血红蛋白传感器

发明领域本发明涉及用于测定血液样品中血红蛋白含量的装置和方法。该装置包括装有能裂解红细胞的试剂和能够被血红蛋白还原的试剂的一次性电化学电池。

发明背景血红蛋白是存在于红细胞中的呼吸分子。它负责将氧气从肺运送到身体的细胞中，并且负责将身体细胞中的二氧化碳运送到肺中。血红蛋白的分子量为68000，并且包括4个多肽链。每一个多肽链与一个血红素基团结合，血红素基团由与Fe+2螯合的四吡咯环组成。在肺中，血红蛋白的铁原子可逆地与氧分子结合，然后随着血液循环将氧分子运送到身体细胞中。所述氧气在组织中从血红蛋白上释放出来，然后由无氧的血红蛋白分子携带二氧化碳并将其送回肺里，在肺里被释放。

血红蛋白是在骨髓中会成为红细胞的细胞中生产的。某些疾病会导致血红蛋白的缺乏，如贫血和镰刀状细胞贫血。还有诸如红细胞增多症的其他疾病也会导致过高水平的血红蛋白。因此，作为诊断或监测这种疾病的辅助手段，需要一种用于测定全血中血红蛋白浓度的方法和装置。

有多种已知的用于测定血红蛋白的方法和装置。所述方法包括直接分析，即在不对血红蛋白进行修饰之前进行分析，以及间接分析。直接分析方法的一个例子是Tallquist方法，其中，获得了由氧合血红蛋白——即血红蛋白的一种形式产生的红色的透射或反射光密度的测定结果。间接分析方法的一个例子是Drabkin’s方法。在该方法中，血红蛋白中的铁被氰铁酸盐氧化成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白被氰化物转化成氰高铁血红蛋白，然后通过分光光度法进行测定。这两种方法都具有需要昂贵的分析仪器和复杂的样品制备的缺陷。因此需要一种克服了现有方法缺陷的用于测定血红蛋白的快速、简单、并且廉价的装置和方法。

发明概述提供了一种适合一次性使用的利用一次性传感元件测定血红蛋白的装置和方法，可以与仪表结合以便提供可靠的、快速的和便于使用的测定，该测定适用于野外和实验室用途。具体地讲，提供了一种电化学传感器，该传感器采用了能与血红蛋白起反应的氧化还原剂，以便产生可通过电化学方法检测的信号。优选实施方案的方法测定总的血红蛋白，氧合的和未氧合的，与光谱测定不同，其中用一个独立的化学步骤将血红蛋白转化成单一形式，例如将含有Fe+2血红蛋白氧化成含有Fe+3的高铁血红蛋白。通过本优选实施方案测定血红蛋白不取决于存在于样品中的血红蛋白的糖基化或氧合程度。

在第一方面，提供了一种用于检测含水样品中是否存在血红蛋白的装置，该装置包括一个电化学电池，该电池具有一个传感室、一个第一电极、一个第二电极、一个使所述样品进入所述传感室中的孔，以及容纳在所述传感室中的试剂，其中，所述试剂能够被血红蛋白还原，以便产生指示血红蛋白存在与否的电信号。可以将所述电化学电池设计成在经过一次实验使用后就被丢弃。

在本实施方案的一个方面，所述第一电极是传感电极。传感电极可以是铂、钯、碳、氧化铟、氧化锡、金、铱、铜、钢、银或其混合物。所述第一电极可以通过诸如喷溅、蒸汽涂布、丝网印刷、热蒸发、喷墨印刷、超声波喷镀、槽涂布(slot coating)、凹板印刷和平板印刷的技术制成。

在该实施方案的另一方面，所述第二电极是对电极。所述第二电极包括与一种金属盐接触的金属，例如，与氯化银接触的银，与溴化银接触的银，与碘化银接触的银，与氯化汞接触的汞，或与硫酸汞接触的汞。所述第二电极还可以是参考电极。

在本实施方案的另一方面，所述电化学电池还包括第三个电极，它可以是参考电极。所述第三个电极可以包括与金属盐接触的金属，如与氯化银接触的银，与溴化银接触的银，与碘化银接触的银，与氯化汞接触的汞，和与硫酸汞接触的汞。

