Способ и система определения сигналов ошибочного измерения во время последовательности проведения тестов измерения

Способ и система определения сигналов ошибочного измерения во время последовательности проведения тестов измерения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРИОРИТЕТ

В настоящей заявке заявляется приоритет согласно Парижской конвенции и п. 35, §§119 и 120 Свода федерального законодательства США на основании ранее поданной заявки на патент США № 14/013 516 (патентный реестр № DDI5274USNP), поданной 29 августа 2013 г., содержание которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Тестовые полоски для электрохимического измерения уровня глюкозы, такие как используемые в поставляемом компанией LifeScan, Inc. в наборе OneTouch® Ultra® для тестирования цельной крови, специально разработаны для измерения концентрации глюкозы в образце крови пациента, страдающего сахарным диабетом. Измерение глюкозы может основываться на селективном окислении глюкозы ферментной глюкозооксидазой (GO). Реакции, которые могут происходить в тест-полоске для измерения уровня глюкозы, обобщены ниже в уравнениях 1 и 2.

ур. 1	Глюкоза + GO(ox) → глюконовая кислота + GO(red)
ур. 2	GO(red) + 2 Fe(CN)63- → GO(ox) + 2 Fe(CN)64-

Как показано в уравнении 1, глюкоза окисляется до глюконовой кислоты окисленной формой глюкозооксидазы (GO_(ox)). Следует отметить, что GO_(ox) также можно обозначить как «окисленный фермент». В процессе реакции, показанной в уравнении 1, окисленный фермент GO_(ox) преобразуется в восстановленное состояние, которое обозначено как GO_(red) (т.е. «восстановленный фермент»). Далее восстановленный фермент GO_(red) снова окисляется или превращается обратно в GO_(ox) в результате реакции с Fe(CN)₆^3- (который обозначается как «окисленный медиатор» или как «феррицианид»), что иллюстрирует Уравнение 2. В ходе обратного преобразования GO_(red) в окисленное состояние GO_(ox), Fe(CN)₆^3- восстанавливается в Fe(CN)₆^4- (который обозначается или «восстановленный медиатор», или как «ферроцианид»).

Когда вышеописанные реакции протекают в условиях испытательного напряжения, приложенного между двумя электродами, испытательный сигнал на выходе может создаваться путем повторного электрохимического окисления восстановленного медиатора на поверхности электрода. Следовательно, поскольку в идеальных условиях количество ферроцианида, образовавшееся в результате вышеописанной химической реакции, прямо пропорционально количеству глюкозы в пробе, расположенной между электродами, возникающий тестовый сигнал на выходе будет пропорционален содержанию глюкозы в пробе. Ион-посредник, такой как феррицианид, представляет собой соединение, которое принимает электроны от фермента, такого как глюкозооксидаза, а затем отдает эти электроны электроду. По мере того как концентрация глюкозы в пробе увеличивается, количество образовавшегося восстановленного медиатора также возрастает; следовательно, существует прямая связь между испытательным сигналом на выходе, образующимся при повторном окислении восстановленного медиатора, и концентрацией глюкозы. В частности, передача электронов по электрическому интерфейсу генерирует тестовый сигнал на выходе (2 моля электронов на каждый моль окисленной глюкозы). Тестовый сигнал на выходе, полученный в результате введения глюкозы, можно, таким образом, называть током глюкозы.

