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DE60007229T2 - Probendetektion zum Initiieren der Zeitmessung eines elektrochemischen Tests - Google Patents

Probendetektion zum Initiieren der Zeitmessung eines elektrochemischen Tests Download PDF

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DE60007229T2
DE60007229T2 DE60007229T DE60007229T DE60007229T2 DE 60007229 T2 DE60007229 T2 DE 60007229T2 DE 60007229 T DE60007229 T DE 60007229T DE 60007229 T DE60007229 T DE 60007229T DE 60007229 T2 DE60007229 T2 DE 60007229T2
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electrical response
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Timothy J. Ohara
Maria Teodorczyk
Mahyar Z. Kermani
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LifeScan Inc
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Vorrichtung zum Messen der Konzentration eines Analytes in einem biologischen Fluid. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Mechanismus zum Bestimmen des Zeitpunktes, zu dem das Fluid eine elektrische Verbindung zwischen Arbeits- und Referenzelektroden der Vorrichtung herstellt.
  • 2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
  • Viele medizinische Diagnoseverfahren beinhalten Tests an biologischen Fluiden, wie bspw. Blut, Urin oder Speichel, um eine Analytkonzentration in dem Fluid zu bestimmen. Eines der Analyte von größtem Interesse ist Glucose, und Trockenphasereagenzstreifen, die auf Enzyme basierende Zusammensetzungen aufweisen, werden sehr häufig in klinischen Laboratorien, Arztpraxen, Krankenhäusern und in privaten Haushalten verwendet, um Proben von biologischen Fluiden auf die Glucosekonzentration zu testen. Reagenzstreifen sind tatsächlich für viele der schätzungsweise 16 Millionen Diabetiker im Land im Alltag unerlässlich geworden. Da Diabetes gefährliche Anomalien in der Chemie des Blutes verursachen kann, kann sie zum Verlust des Sehvermögens, zu einem Nierenversagen und zu anderen ernsthaften medizinischen Konsequenzen beitragen. Um das Risiko dieser Konsequenzen zu minimieren, müssen sich die meisten Diabetiker periodisch selbst testen. Dann müssen sie ihre Glucosekonzentration dementsprechend, z. B. durch Nahrungskontrolle und/oder durch Insulininjektionen, anpassen. Einige Patienten müssen ihre Glucosekonzentration im Blut viermal oder häufiger am Tag testen.
  • Insbesondere für Menschen mit Diabetes, die ihre Nahrung kontrollieren müssen, um die Zuckereinnahme und/oder das Verabreichen von Insulininjektionen zu regulieren, und die in dieser Hinsicht durch häufige Tests der Glucosekonzentration im Blut geführt werden müssen, ist es wichtig, ein schnelles, günstiges und genaues System zum Bestimmen der Glucose zu haben.
  • Eine Art eines Glucosemessungssystems arbeitet elektrochemisch und detektiert die Oxidation von Blutglucose auf einem Trockenreagenzstreifen. Die Reagenz umfasst im wesentlichen ein Enzym, wie bspw. Glucoseoxidase oder Glucosedehydrogenase, und einen Redoxmittler, wie bspw. Ferrocen oder Ferricyanid. Diese Art eines Messungssystems ist in US 4,224,125 , erteilt am 23. September 1980 für Nakamura et al., in US 4,545,382 , erteilt am 8. Oktober 1985 für Higgins et al., und in US 5,266,179 , erteilt am 30. November 1993 für Nankai et al., beschrieben. Diese Schriften sind jeweils aufgenommen durch Bezugnahme.
  • Elektrochemische Glucosemessvorrichtungen können in Abhängigkeit davon, ob das System ein Messen von Ladung, Strom oder Spannung umfasst, um die Bestimmung der Glucosekonzentration durchzuführen, als coulometrisch, amperometrisch oder potentiometrisch charakterisiert werden. In jedem Fall ist es wichtig, den Zeitpunkt zu definieren, an dem die Blutprobe die Reagenz berührt, da ein elektrisches Signal zu einem präzisen Zeitabstand danach an den Streifen angelegt werden muss.
  • US 5,266,179 , erteilt am 30. November 1993 für Nankai et al., offenbart ein elektrochemisches System zum Messen von Blutglucose, in dem die Probenanlegungszeit als die Zeit eines Widerstandsabfalls zwischen einem Paar von Elektroden definiert ist, an die eine konstante Spannung angelegt war.
