CN103048442B - 门控伏特安培法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种门控伏特安培法，具体地，其揭示一种确定脉冲序列的持续时间的方法，所述脉冲序列用于测定血液样品中葡萄糖的浓度，其中，所述脉冲序列包括至少三个工作循环，所述至少三个工作循环中的每一个包括激发，所述测定脉冲序列的持续时间的方法包括：确定多个校准组，所述校准组是根据在所述至少三个工作循环期间记录下来的电流而确定出来的；以及响应于从至少三个工作循环中测定的葡萄糖浓度，确定所述脉冲序列的持续时间，其中当所述从至少三个工作循环中测定的葡萄糖浓度表示出高葡萄糖浓度，所述脉冲序列的持续时间比当所述从至少三个工作循环中测定的葡萄糖浓度表示出低于或等于所述高葡萄糖浓度时的持续时间短。

Description

门控伏特安培法

本申请是申请日为2006年9月11日、发明名称为“门控伏特安培法”的第200680035552.X号专利申请的分案申请。

相关申请的参考

本申请要求2005年9月30日提交的、题目为“Gated Voltammetry(门控伏特安培法)”的美国临时申请No.60/722,584的优先权，并将该临时申请的内容引入本文中作为参考。

背景技术

定量测定生物流体中的分析物可用于诊断和治疗生理异常。例如，测定诸如血液等生物流体中的葡萄糖水平，对于必须经常检查自己的血糖水平以便调节饮食和/或用药的糖尿病患者是很重要的。

电化学系统已经用于这种类型的分析。在分析过程中，分析物发生了与酶或类似物质（species）的氧化还原反应，从而产生可以测量的并与分析物浓度相关联的电流。通过缩短分析所需的时间，同时提供所期望的准确度和精度，可以让用户充分受益。

用于分析生物流体中的分析物的电化学传感器系统的一个例子包括测量装置和传感带（sensor strip）。传感带包括试剂和电极，该试剂在分析期间与分析物发生反应并将分析物的电子转移，该电极通过导体而传输电子至上述装置。测量装置具有从传感带接收电子的接点和在各接点之间施加电压差的能力。该装置可以记录穿过传感器的电流并将该电流值转变为样品的分析物含量的评估值。这些传感器系统可以分析一滴全血(WB)，例如体积为1~15微升(μL)的全血。

台式（bench-top）测量装置的例子包括：由美国印第安纳州（Indiana）西拉斐特（West Lafayette）的BAS Instruments公司销售的BAS 100B分析仪、由美国德克萨斯州（Texas）奥斯汀（Austin）的CH Instruments公司销售的CH仪器分析仪、由美国堪萨斯州（Kansas）劳伦斯（Lawrence）的Cypress Systems公司销售的Cypress电化学工作站以及由美国新泽西州（New Jersey）普林斯顿（Princeton）的Princeton Research Instruments公司销售的EG&G电化学仪器。便携式测量装置的例子包括BayerCorporation公司的Ascensia和仪表。

传感带可以包括一个工作电极和一个对电极，分析物在工作电极处发生一种电化学反应，而在对电极处发生相对的（oppsite）电化学反应，从而使电流能在这两个电极之间流过。因此，如果在工作电极处发生氧化，则在对电极处发生还原。例如，参见“Fundamentals Of AnalyticalChemistry，4^th Edition,D.A.Skoog and D.M.West;Philadelphia:SaundersCollege Publishing(1982),pp 304-341”（D.A.Skoog和D.M.West著作的《分析化学基础》，第四版，费城，桑德斯学院出版(1982年)，第304-341页）。

传感带还可以包括一个真（true）参比电极，从而向测量装置提供不变的参比电位。虽然多种参比电极材料都是已知的，但银(Ag)和氯化银(AgCl)的混合物比较典型，因为这种混合物不溶于分析溶液的含水环境中。参比电极也可以用作对电极。美国专利No.5,820,551中描述了使用这种参比-对电极组合的传感带。

可以通过使用多种技术将电极印刷在绝缘基底上从而形成传感带，上述技术例如是美国专利No.6,531,040、No.5,798,031和No.5,120,420中所描述的那些技术。可以通过涂敷一个或多个电极，诸如工作电极和/或对电极，从而形成一个或多个试剂层。在一个方面，多于一个的上述电极可以由相同的试剂层覆盖，例如当工作电极和对电极上涂敷有相同的组分时。在另一个方面，可以使用2003年10月24日提交的美国临时专利申请No.60/513,817中所描述的方法，将具有不同组分的试剂层印刷或微沉积在工作电极和对电极上。因此，工作电极上的试剂层可以包含酶、介体和粘合剂，而对电极上的试剂层包括粘合剂和可与上述介体相同或不同的可溶性氧化还原物质。

试剂层可以包括用于促进分析物的氧化或还原的离子化剂，以及有助于让电子在分析物与导体之间转移的任何介体或其他物质。离子化剂可以是分析物特异性酶，例如葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶，以催化WB样品中的葡萄糖的氧化。试剂层也可以包括将酶与介体保持在一起的粘合剂。下面的表I提供了针对特定分析物而使用的酶与介体的常规组合。

表I：

粘合剂可以包括诸如CMC(羧甲基纤维素)和/或PEO(聚环氧乙烷)等各种类型和分子量的聚合物。粘合剂除了将各试剂粘合在一起之外，也可以协助过滤红血细胞，防止它们覆盖在电极表面上。

用于分析生物流体中的分析物的常规电化学传感器系统的例子包括：由美国伊利诺伊州(Illinois)艾伯特公园(Abbott Park)的Abbott公司销售的精度生物传感器、由美国印第安纳州(Indiana)印第安纳波利斯(Indianapolis)的Roche公司销售的生物传感器以及由美国加利福尼亚州(California)米尔皮塔斯(Milpitas)的Lifescan公司销售的OneTouch生物传感器。

已经用于量化生物流体中的分析物的一种电化学方法是库仑分析。例如，Heller等在美国专利No.6,120,676中描述了用于WB葡萄糖测量的库仑分析法。在库仑分析中，将很小体积的分析物彻底氧化，并在氧化时间上对电流求积分，从而产生代表分析物浓度的电荷，以此量化分析物浓度。换句话说，库仑分析获取了传感带内的分析物的总量。

库仑分析的一个重要方面在于，朝着电荷对时间的积分曲线的末端，电流随时间的变化率变得基本恒定，从而出现稳态情况。库仑分析曲线的这个稳态部分形成相对平直的平坦区，从而就能测定相应的电流。然而，库仑分析法要求整个体积的分析物完全转变以达到稳态情况。结果，这种方法是耗时的，并且不能提供诸如葡萄糖监测产品等电化学装置的用户所需的快速结果。库仑分析的另一问题在于，为了提供准确的结果，必须控制传感器池(sensor cell)使其容积小，这对于大规模生产设备而言可能是难以实现的。

已经用于量化生物流体中的分析物的另一种电化学方法是安培法。在安培法中，当将恒定电位(电压)施加在传感带的工作电极和对电极之间时，在读取脉冲期间测量电流。所测量出来的电流用于量化样品中的分析物。安培法测量出电化学活性物质，例如分析物，在工作电极附近被氧化或被还原的速率。例如美国专利No.5,620,579、No.5,653,863、No.6,153,069和No.6,413,411中已经描述了生物传感器安培法的许多变化。

常规安培法的缺点是在施加电位之后电流的非稳态性质。最初，电流相对于时间的变化率非常快，然后随着分析的进行，该变化率由于基本(underlying)扩散过程的变化性质而变慢。直到被还原的介体在电极表面处的消耗速率等于扩散速率之前，是不可能得到稳态电流的。因此，对于常规安培法，在达到稳态情况以前的瞬态周期内测量电流，会导致比在稳态时期内进行测量时更不准确。

“血细胞比容效应”妨碍了准确地分析WB样品中的葡萄糖浓度。WB样品含有红血(RB)细胞和血浆。血浆大部分是水，但含有一些蛋白质和葡萄糖。血细胞比容是RB细胞组分相对于WB样品总体积所占的体积，并通常表示为百分比。全血样品一般具有20％~60％的血细胞比容百分比，其平均水平为~40％。

在常规传感带中，葡萄糖可以被酶氧化，然后酶将电子转移给介体。在是，该被还原的介体移动到工作电极并在那里被电化学氧化。被氧化的介体的量可以与在传感带的工作电极和对电极之间流动的电流相关联。在定量方面，在工作电极处测量出来的电流直接正比于介体的扩散系数。血细胞比容效应妨碍了此过程，因为RB细胞阻碍介体向工作电极扩散。随之，血细胞比容效应影响了在工作电极处测量出来的电流的量，而与样品中的葡萄糖的量没有任何关系。

具有变化的RB细胞浓度的WB样品可能导致测量中的不准确度，因为传感器不能辨别出现RB细胞阻止介体向工作电极扩散这种情况的较高介体浓度与较低介体浓度。例如，当分析含有同样葡萄糖水平、而血细胞比容为20%、40%和60%的WB样品时，基于一组校准常数(例如，斜率和截距)的常规传感器系统会报告出三个不同的葡萄糖读数。即使葡萄糖浓度相同，但由于RB细胞妨碍了介体向工作电极扩散，系统就会报告说20%血细胞比容样品比60%血细胞比容样品包含更多的葡萄糖。

人类的正常血细胞比容范围(RBC浓度)为20%~60%，其中间值在40%左右。血细胞比容偏差是指，对于包含不同血细胞比容水平的样品，从参考仪器获得的参考葡萄糖浓度与从便携式传感器系统获得的实验葡萄糖读数之间的差异。上述参考仪器例如是由俄亥俄州(Ohio)黄温泉市(Yellow Springs)的YSI Inc.公司销售的YSI 2300STAT PLUS^TM。参考浓度与实验读数之间的差异来源于各个特定WB样品之间的变化的血细胞比容水平。

除了血细胞比容效应以外，当可测量物质浓度与分析物浓度无关联时，也可能引起测量不准确度。例如，当传感器系统测定因分析物氧化而产生的被还原的介体的浓度时，任何不是因分析物氧化而产生的被还原的介体都会导致传感器系统由于介体背底而给出如下判断：在样品中存在有比正确答案更多的分析物。

除了血细胞比容效应和介体背底效应以外，其他因素也可能导致常规电化学传感器系统的测定样品中分析物浓度的能力出现不准确度。在一个方面，因为盛装样品的传感带部分可能在容积上各不相同，因此会引入上述这些不准确度。当没有提供足够的样品来完全填满帽隙的容积时，这称为未填满情况，也可能引入不准确度。在其他方面，随机“噪声干扰”以及当传感器系统缺乏准确测定样品温度变化的能力时，可能会将不准确度引入到测量中。

为了克服这些缺点中的一个或多个缺点，常规传感器系统已经尝试了多种技术，这些技术不仅关于传感带的机械设计和试剂选择，而且还关于测量装置向传感带施加电位的方式。例如，用于降低安培传感器的血细胞比容效应的常规方法包括：使用过滤器，如美国专利No.5,708,247和No.5,951,836中所公开的那样；反转所施加电流的极性，如WO01/57510中所公开的那样；以及利用使样品的固有阻抗最大化的方法，如美国专利No.5,628,890中所公开的那样。

已经使用了多种向传感带施加电位的方法，通常称为脉冲方法、脉冲序列或脉冲循环，来解决被测定的分析物浓度中的不准确度问题。例如，在美国专利No.4,897,162中，脉冲方法包括连续施加升降电位，将它们混合在一起从而得到三角型波。此外，在WO 2004/053476以及美国专利文件2003/0178322和2003/0113933中描述的脉冲方法，包括连续施加升降的且改变极性的电位。

其他常规方法将特定电极结构与适合于该结构的脉冲序列结合起来。例如，美国专利No.5,942,102把由薄层电池提供的特定电极结构与连续脉冲结合起来，使得来自于对电极的反应产物能到达工作电极。这种结合被用来推动反应，直至电流随时间的变化变得恒定，从而在施加电位的步骤(potential step)中使得在工作电极和对电极之间移动的介体达到一个真正的稳态情况。虽然这些方法中的每一种方法都权衡了各种优点和缺点，但没有任何一种方法是理想的。

从上述说明可以看出，仍需要改进的电化学传感器系统，尤其是那些可以在更短时间内更加准确地测定分析物浓度的电化学传感器系统。本发明的系统、装置和方法克服了与常规系统有关的至少一个缺点。

