本發(fā)明涉及用于校準(zhǔn)肌酸酐測量設(shè)備的方法，以及用于這些方法的校準(zhǔn)溶液。
背景技術(shù)：
：用于測量肌酸酐(crn)和肌酸(cr)的濃度的技術(shù)在醫(yī)學(xué)上、例如在監(jiān)測腎病方面是有用的?？赏ㄟ^安培測量法確定水溶液中cr的濃度(ccr)和crn的濃度(ccrn)。使用兩個(gè)傳感器測量ccrn：檢測cr的creaa傳感器；以及檢測cr和crn兩者的creab傳感器。ccrn是基于creaa與creab傳感器測量值之間的差值。為了以足夠精確度確定未知樣品中的ccrn，必須定期校準(zhǔn)creaa和creab傳感器以便確定其實(shí)際靈敏度。可使用已知ccrn和ccr的兩種水性校準(zhǔn)溶液來校準(zhǔn)這些傳感器。然而，有關(guān)此類校準(zhǔn)溶液的一個(gè)問題是ccr和ccrn不固定。相反，當(dāng)在水溶液中時(shí)，crn和cr可分別通過水解和消去相互轉(zhuǎn)化，如方案1的反應(yīng)方程中的雙箭頭所指示，其中t是發(fā)生反應(yīng)時(shí)的溫度，并且k1和k2分別是水解和消去反應(yīng)的速率常數(shù)。在恒溫下足夠長時(shí)間段之后，混合物將達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)ccr和ccrn保持不變。然而，對(duì)溶液溫度的改變會(huì)使平衡比發(fā)生移動(dòng)，因此ccr和ccrn將改變?？赏ㄟ^以下方式生成具有處于平衡比的已知ccr和ccrn的校準(zhǔn)溶液：將肌酸酐酰胺水解酶(ca)這種酶添加到已知總濃度的cr和crn的溶液中，然后將該溶液在特定溫度下保持約一小時(shí)，讓該溶液平衡。ca有利于平衡。一旦在給定溫度下達(dá)到平衡，就可通過簡單地參考該給定溫度下的已知平衡常數(shù)來確定ccr和ccrn。wo2005/052596公開了用于對(duì)醫(yī)療分析儀進(jìn)行質(zhì)量控制的參比溶液以及用于盛裝該參比溶液的試劑盒。該試劑盒包括具有第一隔室和第二隔室的容器，其中第一隔室和第二隔室可由薄壁隔開，該薄壁可在施加手動(dòng)壓力時(shí)破裂，從而將致使第一隔室和第二隔室的液體混合。第一隔室包含緩沖劑，而第二隔室包含兩種化合物和催化劑。當(dāng)催化劑和緩沖劑這兩種化合物混合時(shí)，可在25℃下調(diào)節(jié)時(shí)在數(shù)小時(shí)內(nèi)更快速地達(dá)到熱力學(xué)平衡，從而允許溶液用作質(zhì)量控制參比溶液，而在未使用催化劑的情況下，該溶液需調(diào)節(jié)長得多的時(shí)間。對(duì)于對(duì)ccr和ccrn兩者的變化作出線性響應(yīng)的傳感器而言，要求這兩種校準(zhǔn)溶液的所選組合物得出線性無關(guān)方程組，即，要求ccrcalx＝m·ccrcaly且ccrncalx＝n·ccrncaly，其中m≠n。因此，除非儲(chǔ)存在兩種不同溫度下，否則這些校準(zhǔn)溶液中的僅一種可含有處于其平衡濃度的cr和crn。然而，可通過使用一種基本上純cr的溶液和一種基本上純crn的溶液，獲得最佳傳感器校準(zhǔn)?？赏ㄟ^將含有已知量的cr和crn的已知量的干燥粉末溶解于已知體積的水或其他水性介質(zhì)中，制備具有處于非平衡比的已知ccr和ccrn的校準(zhǔn)溶液。通常，將校準(zhǔn)溶液保持在15℃至32℃之間，這允許對(duì)少于14天時(shí)長的溶液進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，即使當(dāng)使其接近處于恒溫時(shí)也是如此。因此，現(xiàn)有方法能夠足夠準(zhǔn)確地計(jì)算具有短使用期(即，t時(shí)限<14天)的校準(zhǔn)溶液的ccr和ccrn。另一種替代方案是制備酸性肌酸酐溶液，該溶液是熱力學(xué)穩(wěn)定的，因此可在儲(chǔ)存期間保持。然后可先將該溶液與緩沖溶液混合，再立即用于獲得具有已知ph和ccrn的、基本上純crn的校準(zhǔn)溶液，諸如us2004/0072277中公開。有關(guān)該方法的一個(gè)問題是如果這兩種溶液裝于密封氣密袋中，則難以制備均勻混合物。另外，如果需要自動(dòng)混合和/或如果袋是封閉系統(tǒng)(諸如盒式溶液包)的一部分，則混合過程還將需要泵送裝置。