Система управления недостаточным заполнением для биосенсора

Система управления недостаточным заполнением для биосенсора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[000] По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной патентной заявке США № 61/352234, озаглавленной "Underfill Management System for a Biosensor", поданной 7 июня 2010 года, которая во всей полноте включена посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[001] Биосенсорные системы обеспечивают анализ биологической жидкости, такой как цельная кровь, сыворотка, плазма, моча, слюна, интерстициальная или внутриклеточная жидкость. Обычно такие системы включают в себя измерительное устройство, которое анализирует образец в контрольном датчике. Образец обычно находится в жидкой форме и кроме биологической жидкости может представлять собой производное биологической жидкости, такое как экстракт, раствор, фильтрат или растворенный преципитат. Анализ, осуществляемый биосенсорной системой, определяет наличие и/или концентрацию одного или нескольких аналитов, таких как спирт, глюкоза, мочевая кислота, лактат, холестерин, билирубин, свободные жирные кислоты, триглицериды, белки, кетоны, фенилаланин или ферменты, в биологической жидкости. Такой анализ может быть полезен при диагностике и лечении физиологических нарушений. Например, больной диабетом может использовать биосенсорную систему для определения уровня глюкозы в цельной крови, для того чтобы провести коррекцию диеты и/или лечения.

[002] Биосенсорные системы могут быть разработаны для того, чтобы анализировать один или несколько аналитов, и могут использовать различные объемы биологических жидкостей. Некоторые системы могут проводить анализ единственной капли цельной крови, содержащей красные кровяные клетки, объем которой составляет 0,25-15 микролитров (мкл). Биосенсорные системы могут выпускаться в виде стендовых, портативных и подобных измерительных устройств. Портативные измерительные устройства могут быть ручными и позволять идентификацию и/или определение количества одного или нескольких аналитов в образце. Примеры портативных измерительных устройств включают измерители Ascensia® Breeze® и Elite®, выпускаемые Bayer HealthCare, Территаун, Нью-Йорк, тогда как примеры стендовых измерительных устройств включают Electrochemical Workstation, поставляемую CH Instruments, Остин, Техас.

[003] В электрохимических биосенсорных системах концентрация аналита определяется из электрического сигнала, производимого электрохимической реакцией окисления/восстановления или окислительно-восстановительной реакцией измеряемых частиц при приложении возбуждающего сигнала к образцу. Измеряемая частица может представлять собой ионизированный аналит или ионизированную частицу, чувствительную к аналиту, такую как медиатор. Возбуждающий сигнал может представлять собой потенциал или ток и может быть постоянным, переменным или их комбинацией, такой как когда сигнал переменного тока прикладывают со смещением на сигнал постоянного тока. Возбуждающий сигнал может прикладываться в виде одиночного импульса или в виде многочисленных импульсов, последовательностей или повторений.

[004] Электрохимические биосенсорные системы обычно включают в себя измерительное устройство, имеющее электрические контакты, которые соединяются с электрическими проводниками контрольного датчика. Электрические проводники могут быть изготовлены из электропроводящих материалов, таких как твердые металлы, металлические пасты, электропроводящий углерод, проводниковые пасты на основе углерода, электропроводящие полимеры и тому подобное. Электрические проводники обычно соединяются с рабочими электродами, противоэлектродами, электродами сравнения и/или другими электродами, которые проходят в резервуар для образца. Один или несколько электрических проводников также могут проходить в резервуар для образца, для того чтобы предоставить функциональность, не предоставляемую электродами.

[005] Контрольный датчик может содержать реагенты, которые вступают в реакцию с аналитом в образце. Эти реагенты могут включать в себя ионизирующий агент для способствования прохождению окислительно-восстановительной реакции аналита, а также медиаторы или другие вещества, которые способствуют переносу электронов между ионизированным аналитом и электродами. Ионизирующий агент может быть специфичным к аналиту ферментом, таким как глюкозооксидаза или глюкозодегидрогеназа, которые катализируют окисление глюкозы. Реагенты могут включать в себя связующее, которое удерживает фермент и медиатор вместе. Связующее представляет собой полимерный материал, который является по меньшей мере частично растворимым в воде, и который обеспечивает реагентам физическую поддержку и удержание, при этом имея химическую совместимость с реагентами.