发明内容

本发明提供一种用于测定样品中的分析物浓度的伏特安培法，所述方法包括施加一脉冲序列至该样品，并且测量所生成的电流，该脉冲序列包含至少两个工作循环。除了该至少两个工作循环之外，该脉冲序列还可以包含一终端读取脉冲和/或一初始时间延迟，且可以应用于在一工作电极上含有一扩散阻挡层的传感带。该方法中所包含的因介体背底所造成的偏差低于根据没有使用该含有至少两个工作循环的脉冲序列的另一种方法或是伏特安培法测定出来的分析物浓度中因介体背底所造成的偏差。该样品可能是一含有生物流体的液体，而该分析物可能是葡萄糖。

该工作循环可能包含一激发，该激发含有随着时间而改变的电位或是随着时间作线性改变的电位，例如线性激发、循环式激发、非循环式激发或该些激发类型的组合。在每一个激发期间可记录一电流值，且该脉冲序列可能包含一终端读取脉冲。上述工作循环可能包含基本上排除反向氧化峰或是反向还原峰的复数个非循环式激发，且相较于含有复数个循环式激发之工作循环的方法，上述工作循环可降低该样品中未响应于该分析物之介体的浓度。该工作循环可能包含终止于反向电流峰之起始点之前的复数个非循环式激发、基本上排除正向与反向氧化和还原峰的复数个非循环式激发、或基本上在氧化还原对的有限扩散电流区域之内的复数个非循环式激发。

该方法可能包含测定至少一条轮廓曲线，且可能包含对所生成的电流进行至少一种数据处理，例如半积分、半微分或微分。该方法可能还包含从该电流中确定出多个校准组并且从该多个校准组中确定出工作循环的数量。测定分析物浓度可能包含对从该多个校准组获得的多个浓度值进行平均。

该方法还可能包含判断含有该样品的一传感带是否未被该样品填满。此判断可能包含将至少一个电流值与一预选值作比较。该方法还可能包含测定一传感带的活性离子化剂（active ionizing agent）含量，该测定可藉由确定正向与反向扫描电流值的比例来完成。在一个方面，此比例已经在先与已知量的该活性离子化剂相关联。在另一方面，可响应于该传感带的活性离子化剂含量来改变一校准斜率。在另一方面，该工作循环的激发/弛豫时间之比可能为0.3~0.2。

提供一种用于测定样品中的分析物浓度的手持式分析物测量装置。所述装置包括适合于收纳一传感带的门控伏特安培测量装置。所述门控伏特安培测量装置包括至少两个通过电路与一显示器相互电通信的装置接点。所述传感带至少包括第一和第二传感带接点。所述第一传感带接点通过导体与工作电极相互电通信，所述第二传感带接点通过导体与对电极相互电通信。在至少一个所述电极上有第一试剂层，所述第一试剂层包括氧化还原酶和至少一种氧化还原对物质。该些电极可能位于相同或位于不同的基底上。

提供一种适合于收纳一传感带的手持式测量装置，用于测定样品中的分析物浓度。所述装置包括：接点；至少一个显示器；以及电路，用于建立所述接点与所述显示器之间的电通信。所述电路包括充电器和处理器，其中所述处理器与计算机可读存储介质相互电通信。该介质包含计算机可读软件码，当利用该处理器来执行该计算机可读软件码时，该计算机可读软件码会让该充电器提供一包含至少两个工作循环的门控伏特安培脉冲序列。

本发明提供一种用于减小样品中分析物之测定浓度因介体背底所造成的偏差的方法，所述方法包含施加一含有至少两个工作循环的门控伏特安培脉冲序列。

本发明提供一种确定一含有至少两个工作循环的脉冲序列的持续时间的方法，用于测定样品中的分析物浓度，所述方法包含：根据在该至少两个工作循环期间被记录的电流，确定多组校准常数；以及响应于该样品中该分析物之测定浓度，确定该脉冲序列的持续时间。该脉冲序列可能是一门控伏特安培脉冲序列。

本发明提供一种信号通知方法，用于发信号通知一用户，以便在一传感带中加入额外的样品，所述方法包含：藉由比较从一含有至少两个工作循环的脉冲序列中所记录的至少一个电流值与一预选值，来判断该传感带是否未填满；以及在该传感带未填满时发信号通知该用户，以便在该传感带中加入额外的样品。该脉冲序列可能是一门控伏特安培脉冲序列。该传感带可能包含两个电极，而该判断可在少于五秒的时间内来实施。

本发明提供一种用于测定样品中的分析物浓度的伏特安培法，所述方法包含施加一脉冲序列至该样品，并且测量所生成的电流，该脉冲序列包含至少两个激发/弛豫时间之比为0.3~0.2的工作循环。相较于从脉冲激发/弛豫时间之比大于0.3的另一种方法所测定的分析物浓度，本方法可能更加精确。

本发明提供一种用于测定样品中的分析物浓度的电化学方法，该方法包括一改良，该改良包含施加一门控伏特安培脉冲序列给该样品，该脉冲序列包含至少两个工作循环。

本文包含下面的定义，以便清楚、忠实地理解说明书与权利要求书。

术语“分析物”被定义为存在于样品中的一种或多种物质。所述分析测定样品中分析物的存在和/或所存在的分析物的浓度。

术语“样品”被定义为一种可能含有未知量分析物的组合物。通常，电化学分析的样品是液体形式，优选地，样品是含水混合物。样品可以是诸如血液、尿液或唾液等生物样品。样品也可以是生物样品的衍生物，例如提取物、稀释液、滤液或复水的沉淀物。

术语“伏特安培法”被定义为符合下面条件的分析方法，其中以电化学方式在不同的电位处测量分析物的氧化或还原速率，由此测定样本中的该分析物的浓度。

术语“系统”或“传感器系统”被定义为符合下面条件的传感带，它通过自己的导体与测量装置相互电通信，使得能够量化样品中的分析物。

术语“传感带”被定义为一种在分析期间盛装样品并提供样品与测量装置之间的电通信的装置。盛装样品的传感带的部分通常称为“帽隙(cap-gap)”。

术语“导体”被定义为一种在电化学分析期间保持固定不变的导电物质。

术语“测量装置”被定义为符合下面条件的一种或多种电子装置，其可以将电位施加给传感带的导体并测量所得到的电流。测量装置也可以具有响应于所记录的电流值而测定一种或多种分析物的存在和/或浓度的处理能力。

术语“准确度”被定义为由传感带测量出来的分析物的量与样品中的分析物的真实量的接近程度。在一个方面，准确度可以表示为偏差的形式。

术语“精度”被定义为对同一样品的多次分析物测量的接近程度。在一个方面，精度可以表示为多次测量之间的差额(spread)或差异的形式。

术语“氧化还原反应”被定义为在两种物质之间、涉及至少一个电子从第一物质转移到第二物质的化学反应。因此，氧化还原反应包括氧化和还原。氧化半电池反应涉及第一物质失去至少一个电子，而还原半电池反应涉及第二物质增加至少一个电子。被氧化的物质的离子电荷增大值等于失去的电子数。同样，被还原的物质的离子电荷降低值等于得到的电子数。

术语“介体”被定义为一种可以被氧化或被还原并且可以转移一个或多个电子的物质。介体是电化学分析中的试剂，它不是目标分析物，而是提供对分析物的间接测量。在简单化的系统中，介体响应于分析物的氧化或还原而发生氧化还原反应。然后，被氧化或被还原的介体在传感带的工作电极处发生相对的反应，而恢复到其初始的氧化数。

术语“粘合剂”被定义为符合下面条件的材料，它向试剂提供物理支持并容纳试剂，同时具有与试剂的化学相容性。

术语“介体背底”被定义为引入到分析物之测定浓度中的偏差，其可以归因于不响应于基本分析物浓度的可测量物质。

术语“可测量物质”被定义为可以在电化学传感带的工作电极处在适当电位下被氧化或被还原的任意电化学活性物质。可测量物质的例子包括分析物、氧化还原酶和介体。

术语“未填满”被定义为当将不足的样品引入传感带中以获得准确分析的时候。

术语“氧化还原对”被定义为具有不同氧化数的化学物质的两种配对物质。将具有较高氧化数的物质还原会产生具有较低氧化数的物质。可选地，将具有较低氧化数的物质氧化会产生具有较高氧化数的物质。

术语“氧化数”被定义为诸如原子等化学物质的形式离子电荷。氧化数越高，例如(III)，则正电性越大；氧化数越低，例如(II)，则正电性越小。

术语“可逆氧化还原对”被定义为符合下面条件的一对氧化还原物质：半积分的正向扫描与反向扫描之间的间隔在si_ss转变的半高度处至多为30mV。举例来说，在图10A中，除了si_ss转变高度之外，还显示出铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的正向半积分扫描与反向半积分扫描。在半高度si_ss转变线与正向扫描线和反向扫描线相交的线处，两线之间的间隔为29mV，确立了铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对在图中所示之扫描速率处的可逆性。

术语“准可逆氧化还原对”被定义为符合下面条件的氧化还原对：半积分的正向扫描与反向扫描之间的间隔在该氧化还原对的si_ss转变的半高度处大于30mV。

术语“可溶性氧化还原物质”被定义为能够发生氧化或还原并且可以在水（pH值为7，25°C）中以至少1.0克/升的量级溶解的物质。可溶性氧化还原物质包括电活性有机分子、有机过渡金属络合物和过渡金属配位络合物。术语“可溶性氧化还原物质”不包括单质金属和孤立的金属离子，尤其是不包括不溶于或难溶于水的那些。

术语“氧化还原酶”被定义为能促进分析物的氧化或还原的任意酶。氧化还原酶是一种试剂。术语“氧化还原酶”包括：能促进氧化反应的“氧化酶”，在该氧化反应中，分子氧是电子受体；能促进还原反应的“还原酶”，在该还原反应中，分析物被还原，且分子氧不是分析物；以及能促进氧化反应的“脱氢酶”，在该氧化反应中，分子氧不是电子受体。例如，参见“Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology,RevisedEdition,A.D.Smith,Ed.,New York:Oxford University Press(1997)pp.161,476,477,and 560”（A.D.Smith,Ed.编著的《生物化学和分子生物学牛津词典》，修订版，纽约，牛津大学出版社(1997年)，第161、476、477和560页）。

术语“电活性有机分子”被定义为不含金属而又能发生氧化或还原反应的有机分子。电活性有机分子可以作为介体。

术语“有机过渡金属络合物”，也称为“OTM络合物”，被定义为符合下面条件的络合物，其中，过渡金属通过σ键与至少一个碳原子键合(与过渡金属以σ键键合的碳原子上的形式电荷为-1)或通过π键与至少一个碳原子键合(与过渡金属以π键键合的碳原子上的形式电荷为0)。例如，二茂铁是一种具有两个环茂二烯基(Cp)环的OTM络合物，每个环通过自己的五个碳原子由两个π键和一个σ键与铁中心键合。OTM络合物的另一例子是铁氰化物(III)和它的经过还原的亚铁氰化物(II)配对物，其中六个氰基配位体(六个配位体中的每一个上的形式电荷均为-1)通过碳原子与铁中心以σ键键合。

术语“配位络合物”被定义为一种具有明确定义的配位几何形状的络合物，例如八面体络合物或正方平面（形）络合物。与由自身的键合方式所定义的OTM络合物不同，配位络合物是由它们的几何形状定义的。因此，配位络合物可以是OTM络合物(例如先前提到的铁氰化物)，或是符合下面条件的络合物，其中，除了碳之外的非金属原子，例如包括氮、硫、氧和磷的杂环原子，以给予方式(datively)与过渡金属中心键合。例如，六甲基四胺钌（ruthenium hexaamine）是一种配位络合物，其具有明确定义的八面体几何形状，其中六个NH₃配位体(六个配位体的每一个上的形式电荷为0)以给予方式与钌中心键合。关于有机过渡金属络合物、配位络合物和过渡金属键合方式的更全面讨论可以参见“Collmanet al.,Principles and Applications of Organotransition Metal Chemistry(1987)”和“Miessler & Tarr,Inorganic Chemistry(1991)”（Collman等著作的《有机过渡金属化学的原理与应用》(1987年)以及Miessler和Tarr著作的《无机化学》(1991年)”。

