Способ и система измерения уровня глюкозы

Способ и система измерения уровня глюкозы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

Данная заявка испрашивает приоритет по §119 и (или) §120 раздела 35 Свода законов США на основании предварительной патентной заявки США № 61/246858, поданной 29 сентября 2009 года, и заявки № 61/286106, поданной 14 декабря 2009 года, содержание которых полностью включено в настоящую заявку путем ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электрохимические датчики давно применяются для определения наличия или измерения концентрации веществ в образцах жидкостей. Электрохимические датчики включают смесь реагентов, содержащую по меньшей мере один переносчик электронов (также называемый «медиатор электронов»), специфический для данного аналита биокаталитический белок (например, определенный фермент) и один или несколько электродов. В подобных датчиках используется передача электронов между медиатором электронов и поверхностями электрода, в основе работы которых лежит измерение электрохимических окислительно-восстановительных реакций. Если датчик используется в составе электрохимической биосенсорной системы или устройства, отслеживание реакции передачи электронов производится по электрическому сигналу, который зависит от концентрации измеряемого аналита в образце жидкости.

Использование подобных электрохимических датчиков для определения аналитов в биологических жидкостях, например, в крови или препаратах крови, слезах, моче и слюне, стало важным, а в некоторых случаях, жизненно необходимым для поддержания здоровья некоторых людей. Например, диабетикам необходимо контролировать содержание определенных веществ в биологических жидкостях. Существует ряд систем, способных анализировать биологическую жидкость, например кровь, мочу или слюну, и позволяющих свободно контролировать уровень конкретных веществ, например холестерина, белков и глюкозы. Пациентам, страдающим диабетом и заболеванием поджелудочной железы, при котором недостаточная выработка инсулина препятствует правильному усвоению сахара, необходимо строго и ежедневно контролировать уровень глюкозы в крови. Регулярная проверка и контроль уровня глюкозы помогает снизить у людей, страдающих диабетом, риск серьезного поражения глаз, нервной системы и почек.

На работу электрохимических биодатчиков может негативно воздействовать присутствие в крови некоторых компонентов, которые могут нежелательным образом влиять на процесс измерений и точность определяемого сигнала. Такая погрешность может привести к неточности показаний уровня глюкозы, и пациент может не узнать, например, о потенциально опасном уровне сахара в крови. Например, значение гематокрита крови (то есть часть объема крови, приходящаяся на эритроциты) может приводить к ошибке при измерении концентрации аналита.

Отклонения в значениях объема крови, приходящегося на эритроциты, могут приводить к колебаниям показаний уровня глюкозы, измеряемого с помощью одноразовых электрохимических тестовых полосок. Как правило, отклонение в отрицательную сторону (то есть более низкая концентрация аналита при измерении) наблюдается при высоком гематокрите, а отклонение в положительную сторону (то есть более высокая концентрация аналита при измерении) наблюдается при низком гематокрите. Например, при высоком гематокрите эритроциты могут затруднять проведение реакции ферментов с электрохимическими медиаторами, снижать растворимость химических веществ, поскольку для сольватации химических реагентов остается меньше плазмы, и замедлять диффузию медиатора. В результате показания уровня глюкозы будут меньше ожидаемых в связи с низкой выработкой тока при проведении электрохимической реакции. Напротив, при низком гематокрите на электрохимическую реакцию будет воздействовать меньшее количество эритроцитов, чем ожидается, и следовательно измеряемый ток будет выше. Кроме того, от гематокрита также зависит сопротивление образца крови, что может повлиять на измерение напряжения и (или) тока.