[006] Медиаторы способствуют переносу электрона от одной частицы к другой частице. Например, медиатор может способствовать переносу электрона от окислительно-восстановительной реакции между аналитом и оксидоредуктазой на поверхность или с поверхности рабочего электрода контрольного датчика. Медиатор также может способствовать переносу электрона на поверхность или с поверхности противоэлектрода к образцу. Медиаторы могут быть способны к переносу одного или нескольких электронов во время электрохимической реакции. Медиаторы могут представлять собой органопереходные металлические комплексы, такие как ферроцианид/феррицианид; металлические координационные комплексы, такие как гексаамин рутения; электрически активные органические молекулы, такие как 3-фенилимино-3H-фенотиазины (PIPT) и 3-фенилимино-3H-феноксазины (PIPO); и тому подобное.

[007] Контрольный датчик может быть помещен в измерительное устройство, а образец внесен в резервуар для образца контрольного датчика для анализа. Начинается химическая окислительно-восстановительная реакция между аналитом, ионизирующим агентом и каким-либо медиатором с образованием электрохимически измеряемых частиц. Для анализа образца измерительное устройство прикладывает возбуждающий сигнал к электрическим контактам, соединенным с электрическими проводниками контрольного датчика. Проводники передают электрический сигнал на электроды, которые передают возбуждение на образец. Возбуждающий сигнал вызывает электрохимическую окислительно-восстановительную реакцию измеряемых частиц, которая производит аналитический выходной сигнал. Электрический аналитический выходной сигнал от контрольного датчика может представлять собой ток (как генерируемый при амперометрии или вольтамперометрии), потенциал (как генерируемый при потенциометрии/гальванометрии) или накопленный заряд (как генерируемый при кулонометрии). Измерительное устройство определяет концентрацию аналита в ответ на аналитический выходной сигнал от электрохимической окислительно-восстановительной реакции измеряемых частиц.

[008] При амперометрии на образец подают потенциал или напряжение. Электрохимическая окислительно-восстановительная реакция измеряемых частиц генерирует ток в ответ на этот потенциал. Этот ток измеряют в фиксированный момент времени при по существу постоянном потенциале для количественного анализа аналита в образце. Амперометрия измеряет скорость, с которой измеряемые частицы электрохимически окисляются или восстанавливаются, для того чтобы определить концентрацию аналита в образце. Таким образом, амперометрия не измеряет общее количество аналита в образце, но определяет концентрацию аналита в образце исходя из скорости электрохимической окислительно-восстановительной реакции аналита в зависимости от времени. Биосенсорные системы, в которых применяется амперометрия, описаны в патентах США №№ 5620579; 5653863; 6153069 и 6413411.

[009] При кулонометрии на образец подают потенциал для полного окисления или восстановления измеряемых частиц в образце. Приложенный потенциал генерирует ток, который интегрируют по времени электрохимической окислительно-восстановительной реакции для получения электрического заряда, характеризующего концентрацию аналита. Кулонометрия обычно стремится охватить общее количество аналита в образце, с неизбежностью требуя знания объема образца для определения концентрации аналита в образце. Биосенсорная система, использующая кулонометрию для измерения глюкозы в цельной крови, описана в патенте США № 6120676.

[0010] При вольтамперометрии на образец подают переменный потенциал. Электрохимическая окислительно-восстановительная реакция измеряемых частиц генерирует ток в ответ на приложенный потенциал. Ток измеряют как функцию приложенного потенциала для количественного анализа аналита в образце. Вольтамперометрия обычно измеряет скорость, с которой измеряемые частицы окисляются или восстанавливаются, для того чтобы определить концентрацию аналита в образце. Таким образом, вольтамперометрия не измеряет общее количество аналита в образце, но определяет концентрацию аналита в образце исходя из скорости электрохимической окислительно-восстановительной реакции аналита в зависимости от потенциала.

