Определение исследуемого вещества с поправкой на температуру для систем биодатчиков

Определение исследуемого вещества с поправкой на температуру для систем биодатчиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы биодатчиков обычно обеспечивают анализ одного или более исследуемых веществ в биологических жидкостях. Анализ типично включает в себя количественное определение исследуемого вещества в биологической жидкости. Анализ полезен при диагностике и лечении физиологических патологий. Например, определение уровня глюкозы в крови является важным для лиц, больных диабетом, которые часто проверяют свой уровень глюкозы крови для контроля диеты и/или медикаментозного лечения. Для других лиц может быть важным контроль мочевой кислоты, лактата, холестерина и т.п.

Системы биодатчиков могут быть реализованы с использованием настольных, портативных и других измерительных устройств. Портативные устройства могут быть ручными и обычно включают в себя измерительное устройство и пластинку датчика. Типично образец биологической жидкости вводится на пластинку датчика, которая помещается в измерительное устройство для анализа. Системы биодатчиков могут быть предназначены для анализа одного или более исследуемых веществ и могут использовать разные объемы биологических жидкостей. Некоторые системы биодатчиков могут анализировать единственную каплю цельной крови (WB), такую как от 1 до 15 микролитров (мкл) по объеме.

Системы биодатчиков обычно измеряют выходной сигнал, чтобы определять концентрацию исследуемого вещества в образце биологической жидкости. Выходной сигнал вырабатывается из окислительной/восстановительной или окислительно-восстановительной реакции исследуемого вещества. Ферменты или подобные препараты могут добавляться к образцу для усиления окислительно-восстановительной реакции. Выходной сигнал может быть электрическим сигналом, светом или светом, преобразованным в электрический сигнал. Система биодатчиков может формировать выходной сигнал с использованием системы оптических датчиков или системы электрохимических датчиков.

В оптических системах концентрация исследуемого вещества определяется посредством измерения светового излучения, которое провзаимодействовало с идентифицируемыми светом препаратами, такими как исследуемое вещество, либо реакция или продукт, образованный из химического индикатора, вступающего в окислительно-восстановительную реакцию с исследуемым веществом. Падающий возбуждающий пучок из источника света направляется на образец. Идентифицируемые светом препараты поглощают или сдвигают длину волны части падающего пучка, таким образом, изменяя длину волны или снижая интенсивность падающего пучка. Детектор собирает и измеряет ослабленный пучок или падающий пучок с измененной длиной волны, который является выходным сигналом. В других оптических системах химический индикатор флуоресцирует или испускает свет в ответ на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества, когда освещается возбуждающим пучком. Детектор собирает и измеряет световое излучение, которое является выходным сигналом.

В электрохимических системах концентрация исследуемого вещества определяется посредством измерения электрического сигнала, такого как ток или потенциал. Типично исследуемое вещество подвергается окислительно-восстановительной реакции, когда сигнал возбуждения прикладывается к образцу. Сигналом возбуждения обычно является электрический сигнал, такой как ток или потенциал. Окислительно-восстановительная реакция вырабатывает выходной сигнал в ответ на сигнал возбуждения. Выходным сигналом обычно является электрический сигнал, такой как ток или потенциал, который может быть измерен и соотнесен с концентрацией исследуемого вещества.

В электрохимических системах измерительное устройство обычно имеет электрические контакты, которые соединяются с электрическими проводниками на пластинке датчика. Электрические соединители присоединены проводниками к электродам, которые тянутся в образец биологической жидкости. Измерительное устройство прикладывает сигнал возбуждения через электрические контакты к электрическим проводникам, которые передают сигнал возбуждения в образец через электроды. Окислительно-восстановительная реакция исследуемого вещества вырабатывает выходной сигнал в ответ на сигнал возбуждения. Измерительное устройство определяет концентрацию исследуемого вещества в ответ на выходной сигнал. Примеры портативных измерительных устройств включают в себя измерители Ascensia Breeze® и Elite® корпорации Bayer; биодатчики Precision®, доступные для приобретения у компании Abbott в Эббот-Парк, шт. Иллинойс; биодатчики Accucheck®, доступные для приобретения у компании Roche в Индианаполисе, шт. Индиана; и биодатчики OneTouch Ultra®, доступные для приобретения у компании Lifescan в Мильпитасе, шт. Калифорния. Примеры настольных измерительных устройств включают в себя анализатор BAS 100B, доступный для приобретения у компании BAS Instruments в Уэст-Лафайете, шт. Индиана; Electrochemical Workstation (электрохимическая рабочая станция) от CH Instruments, доступная для приобретения у компании CH Instruments в Остине, шт. Техас; Electrochemical Workstation от Cypress, доступная для приобретения у компании Cypress Systems в Лоуренсе, шт. Канзас; и Electrochemical Instrument (электрохимический прибор) от EG&G, доступный от компании Princeton Research Instruments в Принстоне, шт. Нью-Джерси.