术语“稳态”被定义为当电化学信号(电流)相对于其独立输入变量(电压或时间)的变化基本上恒定的时候，例如该变化在±10%或±5%之内的时候。

术语“相对恒定”被定义为当电流值或扩散速率的变化在±20%、±10%或±5%之内的时候。

术语“反向点”被定义为在循环式或非循环式扫描中，停止正向扫描并且开始进行反向扫描的位置点。

术语“线性激发”被定义为符合下面条件的激发，其中电压以固定速率在单一“正向”方向中改变，例如从-0.5V到+0.5V从而提供一个1.0V的激发范围。激发范围可以涵盖氧化还原对的还原态和氧化态，因此可发生从一种状态到另一种状态的转变。线性激发可利用电位的一连串递增变化来近似。如果该递增量发生得在时间上非常接近的话，那么它们便对应于一个连续的线性激发。因此，施加一个近似于线性变化的电位变化便可视为是一个线性激发。

术语“循环式激发”被定义为线性正向激发与线性反向激发的组合，其中，激发范围包含氧化还原对的氧化峰与还原峰。举例来说，按照从-0.5V至+0.5V且返回至-0.5V的循环方式使电位改变，便是葡萄糖传感器中所使用的铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的一种循环式激发范例，其中，氧化峰与还原峰两者均涵盖于该激发范围内。

术语“非循环式激发”在一个方面在一个方面被定义为一种符合下面条件的激发：该激发所包含的正向电流峰或反向电流峰中的其中一者多于另一者。举例来说，一个含有正向线性激发与反向线性激发并且符合下面条件的激发便是一种非循环式激发范例：该正向激发的起始电压不同于该反向激发的停止电压，例如从-0.5V至+0.5V且返回至+0.25V。在另一范例中，当激发的起始电压与氧化还原对的形式电位E°'相差至多±20、±10或±5mV时，那么非循环式激发可以在基本上相同的电压处开始和结束。在另一个方面，“非循环式激发”被定义为一种基本上排除了氧化还原对的氧化峰与还原峰并含有正向线性激发与反向线性激发的激发。举例来说，该激发可以在氧化还原对的有限扩散区之内开始、反向和结束，因而排除了该氧化还原对的氧化峰与还原峰。

术语“快速激发”、“快速激发速率”、“快速扫描”以及“快速扫描速率”被定义为电压变化速率至少为176mV/sec的激发。优选的是，快速激发速率大于200、500、1,000或2,000mV/sec。

术语“慢速激发”、“慢速激发速率”、“慢速扫描”以及“慢速扫描速率”被定义为电压变化速率至多为175mV/sec的激发。优选的是，慢速激发速率低于150、100、50或10mV/sec。

术语“平均初始厚度”是指在引入液体样品之前的层的平均高度。使用术语“平均”是因为层的顶面不平，具有凸起和凹陷。

术语“氧化还原强度(RI)”被定义为脉冲序列的总激发时间除以总激发时间与总弛豫时间之和。

术语“手持式装置”被定义为可以握持在人手中并且便携的装置。手持式装置的一个例子是Elite血糖监测系统所配备的测量装置，由印第安纳州（IN）埃尔克哈特（Elkhart）的Bayer HealthCare,LLC公司销售。

术语“在…上（on）”被定义为“在…上面”并且是相对于所描述的方向而言的。例如，如果第一元件沉积在第二元件的至少一部分之上，则写成“第一元件沉积在第二元件上”。另一例子中，如果第一元件位于第二元件的至少一部分上面，则写成“第一元件在第二元件上”。使用术语“在…上”时并不排除在所描述的上部元件与下部元件之间还存在着物质。例如，第一元件可以在其顶面上具有涂层，而第一元件及其顶部涂层的至少一部分上面的第二元件可以写成“在第一元件上”。因此，使用术语“在…上”可以表示有关的两个元件进行物理接触或不进行物理接触。

附图说明

结合下面的附图和说明可以更好地理解本发明。各图中的组件并非必须按比例绘制，其重点仅在于阐述本发明的原理。此外，在各图中，所有不同视图中的对应部分由相似的附图标记表示。

图1A是装配好的传感带的立体图。

图1B是去掉盖子以后的传感带的俯视图。

图2示出了图1B中传感带的端视图。

图3A和图3B示出了在施加长读取脉冲与短读取脉冲的期间，具有表面导体和DBL的工作电极。

图4A和图4B解释了当DBL与短激发结合时，测量准确度的提高。

图5给出了用于测定样品中分析物的存在和浓度的电化学分析方法。

图6A~图6F给出了六个脉冲序列范例，其中在引入样品以后向传感带施加多个工作循环。

图7A显示了来自传感器系统的循环式伏特安培图。

图7B中将循环式扫描与非循环式扫描进行比较，其中非循环式扫描的正向激发起始于氧化还原对的形式电位E°'附近。

图7C显示了非循环式扫描，其中反向扫描终止于反向电流峰前面。

图7D显示了在DLC区域中与非循环式扫描迭置的循环式扫描。

图8A~图8D显示了对于含有50、100和400mg/dL葡萄糖的40%血细胞比容WB样品，根据图6C所示的脉冲序列将输出电流绘制为伏特安培图。

图9A~图9C显示了图8A~图8C的伏特安培图的轮廓曲线。

图10A是对应于图7A中循环式伏特安培图的半积分曲线图。

图10B是对应于图7C中非循环式伏特安培图的非循环式数据的半积分曲线图。

图10C是图7B中循环式激发与非循环式激发的半积分。

图10D是图7D中非循环式激发的半积分和所记录的电流值。

图11是对于含有各种葡萄糖量的WB样品，根据具有七个激发的脉冲序列通过半积分伏特安培图绘制出来的轮廓曲线。

图12A是20%血细胞比容WB样品中16mM亚铁氰化物的循环式伏特安培图、半积分曲线和半微分曲线。

图12B是图12A中半微分曲线的放大图。

图13A~图13C是循环式伏特安培图的微分曲线。

图14为图11中的轮廓曲线画出了作为时间的函数而记录下来的半积分电流。

图15是从一未填满的传感带获得的循环式伏特安培图。

图16A是对于在WB中含有100mg/dL葡萄糖与40%血细胞比容的样品，利用1V/sec扫描速率从五个传感带获得的循环式伏特安培图的半积分曲线图。

图16B是在0.15V电位处取得的正向扫描电流值与反向扫描电流值之比与酶浓度的函数关系图。

图16C是传感带的线性响应校准的斜率的典型响应与GO含量(干重量百分比)的函数关系图。

图17是测量装置的示意图。

具体实施方式

电化学分析系统可以测定样品中的分析物的浓度，如全血的葡萄糖浓度。该系统至少包括一个能将含有多个工作循环的门控伏特安培脉冲序列施加给样品的装置。每一个工作循环均包含一线性、循环式或非循环式激发，在此期间会从传感带中测出电流(安培数)，而施加至该传感带的电位(伏特数)则会随着时间线性改变。每一个工作循环还包含一个可由开路（open circuit）提供的弛豫（relaxation）。该系统可以比较所生成的电流数据，从而测定样品中的分析物的浓度，同时针对非分析物响应因素中的变化来校正该结果。该系统可能还会利用一项或多项数据处理来分析该伏特安培数据，该数据处理包含基于半积分、微分和半微分的那些数据处理。

该门控伏特安培脉冲序列可提供改良的分析精度与准确度，同时缩短该分析的完成时间。由于血细胞比容效应所导致的准确度误差以及由于不同的帽隙容积所导致的精度误差可通过将扩散阻挡层与门控脉冲序列结合起来而得以降低。由于非稳态传感器条件和/或介体背底所产生的其它误差同样可被降低。因为不需要额外的延迟与脉冲，例如不需要“潜伏”延迟以进行试剂再水化、不需要“熔断”脉冲以更新电极、且不需要介体再生脉冲以恢复该介体的氧化态，所以可缩短进行分析所需要的时间。该门控脉冲序列还可测定动态电流和轮廓曲线，用于提供多个校准点、未填满检测以及对该分析进行温度补偿的能力。因为该门控脉冲序列可快速产生有用的数据，所以就可以避免常规库仑分析的冗长等待时间以及常规安培法中非稳态测量的不准确度。

图1A~图1B为可用于本传感器系统中的传感带100。图1A是装配好的传感带100的立体图，传感带100包括传感器基座110，它至少部分地由包括排放孔130、凹入区140和输入端开口150的盖子120覆盖。在基座110与盖子120之间形成有部分封闭的空间160(即，帽隙)。也可以使用与本发明相符的其他传感带设计，例如美国专利No.5,120,420和No.5,798,031中所描述的那些传感带。

可以通过将液体引入到开口150来将用于分析的液体样品输送到帽隙160中。液体填充帽隙160，同时将先前包含的空气通过排放孔130排出。帽隙160可以含有一种有助于将液体样品保持在该帽隙中的组分(图中未示出)。这种组分的例子包括诸如羧甲基纤维素和聚乙二醇等遇水膨胀型聚合物，以及诸如葡聚糖和聚丙烯酰胺等多孔状聚合物基质。

图1B是去掉盖子120以后的传感带100的俯视图。导体170和180可以在介电层190下面分别从开口150延伸到工作电极175和对电极185。在一个方面，如图所示，工作电极175和对电极185可以基本上位于同一平面。在另一方面，工作电极175和对电极185可以在一个方面彼此面对，如美国专利申请第2004/0054267号中所述。

虽然该工作电极175与对电极185可更接近，不过，在一个方面，电极175、185的分隔距离可以大于200或250μm。同样地，虽然电极175、185中的至少一个电极与盖子120上部的分隔距离可更接近，不过，在一个方面，所述至少一个电极与盖子120上部的分隔距离至少为100μm。在一个方面，工作电极175与对电极185的表面积可以分别约为1mm²与1.2mm²。介电层190可以部分地覆盖电极175、185，并且可以由诸如绝缘聚合物等任何合适的介电材料制成。

传感带100的对电极185平衡在工作电极175处的电位。在一个方面，该电位可以是通过如下方式得到的参比电位：由诸如Ag/AgCl等氧化还原对形成对电极185，以提供组合的参比-对电极。在另一个方面，该电位可以通过如下方式被提供给传感器系统：由诸如碳等惰性的材料形成对电极185，并且在帽隙160内包括诸如铁氰化物等可溶性氧化还原物质。

可选地，传感带100可以配备有第三导体和电极(图中未显示)，用于提供参比电位给传感器系统。第三电极可被配置成真参比电极或配置成依赖于可溶性氧化还原物质的惰性材料，从而提供参比电位。第三电极还可以允许测量装置判定传感带的插入和/或判定帽隙160是否已经被样品填满。在传感带100上还可提供额外的导体和/或电极，以提供前述或其它功能。

图2示出了图1B中所示的传感带的端视图，用于说明工作电极175和对电极185的层结构。导体170和180可以直接置于基座110上。视需要，可以在导体170和180上分别沉积表面导体层270和280。表面导体层270、280可以由相同或不同的材料制成。

用于形成导体170、180和表面导体层270、280的材料（或各种材料）可以包括任意导电体。优选的导电体为非离子化(non-ionizing)的，从而该材料在样品分析期间不会发生净氧化(net oxidation)或净还原(netreduction)。导体170、180优选包括一金属膜或金属薄层，例如金、银、铂、钯、铜或钨。表面导体层270、280优选包括碳、金、铂、钯或它们的组合。如果在导体上没有表面导体层，则该导体优选由非离子化材料制成。

所述表面导体材料可以通过与传感带的工作相符的任何常规方式而沉积在导体170、180上，这些方式包括箔沉积，化学气相沉积，浆料沉积，金属化等等。在浆料沉积的情况下，可以将混合物像墨一样涂敷于导体170、180上，如美国专利No.5,798,031中所描述的那样。

试剂层275和285可以分别沉积在导体170和180上，并且包括试剂，视需要还包括粘合剂。粘合剂材料优选为聚合材料，其至少具有部分水溶性。适当的部分水溶性的、用作粘合剂的聚合材料可以包括聚环氧乙烷（PEO）、羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、诸如聚赖氨酸等聚氨基酸，聚磺苯乙烯（polystyrene sulfonate）、明胶、丙烯酸、甲基丙烯酸、淀粉、顺丁烯二酸酐、它们的盐、它们的衍生物以及它们的组合。目前，在上述粘合剂材料中，PEO、PVA、CMC和PVA是优选的，其中CMC和PEO是更优选的。