Поскольку может быть очень важно знать концентрацию глюкозы в крови, особенно у людей с сахарным диабетом, были разработаны глюкометры на основе описанных выше принципов, позволяющие обычному человеку в любое время самостоятельно взять у себя анализ и измерить уровень глюкозы в крови. Создаваемый ток глюкозы определяется глюкометром и пересчитывается в выдаваемое пользователю значение уровня глюкозы с использованием алгоритма, который связывает испытательный сигнал на выходе с концентрацией глюкозы простой математической формулой. В целом такие глюкометры работают в сочетании с одноразовыми тестовыми полосками, в состав которых может входить в дополнение к ферменту (например, глюкозоксидазе) и медиатору (например, феррицианиду) отсек для размещения образца и по меньшей мере два электрода, размещенные внутри отсека для размещения образца. При использовании пользователь укалывает свой палец или другое удобное место, вызывая кровотечение, и вносит образец крови в отсек для размещения образца, тем самым запуская химическую реакцию, описанную выше.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте описания заявители разработали систему для измерения концентрации глюкозы, которая включает в себя биодатчик и прибор для измерения. Биодатчик имеет множество электродов, включая по меньшей мере два электрода с нанесенным на них реагентом. Измерительное средство содержит микроконтроллер, соединенный с источником питания, памятью и множеством электродов биодатчика. В данной системе микроконтроллер предназначен для того, чтобы: передать сигнал по меньшей мере на два электрода, если образец жидкости с глюкозой наносят вблизи по меньшей мере двух электродов, чтобы начать испытательную последовательность измерения для электрохимической реакции глюкозы в образце жидкости с реагентом; измерять сигнал на выходе из по меньшей мере одного электрода во время проведения электрохимической реакции в течение ряда интервалов времени для получения величины сигнала на выходе для каждого интервала времени (i); определять дифференциал на выходе как разницу между соответствующими величинами сигнала на выходе для по меньшей мере двух последовательных интервалов времени в пределах заданного временного диапазона в течение последовательности проведения тестов измерения; если дифференциал на выходе больше заданного порогового значения, тогда увеличить значение индекса до равного сумме двух предыдущих значений индекса и дифференциала на выходе и, если индекс больше или равен заданному значению индекса, тогда оповестить об ошибке, в противном случае рассчитать значение глюкозы из сигнала на выходе и оповестить о значении глюкозы.

В еще одном аспекте заявителем представлен способ определения значения глюкозы из образца жидкости с помощью системы. В составе системы биодатчик, имеющий по меньшей мере два электрода и реагент, нанесенный на них, а также глюкометр, имеющий микроконтроллер, выполненный с возможностью подключения к биодатчику и к памяти, а также к источнику питания. Способ может быть реализован путем следующих этапов, на которых: инициируется начало последовательности проведения тестов измерения после нанесения образца жидкости вблизи по меньшей мере двух электродов биодатчика; применяется входной сигнал к образцу жидкости, чтобы вызвать преобразование глюкозы в ферментативный побочный продукт; проводится измерение переходного сигнала на выходе из образца жидкости в пределах заданного временного диапазона от начала последовательности проведения тестов, измерение включает отбор сигнала на выходе из по меньшей мере одного электрода во время проведения электрохимической реакции в течение ряда интервалов времени для получения величины сигнала на выходе для каждого интервала времени; определяется дифференциал на выходе как разница между соответствующими величинами сигнала на выходе для по меньшей мере двух последовательных интервалов времени в пределах заданного временного диапазона в течение последовательности проведения тестов измерения; если дифференциал на выходе больше нуля, тогда устанавливается значение индекса равного сумме двух предыдущих значений индекса и дифференциала на выходе и, если индекс больше заданного значения индекса, тогда оповещается об ошибке, в противном случае рассчитывается значение глюкозы из образца жидкости и оповещается о значении глюкозы.

И для данных аспектов можно также использовать следующие элементы в различных комбинациях с данными описанными выше аспектами: заданный временной диапазон составляет от приблизительно 1 секунды после начала последовательности проведения тестов до приблизительно 8 секунд после начала последовательности проведения тестов; заданное значение индекса составляет приблизительно 2 микроампера и заданное пороговое значение составляет приблизительно 0,5 микроампер; заданный временной диапазон составляет приблизительно от 2 секунд после начала последовательности проведения тестов до приблизительно 8 секунд после начала последовательности проведения тестов; заданное значение индекса составляет приблизительно 5 и заданное пороговое значение составляет приблизительно 150; расчет значения глюкозы включает в себя измерение величины сигнала на выходе вблизи заданного интервала времени от начала последовательности проведения тестов и с использованием уравнения следующего вида:

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 примеров вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с сопутствующими чертежами, которым сначала предпослано их краткое описание.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи, включенные в настоящий документ и составляющие неотъемлемую часть настоящего описания, иллюстрируют считающиеся в настоящий момент предпочтительными варианты осуществления изобретения и, в сочетании с приведенным выше общим описанием и приводимым ниже подробным описанием, призваны разъяснить особенности изобретения (одинаковыми номерами обозначаются одинаковые элементы), где:

На ФИГ. 1A представлена предпочтительная система измерения концентрации глюкозы в крови.

