[发明专利]用于测试分析物的装置和方法

说明书

本发明涉及用于在生物来源的样品中测试临床相关分析物的装置和方法。本发明特别但不排他地涉及用于测试血糖水平的具有提高准确度的方法和装置。

临床相关分析物的实例是心血管、肝和肾功能的指示物（例如，胆固醇、血红蛋白、电解质、代谢物）、传染剂（例如，病毒、细菌）、疾病状态指示物（例如，C-反应蛋白、抗体、细胞信号因子、激素）、治疗剂（例如药物）以及尤其是葡萄糖。生物来源的样品的实例包括脑脊液、尿、精液、唾液以及尤其是全血和分级血（fractionated blood）。

近年来，在传统的实验室设置以外，还进行数目和类型增长的临床诊断测试。已开发和销售许多测试系统，用于“护理点”（“POC”），包括用于医院床边、重症监护病房、医生或医师的办公室和患者家中或在需要或方便的其它地方的系统。

在一些情况下，可以由专业医护人员（虽然不一定是经过培训的实验室工作人员）来进行这些测试，但在其它情况下，患者本身进行测试以帮助监测和管理他们自己的病症。最常见的自我测试系统是用于糖尿病患者的血糖监测（“BGM”），但其它测试，如用于接受华法林治疗的患者的血凝固时间测试，也正变得越来越普遍。

尤其是，通过自我测试血糖监测（BGM）系统的可用性和使用，已显著改善糖尿病的管理。这些系统使糖尿病患者可以确定他们自己的血糖水平，并且，取决于结果，可以调节他们的治疗或改变他们的饮食，因而将他们的葡萄糖水平维持在被认为是健康水平的相对窄区间（narrow band）内。

糖尿病患者测试并因而控制他们自己的血糖水平的能力倾向于导致糖尿病相关并发症的较低的发病率，如由1993Diabetes Control and Complications Trial（DCCT，New England Journal of Medicine329（14）,Sept30,1993）所证实的。

除了进行临床诊断测试的人员（从训练有素的实验室技术人员到更广义的保健医生或患者）的培训和经验方面的差异以外，在POC测试和基于实验室的测试之间还存在若干其它关键差异。这些关键差异包括在POC设置中相对不受控制的（因而可变的）测试条件（例如，环境温度和湿度）、贮存条件的较低水平的控制、诊断化学品的相应老化、和用于待测试的分析物的生物样品基质的变化。当解释读数和提供结果时，大批量生产的POC测试系统通常并不考虑这些变动性。

此外，在POC设置中可以进行的很高数目的测试（每年使用数十亿BGM试验片）意味着必须很好地控制制造方法以保持在批次内和批次之间读数和结果的一致性。

每个这些因素可以单独导致POC测试系统的诊断性能的错误，从而削弱这种测试模式可以提供的优点。

例如，由现有的BGM系统（其通常使用酶电极，其中酶如葡糖氧化酶或葡糖脱氢酶催化葡萄糖的反应，从而产生电可测量信号，其中潜在地通过使用电化学氧化还原介质）产生的血糖读数的准确性可能受到若干因素的不利影响，如：

1.测试血液的血细胞比容水平（hematocrit level）的可变性。因为BGM被通常设计成以有限扩散方式起作用，其中信号依赖于葡萄糖分子到传感器表面的通量，其相应地相关于体积浓度（bulk concentration），所以样品基质的扩散性能的可变性可以导致测试不准确性。在血液中，在可变的血细胞比容水平的情况下，这种效应是最明显的，其中，例如，在高于正常水平的情况下，较大浓度的血红细胞的存在可以阻碍扩散，从而减缓分析物到电极表面的通量。

2.在测试期间占优势的环境条件的变动。BGM系统对进行测试时的温度是敏感的，这是因为温度会影响酶动力学和扩散速率。另外，高度（海拔高度）可以产生影响，因为它可以影响在电极表面处的氧气供应：在某些电极配置中在GOD-催化反应中，需要氧气，但通过与在可替换配置中的氧化还原介质竞争还可以阻碍总反应速率。

3.反应成分的不稳定性，尤其是在检测器中使用的酶，由于在贮存期间的温度和/或湿度效应，其可以经受活性的变化。在一些系统中使用的电化学氧化还原介质可以具有类似的环境敏感性，因而对来自环境来源的误差提供另外的贡献。

4.缺乏酶的特异性：虽然GOD是高度特异性的酶并具有催化不是葡萄糖的分子物质的氧化的有限的能力，但基于其它酶的酶电极可以是较少特异性的。例如，已知基于葡糖脱氢酶（GDH）并具有氧化还原介质吡咯并喹啉奎宁（PQQ）的某些系统和其它糖如麦芽糖、半乳糖和木糖进行交叉反应，并且因为这些物质可以存在于某些药物和生物制剂中，所以这可以导致假性高‘葡萄糖’读数。