试剂层275和285除了包括上述粘合剂之外，还可以包括相同或不同的试剂。在一个方面，可以选择存在于第一试剂层275中的试剂以与工作电极175一起使用，而可以选择存在于第二试剂层285中的试剂以与对电极185一起使用。例如，层285中的试剂可以促进电子在样品与导体180之间的自由移动。类似地，层275中的试剂可以促进分析物的反应。

试剂层275可以包括对分析物有特异性的氧化还原酶，其可以促进分析物的反应，同时增强传感器系统对分析物的特异性，尤其是对复杂的生物样品中的分析物的特异性。下面在表II中给出一些特异性氧化还原酶和相应分析物的例子。

表II：

氧化还原酶(试剂层)	分析物
		葡萄糖脱氢酶	β-葡萄糖
葡萄糖氧化酶	β-葡萄糖
		胆固醇酯酶；胆固醇氧化酶	胆固醇
脂蛋白脂肪酶；甘油激酶；甘油-3-磷酸氧化酶	甘油三酯
		乳酸氧化酶；乳酸脱氢酶；心肌黄酶	乳酸盐
丙酮酸氧化酶	丙酮酸盐
		醇氧化酶	醇
胆红素氧化酶	胆红素
		尿酸酶	尿酸
谷胱甘肽还原酶	NAD(P)H
		一氧化碳氧化还原酶	一氧化碳

目前，特别优选的用于葡萄糖分析的氧化还原酶包括葡萄糖氧化酶、葡萄糖脱氢酶、它们的衍生物或它们的组合。

试剂层275还可以包括介体，以有效地将分析物反应的结果传达给表面导体270和/或导体170。介体的例子包括OTM络合物、配位络合物和电活性有机分子。具体的例子包括：二茂铁化合物、亚铁氰化物、铁氰化物、取代或未取代的吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone，PQQ)辅酶、取代或未取代的3-苯基亚氨基-3H-吩噻嗪(PIPT)、3-苯基亚氨基-3H-吩噁嗪(PIPO)、取代或未取代的苯醌、取代或未取代的萘醌、氮(N)氧化物、亚硝基化合物、羟胺、羟基喹啉、黄素、吩嗪、吩嗪衍生物、吩噻嗪、靛酚以及吲达胺。试剂层中可以包含的这些和其他介体可以参考美国专利No.5,653,863、No.5,520,786、No.4,746,607和No.3,791,988以及欧洲专利No.0354441和No.0330517。

目前，特别优选的用于葡萄糖分析的介体包括铁氰化物、六甲基四胺钌、PIPT、PIPO或它们的组合。可用于生物氧化还原系统的电化学介体的综述可以参见Analytica Clinica Acta.140(1982)，第1-18页。

试剂层275、285可以通过诸如印刷、液相沉积或喷墨沉积等任何便利的方式来沉积。在一个方面，各层是通过印刷进行沉积的。在其他因素相同的情况下，印刷刀的角度会反过来影响试剂层的厚度。例如，当印刷刀与基座110成大约82°角而移动时，层厚可以是大约10μm。类似地，当采用与基座110成大约62°的印刷刀角度时，可以产生30μm的较厚层。因此，印刷刀角度越小，则可以提供的试剂层越厚。除了印刷刀角度之外，诸如所用材料的粘性以及筛分尺寸（screen-size）和乳状液组合等其他因素也会影响所得到的试剂层275、285的厚度。

工作电极175还可以包括扩散阻挡层(DBL)，该DBL与试剂层275一体形成，或是独立的层290，如图2所示。因此，可以将DBL形成为导体上的试剂/DBL组合层、导体上的独立层或试剂层上的独立层。当工作电极175包括独立的DBL 290时，试剂层275可以位于或不位于DBL290上。试剂层275可以不位于DBL 290上，而是位于能使得试剂溶解于样品中的传感带100的任意部分上。例如，试剂层175可以位于基座110或盖子120上。

DBL提供一个具有内部容积的多孔空间，可测量物质可以置于该空间中。可以选择DBL的孔，使得可测量物质可以扩散到DBL中，同时使得诸如RB细胞等在体积上较大的样品组分基本上全部排除在外。尽管常规的传感带已经使用了各种材料以从工作电极的表面滤除RB细胞，但DBL提供的是用于接纳并隔离样品的一部分可测量物质的内部多孔空间。

当试剂层275包括水溶性粘合剂时，在进行激发之前任何不溶于样品中的粘合剂部分都可以起到一个完整DBL的作用。DBL/试剂组合层的平均初始厚度优选小于30或23微米(μm)，更优选小于16μm。目前，特别优选的DBL/试剂组合层的平均初始厚度为1~30μm或3~12μm。对于特定的激发长度，可以基于可测量物质从DBL到导体表面（例如图2中导体170的表面或表面导体270的表面）的扩散速率何时变得相对恒定，来选择所需的DBL/试剂组合层的平均初始厚度。

此外，对于短激发长度，使用太厚的DBL可能会延迟可测量物质从DBL到导体表面的扩散速率变得相对恒定的时刻。例如，当包括连续的、由0.5秒弛豫分隔的1秒激发的工作循环施加在使用平均初始厚度为30μm的DBL/试剂组合层的工作电极上时，在至少6个工作循环已经施加(>~10秒)之前，可能达不到优选的、从DBL到导体表面的可测量物质扩散速率。反过来，当相同的工作循环施加在使用平均初始厚度为11μm的DBL/试剂组合层的工作电极上时，第二次激发(~2.5秒)以后就可以达到相对恒定的扩散速率。因此，对于预定的工作循环，DBL的优选平均初始厚度有一个上限。关于DBL厚度、激发长度和达到相对恒定的扩散速率的时间之间的关联的更深入讨论，可以参考2005年10月12日提交的标题为“Concentration Determination in a Diffusion Barrier Layer”的WO 2006/042304。

独立的DBL 290可以包括能提供所需带孔空间、同时部分地或缓慢地溶于样品中的任何材料。在一个方面，独立的DBL 290可以包括不含试剂的试剂粘合剂材料。独立的DBL 290的平均初始厚度可以是至少1μm，优选5~25μm，更优选8~15μm。

图3A和图3B是在施加长读取脉冲与短读取脉冲期间具有一表面导体330和一独立DBL 305的工作电极300。当WB样品被施加在工作电极300上，RB细胞320会覆盖DBL 305。该样品中存在的分析物会形成在DBL 305外部的外部可测量物质310。外部可测量物质310的一部分会扩散至独立的DBL 305之中，从而提供内部可测量物质315。

如图3A中所示，当在工作电极300上施加一个连续10秒的读取脉冲时，外部可测量物质310与内部可测量物质315均会因氧化态的变化而在表面导体330处被激发。在长读取脉冲期间，外部可测量物质310会透过RB细胞320所在的样品区域以及透过DBL 305而扩散至表面导体330。在该读取脉冲期间，透过RB细胞320的外部可测量物质310的扩散会将血细胞比容效应引入到分析中。因为在表面导体330处被激发的可测量物质的主要部分是来自DBL 320外面，所以，施加在具有DBL的传感带上的长读取脉冲可能会与施加在没有DBL的传感带上的短读取脉冲造成相似的血细胞比容效应。

相反地，图3B所示的情况则是向配有DBL的传感带300施加短激发，以激发内部可测量物质315同时基本上不激发DBL 305外面的可测量物质310。在该短激发期间，可测量物质310或者仍残留在DBL 305外面，或者基本上不会透过该DBL扩散抵达表面导体330。依此方式，短激发便可提供基本上降低血细胞比容效应对分析的影响。藉由降低血细胞比容效应，便可降低由于含有RB细胞的样品组成而引入的分析误差(偏差)。

利用一短激发来选择性地分析该DBL内部的可测量物质的另一项优点是，将会降低具有不同帽隙容积的传感带所造成的测量不精确性。传感带之间的帽隙容积差异可能会导致不精确性的原因在于，常规测量装置中的电子组件在每一次分析中均施加相同的电位且实施相同的计算。如果在基本上已经分析过该帽隙中所存在的所有可测量物质时仍继续施加一读取脉冲，那么该分析便不再代表该样品中的可测量物质的浓度，而是代表该帽隙中的可测量物质的量；两者是非常不同的测量结果。因此，具有较大帽隙容积的传感带给出的分析物浓度将会高于具有较小帽隙容积的传感带给出的分析物浓度，和该样品的分析物浓度无关。藉由将分析基本上局限于在该DBL中存在的可测量物质，便可降低因传感带之间的制造差异而导致的不精确性。

图4A与图4B是DBL与短激发结合时测量准确度得到改良的视图。图4A中显示出，在经过1秒激发之后，没有DBL的传感带所导致的16%校准线与48%校准线之间的差异(总血细胞比容偏差幅度)，这代表极大的不准确性。相反地，图4B则显示出，当DBL结合1秒激发之后，上述校准线之间的差异较小，其代表更精确的结果。DBL与短激发结合时的总血细胞比容偏差幅度几乎比没有该DBL时的总偏差幅度小了三分之二。

如上所述，且在WO 2006/042304中有进一步详述，一短读取脉冲或激发可改良分析的准确度和/或精度。然而，如果该分析使用单一短激发，那么在该分析期间便可能无法达到可测量物质从DBL至导体表面的相对恒定扩散速率。此情形也可能造成测量不准确性，因为该DBL内的可测量物质的浓度并未精确地代表该样品中的可测量物质的浓度。此外，单一激发可能无法有效降低来自介体的背底信号。

图5是一种用于判断样品512中分析物522是否存在并且视情况测定分析物浓度的电化学分析方法500，该方法可以克服与短激发相关的缺点。在一个方面，分析500可降低来自介体背底的偏差，同时利用或不利用DBL来提供较短的分析时间。在优选的一个方面，分析500可在少于3分钟或者少于1分钟内完成。在优选的另一方面，分析500可在2~50秒内或是4~32秒内完成。

在步骤510中，样品512会被引入一传感带514之中，如图1A至图1B与图2中所示的传感带。试剂层(如图2中的275和/或285)开始溶于样品512之中，从而进行反应。此时，在该分析中，可以视情况为试剂与样品512发生反应提供一初始时间延迟，或“潜伏周期”。优选的是，上述非必要时间延迟可为1~10秒。初始时间延迟的更深入讨论可在美国专利案第5,620,579号与第5,653,863号中发现。在一个方面，分析500可减少对潜伏周期的需求。

在该反应期间，存在于样品512中的分析物522的一部分会在步骤520中以化学或生物化学方式被氧化或被还原，如通过氧化还原酶而被氧化或被还原。在进行氧化或还原时，电子可以视情况在步骤530中在分析物522与介体532之间传输。

在步骤540中，可测量物质542(其可能是来自步骤520的带电分析物522或是来自步骤530的带电介体532)会以电化学方式被激发(被氧化或被还原)。举例来说，当样品512是含有在步骤520中被葡萄糖氧化酶氧化的葡萄糖且在步骤530中转移一电子以便将铁氰化物(III)介体还原成亚铁氰化物(II)的全血时，那么，步骤540的激发便会在工作电极处将亚铁氰化物(II)氧化成铁氰化物(III)。依此方式，一电子便会选择性地从该葡萄糖分析物传输至该传感带的工作电极，在该处其可被一测量装置(图中未显示)检测到。

激发540包含伏特安培扫描，其中，以基本固定的速率(V/sec)将一变化的电位或“扫描”施加在传感带514的电极之间。该扫描速率可以慢或快；不过，由于门控脉冲序列的性质，以快速扫描为宜。在一个方面，进行电位扫描的速率至少为2mV/sec，优选20~5000mV/sec，更优选200~2000mV/sec。目前，特别优选的扫描速率是500~1500mV/sec。

激发540的持续时间至多为4秒或5秒，优选为小于3秒、2秒、1.5秒或1秒。在另一方面，激发540的持续时间为0.1~3秒、0.1~2秒或0.1~1.5秒。更优选的是，激发540的持续时间是0.4~1.2秒。

在步骤550中，扫描激发540所产生的电流可受到监控，并且作为所施加之电位(电压)的函数而被记录下来。这与常规的安培法和库仑法不同，在该常规分析方法中会施加一恒定电压，并且将电流记录为时间的函数。在一个方面，电流会在激发540期间被监控和记录。在另一方面，电流不会在弛豫560期间被监控，或至少在弛豫560的一部分期间不会被监控。在另一方面，工作电极处的电流与电位可在弛豫560的至少一部分期间被监控，但是该些值并不会用来测定分析物522的浓度。

