CN1412560A - 用于分析物浓度测定的装置和使用该装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于检测生理样品中至少一种目标分析物浓度的试验片条和方法。本试验片条包括多个固定于其上的多个皮肤穿刺部件。在本发明的方法中，固定于试验条上的多个皮肤穿刺部件插入皮肤中，生理样品转移到试验条上从而检测分析物的浓度。该试验片条和方法用于各种不同的应用，特别适用于测定葡萄糖浓度。

Description

用于分析物浓度测定的 装置和使用该装置的方法

技术领域

本发明涉及分析物浓度的检测，具体涉及生理样品浓度测定，更具体的是葡萄糖浓度的测定。

背景技术

生理样品中分析物浓度的测定对于现代社会有着越来越重要的作用。这样的试验用于许多应用中，包括临床实验室试验，家庭试验，等等，这些试验的结果在诊断和处理各种疾病状况中起着重要的作用。所要分析的物质包括：糖尿病控制所涉及的葡萄糖，用于监测心血管状况的胆固醇，等等。对应于这种分析物浓度测定重要性日益增长的状况，各种可同时用于临床和家庭试验的分析物浓度的检测方法和装置也已经发展起来了。

然而，为测定生理样品中分析物浓度，必须首先得到生理样品。取得样品常涉及繁琐而且复杂的装置，这些装置不易于使用或制造成本高。而且，取得样品的过程也会带来疼痛。例如，疼痛常与用来取得生理样品所使用针的大小及针插入的深度有关。根据分析物和所用试验，常常使用比较大的单个针或类似物来抽取所需量的样品。而且，该过程可能包括多个步骤。如，只要取得样品，就需要患者刺穿皮肤，然后收集样品，接着样品必须转移到试验装置中，如试验片条或类似物，然后常将试验条移入检测装置如测量仪中。由于这些缺陷，对于需要频繁监测分析物的患者来说，简单地避免监测所需分析物的现象并不鲜见。例如，对于糖尿病患者，基于上述基础不能测定他们的葡萄糖水平将导致缺少用于适当控制葡萄糖水平所必需的信息。不能控制葡萄糖水平可能是非常危险的甚至会威胁生命。

取得样品的最简单的装置完全不与试验装置结合，而是简单的用来刺穿皮肤的单个针或刺针。然而，这些简单的装置不能解决这些问题：减少包括取样和测量过程的步骤或使疼痛最小化。而且，它们的制造成本可能较昂贵。

人们已试图将刺针型装置与各种其他用于分析物浓度检测的部件结合起来。例如，专利US6099484中披露了一种取样装置，包括与弹簧机构相连的单个针、与推动器相连的毛细管以及试验片条。分析仪也可位于装置中来分析样品。由此，通过使弹簧恢复伸展状态从而将单个针移至到皮肤表面，然后通过另一弹簧使之返回。接着，移动推动器推动毛细管与样品接触，然后释放推动器，将液体移到试验条上。

专利US5820570披露了一种仪器，其包括带有中空针的基底和具有薄膜的盖子，基底和盖子在铰合点连接。当处于关闭位置时，针与薄膜相连，能通过针将液体抽出，并置于盖子的膜上。

然而实际上，上述每种装置和技术都有缺点。例如，前述专利所披露的装置结构复杂，这样就降低了使用的容易程度并增加了制造成本。而且，如上所述，单个针的设计可能与加剧疼痛有关，因为单个针一定要足够大才能抽取所需样品量。并且，关于专利‘484，使一支针运动并使之返回，然后使毛细管运动并使之返回，这些步骤更进一步增加了使用者的动作，减小了使用的容易程度。

这样，不断需要发展新的装置和方法用于检测生理样品中分析物的浓度。尤其需要发展高效、疼痛感最小、并易于使用的装置，和使用它们的方法，这些装置和方法可以用于各种分析物浓度检测系统。

发明内容

本发明提供了用于检测生理样品中至少一种目标分析物浓度的试验片条和方法。该试验片条包括多个固定到其上的皮肤穿刺部件。在本方法中，将固定于试验条上的多个皮肤穿刺部件插入皮肤中，生理样品转移到试验条上从而检测分析物的浓度。该试验条和方法用于各种不同的应用，特别适用于测定葡萄糖浓度。

附图说明

图1A是根据本发明的典型试验条的分解图，多个中空的皮肤穿刺部件以基本横向位置固定于该试验条上。图1B是根据图1A的皮肤穿刺部件的放大图，它具有内腔。

图2A是根据本发明的一种试验条的分解图，多个实心的皮肤穿刺部件以基本横向位置固定于该试验条上，这些部件大多数与至少一条液体通道相连。图2B是带实心皮肤穿刺部件的比色试验条的等角投影图。图2C是图2A和2B的微针的放大图。