此外，不宜讓溶液經(jīng)過傳感器室，因?yàn)槔鏲a酶可能會(huì)從肌酸酐傳感器泄漏出來并進(jìn)入溶液中，從而破壞非平衡條件。為防止這種現(xiàn)象，可能需要單獨(dú)的通道進(jìn)行液體輸送。在兩種情況下，為實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)溶液的精確度而設(shè)定14天時(shí)間限制是不利的，因?yàn)樾枰l繁更換，這對(duì)于最終用戶既不經(jīng)濟(jì)，也不方便。此外，該短使用期可甚至進(jìn)一步縮短，因?yàn)樽罱K用戶可能必須等待數(shù)日，溶液才能從制造商運(yùn)送過來?；蛘?，最終用戶可能不得不在使用點(diǎn)(例如，醫(yī)院)制備校準(zhǔn)溶液，這會(huì)給最終用戶帶來額外工作，并且會(huì)造成例如稱量cr和crn粉末及測量溶劑的體積方面不精確或因不均勻混合而造成不精確的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)能夠使用t時(shí)限>14天的校準(zhǔn)溶液的方法存在尚未滿足的需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在本發(fā)明的第一方面，申請(qǐng)人提供了使用一種或多種校準(zhǔn)溶液對(duì)用于測量肌酸酐濃度的設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，該方法包括：接收初始時(shí)間時(shí)所述一種或多種校準(zhǔn)溶液的肌酸cr和/或肌酸酐crn的濃度；接收結(jié)束時(shí)間時(shí)測量設(shè)備的輸出；使用溫度模型計(jì)算結(jié)束時(shí)間時(shí)校準(zhǔn)溶液中的cr和/或crn的濃度，其中該溫度模型指示從初始時(shí)間到結(jié)束時(shí)間校準(zhǔn)溶液的溫度變化；以及確定測量設(shè)備的輸出與所計(jì)算的cr和/或crn的濃度之間的關(guān)系。通過使用校準(zhǔn)溶液的溫度模型，可以精確地校準(zhǔn)傳感器，即使是當(dāng)該溶液的初始濃度已在校準(zhǔn)之前的14天內(nèi)測量了時(shí)也是如此?？蛻舨痪窒抻谠谑盏叫?zhǔn)溶液之后的短時(shí)間跨度內(nèi)利用校準(zhǔn)溶液，因?yàn)闇囟饶Ｐ驮试S客戶將溶液儲(chǔ)存在一系列溫度下，同時(shí)仍能提供精確的校準(zhǔn)。在一些示例實(shí)施例中，測量設(shè)備包括用于測量校準(zhǔn)溶液一者或多者中的肌酸的傳感器。在一些示例實(shí)施例中，測量設(shè)備包括用于測量校準(zhǔn)溶液一者或多者中的肌酸酐的傳感器。在一些示例實(shí)施例中，測量設(shè)備包括用于測量校準(zhǔn)溶液一者或多者中的肌酸和肌酸酐的傳感器。在一些示例實(shí)施例中，測量設(shè)備是安培測量設(shè)備。在一些示例實(shí)施例中，該方法還包括通過以下方式確定溫度模型：由初始時(shí)間到結(jié)束時(shí)間從溫度探針接收校準(zhǔn)溶液的溫度變化的測量值。通過使用溫度探針測量初始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的時(shí)間段內(nèi)校準(zhǔn)溶液的溫度變化，可以精確地計(jì)算校準(zhǔn)溶液的終濃度。在一些示例實(shí)施例中，所接收的測量值是所記錄的測量值。在一些示例實(shí)施例中，所述確定溫度模型包括使用第二溫度探針對(duì)接收到的溫度變化的測量值進(jìn)行校準(zhǔn)。在一些示例實(shí)施例中，所述確定測量設(shè)備輸出與所計(jì)算的cr和crn的濃度之間的關(guān)系包括：計(jì)算測量設(shè)備的傳感器靈敏度。在一些示例實(shí)施例中，該方法還包括在結(jié)束時(shí)間之后接收溫度測量值，并使用在結(jié)束時(shí)間之后接收到的溫度測量值更新所計(jì)算的測量設(shè)備的靈敏度。在一些示例實(shí)施例中，結(jié)束時(shí)間大于初始時(shí)間之后的14天。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了包含指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令在由電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，致使電子設(shè)備根據(jù)任何上述方法操作。