DE202010016517U1

DE202010016517U1 - System zur Messung der Analytkonzentration mit Störsubstanzen-Korrektur

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Publication number: DE202010016517U1
Application number: DE202010016517U
Authority: DE
Original assignee: TaiDoc Corp Ltd
Current assignee: TaiDoc Technology Corp
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: TW201120444A; US20110139634A1; TWI440853B

Abstract

Biosensorteststreifen zur Messung einer Analytkonzentration mit: – einer Basis; – einer Elektrodenschicht auf der Basis, die einen ersten Elektrodensatz und einen zweiten Elektrodensatz aufweist, wobei der erste Elektrodensatz für die Messung der Analytkonzentration und der zweite Elektrodensatz für die Messung des Hämatokritwertes verwendet wird; – einem Raum auf der Elektrodenschicht mit einem freiliegenden Ende der Elektrodenschicht und einer Öffnung, wobei die Öffnung ein anderes Ende der Elektrodenschicht freilegt, und weiterhin einem separaten Element in der Mitte des ersten Elektrodensatzes und des zweiten Elektrodensatzes zum Aufteilen der Öffnung in eine erste Reaktionszone und eine zweite Reaktionszone, wobei die erste Reaktionszone dem ersten Elektrodensatz und die zweite Reaktionszone dem zweiten Elektrodensatz entspricht; – einem Reaktionsreagenz an dem ersten Elektrodensatz, das der ersten Reaktionszone entspricht, das für die Reaktion mit dem Analyten verwendet wird, wobei sich das Reaktionsreagenz nicht an dem zweiten Elektrodensatz befindet und der zweiten Reaktionszone entspricht;...