На ФИГ. 1B представлены различные компоненты, размещенные в измерительном приборе, изображенном на фиг. 1A.

На ФИГ. 1C представлен вид в перспективе тест-полоски в сборе, подходящей для применения в системе и способах, описанных в настоящем документе.

На ФИГ. 1D представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей несобранной тест-полоски, подходящей для применения в системе и способах, описанных в настоящем документе.

На ФИГ. 1E представлен вид в перспективе в увеличенном виде проксимальной части тест-полоски, подходящей для применения в системе и способах, описанных в настоящем документе.

На ФИГ. 2 представлен вид в горизонтальной проекции снизу одного варианта осуществления тест-полоски, описанной в настоящем документе.

На ФИГ. 3 представлен вид в горизонтальной проекции сбоку тест-полоски, изображенной на ФИГ. 2.

На ФИГ. 4A представлен вид в горизонтальной проекции сверху тест-полоски, изображенной на ФИГ. 3.

На ФИГ. 4B представлен частичный вид сбоку проксимальной части тест-полоски, изображенной на ФИГ. 4A.

На ФИГ. 5 представлена упрощенная схема, на которой показано измерительное средство, электрически взаимодействующий с частями тест-полоски, описанной в настоящем документе.

На ФИГ. 6A представлен пример трехимпульсного профиля потенциала, приложенного изображенным на фиг. 5 диагностическим прибором к рабочему электроду и противоэлектроду в течение заданных интервалов времени.

На ФИГ. 6B представлен переходный сигнал на выходе, генерируемый при тестировании образца жидкости;

На ФИГ. 7А представлены переходные выходы сигнала, которые могут быть ошибочными и поэтому не подходят для анализа аналита.

На ФИГ. 7B представлено сравнение нормальных и ошибочных переходных сигналов;

На ФИГ. 7C представлена большая погрешность для измерения глюкозы в дозе 100 мг/дл.

На ФИГ. 8 представлена логическая схема в методах, разработанных авторами изобретения для обнаружения ошибки во время процесса измерения концентрации глюкозы.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Приведенное ниже подробное описание следует толковать со ссылкой на чертежи, на которых аналогичные элементы на разных чертежах пронумерованы идентично. Чертежи, необязательно выполненные в масштабе, показывают выбранные варианты осуществления и не призваны ограничить объем настоящего изобретения. В подробном описании принципы изобретения показаны с помощью примеров, которые не имеют ограничительного характера. Это описание несомненно позволит специалистам в данной области реализовать и применять изобретение, и в нем представлено несколько вариантов осуществления, адаптаций, вариаций, альтернатив и вариантов применения изобретения, включая те, которые в настоящее время считаются наилучшими вариантами реализации изобретения.

В настоящем документе термины «приблизительно» или «примерно» в отношении любых числовых значений или диапазонов указывают на подходящий допуск на размер, который позволяет части или совокупности компонентов выполнять функцию, предусмотренную для них в настоящем документе. Более конкретно, «приблизительно» или «примерно» может означать диапазон показателей, составляющих ±10% от описываемого показателя, т.е. «около 90%» может означать показатели от 81% до 99%. Кроме того, в настоящем документе термины «пациент», «оператор», «пользователь» и «субъект» относятся к любому субъекту-человеку или субъекту-животному и не предполагают ограничения применения систем или способов только у человека, хотя применение предмета изобретения у пациента-человека представляет собой предпочтительный вариант осуществления. Для целей настоящего документа термин «осциллирующий сигнал» относится к сигналу(ам) напряжения или сигналу(ам) тока, которые, соответственно, меняют полярность или изменяют направление тока, или являются разнонаправленными. Также для целей настоящего документа термины «электрический сигнал» или «сигнал» предполагают включение сигнала постоянного тока, сигнала переменного тока или любого сигнала электромагнитного спектра. Термины «процессор»; «микропроцессор»; или «микроконтроллер» предполагают схожее значение и предполагают взаимозаменяемое использование.

