材用于确认当对流量感测电极的电位施加时间被增长至t0秒时的数据,以便比较正常测量时的数据和异常测量时的数据。当使用正常的带和正常的连接器时,作用电极的输出不受施加于流量感测电极上的电位的影响,但是当使用有缺陷的带或有缺陷的连接器时,会出现如下的现象:作用电极的输出具有比当电位被施加于流量感测电极时所施加的该电位低的电位。
表1
表1示出了根据在作用电极和流量感测电极处的外部变化(供给电位和切断电位的供给)和时间变化而执行的各步骤,从而试验对个人血糖仪的异常测量的感测。
参照图5、图6和表1,在正常的带的情况下,在时间t2处测量到的血糖值与在将辅助电极的低电压升高一定时间之后的时间t3处再次测量到的值之间没有明显的差别,但是在有故障的带的情况下,在时间t2处测量到的值与正常值之间有明显的差别,并且在时间t3处测量到的电流值是负值。
这种结果的原因是:因为当辅助电极出于上述缘故而不发挥其作用时流量感测电极就扮演辅助电极的角色,所以当在时间t2之后流量感测电极的电位升高至参考电位时,作用电极与流量感测电极之间的电位差就消失了,且因此出现了作用电极的相对于辅助电极的电位差消失的效果。
于是,在时间t2处的测量值被显示为血糖值,并且利用在时间t3处的测量值,将辅助电极的故障、或者血液样本在连接器处凝结且辅助电极不发挥其作用的情形作为出错而予以处理。因此,可以防止错误的测量值被发送给用户。
因此,在本发明中,当流量感测电极21因为各种各样的问题而被识别为辅助电极22时,辅助电极22的电位发生改变且在完成血糖的测量之后的短时间内再次测量血糖值从而判定所述识别。
当使用正常的带和正常的连接器时,第一次测量到的血糖值与在第一次测量之后的短时间内重新测量到的值之间的差别很小。然而,当使用损坏的带或损坏的连接器时,流量感测电极被用作辅助电极,且因此,该辅助电极的电位与正常的带的辅助电极的电位不同。结果,第一次测量值与重新测量值之间有明显的差异。
为了证明这点,使用了如下的面对型带:在该面对型带中,作用电极23和流量感测电极21被安置于下部板上且辅助电极22被安置于面对着该下部板的上部板上(参见图2)。
当诸如辅助电极的故障等异常情形发生时,流量感测电极21替代辅助电极22。并且,该面对型带呈现为其中作用电极23和辅助电极22被安置于同一板上的平面型带的形式,且因此发生异常测量。
虽然通过在第一次测量之后将流量感测电极21的电位升高至与作用电极23的电位相同的电位来使流量感测电极21扮演辅助电极22的角色,但是与作用电极23之间的电位差消失,且因此不生成电流。
于是,当第一次测量的电流值被计算为血糖测量值且第二次测量的电流值没有被生成或者变成负值时,可以被判定为带缺陷或连接器缺陷。
根据本发明,可以预先防止来自用户的如下索赔:该索赔是当由于用户的疏忽而导致血液样本在个人血糖仪的连接器的辅助电极销处凝结时而发生的。而且,带的计数器故障或连接器缺陷以及个人血糖仪的连接器缺陷通过出错消息(errormessage)而被显示出来,因此防止了错误的测量值被传送给用户且防止了医疗事故。
本说明书和附图中所公开的本发明的各实施例仅是为了呈现具体实例以容易地解释本发明的技术内容且帮助理解本发明,而不是限制本发明的范围。甚至除了本文中所公开的各实施例之外,显然本发明所属领域的技术人员还能够实施基于本发明的技术理念的其他变形例。
Claims (5)
1.一种用于感测个人血糖仪的异常的方法,
其中所述个人血糖仪包括:
传感器带,所述传感器带用于收集且提供血液样本,其中所述传感器带含有试剂;
电极部,所述电极部包括用来基于电位差而生成电流的多个电极,所述电极部包括流量感测电极、辅助电极和作用电极,所述流量感测电极用于接收所述血液样本与所述试剂的混合物以生成第一电位,所述辅助电极具有接地功能,所述作用电极用于接收所述混合物以生成第二电位;
微控制单元,所述微控制单元用于测量从所述电极部生成的电流值,以判定所述血液样本的血糖值为正常的或异常的;
电位供给部,所述电位供给部用于向所述电极部供给电位;以及
显示部,所述显示部用于显示从所述微控制单元输出的结果值,
所述方法包括:
电位供给步骤,从所述电位供给部向所述流量感测电极和所述作用电极供给参考电位;
血液注入步骤,向所述流量感测电极和所述作用电极注入所述混合物;
电位供给切断步骤,当感测到在所述作用电极处的血液流入时,通过所述微控制单元来切断从所述电位供给部供给的所述参考电位;
测量步骤,在从所述血液流入的时间点开始经过了某一时间点之后,按照一定时间间隔向所述作用电极和所述流量感测电极供给电位,并且根据在所述微控制单元处测量电流值时的时间将所述作用电极的所述电流值分类;以及
判定步骤,将所述电流值与参考电流值进行比较,以判定所述个人血糖仪为正常的或异常的。
2.根据权利要求1所述的用于感测个人血糖仪的异常的方法,其中所述测量步骤包括:
第一步骤,向所述作用电极和所述流量感测电极供给电位;
第二步骤,在从当所述血液流入所述作用电极时的时间点开始的预定时间内,切断向所述作用电极供给的所述参考电位;
第三步骤,在当在所述流量感测电极处感测到血液速度时的时间点处,切断向所述流量感测电极供给的所述参考电位;
第四步骤,在所述第二步骤之后向所述作用电极供给所述参考电位;
第五步骤,在测量出所述作用电极中所生成的第一电流值之后向所述流量感测电极供给所述参考电位;以及
第六步骤,测量所述作用电极中所生成的第二电流值。
3.根据权利要求1所述的用于感测个人血糖仪的异常的方法,其中包括将薄层电化学电池设置于所述传感器带中,
所述电化学电池包括:
所述作用电极和所述辅助电极,它们分别独立地形成于两个平坦绝缘板上;
在形成有所述作用电极的所述绝缘板上形成有能够与所述辅助电极连接的连接线;
在所述连接线的一部分上印刷有导电材料,由此利用层叠结构而变厚从而形成与所述辅助电极三维地连接的部分;以及
位于所述两个平坦绝缘板之间且厚度为50μm至250μm的压敏胶分隔板,所述压敏胶分隔板用来分隔在对称地彼此面对或不对称地彼此面对的位置处形成于所述两个平坦绝缘板上的所述作用电极和所述辅助电极。
4.根据权利要求1所述的用于感测个人血糖仪的异常的方法,其中所述作用电极形成于一个绝缘板上,且所述流量感测电极在所述一个绝缘板上与所述作用电极相距一定的距离。
5.根据权利要求1所述的用于感测个人血糖仪的异常的方法,其中所述作用电极在一个绝缘板上,且面对所述辅助电极。
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