[0011] При стробированной амперометрии и стробированной вольтамперометрии могут использоваться импульсные возбуждения, как описано в патентных публикациях США 2008/0173552 от 19 декабря 2007 года и 2008/0179197 от 26 февраля 2006 года соответственно.

[0012] Качество измерений биосенсорной системы определяют в терминах точности, что отражает суммарный эффект компонентов случайной и систематической ошибок. Систематическая ошибка, или правильность, представляет собой разность между средним значением, определенным из биосенсорной системы, и одним или несколькими принятыми эталонными значениями для концентрации аналита в образце. Правильность может быть выражена в терминах средней систематической погрешности, причем большие значения средней систематической погрешности соответствуют меньшей правильности и, тем самым, приводят к меньшей точности. Прецизионность представляет собой степень соответствия множества данных аналита по отношению к среднему. Одна или несколько ошибок в анализе ведут к систематической погрешности и/или непрецизионности концентрации аналита, определенной биосенсорной системой. Уменьшение ошибки анализа биосенсорной системы, следовательно, ведет к повышению точности и, таким образом, улучшению качества измерений.

[0013] Систематическая погрешность может быть выражена в терминах "абсолютной систематической погрешности" или "относительной систематической погрешности". Абсолютная систематическая погрешность может быть выражена в единицах измерения, таких как мг/дл, тогда как относительная систематическая погрешность может быть выражена в виде величины в процентах значения абсолютной систематической погрешности, деленного на 100 мг/дл или эталонную концентрацию аналита в образце. Для концентрации глюкозы меньшей, чем 100 мг/дл, относительная систематическая погрешность определяется как (абсолютная систематическая погрешность, деленная на 100 мг/дл) * 100. Для концентрации глюкозы, равной 100 мг/дл и более, относительная систематическая погрешность определяется как абсолютная систематическая погрешность, деленная на эталонную концентрацию аналита, * 100. Принятые эталонные значения для аналита глюкозы в образцах цельной крови можно получить с помощью эталонного прибора, такого как YSI 2300 STAT PLUS™, поставляемый YSI Inc., Еллоу Спрингс, Огайо. Для других аналитов можно использовать другие эталонные приборы и способы определения относительной систематической погрешности.

[0014] Доля анализов, которые лежат в пределах "относительной предельной систематической погрешности" выбранной границы относительной систематической погрешности, отражает долю определенных концентраций аналита, которые близки к эталонной концентрации. Таким образом, предельная погрешность определяет, насколько близки определенные концентрации аналита к эталонной концентрации. Например, 95 из 100 осуществленных анализов (95%), попадающих в интервал относительной предельной систематической погрешности ±10%, представляет собой более точный результат, чем 80 из 100, осуществленных анализов (80%), попадающих в интервал относительной предельной систематической погрешности ±10%. Аналогично, 95 из 100 осуществленных анализов, попадающих в интервал относительной предельной систематической погрешности ±5%, представляет собой более точный результат, чем 95 из 100 осуществленных анализов, попадающих в интервал относительной предельной систематической погрешности ±10%. Таким образом, повышение доли анализов, попадающих в выбранный интервал относительной предельной систематической погрешности или в более узкий интервал относительной предельной систематической погрешности, свидетельствует о повышении качества измерений биосенсорной системы.

[0015] Можно определить среднее для относительных систематических погрешностей, определенных во множестве анализов с применением контрольных датчиков, чтобы получить "среднюю относительную систематическую погрешность" для множества анализов. Если можно определить среднюю относительную систематическую погрешность, то можно также определить "стандартное отклонение относительной систематической погрешности", для того чтобы описать, насколько далеки относительные систематические погрешности множества анализов друг от друга. Стандартное отклонение относительной систематической погрешности можно считать индикатором прецизионности множества анализов. Таким образом, уменьшение стандартного отклонения относительной систематической погрешности свидетельствует о повышении качества измерений биосенсорной системы.