Для снижения или устранения отклонений, связанных с гематокритом, в значениях уровня глюкозы в крови применяется несколько способов. Например, были разработаны тестовые полоски, содержащие сетки для удаления эритроцитов из образцов, или различные соединения или композиции, предназначенные для повышения вязкости эритроцитов и снижения влияния низкого гематокрита на определение концентрации. Другие тестовые полоски содержали лизирующие вещества и системы, выполненные с возможностью определения концентрации гемоглобина для корректировки гематокрита. Кроме того, были разработаны биодатчики для измерения гематокрита путем оценки оптических колебаний после облучения образца крови светом или измерения гематокрита в зависимости от времени заполнения камеры образцом. Эти способы имеют определенные недостатки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявители выявили потребность в системе и способе, которые можно использовать для точного определения концентрации глюкозы и которые лишены недостатков, характерных для данной области применения. Таким образом, технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, заключается в повышении точности определения концентрации глюкозы.

В свете вышеизложенного и в соответствии с одним аспектом изобретения предлагается способ управления системой измерения уровня аналита, включающей измерительный прибор и тестовую полоску. Тестовая полоска может включать контрольный электрод, первый рабочий электрод и второй рабочий электрод, при этом первый и второй рабочие электроды покрыты слоем первого и второго реагента, соответственно. Соответствующие слои первого и второго реагента расположены на слое матрикса, содержащем медиатор. Измерительный прибор может включать электрическую цепь для подачи тестового напряжения между контрольным электродом и первым рабочим электродом и для подачи второго тестового напряжения между контрольным электродом и вторым рабочим электродом. Измерительный прибор также может включать процессор обработки сигналов для измерения множества тестовых токов и вычисления концентрации глюкозы в крови на основании тестовых токов. Способ может быть реализован путем подачи тестового напряжения между контрольным электродом и вторым рабочим электродом; измерения первого тестового тока, второго тестового тока и третьего тестового тока на рабочем электроде при помощи измерительного прибора после нанесения образца крови, содержащего аналит, на тестовую полоску; определения концентрации глюкозы по первому, второму и третьему тестовым токам; и отображения концентрации глюкозы.

В данном примере осуществления способа значение концентрации глюкозы может быть получено следующим образом:

где:

G - концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит;

I₁ - первый тестовый ток;

I₂ - второй тестовый ток;

I₃ - третий тестовый ток;

p - степенной член;

отрезок 1 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы; и

наклон 1 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости от контрольной концентрации глюкозы.

В данном варианте осуществления степенной член p зависит от порогового значения первого тестового тока I₁. Он может принимать значение от приблизительно 1 до приблизительно 4. Если первый тестовый ток I₁ имеет значение выше порогового, то концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит G вычисляют по приведенному выше уравнению. Если значение первого тестового тока I₁ равно или ниже порогового значения, то степенной член p в вышеприведенном уравнении становится равным нулю, а член становится равным единице. Пороговое значение первого тестового тока I₁ может составлять от приблизительно 4 микроампер до приблизительно 7 микроампер.

В другом варианте осуществления степенной член p может иметь значение, определяемое по следующей формуле:

где a - первый корректировочный параметр, а b - второй корректировочный параметр.

В одном варианте осуществления каждый из первого и второго корректировочных параметров a и b принимает значение от приблизительно 0 до приблизительно 5.

В другом варианте осуществления специфичные для партии корректировочные параметры a и b могут быть определены путем вычисления первого степенного члена для первой комбинации первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра по следующей формуле:

где p1 - первый степенной член;

определения тока для каждого из множества образцов, тестируемых при помощи партии тестовых полосок, по следующей формуле:

где I_попр. - ток с поправкой на гематокрит;

вычисления наклона и длины отрезка с помощью линейной регрессии графика зависимости тока с поправкой на гематокрит от контрольной концентрации глюкозы в плазме;

оценки концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит для каждого из множества образцов по следующей формуле:

где G_попр. - концентрация глюкозы с поправкой на гематокрит, отрезок 2 - длина отрезка, определяемая с помощью линейной регрессии графика зависимости I_попр. от контрольной концентрации глюкозы, а наклон 2 - значение наклона, определяемое с помощью линейной регрессии графика зависимости I_попр. от контрольной концентрации глюкозы;

определения погрешности для каждого из значений концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит при помощи уравнений вида:

погр._абс. = G_попр.-G_контр. для G_контр. менее 75 мг/дл и

для G_контр. больше или равного 75 мг/дл

где погр._абс. - абсолютная погрешность, погр._% - процентная погрешность, и G_контр. - контрольная концентрация глюкозы;

оценки точности для первой комбинации первого и второго корректировочных параметров по следующей формуле:

где n15 - количество точек данных для критерия погрешности, а n - общее количество точек данных;

вычисления гематокритного наклона с помощью линейной регрессии графика зависимости погрешности от величины процентного гематокрита;

определения стандартного отклонения погрешности по следующей формуле:

QUOTE _

где s - стандартное отклонение, n - количество образцов, - значение для образца, и QUOTE _ - среднее значение для образца;

повтора описанных выше шагов для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров;

построения графика пространства калибровки точности для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров;

построения графика пространства калибровки гематокритного наклона для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров; создания комбинированного трехмерного графика для всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров, соответствующих критерию приемлемости значений точности и гематокритного наклона; и определения специфичных для партии первого и второго корректировочных параметров на основании комбинированного трехмерного графика.

В другом варианте осуществления способ определения специфичных для партии корректировочных параметров дополнительно может включать определение набора специфичных для партии параметров калибровки, например, наклона и отрезка на оси ординат.

В еще одном варианте осуществления способ определения специфичных для партии корректировочных параметров дополнительно может включать определение корректировочных параметров для множества партий тестовых полосок, а затем определение зон перекрытия всех партий на комбинированных трехмерных графиках пространства калибровки точности и пространства калибровки гематокритного наклона.

В еще одном варианте осуществления предлагается способ определения тестового тока с поправкой на гематокрит при помощи системы, включающей тестовую полоску и измерительный прибор. Способ может быть реализован путем подачи тестового напряжения между контрольным электродом и рабочим электродом, покрытым слоем реагента, находящемся на слое матрикса, который содержит медиатор; измерения первого тестового тока, второго тестового тока и третьего тестового тока на рабочем электроде при помощи измерительного прибора после нанесения образца крови, содержащего аналит, на тестовую полоску; и определения тестового тока с поправкой на гематокрит как отношения первого тестового тока ко второму тестовому току, возведенного в степень, равную степенному члену, и умноженного на значение третьего тестового тока, где степенной член представляет собой функцию первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра.

В еще одном варианте осуществления предлагается система измерения аналита, предназначенная для измерения в физиологической жидкости пользователя по меньшей мере концентрации глюкозы. Система включает тестовую полоску и измерительный прибор. Тестовая полоска включает подложку, имеющую контрольный электрод и рабочий электрод, покрытый слоем реагента, при этом слой реагента расположен на слое матрикса, содержащего медиатор. Электроды соединены с соответствующими контактными площадками. Прибор для измерения аналита имеет тестирующую схему, соединенную с портом тестовой полоски для размещения контактных площадок тестовой полоски, и измерительный прибор выполнен таким образом, чтобы после попадания физиологической жидкости на электроды подавать тестовое напряжение и определять концентрацию глюкозы с поправкой на гематокрит по измеренным первому, второму и третьему тестовым токам с первым, вторым и третьим дискретными интервалами после подачи тестового напряжения.

Перечисленные и иные варианты осуществления, их отличительные особенности и преимущества станут очевидны для специалистов в данной области после изучения приведенного ниже более подробного описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопутствующими фигурами, которым предшествует краткое описание.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопутствующие чертежи, включенные в настоящую заявку и составляющие ее неотъемлемую часть, иллюстрируют считающиеся в настоящий момент предпочтительными варианты осуществления настоящего изобретения и, в сочетании с приведенным выше общим описанием и приводимым ниже подробным описанием, призваны разъяснить отличительные особенности описываемого изобретения (аналогичными номерами обозначаются аналогичные элементы).

На фиг. 1 представлен вид сверху системы для измерения концентрации двух аналитов в примере варианта осуществления.