На фиг. 1A представлена система контроля диабета, включающая измерительное средство 10 и биосенсор в форме тест-полоски для измерения уровня глюкозы 62. Следует отметить, что измерительное средство (блок измерительного прибора) также называется блоком измерения и управления концентрацией аналита, глюкометром, измерительным прибором и устройством для измерения аналита. В одном варианте осуществления блок измерительного прибора может быть скомбинирован с устройством доставки инсулина, дополнительным устройством измерения аналита и устройством доставки лекарственного средства. Блок измерительного прибора может быть соединен с удаленным компьютером или удаленным сервером посредством кабеля или с помощью подходящей технологии беспроводной связи, такой как, например, GSM, CDMA, BlueTooth, WiFi и т.п.

Как показано на ФИГ. 1A, глюкометр или блок измерительного прибора 10 может включать кожух 11, кнопки интерфейса пользователя (16, 18 и 20), дисплей 14 и отверстие порта для полоски 22. Кнопки интерфейса пользователя (16, 18 и 20) могут быть выполнены с возможностью ввода данных, навигации по меню и исполнения команд. Кнопка интерфейса пользователя 18 может иметь форму двухпозиционного переключателя. Данные могут включать значения концентрации аналита, и/или информацию, связанную с повседневной жизни пользователя. Информация, которая имеет отношение к повседневной жизни, может включать потребление пищи, применение лекарственного средства, проведение медицинских осмотров, а также общее состояние здоровья и уровни физической нагрузки индивидуума. Электронные компоненты измерительного прибора 10 могут быть размещены на печатной плате 34, находящейся внутри кожуха 11.

На ФИГ. 1B представлены (в упрощенной схематической форме) электронные компоненты, размещенные на верхней поверхности печатной платы 34. Электронные компоненты на верхней поверхности включают разъем порта для установки полоски 22, схему операционного усилителя 35, микроконтроллер 38, разъем дисплея 14a, энергонезависимое запоминающее устройство 40, тактовый генератор 42 и первый беспроводной модуль 46. Электронные компоненты на нижней поверхности могут включать разъем для батареи питания (не показан) и порт передачи данных 13. Микроконтроллер 38 может быть электрически соединен с разъемом порта для установки полоски 22, схемой операционного усилителя 35, первым беспроводным модулем 46, дисплеем 14, энергонезависимым запоминающим устройством 40, тактовым генератором 42, батареей, портом передачи данных 13 и кнопками интерфейса пользователя (16, 18 и 20).

Схема операционного усилителя 35 может включать два (или более) операционных усилителя, выполненных с возможностью обеспечивать часть потенциостатической функции и функции измерения сигнала. Потенциостатическая функция может означать приложение тестового напряжения между по меньшей мере двумя электродами тест-полоски. Функция измерения тока может означать измерение испытательного сигнала, которое является результатом приложения испытательного напряжения. Измерение сигнала может выполняться с помощью преобразователя тока-напряжения. Микроконтроллер 38 может быть выполнен в форме микропроцессора со смешанным сигналом (MSP), такого как, например, Texas Instrument MSP 430. Микропроцессор TI-MSP 430 также может быть выполнен с возможностью выполнения части потенциостатической функции и функции измерения сигнала. Кроме того, MSP 430 также может включать в себя энергозависимое запоминающее устройство и энергонезависимое запоминающее устройство. В другом варианте осуществления многие из электронных компонентов могут быть интегрированы в микроконтроллер в форме специализированной интегральной схемы (СИС).

Разъем порта для установки полоски 22 может быть выполнен с возможностью образования электрического соединения с тест-полоской. Разъем дисплея 14a может быть выполнен с возможностью прикрепления дисплея 14. Дисплей 14 может быть выполнен в форме жидкокристаллического дисплея для отображения измеренных концентраций глюкозы и для облегчения ввода информации, связанной с образом жизни. Дисплей 14 может не обязательно включать фоновую подсветку. Порт передачи данных 13 может допускать присоединение подходящего разъема к соединительному кабелю, таким образом позволяя связывать глюкометр 10 (или 100) с внешним устройством, таким как персональный компьютер. Порт передачи данных 13 может представлять собой любой порт, позволяющий передавать данные, такой как, например, последовательный, USB или параллельный порт. Тактовый генератор 42 может быть выполнен с возможностью отсчета текущего времени, привязанного к географическому региону, в котором находится пользователь, а также измерения времени. Блок измерительного прибора может быть выполнен с возможностью электрического соединения с источником питания, таким как, например, батарея.