[0016] Повышение качества измерений биосенсорной системы посредством уменьшения ошибок из тех или других источников означает, например, что пациент сможет использовать больше концентраций аналита, определенных биосенсорной системой, для правильного лечения при контроле глюкозы в крови. Кроме того, может быть также уменьшена необходимость исключения контрольных датчиков и повтора анализа пациентом.

[0017] Тестовый случай представляет собой набор из множества анализов (популяция данных), проходящих в по существу одинаковых условиях тестирования. Например, определенные значения концентрации аналита обычно демонстрируют худшее качество измерений в случае самотестирования пользователем, чем в случае тестирования медицинским работником ("HCP"), и худшее качество измерений в случае тестирования HCP, чем в случае тестирования в контролируемых внешних условиях. Эта разница в качестве измерений может отражаться в больших стандартных отклонениях относительной систематической погрешности для концентраций аналита, определенных посредством самотестирования пользователем, чем для концентраций аналита, определенных посредством тестирования HCP или посредством тестирования в контролируемых внешних условиях. Контролируемые внешние условия представляют собой внешние условия, в которых можно контролировать физические характеристики и относящиеся к внешним условиям аспекты образца, предпочтительно условия лаборатории. Так в контролируемых внешних условиях могут быть зафиксированы концентрации гематокрита, и могут быть известны и скомпенсированы фактические температуры образцов. В тестовом случае HCP ошибки условий эксплуатации могут быть уменьшены или исключены. В тестовом случае самотестирования пользователем, таком как клиническое исследование, определенные концентрации аналита, вероятно, будут содержать ошибки из всех типов источников ошибок.

[0018] Для того чтобы определить концентрацию аналита в образце, биосенсорной системой используется аналитический выходной сигнал. Биосенсорные системы могут выдавать аналитический выходной сигнал во время анализа образца, который проходит с одной или многими ошибками. Эти ошибки могут найти отражение в аномальном выходном сигнале, как например когда одна или несколько частей или весь выходной сигнал нечувствителен или не надлежащим образом чувствителен к концентрации аналита в образце. Эти ошибки могут происходить из одного или нескольких источников ошибок, таких как физические характеристики образца, относящиеся к внешним условиям аспекты образца, условия эксплуатации системы и тому подобное. Физические характеристики образца включают концентрацию гематокрита (красных кровяных клеток) цельной крови, мешающие вещества и тому подобное. Мешающие вещества включают аскорбиновую кислоту, мочевую кислоту, ацетаминофен и тому подобные. Относящиеся к внешним условиям аспекты образца включают температуру и тому подобное. Условия эксплуатации системы включают условия недостаточного заполнения, когда объем образца недостаточно велик, медленное заполнение образцом, прерывающийся электрический контакт между образцом и одним или несколькими электродами в контрольном датчике, деградацию реагентов, которые взаимодействуют с аналитом, и тому подобное. Могут иметь место другие источники или комбинация источников, которые вызывают ошибки.

[0019] Если контрольный датчик заполнен образцом не полностью, этот контрольный датчик может осуществлять неточный анализ аналита в образце. Биосенсорные системы могут содержать систему обнаружения недостаточного заполнения, для того чтобы предотвратить проведение или игнорировать результаты анализов, связанных с образцами, которые имеют недостаточный объем. Некоторые системы обнаружения недостаточного заполнения имеют один или несколько индикаторных электродов, которые могут быть отдельными или быть частью рабочего электрода, противоэлектрода или других электродов, применяемых для того, чтобы определить концентрацию аналита в образце. Другие системы обнаружения недостаточного заполнения имеют третий или индикаторный электрод в дополнение к противоэлектроду и рабочему электроду. Другие системы обнаружения недостаточного заполнения имеют субэлемент в электрической связи с противоэлектродом. В отличие от рабочего электрода и противоэлектрода, электропроводящие субэлементы, пусковые электроды и тому подобные не применяются для того, чтобы определять чувствительные к аналиту сигналы, производимые биосенсорной системой. Так, например, они могут представлять собой открытые электропроводящие пути, проводники с реагентами, не специфическими к аналиту, такими как медиаторы, и тому подобное.