Description

Erfindungshintergrund
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur Messung der Analytkonzentration mit Störsubstanzen-Korrektur. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Biosensormessgerät, einen Biosensorstreifen, ein System und Verfahren zur Messung der Analytkonzentration mit Hämatokritkorrektur durch gleichzeitiges Anlegen von Wechselstrom- und Gleichstromsignalen.
Beschreibung einschlägiger Technik
Aufgrund von Verbesserungen in Wissenschaft und Technik können viele Tests von Benutzern zu Hause durchgeführt werden. Auf dem Markt werden viele Einweg-Teststreifen verwendet, um bestimmte Bestandteile in einer biologischen Flüssigkeit zu messen, die von Benutzern zu Hause verwendet werden können. Analytische Biosensorteststreifen sind hilfreich in der Chemie und Medizin, um das Vorhandensein und die Konzentration eines biologischen Analyten zu bestimmen. Solche Teststreifen werden z. B. benötigt, um den Blutzucker bei Diabetes-Patienten und das Laktat in kritischen Situationen zu überwachen. In den letzten Jahren ist der Diabetes, vor allem bei älteren Menschen, zu einer modernen Krankheit geworden. Für viele Menschen ist eine genaue Messung des Blutzuckers erforderlich.
Herkömmliche, elektrochemische Biosensorteststreifen besitzen eine Basis, ein Elektrodensystem, ein Isoliersubstrat, ein Testreagenz und eine Abdeckung. Das Elektrodensystem ist über der Basis angeordnet und umfasst zwei Elektroden, die voneinander getrennt sind. Das Isoliersubstrat ist auf dem Elektrodensystem angeordnet und besitzt eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung. Die erste Öffnung legt Teile des Elektrodensystems für einen elektrischen Anschluss an ein entsprechendes Messgerät frei, das einige elektrische Eigenschaften einer Messprobe misst, nachdem diese mit dem Testreagenz des Teststreifens vermischt wurde. Die zweite Öffnung legt einen anderen Teil des Elektrodensystems frei, um das Testreagenz auf jene freiliegenden Flächen des Elektrodensystems anzuwenden. Bei dem Testreagenz handelt es sich um ein für den mit dem Teststreifen durchzuführenden Test spezifisches Reagenz. Das Testreagenz kann auf die gesamte freiliegende Oberfläche des Elektrodensystems in dem Bereich, der von der zweiten Öffnung gebildet wird, angewendet werden. Die Abdeckung deckt das Elektrodensystem und das Testreagenz ab, um das Testreagenz zu schützen. Wenn die Messprobe aufgenommen wurde, kommt sie mit dem Testreagenz in Berührung und das Elektrodensystem überträgt ein elektrisches Signal, das der Konzentration eines Analyten, der in der Messprobe gemessen wird, entspricht.
Das elektrochemische Verfahren ist eines der typischen Verfahren für die Messung der Analytkonzentration und beinhaltet amperometrische Reaktionen, die die Analytkonzentration angeben. Eine erhebliche Einschränkung der elektrochemischen Verfahren für die Messung der Analytkonzentration ist die Wirkung von Störvariablen auf die Diffusion des Analyten und die verschiedenen Wirkstoffe des Reagenz. Das elektrochemische Verfahren hat das Problem, dass die Testgenauigkeit durch den Hämatokritwert (das Verhältnis des Volumens des Erythrozytenkonzentrats zur Gesamtblutmenge) gestört wird.
Der normale Hämatokritbereich eines Menschen liegt bei 35% bis 45%, auch wenn er in Extremfällen zwischen ca. 20% und 70% liegen kann. Der durchschnittliche Hämatokritbereich bei Neugeborenen liegt zwischen ca. 53% und 69%. Schwankungen bei der Menge roter Blutzellen im Blut können zu Schwankungen in den Glukosewerten führen, die von elektrochemischen Teststreifen gemessen werden. Meistens wird eine negative Tendenz (d. h. eine berechnete niedrigere Analytkonzentration) bei hohem Hämatokritwert beobachtet, während eine positive Tendenz (d. h. eine berechnete höhere Analytkonzentration) bei einem niedrigen Hämatokritwert beobachtet wird. Bei einem hohen Hämatokritwert können die roten Blutzellen die Reaktion von Enzymen und elektrochemischen Mediatoren verhindern, die Geschwindigkeit der chemischen Auflösung reduzieren, da weniger Plasmavolumen zum Solvatisieren vorhanden ist, und die Diffusion des Mediators verlangsamen, und dann ein langsameres Stromergebnis verursachen. Umgekehrt kann sich bei einem niedrigen Hämatokritwert ein höherer gemessener Strom ergeben. Außerdem ist die Beständigkeit der Blutprobe ebenfalls von dem Hämatokritwert abhängig, da er die Messungen der Spannung bzw. des Stromes beeinflussen kann.
Darüberhinaus sind die Schwankungen des Hämatokritwertes sehr weit und deshalb muss der Hämatokritwert mit einem Biosensormessgerät und einem Biosensorteststreifen gemessen werden. Es ist sehr wichtig, einen Biosensorteststreifen und ein Biosensormessgerät zu konstruieren, das die Funktionen aufweist, mittels derer eine Störung durch den Hämatokritwert verhindert wird. Die Hersteller benötigen ein System und ein Verfahren, um den Störfaktor des Hämatokritwertes bei der Analytmessung zu beseitigen.
US Patent Nr. 7,407,811 ('811) beschreibt ein System und Verfahren zur Analytmessung durch Verwendung von Wechselstromerzeugung, um den Hämatokritwert zu messen und so die Störung durch den Hämatokritwert zu verringern. Außerdem misst das Verfahren aus '811 den Phasenwinkel und den Scheinleitwert der Wechselstromerzeugung und arbeitet mit einer Formel, um den Hämatokritwert festzustellen. '811 beschreibt weiterhin die Blutzuckermessung zur Korrektur des Hämatokritwertes durch Verwendung des obigen Hämatokritmessverfahrens, wobei DC- und AC-Signale in nur einem Elektrodensatz angelegt und nur eine Reaktionszone eines Biosensorteststreifens verwendet wird, unabhängig davon, ob erst ein AC- oder DC-Signal angelegt wird. Es misst den Phasenwinkel und den Scheinleitwert der AC-Erzeugung, um den Hämatokritwert festzustellen, und die DC-Erzeugung, um die Analytkonzentration festzustellen. Außerdem umfassen die Parameter einer bestimmten Formel des vorherigen Verfahrens die Temperatur, und deshalb wird die Analytkonzentration mit dem Phasenwinkel, dem Scheinleitwert und der Temperatur korrigiert. Darüberhinaus verwendet die vorgesehene AC-Erzeugung mindestens zwei Frequenzen und sie hat in der Praxis zwei bis fünf Frequenzen verwendet, und deshalb wird der Hämatokritwert durch AC-Erregung mit verschiedenen Frequenzen festgestellt.
Doch das Verfahren von '811 liefert AC- und DC-Signale an eine Probe in derselben Reaktionszone und verwendete auch nur einen Elektrodensatz zur Erkennung. Deshalb konnten Störgeräusche entstehen. Außerdem behindert das Ergebnis einer nicht korrigierten Analytkonzentration und des Hämatokritwertes, die nur durch AC mit DC Offset allein an derselben Reaktionszone gemessen wurden, das Ergebnis und beeinflusst die Genauigkeit.
Das Verfahren '811 benötigte außerdem die Temperatur zur Korrektur der gemessenen Analytkonzentration sowie mehr als eine AC-Frequenz, um sein Ziel zu erreichen. Dies erfordert komplizierte und langwierige Vorgänge. Darüberhinaus erhöhen sich die Kosten und die Komplexität des Messgerätes mit der Anzahl der Messungen und der Frequenzen. Somit ist es erforderlich, ein System und Verfahren bereitzustellen, mittels dem das obige Problem gelöst werden kann.
Viele elektrochemische Biosensorteststreifen, die auf dem Markt verkauft werden, haben außerdem noch ein weiteres Problem, dass nämlich das Probenvolumen ebenfalls die Genauigkeit beeinflusst. Bei der Messung von Blutzucker z. B. ist das Volumen der Blutprobe entscheidend und wenn die Probe nicht ausreicht, so führt das zu Berechnungsfehlern. Somit muss auch dieser Nachteil beseitigt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Um das oben genannte, herkömmliche Problem zu lösen, besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, einen Biosensorteststreifen, ein Biosensormessgerät, ein System und Verfahren bereitzustellen, mit dem der Hämatokritwert und die Analytkonzentration an zwei Elektrodensätzen bzw. zwei Reaktionszonen gemessen werden. Außerdem besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, einen Biosensorteststreifen, ein Biosensormessgerät, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Reaktionszone zur Messung des Hämatokritwertes nicht mit einem Reaktionsreagenz bedeckt ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Biosensorteststreifen für die Messung einer Analytkonzentration bereitzustellen, der folgendes besitzt:
eine Basis;
eine Elektrodenschicht auf der Basis, die einen ersten Elektrodensatz und einen zweiten Elektrodensatz umfasst, wobei der erste Elektrodensatz für die Messung der Analytkonzentration und der zweite Elektrodensatz für die Messung des Hämatokritwertes verwendet wird;
einen Raum auf der Elektrodenschicht mit einem freiliegenden Ende der Elektrodenschicht, das eine Öffnung aufweist, wobei durch die Öffnung ein anderes Ende der Elektrodenschicht freigelegt wird, und weiterhin ein separates Element in der Mitte des ersten Elektrodensatzes und des zweiten Elektrodensatzes, um die Öffnung zu einer ersten Reaktionszone und einer zweiten Reaktionszone abzuteilen, wobei die erste Reaktionszone dem ersten Elektrodensatz und die zweite Reaktionszone dem zweiten Elektrodensatz entspricht;
ein Reaktionsreagenz an dem ersten Elektrodensatz, das der ersten Reaktionszone entspricht, und für die Reaktion mit dem Analyten verwendet wird, wobei sich das Reaktionsreagenz nicht an dem zweiten Elektrodensatz befindet und der zweiten Reaktionszone entspricht; und
eine Abdeckung an dem Raum.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise über den ersten Elektrodensatz ein erstes DC-Signal und über den zweiten Elektrodensatz ein zweites AC-Signal and den Biosensorteststreifen angelegt. Besonders bevorzugterweise handelt es sich bei dem zweiten Signal um ein AC-Signal mit DC-Offset, das eine konstante Frequenz besitzt.
Außerdem hat das AC-Signal vorzugsweise eine Amplitude von 0,5 bis 2 V und die konstante Frequenz des AC-Signals könnte weniger als 5 kHz betragen. Darüberhinaus beträgt der DC-Offset vorzugsweise weniger als 2000 mV und weiter vorzugsweise 250, 500, 750, 1000, 1500 oder 2000 mV. In der bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist das AC-Signal ein großes Signal von 0,5 bis 2 V und sie unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, dass sie für die Testimpedanz ein kleines AC-Signal von ca. 12,4 mV bis 56,6 mV benutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung kann der Biosensorteststreifen außerdem eine Polymerschicht auf der zweiten Reaktionszone besitzen.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist der erste Elektrodensatz der Elektrodenschicht weit entfernt von einem Ende der Basis gebildet und die zweite Elektrode ist nahe an dem Ende der Basis gebildet. Besonders bevorzugterweise besitzt die Elektrodenschicht weiterhin eine Erfassungselektrode, die weit entfernt von dem Ende der Basis gebildet ist. Außerdem kann die Elektrodenschicht eine Silberschicht auf der Basis und eine Kohlenstoffschicht auf der Silberschicht besitzen, und der erste Elektrodensatz der Elektrodenschicht kann eine Arbeitselektrode und eine Referenzelektrode besitzen, und der zweite Elektrodensatz kann eine Arbeitselektrode und eine Referenzelektrode besitzen. Besonders bevorzugterweise besitzen der erste Elektrodensatz und der zweite Elektrodensatz eine gemeinsame Referenzelektrode.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besitzt die Elektrodenschicht ein erstes Ende und ein zweites Ende, und das erste Ende befindet sich in der Nähe eines entsprechenden Biosensormessgerätes oder ist mit ihm in Kontakt, und das zweite Ende befindet sich in der Nähe des Analyten oder berührt ihn, und das zweite Ende der Kohlenstoffschicht ist an dem zweiten Ende der Silberschicht nicht bedeckt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Biosensormessgerät mit Hämatokritwert-Korrektur für das Einführen eines Biosensorteststreifens bereitzustellen, um eine Analytkonzentration zu messen, wobei das Messgerät folgendes aufweist:
eine Steckverbindung zur Aufnahme des Biosensorteststreifen, wobei der Biosensorteststreifen verschiedene Elektrodensätze aufweist;
ein Element zum Anlegen eines ersten Signals umfassend ein DC-Signal und ein zweites Signal umfassend ein AC-Signal gleichzeitig mit einer konstanten Frequenz für die verschiedenen Elektrodensätze;
ein Erfassungselement zum Erfassen des ersten Signals und des zweiten Signals, um eine erste Reaktion und eine zweite Reaktion zu erhalten; und