图3是根据本发明的试验条的另一实施例，多个皮肤穿刺部件以基本平行方向固定于试验条上。

图4A和4B是本发明试验条的另一种实施例，多个皮肤穿刺部件构成以一定距离间隔且平行的皮肤穿刺部件组，每一组由各自的电极形成。

图5A描述了使用具有本发明的试验条的电化学计的实施例。图5B描述了使用具有本发明的试验条的光度计的实施例。

具体实施方式

本发明提供的试验条和方法用于检测生理样品中至少一种目标分析物的浓度。该试验条包括多个固定到其上的皮肤穿刺部件。在本方法中，将固定于试验条上的多个皮肤穿刺部件插入皮肤中，生理样品转移到试验条上从而检测分析物的浓度。该试验条和方法用于各种不同的应用，特别适用于测定葡萄糖浓度。在后面对本发明的描述中，首先描述该装置，然后评述使用该装置的方法。

在阐述本发明前，应该明确本发明不仅限于所述的特定实施例，如这样，当然可以作变化。由于本发明将仅通过所附权利要求限定保护范围，因此也应理解此处用的术语仅是为描述特定实施例，而不作为限定。

对给定的数值范围，应明确每一涉及的数值，除非上下文另有明确规定，都到下限的十分之一单位，该范围上下限之间和任何该给定范围内其他给定或涉及的数值都包括在本发明中。在任何特定排除给定范围的上下限的条件下，那些独立地包含于小范围内的上下限也包含在本发明中。在包括上下限之一或二者的给定范围处，排除上下限之一的范围也在本发明之中。

除非另有规定，此处所使用的所有科技词汇与本发明所属领域普通技术人员通常理解的意义相同。虽然任何与此处所述相似或等效的方法和材料也可用于本发明的实践或试验中，现作的描述是优选方法和材料。

必须注意此处和所附权利要求中所用的单数形式“一”、“一个”、“这”，除非上下文另有明确规定，也包括复数对象。这样，例如，提到“一种试验条”包括这样的多个试样条，提到“该装置”包括一个过多个装置及本领域技术人员所知的其等效物，等等。

此处所提到的所有出版物在此作为参考而包含在内，并描述了与所引用出版物有关的方法和/或材料。此处讨论的已披露的出版物公开先于本发明的申请日。这不能作为本发明由于早先公开的出版物而不被授予专利权的依据。而且，所提供的出版物的日期可能与实际公开日期不同，这需要单独验证。

                               装置

如上概括所述，本发明提供了用与测定生理样品中分析物浓度的试验条，该试样条利于通过多个直接固定于其上的皮肤刺穿部件方便地抽取和收集样品。该试验条可用于检测各种不同分析物浓度，其中具有代表性的分析物包括，但不仅限于：葡萄糖、胆固醇、乳酸、乙醇等等。在许多实施例中，该试验条用于检测生理样品中(如间质液，血，血液部分(blood fractions)，及其组成等等)葡萄糖的浓度。

可以理解不同类型的试验条可适于本发明的使用，例如，比色的或光度的以及电化学的试验条，在此处将参照电化学试验系统来描述本发明，通过实施例进行描述但不仅限于这些实施例。然而，首先阐述适于本发明的比色试验条。

                              比色试验条

本发明的实施例中所用的比色或光度(此处可互换使用)试剂试验条一般由至少以下部件构成：用于接受样品的基片；试剂组份，其典型地包括分析物氧化信号产生系统的一种或多种成分；和支撑部件。如下说述，将该试验条设计成适于插入自动检测仪中，用于自动检测分析物浓度。

试验条中所用的基片是惰性基片，它用来支撑信号产生系统中的各种成分(在下文中有描述)，以及由信号产生系统(即指示剂)产生的光吸收或发色的产物。该基片具有可接受生理样品(如血液)的区域，以及用于检测由信号产生系统的指示剂产生的光吸收产物的区域。这样，基片允许水溶液通过，并为信号产生系统产生化学反应提供了足够的空间。已发展了许多不同的基片用于各种分析物检测试验，这些基片在材料、尺寸等方面彼此不同，具有代表性的基片包括，但不仅限于此，如下列美国专利所述的：4734360，4900666，4935346，5059394，5304468，5306623，5418142，5426032，5515170，5526120，5563042，5620863，5753429，5573452，5780304，5789255，5843691，5846486，5968836，和5972294；这些所披露的内容在此作为参考而包含在内。通常，对于该试验条是不苛求多孔基片的性质的，因此可根据其他因素进行选择，包括用于读取试验条设备的特性，方便程度等等。这样，试验条的尺寸和孔隙率可以有较大变化余地，其中基片可以有孔或无孔和/或具有孔梯度，例如在样品施加区域或附近具有较大的孔而在检测区域具有较小的孔。构成基片的材料可以不同，包括聚合物，如聚砜、聚酰胺、纤维素或吸水纸等等，其中这些材料可以对信号生成系统的各组份共价或非共价的附着起或不起作用。

除了基片，该试验条还包括信号产生系统中的一种或多种成分，该系统产生对应于分析物存在的可检测产物，能通过可检测产物得出试验样品中存在的分析物的数量。在本试验条中，信号产生系统的一种或多种组份联系到，如共价或非共价连接到基底的至少一部分区域(即检测区)，在许多实施例中基本是连接于整个基片。