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了電子設(shè)備，其包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；和包含指令的存儲(chǔ)器，所述指令在由處理器中的一者或多者執(zhí)行時(shí)，致使電子設(shè)備根據(jù)任何上述方法操作。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了包括一種或多種校準(zhǔn)溶液的包裝，該包裝適合與任何上述方法或上述電子設(shè)備一起使用。在一些示例實(shí)施例中，該包裝還包括初始時(shí)間以及初始時(shí)間時(shí)所述一種或多種校準(zhǔn)溶液的肌酸(cr)和/或肌酸酐(crn)的濃度的指示。在一些示例實(shí)施例中，該包裝還包括用于從初始時(shí)間到結(jié)束時(shí)間測量肌酸酐溶液的溫度的溫度探針，以及用于存儲(chǔ)所測量的溫度的存儲(chǔ)器。附圖說明現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明提出的裝置的示例，在附圖中：圖1是安培測量系統(tǒng)的示例的示意圖；圖2是示出校準(zhǔn)溶液的溫度變化以及估算溫度變化的對(duì)應(yīng)雙溫度模型的曲線圖；圖3是示出所提出的方法的推導(dǎo)的流程圖；圖4是概述所提出的方法的步驟的流程圖；圖5是一系列曲線圖，它們將校準(zhǔn)溶液中的濃度與根據(jù)所提出的方法的示例性實(shí)施方案計(jì)算的濃度進(jìn)行比較；以及圖6是一系列曲線圖，它們將校準(zhǔn)溶液中的濃度與根據(jù)所提出的方法的另一示例性實(shí)施方案計(jì)算的濃度進(jìn)行比較。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將參照?qǐng)D1，其是三電極安培測量系統(tǒng)101的示意圖。安培測量系統(tǒng)可具有至少兩個(gè)電極：工作電極(we)110及組合的反電極和參比電極(ce/re)。對(duì)于三電極安培測量系統(tǒng)101而言，ce/re電極的功能分成兩個(gè)單獨(dú)的電極：參比電極(re)111和反電極(ce)112。示例安培測量系統(tǒng)101還包括安培計(jì)120、伏特計(jì)121和電壓源122及電解質(zhì)溶液140。we110是帶正電的電極，此處發(fā)生氧化反應(yīng)。re111通常由ag/agcl制成并且能夠保持穩(wěn)定電勢(shì)(尤其是在沒有電流流過其中的情況下)，因此需要ce112使來自we110的電流往回流到電解質(zhì)溶液140。電解質(zhì)溶液140/樣品提供這三個(gè)電極之間的電流路徑。膜130選擇性地將分析物轉(zhuǎn)化為選擇性地允許從樣品150穿過的物質(zhì)。電壓源122施加必要的電勢(shì)以保持所需的還原或氧化反應(yīng)，這受到伏特計(jì)121的控制。安培計(jì)120測量所產(chǎn)生的流過電路的電流。圖1所示的安培測量系統(tǒng)是說明性的示例，可以設(shè)想到若干其他實(shí)施方式。例如，安培測量系統(tǒng)可為如上所述的雙電極系統(tǒng)。流過電極鏈的電流的強(qiáng)度與在we110處氧化(或還原)的物質(zhì)的濃度成比例。理想情況下，當(dāng)獲知將電流與濃度關(guān)聯(lián)起來的比例常數(shù)時(shí)，任何給定樣品中的濃度都可通過測量該特定樣品所生成的電流來獲得。為了說明安培測量系統(tǒng)中的測量過程，我們假定：樣品150含有物質(zhì)b，其在膜130中選擇性地轉(zhuǎn)化為物質(zhì)a，后者可在we110(we)處氧化為a+；并且電解質(zhì)140含有物質(zhì)x，其在ce112(陰極)處還原為x-。我們還假定，膜130僅允許物質(zhì)a從樣品穿過并進(jìn)入電解質(zhì)溶液140中。當(dāng)在電極兩端施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)時(shí)，a根據(jù)以下反應(yīng)在we110處發(fā)生氧化：a→a++e-a的氧化反應(yīng)產(chǎn)生電子流。