在本实施方案的另一方面，所述试剂可以包括重铬酸盐、氧化钒、高锰酸盐、电活性有机金属复合物、醌、二氯靛酚、和氰铁酸盐。还可以包括容纳在所述传感器内的选自下列一组的缓冲剂：磷酸盐、碳酸盐、苯六甲酸的碱金属盐、和柠檬酸的碱金属盐。所述传感室还包括红细胞裂解试剂，例如，选自离子型洗涤剂、非离子型洗涤剂、蛋白水解酶、脂酶、皂苷、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙氧基化辛基酚。

在本实施方案的另一方面，所述样品包括全血。

在本实施方案的另一方面，所述传感室进一步包括一种容纳在所述传感室中的支持物，例如纱布、无纺片材、纤维填料、大孔膜、烧结粉末、或其组合。所述试剂、红细胞裂解试剂和/或缓冲剂可以包含在所述支持物内或支持于所述支持物上。

在本实施方案的另一方面，所述第二电极是与所述第一电极成相对关系安装的，二者的距离小于大约500微米，小于大约150微米或小于大约150微米但大于约50微米。

在本实施方案的另一方面，所述装置包括一个与仪表连接的界面，该界面可以与电压或电流连通。所述电化学电池可以是薄层电化学电池。

在第二方面，提供了一种用于检测含水样品中是否存在血红蛋白的方法，该方法包括提供一种装置，该装置包括一个电化学电池，该电池具有一个传感室、一个第一电极、一个第二电极、一个用于使所述样品进入所述传感室中的孔，以及容纳在所述传感室中的试剂，其中，所述试剂能够被血红蛋白还原，以便产生指示血红蛋白存在与否的电信号；提供一种含水样品；让所述样品通过所述孔流入所述传感室，以便所述第一和第二电极被基本上覆盖；并且获得指示血红蛋白在所述样品中存在或缺乏的电化学测定结果。

在本实施方案的另一方面，所述电化学电池被设计成在经过一次实验使用后就被丢弃，或者可以是薄层电化学电池。所述电化学测定是电流测定、电位测定、库仑测定或定量测定。

在第三方面，提供了一种用于测定液体全血样品中血红蛋白存在的方法，所述全血样品含有红细胞，红细胞含有血红蛋白，其中，所述方法包括以下步骤：提供一种装置，该装置包括一个电化学电池，该电池具有一个传感室、一个第一电极、一个第二电极、一个用于使所述样品进入所述传感室的孔；容纳在所述传感室中的能够被血红蛋白还原的试剂；以及容纳在所述传感室中的红细胞裂解试剂；将所述全血样品置于所述电化学电池中，以便由容纳在所述传感室中的裂解试剂释放出红细胞中的血红蛋白，并由所释放的血红蛋白还原所述试剂；并且获得指示存在于全血样品中的血红蛋白含量的电化学测定结果。

在本实施方案的另一方面，所述电化学电池被设计成在经过一次实验使用后就被丢弃，或者可以是薄层电化学电池。

在本实施方案的一个方面，所述方法还包括获得指示在所述样品中是否存在血红蛋白的电化学测定结果，包括给所述第一个电极施加一个负电位；测定通过所述试剂与血红蛋白起反应所产生的电流；分析所述电流以便提供一种结果，所述结果包括基本上裂解红细胞所需要的时间或得出的最终电流值；根据所述分析步骤的结果计算作为时间的函数的所述反应完成的百分比；反转第一个电极上的电位；测定瞬时电流；根据所述瞬时电流确定所述试剂的还原形式的扩散系数和浓度。

在第四方面，提供了一种生产用于测定在含水样品中是否存在血红蛋白的装置的方法，该装置包括一个电化学电池，该电池具有一个传感室、一个第一电极、一个第二电极、一个用于使所述样品进入所述传感室中的孔，以及容纳在所述传感室中的试剂，其中，所述试剂能够被血红蛋白还原，以便产生指示血红蛋白存在与否的电信号，该方法包括形成一个贯穿电阻材料片的孔，由所述孔确定所述传感室的侧壁；将具有第一电极的第一层安装到所述片材的第一面，并且覆盖所述孔，形成第一传感室端壁，所述第一电极朝向所述片材的第一面；将具有第二电极的第二层安装到所述片材的第二面，并且覆盖所述孔上，由此确定基本与所述第一层重叠对齐的第二传感室端壁，所述第二电极朝向所述片材的第二面，以便由所述片材和层形成一个条(strip)；在所述条上提供一个孔，使得样品能够进入所述传感室；并且提供一种能够被血红蛋白还原的试剂，其中所述试剂被容纳在所述传感室中。