einen Mikroprozessor, um die erste Reaktion und die zweite Reaktion zur Berechnung einer unkorrigierten Analytkonzentration bzw. Hämatokritwertes zu erhalten, wobei anschließend eine Berechnung erfolgt, um eine korrigierte Analytkonzentration zu erhalten.
Vorzugsweise besitzt das Biosensormessgerät der vorliegenden Erfindung einen Speicher zum Speichern der nicht korrigierten Analytkonzentration und des Hämatokritwertes. Besonders bevorzugterweise kann der Speicher darüberhinaus eine Vergleichstabelle aufweisen, in der die erste Reaktion auf die unkorrigierte Analytkonzentration und die zweite Reaktion auf den Hämatokritwert verglichen werden. Mit dem Mikroprozessor werden unkorrigierte Analytkonzentration und der Hämatokritwert berechnet, um die korrigierte Analytkonzentration zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung kann der Speicher des Biosensormessgerät drei Vergleichstabellen besitzen, wobei eine erste Vergleichstabelle eine erste Reaktion mit der unkorrigierten Analytkonzentration vergleicht, eine zweite Vergleichstabelle eine zweite Reaktion mit dem Hämatokritwert vergleicht, und eine dritte Tabelle die unkorrigierte Analytkonzentration und den Hämatokritwert mit einer korrigierten Analytkonzentration vergleicht. Außerdem kann es sich bei dem Element zum Anlegen des Signals gemäß der vorliegenden Erfindung um ein DC- und ein AC-Element handeln. Das Erfassungselement, das in der vorliegenden Erfindung angewendet wird, kann ein übliches Erfassungselement sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist die Wellenform des zweiten Signals quadratisch, dreieckig, trapezförmig oder sinusförmig.
In einer noch weiter bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird ein Messsystem der Analytkonzentration mit Korrektur des Hämatokritwertes offenbart, wobei das System folgendes besitzt:
einen Biosensorteststreifen mit einer Elektrodenschicht, die einen ersten Elektrodensatz und einen zweiten Elektrodensatz aufweist, wobei die erste Elektrode zur Messung der Analytkonzentration verwendet wird und mit einem Reaktionsreagenz bedeckt ist, das speziell mit dem Analyten reagiert, und der zweite Elektrodensatz zur Messung des Hämatokritwertes verwendet wird;
ein Biosensormessgerät zur Aufnahme des Biosensorteststreifens, das folgendes besitzt:
ein Element zum gleichzeitigen Anlegen eines ersten Signals mit einem DC-Signal an den ersten Elektrodensatz und eines zweiten Signals mit einem AC-Signal an den zweiten Elektrodensatz;
ein Erfassungselement zum Erfassen des ersten Signals und des zweiten Signals, um eine erste Reaktion und eine zweite Reaktion zu erhalten; und
einen Mikroprozessor zur Aufnahme der ersten Reaktion und der zweiten Reaktion für die Berechnung der Ergebnisse und die anschließende Berechnung der Analytkonzentration.
Das Biosensormessgerät des Systems der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Steckverbindung für die Aufnahme des Biosensorteststreifens und den Kontakt mit den Elektrodensätzen aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird ein Messverfahren zur Erfassung der Analytkonzentration in einer Probe mit Hämatokritkorrektur offenbart, das folgendes umfasst:
Bereitstellung eines Biosensorteststreifens wie oben erwähnt;
Bereitstellung der Probe für den Kontakt mit dem ersten Elektrodensatz und dem zweiten Elektrodensatz;
Anlegen eines ersten Signals an den ersten Elektrodensatz und gleichzeitiges Anlegen eines zweiten Signals an den zweiten Elektrodensatz, wobei das erste Signal ein DC-Signal aufweist und das zweite Signal ein AC-Signal aufweist und zwar mit einer konstanten Frequenz;
Messen des ersten Signals, um eine erste Reaktion zu erhalten;
Messen des zweiten Signals, um eine zweite Reaktion zu erhalten;
Berechnen der ersten Reaktion, um einen ersten Messwert zu erhalten, wobei es sich bei dem ersten Messwert um die unkorrigierte Analytkonzentration handelt;
Berechnen der zweiten Reaktion, um einen zweiten Messwert zu erhalten, wobei es sich bei dem zweiten Messwert um den Hämatokritwert handelt; und
Berechnen des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes, um eine korrigierte Analytkonzentration zu erhalten.
Vorzugsweise beträgt die konstante Frequenz des in dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendeten AC-Signals weniger als 5 kHz. Besonders bevorzugterweise beträgt die konstante Frequenz des AC-Signals 1, 2, 3 oder 4 kHz. Außerdem kann das AC-Signal eine Amplitude von 0,5 bis 2 V besitzen. Besonders bevorzugterweise beträgt die Amplitude 0.5, 1, 1.5 oder 2 V.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung kann das in dem Verfahren verwendete AC-Signal ein AC-Signal mit DC-Offsetspannung aufweisen und der DC-Offset beträgt weniger als 2000 mV. Besonders bevorzugterweise beträgt der DC-Offset 250, 500, 750, 1000, 1500 oder 2000 mV.
Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete AC-Signal kann eine quadratische, dreieckige, trapezförmige oder sinusförmige Wellenform haben oder es handelt sich bei dem AC-Signal um einen stetigen Impuls, und das DC-Signal ist zwischen 300 mV und 600 mV eingestellt. Außerdem können das erste Signal und das zweite Signal der vorliegenden Erfindung vorzugsweise jeweils Angaben über den Strom enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung können die Messung des ersten und zweiten Signals gleichzeitig verarbeitet werden. Besonders bevorzugterweise erfolgt die Messung des ersten und zweiten Signals innerhalb von 5 Sekunden. Außerdem offenbart das Verfahren vorzugsweise, dass
bei der Berechnung der ersten Reaktion – um den ersten Messwert zu erhalten – die erste Reaktion mit einer Vergleichstabelle verglichen wird, um die entsprechende unkorrigierte Analytkonzentration zu ermitteln;
bei der Berechnung der zweiten Reaktion – um den zweiten Messwert zu erhalten – die zweite Reaktion mit einer anderen Vergleichstabelle verglichen wird, um den Hämatokritwert zu ermitteln; und
bei der Berechnung des ersten und zweiten Messwertes die unkorrigierte Analytkonzentration und der Hämatokritwert mit einer anderen Vergleichstabelle verglichen wird, um die entsprechende korrigierte Analytkonzentration zu ermitteln.
Der weitere Geltungsumfang der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung deutlich. Es sollte jedoch klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, die zwar bevorzugte Ausführungsarten der Erfindung darstellen, nur der Veranschaulichung dienen, da dem Fachmann anhand dieser detaillierten Beschreibung verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und Schutzbereichs der Erfindung deutlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen lediglich beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
1 ein Diagramm eines Erregungssignals, das für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen System und Verfahren geeignet ist, und das ein gleichzeitig angelegtes AC-Signal und DC-Signal aufweist;
2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsart eines Biosensorteststreifens gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine perspektivische Explosionsansicht des Biosensorteststreifens aus 2;
4 ein Diagramm eines Endes einer Elektrodenschicht des Biosensorteststreifens aus 2;
5 ein Diagramm einer Reaktionszone des Biosensorteststreifens aus 2;
6 eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Biosensorteststreifens;
7 ein Diagramm über die Korrelation zwischen Strom gegenüber dem Hämatokritwert, gemessen jeweils bei Vollblut und Plasma, unter Verwendung des Biosensorteststreifens mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden für den Test von Beispiel 1;
8 ein Diagramm einer Korrelation zwischen Strom gegenüber Hämatokritwert, gemessen jeweils bei Vollblut und Plasma, unter Verwendung des Biosensorteststreifens mit 2 kHz und 4 kHz Frequenz für den Test von Beispiel 1;
9 ein Diagramm einer Korrelation zwischen Strom gegenüber Hämatokritwert für den Test von Beispiel 2;
10 ein Diagramm einer Korrelation zwischen Strom gegenüber Hämatokritwert für den Test von Beispiel 3 durch Erfassen mit einem Reaktionsreagenz an einem ersten Elektrodensatz und einem zweiten Elektrodensatz;
11 ein Diagramm einer Korrelation zwischen Strom gegenüber Hämatokritwert für den Test von Beispiel 4 durch Erfassen mit einem Reaktionsreagenz nur an einem Elektrodensatz;
12 ein Diagramm einer Blutzuckerkonzentration, erfasst durch den Biosensorteststreifen aus 2 gegenüber YSI für den Test von Beispiel 5; und
13 ein Diagramm einer Korrelation zwischen Strom gegenüber Hämatokritwert für den Test von Beispiel 7.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsarten
Im Hinblick auf ein Verständnis der Prinzipien der Erfindung wird nun unter Verwendung einer Fachsprache für die Beschreibung der Ausführungsart auf die in den Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsart Bezug genommen. Damit ist jedoch keine Einschränkung des Geltungs- bzw. Schutzbereichs der Erfindung beabsichtigt. Änderungen und Modifikationen der veranschaulichten Vorrichtung und weitere Anwendungen der Prinzipien der hierin veranschaulichten Erfindung, die dem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, normalerweise in den Sinn kommen würden, sollen ebenfalls geschützt sein. Insbesondere gilt, dass die Erfindung zwar im Hinblick auf ein Blutzuckermessgerät besprochen wird, sie jedoch auch mit Vorrichtungen zum Messen anderer Analyten- und Probenarten verwendet werden kann. Solche alternativen Ausführungsarten erfordern bestimmte Anpassungen an die hierin besprochenen Ausführungsarten, die für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind.
Ein System, ein Biosensorteststreifen, ein Biosensormessgerät und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen die genaue Messung eines Analyten in einer Probe mit Störsubstanzkorrektur. Die Messung des Analyten bleibt genau trotz des Vorhandenseins von Störsubstanzen, die sonst Fehler verursachen würden, insbesondere bei Blutproben. Ein erfindungsgemäßes Blutzuckermessgerät z. B. misst die Blutzuckerkonzentration ohne Fehler, die meistens durch Schwankungen in dem Hämatokritwert der Probe verursacht werden. Die genaue Messung des Blutzuckers ist von unschätzbarem Wert bei der langfristigen Überwachung des Blutzuckerwertes und der Verhinderung der Erblindung, Ohnmacht und weiterer Komplikationen bei Diabetes. Um eine exakte Messung zu liefern, umfasst das erfindungsgemäße Biosensormessgerät vorzugsweise ein Element, das die Spannung bereitstellt, um einer Probe ein erstes Signal mit einer DC-Komponente und ein zweites Signal mit einer AC-Komponente zu liefern. In einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung umfasst der Biosensorteststreifen zwei Reaktionszonen und jede besitzt einen Elektrodensatz, und das erste und zweite Signal wird jeweils an unterschiedliche Reaktionszonen geliefert. Somit kann es eine unkompensierte Analytkonzentration und den Hämatokritwert durch verschiedene Reaktionszonen erfassen, um eine genauere Messung zu erhalten, indem der genaue Hämatokritwert kompensiert wird. Ein weiterer Vorteil des Systems, des Biosensorteststreifen, des Biosensormessgerätes und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Messung viel schneller und bequemer erfolgen kann.
Eine bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird mit einem Verfahren zur Analytmessung mit Störsubstanzkorrektur bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet die Lieferung und Erfassung einer Reaktion auf ein AC-Signal, um die Impedanz einer Probe im Hinblick auf die Berechnung eines entsprechenden Hämatokritwertes zu erfassen. Unter Bezugnahme auf 1 wird eine bevorzugte Ausführungsart eines Erregungssignals zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen System und Verfahren, bezeichnet mit 81, veranschaulicht, bei dem eine AC- und eine DC-Erzeugung verwendet werden. Bei Zeit 86 beginnt das Senden eines ersten Signals (84), das ein DC-Signal umfasst, und zu demselben Zeitpunkt das Senden eines zweiten Signals (82), das ein AC-Signal umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist das zweite Signal (82) ein AC-Signal mit DC-Offset. In der bevorzugten Ausführungsart beträgt die Frequenz weniger als 5 kHz und die Amplitude liegt zwischen 0,5 und 2 V und der Wert für AC mit DC-Offset beträgt weniger als 2000 mV. Eine Frequenz von 2 kHz und eine Amplitude von 2 V werden in dem Beispiel von 1 verwendet. Das AC-Signal kann verschiedene Wellenformen haben, wie z. B. quadratisch, dreieckig, trapezförmig, sinusförmig oder stetiger Impuls. Die DC-Amplitude liegt vorzugsweise zwischen 300 mV und 600 mV und 425 mV werden in dem Beispiel von 1 verwendet.