На ФИГ. 1C-1E, 2, 3 и 4B показаны разные виды примера тест-полоски 62, допустимую для использования в способах и системах, описываемых в настоящем документе. В одном примере осуществления предлагается тест-полоска 62, имеющая удлиненный корпус, проходящий от дистального конца 80 к проксимальному концу 82 и имеющий поперечные ребра 56, 58, как показано на ФИГ. 1C. Как показано на ФИГ. 1D, тест-полоска 62 также включает в себя первый электродный слой 66, второй электродный слой 64 и разделитель 60, расположенный в промежутке между двумя электродными слоями 64 и 66. Первый электродный слой 66 может включать в себя первый электрод 66, первый соединительный проводник 76 и первую контактную площадку 67, при этом первый соединительный проводник 76 электрически соединяет первый электрод 66 с первой контактной площадкой 67, как показано на ФИГ. 1D и 4B. Следует отметить, что первый электрод 66 является частью первого электродного слоя 66, располагающегося непосредственно под слоем реагента 72, как указано на ФИГ. 1D и 4B. Аналогичным образом, второй электродный слой 64 может включать в себя второй электрод 64, второй соединительный проводник 78 и вторую контактную площадку 63, при этом второй соединительный проводник 78 электрически соединяет второй электрод 64 со второй контактной площадкой 63, как показано на ФИГ. 1D, 2 и 4B. Следует отметить, что второй электрод 64 является частью второго электродного слоя 64, располагающегося над слоем реагента 72, как указано на ФИГ. 4B. Для целей настоящего изобретения термины «электродный слой» и «электрод» используются взаимозаменяемо и относятся к общей охватывающей электрод области или к конкретному месту размещения электрода. Кроме того, реагент включает как ферменты, так и другие материалы, такие как связующие вещества и другие материалы, позволяющие реагенту выполнять функцию, предусмотренную для биодатчика.

Камера для приема образца 61 образована первым электродом 66, вторым электродом 64 и разделителем 60 поблизости от дистального конца 80 тест-полоски 62, как показано на ФИГ. 1C. Первый электрод 66 и второй электрод 64 могут образовывать нижнюю и верхнюю стороны камеры для приема образца 61, соответственно, как показано на ФИГ. 4B. Вырезанная область 68 разделителя 60 может образовывать боковые стенки камеры для приема образца 61, как представлено на ФИГ. 1D. В одном аспекте камера для приема образца 61 может включать в себя порты 70, которые обеспечивают поступление образца и (или) проход воздуха, как показано на ФИГ. 1C-1E. Например, одно из отверстий может обеспечивать поступление жидкостного образца, а другое отверстие может обеспечивать выход воздуха.

В одном примере осуществления камера для приема образца 61 (или измерительная ячейка, или измерительная камера) может иметь малый объем. Например, камера 61 может иметь объем в диапазоне от приблизительно 0,1 микролитра до приблизительно 5 микролитров, от приблизительно 0,2 микролитра до приблизительно 3 микролитров или предпочтительно от приблизительно 0,3 микролитра до приблизительно 1 микролитра. Для обеспечения малого объема образца вырезанная область 68 может иметь площадь в диапазоне от приблизительно 0,01 см² до приблизительно 0,2 см², от приблизительно 0,02 см² до приблизительно 0,15 см² или предпочтительно от приблизительно 0,03 см² до приблизительно 0,08 см². Кроме того, первый электрод 66 и второй электрод 64 могут находиться на расстоянии в диапазоне от приблизительно 1 микрона до приблизительно 500 микрон, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 10 микрон до приблизительно 400 микрон и более предпочтительно в диапазоне от приблизительно 40 микрон до приблизительно 200 микрон друг от друга. Относительно близкое расположение электродов также может обеспечивать возможность проведения окислительно-восстановительного цикла, где генерируемый у первого электрода 66 окисленный медиатор может диффундировать ко второму электроду 64 для восстановления и впоследствии диффундировать обратно к первому электроду 66 для повторного окисления. Специалисты в данной области определят, что различные объемы, площади и (или) межэлектродные расстояния находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