在本实施方案的另一方面，所述方法进一步包括在所述条上提供通气孔以便在样品填充所述传感室时能够释放出从所述传感室中排出的气体。

在本实施方案的另一方面，所述孔具有矩形横截面。

在本实施方案的另一方面，至少有一个电极包括贵金属，例如，钯、铂和银。至少有一个电极可以是喷溅涂层的金属沉积物。可以将所述电极粘合在所述片材上，通过诸如热活化粘合剂、压敏型粘合剂、热固性粘合剂、化学固性粘合剂、热熔性粘合剂、或热流粘合剂的粘合剂进行粘合。

在本实施方案的另一方面，所述方法还包括提供容纳在所述传感室中的缓冲剂和/或红细胞裂解试剂的步骤。可以将所述试剂和/或缓冲剂印刷在所述传感室的至少一个壁上。还可以提供容纳在所述传感室中的支持物，如纱布、纤维填料、大孔膜、烧结粉末或其组合。所述试剂可以支持在所述支持物上或容纳在所述支持物内。

在本实施方案的另一方面，至少所述片材或所述层之一包含选自下列一组的聚合材料：聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚烯烃及其混合物，或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

在该实施方案的另一方面，所述第二电极是与所述第一电极成相对关系安装的，二者之间的距离小于大约500微米；小于150微米或小于150微米但大于约50微米。

在该实施方案的另一方面，将所述电化学电池设计成在经过一次实验使用之后就被丢弃。

附图的简要说明图1表示电化学电池的平面图。

图2表示沿图1的线10-10的横切面图。

图3表示沿图1的线11-11的末端切面图。

优选实施方案的详细说明以下说明和实施例详细说明了本发明的优选实施方案。本领域技术人员应当理解的是，在本发明的范围内包括本发明的多种改变和改进。因此，对一种优选实施方案的说明不应当被视为对本发明范围的限定。

用于获得流体样品的电化学测定结果的方法和装置进一步公开于以下文献中：申请日为2000年7月14的共同未决的美国专利申请号09/615691，题为“抗氧化剂传感器”，申请日为2000年7月14日的共同未决的美国专利申请号09/616433，题为“免疫传感器”，以及申请日为2000年7月14日的共同未决的美国专利申请号09/616556，题为“用于测定化学反应速度的电化学方法”，以上每一份专利申请以其全文形式收作本文参考。

样品在优选实施方案中，提供了一种用于测定液体全血样品中血红蛋白含量的方法和装置。如果所述全血样品不是液体形式的话，即干血，可以在将固体样品混入诸如水的合适流体之后分析。容纳在固体组织样品中的全血还可以在用本领域众所周知的技术提取之后分析。

在分析血红蛋白之前，将其从含有它的红细胞中释放出来。这一目的可以通过在将全血样品导入电化学电池之前对其进行预处理而实现。另外，电化学电池本身也可以含有一种裂解试剂。还可以用其他试剂预处理所述样品。例如，可以通过缓冲剂或中和试剂将PH调整到理想水平，或者可以添加能够使得干扰物质无活性的物质。

电化学电池所述电化学电池优选是一次性的，并且被设计成在一次实验中使用。在一种优选实施方案中，所述电化学电池是薄层传感器，如在US5942102中所公开的传感器(该专利被以全文形式收作本文参考)。在图1、2和3中示出了这样一种电化学电池的优选实施方案。图1、2和3所示电池包括一个具有一个圆形孔8的聚酯核心4。由孔8确定了圆柱形电池侧壁12。在核心4的一侧粘合有聚酯片材1，该片材具有钯喷溅涂层2。通过粘合剂3将所述片材粘合在核心4上，钯2邻近核心4，并且覆盖孔8。通过接触粘合剂5将具有第二个钯喷溅涂层6的第二个聚酯片材7粘合在核心4的另一侧，并覆盖孔8。由此确定了一个具有圆柱形侧壁12的电池，其每一端由钯金属2、6封闭。该组件在位置9处有缺口，以便使溶液被加入该电池，或通过灯芯作用或毛细作用吸入溶液，并使得空气可以排出。通过合适的电连接装置或结构连接金属薄膜2，6，以便可以施加电位并及时对其测定。

