[发明专利]使用电化学感测片测量样本的方法

说明书

技术领域

本案提出一种测量方法及测量仪，特别是一种电化学感测片的测量方法及测量仪及其操作方法。

背景技术

电化学感测系统(Electrochemical Sensor Systems)目前已被广泛地应用在生物样本分析物的分析检测上，例如检测血液中的葡萄糖浓度、胆固醇浓度等等。一般来说，这种电化学感测系统包含一感测试片和一测量仪，特别是该感测试片被设计为单一次使用、可抛弃式，以供民众居家生活方便使用。

目前已发展出好几代分析测量血液样本中葡萄糖浓度的酵素方法然而以一般葡萄糖测量仪，主要在试剂中使用了葡萄糖氧化酶(简称GOD)与中介物M(mediator)，中介物M一般典型地使用铁氰化钾(potassium ferricyanide)。在使用中介物M的感测试片中，样本中葡萄糖和酵素和中介物间的反应机制，及后续的侦测反应式如下：

Glucose+GOD_(ox)→Gluconic acid+GOD_(red)---(1)

GOD_(red)+2M_(ox)→2M_(red)+GOD_(ox)+2H⁺---(2)

2M_(red)(Apply Voltage)→2M_(ox)+2e^----(3)

在上面的反应式中，M_(ox)代表中介物的氧化状态，而M_(red)代表中介物的还原状态。反应式(1)～(3)显示葡萄糖被GOD_(ox)氧化，将电子传递至氧化态GOD_(ox)，同时GOD_(ox)接收电子变为还原态GOD_(red)，接着，被还原之GOD_(red)再将电子转移至上述之氧化态M_(ox)，意即M_(ox)被还原成M_(red)，该M_(red)会扩散至电极表面，在此固定电压之施加下，M_(red)与电极之间进行电讯号交换，意即电化学氧化还原反应。在一循环反应中产生一感测电流，该电流将与血液样本中的葡萄糖浓度成正比。

以测量感测电流的方式来测定样品中分析物的浓度，此感测电流称为柯特雷尔电流(Cottrell current)，根据以下公式：

i(t)＝KnFAC D0.5t^-0.5

其中，i为感测电流的瞬间值；

K为一常数；

n为电子传递的数量(例如，方程式(3)中的n为2)；

F为法拉第常数；

A为工作电极的表面积；

C为样本中待测分析物的浓度；

D为试剂的扩散系数；

t为一预设电压施加至电极后的一特定时间。

待测物的浓度C应被检测，此浓度与感测电流i成正比，因为感测电流也和工作电极表面积A成正比，因此对一准确的测量仪来说，精确定义的感测试片之工作电极表面积为一关键因素。

此外，如Cottrell公式所示，当施加预设电流至电极后，以时间为函数的感测电流，会随着时间的平方根而下降。因此当一电压施加至电极的时点，对Cottrell current的实时测量的控制，是准确的测量仪所需的另一重要因素。

诸如此类的传感器和测量仪在专利文件中例如US 5,266,179，US 5,366,609或EP 1272 833被揭露。

在上述文件中所揭露的测量仪操作方法大致相同。首先，插入一感测试片至测量仪中，在测量仪中感测试片的适当插入是由机械式和/或电子式的开关或接触来侦测。当一感测试片被适当插入后，使用者被要求提供样本，典型地为一滴血。血液样本接着进入感测试片的一反应区，该反应区具有至少二电极，且该电极被试剂所覆盖。

习知测量仪的一个缺点就是这种样本存在的侦测问题，在一样本存在侦测期，施加一电压至电极以侦测样本是否存在反应区，然而此电压会导致电流的消耗(即电子的消耗)，此电流是因试剂和待测样本间的反应所造成。电流的消耗与样本中待测分析物的浓度相关，因此在样本存在侦测期的消耗电流会导致测量的误差，尤其是当待测样本分析物相当小或是测量系统的检测时间相当短时，电流消耗问题则特别重要。