信号产生系统为分析物氧化信号产生系统。通过分析物氧化信号产生系统，样品中的分析物浓度由可检测的信号得出，分析物经适当的酶氧化产生其氧化产物，和相应量或一定比例的过氧化氢。然后利用过氧化氢由一种或多种指示剂化合物产生可检测的产物，其中由信号测量系统产生的可检测产物(即信号)的量与原始样品中分析物的量有关。这样，存在于该试验条中的分析物氧化信号产生系统也可通过基于信号产生系统的过氧化氢而正确检定。

如上所示，基于信号产生系统产生过氧化氢，该系统包括氧化分析物的酶，该酶产生相应数量的过氧化氢，此处相应数量是指所产生的过氧化氢的量与样品中存在的分析物量成比例。所必需的第一种酶的特定性质依赖于试验分析物的特性，但一般是氧化物酶。这样，第一种酶可以是：葡萄糖氧化酶(当分析物为葡萄糖)；胆固醇氧化酶(当分析物为胆固醇)；乙醇氧化酶(当分析物为乙醇)；乳酸氧化酶(当分析物为乳酸)等等。其他所用的氧化物酶及其他目的分析物对于本领域普通技术人员来说是公知的，并且也可以使用。在优选实施例中，试剂试验条设计成用于检测葡萄糖浓度，第一种酶是葡萄糖氧化酶。可以从任何方便的途径得到葡萄糖氧化酶，例如自然产生源，如黑曲霉素或青霉素，或重组产生。

信号产生系统的第二种酶是在过氧化氢的存在下催化一种或多种指示剂化合物转化为可检测产物的酶，由该反应产生的可检测产物的量与存在的过氧化氢数量成比例。第二种酶一般是过氧化物酶，合适的过氧化物酶包括：辣根过氧化物酶(HRP)，大豆过氧化物酶，重组产生的过氧化酶和合成的具有过氧化物活性的类似物，等等。例如参见Y.Ci，F.Wang；Analytica Chimica Acta，233(1990)，299-302。

指示剂化合物或组合物，如底物，是在过氧化物酶存在下由过氧化氢合成或分解而得的物质，可生成一种在预定波长范围中吸收光的指示剂染料。优选地，指示剂染料在与样品或试验试剂产生强烈吸收的波长值不同的波长处产生强烈吸收。指示剂的氧化形式可以是有颜色的，略带颜色，或无色的终产物，该产物说明在薄膜的试验面发生了颜色的变化。也就是说，通过有色区域漂白或者通过无色区域产生颜色，该试验试剂都可显示样品中存在葡萄糖。

本发明中有用的指示剂组合物包括单组分和两种成分的生色底物。单种成分系统包括芳族胺、芳族醇、连氮物、对二氨基联苯(如是甲基对二氨基联苯盐酸)。适宜的两种成分系统包括那些其中一种成分为MBTH、MBTH的衍生物(参见美国专利申请系列号为NO.08/302575，此处作为参考而包含在内)、或4-氨基安替比林，系统中另一成分为芳族胺、芳族醇、共轭胺、共轭醇、芳族或脂肪族醛。典型的两组分系统是结合有3-二甲基氨基苯甲酸(DMAB)的3-甲基-2-盐酸苯并噻唑啉酮腙盐酸盐(MBTH)；结合有3，5-二氯-2-羟基苯磺酸(DCHBS)的MBTH；和结合有8-苯胺基-1-萘磺酸铵(ANS)的3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙N-磺酰苯磺酸钠(MBTHSB)。在特定实施例中，优选染料对为MBTHSB-ANS。

在另一些实施例中，使用产生荧光可检测产物的信号产生系统(或如在荧光的背景下的可检测的非荧光物质)，如在下列文献中描述的：KiyoshiZaitsu，Yosuke Ohkura“New fluorogenic substrates for Horseradish Peroxidase：rapidand sensitive assay for hydrogen peroxide and the Peroxidase”AnslyticalBiochemistry(1980)109，109-113。

基片固定于支撑部件上。支撑部件可由具有足够刚度的材料构成，不用过度弯曲或扭折即可插入检测仪中。在许多实施例中，支撑部件由诸如聚烯烃或聚酯材料构成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。

如上所述，支撑元件设计成能使试验条插入到检测仪中。这样，支撑部件和这样的试验条典型的基本是矩形或正方形条。具有代表性的，支撑部件的长度为大约1-1000mm，常见的为大约10-100mm，更常见的为大约20-60mm。典型的，支撑部件的宽度为大约1-100mm，常见的为大约1-10mm，更常见的为大约5-7mm。典型的，支撑部件的高或厚度为大约0.01-1mm，常见的为0.1-1mm，更常见的为0.3-0.4mm。