在步骤560中，该样品经历弛豫，其中，测量装置可通过传感带514来打开电路，从而允许系统弛豫。在弛豫560期间，在激发540期间出现的电流基本上会降低至少一半，优选降低一个数量级，更优选降低至零。优选的是，由开路来提供零电流状态。在一个方面，弛豫560的持续时间至少为10秒、5秒、3秒、2秒、1.5秒、1秒或0.5秒。在另一方面，弛豫560的持续时间是0.1~3秒、0.1~2秒或0.1~1.5秒。优选的是，弛豫560的持续时间是0.2~1.5秒且由一开路来提供。

在弛豫560期间，离子化剂可与分析物进行反应，用于产生额外的可测量物质，而没有电位的影响。因此，对于含有葡萄糖氧化酶和作为试剂的铁氰化物介体的葡萄糖传感器系统来说，可在弛豫560期间响应于样品的分析物浓度来产生额外的亚铁氰化物(被还原的介体)，而没有来自电位的干扰。

激发540、记录550和弛豫560构成单个工作循环。在步骤570中，针对总共至少两个工作循环来说，该工作循环会重复至少一次。在一个方面，针对在180秒内、90秒内甚至更少时间内总共至少三个工作循环来说，该工作循环会重复至少两次。在另一方面，分析500的脉冲序列包括在独立选定的120、90、60、30、15、10或5秒时间周期期间施加的至少4个、6个、8个、10个、14个、18个或22个工作循环。在另一方面，这些工作循环是在5至60秒时间周期期间来施加的。在另一方面，可在30秒或更少时间内施加3至18个或者3至10个工作循环。在另一方面，可在3至16秒内施加4至8个工作循环。

分析500中工作循环的反复“开启”和“关闭”性质与常规方法大不相同，在常规方法中，在读取脉冲的持续时间期间，电压是持续地施加，而电流则是在5至10秒中从一传感带中被持续地取出。对该些常规方法来说，所施加的电压可能具有一固定电位，或者其电位可能会从一正电位延伸至一负电位，或者从一正电位或一负电位延伸至相对于一参比电位为零的电位。即使在一相对零电位处，该些方法会在读取脉冲期间从传感带中持续地取出电流，这让该电化学反应可在该读取脉冲期间持续进行。因此，在该些常规方法中，响应于分析物浓度来产生可测量物质的反应以及可测量物质向工作电极的扩散均会在一常规读取脉冲的零电位部分期间受到电流的影响。由于多次弛豫560的原因，分析500的脉冲序列同样与配合多次测量使用单一长持续时间脉冲的常规方法(如美国专利案第5,243,516号中所披露的那些方法)大不相同。

在步骤580中，可利用一种或多种数据处理来转换所记录的电流值与电压值。该经过转换的数值可用来判断样品512中是否有分析物522存在和/或测定样品512中分析物522的浓度。该经过转换的数值还可用来测定分析500的其它特征，包括：样品的血细胞比容浓度、多个校准组、未填满情形以及传感带中的活性离子化剂含量，叙述如下。

图6A~图6F为门控伏特安培脉冲序列的六个范例，其可用于方法500中。在每一个脉冲序列中，在引入样品之后，会在传感带上施加多个工作循环。每一个工作循环的伏特安培激发部分可以按照线性的方式(图6A)、循环式的方式(图6B)或非循环式的方式(图6C~图6F)来施加。虽然在该些范例中所用的是倾斜(线性)或三角波(循环式或非循环式)激发脉冲；不过，亦可使用兼容于该传感器系统与该样品的其它波形类型。

图6A显示多个倾斜激发，其中，电压以线性的方式随着时间而增大至一端点。图6B显示用于提供循环式数据的多个三角波激发，其包含铁氰化物介体的完整电位范围。图6C显示六个工作循环，包含用于提供非循环式数据的六个三角波激发，其在基本上相同的电压处开始和结束。由于图6C的最后一次激发即终端读取脉冲640缺少弛豫，所以图中仅显示出六个工作循环。图6D显示七个工作循环，包含用于提供非循环式数据的七个三角波激发。第一工作循环前面有一初始潜伏周期。图6E显示用于提供非循环式数据的多个三角波激发，其在不同的电压处开始和结束。图6F显示用于产生非循环式数据的多个三角波激发，其基本上排除铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的氧化峰与还原峰。

终端读取脉冲640可以和前面的工作循环的激发具有相同的持续时间与扫描速率，如图6C中所示；或者，终端读取脉冲640亦可以具有不同的持续时间或速率。在一个方面，相较于前面的工作循环的激发，终端读取脉冲640可以具有更长的持续时间与较高的电压。该较高的电压使得能够检测具有较高氧化电位的物质，例如对照溶液。在2005年4月8日提交的、标题为“Oxidizable Species as an Internal Reference inControl Solutions for Biosensors.”的美国临时申请案第60/669,729号中，可找到关于终端读取脉冲的更完整讨论。

含有已知葡萄糖量的对照溶液可用来验证该分析系统是否正确地运作。特定的对照溶液配方可在下面文献中寻得：美国专利案第3,920,580号、第4,572,899号、第4,729,959号、第5,028,542号、第5,605,837号；以及PCT公开案第WO 93/21928号、第WO 95/13535号、第WO 95/13536号。如果测量装置无法区分来自对照溶液的信号和来自样品的信号，便可能会将对照溶液读数储存为分析物值。因此，举例来说，一患者的葡萄糖读数的历史资料便可能无法精确地反映出糖尿病的状况。

如果该测试仪表无法辨认对照溶液并将它们的响应与血液样品的响应区分开，那么，该对照溶液的葡萄糖读数便会被纳入该葡萄糖测量的历史数据中，其可能会导致错误地解读一患者的糖尿病状况。

图6A~图6F中所示的脉冲序列的每一个工作循环所提供的激发时间的持续时间均短于后面的开路弛豫时间；不过这并非是必要条件。在图6C中，激发的持续时间在1V/sec的速率处为0.8秒，而每一次弛豫的持续时间则约为3.2秒。因此，每一个工作循环的持续时间约为4秒，而该脉冲序列延续约24.8秒，其包含一终端读取脉冲以提供0.226(5.6/24.8)的氧化还原强度(RI)。图6D的脉冲序列提供一较低的RI，其为0.2(5.6/28)，这是因为在第一工作循环前面具有潜伏周期。

对于一脉冲序列来说，RI越高，则由介体引入到分析中的背底不准确性便越低。图6A~图6F中所示的脉冲序列是氧化脉冲，被设计用来激发(举例来说，氧化)一被还原的介体，其是可测量物质。因此，在一特定时间周期中施加在传感带上的氧化电流越大，则由通过分析物氧化以外的路径而被还原的介体所导致的记录电流值的机会便越小。组合之后，门控伏特安培脉冲序列的多次激发便不需要一初始脉冲来恢复该介体的氧化态。对铁氰化物来说，优选RI值至少为0.01、0.3、0.6或1的脉冲序列，目前更优选的RI值则是0.1~0.8、0.2~0.7或0.4~0.6。

在一线性激发期间(如图6A中所示的正向激发610)，测量工作电极处的电流，同时该工作电极处的电位以恒定速率随着时间进行线性变化。激发范围(如从-0.5V至+0.5V)可以涵盖一氧化还原对的被还原态与被氧化态，因此可从第一状态转变成第二状态。在该工作电极处所测得的电流可被视为具有下面三个分量：平衡电流、扩散电流以及表面电流。表面电流通常非常小，其可能是衍生于被吸附在该电极上的任何物质。平衡电流与扩散电流则是所得到的伏特安培图中的主要分量。

一线性伏特安培图(电流与电压的关系图)的特征可以为，起始于一初始电流，抵达一峰电流，并且在激发期间衰减至一较低的有限扩散电流(DLC)水平。该初始电流基本上取决于所施加的电位，而DLC并非如此。如果扫描足够慢，DLC便可被视为是一伏特安培图中的平台区。

DLC区代表的状态是，在导体表面处的可测量物质的氧化或还原达到基本上受限于扩散的最大速率。扩散可能受限于可测量物质从样品移动至导体表面的速率。可选地，当传感带的工作电极包含一DBL时，那么，扩散便可能受限于可测量物质从DBL移动至导体表面的速率。

试剂层再水化之后在一相对恒定的扩散速率处被记录下来的DLC值，可将由于该试剂的再水化速率与扩散速率中的差异所引入的不准确性最小化。因此，一旦抵达相对恒定的扩散速率之后，被记录下来的DLC值便可更精确地对应于可测量物质的浓度，从而更精确地对应于分析物的浓度。

对于一循环式或非循环式激发(分别如图6B和图6C中所示)来说，完成正向激发610之后，便可施加一反向电位线性激发620。激发620的反向电位线性扫描可以基本上按照与正向扫描610相同的速率来施加。因此，该激发范围会从第一较低值扫描至一个较高值，并且返回第二较低值处，其中，分别对于循环式扫描或非循环式扫描来说，该第一较低值与第二较低值可能相同，亦可能不同。循环式激发以及部分实例中的非循环式激发可相对于所施加的电位或相对于氧化还原物质扩散至导体表面的扩散速率来检查氧化还原物质从被还原态转变至被氧化态(或者反之亦然)的结果。

相对于线性激发，循环式激发与非循环式激发可以更好地表征该激发的DLC区域。循环式激发与非循环式激发的优点可能是特别有利于以快速扫描速率来量化源自准可逆氧化还原对的DLC。关于线性与循环式扫描伏特安培法的额外信息可在A.J.Bard与L.R.Faulkner于1980年发表的“Electrochemical Methods:Fundamentals and Applications”中寻得。

图7A为一循环式伏特安培图，图中的数据是来自一铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的25mV/sec循环式激发。该伏特安培图的特征是，在从-0.3V至+0.6V扫描的正向部分期间会有一正向电流峰，其代表的是亚铁氰化物氧化，并且在从+0.6V回到-0.3V的反向电压扫描期间会有一反向电流峰，其代表的是铁氰化物还原。当参照对电极时，该正向电流峰与反向电流峰的中心位于该亚铁氰化物/铁氰化物氧化还原对的形式电位E^0′附近。在这一方面，上述对电极的电位基本上是取决于铁氰化物(其是存在于所述对电极上的主要氧化还原物质)的还原电位。

虽然开始进行正向扫描与反向扫描的电位(激发范围)可经过选择从而包含氧化还原对的被还原态与被氧化态，但可以缩小激发范围以缩短分析时间。不过，该激发范围优选包含该氧化还原对的DLC区域。举例来说，在25mV/sec的扫描速率处，该亚铁氰化物/铁氰化物可逆氧化还原对中的被还原[Red]物质与被氧化[Ox]物质的浓度以及所生成的电极电位可利用下面的能斯脱（Nernst）公式来描述。

在该能斯脱公式中，R为气体常数8.314焦耳/(摩尔·K)，F为法拉第常数96,5000库仑/当量，n为每摩尔的当量数，而T为以开尔文(Kelvin)为单位的温度度数。当工作电极处的电位参照其自身的氧化还原电位时，形式电位E^0'基本上将会变成零，且该公式会简化为：

$E=0.059\log \frac{\left[\mathrm{Ox}\right]}{\left[\mathrm{Red}\right]}=0.059\log \frac{\left[{\mathrm{Fe}\left(\mathrm{CN}\right)}_6^{-3}\right]}{\left[{\mathrm{Fe}\left(\mathrm{CN}\right)}_6^{-4}\right]}---\left(2\right)$

对公式(2)来说，当该被氧化的介体与该被还原的介体的比例变化10倍时，工作电极处的电位便会改变约60mV。反之亦然。因此，当铁氰化物[Ox]与亚铁氰化物[Red]浓度之比为10:1、100:1、1000:1和10,000:1时，该工作电极处的电位将分别与零电位相隔约60、120、180和240mV。

因此，当铁氰化物与亚铁氰化物之比为~1000:1时，-180mV至+180mV的扫描范围便会对该工作电极处的被还原的物质提供基本上完全的氧化作用。在180mV处，氧化速率会受限于该介体的还原形式能够多快地扩散至导体表面，且从这个电位往前，存在着一个DLC区。因此，如果将反向点设成与零电位相隔~400mV，便可提供~200mV的DLC区。