為了完成該電路，需要消耗電子的還原反應(yīng)。因此，物質(zhì)x根據(jù)以下反應(yīng)在ce112處發(fā)生還原：x+e-→x-流過電路的電流的強(qiáng)度與發(fā)生氧化的分析物的濃度成比例。因此，如果物質(zhì)x過量，則分析儀可自動(dòng)計(jì)算樣品中的分析物的濃度。術(shù)語傳感器是指完整的安培測量系統(tǒng)，如不包括樣品150的圖1中所示。crn在水溶液(例如，血液)中不穩(wěn)定，它會(huì)在此可逆地轉(zhuǎn)化為cr(參見方案1)。為了測量ccrn，本發(fā)明利用雙傳感器系統(tǒng)，其中一個(gè)傳感器(creaa)僅檢測cr，而另一個(gè)傳感器(creab)檢測cr和crn兩者。借助于差值測量，可以獲得ccrn值。傳感器由多層膜130保護(hù)，該多層膜由至少三個(gè)功能層組成，即，可透過crn和cr的外膜層；中間酶層；以及可透過h2o2的內(nèi)膜層。crn和cr分子擴(kuò)散穿越外膜層。肌酸酐酰胺水解酶、肌酸脒基水解酶和肌氨酸氧化酶這些酶固定在內(nèi)膜層與外膜層之間。creaa傳感器僅含有肌酸脒基水解酶和肌氨酸氧化酶，因此僅檢測cr。在creaa傳感器中，酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)按如下方式改變cr：肌酸+h2o肌氨酸+脲(肌酸脒基水解酶)肌氨酸+h2o+o2→甘氨酸+甲醛+h2o2(肌氨酸氧化酶)creab傳感器含有肌酸酐酰胺水解酶、肌酸脒基水解酶和肌氨酸氧化酶所有三種酶，因此能檢測crn和cr兩者。在酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，crn/cr按如下方式改變：(肌酸酐酰胺水解酶)肌酸+h2o→肌氨酸+脲(肌酸脒基水解酶)肌氨酸+h2o+o2→甘氨酸+甲醛+h2o2(肌氨酸氧化酶)對(duì)于creaa和creab傳感器兩者而言，這些酶反應(yīng)產(chǎn)生相同的終產(chǎn)物，其中之一是h2o2，它可穿越內(nèi)膜層擴(kuò)散到we110(優(yōu)選鉑)。通過將足夠高的電勢(shì)施加到creaa和creab傳感器的電極鏈，h2o2可在we110處發(fā)生氧化：h2o2→2h++o2+2e-為了完成該電路，在ce112處利用還原反應(yīng)消耗電子，從而保持we110與ce112之間的電荷平衡。h2o2的氧化反應(yīng)產(chǎn)生與h2o2的量成比例的電流(i)，繼而根據(jù)以下傳感器響應(yīng)模型，將電流(i)與creaa傳感器的cr量及creab傳感器的cr和crn量直接關(guān)聯(lián)：其中ia和ib分別是在creaa和creab傳感器處產(chǎn)生的電流；scra和scrb分別是creaa和creab傳感器中將電流(i)與cr濃度關(guān)聯(lián)起來的靈敏度常數(shù)，并且scrnb是creab傳感器中將電流(i)與crn濃度關(guān)聯(lián)起來的靈敏度常數(shù)。將電流與濃度關(guān)聯(lián)起來的比例常數(shù)s通常稱為靈敏度。通過校準(zhǔn)傳感器來確定這些常數(shù)。通過分析儀中的安培計(jì)120來測量每個(gè)傳感器的電流(信號(hào))。如果傳感器靈敏度s為已知的，則易于由以上方程確定給定樣品中的未知crn濃度?？苫诜磻?yīng)速率方程和由阿侖尼烏斯方程描述的速率常數(shù)，計(jì)算相對(duì)于ccr和ccrn的上次已知值而言ccr和ccrn的變化。為了進(jìn)行該計(jì)算，需要知道自上次已知ccr和ccrn起經(jīng)過的時(shí)間段(t時(shí)限)，以及在該時(shí)間段期間溶液所經(jīng)歷的溫度。在校準(zhǔn)溶液經(jīng)歷了一系列溫度時(shí)對(duì)ccr和ccrn進(jìn)行精確估算的一種方式是，記錄自上一次濃度測量起溫度的變化。例如，當(dāng)運(yùn)送校準(zhǔn)溶液時(shí)，校準(zhǔn)溶液包可包括溫度測量設(shè)備以及用于記錄溫度變化的裝置。一種示例實(shí)施方式將包括溫度探針，該溫度探針定期將溶液的溫度記錄到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，使得當(dāng)溶液需要校準(zhǔn)時(shí)，可訪問該存儲(chǔ)器以確定所經(jīng)歷的溫度。