Пластинки датчиков могут включать в себя реактивы, которые вступают в реакцию с исследуемым веществом в образце биологической жидкости. Реактивы включают в себя ионизирующий агент для облегчения окислительно-восстановительной реакции исследуемого вещества, а также медиаторы или другие вещества, которые способствуют переносу электронов между исследуемым веществом и проводником. Ионизирующий агент может быть специфичным исследуемому веществу ферментом, таким как глюкооксидаза или дегидрогеназа глюкозы, чтобы катализировать окисление глюкозы в образце WB. Реактивы могут включать в себя связующее вещество, которое удерживает фермент и медиатор вместе. В оптических системах реактивы включают в себя химический индикатор наряду с другим ферментом или подобными препаратами, чтобы усиливать реакцию химического индикатора с исследуемым веществом или продуктами окислительно-восстановительной реакции исследуемого вещества.

Большинство систем биодатчиков используют уравнения зависимости или калибровочные характеристики для определения концентрации исследуемого вещества в образце биологической жидкости. Уравнения зависимости представляют собой зависимость между выходными сигналами и концентрациями исследуемого вещества. По каждому уравнению зависимости концентрация исследуемого вещества может быть рассчитана для конкретного выходного сигнала. Уравнения зависимости являются зависимыми от температуры образца. Выходной сигнал для конкретной концентрации исследуемого вещества может меняться из-за влияния температуры на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества, ферментативную кинетику, диффузию и тому подобное. Уравнение зависимости может быть необходимым для каждой возможной температуры образца для того, чтобы рассчитывать концентрацию исследуемого вещества по выходному сигналу при конкретной температуре образца.

Чтобы сократить количество уравнений зависимости, используемых при анализе образца, многие системы биодатчиков стремятся выдавать концентрации исследуемого вещества с использованием одного или более уравнений зависимости для конкретной эталонной температуры. Концентрация исследуемого вещества при температуре образца обычно компенсируется разницей между температурой образца и эталонной температурой, чтобы выдавать концентрацию исследуемого вещества при эталонной температуре.

Некоторые системы биодатчиков компенсируют температуру изменением выходного сигнала перед расчетом концентрации исследуемого вещества по уравнению зависимости. Выходной сигнал обычно умножается на температурный поправочный коэффициент или тому подобное. Выходной сигнал с поправкой на температуру используется для определения концентрации исследуемого вещества. Системы биодатчиков, использующие выходной сигнал с поправкой на температуру, описаны в патентах США № 4,750,496 и № 6,576,117.

Другие системы биодатчиков компенсируют температуру изменением концентрации исследуемого вещества, рассчитанной по уравнению зависимости. Концентрация исследуемого вещества, рассчитанная по уравнению зависимости, обычно подвергается процедуре поправки на температуру, чтобы выдавать концентрацию исследуемого вещества с поправкой на температуру. Системы биодатчиков, использующие концентрацию исследуемого вещества с поправкой на температуру, описаны в патентах США № 5,366,609; 5,508,171 и № 6,391,645.

Дополнительные системы биодатчиков компенсируют температуру изменением выходного сигнала перед расчетом концентрации исследуемого вещества по уравнению зависимости и/или изменением концентрации исследуемого вещества, рассчитанной по уравнению зависимости. Системы биодатчиков, использующие выходной сигнал с поправкой на температуру и/или концентрацию исследуемого вещества с поправкой на температуру, описаны в патентах США № 4,431,004 и № 5,395,504.