В одном варианте осуществления первый электродный слой 66 и второй электродный слой 64 могут представлять собой проводящий материал, образованный из материалов, таких как золото, палладий, углерод, серебро, платина, оксид олова, иридий, индий или их комбинации (например, допированный индием оксид олова). Кроме того, электроды могут быть образованы путем нанесения проводящего материала на изолирующий лист (не показан) с помощью напыления, химического осаждения или процесса трафаретной печати. В одном примере осуществления первый электродный слой 66 и второй электродный слой 64 могут быть изготовлены из напыленного палладия и напыленного золота соответственно. Подходящие материалы для использования в качестве разделителя 60 включают множество изолирующих материалов, таких как, например, пластмассы (например, ПЭТ, ПЭТГ, полиимид, поликарбонат, полистирол), кремний, керамика, стекло, клеящие вещества и их комбинации. В одном варианте осуществления разделитель 60 может быть в форме двухстороннего адгезива, нанесенного на противоположные стороны листа полиэфира, где клеящее вещество может быть чувствительным к давлению или термоактивируемым. Заявители отмечают, что различные иные материалы для изготовления первого электродного слоя 66, второго электродного слоя 64 и (или) разделителя 60 находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

Либо первый электрод 66, либо второй электрод 64 могут выполнять функцию рабочего электрода, в зависимости от величины и (или) полярности приложенного тестового напряжения. Рабочий электрод позволяет измерять предельный испытательный сигнал, пропорциональный снижению концентрации медиатора. Например, если ограничивающим сигнал веществом является восстановленный медиатор (например, ферроцианид), то он может быть окислен на первом электроде 66 при условии, что испытательное напряжение относительно второго электрода 64 в достаточной степени превышает окислительно-восстановительный потенциал медиатора. В такой ситуации первый электрод 66 выполняет функцию рабочего электрода, а второй электрод 64 выполняет функцию противоэлектрода сравнения. Заявители отмечают, что противоэлектрод сравнения можно называть просто контрольным электродом или противоэлектродом. Когда весь восстановленный медиатор на поверхности рабочего электрода исчерпан, и измеренный ток окисления становится пропорционален потоку восстановленного медиатора, диффундирующего из основного объема раствора в направлении поверхности рабочего электрода, возникает так называемое предельное окисление. Термин «основной объем раствора» относится к части раствора, расположенной достаточно далеко от рабочего электрода, когда восстановленный медиатор не размещен в пределах обедненной зоны. Следует отметить, что, если не указано иное, для тест-полоски 62 все потенциалы диагностического прибора 10 (или 100) впоследствии будут указаны относительно второго электрода 64.

Аналогичным образом, если тестовое напряжение значительно ниже, чем окислительно-восстановительный потенциал медиатора, восстановленный медиатор может быть окислен у второго электрода 64, давая предельный ток. В такой ситуации второй электрод 64 выполняет функцию рабочего электрода, а первый электрод 66 выполняет функцию противоэлектрода сравнения.

Изначально анализ может включать введение количества жидкостного образца в камеру для приема образца 61 через отверстие 70. В одном аспекте порт 70 и (или) камера для приема образца 61 могут быть выполнены с возможностью заполнения камеры для приема образца 61 жидким образцом под действием капиллярных сил. Первый электрод 66 и (или) второй электрод 64 могут быть покрыты слоем гидрофильного реагента для повышения капиллярности камеры для приема образца 61. Например, на первый электрод и (или) на второй электрод могут быть нанесены тиол-дериватизированные реагенты с гидрофильным фрагментом, таким как 2-меркаптоэтансульфоновая кислота.

В анализе полоски 62, упомянутой выше, слой реагента 72 может включать глюкозодегидрогеназу (GDH) на основе кофактора PQQ и феррицианид. В другом варианте осуществления фермент GDH на основе кофактора PQQ может быть заменен на реагент GDH на основе кофактора FAD. При дозировании крови или контрольного раствора в реакционную камеру для образца 61 происходит окисление глюкозы ферментом GDH _(ox) с одновременным превращением GDH _(ox) в GDH _(red), как показано на схеме химических превращений T.1 ниже. Следует отметить, что GDH _(ox) означает окисленное состояние фермента GDH, а GDH _(red) означает восстановленное состояние GDH.