溫度探針與用于記錄所記錄的溫度的存儲(chǔ)器的組合在本文可稱為溫度記錄儀。在獲知溫度的歷史變化的情況下，可以精確地計(jì)算從記錄的初始濃度到校準(zhǔn)時(shí)所計(jì)算的濃度的濃度變化。例如，可以基于反應(yīng)速率方程以及由阿侖尼烏斯方程描述并應(yīng)用于隨時(shí)間推移記錄的溫度的速率常數(shù)，計(jì)算ccrn和ccr隨時(shí)間推移的變化。由于每種溶液包都將需要溫度記錄儀，因此為了降低成本，可能有利的是使用低成本的溫度探針。雖然低成本的溫度探針可導(dǎo)致溫度測量不精確，但該溫度探針可用更精確的溫度探針進(jìn)行校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)可涉及比較低成本溫度探針和參比溫度探針對(duì)一個(gè)溫度或一系列溫度的測量值，以確定這些測量值之間是否存在差值。如果確定存在差值，則存儲(chǔ)器中記錄的溫度可偏移該差值。所記錄的溫度的該偏移可應(yīng)用于已經(jīng)記錄的讀數(shù)，或可應(yīng)用于溫度的所有后續(xù)記錄。與溶液包一起打包的溫度記錄儀可用于在儲(chǔ)存和運(yùn)輸溶液包的同時(shí)提供溫度變化的精確測量，并且最終可用于幫助校準(zhǔn)傳感器。一旦校準(zhǔn)溶液已到達(dá)其目的地，就可使用附帶的溫度記錄儀校準(zhǔn)傳感器，然后可由更精確的溫度記錄儀繼續(xù)監(jiān)測溫度，以確保傳感器靈敏度保持最新。更精確的溫度記錄儀可為測量站的一部分，或可為最終用戶的永久裝設(shè)的一部分。令人驚奇的是，已發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)實(shí)施方案中，在與真實(shí)溫度存在一定溫度偏移量且熱暴露不太類似于校準(zhǔn)溶液所經(jīng)歷的溫度分布的情況下，使用溫度記錄儀計(jì)算校準(zhǔn)物中的轉(zhuǎn)化率仍然能提供校準(zhǔn)物中的cr和crn濃度的可接受估計(jì)值。因此，可能不需要對(duì)溫度探針的這種校準(zhǔn)，并且可以使用低成本的溫度探針。使用溫度記錄儀作為對(duì)確切溫度分布的估計(jì)，可以為估計(jì)校準(zhǔn)物中的cr和crn濃度提供足夠數(shù)據(jù)。雖然使用一種或多種溫度測量設(shè)備并記錄這些測量值可以得出非常精確的終濃度計(jì)算值，但可能有利的是，在不使用溫度探針或存儲(chǔ)器的情況下計(jì)算類似精確的結(jié)果，以便降低每包校準(zhǔn)溶液的成本。一種這樣的方法涉及使用溫度模型估算所經(jīng)歷的溫度變化。圖2是示出校準(zhǔn)溶液的示例溫度分布以及估算溫度變化的對(duì)應(yīng)雙溫度模型的曲線圖。真實(shí)溫度分布210示出了從初始時(shí)間230(t＝0)到結(jié)束時(shí)間232(t＝t時(shí)限)的實(shí)際溫度變化。在該示例中，溫度以在制造商處儲(chǔ)存的4天初始時(shí)間段內(nèi)較低的4℃開始211。當(dāng)運(yùn)輸校準(zhǔn)溶液時(shí)，在大約14天的時(shí)間段內(nèi)溫度升高至31℃的較高溫度212。在運(yùn)輸212校準(zhǔn)溶液之后，它們由客戶在較低溫度(大約5℃)下儲(chǔ)存大約76天的時(shí)間段213。在該示例中，客戶從儲(chǔ)存室取出校準(zhǔn)溶液以便在14天時(shí)間段內(nèi)使用214，在這段時(shí)間期間，校準(zhǔn)溶液保持在大約20℃的較高溫度下。雖然如果最終用戶自行通過將已知溫度的水性介質(zhì)與cr和crn粉末混合來制備校準(zhǔn)溶液的話，該用戶將了解校準(zhǔn)溶液的溫度，但是如果由制造商制備的話，該用戶將無法了解從生產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)起一直到使用時(shí)的溫度分布。如圖2所示，真實(shí)溫度分布210可非常復(fù)雜，在長時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)大幅溫度波動(dòng)。以往，此類溫度波動(dòng)使得難以精確地計(jì)算校準(zhǔn)溶液的濃度水平。申請(qǐng)人已令人驚奇地確認(rèn)，雖然溫度分布不一定為客戶所知，但可通過簡單得多的溫度模型對(duì)復(fù)雜溫度分布進(jìn)行建模。圖2中指出了示例溫度模型，即雙溫度模型220。