  • US 5,366,609 , erteilt am 22. November 1994 für White et al., beschreibt das gleiche Prinzip des Beobachtens des Widerstandsabfalls zwischen den Elektroden, um die Zeit zu bestimmen, zu der Blut auf einen trockenen Glucosereagenzstreifen aufgetragen worden ist. In beiden Patenten wird einen konstante Spannung zwischen Arbeits- und Referenzelektroden angelegt, um Widerstandsänderungen zu verfolgen, die von der Zuführung einer Blutprobe zu einem trockenen Reagenzstreifen resultieren.
  • Für genaue Resultate sollte das Probendetektionsverfahren die Analytkonzentration nicht stören. Mehrere Techniken zum Minimieren der Analytstörung sind beschrieben worden.
  • Die deutsche (DDR) Patentanmeldung 148,387 von Quade et al., eingereicht am 28. Dezember 1979, offenbart eine elektrochemische Messung, bei der ein neuartiger elektronischer Schaltkreis verwendet wird, der ein schnelles Schalten zwischen potentiostatischen (konstante angelegte Spannung) und galvanostatischen (konstanter angelegter Strom) Betriebsarten erlaubt, wobei außerdem eine Reduzierung der Anzahl von elektronischen Komponenten er möglicht wird. Ein Ziel des Schaltkreises ist, Störungen der Probe vor dem Start einer Messung zu minimieren.,
  • Die deutsche (DDR) Patentanmeldung 208,230 von Bartels et al., eingereicht am 24. November 1981, offenbart eine elektrochemische Messung, die auch versucht, eine Störung einer Probe zu minimieren. Die Messungsvorrichtung umfasst einen Schaltkreis, bei dem eine Diode verwendet wird, um einen Stromfluss vor dem Start der Messung zu minimieren, ohne dass ein zusätzlicher amperometrischer Regelkreis verwendet wird. Des Weiteren schaltet der Schaltkreis auf eine genaue und schnelle Art zu der potentiometrischen Betriebsart.
  • Das US-Patent 4,940,945 von Littlejohn et al., erteilt am 10. Juli 1990, offenbart eine tragbare Vorrichtung, die den pH-Wert einer Blutprobe messen kann. Die Vorrichtung detektiert das Vorhandensein einer Probe in einer Zelle durch Injizieren eines konstanten Stromes zwischen einer Füllelektrode außerhalb der Probenkammer und einer von zwei Elektroden innerhalb der Kammer. Wenn der Widerstand um zumindest zwei Größenordnungen abfällt, bemerkt die Messvorrichtung, dass eine ausreichende Menge der Probe bereitgestellt worden ist, und das Gerät gibt einen Piepton aus. Die Füllelektrode wird dann aus dem Schaltkreis genommen, der die zwei Elektroden innerhalb der Probenzelle umfasst, und Messungen werden potentiometrisch durchgeführt. Daher stellt die US-A-4940945 den nächstkommenden Stand der Technik dar.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Messen einer Analytkonzentration in einer Probe eines biologischen Fluids bereit, das auf einem elektrochemischen Diagnosestreifen von der Art aufgetragen ist, die nebeneinander positionierte Arbeits- und Referenzelektroden aufweist. Das Verfahren umfasst:
    • (a) Anlegen einer vorbestimmten Konstantstromquelle zwischen den Arbeits- und Refe renzelektroden,
    • (b) Überwachen einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden,
    • (c) Auftragen der Probe auf den Streifen,
    • (d) Bestimmen eines Probendetektionszeitpunktes durch Feststellen, wann die Potential differenz unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellwertes fällt,
    • (e) Anlegen einer vorbestimmten konstanten Spannung an die Probe,
    • (f) Messen einer elektrischen Antwort zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem An legen der konstanten Spannung, und
    • (g) Berechnen der Analytkonzentration mit Hilfe der gemessenen elektrischen Antwort.