T.1 D-глюкоза + GDH_(ox) → глюконовая кислота + GDH_(red)

Затем GDH _(red) снова переводится в активное окисленное состояние с помощью феррицианида (т.е. окисленного медиатора, или Fe(CN)₆^3-), как показано на схеме химических превращений T.2 ниже. В процессе регенерации GDH_(ox) в результате реакции образуется ферроцианид (т.е. восстановленный медиатор, или Fe(CN)₆^4-), как показано на схеме T.2.

T.2 GDH_(red) + 2 Fe(CN)₆^3- → GDH_(ox) + 2 Fe(CN)₆^4-

На ФИГ. 5 приведено упрощенное схематическое изображение измерительного прибора 100, взаимодействующего с первой контактной площадкой 67a, 67b и второй контактной площадкой 63. Вторую контактную площадку 63 можно применять для установления электрического соединения с диагностическим прибором через U-образный вырез 65, как представлено на ФИГ. 1D. В одном варианте осуществления измерительное средство 10 (или 100) может включать в себя разъем второго электрода 101 и разъемы первого электрода (102a, 102b), блок испытательного напряжения 106, блок измерения сигнала 107, процессор 212, блок памяти 210 и дисплей 202, как показано на ФИГ. 5. Первая контактная площадка 67 может включать два выступа, обозначенных 67a и 67b. В одном примере осуществления разъемы первого электрода 102a и 102b по отдельности соединены с выступами 67a и 67b соответственно. Разъем второго электрода 101 может соединяться со второй контактной площадкой 63. Диагностический прибор 10 (или 100) может измерять сопротивление или целостность цепи между выступами 67a и 67b для определения наличия электрического соединения тест-полоски 62 с диагностическим прибором 100 (или 10).

В одном варианте осуществления измерительное средство 10 (или 100) может прикладывать испытательное напряжение и (или) сигнал между первой контактной площадкой 67 и второй контактной площадкой 63. Как только измерительное средство 10 (или 100) распознает вставленную тест-полоску 62, прибор 10 (или 100) включается и запускает программу обнаружения аналита в жидкости. В одном варианте осуществления при переходе в режим обнаружения жидкости измерительное средство 10 (или 100) пропускает постоянный сигнал величиной приблизительно 1 микроампер между первым электродом 66 и вторым электродом 64. Поскольку изначально тест-полоска 62 является сухой, диагностический прибор 10 (или 100) измеряет относительно большое напряжение. Когда жидкий образец заполнит зазор между первым электродом 66 и вторым электродом 64 в процессе дозирования, измерительное средство 10 (или 100) измерит падение измеряемого напряжения ниже предварительно определенного порогового значения, что приведет к автоматическому запуску процедуры измерения глюкозы измерительным прибором 10 (или 100).

В одном варианте осуществления измерительное средство 10 (или 100) может провести измерение глюкозы путем приложения множества испытательных напряжений в течение заданных промежутков времени, как показано на ФИГ. 6A. Множество испытательных напряжений может включать в себя первое испытательное напряжение E1 в течение первого промежутка времени t₁, второе испытательное напряжение E2 в течение второго промежутка времени t₂ и третье испытательное напряжение E3 в течение третьего промежутка времени t₃. Третье напряжение E3 может отличаться по величине электродвижущей силы, полярности или по комбинациям обоих относительно второго тестового напряжения E2. В предпочтительных вариантах осуществления E3 может быть равным по величине E2, но противоположным по полярности. Продолжительность измерения уровня глюкозы t_G представляет собой количество времени, необходимого для выполнения измерения концентрации глюкозы (но не обязательно всех вычислений, связанных с измерением концентрации глюкозы). Промежуток времени измерения глюкозы t_G может находиться в диапазоне от приблизительно 1 секунды до приблизительно 5 секунд от начала. Далее, как показано на ФИГ. 6A, второе тестовое напряжение E2 может включать компоненту постоянного (DC) тестового напряжения и наложенную на нее компоненту переменного (AC), или альтернативно колебательного, тестового напряжения. Наложенная компонента переменного или колебательного испытательного напряжения может быть приложена в течение интервала времени, указанного как t_cap.