对可逆系统来说，可以优选的是，提供一个从400至600mV的激发范围，从而可在该氧化还原对的形式电位E^0′每一侧上的200~300mV处进行激发。对准可逆系统来说，可以优选的是，提供一个从600至1000mV的激发范围，从而可在该氧化还原对的形式电位E^0′每一侧上的300~500mV处进行激发。

对准可逆系统来说，越大的激发范围可能会越好，因为DLC区可能会比较小。除了原本是准可逆的氧化还原对以外，快速扫描激发还可让一在慢速激发速率处是可逆的氧化还原对展现准可逆行为。因此，可以优选的是，在快速激发速率处为可逆氧化还原对提供一个较大的准可逆激发范围。

优选的是，该选定的激发范围会提供至少25、50、100、150或300mV的DLC区。在另一方面，一循环式或非循环式激发的反向点可经过选择，从而可提供25~400mV、50~350mV、100~300mV或175~225mV的DLC区。对可逆系统来说，一循环式或非循环式激发的反向点可经过选择，从而可提供180~260mV或200~240mV的DLC区。对准可逆系统来说，一循环式或非循环式激发的反向点可经过选择，从而可提供180~400mV或200~260mV的DLC区。

一旦该反向点经过选择从而提供所希望的DLC区之后，便可为一非循环式扫描选出反向扫描的持续时间。如图7B中所示，在约-0.025mV处开始进行正向扫描且终止反向扫描可使得一非循环式扫描所含的正向电流峰多于反向电流峰。根据图7B的比较，虽然从循环式扫描(a)与非循环式扫描(b)所获得的峰电流不同，但是该些扫描的DLC区却几乎相同，尤其是对反向扫描来说。

在另一方面，如图7C中所示，该反向激发可终止于该反向电流峰到达之前。当在足够的负电位处(如图7C中的-0.3mV处)开始进行正向激发直到该氧化还原对之电位范围的中间处(如图7C中的-0.05mV处)时，该正向激发便包含该氧化还原对之氧化还原电位的完整范围。因此，例如通过在与该反向点沿负向相隔50~500mV、150~450mV或300~400mV的电位处终止该反向激发，便可排除该铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对的反向电流峰。

同样地，通过在该反向激发电流的值偏离该DLC时来终止该激发，亦可让该反向激发终止于该反向电流峰抵达之前。可利用至少2%、5%、10%或25%的反向激发电流变化来表示该反向激发电流峰之起始位置。

图7D中比较了一含有氧化还原对之正向与反向氧化峰的1V/sec循环式伏特安培图以及一排除了氧化还原对之正向与反向氧化峰的1V/sec非循环式伏特安培图。该非循环式激发的起始点和结束点为200mV，而反向点为300mV。该铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原对之DLC区内的非循环式激发的优选激发范围是10~200mV，更优选50~100mV，其排除了正向与反向氧化峰与还原峰。虽然含有完整扫描范围的循环式伏特安培图在抵达该电流峰之后大幅衰降，不过，非循环式伏特安培图却在该扫描范围上提供一基本平坦的电流区。此电流区可能与该样品的分析物浓度直接相关联。

在图7D中可以看出，针对非循环式激发所记录下来的电流在数值上小于针对循环式激发所记录下来的电流，且非循环式激发的背底电流比较低。这一降低背底电流的优点是意外达成的，其并不必启动该循环式激发之还原峰部分中的非循环式激发。因此，由于背底电流降低的原因，使得信号与背底之比增大，所以，一氧化还原对之DLC区内的快速短非循环式激发便可提高分析物测定结果的精确性。

相较于线性激发，循环式激发与非循环式激发可提供多项好处。在一个方面，与正向扫描的DLC区相比，从该反向点至该反向电流峰起始点的反向扫描部分能够更好地代表真实的DLC值。该反向激发的DLC区可以更精确代表准可逆氧化还原系统的分析物浓度，或具有快速激发速率，因为正向激发可能不显示一独立的DLC区。

非循环式激发可能具有优于循环式激发的多项优点，这些优点包含：激发时间较短，以及可明显减少被电化学转变至可测量状态之介体的量。因此，如果介体响应于分析物而被还原且在测量期间被电化学氧化的话，那么在该被氧化的介体被电化学还原之前就终止该反向激发，便可减少该样品中不响应于该分析物的被还原介体的量。同样地，在该可测量物质被还原之电位以上的电位处开始该正向激发，也可减少该样品中不响应于该分析物的被还原介体的量。两种非循环式激发都可具有较短的分析时间，这对用户来说是一项极大的好处。

图8A~图8D是对于含有0、50、100和400mg/dL葡萄糖的40%血细胞比容WB样品，利用七个三角波形的激发根据图6C中的脉冲序列所绘制的输出动态电流与电位的函数关系图。扫描速率为1V/sec。图中并非采用常规的长持续时间读取脉冲，其会造成该可测量物质的大量氧化，取而代之的是，图中的每一个三角激发后面均跟着一弛豫，从而使得该电流曲线出现中断。每个相继激发的电流均被绘制成一条不同的“rep”线，因此，在每一个图中均会有rep 1至rep 7。

图8A~图8D的伏特安培图中的该多个激发中每一者(每一条rep)的电流值均会被转换成单一数据点且被连接起来以提供图9A~图9C的轮廓曲线。对图9A与图9B来说，是提供在每一个相继激发的DLC区中的相同电位(如300mV)处选择一电流值来达到该转换的目的。在图9A中，从脉冲序列的结束处，将来自图8A~图8D的电流值直接绘制成时间的函数。在图9B中，会在绘制之前先对该些电流值进行半积分数据处理。对图9C来说，会通过选择每条rep的峰电流值且使用半微分数据处理来将该多个激发转换成单一数据点。依此方式，将该轮廓曲线的X轴以时间来表示，从而模拟在稳态中从一常规系统所获得的数据，其中，电流随着时间的变化基本上恒定。虽然可以以多种方式来处理所记录的伏特安培图电流以取出有用的信息，不过，目前优选的数据处理方式则是半积分、半微分和微分。

从该门控伏特安培脉冲序列中所获得的动态电流曲线基本上异于从使用单一读取脉冲的常规分析中所获得的电流曲线。虽然从单一读取脉冲中所记录的电流是衍生自单一弛豫/扩散，然而，该动态电流之轮廓曲线中的每一个时间点则是源自于一次在一独立弛豫/扩散过程后面的激发。此外，电流与分析物浓度之间的关联性会随着激发长度的增加而下降，其通常是因为血细胞比容效应所导致。因此，使用多个短激发的分析的精确性可能会高于使用一具有由多个激发组合而成之持续时间的较长读取脉冲的分析。

下文将说明对葡萄糖分析进行前述这些的数据处理。然而，用于转换电化学电流的数据处理以及相关数字实际应用的更深入讨论可在下面文献中寻得：Bard,A.J.和Faulkner,L.R.在1980年发表的“Electrochemical Methods:Fundamentals and Applications”；Oldham,K.B.在《Anal.Chem.》（1972年,44期、第196页）上发表的“ASignal-Independent Electroanalytical Method”；Goto,M.和Oldham,K.B.在《Anal.Chem.》（1973年,45期第2043页）上发表的“Semi-integralElectroanalysis:Shapes of Neopolarograms”；Dalrymple-Alford,P.、Goto,M.和Oldham,K.B.在《Anal.Chem.》（1977年,49期,第1390页）上发表的“Peak Shapes in Semi-differential Electroanalysis”；Oldham,K.B.在《Anal.Chem.》（1986年,58期,第2296页）上发表的“Convolution:A General Electrochemical Procedure Implemented by a UniversalAlgorithm”；Pedrosa,J.M.、Martin,M.T.、Ruiz,J.J.和Camacho,L.在《J.Electroanal.Chem.》（2002年,523期，第160页）上发表的“Application of the Cyclic Semi-Integral Voltammetry and CyclicSemi-Differential Voltammetry to the Determination of the ReductionMechanism of a Ni-Porphyrin”；Klicka,R在《J.Electroanal.Chem.》（1998年,455期,第253页）上发表的“Adsorption in Semi-DifferentialVoltammetry”。

对一伏特安培图进行半积分可将DLC与受到血细胞比容影响的平衡电流(初始峰)分离，因为对于该血细胞比容与该受到血细胞比容影响的平衡si电流可观察到独立的信号。这在慢速扫描速率处尤为适用。实验所得的伏特安培电流i(t)的半积分的数学形式如下：

$\frac{d^{-1/2}}{{\mathrm{dt}}^{-1/2}}i\left(t\right)=I\left(t\right)=\frac{1}{{\mathrm{\π}}^{1/2}}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}\frac{i\left(u\right)}{{(t-u)}^{1/2}}\mathrm{du}---\left(3\right)$

其中，i(t)是在扫描期间所获得的伏特安培电流作为时间的函数；

I(t)为i(t)的转换与半积分；

u为一转换参数；以及

d^-1/2/dt^-1/2为半积分运算子。

在足够高的氧化电位处，稳态半积分电流如下：

I_lim=nFAD^1/2C(coul/sec^1/2)                   (4)

其中，I_lim为在可氧化物质的表面浓度为零的条件下的DLC。请注意，半积分电流的单位为coul/sec^1/2，而不同于用来表示电流的传统单位coul/sec。

为简化起见，I_lim称为半积分DLC(SI)，单位为coul/sec^1/2。SI电流(coul/sec^1/2)仅为电流(coul/sec)的半步积分。半步积分根本不同于库仑法，在库仑法中是对i-t曲线进行全积分，以提供通过电极的总电荷。

虽然公式(3)提供半积分的理论定义，不过对数字处理来说，可在t=0与t=NΔt之间将i-t数据分为N个等距时间间隔。公式(5)便提供其中一种此类数字处理算法，其中，t=kΔt而u＝j△t，且i是在每一个间隔的中点处决定的。

$I\left(\mathrm{k\Δt}\right)=\frac{1}{{\mathrm{\π}}^{1/2}}\underset{j=1}{\overset{j=k}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{i(\mathrm{j\Δt}-1/2\mathrm{\Δt})\mathrm{\Δt}}^{1/2}}{\sqrt{k-j+1/2}}---\left(5\right)$

优选的数字处理算法如下：

$I\left(\mathrm{k\Δt}\right)=\frac{1}{{\mathrm{\π}}^{1/2}}\underset{j=1}{\overset{j=k}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\Γ}(k-j+1/2)}{(k-j)!}{\mathrm{\Δt}}^{1/2}i\left(\mathrm{j\Δt}\right)---\left(6\right)$

其中，Γ(x)为x的伽玛函数，且Γ(1/2)=π^1/2，Γ(3/2)=1/2π^1/2，Γ(5/2)=3/2·1/2π^1/2，等等。

从公式(4)中可看出，SI电流缺少常规安培法的时间相依因子。因此，SI电流响应可视为一连串的平台电流，而不是从常规安培法中所获得的连续改变的安培电流。因为半积分允许对该DLC的量化，所以相较于量化峰电流，可使用较快的扫描速率。因此，与半积分相结合的线性、循环式或非循环式伏特安培法可响应于葡萄糖浓度迅速地产生一DLC。依此方式，便可减少库仑法的长等待时间以及常规安培法中电流的非稳态性质等缺点。

公式(4)还显示出可逆或准可逆氧化还原对更适于使用半积分。这是因为一可逆或准可逆氧化还原对的半积分能够从该被还原态急遽地转变成被氧化态(反之亦然)且呈现出一宽广的DLC区，从而使得更容易判断该转变。铁氰化物/亚铁氰化物以及六甲基四胺钌的+3态与+2态均是展现出较好的可逆(慢速扫描)行为或准可逆(快速扫描)行为的氧化还原对范例。

即使是配合可逆或准可逆氧化还原对，被不良激活的电极仍可能不会提供一可接受的DLC情况。因此，可使用例如美国专利案第5,429,735号中所述的电极激活程序来实现较佳的电极活性。