  • Eine Messvorrichtung zum Messen einer Analytkonzentration in einer Probe eines biologischen Fluids, das auf einen Diagnosestreifen aufgetragen worden ist, umfasst, im elektrischen Übertragungsweg,
    • (a) Mittel zum Anlegen eines vorbestimmten Stromes zwischen der Arbeits- und der Re ferenzelektrode,
    • (b) Mittel zum Beobachten einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden,
    • (c) Mittel zum Bestimmen, wann die Potentialdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellwertes fällt, um eine Probendetektion anzuzeigen,
    • (d) Mittel, die auf eine Probendetektion reagieren, zum Anlegen einer vorbestimmten konstanten Spannung an die Probe,
    • (e) Mittel zum Messen einer resultierenden elektrischen Antwort und
    • (f) Mittel zum Berechnen der Analytkonzentration mit Hilfe der gemessenen elektrischen Antwort.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Messen einer Analytkonzentration bereit, die das Definieren des Zeitpunktes, zu dem eine Probe, die auf die Reaktionszone eines elektrochemischen Diagnosestreifens aufgetragen wird, die Lücke zwischen den Elektroden überbrückt, mit großer Genauigkeit umfasst. Das genaue Bestimmen der Probenauftragungszeit (genauer gesagt, der Probendetektionszeit; wir verwenden diese Ausdrücke austauschbar) erlaubt eine größere Genauigkeit und Präzision der Untersuchung, die mit der Probe durchgeführt wird.
  • Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens zum Bestimmen der Probenauftragungszeit ist, dass das Anlegen eines konstanten, kleinen Stromes zur Probendetektion die Probenstörung im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen eine konstante Spannung angelegt wird, minimiert. Wird der letzt genannte Ansatz verfolgt, so verursacht das Auftragen einer Probe einen Strom, der einen definierten Schwellwert übersteigt, um die Zeitmessung zu starten. Da die Abtastrate begrenzt ist, wird der Strom typischerweise groß sein, bevor der Sensor bemerkt, dass der Schwellwert überschritten worden ist. Wenn ein großer Strom beobachtet wird, so wird eine entsprechende große Störung des Mittlers beobachtet. Dies kann zu einer ungenauen Messung führen, insbesondere bei kleinen Analytkonzentrationen.
  • Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren des Anlegens eines konstanten Potentials, um die Probenauftragung zu detektieren, hat einen weiteren Nachteil, der darin liegt, dass der initiale Strom mit abnehmender Analytkonzentration in der Regel abfällt. Daher ist es schwieriger, eine initiale Probendetektionszeit für Proben mit einer geringen Analytkonzentration zu bestimmen. Aus dem gleichen Grund kann es, wenn der Stromschwellwert zu niedrig gesetzt ist, fälschlicherweise durch Rauschen ausgelöst werden. Die Angelegenheit wird des Weiteren dadurch kompliziert, dass auch das Vorhandensein einer hohen Konzentration von roten Blutkörperchen den initialen Strom vermindert.
  • Die Analytkonzentration und die Konzentration roter Blutkörperchen beeinflussen das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht. Ebenso ist das Rauschen kein signifikantes Problem, da der Detektionsauslöser eine große Änderung der Signalspannung ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Graph eines angelegten Stromes und einer gemessenen Spannung in Abhängigkeit von der Zeit, der den Probendetektionsprozess der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist ein Graph einer angelegten Spannung und einer resultierenden Stromantwort in Abhängigkeit von der Zeit für ein Untersuchungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Graph einer angelegten Spannung und einer Stromantwort in Abhängigkeit von der Zeit für ein alternatives Untersuchungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Graph einer Ladung in Abhängigkeit von der Zeit für ein anderes, alternatives Untersuchungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung.
  • 5 stellt eine elektrochemische Vorrichtung dar, die zur Verwendung in dem Untersuchungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
  • 6 ist ein Diagramm eines Schaltkreises, der zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrochemisches Verfahren zum Messen einer Analytkonzentration in einem biologischen Fluid. Um die Beschreibung kurz zu halten, hebt die folgende Beschreibung das Messen einer Glucosekonzentration in Gesamtblutproben hervor; jedoch ist es für einen Fachmann auf dem Gebiet der medizinischen Diagnose offensichtlich, wie die Beschreibung angepasst werden kann, um andere Analyte (wie bspw. Cholesterin, Ketonkörper, Alkohol etc.) in anderen Fluiden (wie bspw. Speichel, Urin, interstitielles Fluid etc.) zu beobachten.