一般，对于比色试验，样品与信号生成系统的组分反应产生可检测的产物，该产物的量与样品中分析物的初始量成一定比例。可检测产物的量，也就是由信号产生系统产生的信号，检测其量，它与初始样品中分析物的量有关。如上所述，在特定的实施例中，使用自动检测仪进行上述检测和相关步骤的操作。上述反应，检测和相关步骤与进行这些操作的仪器进一步披露于美国专利申请中，序列号为：4734360，4900666，4935346，5059394，5304468，5306623，5418142，5426032，5515170，5526120，5563042，5620863，5753429，5573452，5780304，5789255，5843691，5846486，5968836，和5972294，这些披露的内容在此处作为参考而包含在内。

适于应用于本发明的这样的比色试剂试验条的例子包括以下美国专利中披露的：5563042，5753452，5789255，这些文献在此作为参考而包含在内。

                            电化学试验条

一般，本发明的电化学试验条由两个相对的金属电极构成，电极通过薄隔离层隔开，其中这些部件形成了反应区带，并且皮肤穿刺部件进一步与反应区相连。在许多实施例中，氧化还原试剂系统位于反应区带中。如下说述，将该试验条设计成适于插入自动仪器中，用于分析物浓度的自动检测。

在这些电化学试验条的特定实施例中，工作和参比电极一般具有细长矩形条的形式。典型的，电极长度为大约1.9-4.5cm，常见的为大约2.0-2.8cm。电极的宽度为大约0.07-0.76cm，常见的为大约0.24-0.60cm。每个工作电极和参比电极都具有典型的大约10-100nm的厚度，常见的为大约10-20nm。

工作电极和参比电极的另一特点是至少电极面向片条电化学电池反应区的表面是金属，其中所用金属包括：钯，金，铂，银，铱、碳(导电碳墨)，含杂质的氧化锡，不锈钢等等。在许多实施例中，金属为金或钯。

尽管原则上整个电极可由金属制成，但每一电极一般由惰性支撑材料组成，该材料的表面有一薄层电极的金属成分。在更普通的实施例中，惰性衬底材料的厚度典型的为大约25-500μm，常见的为50-400μm，而金属层的厚度典型的为大约10-100nm，常见的为大约10-40nm，例如喷镀金属层。任何常规惰性衬底材料都可用于本电极，其中典型的材料为刚性材料，它能为电极提供结构支撑，然后使电化学试验条成为一个整体。可作为惰性支撑材料的适宜材料包括塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)，经乙二醇修饰(PETG)，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚苯乙稀，硅，陶瓷，玻璃等等。

本电化学试验条的特性是如上所述的工作和参比电极一般彼此相对，仅间隔一小段距离，使电化学试验片的反应区带中的工作电极和参比电极之间的距离非常小。本试验片中工作和参比电极之间的微小空间是由置于或加在工作和参比电极之间的薄间隔层的存在而形成的。间隔层的厚度可为50-750μm，一般小于或等于500μm，常见的为大约100-175μm。如此切制间隔层以便提供反应区带，在许多实施例中反应区带的体积典型的为大约0.1-10μL，常见的为大约0.2-5.0μL。间隔层形成圆形的反应区，其边缘形成进出口孔或通道，或者具有其他形状，如正方形、三角形、矩形、不规则形状的反应区，等等。间隔层可由任何常规材料构成，其中有代表性的适宜材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸乙二酯(，经乙二醇修饰(PETG)，聚酰亚胺，聚碳酸酯等等，可对间隔层的表面作处理以便对于它们的对应电极具有粘性，从而保持电化学试验片条的结构。

在许多实施例中，试剂系统或组份存在于反应区，在试验中试剂系统与液体样品中的成分发生反应。典型的试剂系统包括氧化还原对。

当存在氧化还原对时，试剂组份的氧化还原对由一种或多种氧化还原试剂组成。本领域所知的各种不同氧化还原对试剂包括：铁氰化物，吩嗪乙硫酸盐，吩嗪甲硫酸盐，苯二胺、1-甲氧基-吩嗪甲硫酸盐，2，6-二甲基-1，4-苯醌，2，5-二氯-1，4-苯醌，二茂铁衍生物，锇联吡啶复合物，钌复合物，等等。在许多实施例中，特别常用的氧化还原对为铁氰化物，等等。

可存在于反应区中的其他试剂包括缓冲试剂，如柠康酸盐、柠檬酸盐、苹果酸、顺丁烯二酸，磷酸盐，“优质”缓冲液等等。而其他能存在的试剂包括：二价阳离子如氯化钙、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，甘露醇，乳糖。

用于本发明的适宜试剂试验条的例子包括：在共同的悬而未决的美国申请中描述的，其序列号为09/333793，09/497304，09/497269，09/736788和09/746116，其中所披露的内容在此作为参考而包含在内。

一般对于电化学试验，使用参比和工作电极进行电化学测定。依据试验和使用电化学试验条装置的特定性质，电化学测定可以有所不同，例如依据试验是库仑测定、电流测定、还是电位测定。一般，电化学测定是测量电荷(库仑测定)，电流(电流测定)或电势(电位测定)，通常在将样品引导到反应区之后的给定时间间隔内进行测量。上述电化学测定方法进一步在美国专利中已披露，专利号为4224125，4545382，5266179，同时也在下例专利中披露WO97/18465，WO99/49307，这些较早公开的文献在此作为参考而包含在内。不论哪种测量，电化学测量或信号在试验条的反应带中产生。