除了半积分之外，还可使用一伏特安培图的半微分，从而通过测量该半微分的峰来量化该分析物。实验所得的伏特安培电流i(t)的半微分的数学形式如下：

$\frac{d^{1/2}}{{\mathrm{dt}}^{1/2}}i\left(t\right)---\left(7\right)$

$\frac{d^{1/2}}{{\mathrm{dt}}^{1/2}}i\left(t\right)=\frac{\mathrm{dI}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\frac{1}{{\mathrm{\π}}^{1/2}}\underset{0}{\overset{t}{\∫}}\frac{i\left(u\right)}{{(t-u)}^{1/2}}\mathrm{du}\right],\left({\mathrm{coul}/\sec }^{3/2}\right)---\left(8\right)$

其中，I(t)为时间函数i(t)的半积分。用于下文所述之半积分、半微分和微分数据处理的公式均可利用2004年4月26日修正的ElectrochemicalWorkstation软件包第4.07版来执行，其配合CH InstrumentsElectrochemical Workstation第CHI 660A型。

图10A是图7A中循环式伏特安培图的半积分曲线。同样地，图10B是图7C中非循环式伏特安培图的半积分曲线，其中，反向激发终止于该反向电流峰起始点之前。图10C确立了在绘制图7B之循环式激发与非循环式激发的半积分时，回程扫描的DLC区已经建立，从而可获得精确的电流读数，即使在与该反向点相隔50mV的小幅距离处。此外，该半积分曲线的峰部分会响应于该样品的血细胞比容含量，且该峰的大小可能和血细胞比容水平具有量上的关系。

图10D为图7D的循环式激发以及200~300mV非循环式激发的半积分。短非循环式激发的si伏特安培图的形状异于循环式激发的伏特安培图，因为在非循环式激发中并没有氧化-还原转变区。通过在DLC区之中开始该非循环式激发，那么相较于在循环式伏特安培图中所观察到的，背底si电流会以更快的速率下降，从而改良非循环式激发的信号与背底之比。此外，该非循环式激发的反向si电流显现出一平台，其会比正向si电流更精确地描述该样品的分析物浓度。依此方式，相较于循环式激发，DLC区的非循环式扫描便能够提高分析的精确性。

图11是对于含有0、56、111、221.75、455.25以及712.5mg/dL血浆葡萄糖的WB样品，根据一个七次激发脉冲序列的半积分伏特安培图所绘制的轮廓曲线。对每一个上述葡萄糖浓度来说，每一个葡萄糖浓度均在轮廓曲线的最高电流值处达到与DBL再水化有关的平衡。因此，读数1110(最高)以及读数1120(较低)确立了对455mg/dL葡萄糖浓度来说在约四秒处便达到与DBL再水化有关的平衡。

在一相对恒定的扩散速率处被记录的电流值可将因试剂再水化速率差异与试剂扩散速率差异所引入的不精确性最小化。因此，一旦抵达相对恒定的扩散速率之后，该被记录的电流值便可更精确地对应于可测量物质的浓度，从而可更精确地对应于分析物的浓度。此外，对图11来说，可在短短的七秒内便完成整个分析，因为一旦知道该轮廓曲线的最高电流值1110之后，其值便可直接与分析物浓度产生关联。还可获得额外的数据点以降低归因于介体的背底误差，如前面针对RI所讨论的那样。

可用来产生一轮廓曲线的另一种数据处理形式是半微分。半微分的其中一种施行方式是采用半积分的全步微分，如前面针对公式(8)所述的那样。与半积分曲线中代表伏特安培扫描的平台区不同的是，半微分曲线将伏特安培扫描数据转换成中心位于氧化还原对之转变处的峰。

图12A为一20%血细胞比容WB样品中之16mM亚铁氰化物的循环式伏特安培图(a)、半积分(b)和半微分(c)。在此实例中，该传感带的工作电极上没有酶与被氧化的介体。图12B为图12A的半微分曲线放大图，显示了正向扫描的峰高度。正向或反向扫描峰高度的值可与该样品中之分析物浓度产生关联。此外，半微分数据处理本来便可对葡萄糖测定结果进行血细胞比容补偿，尤其是对于血细胞比容低于40%的样品。在2005年5月16日提交的、标题为“Voltammetric Systems for AssayingBiological Analytes”的WO 2005/114164之中，可寻得对葡萄糖分析进行半微分数据处理之更详细说明。

除了半积分数据处理与半微分数据处理之外，亦可利用微分数据处理来产生一轮廓曲线，从而测定该样品中之分析物的浓度。图13A~图13C为具有20%、40%、60%血细胞比容的样品的循环式伏特安培图的微分曲线。这些微分曲线显示出当电压升高时电流刚开始会升高，接着便会下降，且最后会到达DLC区。在图12A~图12C中可看见在位于约0.1伏处的负峰中的血细胞比容效应，当负峰值越大，便反映出越高的RB细胞浓度。

虽然正微分峰值与负微分峰值(如图13B中的微分曲线中所示的那些值)对浓度有依赖性，不过，负峰与正峰的比例却可抵销该浓度依赖性，从而依赖于血细胞比容。因为此比例(HI-DER)和浓度无关且依赖于血细胞比容，因此该比例表示该样品中的血细胞比容百分值。因此，可利用该些微分峰的比例来确定一用于分析物测定的血细胞比容补偿公式。在WO 2005/114164中可寻得对葡萄糖分析进行微分数据处理的更详细说明。

该门控脉冲序列除了能够降低因血细胞比容效应与介体背底信号所导致的不精确性之外，每个激发的动态电流曲线与所生成的轮廓曲线的结合亦可用来为该传感器系统提供多组校准常数，从而提高分析的精确性。所获得的每一组校准常数均可用来将一特定电流读数与该样品中可测量物质的一特定浓度产生关联。因此，在一个方面，通过将利用多组校准常数所获得的葡萄糖值取平均，便可达到提高精确性的目的。

常规的电化学传感器系统通常使用一组校准常数(如斜率与截距)来将电流读数转换成该样品中之分析物的一对应浓度。不过，因为测量中所含的随机噪声的原因，单组校准常数可能会导致从该被记录的电流值中测定出来的分析物浓度并不精确。

通过在一门控伏特安培脉冲序列的每一个工作循环内的固定时间处进行数据处理之后来取得电流值或经过转换的电流值，便可建立多组校准常数。图14是对于图11的轮廓曲线在7.4、10.65、13.9和17.15秒处被记录下来的半积分电流。这四条校准线中的每一条均彼此独立，且能以至少两种方式来使用。

首先，可使用该多组校准常数来确定在该脉冲序列期间应该施加的工作循环的数量，以达到所希望的准确度与精度。举例来说，如果从最初的三个激发所获得的电流值表示出高葡萄糖浓度，例如>150或200mg/dL，那么该传感器系统便可提早终止该分析，例如在图11中所示的第4个激发之后便终止。依此方式，便可显著地缩短该分析所需的时间。因为高葡萄糖浓度处的不精确性通常小于低葡萄糖浓度处的不精确性，所以便可能达到上述缩短时间的目的。相反地，如果从最初的三个激发所获得的电流值表示出低葡萄糖浓度，例如≤150或100mg/dL，那么该传感器系统便可将该分析延伸至大于5个或7个激发。因此，通过纳入5个或更多个工作循环便可提高该分析的准确度和/或精度。

其次，可利用该多组校准常数，从而通过取平均来提高该分析的准确度和/或精度。举例来说，如果目标葡萄糖测量时间为17.15秒，那么便可利用对应校准线中的斜率与截距，使用10.65、13.9和17.15秒处的电流来计算葡萄糖浓度；所以，G_10.65=(i_10.65-Int_10.65)/Slope_10.65、G_13.9=(i_13.9-Int_13.9)/Slope_13.9以及G_17.15=(i_17.15-Int_17.15)/Slope_17.15。理论上，此三个葡萄糖值应该相等，差别仅在于随机偏差。因此，可将该些葡萄糖值G_10.65、G_13.9和G_17.15取平均，且可计算出最终的葡萄糖值(G_10.65+G_13.9+G_17.15)/3。对来自各校准线的值取平均就能以1/√3的速率降低噪声。

诸如图6C中所示的包含相对较短的激发和相对较长的弛豫的门控伏特安培脉冲序列的非预期优点是能够简化校准。虽然可从该动态与轮廓曲线中获得的该多组校准常数有利于提高分析的准确性，不过，诸如图6C中所示的脉冲序列却可利用单组校准常数来提供与使用多组校准常数而获得的准确性类似的准确性。在图11的轮廓曲线及图14中所生成的校准线中可观察到此效应。

此意外提高的精确性可能是因为具有与短弛豫相比相对较长的弛豫时间的关系。在一个方面，激发/弛豫时间(ERT)比优选为0.3~0.2，更优选的是，ERT比为0.27~0.22。举例来说，一具有0.25(0.8秒/3.2秒)ERT比的门控伏特安培脉冲序列(如图6C中所示)可能优于一具有大于0.3ERT比的脉冲(如图6B中所示的具有0.56(1.4秒/2.5秒)ERT比的脉冲序列)。虽然不希望局限于任何特殊理论，但是，该相对较长的弛豫时间却可提供下面的状态：利用扩散进入该DBL之中的可测量物质的供应速率，便可平衡可测量物质在激发期间的平均消耗速率。依此方式，该多组校准常数便可简化为单组校准常数，而将被记录的数据转换成分析物浓度则可通过如下方式来简化：对在测定该分析物浓度之前被记录下来的电流数据进行平均处理。

由该多个工作循环提供的动态电流曲线可用来判断该传感带是否未被样品填满，从而允许该用户可增添额外的样品至该传感带。除了工作电极与对电极之外，常规传感器系统亦可通过使用第三电极或电极对来判断未填满状况；不过，该第三电极或电极对却会提高该传感器系统的复杂性与成本。

常规的两电极系统可能能够确认一次分析为“不良分析”，但是却可能无法判断造成该不良分析的原因是由未填满或由具有缺陷的传感带所造成的。判断是否由于未填满而造成该分析失败的能力相当有益，因为未填满是可以通过增添额外样品至同一传感带且重复进行分析来校正的，从而防止一良好的传感带遭到丢弃。

图15是从一未填满的传感带获得的循环式伏特安培图，而图8A是根据正常填充的传感带从一门控伏特安培脉冲序列所获得的一系列七个循环式伏特安培图。在两个实例中，扫描速率均为1V/sec。即使是图8A的样品不含有任何葡萄糖而用于图15的样品含有400mg/dL葡萄糖，从具有400mg/dL葡萄糖浓度的未填满传感带中所获得的电流值会远低于从不含有任何葡萄糖的正常填充传感带中所获得的电流值。因此，可通过该脉冲序列的第二工作循环来判断所获得的电流低于先前选定值且判断该传感带未填满。举例来说，对图15的系统来说，低于0的初始电流值便表示该传感带未填满。

依此方式，本发明的该门控伏特安培脉冲序列可在一两电极传感带中进行未填满检测，对常规传感器系统来说，此项功能通常需要用到一第三电极。此外，该未填满判断可在不到5秒的时间内完成，让该测量装置有时间发出信号通知该用户(例如通过发送一信号给一发光装置或一显示器)来增加更多的样品至该传感带。

基于传感带之分析方法的准确性的常见问题是，该试剂(尤其是酶)会随着时间而降低质量。酶质量降低的其中一种效应是该校准值发生改变，从而改变分析的精度和/或准确度。

由本发明的多个工作循环所提供的该动态电流曲线可用来测定老化传感带的活性离子化剂含量，其中该离子化物质可能已经降解（degrade）。知道能够与该分析物进行反应的离子化剂的量便可用于确认有缺陷的传感带且可用于校正分析物浓度值，从而提供该分析所希望的准确度和精度。依此方式，便可获得对传感带的分析的准确度和/或精度，这些传感带因制造可变性或试剂降解的原因而具有变动的活性离子化剂的量。

图16A是对于WB之中含有100mg/dL葡萄糖与40%血细胞比容的样品，利用1V/sec扫描速率从五个传感带中所获得之循环式伏特安培图的半积分曲线。虽然图16A显示的是非循环式伏特安培图，不过，该方法亦可应用于循环式扫描。该传感带之试剂层中所使用的离子化剂为葡萄糖氧化(GO)酶。相对于形成该试剂层之材料的总干重量，每一传感带中所包含的GO的干重量百分比(重量/重量)为百分之1.7、3.5、5.3、7或10。从图中可以看出，当离子化剂的百分比提高时，正向扫描的电流值便会相对于反向扫描的电流值而提高。因此，正向扫描电流值与反向扫描电流值之间的差异便可用来测定传感带之试剂层中的活性离子化剂的百分比。