In den 2 und 3 sind eine perspektivische Ansicht und eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsart eines Biosensorteststreifens gezeigt. Der Biosensorteststreifen besitzt eine Basis (10), eine Elektrodenschicht (20), ein Zwischenstück (30), ein Reaktionsreagenz (40) und eine Abdeckung (50).
Die Basis (10) kann vorzugsweise eine Isoliersubstanz mit elektrischen Isoliereigenschaften sein.
Die Elektrodenschicht (20) ist auf der Basis (10) angeordnet und umfasst ein erstes Ende, ein zweites Ende, einen ersten Elektrodensatz (200) und einen zweiten Elektrodensatz (202). Das erste Ende der Elektrodenschicht (20) wird für den Kontakt mit einem Binsensormessgerät und das zweite Ende der Elektrodenschicht (20) wird für den Kontakt mit einer Probe verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung umfasst ein Messverfahren die folgenden Schritte:
Lieferung eines ersten Signals an den ersten Elektrodensatz (200), das ein DC-Signal umfasst; und
Lieferung eines zweiten Signals an den zweiten Elektrodensatz (202), das ein AC-Signal umfasst.
Das zweite Signal umfasst vorzugsweise ein AC-Signal mit DC-Offset und die Wellenform des AC-Signals könnte quadratisch, dreieckig, trapezförmig oder sinusförmig sein. Besonders bevorzugterweise ist das zweite Signal ein stetiger Impuls.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung umfassen der erste Elektrodensatz (200) und der zweite Elektrodensatz (202) eine Arbeitselektrode und eine Referenzelektrode. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung können der erste Elektrodensatz (200) und der zweite Elektrodensatz (202) dieselbe Referenzelektrode verwenden, und besonders bevorzugterweise kann die Referenzelektrode zwei Enden in Kontakt mit der Reaktionszone aufweisen, und die beiden Enden der Referenzelektrode wirken mit den Arbeitselektroden des ersten Elektrodensatzes (200) bzw. des zweiten Elektrodensatzes (202) zusammen. Vorzugsweise besitzt die Elektrodenschicht (20) eine Silberschicht (22) auf der Basis (10) und eine Kohlenstoffschicht (24) auf der Silberschicht (22).
Unter Bezugnahme auf 3 kann der erste Elektrodensatz (200) weiter entfernt von dem zweiten Ende der Elektrodenschicht (20) angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung befindet sich auf der Basis (10) weiterhin eine Erfassungselektrode (28), wenn der erste Elektrodensatz (200) weiter von dem zweiten Ende entfernt ist. Die Erfassungselektrode (28) wird für die Erfassung einer Probe verwendet und um die Messung zu beginnen, wenn die Probe mit der Erfassungselektrode (28) in Kontakt kommt. Außerdem kann die Erfassungselektrode (28) dazu verwendet werden, um zu festzustellen, ob die Probenmenge ausreichend ist oder nicht, und die Messung kann dann beginnen, sofern die Probenmenge ausreichend ist. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht von einem Ende des Biosensorteststreifens. In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist das zweite Ende der Silberschicht (22) an dem zweiten Ende der Kohlenstoffschicht (24) nicht bedeckt, so dass eine Störreaktion der Silberschicht (22) verhindert wird; die Übertragungsgeschwindigkeit an dem von dem Reaktionsreagenz (40) entfernten Ende erhöht sich jedoch, so dass sich die Reaktionszeit verringert.
Das Zwischenstück (30) befindet sich teilweise auf der Basis (10) und der Elektrodenschicht (20) und ein Ende der Elektrodenschicht (20) liegt für den Kontakt mit dem Biosensormessgerät frei. Das Zwischenstück (30) besitzt vorzugsweise eine Öffnung (32) mit dem freiliegenden anderen Ende der Elektrodenschicht (20). In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist die Öffnung (32) senkrecht ausgerichtet und ist zu einem Ende des Zwischenstücks (30) hin offen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung kann die Öffnung (32) horizontal ausgerichtet und zu einer Seite des Zwischenstücks (30) hin offen sein. Besonders bevorzugterweise umfasst das Zwischenstück (30) weiterhin ein abgetrenntes Element (34), das entsprechend der Öffnung (32) gebildet ist, und die Öffnung (34) in zwei Zonen aufteilt, nämlich eine erste Reaktionszone (36) und eine zweite Reaktionszone (38). Das Zwischenstück (30) kann vorzugsweise durch Druck hergestellt sein. Das abgetrennte Element (34) wird verwendet, um zu verhindern, dass eine Reaktion an der ersten Reaktionszone (36) und der zweiten Reaktionszone (38) störend eingreift.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung umfasst der Biosensorteststreifen weiterhin eine Isolierschicht (60) zwischen dem Zwischenstück (30) und der Elektrodenschicht (20). Die Isolierschicht (60) besitzt eine zweite Öffnung (62), die der Öffnung (32) des Zwischenstücks (30) zum Freilegen eines Teils der Elektrodenschicht (20) entspricht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besitzt der Biosensorteststreifen weiterhin eine zweite Isolierschicht (70) an dem Zwischenstück (30). Die zweite Isolierschicht (70) besitzt eine dritte Öffnung (72), die der Öffnung (32) des Zwischenstücks (30) entspricht.
In 5 ist das Reaktionsreagenz (40) an der ersten Reaktionszone (36) der Öffnung (32) und an einem Ende des ersten Elektrodensatzes (200) bedeckt. Das Reaktionsreagenz (40) ist spezifisch für den von dem Streifen durchzuführenden Test und enthält biologisch aktiviertes Material (z. B. Enzyme), Enzym-Kofaktoren, Stabilisatoren (z. B. Makromolekül-Polymere), Puffer usw. Vorzugsweise ist das Reaktionsreagenz (40) an der zweiten Reaktionszone (38) nicht bedeckt.
Wenn das Reaktionsreagenz (40) an dem ersten Elektrodensatz (200) bedeckt und an dem zweiten Elektrodensatz (202) nicht bedeckt ist, könnte verhindert werden, dass die Hämatokritmessung das Reaktionsreagenz (40) stört, was durch das folgende Beispiel gestützt wird. Wenn die Probe von dem Streifen aufgenommen wird, tritt sie zuerst mit dem zweiten Elektrodensatz (202) in Kontakt und geht dann in die erste Reaktionszone (36) über, um mit dem ersten Elektrodensatz (200) in Kontakt zu kommen, und erreicht schließlich die Erfassungselektrode (28). Sobald die Erfassungselektrode (28) die Probe erfasst, beginnt die Messung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung könnte die zweite Elektrode (202) auch noch andere Materialien aufweisen. Vorzugsweise besitzt der Biosensorteststreifen eine Polymerschicht an der zweiten Reaktionszone (38) und an dem freiliegenden zweiten Elektrodensatz (202). Die Polymerschicht könnte aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus folgendem besteht: Methylcellulose (MC), Ethylcellulose (EC), Carboxymethylcellulose (CMC), Carboxyethylcellulose (CEC), Methylhydroxyethylcellulose (MHEC), Methylhydroxypropylcellulose (MHPC), Ethylhydroxyethylcellulose (EHEC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylcellulose (HPC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), Hydroxyethylcarboxymethylcellulose (HECMC), Carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC), Polyvinylpyrrolidon 10 (PVP-10), Polyvinylpyrrolidon 40 (PVP-40), Polyvinylalkohol (PVA), Polyaminosäure oder deren Derivate, Polyacrylsäure oder deren Salze, Stärke oder deren Derivate, Polymethacrylsäure oder deren Salze, Maleinanhydridpolymer oder deren Salze, Agarosegel oder Ableitungen davon und jede der Kombinationen. Die Polymerschicht wird verwendet, um die Genauigkeit der Hämatokritmessung zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besitzt der Biosensorteststreifen weiterhin eine hydrophile Schicht unter dem Reaktionsreagenz (40), die der Öffnung (32) entspricht, um die Stabilität der Materialien auf der Basis (10) zu erhöhen. Die hydrophile Schicht wird verwendet, um die effektive Haftung des Reaktionsreagenz (40) zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf 6 könnte sich der erste Elektrodensatz (200a) in der Nähe des zweiten Endes der Elektrodenschicht (20) befinden. Besonders bevorzugterweise befindet sich der erste Elektrodensatz (200a) in der Nähe des zweiten Endes und die Referenzelektrode des zweiten Elektrodensatz (202a) könnte auch eine Erfassungselektrode sein, um festzustellen, ob eine Probenmenge ausreichend ist.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besitzt der Biosensorteststreifen außerdem ein raues Element (26), das sich auf der Basis befindet, und entsprechend der Öffnung (32) des Zwischenstücks (30) angeordnet ist. Vorzugsweise ist das raue Element (26) eine oder mehrere gerade Linien und es ist besonders bevorzugterweise an einer Außenseite und angrenzend an das zweite Ende der Elektrodenschicht (20) angebracht. Das raue Element (26) besteht vorzugsweise aus einer leitenden oder nicht leitenden Substanz. Besonders bevorzugterweise ist das raue Element (26) aus Kohlenstoff hergestellt und von dem Elektrodensystem (20) getrennt. Das raue Element (26) kann die Rauheit der Basis (10) erhöhen und deshalb lässt sich das Reaktionsreagenz (40) auf der Basis (10) nicht leicht entfernen, wenn der Streifen zum Abtrennen abgeschnitten wird.
Die Abdeckung (50) befindet sich an dem Zwischenstück (30) und besitzt ein Loch (52), das der Öffnung (32) des Zwischenstücks (30) entspricht. Vorzugsweise ist das Loch (52) weit entfernt von dem zweiten Ende angeordnet. Außerdem besitzt die Abdeckung (50) ein konkaves Element (54), das entsprechend der Außenseite der Öffnung (32) des Zwischenstücks (30) gebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Biosensorteststreifen weiterhin eine Haftschicht (80) für die Befestigung der Abdeckung (50) an dem Zwischenstück (30). Die Haftschicht (80) besitzt eine vierte Öffnung (800), die der Öffnung (32) an dem Zwischenstück (30) entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besitzt das Biosensormessgerät eine Steckverbindung, ein Element zum Anlegen des Signals, ein Erfassungselement und einen Mikroprozessor. Der Biosensorteststreifen wird bei der Messung zunächst in die Steckverbindung des Biosensormessgerätes eingeschoben. Unter Bezugnahme auf 1 stellt das Element zum Anlegen eines Signals eine Spannung bereit und das Biosensormessgerät stellt fest, ob eine Probenmenge ausreichend ist oder nicht. Nach einer gewissen Zeit schaltet der Strom ab. Anschließend liefert das Biosensormessgerät gleichzeitig ein erstes Signal an den ersten Elektrodensatz und ein zweites Signal an den zweiten Elektrodensatz. Vorzugsweise ist das erste Signal ein DC-Signal und das zweite Signal ein AC-Signal mit DC-Offset Der DC-Offset beträgt weniger als 2000 mV und besonders bevorzugterweise beträgt der DC-Offset 2000, 1500, 1000, 750, 500 und 250 mV. Von dem Erfassungselement wird eine Reaktion des ersten Signals von dem ersten Elektrodensatz und eine Reaktion des zweiten Signals von dem zweiten Elektrodensatz erfasst. In einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Erfassungselement um ein Stromerfassungselement, das den Strom misst. Da Strom und Impedanz zueinander in Beziehung stehen und zwischen dem Hämatokritwert und der Impedanz eine positive Korrelation existiert, kann mit der Messung der Impedanz der entsprechende Hämatokritwert berechnet werden. Außerdem ist die Impedanz das Verhältnis aus Spannung und Strom, so dass der Hämatokritwert bei Bereitstellung derselben Spannung aus einem Reziprokwert des Stroms berechnen werden könnte.
Die Reaktion kann als Strom oder Spannung gemessen und die Impedanz daraus berechnet werden. Auch wenn diese Beschreibung und die Ansprüche auf die AC-Reaktion abwechselnd als Impedanz, Widerstand, Leitfähigkeit, Strom oder Ladung, und auf die DC-Reaktion als Strom, Ladung, Widerstand oder Leitfähigkeit verweisen, wird der Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass diese Größen austauschbar sind, und es nur erforderlich ist, die Messungen und Korrekturen anzupassen, je nach dem, welche Größe verwendet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung stellt ein System zur Verhinderung der Hämatokritinterferenz bereit. Das System umfasst das oben erwähnte Biosensormessgerät und den Biosensorteststreifen und die Analytkonzentration wird durch das Zusammenwirken zwischen dem Biosensormessgerät und dem Biosensorteststreifen genau gemessen.
Das System und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die folgenden Vorteile:

1. Der Biosensorteststreifen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zwei verschiedene Elektrodensätze für die Messung der Analytkonzentration bzw. des Hämatokritwertes. Deshalb wird die Reaktion auf die beiden obigen sich nicht gegenseitig stören.
2. Der Biosensorteststreifen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zwei Reaktionszonen für die Messung der Analytkonzentration bzw. des Hämatokritwertes. Somit können die beiden Reaktionen im Hinblick auf die Erhöhung der Messgenauigkeit vollständig voneinander getrennt werden.
3. Der Biosensorteststreifen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst verschiedene Schichten an den beiden Reaktionszonen, z. B. ein Reaktionsreagenz an der Reaktionszone für die Analytkonzentration und eine Polymerschicht an der Hämatokrit-Reaktionszone, so dass insbesondere die Messgenauigkeit für Hämatokrit erhöht werden kann.
4. Das Biosensormessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung liefert gleichzeitig das erste und zweite Signal an die beiden unterschiedlichen Elektrodensätze, um jeweils separat die Messung der Analytkonzentration und des Hämatokritwertes durchzuführen, aber auch um eine rasche Reaktionszeit und eine genaue Messung zu erhalten.
5. Das Biosensorteststreifen gemäß der vorliegenden Erfindung liefert das AC-Signal mit konstanter Frequenz, um eine schnelle Reaktionszeit und einen einfachen Aufbau zu erhalten und den Energieverbrauch zu senken. Außerdem kann das AC-Signal mit einer großen Amplitude für Testzwecke ein linearähnliches Verhältnis zwischen Strom und Hämatokritwert erhalten.