这种薄层电化学电池是通过以下方法制备的：首先形成一个贯穿电阻材料片的孔，由该孔确定所述电化学电池的侧壁。可用于包括所述孔的片材或所述电池的其他层上的合适的电阻材料包括，例如，诸如聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯及其混合物的材料。在一种优选实施方案中，所述片材上的孔是矩形的，不过，也可以采用其他形状，例如圆形。

在形成所述孔之后，在所述电阻材料片的一面安装第一个薄的电极层，该电极层覆盖所述孔并形成一个端壁。可以将所述层粘合在所述片材上，例如，通过粘合剂粘合。合适的粘合剂包括，例如热活化粘合剂，压敏粘合剂，热固性粘合剂，化学固性粘合剂，热熔性粘合剂，和热流粘合剂等。所述电极层是通过用诸如钯的合适的金属对一片电阻材料进行涂布(例如，通过喷溅涂布)而制备的。

然后将第二个薄的电极层安装在所述电阻材料的相反一面，该电极层同样覆盖所述孔，以便形成第二个端壁。在一种优选实施方案中，所述电极层是以相对的关系安装的，其间距小于大约1毫米，优选小于大约800微米，更优选小于大约600微米，或优选小于大约500微米，更优选小于大约300-150微米，更优选小于150微米，最优选为在25、40、50、100至150微米之间。然后提供第二个孔或入口，以便液体进入所述电池。所述入口可以通过沿所述装置的一个边缘形成一个贯穿所述电极层和孔的缺口而提供。给所述电极层提供连接装置，以便可以将所述传感器安装在测定电路中。

可以将用于所述电池中的诸如氧化还原试剂、裂解试剂、缓冲剂和其他物质的化学物质支持在所述电池的电极或壁上，支持在容纳在电池内的一个或多个独立的支持物上，或者是自我支持的。如果要将所述化学物质支持在所述电池的电极或壁上，可以通过使用本领域众所周知的涂敷技术涂敷所述化学物质，如喷墨印刷、丝网印刷、平板印刷、超声波喷镀、槽涂布、和凹板印刷等。合适的独立支持物可以包括，但不限于纱布、无纺片材、纤维填料、大孔膜和烧结粉末。用于所述电池中的化学物质可以支持在一种支持物上或包含在支持物内。

在一种优选实施方案中，用于所述电池内部的材料以及用于制造电池的材料是能够大批量生产形式的，并且电池本身被设计成在一次实验后就被丢弃。

根据优选实施方案，一次性电池是这样的电池：其生产成本廉价到足以仅在一次测定中使用但在经济上却是可以接受的程度。其次，所述电池可以方便地仅用于一次测定。本发明中所说的不方便表示在一次使用之后需要采取的处理所述电池的诸如洗涤和/或重新装载试剂以便使得该电池适合在以后使用的步骤。

本文所说的经济上可以接受的表示用户对测试结果的认识价值与购买并使用所述电池的价值相同或更高，所述电池的购买价格是由将所述电池提供给用户的成本加上合适的利润决定的。对很多用途来说，这需要所述电池具有较低的材料成本和简单的生产工艺。例如，所述电池的电极材料应当是廉价的，如碳，或者使用量足够小，以便可以使用昂贵的材料。碳或银油墨的丝网印刷，是一种适合用比较廉价的材料生产电极的工艺。不过，如果使用诸如铂、钯、金和铱的电极材料的话，诸如喷溅或蒸发蒸汽涂布的具有更好的材料利用率的方法更为适合，因为这种方法能产生非常薄的薄膜。所述一次性电池的基质材料同样优选是廉价的。所述廉价材料的例子是诸如聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酯的聚合物和涂层的纸和纸板。

电池组装方法优选适合大批量生产。所述方法包括在板材上制造多个电池，然后在主要组装步骤之后将所述板材分割成独立的条，以及卷材生产，其中在一个连续的卷材上生产所述电池，然后将这些电池分割成独立的条。当生产中需要对多种特征进行紧密的空间定位和/或当使用硬的电池基质材料时，板材工艺是最适合的。当沿卷材的特征定位不是十分重要并且可以使用柔性片材时，卷材工艺是最适合的。