Несмотря на то, что эти способы температурной компенсации уравновешивают различные преимущества и недостатки, ни один из них не является идеальным. Эти способы не могут полностью объединять различные влияния разных температур образца на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества, ферментативную и медиаторную кинетику и диффузию. Эти способы не могут в достаточной мере реагировать на влияния различных концентраций исследуемого вещества на ферментативную кинетику и диффузию при разных температурах образца. Эти способы также не могут в достаточной мере реагировать на влияния разных концентраций исследуемого вещества в окислительно-восстановительной реакции при различных температурах образца. В дополнение изменения в отношении выходного сигнала и/или рассчитанной концентрации исследуемого вещества могут вносить или увеличивать погрешности, имеющие отношение к определению концентрации исследуемого вещества по выходному сигналу.

Соответственно есть насущная потребность в усовершенствованных системах биодатчиков, особенно в тех, которые могут выдавать точные и прецизионные концентрации исследуемого вещества при эталонной температуре. Системы, устройства и способы по настоящему изобретению преодолевают, по меньшей мере, один из недостатков, ассоциативно связанных с традиционными системами биодатчиков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предлагает систему биодатчиков, которая определяет концентрацию исследуемого вещества в образце биологической жидкости по выходному сигналу, вырабатываемому окислительно-восстановительной реакцией исследуемого вещества. Система биодатчиков вносит поправку в зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре, чтобы определять концентрации исследуемого вещества по выходным сигналам при других температурах. Система биодатчиков использует зависимость с поправкой на температуру для определения концентрации исследуемого вещества по выходному сигналу при некоторой температуре образца.

В способе для определения концентрации исследуемого вещества в образце биологической жидкости определяется температура образца. Выходной сигнал формируется в ответ на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества в образце. Зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре подвергается поправке в ответ на температуру. Концентрация исследуемого вещества определяется по зависимости с поправкой на температуру и выходному сигналу при температуре образца.

В способе для внесения поправки в зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре в ответ на температуру зависимости между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами определяются для эталонной температуры и при, по меньшей мере, одной другой температуре. Нормированные температурные функции крутизны и отсекаемого отрезка строятся для зависимости эталонной температуры. Зависимость эталонной температуры подвергается поправке в ответ на нормированные температурные функции крутизны и отсекаемого отрезка.

Биодатчик для определения концентрации исследуемого вещества в биологической жидкости включает в себя измерительное устройство и пластинку датчика. Измерительное устройство содержит процессор, присоединенный к интерфейсу датчика и температурному датчику. Пластинка датчика имеет область контакта с образцом на основании. Область контакта с образцом является прилегающей к резервуару, образованному основанием. Процессор вносит поправку в зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре в ответ на температуру образца из температурного датчика. Процессор определяет концентрацию исследуемого вещества по зависимости с поправкой на температуру в ответ на выходной сигнал из области контакта с образцом.

Следующие определения включены в состав для обеспечения более ясного и более целостного понимания описания изобретения и формулы изобретения.

«Исследуемое вещество» определено в качестве одного или более веществ, присутствующих в образце. Анализ определяет наличие и/или концентрацию исследуемого вещества, присутствующего в образце.

«Образец» определен в качестве состава, который может содержать неизвестное количество исследуемого вещества. Типично образец для электрохимического анализа находится в жидком виде, и, предпочтительно, образец является водной смесью. Образец может быть биологическим образцом, таким как кровь, моча или слюна. Образец также может быть производным от биологического образца, таким как вытяжка, раствор, фильтрат или воспроизведенный осадок.

«Проводник» определен в качестве токопроводящего вещества, которое остается неизменным во время электрохимического анализа.

«Точность» определена в качестве того, насколько близко количество исследуемого вещества, измеренное системой датчиков, соответствует истинному количеству исследуемого вещества в образце. Точность может быть выражена в показателях систематической погрешности показаний исследуемого вещества системой датчиков по сравнению с эталонным показанием исследуемого вещества. Большие значения систематической погрешности отражают меньшую точность.

«Прецизионность» определена в качестве того, насколько близки многочисленные измерения исследуемого вещества для одного и того же образца. Прецизионность может быть выражена в показателях разброса или дисперсии между многочисленными измерениями.

«Окислительно-восстановительная реакция» определена в качестве химической реакции между двумя препаратами, влекущей за собой перенос, по меньшей мере, одного электрона с первого препарата на второй препарат. Таким образом, окислительно-восстановительная реакция включает в себя окисление и восстановление. Окислительный полуэлемент реакции влечет за собой потерю, по меньшей мере, одного электрона первым препаратом, наряду с тем, что восстановительный полуэлемент влечет за собой добавление, по меньшей мере, одного электрона во второй препарат. Ионный заряд препарата, который окисляется, делается более положительным на величину, равную количеству унесенных электронов. Подобным образом, ионный заряд препарата, который восстанавливается, делается менее положительным на величину, равную количеству полученных электронов.