[0020] Обычно электрический сигнал проходит между индикаторным(ми) электродом(ами), между третьим электродом и противоэлектродом или между субэлементом и рабочим электродом, когда образец присутствует в резервуаре для образца. Электрический сигнал указывает на то, присутствует ли образец, и может указывать на то, заполняет ли образец резервуар для образца частично или полностью. Биосенсор с применением системы обнаружения недостаточного заполнения с третьим электродом описан в патенте США № 5582697. Биосенсор с применением системы обнаружения недостаточного заполнения с субэлементом противоэлектрода описан в патенте США № 6531040.

[0021] Другие способы недостаточного заполнения могут использовать для определения недостаточного заполнения электрические свойства образца, которые изменяются с объемом образца. Например, патент США 6797150 раскрывает применение емкости, для того чтобы определить, что контрольный датчик слишком сильно недозаполнен для анализа, или что контрольный датчик заполнен не полностью, но будет пригоден для анализа, если скорректировать определенную концентрацию. В отличие от систем с индикаторным электродом, которые зависят только от того, является ли образец электропроводящим, системы на основе электрических свойств зависят от электрических свойств образца, которые изменяются с объемом образца. В патенте '150, если контрольный датчик сильно недозаполнен, анализ останавливается. Если контрольный датчик заполнен не полностью, но пригоден для анализа после корректировки, способ применяет тот же способ анализа, что и для полностью заполненного контрольного датчика, но затем корректирует итоговую определенную концентрацию аналита с помощью значения смещения. Таким образом, этот способ анализа недостаточного заполнения может обнаружить и анализировать частично заполненные не полностью контрольные датчики, но не способен корректировать ошибки, возникающие из-за контрольных датчиков, которым необходим дополнительный образец для правильного анализа.

[0022] Хотя общеупотребительные биосенсорные системы с применением системы обнаружения недостаточного заполнения могут анализировать контрольные датчики с некоторой степенью недостаточного заполнения или исправлять ошибочные результаты, вызванные недостаточным количеством образца, посредством остановки анализа или посредством указания пользователю добавить больше образца, эти системы обнаружения/анализа недостаточного заполнения обычно не обращают внимания на ошибки анализа, возникающие из-за того, что образец добавлен в контрольный датчик больше, чем один раз, на разброс в скорости заполнения образцом или на разброс в профиле добавления образца. Ошибки профиля добавления образца возникают, когда образец не протекает через реагенты равномерно.

[0023] Имеет место насущная потребность в улучшенных биосенсорных системах, особенно в таких, которые могут обеспечить точное и/или прецизионное определение концентрации аналита в заполненных не полностью контрольных датчиках, которые впоследствии полностью заполняются для анализа. Такая улучшенная биосенсорная система смогла бы компенсировать ошибку, возникающую из-за повторно заполняемых контрольных датчиков, разброс в скоростях заполнения образцом или разброс в профилях добавления образца. Системы, устройства и способы настоящего изобретения преодолевают по меньшей мере один из недостатков, связанных с общеупотребительными биосенсорными системами.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0024] Способ определения концентрации аналита в образце включает в себя определение состояния заполнения контрольного датчика, подачу сигнала о добавлении дополнительного образца, для того чтобы по существу полностью заполнить контрольный датчик, приложение аналитического тестового возбуждающего сигнала к образцу, генерирование по меньшей мере одного значения аналитического выходного сигнала, чувствительного к концентрации аналита в образце и аналитическому тестовому возбуждающему сигналу, компенсирование ошибки недостаточного заполнения по меньшей мере в одном значении аналитического выходного сигнала в зависимости от состояния заполнения контрольного датчика и определение концентрации аналита в образце из по меньшей мере одного значения выходного сигнала и компенсирования.