復(fù)雜溫度分布被建模為在從初始時(shí)間t＝0230到中間時(shí)間t＝t1231的第一時(shí)間段221內(nèi)具有t1＝2℃241的低溫，然后在從中間時(shí)間t＝t1231到結(jié)束時(shí)間t＝t時(shí)限232的時(shí)間段222內(nèi)具有t2＝32℃242的高溫。雖然圖2中的雙溫度模型220并不完全匹配真實(shí)溫度分布210，但其提供了溫度變化的函數(shù)估計(jì)。可優(yōu)化t1的值以補(bǔ)償真實(shí)溫度分布210與雙溫度模型220之間的任何差異。例如，雖然真實(shí)溫度分布210中最終的溫度升高在約107天發(fā)生，但雙溫度模型220的對(duì)應(yīng)溫度升高在較早時(shí)間t＝t1＝95天發(fā)生。該較早的t1時(shí)間早于實(shí)際的溫度升高，以補(bǔ)償初始運(yùn)輸階段212期間大幅的溫度升高。類似地，如果溫度值t1和t2被選擇為太高或太低，則也可調(diào)節(jié)t1的值以對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。真實(shí)溫度分布可被簡化成多溫度模型，因?yàn)榧∷狒?肌酸溶液的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用條件的模式遵照類似的模式。表1示出了支持ccrn測量的示例校準(zhǔn)溶液的估計(jì)時(shí)間和溫度范圍。最長時(shí)間[天]溫度[℃]在制造商處儲(chǔ)存562–8從制造商運(yùn)輸?shù)娇蛻?42–32在客戶處儲(chǔ)存108(約31/2個(gè)月)2–8使用1415–32表1可使用其他多溫度模型。例如，可使用具有三種或更多種溫度的溫度模型。并非溫度的離散階躍變化，而是例如可使用簡單指數(shù)函數(shù)將溫度的逐步冷卻和加熱并入到模型中，或可使用正弦函數(shù)將波動(dòng)并入到模型中。在所提供的示例性實(shí)施方案中，使用雙溫度模型，因?yàn)槠涮峁┝怂岢龅慕鉀Q方案的簡單說明。在該示例性實(shí)施方案中，以下校準(zhǔn)物cal2和cal3用于校準(zhǔn)creaa和creab傳感器：在時(shí)間：t生產(chǎn)cal2cal3ccr[μm]0500ccrn[μm]5000傳感器creabcreaa和creab表2除cr和crn之外，校準(zhǔn)物cal2和cal3還可含有緩沖劑、鹽、防腐劑和洗滌劑。出于所提出的方法的目的，將回顧這些校準(zhǔn)物中僅cr和crn的濃度。在本文給出的示例性實(shí)施方案中，通過使用兩種校準(zhǔn)溶液和兩種傳感器來確定cr和crn兩者的濃度。然而，可以設(shè)想到，所提出的方法可用于僅計(jì)算cr濃度或僅計(jì)算crn濃度。如果確定了僅一種物質(zhì)的濃度(cr或crn)，則僅需要一種特定傳感器(cr或crn)和兩種校準(zhǔn)溶液。如方案1所示，crn與cr可通過可逆反應(yīng)中的水解和消去相互轉(zhuǎn)化。該可逆轉(zhuǎn)化反應(yīng)在這兩種物質(zhì)中的任一者溶于水中時(shí)立即開始，并且將以較高速率朝一個(gè)方向繼續(xù)進(jìn)行，直到該體系達(dá)到熱力學(xué)平衡，即，直到根據(jù)該反應(yīng)的平衡常數(shù)(keq(t))達(dá)到其相互平衡濃度(cxeq)：平衡常數(shù)還可按照方案1中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)中涉及的正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)(單獨(dú)的箭頭)的速率常數(shù)k1(t)和k2(t)表示。這些速率常數(shù)是溫度相關(guān)的，但不一定有同等程度的相關(guān)性。因此，轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)keq(t)(及從而crn和cr的平衡濃度)也將是溫度相關(guān)的。速率常數(shù)的溫度相關(guān)性由阿侖尼烏斯方程決定：其中αi＝lnai方程4溫度t的下標(biāo)此處用作速記符號(hào)，以指示其可為時(shí)間t的函數(shù)。αi和βi是所考慮的反應(yīng)的相關(guān)阿侖尼烏斯參數(shù)，已知這些參數(shù)具有非常高的精確度。