«Медиатор» определен в качестве вещества, которое может окисляться или восстанавливаться и которое может переносить один или более электронов. Медиатором является реактив в электрохимическом анализе и не является интересующим исследуемым веществом, но предусматривает косвенное измерение исследуемого вещества. В упрощенческой системе медиатор подвергается окислительно-восстановительной реакции в ответ на окисление или восстановление исследуемого вещества. Затем окисленный или восстановленный медиатор подвергается обратной реакции на рабочем электроде пластинки датчика и регенерируется до своей исходной степени окисления.

«Связующее вещество» определено в качестве вещества, которое обеспечивает поддержку и сдерживание распространения для реактивов наряду с обладанием химической совместимостью с реактивами.

«Установившееся состояние» определено в качестве того, когда изменение сигнала по отношению к его независимой входной переменной (времени, и т.п.) является по существу неизменным, таким как в пределах ±10 или ±5%.

«Невозвратная точка» определена в качестве значения сигнала, полученного как функция времени, когда возрастающая скорость диффузии переходит в относительно постоянную скорость диффузии. До невозвратной точки сигнал является быстро изменяющимся во времени. Подобным образом, после невозвратной точки, скорость затухания сигнала становится относительно постоянной, таким образом, отражая относительно постоянную скорость диффузии.

«Ручное устройство» определено в качестве устройства, которое может удерживаться в руке человека, и является портативным. Примером ручного устройства является измерительное устройство, сопровождающее элитную систему контроля глюкозы крови (Elite Blood Glucose Monitoring System) Ascensia®, доступную для приобретения в Bayer HealthCare, LLC, Элкхарт, шт. Индиана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение может быть лучше понято со ссылкой на последующие чертежи и описание. Компоненты на фигурах не обязательно должны представлять в определенном масштабе, взамен, акцент ставится на иллюстрации принципов изобретения. Более того, на фигурах одинаковые номера ссылок обозначают соответствующие части на всем протяжении разных изображений.

Фиг. 1 представляет способ для определения концентрации исследуемого вещества в образце биологической жидкости.

Фиг. 2 представляет способ для внесения поправки в зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре в ответ на температуру образца.

Фиг. 3 − график, иллюстрирующий зависимости между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами.

Фиг. 4 − график, иллюстрирующий нормированную крутизну в качестве функции температуры для зависимостей между концентрациями глюкозы в цельной крови и током для времени исследования в 7 секунд.

Фиг. 5 − график, иллюстрирующий нормированные отсекаемые отрезки в качестве функции температуры для зависимостей между концентрациями глюкозы в цельной крови и током для времени исследования в 7 секунд.

Фиг. 6 − график, иллюстрирующий нормированную крутизну в качестве функции температуры для зависимостей между концентрациями глюкозы в цельной крови и током для нескольких промежутков времени исследования.

Фиг. 7 − график, иллюстрирующий нормированные отсекаемые отрезки в качестве функции температуры для зависимостей между концентрациями глюкозы в цельной крови и током для нескольких промежутков времени исследования.

Фиг. 8 - график, иллюстрирующий систематическую погрешность от эталонной температуры рассчитанных концентраций глюкозы без какой бы то ни поправки на температуру.

Фиг. 9 - график, иллюстрирующий систематическую погрешность от эталонной температуры рассчитанных концентраций глюкозы с поправкой на температуру.

Фиг. 10 - график, иллюстрирующий температурную функцию тока из датчика глюкозы с нормированной крутизной и отсекаемым отрезком.

Фиг. 11 - график, иллюстрирующий функцию температурного коэффициента для нормированного тока по фиг. 10 относительно температуры.