[0025] Биосенсорная система для определения концентрации аналита в образце, включающая в себя контрольный датчик, имеющий интерфейс образца в электрической связи с резервуаром, образованным контрольным датчиком, и измерительное устройство, имеющее процессор, соединенный с интерфейсом датчика, причем интерфейс датчика имеет электрическую связь с интерфейсом образца, и процессор имеет электрическую связь со средой для хранения данных. Процессор определяет состояние заполнения контрольного датчика, сигналы о добавлении дополнительного образца, для того чтобы по существу полностью заполнить контрольный датчик, дает указание загрузочному устройству приложить аналитический тестовый возбуждающий сигнал к образцу, измеряет по меньшей мере одно значение аналитического выходного сигнала, чувствительного к концентрации аналита в образце и аналитическому тестовому возбуждающему сигналу, компенсирует ошибку недостаточного заполнения по меньшей мере в одном значении аналитического выходного сигнала в зависимости от состояния заполнения контрольного датчика и определяет концентрацию аналита в образце из по меньшей мере одного значения выходного сигнала и компенсирования.

[0026] Способ определения концентрации аналита в образце включает в себя приложение регулярной последовательности опроса и дополнительной последовательности опроса к образцу, причем дополнительная последовательность опроса включает в себя по меньшей мере один отличающийся дополнительный входной импульс; и генерирование по меньшей мере одного аналитического выходного сигнала, чувствительного к концентрации аналита в образце. Способ дополнительно включает в себя выбор показателя ошибок, чувствительного к по меньшей мере одному отличающемуся дополнительному входному импульсу, определение по меньшей мере одного значения отклонения наклона из показателя ошибок и определение концентрации аналита в образце из по меньшей мере одного аналитического выходного сигнала и уравнения компенсации наклона, чувствительного к по меньшей мере одной индексной функции, где уравнение компенсации наклона включает в себя по меньшей мере одну эталонную корреляцию и по меньшей мере одно отклонение наклона.

[0027] Способ определения концентрации аналита в образце включает в себя последовательное детектирование заполнения образцом контрольного датчика, где последовательное детектирование включает в себя определение момента, когда две различные пары электродов контрольного датчика приводятся в контакт с помощью образца, генерирование по меньшей мере одного аналитического выходного сигнала, чувствительного к концентрации аналита в образце, выбор показателя ошибок, чувствительного к тому, когда две различные пары электродов контрольного датчика приводятся в контакт с помощью образца, определение по меньшей мере одной индексной функции, чувствительной к показателю ошибок, и определение концентрации аналита в образце из по меньшей мере одного аналитического выходного сигнала и уравнения компенсации наклона, чувствительного к по меньшей мере одной индексной функции, где уравнение компенсации наклона включает в себя по меньшей мере одну эталонную корреляцию и по меньшей мере одно отклонение наклона.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0028] Настоящее изобретение станет более понятным при обращении к нижеследующим чертежам и описанию. Компоненты на фигурах необязательно даны в масштабе, вместо этого основное внимание уделяется пояснению принципов настоящего изобретения. Кроме того, на фигурах одинаковые номера позиций обозначают соответствующие части на различных рисунках.

[0029] ФИГ. 1A изображает схематическое представление контрольного датчика.

[0030] ФИГ. 1B изображает схематическое представление контрольного датчика, имеющего индикаторные электроды.

[0031] ФИГ. 2A представляет последовательность стробированных амперометрических импульсов, когда тестовый возбуждающий сигнал, приложенный к рабочему электроду и противоэлектроду, включает в себя множество импульсов.

[0032] ФИГ. 2B представляет последовательность стробированных амперометрических импульсов, когда тестовый возбуждающий сигнал, приложенный к рабочему электроду и противоэлектроду, включает в себя множество импульсов, и когда второй возбуждающий сигнал приложен к дополнительному электроду для генерирования вторичного выходного сигнала.

[0033] ФИГ. 3A иллюстрирует регулярную и дополнительную последовательности опроса входного сигнала опроса и тестовый возбуждающий сигнал биосенсорной системы, имеющей бинарную систему управления недостаточным заполнением.