  • Das elektrochemische (amperometrische) Verfahren zum Messen einer Analytkonzentration in einer wässrigen Probe beinhaltet das Platzieren der Probe in einer Reaktionszone in einer elektrochemischen Zelle, die zwei Elektroden mit einem Widerstand aufweist, der für die amperometrische Messung geeignet ist. Das Analyt kann direkt mit einer Elektrode oder mit einer Redoxreagenz reagieren, um eine oxidierbare (oder reduzierbare) Substanz in einer Menge zu bilden, die der Analytkonzentration entspricht. Die Menge der oxidierbaren (oder reduzierbaren) Substanz wird dann elektrochemisch bestimmt. Diese Art der Untersuchung muss den Zeitpunkt genau definieren, zu dem die Probe in der Reaktionszone detektiert wird. Dies ermöglicht das Anlegen einer elektrochemischen Wellenform (d. h. einer Spannung), unmittelbar nachdem die Probe aufgetragen worden ist, und definiert eine Inkubations- oder Reaktionszeit genau. Dies wiederum verbessert die Genauigkeit und Präzision der Untersuchung, wie unten beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Probendetektionszeit bereit. Das Verfahren beinhaltet das Anschließen einer Konstantstromquelle, die kleine Ströme liefert, an die Elektrode eines elektrochemischen Diagnosestreifens und das Beobachten der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden. Da zwischen den Elektroden eine trockene Lücke vorhanden ist, fließt initial ein vernachlässigbarer Strom. Wenn die Probe auf den Streifen aufgetragen wird und die Lücke füllt, sinkt die gemessene Spannung schnell, was ein Auslösen der Testzeit bewirkt. Auf die Feststellung hin, dass die Probe aufgetragen worden ist, schaltet die Vorrichtung von einer Betriebsart mit konstantem Strom zu einer Betriebsart mit konstanter Spannung. In der Betriebsart mit konstanter Spannung wird entweder der Strom oder die Ladung als eine Funktion der Zeit gemessen, um eine Berechnung der Analytkonzentration zu ermöglichen. Diese Technik minimiert den Feh ler, der in die Signalantwort durch den Zeitmessauslösungsschaltkreis eingeführt wird, und ermöglicht dadurch niedrige Detektionsgrenzen. Die elektronischen Komponenten sind einfach und günstig.
  • 1 ist ein Diagramm eines angelegten Stromes und einer gemessenen Spannung, das den Probendetektionsprozess der vorliegenden Erfindung darstellt. Vor dem Zeitpunkt Null (d. h. bevor die Probe eingeführt wird) wird ein konstanter (hier z. B. 1μA) Strom zwischen den Elektroden angelegt, aber ein vernachlässigbarer Strom fließt. Ein kleinerer Strom reduziert Störungen und ist bevorzugt, insbesondere für kleine Analytkonzentrationen. Die gemessene Spannung wird mit Hilfe der Spannung der Stromquelle des Schaltkreises bestimmt – in diesem Fall 5 Volt. Wenn die Probe in die Zelle eingeführt wird (zum Zeitpunkt Null), kann der angelegte Strom zwischen den Elektroden fließen, und die gemessene Spannung fällt schnell ab. Wenn die Spannung unterhalb eines Spannungsschwellwertes fällt, schaltet die Vorrichtung von einem konstanten angelegten Strom zu einer konstanten angelegten Spannung.
  • 2 ist ein Diagramm, das das angelegte Potential und den gemessenen Strom als eine Funktion der Zeit nach der Probendetektion darstellt. Die Probe wird zum Zeitpunkt t = 0 detektiert, und unmittelbar danach wird zwischen den Arbeits- und Gegenelektroden eine Spannung angelegt. Als Resultat fließt Strom zwischen den Elektroden. Der Strom nach einer vorbestimmten Zeit ist ein Maß für die Analytkonzentration, wenn das System mit Hilfe von Proben mit bekannten Analytkonzentrationen kalibriert worden ist. Die Dauer der vorbestimmten Zeit ist nicht kritisch. Sie beträgt in der Regel zumindest ungefähr 3 Sekunden, wenn das Fluid Blut und das Analyt Glucose ist. Diese Zeitdauer ist in der Regel ausreichend lang, um Reagenzien zu lösen und eine Menge eines Mittlers zu reduzieren, der leicht messbar ist. Sind alle Dinge gleich, so werden bei einem hohen Hämatokritwert längere Zeiten benötigt. Praktisch ist ein Benutzer daran interessiert, eine Ablesung sobald wie möglich zu haben. Eine Zeitdauer von 10 Sekunden ist typischerweise ausreichend, wobei keine Motivation vorhanden ist, länger zu warten. Wenn eine vorbestimmte Zeit gesetzt ist, erfordern genaue und präzise Resultate natürlich, dass jedes Mal die gleiche Zeit verwendet wird. Auf jeden Fall hängt die Genauigkeit der Strombestimmung von der Genauigkeit der t = 0-Bestimmung ab.