对于一次性电池来说，方便的一次使用要求是理想的，这样用户就不会试图再利用这种电池，并因此可能获得不准确的测定结果。对这种电池的一次使用要求，可以在与电池一起提供的用户指南中指出。更优选还可以这样生产所述电池，以至于使用该电池一次以上是困难的或不可能的。例如，这一目的可以通过如下方式实现：采用在第一次测定中就被洗掉或消耗掉的试剂，因此在第二次测定时就不起作用。另外，可以检查表示电池中的试剂业已发生反应的测试信号，如异常高的起始信号，并且终止该测定。另一种方法包括提供在电池的第一次测定结束之后破坏该电池的电连接的装置。

电极所述电池中的至少一个电极是传感电极，传感电极被定义对氧化的氧化还原试剂的量敏感的电极。对于电位测定传感器来说，所述传感电极的电位是所存在的分析物含量的指标，提供作为参考电极的第二电极，该电极起着提供参考电位的作用。

对于电流测定传感器来说，其中，所述传感电极电流是样品中分析物含量的指标，存在至少一个其他电极，该电极起着对电极的作用，以便使该电路完整。所述第二电极同样可起着参考电极的作用。另外，可以由一个独立的电极起着参考电极的作用。

适用于所述传感电极、对电极和参考电极的材料与存在于该装置中的氧化还原试剂相容。相容的材料不会与存在于电池中的氧化还原试剂或任何其他物质发生化学反应。所述合适材料的例子包括，但不限于铂、钯、碳、氧化铟、氧化锡、混合的氧化铟/氧化锡、金、银、铱及其混合物。可以通过任何合适的方法将所述材料制成电极结构，例如，通过喷溅、蒸汽涂布、丝网印刷、热蒸发或平板印刷。在优选实施方案中，对所述材料进行喷溅或丝网印刷，以便形成电极结构。

适用于参考电极的材料的非限定性例子包括金属/金属盐系统，如与氯化银、溴化银或碘化银接触的银，和与氯化汞或硫酸汞接触的汞。可以用任何合适的方法沉积所述金属，然后使其与合适的金属盐接触。例如，合适的方法包括在合适的盐溶液中电解或化学氧化。所述金属/金属盐系统与单一金属成分系统相比，提供了在电位测定方法中对电位的更好的控制。在一种优选实施方案中，将所述金属/金属盐电极系统用作电流测定传感器的独立的参考电极。

裂解试剂合适的红细胞裂解试剂包括离子型洗涤剂和非离子型洗涤剂、蛋白水解酶和脂酶。合适的离子型洗涤剂包括，例如，十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵，蛋白水解酶的非限定性例子包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶和链霉蛋白酶E——一种具有广泛特异性的非常活跃的酶。适合使用的非离子型表面活性剂包括，例如，乙氧基化的辛基酚，包括由宾夕法尼亚州费城的Rohm&Haas出售的Triton X系列。在一种优选实施方案中，将皂苷，即能在水中起泡的植物糖苷用作裂解试剂。

氧化还原试剂合适的氧化还原试剂包括能够氧化血红蛋白的试剂。适用于分析血红蛋白的氧化还原试剂的例子包括，但不限于氰铁酸盐、重铬酸盐、氧化钒、高锰酸盐和电活性有机金属复合物。诸如二氯靛酚和醌的有机氧化还原试剂同样是合适的。在一种优选实施方案中，用于分析血红蛋白的氧化还原试剂是氰铁酸盐。

缓冲剂可以在所述电化学电池中以干燥形式选择性地与所述氧化还原试剂一起提供缓冲剂。如果使用缓冲剂的话，其用量是这样的：所得到的pH水平适合将氧化还原试剂的氧化电位调整到适合氧化血红蛋白而不是无需检测的其他类型的分析物的水平。所述缓冲剂具有足够的用量，以便在测定期间能基本上将样品的pH保持在理想水平上。适合使用的缓冲剂的例子包括磷酸盐、碳酸盐、苯六甲酸的碱金属盐和柠檬酸的碱金属盐。缓冲剂的选择取决于需要的pH。对缓冲剂进行选择，以便不会与所述氧化还原试剂起反应。