[0034] ФИГ. 3B иллюстрирует регулярную и дополнительную последовательности опроса входного сигнала опроса и тестовый возбуждающий сигнал биосенсорной системы, имеющей систему управления недостаточным заполнением, которая способна различать степени недостаточного заполнения.

[0035] ФИГ. 3C и ФИГ. 3D иллюстрируют регулярную и дополнительную последовательности опроса других входных сигналов опроса и других тестовых возбуждающих сигналов биосенсорных систем с бинарной системой управления недостаточным заполнением.

[0036] ФИГ. 4A изображает зависимость между S_cal, S_hyp, ΔS, A_corr, A_cal и ΔΑ.

[0037] ФИГ. 4B представляет способ компенсации недостаточного заполнения, включающий в себя функцию преобразования, первичную компенсацию и компенсацию невязки.

[0038] ФИГ. 5A представляет способ анализа для определения концентрации аналита в образце с помощью бинарной системы управления недостаточным заполнением.

[0039] ФИГ. 6A представляет способ анализа для определения концентрации аналита в образце с помощью системы управления недостаточным заполнением, которая определяет степень изначального недостаточного заполнения.

[0040] ФИГ. 7A изображает корреляции между значениями ΔS до (ΔS_uncomp) и после (ΔS_comp) компенсации с помощью уравнения компенсации при более позднем SFF, включающего индексную функцию, связывающую показатель ошибок в виде отношения (R7/6) с наклоном.

[0041] ФИГ. 7B и ФИГ. 7D изображают значения в процентах систематической погрешности для множества некомпенсированных и компенсированных анализов контрольных датчиков в состоянии более позднего SFF и в состоянии изначального SFF.

[0042] ФИГ. 7C графически изображает долю некомпенсированных и компенсированных определенных концентраций аналита глюкозы, попадающих в интервал относительной предельной систематической погрешности ±15%, когда контрольные датчики были изначально заполнены не полностью и впоследствии приведены в состояние SFF для анализа.

[0043] ФИГ. 7E показывает качество измерений бинарной системы компенсации с составной индексной функцией.

[0044] ФИГ. 8A, ФИГ. 8B, ФИГ. 8C и ФИГ. 8D показывают качество системы компенсации при LUF, использующей первичную функцию и иную первую функцию невязки.

[0045] ФИГ. 9A, ФИГ. 9B, ФИГ. 9C и ФИГ. 9D показывают качество системы компенсации при HUF, использующей иную первичную функцию.

[0046] ФИГ. 10A изображает схематическое представление биосенсорной системы с системой управления недостаточным заполнением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0047] Система управления недостаточным заполнением включает в себя систему распознавания недостаточного заполнения, которая определяет, анализировать ли образец в зависимости от изначального состояния заполнения контрольного датчика или ждать добавления дополнительного образца в контрольный датчик, и систему компенсации недостаточного заполнения, которая компенсирует при анализе аналита одну или несколько ошибок, возникающих из-за изначального и более позднего заполнений контрольного датчика. Система распознавания недостаточного заполнения может обнаруживать присутствие образца, определяет, заполнен ли контрольный датчик изначально по существу полностью или не полностью, указывает, когда емкость для образца заполнена не полностью, чтобы дополнительный образец мог быть добавлен в контрольный датчик, и начинает или прекращает анализ образца в зависимости от объема образца. Система распознавания недостаточного заполнения также может определять изначальную степень недостаточного заполнения. После того как система распознавания недостаточного заполнения определяет изначальное состояние заполнения контрольного датчика, система компенсации недостаточного заполнения корректирует анализ исходя из изначального состояния заполнения контрольного датчика, для того чтобы улучшить качество измерений биосенсорной системы для изначально заполненных не полностью контрольных датчиков. Система распознавания недостаточного заполнения также может определить одно или несколько состояний более позднего заполнения, и система компенсации недостаточного заполнения может корректировать анализ исходя из одного или нескольких состояний более позднего заполнения.