  • 3 stellt einen Graphen des gemessenen Stromes und der angelegten Spannung in Abhängigkeit von der Zeit in einem alternativen Verfahren dar. In diesem Verfahren wird ein zweiter Spannungspuls an die Elektroden nach der vorgegebenen Zeit angelegt. In der Regel wird der zweite Puls unmittelbar nach der vorgegebenen Zeit angelegt (um die Gesamtmesszeit zu minimieren), aber eine Verzögerung ist erlaubt. Wieder benötigen reproduzierbare Resultate reproduzierbare Verfahren. Daher ist es auch in diesem Verfahren wichtig, den Zeitpunkt t = 0 genau zu bestimmen. Der zweite Puls verursacht eine positive Spitze in dem Strom durch die Elektroden, gefolgt von einem abklingenden Strom. Die Analytkonzentration kann, nachdem das System kalibriert worden ist, entweder allein oder in Kombination mit der in 2 dargestellten Strommessung aus der Abklingrate bestimmt werden. In der Regel klingt der Strom exponentiell während eines Zeitbereichs ab, der ungefähr 1 Sekunde, nachdem der zweite Puls angelegt worden ist, beginnt und sich danach zumindest über mehrere Sekunden erstreckt.
  • 4 stellt das Verfahren nach 3 dar, wobei an Stelle des Stromes Ladung gemessen wurde. Genauso wie mit dem Graph aus 3 kann eine Analytkonzentration aus der Gesamtladung zu einem festen Zeitpunkt und/oder aus der Abklingrate, nachdem die zweite Spannung angelegt worden ist, bestimmt werden.
  • 5 stellt eine "Dünnschicht"-Vorrichtung 10 dar, die zur Verwendung in den oben beschriebenen Verfahren geeignet ist. Das Trägermaterial 12 ist eine Polyesterbasis 14, auf der eine Palladiumschicht 16 – typischerweise durch Sputtern – abgesondert worden ist, die die Arbeitselektrode bildet. Eine Trockenreagenz, bestehend aus einem Puffer, einem Mittler und einem Enzym, ist in der Nähe eines Endes 18 der Elektrode angeordnet. Eine abstandshaltende Schicht 20 ist zweiseitig klebend und weist eine Aussparung 22 auf, die die elektrochemische Zelle begrenzt. Typischerweise ist der Abstandshalter dünner als ungefähr 200 um. Die oberste Schicht 24 ist eine Polyesterschicht 26, auf der – typischerweise auch durch Sputtern – eine Goldschicht 28 abgesondert worden ist, die die Referenzelektrode bildet.
  • Bei einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art kann ein Glucose-Oxidase (GOD)/Ferricyanid-System verwendet werden, um Glucosekonzentrationen mit Hilfe der folgenden Reaktionen, in denen GOD* das reduzierte Enzym ist, zu bestimmen.
    • Reaktion 1 Glucose + GOD → Gluconsäure + GOD* Reaktion 2 GOD* + 2Ferricyanid → GOD + 2Ferrocyanid
  • Ferricyanid ([Fe(CN)6]3–) ist der Mittler, der das GOD* in seinen katalytischen Zustand zurückbringt. GOD, ein Enzymkatalysator, fährt solange mit der Glucoseoxidation fort, wie ein Überschuss an dem Mittler vorhanden ist. Ferrocyanid ([Fe(CN)6]4–) ist das Produkt der Gesamtreaktion. Idealerweise ist initial kein Ferrocyanid vorhanden, obwohl in der Praxis häufig eine kleine Menge vorhanden ist. Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, zeigt die Konzentration von Ferrocyanid (elektrochemisch gemessen) die initiale Glucosekonzentration an. Die Gesamtreaktion ist die Summe der Reaktionen 1 und 2.