接下来进行电化学测量检测或如上所述在反应带中产生信号的测定，通过将电化学信号与样品中分析物量联系起来可以测定引入反应带中的样品中存在的分析物的量。典型的用于自动进行这些步骤的仪器在共同悬而未决的美国申请中进一步有描述，这些申请为09/333793，09/497304，09/497269，09/736788，09/746116，这些文献披露的内容在此作为参考而包含在内。当然，在这些应用比色试验系统的实施例中，使用分光光度计或光度计，有代表性的光度计在以下文献中进一步披露，例如，美国专利4734360，4900666，4935346，5059394，5304468，5306623，5418142，5426032，5515170，5526120，5563042，5620863，5753429，5573452，5780304，5789255，5843691，5846486，5968836，5972294，这些文献所披露的内容在此作为参考而包含在内。

如上所述，本发明的特征在于存在多个皮肤穿刺部件，如微针等等，这些装置用于刺入患者或装置使用者的皮肤，此处这样的多个皮肤穿刺部件直接粘附或固定于试验片条上，即多个皮肤穿刺部件直接结合于试验片条上。换句话说，多个皮肤穿刺部件直接固定于试验条上，其中在一些实施例中形成多个皮肤穿刺部件的材料与试验条的至少一部分是相同的，即作为单独的一个部件或一个整体结构。如下面将描述的，多个皮肤穿刺部件是有联系的，即彼此液体相通，至少存在一条液体通路，这样的液体通路可以是皮肤穿刺部件内部的液体通路(内腔)或者可以是在试验条中的液体通路。

粘附到试验条上的皮肤穿刺部件的数量可以根据不同的因素而变化，这些因素包括特定的目的分析物和样品取自患者的特定部位。在许多实施例中，皮肤穿刺部件的数量为大约2-1000，常见的为大约3-100，更常见的为大约3-10。用多个微刺穿部件代替单个较大的部件(如单个针)有利于使与取得样品有关的疼痛最小化，这对相关领域普通技术人员来说是显而易见的。

不论多个微针的类型或位置是什么，典型的微针由生物相容性材料制成，有代表性的材料是能提供所需刚性来穿刺并刺入皮肤并且不会折断或完全弯曲而可得到样品。用于本发明的适宜材料包括但不仅限于：不锈钢，塑料如聚醚酰亚胺，聚碳酸酯，聚醚醚酮，聚酰亚胺，聚甲基戊烯，聚乙二烯氟，聚苯砜和液体晶状聚合物。在许多实施例中，上述材料可以进一步包括合适的金属、碳硅土材料(如玻璃或陶瓷)的粒子(如微米或纳米粒子)或纤维，。在特定实施例中，如当多个皮肤穿刺部件位于基本与试验条平行的位置时，多个皮肤穿刺部件可由与试验条相同的材料构成。换句话说，多个皮肤穿刺部件可由试验条的电极或绝缘材料构成，以便多个皮肤穿刺部件和试验条组份或构成试验条的材料成为一片或一体。

微针的大小依以下各种因素而不同，如所取生理样品的类型，需要刺入的深度和特定患者或受检使用者的皮肤层厚度。一般，将皮肤穿刺部件设计成具有皮肤穿刺和液体抽取功能，这样这些部件应足够坚固以便经得起插入皮肤并从中抽出。典型的，为实现上述目的，每个皮肤穿刺部件的长与直径(其中的直径在皮肤穿刺部件的基底处测定)的比例为大约1-50，一般为大约1-10，更常见的为大约1-5。长度(从试验条的基底至它的末端测定)典型的为大约1-5000μm，常为大约1-3000μm，更常见的为大约1-2000μm。虽然在特定的实施例中微针的直径沿它的长度变化，一般每一微针的外径小于大约400μm，更常见的小于大约200μm。在许多实施例中，顶端的外径一般小于大约20μm更常见的小于大约1μm。皮肤穿刺部件之间的距离一般为大约200-6000μm，通常为大约200-3000μm，更常见的为大约200-400μm。

皮肤穿刺部件阵列可以是包括例如具有不同长度、外径、内径、截面形状、皮肤穿刺部件之间间隔的各种皮肤穿刺部件的混合，，并且这些部件可能是中空或实心，这些将在以下作出描述。

多个皮肤穿刺部件可有任何合适的布局，这与试验条有关，其中决定这个位置布局的因素可包括多个皮肤穿刺部件将要刺入的患者皮肤的表面结构，所分析的物质，等等。

在本发明的一种实施例中，多个皮肤穿刺部件(如微针)位于与试验条基本横向的位置，并固定于其上(参见图1A-2C)。因此微针等与试验条成大约90°角并固定于其上。例如，使微针的近端以大约90°角延伸穿过一个电极，更特殊的为穿过一个电极和相连的惰性支撑材料，根据由哪个电极保持多个微针，多个微针即从试验条的一面或另一面穿出。