Фиг. 12 изображает схематическое представление биодатчика, который определяет концентрацию исследуемого вещества в образце биологической жидкости.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Описана система биодатчиков, которая определяет исследуемое вещество в образце биологической жидкости. Система биодатчиков определяет концентрацию исследуемого вещества по выходному сигналу, вырабатываемому окислительной/восстановительной или окислительно-восстановительной реакцией исследуемого вещества. Система вносит поправку в уравнение зависимости для определения концентраций исследуемого вещества по выходным сигналам при одной температуре, чтобы определять концентрации исследуемого вещества по выходным сигналам при других температурах, таких как температура образца. Зависимости с поправкой на температуру повышают точность и прецизионность системы биодатчиков при определении концентрации исследуемого вещества образца. Система биодатчиков может определять концентрации исследуемого вещества по выходным сигналам при температуре образца с использованием уравнения зависимости с поправкой на температуру для эталонной температуры. Уравнения зависимости между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами могут быть представлены графически, математически, их сочетанием и тому подобным. Уравнения зависимости могут быть представлены таблицей номеров программы (PNA), иной справочной таблицей или тому подобным. Система биодатчиков может использоваться для определения концентраций исследуемого вещества, такого как глюкоза, мочевая кислота, лактат, холестерин, билирубин и тому подобное.

Фиг. 1 представляет способ для определения концентрации исследуемого вещества в образце биологической жидкости. На 102 определяется температура образца. На 104 выходной сигнал формируется в ответ на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества в образце. На 106 зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре подвергается поправке в ответ на температуру. На 108 концентрация исследуемого вещества определяется из зависимости с поправкой на температуру и выходному сигналу при температуре образца. На 110 концентрация исследуемого вещества отображается и может сохраняться для будущего обращения.

На 102 по фиг. 1 температура образца может определяться с использованием различных технологий. Температура образца может измеряться с использованием термистора, термометра или другого термочувствительного устройства. Температура образца может рассчитываться по выходному сигналу электрохимической реакции в образце. Температура образца может предполагаться идентичной или подобной измерению температуры окружающей среды или температуры устройства, реализующего систему биодатчиков. Могут использоваться другие технологии для определения температуры образца.

На 104 по фиг. 1 выходной сигнал формируется в ответ на окислительную/восстановительную или окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества в образце. Выходной сигнал может формироваться с использованием системы оптических датчиков, системы электрохимических датчиков, или тому подобного.

Системы оптических датчиков обычно измеряют количество света, поглощенного или сформированного реакцией химического индикатора с окислительно-восстановительной реакцией исследуемого вещества. Химическим индикатором может содержаться фермент для улучшения кинетики реакции. Выходной сигнал или свет из оптической системы может преобразовываться в электрический сигнал, такой как ток или потенциал.

В оптических системах с поглощением света химический индикатор порождает продукт реакции, который поглощает свет. Может использоваться химический индикатор, такой как тетразолий, наряду с ферментом, таким как диафораза. Тетразолий обычно образует формазан (хромаген) в ответ на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества. Падающий возбуждающий пучок, из источника света, направляется на образец. Источник света может быть лазером, светоизлучающим диодом или тому подобным. Падающий пучок может иметь длину волны, подобранную для поглощения продуктом реакции. По мере того, как падающий пучок проходит через образец, продукт реакции поглощает часть падающего пучка, таким образом, ослабляя или снижая интенсивность падающего пучка. Падающий пучок может отражаться обратно или пропускаться через образец в детектор. Детектор собирает и измеряет ослабленный падающий пучок (выходной сигнал). Количество света, ослабленного продуктом реакции, является признаком концентрации исследуемого вещества в образце.

В оптических системах со световозбуждением химический детектор флуоресцирует или испускает свет в ответ на окислительно-восстановительную реакцию исследуемого вещества. Детектор собирает и измеряет вырабатываемый свет (выходной сигнал). Количество света, выработанного химическим индикатором, является признаком концентрации исследуемого вещества в образце.

Электрохимические системы прикладывают входной сигнал к образцу биологической жидкости. Входной сигнал может быть потенциалом или током и может быть постоянным, переменным или их сочетанием, таким как когда сигнал переменного тока прикладывается со смещением на сигнал постоянного тока. Входной сигнал может прикладываться в качестве одиночного импульса или многочисленными импульсами, последовательностями или циклами. Исследуемое вещество подвергается окислительно-восстановительной реакции, когда входной сигнал прикладывается к образцу. Фермент или подобные препараты могут использоваться для ускорения окислительно-восстановительной реакции исследуемого вещества. Медиатор может использоваться для поддержания состояния окисления фермента. Окислительно-восстановительная реакция вырабатывает выходной сигнал, который может измеряться непрерывно или периодически во время переходного и/или установившегося выходного сигнала. Могут использоваться различные электрохимические процессы, такие как амперометрия, кулонометрия, вольтамперометрия или тому подобное. Также могут использоваться стробированная амперометрия и стробированная вольтамперометрия.