На фиг. 2 представлена в разобранном виде в перспективе тестовая полоска в примере варианта осуществления.

На фиг. 3 представлен вид сверху тестовой полоски, показанной на фиг. 2, в примере варианта осуществления.

На фиг. 4 представлена схема функциональных компонентов измерительного прибора, показанного на фиг. 1, образующего электрическое соединение с тестовой полоской, показанной на фиг. 2 и 3, в примере варианта осуществления.

На фиг. 5A представлена блок-схема способа оценки концентрации глюкозы с поправкой на гематокрит с использованием системы, показанной на фиг. 1, в примере варианта осуществления.

На фиг. 6 представлена схема, показывающая тестовые напряжения, подаваемые измерительным прибором к тестовой полоске, в примере варианта осуществления.

На фиг. 7 представлена схема, показывающая тестовые токи, возникающие при подаче тестовых напряжений, показанных на фиг. 6, к тестовой полоске, в примере варианта осуществления.

На фиг. 8 представлен график калибровки точности для всех комбинаций первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра для партии тестовых полосок, вариант осуществления которых показан на фиг. 2 и 3, в примере варианта осуществления.

На фиг. 9 представлен график калибровки гематокритного наклона для всех комбинаций первого корректировочного параметра и второго корректировочного параметра для партии тестовых полосок, вариант осуществления которых показан на фиг. 2 и 3, в примере варианта осуществления.

На фиг. 10 представлен комбинированный трехмерный график всех комбинаций первого и второго корректировочных параметров, соответствующих критериям приемлемости значений точности и гематокритного наклона для данных, представленных на фиг. 8 и 9, в примере варианта осуществления.

На фиг. 11A и 11B представлен анализ погрешностей по сетке Кларка, показывающий концентрацию глюкозы в виде графика зависимости контрольной концентрации глюкозы до и после применения примера варианта осуществления изобретения к данным тестирования, соответственно. Результаты анализа получены с помощью партии тестовых полосок, вариант осуществления которых показан на фиг. 2 и 3.

На фиг. 11C и 11D представлен анализ погрешностей по сетке Паркса, показывающий концентрацию глюкозы в виде графика зависимости контрольной концентрации глюкозы до и после применения варианта осуществления изобретения к данным тестирования, соответственно. Результаты анализа, показанные на фиг. 11A и 11B, применяли в сочетании с дополнительными данными и после выявления ошибок.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующее подробное описание необходимо толковать с учетом иллюстраций, на которых одинаковые элементы представлены под одинаковыми номерами. Приведенные чертежи, не обязательно выполненные в реальном масштабе, показывают избранные варианты осуществления и ни в коей мере не призваны ограничить объем настоящего изобретения. Подробное описание раскрывает принципы настоящего изобретения с помощью примеров, которые не ограничивают принципы настоящего изобретения. Настоящее описание позволит специалисту в данной области изготовить и применить предмет настоящего изобретения и включает ряд вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернативных вариантов и возможных применений для предмета настоящего изобретения, в том числе считающийся сегодня наилучшим вариантом реализации настоящего изобретения.

Для целей настоящего изобретения термин «приблизительно» применительно к любым числовым значениям или диапазонам указывает на приемлемый допуск для размера, который позволяет элементу или сборочному узлу выполнять функцию, предусмотренную для него в настоящем изобретении. Кроме этого, для целей настоящего изобретения термины «пациент», «оператор», «пользователь» и «субъект» относятся к любому человеку или животному и не ограничивают область использования систем или способов только людьми, хотя использование предмета изобретения пациентами, которые являются людьми, является предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 1 представлена система 100 для измерения концентраций по меньшей мере двух аналитов, при этом система 100 может включать измерительный прибор 102 и тестовую полоску 200. Измерительный прибор 102 может иметь дисплей 104, корпус 106, множество кнопок пользовательского интерфейса 108 и порт тестовой полоски 110. Внутри корпуса 106 измерительного прибора 102 также могут находиться электронные схемы, например память 120, микропроцессор 122, электронные компоненты для подачи тестового напряжения и измерения по меньшей мере двух значений тестового тока. Проксимальная часть 204 тестовой полоски 200 может быть вставлена в порт тестовой полоски 110. На дисплей 104 могут выводиться концентрации по меньшей мере двух аналитов, например глюкозы и (или) кетонов. Кроме того, дисплей можно использовать в качестве пользовательского интерфейса для помощи пользователю при выполнении теста. Множество кнопок пользовательского интерфейса 108 дают пользователю возможность управлять измерительным прибором 102 путем навигации по программному обеспечению пользовательского интерфейса. В дисплее 104 необязательно может быть предусмотрена подсветка.