    • Reaktion 3
      Figure 00090001
  • Einzelheiten dieses Systems sind in der PCT-Anmeldung WO 97/18465 beschrieben, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • 6 stellt eine Ausführungsform eines geeigneten Schaltkreises zum Durchführen dieser Erfindung dar. Initial wird eine Konstantstromquelle an die Streifen mit dem Schalter 105 in Position 1 angeschlossen. Die Stromquelle besteht aus einem Operationsverstärker 104, einem Spannungsprüfer 102 und aus Widerständen 101 und 103. Der Strom wird durch das Verhältnis der Spannung des Spannungsprüfers 102 zu dem Widerstand 103 bestimmt. Der Widerstand 101 wird verwendet, um die benötigte Vorspannung zu erzeugen. Der Operationsverstärker 110 und der Widerstand 109 werden als Strom-Spannungswandler verwendet. Initial, wenn sich keine Probe auf dem Streifen befindet, ist der Widerstand zwischen den Punkten 107 und 108 sehr groß und der Strom, der durch den Streifen fließt, ist vernachlässigbar. Unter dieser Bedingung ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 104 (V 1) hoch. Wenn eine Probe auf dem Streifen aufgetragen wird, so fällt sein Widerstand signifikant und, da ein konstanter Strom durch den Streifen fließt, fällt V1. V1 wird einem Mikroprozessor 112 durch einen Analog-Digitalwandler 111 zugeführt. Der Mikroprozessor 112 erkennt diese reduzierte Spannung als Probendetektion und schaltet 105 zur Position 2, um den Streifen von der Stromquelle zu trennen und ihn mit der Spannungsquelle 106 zu verbinden. In diesem Zustand kann eine chronoamperometrische Messung durch Messen der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 110 (V2) erreicht werden. Diese Spannung ist proportional zu dem Strom, der durch den Streifen fließt.
  • Das folgende Beispiel demonstriert die vorliegende Erfindung, aber es soll in keiner Weise begrenzend sein.
  • Beispiel
  • Der Schaltkreis in 6 wurde mit einem Streifen S aufgebaut, der eine dünne Schicht eines elektrochemischen Glucosestreifens, von der in 5 gezeigten Art, mit Palladium- und Goldelektroden ist. Die Palladium-Elektrode wurde mit einer Schicht aus einem Puffer, Glucosedehydrogenase (PQQ) und Ferricyanid beschichtet. Ein konstanter, kleiner (∼1 μA), nicht störender Strom wird zwischen der Arbeitselektrode und der Gegen/Referenzelektrode des trockenen Glucosestreifens angelegt. Da der Streifen trocken ist, ist der Widerstand zwischen der Arbeits- und der Gegen-/Referenzelektrode im wesentlichen unendlich groß. Nachdem eine Gesamtblutprobe entlang der Zelle aufgetragen worden ist, wird ein Abfallen der Spannung beobachtet. Ein Schwellwert von ungefähr 50 bis 500 mV löst die Startzeit aus (ein Schwellwert von ungefähr 300 mV ist bevorzugt). Nachdem eine Probe detektiert worden ist, wird das Instrument vom Anlegen eines konstanten Stromes zum Anlegen einer konstanten Spannung umgeschaltet. Das Messen des Stromes durch die Probe als eine Funktion der Zeit erlaubt das Berechnen der Glucosekonzentration.
  • Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass die vorangehende Beschreibung und das vorangehende Beispiel die Durchführung der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, aber auf keine Art begrenzen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Messen einer Analytkonzentration in einer Probe eines biologischen Fluids, das auf einem elektrochemischen Diagnosestreifen von der An aufgetragen ist, die nebeneinander positionierte Arbeits- und Referenzelektroden beinhaltet, umfassend (a) Anlegen einer vorbestimmten Konstantstromquelle zwischen den Arbeits- und Referenzelektroden, (b) Überwachen einer Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden, (c) Auftragen der Probe auf den Streifen, (d) Bestimmen eines Probendetektionszeitpunktes durch Feststellen, wann die Potenzialdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellwertes fällt, (e) Anlegen einer vorbestimmten konstanten Spannung an die Probe, (f) Messen einer elektrischen Antwort zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Anlegen der konstanten Spannung, und (g) Berechnen der Analytkonzentration mit Hilfe der gemessenen elektrischen Antwort.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene elektrische Antwort ein Strom durch die Probe zu dem vorbestimmten Zeitpunkt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene elektrische Antwort eine Ladung ist, die durch die Probe zwischen dem Probendetektionszeitpunkt und dem vorbestimmten Zeitpunkt fließt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin ein Anlegen einer zweiten vorbestimmten Spannung nach dem vorbestimmten Zeitpunkt und ein Messen einer zweiten elektrischen Antwort nach dem Anlegen der zweiten vorbestimmten Spannung umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Antwort eine Abnahmerate des Stromes, der durch die Probe fließt, ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Antwort eine Ladung ist, die während eines vorbestimmten Zeitintervalls, nachdem die zweite Spannung angelegt worden ist, durch die Probe fließt.
