[发明专利]样品分析物浓度的逐次逼近法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请主张享有于2013年3月14日提交的题目为“样品分析物浓度的逐次逼近法”的美国临时申请第61/781771号的优先权，并且将该申请的全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术

生物传感系统提供诸如血液、血清、血浆、尿液、唾液、间质液或细胞内液等生物流体样品的分析。典型地，该系统包括对留存于测试传感器的样品进行分析的测量装置。样品通常处于液态，且除了生物流体以外，样品还可以是生物流体的衍生物，诸如提取物、稀释物、滤液或重组沉淀物等。由生物传感系统进行的分析用来确定生物流体中一种或多种分析物(例如，乙醇、葡萄糖、尿酸、乳酸、胆固醇、胆红素、游离脂肪酸、甘油三酯、蛋白质、酮类、苯丙氨酸或酶类等)的存在和/或浓度。例如，糖尿病患者可以使用生物传感系统来确定血液中的A1c或葡萄糖的水平以进行饮食和/或药物的调整。

在含有血红蛋白(Hb)的血液样品中，可以确定总血红蛋白(THb)和糖化血红蛋白(HbA1c)的存在和/或浓度。HbA1c(％-A1c)是糖尿病患者葡萄糖控制状态的反映，由此能够了解测试前三个月的平均葡萄糖控制。对于糖尿病患者而言，％-A1c的精确测量有助于确定在与血糖水平的瞬时测量提供的期限相比的更长时期内患者通过饮食和/或药物控制血糖水平的程度。因为瞬时血糖测量无法指示在进行测量时以外的时候的血糖控制。

生物传感系统可以设计为用来分析一种或多种分析物且可以使用不同体积的生物流体。一些系统可以分析例如体积为0.25-15微升(μL)等的单滴血液。生物传感系统可以使用台式、便携式等测量装置来实现。便携式测量装置可以是手持的且能够实现样品中一种或多种分析物的识别和/或量化。便携式测量系统的实例包括纽约塔里敦拜耳医药保健公司(Bayer HealthCare in Tarrytown，New York)的计量仪，而台 式测量系统的实例包括可从德克萨斯州奥斯丁CH仪器公司(CH Instruments in Austin，Texas)购得的电化学工作站。

生物传感系统可以利用光学和/或电化学方法来分析生物流体。在一些光学系统中，通过测量已经与光可识别物(例如，分析物或由与分析物反应的化学指示剂形成的反应物或产物等)相互作用或已经被光可识别物吸收的光来确定分析物浓度。在其它的光学系统中，化学指示剂在被激励光束照射时发出荧光或发出响应于分析物的光。这些光可以被转换成电输出信号(例如，电流或电位等)，该输出信号同样可以处理成电化学系统的输出信号。在任一光学系统中，系统测量光并使光与样品的分析物浓度相关联。

在光吸收光学系统中，化学指示剂产生吸收光的反应产物。可以使用如下的化学指示剂：四唑(tetrazolium)连同诸如心肌黄酶等酶。四唑通常响应于分析物的氧化还原反应而形成甲臜(色原体)。来自光源的入射光束指向样品。光源可以是激光或发光二极管等。入射光束可以具有被选择用于反应产物吸收的波长。当入射光束穿过样品时，反应产物吸收一部分入射光束，从而减弱或降低入射光束的强度。入射光束可以从样品反射回检测器或穿过样品至检测器。检测器收集且测量减弱的入射光束(输出信号)。被反应产物减弱的光量是样品中分析物浓度的指示。

在光产生光学系统中，化学指示剂响应于分析物氧化还原反应发出荧光或发光。检测器收集且测量产生的光(输出信号)。由化学指示剂产生的光量是样品中分析物浓度的指示并且被表示为检测器的电流或电位。

利用反射率的光学系统的示例是用于确定血液中A1c血红蛋白的浓度的层流％-A1c系统。这些系统利用免疫分析化学，其中，将血液引入生物传感系统的测试传感器，血液在这里与试剂反应然后沿着试剂膜流动。当接触血液时，A1c抗体覆盖色珠释放且与血液一起运动至检测区域1。由于血液样品中的A1c与检测区域1中存在的A1c肽对色珠的竞争，未附着于A1c抗体的色球在区域1中被俘获且因此作为反射率变化的A1c信号而被检测。血液样品中的总血红蛋白(THb)也与其它血液处理剂反应并向下游移动进入以不同波长进行测量的检测区域2。为了确 定血液样品中的A1c浓度，反射率信号与A1c分析物浓度(％-A1c)成比例，但是受到血液的THb含量的影响。然而，为了THb的测量，区域2内的反射率与血液样品的THb(mg/mL)成反比，但是不会受到血液中的A1c含量的明显影响。