При амперометрии потенциал или напряжение прикладывается к образцу биологической жидкости. Окислительно-восстановительная реакция исследуемого вещества вырабатывает ток в ответ на потенциал. Ток измеряется в течение промежутка временем для определения количества исследуемого вещества в образце. Амперометрия обычно измеряет скорость, на которой исследуемое вещество окисляется или восстанавливается, для определения концентрации исследуемого вещества в образце. Системы биодатчиков, использующие амперометрию, описаны в патентах США № 5,620,579; № 5,653,863; № 6,153,069 и № 6,413,411.

При кулонометрии потенциал прикладывается к образцу биологической жидкости, чтобы полностью окислить или восстановить исследуемое вещество в образце. Потенциал порождает ток, который интегрируется в течение промежутка времени окисления/восстановления для выработки электрического заряда, представляющего концентрацию исследуемого вещества. Кулонометрия обычно фиксирует общее количество исследуемого вещества в образце. Система биодатчиков, использующая кулонометрию для измерения глюкозы цельной крови, описана в патенте США № 6,120,676.

При вольтамперометрии переменный потенциал прикладывается к образцу биологической жидкости. Окислительно-восстановительная реакция исследуемого вещества вырабатывает ток в ответ на приложенный потенциал. Ток измеряется в течение промежутка времени для определения количества исследуемого вещества в образце. Вольтамперометрия обычно измеряет скорость, на которой исследуемое вещество окисляется или восстанавливается, для определения концентрации исследуемого вещества в образце. Дополнительная информация о вольтамперометрии может быть найдена в «Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications» by A.J. Bard and L.R. Faulkner, 1980 («Электрохимические методы: Основы и применения» от А.Дж. Барда и Л.Р. Фолкнера, 1980 г.).

При стробированной амперометрии и стробированной вольтамперометрии импульсные возбуждения используются так, как описано в предварительных заявках на выдачу патента США № 60/700,787, зарегистрированной 20 июля 2005 г., и № 60/722,584, зарегистрированной 30 сентября 2005 г., соответственно, которые включены в состав посредством ссылки.

На 106 по фиг. 1 зависимость между концентрациями исследуемого вещества и выходными сигналами при эталонной температуре подвергается поправке в ответ на температуру. Зависимость может быть представлена уравнением зависимости или калибровочной характеристикой, которые рассчитывают концентрации исследуемого вещества по выходным сигналам при эталонной температуре. Уравнение зависимости для эталонной температуры подвергается поправке для расчета концентраций исследуемого вещества в ответ на выходные сигналы при других температурах, таких как температура образца. Уравнение зависимости может быть для эталонной температуры в 25°С. Могут использоваться уравнения зависимости для других эталонных температур.

Уравнение зависимости может быть реализовано для манипулирования выходным сигналом ради определения концентрации исследуемого вещества. Уравнение зависимости также может быть реализовано в качестве таблицы назначения номера программы (PNA) крутизны и отсекаемого отрезка для уравнения зависимости, другой справочной таблицы, или тому подобного для сравнения с электрическим выходным сигналом, чтобы определять концентрацию исследуемого вещества.

Влияние температуры на уравнение зависимости или калибровочную характеристику является чувствительным к поведению диффузионной и ферментативной реакций во время окислительно-восстановительной реакции. Например, температура влияет на окисление и диффузию глюкозы в образце цельной крови. В дополнение температура влияет на диффузию оптически активных молекул.

Уравнения зависимости могут быть линейными или почти линейными и могут быть описаны полиномом второго порядка. В общем виде уравнение зависимости может быть представлено, как изложено ниже:

(1)

где А − концентрация исследуемого вещества, OS − входной сигнал, и коэффициенты d_n, d_n-1, d₂, d₁, d₀ описывают температурно-зависимый весовой коэффициент для каждого члена характеристики биодатчика.

Уравнение зависимости может быть описано обратным выражением, где концентрация исследуемого вещества выражена в качестве функции выходного сигнала. Это снижает необходимость решать уравнение n ^го порядка, для того чтобы находить концентрацию исследуемого вещества. Таким образом, уравнение зависимости для концентрации исследуемого вещества может быть представлено, как изложено ниже:

(2)

где c_n, c_n-1, c₂ , c₁, и c₀ - коэффициенты, которые описывают температурно-зависимый весовой коэффициент для каждого члена характеристики биодатчика. Концентрация исследуемого вещества А может быть концентрацией глюкозы в образце цельной крови. Выходной сигнал может быть током или потенциалом электрохимической системы, спектральной поглощательной способностью или коэффициентом пропускания в процентах оптической системы, или тому подобным.