  7. Messvorrichtung zum Messen einer Analytkonzentration in einer Probe eines biologischen Fluids, die zwischen einer Arbeits- (16) und einer Referenzelektrode (28) eines Diagnosestreifens aufgetragen worden ist, umfassend, im elektrischen Übertragungsweg, (a) Mittel (101–104) zum Anlegen eines vorbestimmten Stromes zwischen der Arbeits- und der Referenzelektrode, (b) Mittel (110) zum Beobachten einer Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden, (c) Mittel (112) zum Bestimmen, wann die Potenzialdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellwertes fällt, um eine Probendetektion anzuzeigen, (d) Mittel, die auf eine Probendetektion reagieren, zum Anlegen einer vorbestimmten konstanten Spannung an die Probe, (e) Mittel zum Messen einer resultierenden elektrischen Antwort und (f) Mittel zum Berechnen der Analytkonzentration mit Hilfe der gemessenen elektrischen Antwort.
  8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Messen einer resultierenden elektrischen Antwort ein Amperemeter ist.
  9. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Messen einer resultierenden elektrischen Antwort ein Voltmeter ist.
  10. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung weiterhin Mittel zum Anlegen einer zweiten vorbestimmten Spannung an die Probe und Mittel zum Messen einer zweiten resultierenden elektrischen Antwort aufweist.
  11. Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Messen einer zweiten resultierenden elektrischen Antwort ein Amperemeter ist.
  12. Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Messen einer zweiten resultierenden elektrischen Antwort ein Voltmeter ist.
  13. Verfahren zum Messen einer Analytkonzentration in einer Probe eines biologischen Fluids, die auf einen elektrochemischen Diagnosestreifen von der Art aufgetragen ist, die nebeneinander positionierte Arbeits- und Referenzelektroden aufweist, umfassend (a) Anlegen einer vorbestimmten Konstantstromquelle zwischen den Arbeits- und Referenzelektroden, (b) Überwachen einer Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden, (c) Auftragen der Probe auf den Streifen, (d) Bestimmen eines Probendetektionszeitpunktes durch Feststellen, wann die Potenzialdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Spannungsschwellwertes fällt, (e) Anlegen einer vorbestimmten konstanten Spannung an die Probe, (f) Anlegen einer zweiten vorbestimmten Spannung an die Probe nach einem ersten vorbestimmten Zeitpunkt, (g) Messen einer elektrischen Antwort zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem ersten vorbestimmten Zeitpunkt und (h) Berechnen der Analytkonzentration mit Hilfe der gemessenen elektrischen Antwort.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene elektrische Antwort eine Abnahmerate des Stromes ist, der durch die Probe fließt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene elektrische Antwort eine Ladung ist, die während eines vorbestimmten Zeitintervalls, nachdem die zweite vorbestimmte Spannung angelegt worden ist, durch die Probe fließt.
DE60007229T 1999-06-15 2000-06-14 Probendetektion zum Initiieren der Zeitmessung eines elektrochemischen Tests Expired - Lifetime DE60007229T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/333,793 US6193873B1 (en) 1999-06-15 1999-06-15 Sample detection to initiate timing of an electrochemical assay
US333793 1999-06-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60007229D1 DE60007229D1 (de) 2004-01-29
DE60007229T2 true DE60007229T2 (de) 2004-11-25

Family

ID=23304277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60007229T Expired - Lifetime DE60007229T2 (de) 1999-06-15 2000-06-14 Probendetektion zum Initiieren der Zeitmessung eines elektrochemischen Tests

Country Status (22)

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US (1) US6193873B1 (de)
EP (1) EP1067384B1 (de)
JP (1) JP4573400B2 (de)
KR (1) KR100712380B1 (de)
CN (1) CN1160563C (de)
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