在本发明的另一实施例中，多个皮肤穿刺部件(如微针)位于与试验条基本平行的位置(参见图3)。换句话说，多个皮肤穿刺部件位于与试验条同一水平面的位置，如，多个皮肤穿刺部件从试验条的一端延伸。

在特定的实施例中，多个皮肤穿刺部件组成了平行的皮肤穿刺部件组，如第一组皮肤穿刺部件对第二组相对且平行，这在下文中进一步描述(参见图4A-4B)。

如上所述，本发明的试验片条包括由工作电极、参比电极和间隔层形成的反应区带，其中工作电极和参比电极构成反应区的顶部和底部，间隔层构成壁(或由比色试验条的基片构成)。本发明的特征为构建或设置至少一条液体通路以联系试验条的反应区带，从而将样品传送到其上，其中这样的通路可包括皮肤穿刺部件的内腔或这样的通路邻近在试验条表面具有开口端的皮肤穿刺部件，并且此通道穿过试验条。换言之，不论通路包括哪种类型，本发明的液体通路的构造可将生理液体传输或输送到试验条的反应区上。

如上所述，在特定实施例中，至少一条液体通路为皮肤穿刺部件的内腔，即皮肤穿刺部件为中空或带孔部件，以便于可以原位得到生理样品，通过这些部件生理样品可到达试验条的反应区。这样，每个中空微针包括：近端和末端，基本成环形的孔或在贯穿其中的管腔，即贯穿其中的液体通路。每一微针的末端关于试验条垂直或平行延伸，而且近端与反应区相连，也就是近端在或邻近反应区终止。

皮肤穿刺部件的内部液体通路或内腔的直径依各中因素而不同。在许多实施例中，管腔的直径在整个长度中保持基本不变，而在另一些实施例中在整个管腔长度中其直径可以增大或减小，从而可调节样品流，例如，如下所述，增加或减小样品流过管腔的比率和/或体积。一般，内腔的内径的尺寸可对生理液体产生毛细作用。特别是，内腔的内径为微针外径的大约10％-90％(外径是在其基底处测得)，如此一般内径为大约2-400μm，常见的为大约100-250μm，更常见的为大约150-200μm。

不论微针管腔的直径是多大，多个中空微针基本靠近或在试验条的反应区上，或至少每一微针的近端在或邻近反应区终止，以便样品能流过内部通路到达反应区。例如，在横向排列微针部件的实施例中，多个微针横穿整个电极厚度并与惰性支撑材料或惰性底衬材料相连，进入或基本接近反应区。在特定的实施例中，这些微针横穿工作电极，而在另一些实施例中它们横穿参比电极。

如上所述，在另一些实施例中，至少微针的一部分不是中空的，而在某些实施例中全部微针都不是中空的，而是与通路或通道相连的实心结构，其中通路或通道与反应区相连。具体说，每一实心微针有效地与至少一个液体通路或通道相连，其中，至少一个液体通道在试验条的表面有开口，并且该通道与试验条的反应区相连，如至少一个液体通路在或邻近反应区结束或终止，在许多实施例中，如上所述，这些通路基本位于试验片条中。因此，多个实心微针可直接位于通道中，也可与至少一个通道侧面相邻，或者试验片条可以包括上面两种结构的组合。在那些多个实心微针直接位于通道中的实施例，微针可通过固定于惰性支撑材料、电极(如相对的电极和/或惰性支撑材料)或通道壁而固定于试验条上。在特定实施例中，试样条包括中空孔和实心微针的组合，其中实心微针包括各种如上所述的液体通路结构。通道或液体通路的数量依试验条的特定使用而有所不同，如此，可能具有比皮肤穿刺部件数量多或少或与之相同的通路数。

在特定实施例中，实心微针位于试验条的一个或个多电极中的至少一部分上，典型的为两个电极上，以使微针和电极成为一个独立的材料片。这样，一个电极可形成一组多个微针，另一平行电极可形成另一组多个微针。在这种特定的实施例中，微针进一步包括绝缘材料，其中绝缘材料可与电极的惰性底衬相同或不同。在这种特定的实施例中，液体通道位于间隔层中两组电极之间。

与上述管腔直径相似，与实心微针相连的液体通路或通道的直径可以始终为常数或可增大减小以调节液体流。一般，通路的内径尺寸为可对生理液体产生毛细作用。具体而言，通道的内径为大约2-400μm，常见的为大约100-250μm，更常见的为大约150-200μm。

如本领域技术人员所公知的，本发明的试验条可以包括多种不同类型的微针，其中一些微针的大小和/或结构与其他的不同。例如，试验条可包括中空微针和实心微针的组合，其中这些微针又可包括大小和/或截面形状不同的微针，一些实心微针侧面与至少一个通道或液体通路相邻，另一些实心微针则直接位于通道或液体通路内部。当然，上述任何组合都是本发明所考虑到的。