存在于电池中的其它物质除了氧化还原试剂和缓冲剂，电化学电池中也可以存在其它物质。这些物质包括，例如，粘性增强剂和的分子量聚合物。电池中也可以含有亲水性物质，如聚乙二醇、聚丙烯酸、右旋糖苷和表面活性剂，如由宾夕法尼亚州费城的Rohm&Haas公司出售的商品名为TritonTM的那些，或由特拉华州Wilmington的ICI Americas公司出售的商品名为TweenTM的那些。这些物质可以增加电池的填充速度、提供更稳定的测量结果、以及抑制小体积样品的蒸发。

测定血红蛋白浓度的方法在测定全血样品中的血红蛋白时，将所述样品导入传感器电池，在这里，由所述样品溶解存在于电池中的干的试剂以及存在于传感器电池中的其它物质。如果所述样品没有用裂解试剂预处理过的话，存在于所述传感器电池的裂解试剂会释放出红细胞中的血红蛋白。然后所述氧化还原试剂与存在于该样品中的血红蛋白起反应，以便形成该氧化还原试剂的还原形式。对于电位测定传感器来说，所得到的氧化还原试剂的氧化形式与还原形式的比例，决定了传感电极相对参考电极的电位。然后将该电位用作原始存在于所述样品中的血红蛋白的浓度的指标。

在一种优选实施方案中，所述传感电池是作为电流测定传感器工作的。根据该实施方案，通过与血红蛋白起反应所产生的还原的试剂，是在所述传感电极上通过电化学方式氧化的。然后将由该电化学反应所产生的电流用于测定原始存在于所述样品中的血红蛋白的浓度。在其他实施方案中，所述传感器以电位测定或库仑测定方式工作。

将所述电池的电极用于产生能够用连接的仪表读出的电信号，即电压或电流。在优选实施方案中，提供了一个连接所述电池和仪表的界面。所述仪表能够以视觉、听觉或其他形式显示测定结果，或者以电子形式保存测定结果。

在一种优选实施方案中，将氰铁酸盐用作所述试剂，典型浓度的血红蛋白，例如14g/dL，在氧化时能产生8.2mM的氰亚铁酸盐浓度。所述方法和装置的优选实施方案的最低检测极限大约为0.1mM。

用第一和第二电位施加步骤测定血红蛋白在一种优选实施方案中，在测定血红蛋白之前基本上完全裂解了所有红细胞。不过，即使裂解步骤缓慢地进行，通过使用第一和第二电位施加步骤也可以获得血红蛋白的快速测定。

在这样一种实施方案中，采用具有上述结构的传感器，例如其底部电极是钯，在它上面沉积了干燥试剂，其中上部电极是金电极。通过在零时间提供-0.3V的电位施加所述第一电位，将所述金电极设置为工作电极。随着红细胞开始裂解，并且氰铁酸盐与释放的血红蛋白起反应，电流会缓慢增加。电流的增加可用于多种途径：用于评估完全裂解和反应所需要的时间，用于将所述信号外推到更长的时间，或用于评估在特定时间起反应的血红蛋白的比例。所述第一种方法提供了某些质量保障，而所述第二和第三种方法提供了较短时间的测定。

在业已施加了所述第一电位并且进行了测定之后，可以将所述电位反转成+0.3V，并且可以测定反的瞬时电流，并用本领域公知的电化学方法进行分析，例如，公开于申请日为1998年4月17日的美国专利申请号08/981385和US5942102(均以全文形式收作本文参考)中的方法，以便计算氰亚铁酸盐的扩散系数和浓度。

还可将所述第一电位施加用于扣除干扰因素。氰铁酸盐与血浆中游离的干扰物质的反应速度，比与包装在红细胞中的血红蛋白的反应速度更快。可以将由所述第一电位施加所产生的最低电流与最大(或外推的)电流的比例，用于提供通过第二电位脉冲(+0.3V)测定的还原介体的浓度，以便得到血红蛋白的更精确、正确的浓度。最简单的校正应当为：[Hb]′＝[Hb]*(1-imin/imax)其中，[Hb]′是血红蛋白的校正浓度，[Hb]是血红蛋白的未校正过的浓度，imin是由第一电位施加所产生的测定电流，而imax是外推的电流。

使用血红蛋白传感器获得其他电化学测定结果在某些实施方案中，可以使用所述传感器获得与能产生至少一种电活性产物的化学反应速度相关的信号，这一目的是通过确保所述化学反应位于远离用来与所述电活性产物发生电化学反应的电极的部位而实现的。