Множество значений испытательного сигнала, измеренных в течение любого из промежутков времени, может производиться с частотой в диапазоне от приблизительно 1 измерения в микросекунду до приблизительно одного измерения за 100 миллисекунд. Хотя в варианте осуществления последовательно применяется три тестовых напряжения, измерение концентрации глюкозы может включать разные количества напряжений разомкнутой цепи и тестовых напряжений. Например, в альтернативном варианте осуществления измерение концентрации глюкозы может включать напряжение разомкнутой цепи в течение первого интервала времени, второе тестовое напряжение в течение второго интервала времени и третье тестовое напряжение в течение третьего интервала времени. Следует отметить, что обозначения «первый», «второй» и «третий» выбраны для удобства и не обязательно отражают порядок приложения тестовых напряжений. Например, в варианте осуществления может использоваться такой профиль напряжения, в котором третье тестовое напряжение может быть приложено до приложения первого и второго тестового напряжения.

После запуска измерения глюкозы измерительное средство 10 (или 100) может приложить первое испытательное напряжение E1 (например, приблизительно 20 мВ на ФИГ. 6A) в течение первого промежутка времени t₁ (например, 1 секунда на ФИГ. 6A). Первый интервал времени t₁ может находиться в диапазоне от приблизительно 0,1 секунды до приблизительно 3 секунд и предпочтительно в диапазоне от приблизительно 0,2 секунды до приблизительно 2 секунд, а наиболее предпочтительно в диапазоне от приблизительно 0,3 секунды до приблизительно 1 секунды.

Первый интервал времени t₁ может быть достаточно продолжительным для полного заполнения образцом камеры для приема образца 61, а также для, по меньшей мере, частичного растворения или сольватации слоя реагента 72. В одном аспекте первое испытательное напряжение E1 может иметь значение, относительно близкое к окислительно-восстановительному потенциалу медиатора, так что измеряется относительно малая величина сигнала восстановления или окисления. На ФИГ. 6B показано, что в течение первого интервала времени t₁ наблюдается относительно небольшая величина сигнала по сравнению со вторым и третьим интервалами времени t₂ и t₃. Например, при использовании в качестве медиатора феррицианида и (или) ферроцианида первое тестовое напряжение E1 на ФИГ. 6A может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мВ до приблизительно 100 мВ, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 5 мВ до приблизительно 50 мВ и наиболее предпочтительно в диапазоне от приблизительно 10 мВ до приблизительно 30 мВ. Хотя в предпочтительных вариантах осуществления приложенные напряжения даны как положительные значения, такие же отрицательные значения напряжения также можно использовать для достижения назначения заявленного изобретения.

После приложения первого испытательного напряжения E1 измерительное средство 10 (или 100) прикладывает второе испытательное напряжение E2 между первым электродом 66 и вторым электродом 64 (например, приблизительно 300 мВ на ФИГ. 6A) в течение второго промежутка времени t₂ (например, приблизительно 3 секунды на ФИГ. 6A). Второе испытательное напряжение E2 может иметь достаточно большое отрицательное значение по сравнению с окислительно-восстановительным потенциалом медиатора, чтобы измерить предельный сигнал окисления на втором электроде 64. Например, при использовании в качестве медиатора феррицианида и (или) ферроцианида величина второго тестового напряжения E2 может находиться в диапазоне от приблизительно нуля мВ до приблизительно 600 мВ, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 100 мВ до приблизительно 600 мВ и более предпочтительно составляет приблизительно 300 мВ.

Второй интервал времени t₂ должен быть достаточно продолжительным, чтобы было возможно контролировать скорость генерации восстановленного медиатора (например, ферроцианида) на основе величины предельного тока окисления. Восстановленный медиатор генерируется ферментативными реакциями в слое реагента 72. В течение второго интервала времени t₂ предельное количество восстановленного медиатора окисляется на втором электроде 64 и непредельное количество окисленного медиатора восстанавливается на первом электр