[0048] Система распознавания недостаточного заполнения может быть или бинарной в работе, или способной детектировать степени недостаточного заполнения. В случае бинарной системы, система распознавания недостаточного заполнения определяет, что образец присутствует, и что достаточное количество образца присутствует, для того чтобы приступить к анализу с момента изначального заполнения, или что образец присутствует, но что отсутствует достаточное количество образца, для того чтобы приступить к анализу с момента изначального заполнения. Если образца недостаточно для того, чтобы приступить с момента изначального заполнения, тогда такая бинарная система посылает сигнал пользователю добавить дополнительный образец, предпочтительно в течение предварительно определенного периода времени, и затем дает указание системе приступить к анализу, после того как датчик по существу полностью заполнен. Система управления недостаточным заполнением затем задействует одну из двух систем компенсации недостаточного заполнения в зависимости от того, (1) привело ли изначальное заполнение к по существу полному заполнению (SFF) контрольного датчика, или же (2) было осуществлено более позднее заполнение, для того чтобы достичь SFF контрольного датчика. Могут применяться одно или несколько более поздних заполнений, для того чтобы привести контрольный датчик в состояние SFF.

[0049] В дополнение к бинарному распознаванию недостаточного заполнения система распознавания недостаточного заполнения, способная детектировать степени недостаточного заполнения, может предоставлять систему управления недостаточным заполнением с возможностью задействования одной из по меньшей мере трех систем компенсации недостаточного заполнения исходя из того, обеспечило ли изначальное заполнение (1) по существу полное заполнение (SFF), (2) недостаточное заполнение малым объемом (LUF) или (3) недостаточное заполнение большим объемом (HUF). Таким образом, могут быть задействованы различные системы компенсации в зависимости от различных начальных состояний заполнения. Кроме того, система обнаружения недостаточного заполнения может быть способна определять и задействовать различные системы компенсации в зависимости от того, привело ли первое более позднее заполнение к SFF, или же к SFF привело второе или третье более позднее заполнение. Например, может быть задействована система компенсации, для того чтобы компенсировать условия, когда изначальное заполнение приводит к состоянию LUF, первое более позднее заполнение приводит к состоянию HUF, и второе более позднее заполнение приводит к состоянию SFF.

[0050] После того как система распознавания недостаточного заполнения определяет, что контрольный датчик находится в состоянии SFF, биосенсорная система прикладывает к образцу аналитические тестовые возбуждения. Система компенсации недостаточного заполнения применяет одно или несколько уравнений компенсации в зависимости от изначального и/или более позднего состояния заполнения контрольного датчика. Уравнения компенсации, предпочтительно, содержат индексные функции, извлеченные из промежуточных сигналов аналитических выходных сигналов и из вторичных выходных сигналов, для корректировки корреляции для определения концентраций аналита в образце из аналитического выходного сигнала. Индексные функции, предпочтительно, представляют собой составные индексные функции, и могут быть соединены с одной или несколькими функциями невязки для получения концентрации аналита с компенсацией недостаточного заполнения.

[0051] В биосенсорной системе с системой управления недостаточным заполнением систему распознавания недостаточного заполнения предпочтительно выбирают так, чтобы уменьшить или по существу исключить все необратимые изменения концентрации аналита(ов) в образце до приложения аналитических тестовых возбуждений, которые электрохимически окисляют или восстанавливают измеряемые частицы для определения концентрации аналита в образце. "Необратимые изменения" представляют собой изменение массы, объема, химических или электрических свойств, их комбинации или тому подобного из исходного состояния в другое состояние, которое не может быть отменено или по существу возвращено к исходному состоянию. При анализах, при которых устанавливают корреляцию между скоростью электрохимической окислительно-восстановительной реакции и концентрацией аналита, исходную скорость реакции невозможно получить, если часть аналита необратимо изменена возбуждением, имеющим относительно большую амплитуду и/или большую длительность импульса. При таких анализах длительность импульса с большей вероятностью изменит концентрацию аналита.