图16B是在0.15电位处取得的正向与反向扫描si电流值之比与GO百分比的函数关系图。一旦确定了该正向与反向电流比例以及该活性GO百分比之间的关联之后，便可根据针对一传感带所测得的电流值中确定出在一试剂层中存在的活性GO的量。可在该脉冲序列的分析物分析部分之前或期间来确定该正向与反向扫描的比例，从而让用户能够被告知该传感带是否有缺陷。

接着，便可通过例如图16C中所示的关系，利用该传感带的真实活性离子化剂含量来变更校准斜率。图16C是传感带的线性响应校准之斜率的典型响应与GO含量(干重量百分比)的函数关系图。此关系图显示出，随着GO含量增加，校准斜率便下降。因此，如果从图16B中算出该试剂层的真实GO含量，便能够以该GO含量作为输入，从图16C的二阶多项式中计算出基于该GO的传感带的受到影响的斜率。接着，便可响应于该传感带之试剂层中的活性离子化剂的不同量，使用该输出的斜率来校正该葡萄糖浓度值。依此方式，便可降低因酶降解所导致的不准确性和/或不精确性。

图17为一测量装置1700的示意图，其包含接点1720，用于和电路1710及一显示器1730进行电通信。在一个方面，测量装置1700是便携的且适于手持并收纳一传感带，如图1A中所示的传感带100。在另一方面，该测量装置1700是一手持式测量装置，其适于收纳一传感带且提供门控伏特安培脉冲序列。

接点1720适于与电路1710及一传感带的接点(如图1B中所示的传感带100的接点170与180)进行电通信。电路1710可能包含一充电器1750、一处理器1740和一计算机可读存储介质1745。充电器1750可能是一恒电位器、一信号发生器或是类似的设备。因此，充电器1750可供应一电压给接点1720，同时记录所生成的电流从而充当一充电器-记录器。

处理器1740可与充电器1750、计算机可读存储介质1745以及显示器1730进行电通信。如果该充电器不适于记录电流的话，那么处理器1740可以适于记录接点1720处的电流。

计算机可读存储介质1745可为任何的存储介质，例如磁存储器、光存储器、半导体存储器等。计算机可读存储介质1745可为一固定式存储装置或是一可移动式存储装置(例如可移动式存储卡)。显示器1730可为模拟式或数字式，在一个方面，可以是一适合于显示数值读数的LCD显示器。

当盛装样品的传感带中的接点与各接点1720进行电通信时，处理器1740便可指示充电器1750供应一门控伏特安培脉冲序列给该样品，从而开始进行分析。处理器1740可响应于例如一用户输入或可响应于下面的情况而开始进行分析：一传感带的插入、样品施加于一先前插入的传感带中。

关于实施该门控伏特安培脉冲序列的指令可由计算机可读存储介质1745中所储存的计算机可读软件码来提供。该码可能是一目标码或是用于描述或控制本申请案中所述之功能的任何其它码。由该门控伏特安培脉冲序列所产生的数据可经历一项或多项数据处理，包括在处理器1740中测定衰变速率、K常数、斜率、截距和/或样品温度，而且将诸如经过校正的分析物浓度等结果输出至显示器1730。利用和该脉冲序列有关的指令，便可由处理器1740根据计算机可读存储介质1745中所储存的计算机可读软件码中来进行数据处理。

范例

范例1：收集伏特安培数据

图7A的循环式伏特安培图是以0.025V/sec的扫描速率，1V/sec线性变化的方式在一传感带的工作电极与对电极之间施加一电位，从CHElectrochemical Work Station中所取得的。在施加该电位期间在该工作电极处所产生的电流会被记录下来且绘制成与所施加之电位的函数关系图。在初始的0.8秒激发之后，该恒电位器会打开电路以提供一3.2秒的弛豫。利用图6C的脉冲序列，将六个额外的激发施加给该传感带。依此方式，便会分别得到针对0、50、100和400mg/dL葡萄糖浓度的七个非循环式伏特安培图，如图8A~图8D中所示。

范例2：建立用于多种数据处理的轮廓曲线

图9A、图9B和图9C分别为未经过处理的伏特安培电流、半积分数据处理和半微分数据处理的轮廓曲线图。图9A中，在0.3V处未经过处理的电流值会从每一个正向扫描中被取出，以提供七个数据点。所生成的轮廓曲线图将未经过处理的电流值表示为时间的函数，因为每一个工作循环包含一0.8秒的激发且后面跟着3.2秒的弛豫。

图9B为根据公式(3)的半积分数据处理而转换的且由公式(5)与(6)提供的相同伏特安培数据的轮廓曲线图。所提供的半积分数据处理是利用2004年4月26日修正的CH Electrochemical Work Station软件包第4.07版来施行，其配合CH Instruments Electrochemical Workstation第CHI660A型。经过半积分处理之后，在0.3V处的半积分电流会从每一个扫描的反向部分中被取出，且被绘制成与时间的函数关系图，如前面参考图9A中所述的那样。

图9C为根据公式(8)的半微分数据处理而转换的相同伏特安培数据的轮廓曲线图。所使用的半微分数据处理是利用2004年4月26日修正的CH Electrochemical Work Station软件包第4.07版来施行，其配合CH Instruments Electrochemical Workstation第CHI 660A型。经过半微分处理之后，峰电流值会从每一个扫描中被取出，且被绘制成与时间的函数关系图，如前面参考图9A与9B中所述的那样。因此，图9C的Y轴的单位为半微分电流的μCoul/sec^3/2。

范例3：建构校准关系图且测定分析物浓度

如图14中所示，一用于半积分数据处理方法的校准关系图会通过从图9B中8.8、12.8、16.8和20.8秒处四个不同的葡萄糖浓度中所取得的半积分电流且以将该电流绘制成与YSI血浆葡萄糖浓度的函数关系而形成。葡萄糖样品浓度是通过如下方式根据该校准关系图而测定出来的：在源自一样品测量的半积分处理电流中，在一特定时间处插入该校准线的斜率与截距。

未经过处理及经过半微分处理的数据的校准关系图则是以雷同的方式来产生。接着，便可使用该校准关系图根据在一特定时间处所取得的未经过处理及经过半微分处理的测量电流值来测定葡萄糖样品浓度。

范例4：根据多个校准组来测定分析物浓度

图4为时间长达20.8秒的至少四条校准线。对于16.8秒的分析时间来说，是使用8.8秒与12.8秒处的校准点来校准该葡萄糖值。根据8.8、12.8和16.8秒校准点所算出的三个葡萄糖值是被8.8、12.8和16.8秒激发前面的弛豫时间所隔离的独立氧化结果。虽然代表相同样品的葡萄糖浓度，不过，该浓度值却会因实验噪声而不同。因此，通过平均该些值而得到G=(G_8.8+G_12.8+G_16.8)/3，便可提高最终葡萄糖浓度值的信噪比。

虽然本文已经说明本发明的各项具体实施例，不过，本领域普通技术人员将会明白，本发明的范畴亦可能涵盖其它具体实施例与实施方式。

Claims (27)

1.一种发信号通知用户向传感带添加额外样品的方法，所述传感带包括两个电极，所述方法进一步包括：

通过所述传感带的所述两个电极向所述样品施加门控伏特安培脉冲序列，所述脉冲序列包括至少两个工作循环，

其中，所述至少两个工作循环中的每一个包括激发和弛豫，以及

其中，所述至少两个工作循环的激发含有随着时间而变化的电位；

通过将预选值与根据含有至少两个工作循环的门控伏特安培脉冲序列而记录下来的至少一个电流值进行比较，判断所述传感带是否未填满；以及

如果所述传感带未填满，则发信号通知用户向所述传感带添加额外样品。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述判断是在少于五秒的时间内完成的。

3.如权利要求1所述的方法，其中，如果所述传感带未填满，所述至少一个电流值低于所述预选值。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲序列在90秒内包括至少三个工作循环。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述脉冲序列在5秒内包括至少三个工作循环。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述两个电极是对电极和工作电极，所述工作电极包括扩散阻挡层。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述随着时间而变化的电位以至少2mV/sec的速率线性变化。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述激发从由线性激发、循环式激发、非循环式激发以及它们的组合构成的组中选择。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述激发是非循环式激发并且基本上排除响应于所述样品中分析物浓度的可测量物质的反向氧化峰或反向还原峰。

10.如权利要求1所述的方法，其中，

所述激发是非循环式激发，并且在反向电流峰的起始点之前终止，

所述激发是非循环式激发，并且基本上排除响应于所述样品中分析物浓度的可测量物质的正向和反向氧化峰及还原峰，

所述激发是非循环式激发，并且基本上在氧化还原对的有限扩散电流区之内。

11.一种用于测定样品中的分析物浓度的伏特安培法，所述伏特安培法包括：

向所述样品施加脉冲序列，所述脉冲序列包括具有激发/弛豫时间之比为0.3～0.2的至少两个工作循环；

测量从所述至少两个工作循环所生成的电流；以及

从所述生成的电流中测定所述样品中的所述分析物的浓度。

12.如权利要求11所述的方法，其中，根据伏特安培法测定的所述分析物的浓度比用激发/弛豫时间之比大于0.3的另一种方法测定的所述样品中的分析物的浓度更精确。

13.如权利要求11所述的方法，其中，所述脉冲序列在90秒内包括至少三个工作循环。

14.如权利要求11所述的方法，其中，所述脉冲序列在5秒内包括至少三个工作循环。

15.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少两个工作循环中的每一个包括激发，以及，其中，

所述激发包括以至少2mV/sec的速率线性变化的电位。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述激发从由线性激发、循环式激发、非循环式激发以及它们的组合构成的组中选择。

17.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少两个工作循环中的每一个包括激发，以及，其中，

所述激发是非循环式激发，并且基本上排除响应于所述样品中所述分析物浓度的可测量物质的反向氧化峰或反向还原峰。

18.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少两个工作循环中的每一个包括激发，以及，其中，

所述激发是非循环式激发，并且在反向电流峰的起始点之前终止，

所述激发是非循环式激发，并且基本上排除响应于所述样品中所述分析物浓度的可测量物质的正向和反向氧化峰及还原峰，

所述激发是非循环式激发，并且基本上在氧化还原对的有限扩散电流区之内。

19.一种测定活性离子化剂含量的方法，所述活性离子化剂能够与分析物进行反应，所述方法进一步包括：

通过至少两个电极向传感带中的样品施加门控伏特安培脉冲序列，所述脉冲序列具有至少两个工作循环，所述样品包括分析物和活性离子化剂，

其中，所述至少两个工作循环中的每一个包括激发和弛豫，以及

其中，所述至少两个工作循环的所述激发包括随着时间而变化的电位，并且所述激发包括正向扫描和反向扫描；

测量从至少一个所述激发的正向扫描和反向扫描中生成的电流；

确定从正向扫描和反向扫描中所述生成的电流值之比；

比较所述确定的比例与之前确定的相关比例以及活性离子化剂百分比，确定能够与所述分析物反应的活性离子化剂的含量。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括用确定能够与所述分析物反应的所述活性离子化剂的含量来变更将输出电流值和所述样品中分析物浓度相关联的校准斜率。

21.如权利要求20所述的方法，其中，根据所述改变的校准斜率测定所述样品的分析物浓度。

22.如权利要求19所述的方法，其中，所述门控伏特安培脉冲序列在90秒内包括至少三个工作循环。

23.如权利要求19所述的方法，其中，所述门控伏特安培脉冲序列在5秒内包括至少三个工作循环。

24.如权利要求19所述的方法，其中，所述至少两个电极是对电极和工作电极，所述工作电极包括扩散阻挡层。

25.如权利要求19所述的方法，其中，所述随着时间而变化的电位以至少2mV/sec的速率线性变化。

26.如权利要求19所述的方法，其中所述激发是非循环式激发，并且基本上排除响应于所述样品中分析物浓度的可测量物质的反向氧化峰或反向还原峰。

27.如权利要求19所述的方法，其中，

所述激发是非循环式激发，并且在反向电流峰的起始点之前终止，

所述激发是非循环式激发，并且基本上排除响应于所述样品中分析物浓度的可测量物质的正向和反向氧化峰及还原峰，

所述激发是非循环式激发，并且基本上在氧化还原对的有限扩散电流区之内。