Уравнение зависимости между концентрацией исследуемого вещества и выходными сигналами может быть представлено характеристикой второго порядка, как изложено ниже:

(3)

Уравнение зависимости может быть представлено линейной характеристикой между концентрацией исследуемого вещества и выходными сигналами, как изложено ниже:

(4)

где c₁=1/S_T, c₀=Int_T/S_T, и где A_R − концентрация исследуемого вещества при эталонной температуре, OS_T − выходной сигнал, S_T − произведение крутизны при эталонной температуре и нормированной температурной функции крутизны, а Int_T − произведение отсекаемого отрезка при эталонной температуре и нормированной температурной функции отсекаемого отрезка.

Уравнение (4) может быть переписано для выражения выходного сигнала в ответ на концентрацию исследуемого вещества, как изложено ниже:

(5)

где OS_T − выходной сигнал при другой температуре, такой как температура образца, A_R − концентрация исследуемого вещества при эталонной температуре, S_T может быть выражено как произведение константы и нормированной температурной функции крутизны, а Int_T может быть выражено как произведение константы и нормированной температурной функции отсекаемого отрезка.

Уравнение (5) указывает, что выходной сигнал OS_T является функцией температуры в показателях влияния температуры на крутизну S_T и отсекаемый отрезок Int_T при концентрации исследуемого вещества A_R. Крутизна S_T и отсекаемый отрезок Int_T вводят поправку в крутизну и отсекаемый отрезок уравнения зависимости при эталонной температуре с использованием нормированных температурных функций крутизны и отсекаемого отрезка. Крутизна и отсекаемый отрезок с поправкой на температуру зависимости для эталонной температуры могут использоваться с выходным сигналом при другой температуре, такой как температура образца, чтобы рассчитывать концентрацию исследуемого вещества.

Соответственно уравнение (5) зависимости может быть переписано для расчета концентраций исследуемого вещества с использованием крутизны и отсекаемого отрезка с поправкой на температуру зависимости для эталонной температуры и выходных сигналов при другой температуре, как изложено ниже:

(6)

где A_R − концентрация исследуемого вещества при эталонной температуре, OS_T − выходной сигнал при другой температуре, Int_T − отсекаемый отрезок зависимости для эталонной температуры, подвергнутый поправке с помощью нормированной температурной функции для отсекаемого отрезка в ответ на другую температуру, и S_T − крутизна зависимости для эталонной температуры, подвергнутая поправке с помощью нормированной температурной функции для крутизны в ответ на другую температуру.

Крутизна зависимости для эталонной температуры подвергается поправке в ответ на температуру образца, как изложено ниже:

(7)

где S_R − крутизна зависимости для эталонной температуры, а f(T) − температурная функция, которая вносит поправку в крутизну на температуру образца.

Температурная функция крутизны f(T) вносит поправку в крутизну зависимости для эталонной температуры до крутизны зависимости для другой температуры. Крутизна с поправкой на температуру может использоваться для расчета концентрации исследуемого вещества, или глюкозы с использованием выходного сигнала, или тока, вырабатываемого при другой температуре. Для построения температурной функции крутизны f(T) крутизна зависимостей для других температур нормируется по отношению к крутизне зависимости для эталонной температуры. Нормированная крутизна зависимости для конкретной температуры является безразмерным коэффициентом, который вносит поправку в крутизну зависимости для эталонной температуры до крутизны зависимости для конкретной температуры. Нормированная крутизна зависимости для эталонной температуры по существу является таковой, указывающей, что есть небольшая или никакая поправка по отношению к крутизне зависимости для эталонной температуры. Нормированная крутизна анализируется графически и/или математически, например, с помощью регрессивного анализа для построения температурной функции крутизны f(T). Еще один способ нормирования может использоваться для построения температурной функции.

Температурная функция крутизны f(T) может быть полиномом второго порядка, таким как изложено ниже:

(8)

где Т − температура образца a₂, a₁ и a₀ − коэффициенты регрессивного анализа, представляющие нормированную крутизну. Несмотря на то, что представлена