现参照附图，其中同一附图标记指同一部件，图1A是根据本发明试验条的典型实施例分解图。该图中，本发明的试验条2具有与惰性支撑材料6连接的参比电极4和与惰性支撑材料8连接的工作电极10。两电极之间的夹心为间隔层12，这种结构和大小是考虑反应区14而构成的，反应区由以下部分构成：与一种或多种适宜试剂16连接的参比电极4，工作电极10和间隔层12。在该实施例中，多个中空微针18与试验条基本横向地固定于其上，其中它们穿过工作电极10和惰性支撑材料8，直接位于反应区14上并终止于其上，即，这些微针的近端沿工作电极10和惰性支撑材料8延伸并在或邻近反应区14终止。图1B是单个微针18的放大图，显示了顶端101，基底102和内腔103。

图2A是本发明的另一典型实施例的分解图，以分开的部件描述，其中同一附图标记代表同一特征。在该实施中，试验条20具有多个固定于惰性支撑材料8上的实心微针22，其中这些微针基本横向地固定于试验条上。然后，每一微针与至少一个通道或液体通路24相连，这样的液体通路基本位于试验条20中，并与反应区14相连，如，它们延伸或终止于或环绕着反应区14。在此特定实施例中，多个微针22与至少一个液体通路侧面连邻，然而，如上所述，这些微针的一部分或全部可选择地位于至少一个液体通路中。图2B是根据本发明的比色试验条50的典型实施例，其中比色试验条50包括与液体通路24相邻的多个实心微针22，和固定于固体支持物111上的多孔基质110。图2C是实心微针22的放大图，这些微针与图2A和2B的液体通路24相邻。

图3是本发明的另一典型实施例，其中多个皮肤穿刺部件22从试验条20延伸，并与之基本平行。例如，多个皮肤穿刺部件22从试验条20的一端延伸。在该显示中，皮肤穿刺部件具有实心结构，并与液体通路24相邻或位于其中。如上所述，平行的微刺穿部件22可选择地具有如图1中微针18贯穿其中的管腔结构。

图4A是本发明另一典型实施例的分解图，其中多个微针构成两组间隔一定距离且相互平行的皮肤穿刺部件，每一组微针由相应的电极形成。换言之，第一组电极形成第一组微针，第二组电极形成第二组微针。因此，图4A表示本试验片40有代表性实施例中的单独部件，其中试验条包括具有适当绝缘层54的第一电极42和具有适当绝缘层56的第二电极46，两电极通过间隔层50彼此分离，间隔层中有液体通路52。在此特定实施例中，由第一电极42构成第一组微针44，有第二电极46构成第二组微针48，这样微针组44和48彼此基本平行(同时与试验条本身平行)，由此生理样品通过毛细作用进入位于两组44、48之间的液体通道52。如上所述，如果在适当之处微针包括适当的绝缘材料，这对本领域普通技术人员来说是显而易见的。如上述(但未示出)试验条40也包括反应区。图4B表示图4A中的部件作为一个完整的试验条的结构。

                             系统

如上所述，本发明包括分析物浓度检测系统，它能够取得生理样品并检测其中的分析物浓度，其中通过自动装置(如检测计)自动完成分析物浓度的测定。由此，本发明的分析物浓度测定系统包括上述有多个皮肤穿刺部件固定于其上的试验条，和检测计，试验条设计成适于检测计或可插入其中的结构。

这样的分析物浓度检测系统的例子如图5A和5B所示。图5A表示带有试验条(如图1A中的试验片条2)的电化学测量仪30，将试验条插入其中，图5B表示带有比色试验条(如图2B中的比色试验条50)的光学检测仪60。

                               方法

如上综述，本发明还提供了实现本发明的方法，该方法有利地考虑到取得和检测生理样品中的分析物浓度。如上文已记载的，该方法用于检测不同分析物的浓度，其中具有代表性的分析物包括葡萄糖，胆固醇，乳酸，乙醇等等。在许多实施例中，本方法用于检测生理样品(如间质液，血，血液部分(bloodfractions)，其组成等等)中葡萄糖的浓度。

本方法的实际操作中，第一步为：提供带有固定于其上的多个皮肤穿刺部件(如微针或微皮肤穿刺部件等等)的试验条，如，上文中所述的电化学试验条。

然后将固定于试验条上的多个微针插入患者或本发明使用者的皮肤中。根据所得到生理样品的类型，皮肤穿刺部件应刺入不同的皮肤层，包括真皮层、表皮层和角质层，而在许多实施例中这些部件是插入到皮肤的真皮层中。典型的，皮肤穿刺部件插入到皮肤中，一般是手指或手臂，保持1-60秒，常见的为大约5-30秒，更常见的为大约10-15秒。

然后收集样品将它传送到试验条上，具体为试验条的反应区上。在特定的实施例中，样品原位收集。在那些样品原位收集的实施例中，多个微针是中空的，或至少一个或多个微针包括与皮肤穿刺部件有效连接的液体通路，也就是说，如上述的贯穿过其中的内腔，将它插入患者的皮肤中，这样将生理样品抽入多个中空微针的管腔中。具体为，用多个微针穿刺皮肤，其中微针刺入皮肤的适当层，并将生理样品抽入其中。在许多实施例中，样品通过产生与样品上的毛细作用抽入管腔中，并传送到试验条的反应区。