所述化学反应的部位与所述电极足够远，以至来自所述化学反应部位的所述电活性物质向所述电极的质量转移在任何时间都能有效控制所述电极上的电流。这种结构能确保在所述化学反应部位和所述电极之间存在基本上为线性的电活性物质浓度梯度。通过在它上面所发生的电化学反应，将所述电极上的电活性物质的浓度有效保持为0。因此，所述浓度梯度大小随着时间的变化基本上仅仅是由所述化学反应位点上电活性物质的浓度随着时间的变化以及所述电活性反应产物在液体介质中的扩散系数决定的。由于所述电极上的电流与该电极上所述电活性物质的浓度梯度成正比，该电流随时间的变化能体现发生在所述远处位置上的化学反应的时间变化。这样就可以将在所述电极上测定的电流(通过的电荷，如果所述电流是集成的)用作所发生的化学反应速度和进程的方便的指标。

用于确保所述化学反应远离工作电极的合适方法的一个例子是，将一种或多种反应成分固定在远离所述电极的固体表面上。可以通过将所述反应成分掺入聚合物基质中对其进行固定，所述成分通过干燥或以其他方式连接在所述固体表面上。还可以通过化学结合或物理结合将所述反应成分直接连接在所述固体表面上。或者将一种或多种所述反应成分简单地在所述固体表面上干燥，而不采用特殊固定措施。在这种情况下，所述一种或多种反应成分在填充电化学电池的液体基质中的迁移率足够低，就是说在能够有效监测电化学电流以便完成必要的测定的时间内，它不会从它所干燥的位置上发生明显的迁移。在这里，明显的迁移表示所述化学反应所需要的移动最缓慢的成分足够接近所述工作电极，以便Cottrell型消耗动力学开始在所述电极上实现电流的时间进程。

在优选实施方案中，所述化学反应部位和工作电极之间的间隔距离以小于大约1厘米为理想，优选小于5毫米，更优选为5、10、50、100、200、500微米至5毫米，更优选为5、10、50、100、200至500微米，最优选为5、10、50、100至200微米。

除了所述工作电极之外，提供至少一个与所述液体样品接触的对电极，以便使所述电化学电路完整。所述对电极可以选择性地起着组合的对电极/参考电极的作用，或者提供一个独立的参考电极。在一种优选实施方案中，所述工作电极和对电极之间的间隔距离以不超过大约300微米为宜，优选不超过大约500微米，更优选大约500微米至10毫米，更优选大约500微米至1、2、5毫米，最优选1至2、5、10毫米。

所述工作电极优选是用这样的材料制成的：在使用期间它不会与所接触到的任何成分发生能干扰该电极电流反应程度的化学反应。如果所述工作电极被用作阳极的话，合适材料的例子是铂、钯、碳、与惰性粘合剂结合的碳、铱、氧化铟、氧化锡、氧化铟和氧化锡的混合物。如果所述工作电极被用作阴极的话，除了上面所列举的材料之外，其他合适材料有钢、不锈钢、铜、镍、银和铬。

适合用作对电极的材料的例子有铂、钯、碳、与惰性粘合剂结合的碳、铱、氧化铟、氧化锡、氧化铟和氧化锡的混合物、钢、不锈钢、铜、镍、铬、银和用基本上为不溶性的银盐包被的银，如氯化银、溴化银、碘化银、氰亚铁酸银、氰铁酸银。

化学反应的部位可以位于远离所述工作电极的裸露的壁或所述对电极上。所述化学反应的部位可以在与工作电极相同的平面上，或者更优选位于朝向并且基本上平行于所述工作电极的平面上。

适用于某些实施方案的传感器包括安装在电绝缘基质上的工作电极和对电极。在第二种基质上安装有一层化学反应剂，其中至少一种反应剂基本上固定在该基质上。在使用时，在所述传感器的壁之间的空间中填充含有能够与所述试剂发生反应以便产生一种电活性物质的物质的液体。所述化学反应产物向工作电极扩散，在这里，所述电活性物质发生电化学反应，以便产生电流。然后可以用在特定时间的电流或通过的电荷的大小或电流或通过的电荷随时间的变化获得发生在所述反应剂层上的化学反应的速度或程度的指标。