從在生產(chǎn)過程期間添加cr和/或crn的時(shí)刻開始，自發(fā)地在校準(zhǔn)物cal2和cal3中發(fā)生上述反應(yīng)。因此，溶液包的校準(zhǔn)物中的cr和crn的實(shí)際濃度強(qiáng)烈取決于自生產(chǎn)起經(jīng)過的時(shí)間，并且取決于在該時(shí)間跨度期間單獨(dú)溶液包所經(jīng)歷的溫度分布t分布(t)。表3示出了cal2和cal3中的cr和crn的濃度隨時(shí)間和溫度分布的變化：表3在表3中，δccrncal2是由于其一對(duì)一轉(zhuǎn)化成cr而出現(xiàn)的、截止到時(shí)間t的cal2中crn濃度的變化；并且δccrcal3是由于其一對(duì)一轉(zhuǎn)化成crn而出現(xiàn)的、截止到時(shí)間t的cal3中cr濃度的變化。在無限小的時(shí)間跨度(dt)期間ccrn的濃度變化(dccrn)遵守以下微分方程，也稱為速率方程：將反應(yīng)速率方程(方程5)與阿侖尼烏斯方程(方程4)和雙溫度模型合并，得到解析式ccrcal#模型(t1)和ccrncal#模型(t1)，它們分別是隨初始溫度t1(通常為較低溫度)下消耗的時(shí)間t1而變化的校準(zhǔn)物“cal#”中的cr和crn濃度。如果真實(shí)溫度分布(tt＝t分布(t))；上述反應(yīng)的相關(guān)阿侖尼烏斯參數(shù)(αi和βi)；以及時(shí)間t＝0時(shí)校準(zhǔn)物cal#中的cr和crn的起始濃度ccrcal#0和ccrncal#0每一者都是已知的，則可通過速率方程的積分，獲得隨后任何時(shí)間的該校準(zhǔn)物中的真實(shí)cr和crn濃度的非常精確估計(jì)值。如果沒有提供溫度變化的記錄，則在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、客戶處儲(chǔ)存及使用期間校準(zhǔn)溶液所經(jīng)歷的真實(shí)溫度分布可能不為最終用戶所知。雖然確切溫度分布可能是未知的，但存在若干彼此獨(dú)立的變量，可通過測量這些變量揭示這些條件的細(xì)節(jié)。因此，為了獲得未知真實(shí)溫度分布的足夠精確估計(jì)值，我們?cè)赾crn測量系統(tǒng)中利用了所有可用的自由度(dof)，這些自由度未用于其他目的，例如未用于校準(zhǔn)creaa和creab傳感器。creaa和creab傳感器對(duì)兩種校準(zhǔn)溶液cal2和cal3進(jìn)行測量，得到4種傳感器信號(hào)，即4個(gè)可用dof。根據(jù)表2及其支持文本，4個(gè)可用dof之中有3個(gè)被分配用于傳感器校準(zhǔn)目的，留下一個(gè)未使用的多余dof：cal2上的creaa信號(hào)。該單個(gè)dof可用于確定“未知”實(shí)體的值，采用的方式與另3個(gè)dof將用于確定3個(gè)“未知”傳感器靈敏度的方式相同。圖3是流程圖，示出了所提出的確定校準(zhǔn)物中的分析物水平且隨后校準(zhǔn)傳感器的方法的逐步推導(dǎo)。如上所述，將速率方程310(方程5)與阿侖尼烏斯方程311(方程4)和溫度模型320合并。為了選擇適當(dāng)?shù)臏囟饶Ｐ停枰私忸A(yù)期之中的溫度波動(dòng)的一般模式。表1提供了該一般模式的示例，因?yàn)槠渲甘玖诵?zhǔn)溶液可經(jīng)歷的不同條件(生產(chǎn)處儲(chǔ)存、運(yùn)輸、客戶處儲(chǔ)存及使用)。該表還示出了校準(zhǔn)溶液預(yù)期會(huì)經(jīng)歷的溫度范圍，并且其指示了這些溶液預(yù)期在這些條件下保持多久的時(shí)間段。所選擇的溫度模型可具有初始時(shí)間(t生產(chǎn)或t＝0)時(shí)的初始溫度(t1)、校準(zhǔn)時(shí)間(t時(shí)限)時(shí)的最終溫度(t2)以及溫度從初始溫度變化到最終溫度的中間時(shí)間(t1)。雖然初始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間將為已知的，并且初始溫度和最終溫度為已知或估計(jì)的，但中間時(shí)間t1可能完全未知。在這種情形下，可使用可用的dof確定該中間時(shí)間t1。技術(shù)人員可以查閱可用的數(shù)據(jù)，并相應(yīng)地建立溫度模型。在存在一個(gè)可用dof的情況下，溫度模型將被建立成使得僅存在一個(gè)未知數(shù)，諸如中間時(shí)間t1。