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Messung der Konzentration anderer Analyten und in anderen Flüssigkeiten verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. für die Messung der Konzentration eines medizinisch signifikanten Analyten im Urin, Speichel, in der Rückenmarksflüssigket etc. verwendet werden. Durch die entsprechende Auswahl eines Reagenz kann das erfindungsgemäße Verfahren auch entsprechend angepasst werden, um z. B. die Konzentration von Milchsäure, Harnsäure etc. zu messen.
Auch wenn die folgenden Beispiele die Korrektur der störenden Auswirkungen des Hämatokritwertes auf die Blutzuckerbestimmung behandelt, wird der Fachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die Lehre der vorliegenden Erfindung gleichermaßen nützlich ist für die Korrektur der Auswirkungen anderer Störsubstanzen bei der Blutzuckermessung und bei der Messung anderer Analyten. Außerdem beziehen sich die vorliegende Beschreibung und die Patentansprüche auf Schritte wie ”Bestimmen/Erfassen des Hämatokritwertes”. Indem der Hämatokritwert als Beispiel verwendet wird, ist beabsichtigt, dass eine solche Aussage nicht nur die Bestimmung/Erfassung des tatsächlichen Hämatokritwertes umfasst, sondern auch einen Hämatokrit-Korrekturfaktor gegenüber einem Nennwert. Mit anderen Worten, es kann sein, dass das Verfahren niemals tatsächlich einen Wert ergibt, der gleich dem Hämatokritwert der Probe ist, sondern stattdessen ermittelt, dass sich der Hämatokritwert der Probe um einen bestimmten Betrag von einem Nennwert unterscheidet. Beide Konzepte sollen mit Aussagen wie ”Bestimmen/Erfassen des Hämatokritwertes” abgedeckt sein.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Prinzipien und praktischen Verfahrensweisen dieser Erfindung. Zahlreiche weitere Ausführungsarten innerhalb des Schutzbereichs und Erfindungsgedankens der Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet deutlich.
Beispiel 1: Vollblut- und Plasmamessung mit unterschiedlichen Frequenzen, Amplituden und Erregungszeit, um den Hämatokritwert zu erhalten.
In diesem Beispiel wurde ein AC-Signal mit DC-Offset mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden für eine Probe an einem Biosensorteststreifen verwendet. Die Frequenzen waren 1, 2, 3 und 4 kHz und die Amplituden waren 0.5, 1 und 1.5 V. Bei den Proben handelte es sich um Vollblut und Plasma und die Stromwerte wurden bei 5 und 10 Sekunden erfasst. Die Hämatokritwerte wurden berechnet und das Ergebnis in 7 und 8 gezeigt.
In 7 ist der linke Wert das Ergebnis für Vollblut und der rechte das Ergebnis für Plasma. Die Stromwerte werden nach 5 Sekunden erfasst, wenn ein AC-Signal mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden angelegt ist. Anschließend wird die Differenz zwischen Vollblut und Plasma verglichen.
In 8 ist der linke Wert das Ergebnis für Vollblut und der rechte das Ergebnis für Plasma. Die Stromwerte werden nach 5 und 10 Sekunden erfasst, wenn ein AC-Signal mit 2 und 4 kHz Frequenz und unterschiedlichen Amplituden angelegt ist. Anschließend wird die Differenz zwischen Vollblut und Plasma verglichen.
Beispiel 2: Messung Strom-/Hämatokritverhältnis
In diesem Beispiel wurden Biosensorteststreifen wie in 2 der vorliegenden Erfindung verwendet. Es wurde ein AC-Signal mit DC-Offset auf die Proben an dem Biosensorteststreifen angewendet. Das Signal besaß eine Frequenz von 2 kHz und eine Amplitude von 1 V. Anschließend wurde der Stromwert nach 5 Sekunden mit unterschiedlichen Hämatokritwerten der Proben erfasst und das Ganze drei Mal wiederholt. Danach wurden die Strom- und Hämatokritwerte verglichen und das Ergebnis in 9 aufgezeigt.
In 9 erhält man eine Kurve über das Verhältnis zwischen Strom- und Hämatokritwert durch dreimaliges Messen der Probe und Messung verschiedener Proben.
Beispiel 3: Messung des Hämatokritwertes durch Verwendung eines Reaktionsreagenz an einem ersten Elektrodensatz und einem zweiten Elektrodensatz eines Biosensorteststreifen
In diesem Beispiel wurde ein Biosensorteststreifen wie in 2 verwendet, außer dass sich ein Reaktionsreagenz an dem ersten Elektrodensatz und dem zweiten Elektrodensatz befindet. Die Hämatokritwerte der Proben betragen 0, 20, 45 und 65%.
Bei der Messung wird die Probe an dem Reaktionsreagenz des Biosensorteststreifens durch Kapillarität aufgenommen. Es wird ein DC-Signal an den ersten Elektrodensatz und ein AC-Signal mit DC-Offset an den zweiten Elektrodensatz angelegt und anschließend der Stromwert in der gewünschten Zeit gemessen und das Ganze acht Mal wiederholt.
10 zeigt eine Kurve des Strom-/Hämatokritverhältnisses dieses Beispiels. Das Ergebnis ergab eine große Abweichung, wenn sich das Reaktionsreagenz an dem ersten und an dem zweiten Elektrodensatz befindet.
Beispiel 4: Messung des Hämatokritwertes durch Verwenden eines Biosensorteststreifens ohne Reaktionsreagenz an dem Elektrodensatz zur Feststellung des Hämatokritwertes
In diesem Beispiel wurde ein Biosensorteststreifen wie in 2 verwendet. Die Hämatokritwerte der Proben betragen 0, 20, 45 und 70%.
Bei der Messung wird die Probe an dem Reaktionsreagenz des Biosensorteststreifens durch Kapillarität aufgenommen. Es wird ein DC-Signal an den ersten Elektrodensatz und ein AC-Signal mit DC-Offset an den zweiten Elektrodensatz angelegt und dann der Stromwert in der gewünschten Zeit gemessen und das Ganze acht Mal wiederholt.
In 11 ist eine Kurve des Strom-/Hämatokritverhältnisses dieses Beispiels gezeigt. Das Ergebnis zeigte eine leichte Abweichung gegenüber dem von Beispiel 3. Somit kann man genaue Hämatokritwerte erhalten, wenn sich das Reaktionsreagenz nicht an dem zweiten Elektrodensatz befindet, um zu verhindern, dass das Reaktionsreagenz störend eingreift.
Beispiel 5: Messung des Blutzuckerwertes durch Verwendung eines Biosensorteststreifens ohne Reaktionsreagenz an dem Elektrodensatz zur Feststellung des Hämatokritwertes
In dem Beispiel wurden Biosensorteststreifen wie in 2 der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Biosensorteststreifen besaß ein Reaktionsreagenz an dem ersten Elektrodensatz zur Feststellung der Blutzuckerkonzentration und nicht an dem zweiten Elektrodensatz zur Feststellung des Hämatokritwertes. Es wurden 120 Proben für Tests und für den Vergleich mit YSI-Messungen bereitgestellt. In 12 wird die Blutzuckerkonzentration mit dem korrigierten und unkorrigierten Hämatokritwert verglichen. Das Ergebnis zeigte, dass die Blutzuckerkonzentration mit korrigiertem Hämatokritwert genauer ist.
Beispiel 6: Gleichzeitiges Anlegen des AC-Signals mit DC-Offset und des DC-Signals und in jeder beliebigen Reihenfolge von AC mit DC-Offset, anschließend DC oder DC und anschließend AC mit DC-Offset
In diesem Beispiel wurde ein Biosensorteststreifen wie in 2 der vorliegenden Erfindung für drei verschiedene Tests verwendet. Zuerst wurde gleichzeitig ein AC-Signal mit DC-Offset und ein DC-Signal jeweils an verschiedene Elektrodensätze angelegt. Das AC-Signal mit DC-Offset wurde für die Messung des Hämatokritwertes an den zweiten Elektrodensatz ohne Reaktionsreagenz angelegt, und das DC-Signal wurde für die Blutzuckermessung an den ersten Elektrodensatz ohne Reaktionsreagenz angelegt. Zweitens wurde das AC-Signal mit DC-Offset an den zweiten Elektrodensatz und dann das DC-Signal an den ersten Elektrodensatz angelegt. Drittens wurde das DC-Signal an den ersten Elektrodensatz und das AC-Signal mit DC-Offset dann an den zweiten Elektrodensatz angelegt. Nach der Berechnung wurde die Blutzuckerkonzentration mit dem YSI-Ergebnis verglichen. Die nachfolgenden Tabellen zeigen die in den obigen drei Verfahren gemessenen CV-Werte. Tabelle 1