Необязательный порт данных 114 может допускать подключение соответствующего порта, соединенного с сигнальным кабелем, тем самым позволяя наладить связь измерительного прибора 102 с внешним устройством, таким как персональный компьютер. Порт данных 114 может представлять собой любой порт, позволяющий передавать данные (последовательно или параллельно), например, последовательный или параллельный порт в проводном или беспроводном исполнении. С помощью персонального компьютера, на котором запущено соответствующее программное обеспечение, можно вводить или изменять настройки (например, текущее время, дату и язык), а также выполнять анализ данных, полученных измерительным прибором 102. Кроме того, с помощью персонального компьютера можно выполнять сложные аналитические функции и (или) передачу данных на другие компьютеры (то есть через Интернет) для более совершенной диагностики и лечения. Подключение измерительного прибора 102 к локальному или удаленному компьютеру позволит медицинским учреждениям усовершенствовать процесс лечения.

На фиг. 2 и 3 показана в разобранном виде в перспективе и в собранном виде сверху, соответственно, примерная тестовая полоска 200, которая может содержать семь слоев, нанесенных на подложку 205. Семь нанесенных на подложку 205 слоев могут представлять собой проводящий слой 250, изолирующий слой 216, слой матрикса 222, слой первого реагента 224, слой второго реагента 226, клеевой слой 260, гидрофильный слой 270 и верхний слой 280. Тестовая полоска 200 может быть изготовлена в несколько этапов, во время которых проводящий слой 250, изолирующий слой 216, слой матрикса 222, слой первого реагента 224, слой второго реагента 226 и клеевой слой 260 последовательно наносят на подложку 205 с использованием, например, трафаретной печати. Гидрофильный слой 270 и верхний слой 280 могут быть нанесены из рулона путем ламинирования на подложку 205 с образованием единого слоистого изделия или отдельных слоев. Тестовая полоска 200 имеет дистальную часть 203 и проксимальную часть 204, показанные на фиг. 2.

Тестовая полоска 200 может иметь камеру для приема образцов 292, через которую можно вводить образец крови. Камера для приема образцов 292 может иметь на проксимальном конце тестовой полоски 200 входное отверстие. Гидрофильный слой 270 включает выходное, или вентиляционное, отверстие, как будет описано ниже. Образец крови можно вводить во входное отверстие камеры для приема образцов 292 для измерения концентрации по меньшей мере двух аналитов. Боковые кромки вырезанной части клеевого слоя 260, примыкающего к слоям первого и второго реагента 224 и 226, образуют стенку камеры для приема образцов 292, как показано на фиг. 2. Нижняя часть, или «пол», камеры для приема образцов 292 может включать часть подложки 205, проводящего слоя 250 и изолирующего слоя 216. Верхняя часть, или «крыша», камеры для приема образцов 292 может включать дистальную часть гидрофильного слоя 232.

В тестовой полоске 200, как показано на фиг. 2, подложка 205 может быть использована в качестве основы для поддержки последующих слоев. Подложка 205 может представлять собой полиэфирный лист, например, из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Подложка 205 может быть представлена в виде рулона номинальной толщиной 350 микрон, шириной 370 миллиметров и длиной приблизительно 60 метров.