在所述传感器的另一种实施方案中，所述反应剂存在于被安装在一种电阻基质上的对电极上。在该实施方案中，制造对电极的材料对于存在于该电极上的反应剂的任何成分的反应都是惰性的。

获得上述电化学测定结果的方法应用于任何合适的电化学系统，包括血红蛋白。应用于典型的，但是不同的电化学系统的所述方法的一个例子，是用酶PQQ依赖型葡萄糖脱氢酶(GDHpqq)和氧化还原介体测定全血中的葡萄糖。在该反应中，血液中的葡萄糖与GDHpqq起反应，形成葡萄糖酸。在该过程中，所述酶的PQQ减少。然后诸如氰铁酸钾等介体氧化所述酶中的PQQ，并形成氰亚铁酸盐。然后所述氧化形式的酶能够与其他葡萄糖起反应。该反应的净结果是使发生反应的每一个葡萄糖分子产生两个氰亚铁酸盐分子。氰亚铁酸盐是一种电活性物质，因此能够在电极上被氧化，产生电流。适合该反应的其他酶是葡萄糖氧化酶(GOD)或NAD依赖型葡萄糖脱氢酶。对其他反应来说，可以使用乳酸脱氢酶和醇脱氢酶。其他合适的氧化还原介体包括ferrocinium、锇与二吡啶和二苯酮的复合物。

全血中葡萄糖与所述酶的反应可能是缓慢的，需要几分钟时间才能完成。另外，所述样品的血细胞比容越高，反应就越慢。血液的血细胞比容是红细胞在全血样品中所占的体积比例。例如，将含有50毫克/毫升GDHpqq、0.9M氰铁酸钾和50mM缓冲剂，pH6.5的溶液沉积在对电极上，并且除去水分，留下的干燥的反应剂层。在该层中，GDHpqq的量大到足以有效固定在对电极上，而所述氰铁酸盐能够更均匀地混合在所述电化学电池的液体中。将所述血液样品导入所述电池，并且马上在工作电极和对电极之间施加+300mV的电位。尽管对于氧化氰亚铁酸盐来说，+300mV的电位是最优选的，但所述电位以在+40至+600mV为宜，优选+50至+500mV，优选+100至+400mV。在所述电池上，工作电极由喷溅在一种聚酯基质上的一层金组成，而对电极由喷溅在一种聚酯基质上的一层钯组成。

记录具有不同血细胞比容的血液样品的电流量，发现在较低血细胞比容的血液中，即血液中的血细胞比容为20％、42％和65％时反应速度较快。每一种血液样品中的葡萄糖含量大体上相同，即65％血细胞比容样品的葡萄糖含量为5.4mM，42％血细胞比容样品的葡萄糖含量为5.5mM，而20％血细胞比容样品的葡萄糖含量为6.0mM。

测定的电流大体上可以用以下公式表示：

i＝-FADC/L其中，i是电流，F是法拉第常数(96486.7C/mol)，A是电极面积，D是所述氰亚铁酸盐在样品中的扩散系数，C是氰亚铁酸盐在反应部位的浓度，而L是反应部位和电极之间的距离。因此，通过C随时间改变的速度表示的反应速度可以用以下公式表示：dC/dt＝-(L/FAD)di/dt对于上述反应来说，在6-8秒之间，20％、42％和65％血细胞比容样品的平均di/dt分别为3.82、2.14和1.32毫安/秒。对20％、42％和65％血细胞比容的样品来说，氰亚铁酸盐的扩散系数分别为2.0×10-6，1.7×10-6和1.4×10-6平方厘米/秒。电极面积为0.1238平方厘米，而L为125微米。对于20％、42％和65％血细胞比容的样品来说，以上值所得到的反应速度分别为2.0、1.3和1.99mM/秒。

正如本领域技术人员可以理解的，可以对上述用于测定血液中葡萄糖反应的方法进行改进，以便应用于其他电化学系统，包括血红蛋白。

以上说明公开了本发明的若干种方法和材料。可以对本发明的所述方法和材料进行改进，并且改变生产方法和设备。本领域技术人员在阅读本说明书或本文所公开的本发明的实践之后能够理解所述改进。因此，并非要将本发明局限于本文所公开的具体实施方案，而是要包括根据体现在所附权利要求书中的本发明的实际范围和构思作出的所有改进和改变。