AC und DC gleichzeitig

HCT (%)

0 CV 1.8%

Diff. von YSI 2.6%,

14~20 CV 2.2%

Diff. von YSI –3.4%

44~45 CV 2.0%

Diff. von YSI 0.0%

60~65 CV 3.4%

Diff. von YSI –2.8%

Tabelle 2

AC und dann DC

HCT (%)

0 CV 6.6%

Diff. von YSI 8.4%

14~20 CV 21.6%

Diff. von YSI –2.6%

44~45 CV 19.1%

Diff. von YSI 0.0%

60~65 CV 9.7%

Diff. von YSI –20.2%

Tabelle 3

DC und dann AC

HCT (%)

0 CV 3.3%

Diff. von YSI 57.2%

14~20 CV 9.1%

Diff. von YSI 23.4%

44~45 CV 11.5%

Diff. von. YSI 0.0%

60~65 CV 8.2%

Diff. von YSI –8.0%
Die obigen Tabellen zeigen, dass das gleichzeitige Anlegen von zwei Signalen genauer ist als ein Anlegen des AC-Signals mit DC-Offset und eines DC-Signals in beliebiger Reihenfolge.
Beispiel 7: Korrelation des Hämatokritwertes und des gemessenen Stromwertes in unterschiedlichen Blutzuckerkonzentrationsproben
In diesem Beispiel wurden fünf verschiedene Blutzuckerkonzentrationsproben verwendet und die Konzentrationen betrugen 80, 120, 190, 300 und 370 mg/dl. Jede Konzentration besitzt neun Hämatokritwerte für den Test der Korrelation zwischen Hämatokritwert und Strom. Die neun Hämatokritwerte sind 0, 10, 20, 30, 45, 50, 60 und 70%. In diesem Beispiel wurden Biosensorteststreifen wie in 2 der vorliegenden Erfindung verwendet. Es wurde ein großes AC-Erzeugungssignal an den zweiten Elektrodensatz angelegt, um den Hämatokritwert gegenüber dem Strom zu testen, und das Ergebnis wird in 13 gezeigt. Aufgrund der unaufhörlichen Akkumulation in dem Experiment erhält man eine Kurve über das Verhältnis von Stromwert zu Hämatokritwert nach empirischen Regeln, die ein ungefähres lineares Verhältnis aufzeigt.
Weitere Ausführungsarten der Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet aus der hierin offenbarten Patentbeschreibung und praktischen Verfahrensweise der Erfindung deutlich. Die Beschreibung und die Beispiele sind nicht einschränkend, sondern nur beispielhaft zu verstehen, wobei der genaue Schutzbereich und Erfindungsgedanke der Erfindung in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7407811 [0007, 0008, 0009]