Проводящий слой необходим для формирования электродов, которые можно использовать для электрохимического измерения содержания глюкозы. Проводящий слой 250 может быть изготовлен из угольной краски, нанесенной способом трафаретной печати на подложку 205. В процессе трафаретной печати угольную краску наносят на трафарет, а затем переносят ее через трафарет при помощи валика. Нанесенную таким образом угольную краску можно высушить горячим воздухом при температуре приблизительно 140ºC. В состав угольной краски может входить смола VAGH, газовая сажа, графит и один или несколько растворителей для смеси смолы, сажи и графита. В частности, угольная краска может содержать подходящее соотношение газовой сажи и смолы VAGH.

В тестовой полоске 200, как показано на фиг. 2, проводящий слой 250 может включать контрольный электрод 210, первый рабочий электрод 212, второй рабочий электрод 214, контрольную контактную площадку 211, первую контактную площадку 213, вторую контактную площадку 215, дорожку контрольного электрода 207, дорожку первого рабочего электрода 208, дорожку второго рабочего электрода 209 и детекторную полоску 217. В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, контрольный электрод 210 находится между первым рабочим электродом 212 и вторым электродом 214, так что взаимное влияние между первым и вторым рабочими электродами 212 и 214 сведено к минимуму.

Проводящий слой 250 может быть выполнен из угольной краски. Контрольная контактная площадка 211, первая контактная площадка 213 и вторая контактная площадка 215 могут быть выполнены с возможностью электрического соединения с измерительным прибором. Дорожка контрольного электрода 207 образует непрерывный электрический путь от контрольного электрода 210 до контрольной контактной площадки 211. Аналогичным образом, дорожка первого рабочего электрода 208 образует непрерывный электрический путь от первого рабочего электрода 212 до первой контактной площадки 213. Аналогичным образом, дорожка второго рабочего электрода 209 образует непрерывный электрический путь от второго рабочего электрода 214 до второй контактной площадки 215. Детекторная полоска 217 имеет электрическое соединение с контрольной контактной площадкой 211. Измерительный прибор может определить правильность введения тестовой полоски 200 путем измерения электрического контакта между контрольной контактной площадкой 211 и детекторной полоской 217.

Изолирующий слой 216 может включать прямоугольное отверстие 218, открывающее часть контрольного электрода 210, первого рабочего электрода 212 и второго рабочего электрода 214, которые могут увлажняться жидким образцом. Площадь первого рабочего электрода 212, второго рабочего электрода 214 и контрольного электрода 210 может быть определена как площадь, открытая для воздействия жидкого образца. Наряду с определением площади электрода, изолирующий слой 216 препятствует соприкосновению жидкого образца с дорожками электродов 207, 208 и 209. Считается, что функциональная площадь рабочего электрода должна быть определена точно, поскольку амплитуда тестового тока прямо пропорциональна эффективной площади электрода. Например, изолирующий слой 216 может состоять из краски Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer™, выпускаемой компанией Ercon, Inc. На этом этапе тестовая полоска может пройти плазменную обработку. Плазма генерируется высоковольтным переменным током (AC), проходящим между двумя или более генераторами плазмы, находящимися на расстоянии приблизительно 100 миллиметров друг от друга и вращающихся, как правило, вокруг вертикальной оси при комнатной температуре, в результате чего образуется плазменное кольцо. Плазменное кольцо выполнено с возможностью расположения относительно подложки 205, которая может содержать электрод тестовой полоски, на расстоянии от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров, предпочтительно - от приблизительно 10 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров. Напряжение, используемое контроллером плазмы, может составлять приблизительно 5 кВА, а напряжение, подаваемое на плазменные электроды, предпочтительно может составлять менее приблизительно 2 кВА. Частота переменного тока составляет от приблизительно 16 кГц до приблизительно 20 кГц. Генерируемое кольцо плазмы, состоящее из ионизированных высокоэнергетических частиц, отклоняется в сторону подложки 205 при помощи потока отфильтрованного и в целом не содержащего загрязнений сжатого воздуха с абсолютным давлением приблизительно 120 кПа (1,2 бар) или выше, предпочтительно приблизительно 250 кПа (2,5 бар) с объемной скоростью потока менее 2 кубических метров в час, направляемого в сторону подложки 205, которая может двигаться перпендикулярно потоку воздуха со скоростью от приблизительно 5 метров в минуту до приблизительно 15 метров в минуту, предпочтительно - приблизительно 10 метров в минуту. Плазменное кольцо может быть одним из набора плазменных колец, расположенных рядом друг с другом вдоль пути движения подложки. Число плазменных колец, которое следует разместить вдоль пути движения подложки или поперек нее, может составлять от единицы и до любого количества, необходимого для требуемой модификации поверхности подложки. Плазма используется для модификации поверхности нанесенных трафаретной печатью угольных электродов. Считается, что подобная модификация или плазменная обработка повышает электрохимическую активность углеродной поверхности и поверхностную энергию нанесенных слоев, чем обеспечивается лучшая адгезия между ними и последующими слоями. Также считается, что плазменная обработка улучшает электрохимические свойства угольной поверхности, приближая реакцию с медиатором к идеальной.