在其他一部分或全部微针中的为实心的实施例中，样品通过通道或液体通路收集并传送，这些通路与实心微针侧面连接，即与实心微针连邻或靠近。这样，多个皮肤穿刺部件穿刺皮肤并刺入皮肤的适当层。收集形成或表达于皮肤开口或切口处的生理样品，如血，血液部分(blood fractions)，间质液或类似物，并将它们通过液体通路或通道输送到试验条的反应区上，这些通道在试验条表面有开口，其中这样的通道与反应区相连并且与皮肤表面上的生理样品接触。在许多实施例中，如上所述，样品通过产生于生理样品上的毛细作用抽入通道或液体通路。

一旦样品传送到试验条的反应区上，即可检测目的分析物的浓度。如上所述对于电化学分析物浓度检测试验，使用参比电极和工作电极进行电化学检测。所进行的电化学检测根据试验的特性和使用电化学试验条的装置而有所不同，如依据试验是库仑测定、电流测定、还是电位测定。一般，电化学测定是测量电荷(库仑测定)，电流(电流测定)或电势(电位测定)，通常在将样品引导到反应区之后的给定时间间隔内进行测量。上述电化学测定方法进一步在以下美国专利中已披露：4224125，4545382，5266179，同时也在下例专利中披露WO97/18465，WO99/49307，这些较早公开的文献在此作为参考而包含在内。不论哪种测量，电化学测量或信号在试验条的反应带中产生。

接下来如上所述在反应带中进行电化学测量检测或产生信号，通过将电化学信号与样品中分析物量联系起来可以测定引入反应带中的样品中存在的分析物的量。

在许多实施例中，用自动装置(如检测计)进行上述检测和相关过程，这是相关领域技术人员所公知的。换言之，将试验条插入检测计中，自动测定至少一种分析物的浓度。用于自动进行这些步骤的具有代表性的检测仪进一步在悬而未决的美国申请中已有描述，系列号为：09/333793，09/497304，09/497269，09/736788，09/746116，这些已披露的内容在此作为参考而包含在内。

                              试剂盒

本发明同时提供了用于本方法的试剂盒。本发明的试剂盒包括至少一种试验条，通常有许多试剂条。该试剂盒还可包括能重复使用或一次性检测计，该检测计使用本试剂盒的能重复使用或一次性试样条，或其他试剂盒的试验条，或本发明的其他试验条。特定的试剂盒可包括各种试验条，如不同试验条含有相同或不同试剂，如电化学和/或比色试验条，这些试验条有相同或不同皮肤穿刺部件的结构，如基本平行和/或垂直，这些试验条也可有相同或不同的皮肤穿刺部件类型，如中空和/或实心的。最后，试剂盒进一步包括在生理样品分析物浓度测定中使用本试验条的使用说明。这些说明可以是一个或多个包装，一个标签插页，试剂盒中的盒子，等等。

从上述说明和讨论中可证实：上述发明提供了一种简单、快捷、方便的方法来取得生理样品并检测其中的分析物浓度。上述发明有许多优点，包括易于使用，高效，使疼痛最小化，对电化学和和比色分析物浓度测定试验具有相容性。因此，本发明为本领域作出了有意义的贡献。

特定引用的所有出版物及专利在此处作为参考而包含在内，它们在此处特定、独立地作为参考而包含在内文献。任何所引用的出版物都公开于本申请的申请日之前，它们不能作为本申请由于早先公开的出版物而不被授予专利权的依据。

虽然为清楚理解，对前述发明已通过说明和举例进行了较详细的描述，对本领域普通技术人员来说在本发明的基础上所作的变化和改动是显而易见的，本发明已给出了这种技术启示，它们未超出所附权利要求限定的范围。

Claims (12)

1.一种用于检测生理样品中至少一种目标分析物浓度的试验片条，所述试验片条由固定于其上的多个皮肤穿刺针构成，其特征在于将所述试验片条设置成可插入检测仪中。

2.如权利要求1所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件基本横向于所述试验片条。

3.如权利要求1所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件与所述试验片条基本平行。

4.如权利要求1所述的的试验片条，其特征在于所述试验片条进一步包括由间隔层分离的两个电极，其中至少一个电极与惰性支撑材料相连。

5.如权利要求4所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件附于所述惰性支撑材料上。

6.如权利要求4所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件由所述惰性支撑材料形成。

7.如权利要求4所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件由至少一个电极形成。

8.如权利要求4所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件由所述两个电极形成。

9.如权利要求8所述的的试验片条，其特征在于所述皮肤穿刺部件包含两组间隔一定距离并平行的皮肤穿刺部件。

10.如权利要求4所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件由所述间隔层形成。

11.如权利要求3所述的的试验片条，进一步包括至少一条与所述多个皮肤穿刺部件有效相连的液体通道。

12.如权利要求11所述的的试验片条，其特征在于所述多个皮肤穿刺部件中至少有一个与所述至少一条液体通道侧面相邻。

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