Claims

Biosensorteststreifen zur Messung einer Analytkonzentration mit: – einer Basis; – einer Elektrodenschicht auf der Basis, die einen ersten Elektrodensatz und einen zweiten Elektrodensatz aufweist, wobei der erste Elektrodensatz für die Messung der Analytkonzentration und der zweite Elektrodensatz für die Messung des Hämatokritwertes verwendet wird; – einem Raum auf der Elektrodenschicht mit einem freiliegenden Ende der Elektrodenschicht und einer Öffnung, wobei die Öffnung ein anderes Ende der Elektrodenschicht freilegt, und weiterhin einem separaten Element in der Mitte des ersten Elektrodensatzes und des zweiten Elektrodensatzes zum Aufteilen der Öffnung in eine erste Reaktionszone und eine zweite Reaktionszone, wobei die erste Reaktionszone dem ersten Elektrodensatz und die zweite Reaktionszone dem zweiten Elektrodensatz entspricht; – einem Reaktionsreagenz an dem ersten Elektrodensatz, das der ersten Reaktionszone entspricht, das für die Reaktion mit dem Analyten verwendet wird, wobei sich das Reaktionsreagenz nicht an dem zweiten Elektrodensatz befindet und der zweiten Reaktionszone entspricht; und – einer Abdeckung, die den Raum abdeckt.
Biosensorteststreifen nach Anspruch 1, wobei an dem ersten Elektrodensatz ein erstes DC-Signal und an dem zweiten Elektrodensatz ein zweites AC-Signal angelegt wird.
Biosensorteststreifen nach Anspruch 2, wobei das zweite Signal ein AC-Signal mit DC-Offset ist und eine konstante Frequenz besitzt, und die konstante Frequenz des AC-Signals weniger als 5 kHz beträgt.
Biosensorteststreifen nach Anspruch 3, wobei das AC-Signal eine Amplitude von 0,5 bis 2 V besitzt und der DC-Offset weniger als 2000 mV beträgt.
Biosensorteststreifen nach Anspruch 4, der weiterhin eine Polymerschicht an der zweiten Reaktionszone aufweist.
Biosensorteststreifen nach Anspruch 6, wobei der erste Elektrodensatz der Elektrodenschicht weit entfernt von einem Ende der Basis gebildet ist und die zweite Elektrode nahe an dem Ende der Basis gebildet ist, und die Elektrodenschicht weiterhin eine Erfassungselektrode besitzt, die weit entfernt von dem Ende der Basis gebildet ist.
Biosensorteststreifen nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenschicht eine Silberschicht an der Basis und eine Kohlenstoffschicht auf der Silberschicht aufweist, und wobei der erste Elektrodensatz der Elektrodenschicht eine Arbeitselektrode und eine Referenzelektrode besitzt, und der zweite Elektrodensatz eine Arbeitselektrode und eine Referenzelektrode besitzt, und wobei die Elektrodenschicht ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, und das erste Ende sich in der Nähe eines entsprechenden Biosensormessgerätes befindet oder mit ihm in Kontakt ist, und das zweite Ende sich in der Nähe des Analyten befindet oder mit ihm in Kontakt ist, und das zweite Ende der Kohlenstoffschicht an dem zweiten Ende der Silberschicht nicht bedeckt ist.
Biosensormeter mit Hämatokritkorrektur zum Einführen eines Biosensorteststreifen, um eine Analytkonzentration zu messen, mit: – einer Steckverbindung zur Aufnahme des Biosensorteststreifens, wobei der Biosensorteststreifen verschiedene Elektrodensätze besitzt; – einem Element zum Anlegen eines Signals mit einer konstanten Frequenz zum gleichzeitigen Anlegen an verschiedene Elektrodensätze, und zwar eines ersten Signals, das ein DC-Signal ist, und eines zweiten Signals, das ein AC-Signal ist; – einem Erfassungselement zum Erfassen des ersten Signals und des zweiten Signals, um eine erste Reaktion und eine zweite Reaktion zu erhalten; und – einem Mikroprozessor zur Aufnahme der ersten Reaktion und der zweiten Reaktion für die Berechnung einer unkorrigierten Analytkonzentration bzw. eines Hämatokritwertes und anschließende Berechnung einer korrigierten Analytkonzentration.
Biosensormessgerät nach Anspruch 8, wobei das zweite Signal ein AC-Signal mit DC-Offset oder stetigem Impuls ist und der DC-Offset weniger als 2000 mV besitzt.
Biosensormessgerät nach Anspruch 9, wobei das AC-Signal eine Amplitude von 0,5 bis 2 V und das AC-Signal eine konstante Frequenz von weniger als 5 kHz besitzt.
Biosensormessgerät nach Anspruch 10, das weiterhin einen Speicher zum Speichern der unkorrigierten Analytkonzentration und des Hämatokritwertes besitzt.
Biosensormessgerät nach Anspruch 11, wobei der Speicher weiterhin eine Vergleichstabelle aufweist, die die erste Reaktion auf die unkorrigierte Analytkonzentration und die zweite Reaktion auf den Hämatokritwert vergleicht, und der Mikroprozessor die unkorrigierte Analytkonzentration und den Hämatokritwert berechnet, um die korrigierte Analytkonzentration zu erhalten.
Biosensormessgerät nach Anspruch 12, wobei der Speicher drei Vergleichstabellen aufweist, wobei eine erste Vergleichstabelle eine erste Reaktion mit der unkorrigierten Analytkonzentration vergleicht, eine zweite Tabelle eine zweite Reaktion mit dem Hämatokritwert vergleicht, und eine dritte Tabelle die unkorrigierte Analytkonzentration und den Hämatokritwert mit einer korrigierten Analytkonzentration vergleicht.
Messsystem für die Analytkonzentration mit Hämatokritkorrektur, mit: – einem Biosensorteststreifen, der eine Elektrodenschicht besitzt, welche einen ersten Elektrodensatz und einen zweiten Elektrodensatz aufweist, wobei die erste Elektrode zur Messung der Analytkonzentration verwendet wird und mit einem Reaktionsreagenz bedeckt ist, das speziell mit dem Analyten reagiert, und der zweite Elektrodensatz zur Messung des Hämatokritwertes verwendet wird; – einem Biosensormessgerät, das den Biosensorteststreifen aufnimmt, und folgendes aufweist: – ein Element zum Anlegen eines Signals, das für das gleichzeitige Anlegen eines ersten Signals, das ein DC-Signal ist, an den ersten Elektrodensatz, und eines zweiten Signals, das ein AC-Signal ist, an den zweiten Elektrodensatz verwendet wird; – ein Erfassungselement zum Erfassen des ersten Signals und des zweiten Signals, um eine erste Reaktion und eine zweite Reaktion zu erhalten; und – einen Mikroprozessor zur Aufnahme der ersten Reaktion und der zweiten Reaktion, um die jeweiligen Ergebnisse zu berechnen, und anschließend die Analytkonzentration zu berechnen und zu erhalten.
System nach Anspruch 14, wobei der Biosensorteststreifen weiterhin ein Zwischenstück an der Elektrodenschicht besitzt, das ein Ende der Elektrodeschicht freilegt, und eine Öffnung besitzt; wobei die Öffnung ein anderes Ende der Elektrodenschicht freilegt und weiterhin ein separates Element aufweist, das in der Mitte des ersten Elektrodensatzes und des zweiten Elektrodensatzes gebildet ist, um die Öffnung zu einer ersten Reaktionszone, die dem ersten Elektrodensatz entspricht, und zu einer zweiten Reaktionszone, die dem zweiten Elektrodensatz entspricht, abzutrennen.
System nach Anspruch 15, wobei der Biosensorteststreifen weiterhin eine Polymerschicht besitzt, die an dem zweiten Elektrodensatz bedeckt ist, und der zweiten Reaktionszone entspricht, und das zweite Signal ein AC-Signal mit DC-Offset ist.