Слой матрикса 222 может содержать медиатор, например феррицианид, и кофактор, например никотинамидадениндинуклеотид (NADH). В одном варианте осуществления слой матрикса 222 может содержать феррицианид калия, NADH, Трис-HCl буфер, гидроксиэтилцеллюлозу, пеногаситель DC 1500, Cabosil TS 610, поли(винилпирролидон-винилацетат), Triton X-100, хлорид кальция и чистую воду для анализа.

Слои первого и второго реагента 224 и 226 по отдельности расположены на слое матрикса 222, как показано на фиг. 2. Слои первого и второго реагентов 224 и 226 по отдельности могут содержать химические вещества, например фермент, избирательно реагирующий с аналитом, что позволяет определить концентрацию аналита. Слой реагента может содержать фермент и медиатор. К примерам ферментов, подходящих для использования в слое реагента, относятся глюкооксидаза, глюкозодегидрогеназа (с пиррол-хинолин хиноном (ПХХ) в качестве кофактора) и глюкозодегидрогеназа (с флавинадениндинуклеотидом (ФАД) в качестве кофактора). Примеры соответствующие целям настоящего изобретения медиаторов для использования в слое реагента включают феррицианид, который в данном случае находится в окисленной форме. Слой реагента может быть выполнен с возможностью физического преобразования глюкозы в продукт ферментативной реакции и генерации восстановленного медиатора (например, ферроцианида) в количестве, пропорциональном концентрации глюкозы. Затем рабочий электрод может измерять концентрацию восстановленного медиатора в виде силы тока. В свою очередь, глюкометр 102 может преобразовать величину тока в концентрацию глюкозы.

К примерам определяемых аналитов, применяемых при контроле диабета, относятся глюкоза и кетоны. В одном варианте осуществления слой первого реагента 224 может содержать по меньшей мере один фермент, избирательно реагирующий с кетонами, а слой второго реагента 226 может содержать фермент, избирательно реагирующий с глюкозой. В другом варианте осуществления слой первого реагента 224 может содержать фермент, избирательно реагирующий с глюкозой, а слой второго реагента 226 может содержать по меньшей мере один фермент, избирательно реагирующий с кетонами.

В одном варианте осуществления компонентами слоя реагента, используемого для определения концентрации кетонов, могут быть бета-гидроксибутиратдегидрогеназа, Трис-HCl буфер, гидроксиэтилцеллюлоза, феррицианид калия, пеногаситель DC 1500, Cabosil TS 610, поли(винилпирролидон-винилацетат), Triton X-100, хлорид кальция и чистая вода для анализа. В другом варианте осуществления слой реагента, используемого для измерения концентрации кетонов, может содержать второй фермент, например диафоразу.

К примерам ферментов, которые могут использоваться в слое реагента для измерения концентрации глюкозы, относятся глюкозооксидаза или глюкозодегидрогеназа. В частности, глюкозодегидрогеназа может содержать кофактор пиррол-хинолин хинона (ПХХ) или флавинадениндинуклеотида (ФАД). В одном варианте осуществления компонентами слоя реагента, используемого для определения концентрации глюкозы, могут быть глюкозооксидаза, Трис-HCl буфер, гидроксиэтилцеллюлоза, феррицианид калия, пеногаситель DC 1500, Cabosil TS 610, поли(винилпирролидон-винилацетат), Triton X-100, хлорид кальция и чистая вода для анализа.

Слои первого и второго реагентов 224 и 226 могут быть сформированы из содержащей реагент краски, которую наносят на слой матрикса 222 и высушивают. Необходимо отметить, что реагентсодержащая краска также может называться ферментативной краской или соединением, содержащим реагент. Реагентсодержащая краска, как правило, содержит жидкость, например буфер, для диспергирования и (или) растворения материалов, используемых при электрохимическом определении аналита, такого как глюкоза. В одном варианте осуществления слои первого и второго реагентов 224 и 226 можно наносить трафаретной печатью в два последовательных этапа на слой матрикса 222. Реагентсодержащую краску можно наносить на трафарет до полного его заливания. Затем с помощью валика реагентсодержащую краску переносят через трафарет на слой матрикса 222. После нанесения реагентсодержащую краску можно высушить горячим воздухом при температуре приблизительно 50°C.

В одном варианте осуществления площадь слоя первого реагента 224 и слоя второго реагента 226 является достаточной для покрывания всей площади первого рабочего электрода 212 и второго рабочего электрода 214, соответственно. Каждый из слоев первого и второго реагентов 224 и 226 имеет достаточную ширину и длину, чтобы по меньшей мере соответствовать наибольшей площади электрода, которая может использоваться в тестовой полоске 200. Ширина слоев первого и второго реагента 224 и 226 может составлять приблизительно 2 миллиметра, что более чем вдвое превышает ширину прямоугольного отверстия 218.

Клеевой слой 260 может быть нанесен на тестовую полоску 200 после нанесения слоев первого и второго реагентов 224 и 226. Фрагменты клеевого слоя 260 могут непосредственно примыкать к слоям первого и второго реагентов 224 и 226, соприкасаться или частично перекрываться с ними. Клеевой слой 260 может содержать контактный клей из акрилового сополимера на водной основе, доступный в свободной продаже. Клеевой слой 260 нанесен на часть изолирующего слоя 216, проводящего слоя 250 и подложки 205. Клеевой слой 260 соединяет гидрофильный слой 270 с тестовой полоской 200.

Гидрофильный слой 270 может включать дистальную гидрофильную часть 232 и проксимальную гидрофильную часть 234, как показано на фиг. 2. Между дистальной гидрофильной частью 232 и проксимальной гидрофильной частью 234 находится пространство 235. Пространство 235 служит для отвода в боковые стороны воздуха при заполнении камеры для приема образцов 292. Гидрофильный слой 270 может состоять из полиэфирного материала, имеющего одну гидрофильную поверхность, например, из покрытия против запотевания, предлагаемого компанией 3M.

Последний слой, наносимый на тестовую полоску 200, представляет собой верхний слой 280, показанный на фиг. 2. Верхний слой 280 может иметь прозрачную часть 236 и непрозрачную часть 238. Верхний слой 280 нанесен и приклеен на гидрофильный слой 270. Верхний слой 280 может состоять из полиэфира с нанесенным на одну сторону клеевым покрытием. Необходимо отметить, что прозрачная часть 236 по существу перекрывает дистальную гидрофильную часть 232, благодаря чему пользователь может наглядно убедиться в надлежащем заполнении камеры для приема образцов 292. Непрозрачная часть 238 позволяет пользователю хорошо видеть контраст между окрашенной жидкостью, например кровью, внутри камеры для приема образцов 292, и непрозрачной частью 238.

В другом варианте осуществления система может включать измерительный прибор и тестовую полоску для измерени