在存在超過一個(gè)可用dof的情況下，可使用與可用dof一樣多的未知數(shù)建立溫度模型。在上述實(shí)施方案中，使用可用的dof確定溫度模型中的變量參數(shù)t1，該溫度模型包括兩種已知的(或估計(jì)的)溫度以及溫度在這兩種溫度之間變化的時(shí)間t1。可用dof的另一種可能用途是確定溫度模型中的在整個(gè)時(shí)間跨度t時(shí)限–t生產(chǎn)中使用的平均轉(zhuǎn)化溫度，該溫度模型包括作為變量參數(shù)的單一未知溫度。在同此提出的示例中，可通過雙溫度模型對(duì)真實(shí)溫度分布t分布(t)進(jìn)行建模，該雙溫度模型取決于初始溫度t1和最終溫度t2、結(jié)束時(shí)間t時(shí)限和中間時(shí)間t1(且暗含初始時(shí)間t＝0)。在給出所確認(rèn)的一般模式的情況下，這兩個(gè)溫度可被建模為中間時(shí)間t1時(shí)從初始溫度到最終溫度的簡單階躍變化。該模型可表示為：原則上，溫度t1和t2可任意選擇。然而，為了確保該模型可涵蓋所有可能的溫度情形，可將溫度t1和t2設(shè)定為匹配預(yù)期的溫度范圍。使用圖2中所示的預(yù)期模式，可將溫度設(shè)定為圖2的三個(gè)初始溫度間隔任一者中指定的最小溫度(2℃)和最大溫度(32℃)。初始溫度t1可表示校準(zhǔn)溶液的預(yù)期冷藏溫度，并且最終溫度t2可表示校準(zhǔn)溶液預(yù)期在運(yùn)輸期間和/或在使用期間經(jīng)歷的溫度。因此，初始溫度和最終溫度可能分別不是初始時(shí)間t1和結(jié)束時(shí)間t時(shí)限時(shí)的實(shí)際溫度。參數(shù)t1是在溫度t1下消耗的未知時(shí)間量。參數(shù)t時(shí)限是相對(duì)于使用參考方法測量校準(zhǔn)物中的分析物水平(ccrcal20、ccrncal20、ccrcal30、ccrncal30)時(shí)的時(shí)間點(diǎn)t＝0而言溶液包的時(shí)限。分析物水平及其測量時(shí)的絕對(duì)時(shí)間點(diǎn)可以電子方式存儲(chǔ)在每個(gè)單獨(dú)溶液包中，因此很容易在分析時(shí)輸入。在步驟330處，對(duì)速率方程310(方程5)、阿侖尼烏斯方程311(方程4)和溫度模型320的組合進(jìn)行解析求解。這通過對(duì)所得的微分方程求解兩次來進(jìn)行，即，分別在具有對(duì)應(yīng)時(shí)間跨度t1和t2＝t時(shí)限–t1的恒溫t1和t2的線段中，通過在每個(gè)線段中使用適當(dāng)?shù)钠鹗紬l件來進(jìn)行。這得出了以下隨t1變化的給定校準(zhǔn)物(“cal#”)中的cr和crn濃度的方程：其中ccal#總＝ccrcal#0+ccrncal#0和k(t)＝k1(t)+k2(t)是常數(shù)。方程7給出了結(jié)束時(shí)間t時(shí)限時(shí)的cr濃度。方程7和8的參數(shù)340中有多個(gè)是已知的，并且未知變量是t1。值k1、k2和k可由阿侖尼烏斯方程確定，其中α和β是已知為高精確度的良態(tài)值。濃度ccrcal#0、ccrncal#0和ccal#總是測量時(shí)間t＝0時(shí)的溶液而獲知的濃度。溫度t1和t2根據(jù)所使用的溫度模型而獲知，并且t時(shí)限根據(jù)自校準(zhǔn)溶液生產(chǎn)起的時(shí)間而獲知。因此，方程7和8是步驟331處的表達(dá)式，但在可以計(jì)算實(shí)際濃度之前，需要根據(jù)方框350中的步驟確定未知變量t1。根據(jù)方程1中的傳感器響應(yīng)模型351，可容易針對(duì)在給定時(shí)間例如t＝t時(shí)限時(shí)未經(jīng)校準(zhǔn)的creaa傳感器對(duì)兩種校準(zhǔn)物的測量值導(dǎo)出以下普遍有效的關(guān)系式：方程9的關(guān)系式對(duì)于未經(jīng)校準(zhǔn)的creaa傳感器是有效的，因?yàn)樾?zhǔn)參數(shù)(即，cr靈敏度scra)未輸入該方程。方程9指出，在給定時(shí)間，creaa傳感器信號(hào)與對(duì)一種校準(zhǔn)溶液測量的cr濃度之間的比率具有與其他校準(zhǔn)溶液相同的值。現(xiàn)在可將方程7和8中的ccrcal#模型和ccrncal#模型的解析式插入方程9中，從而形成“cr-恒等式”332方程10?？蓪⒃诮Y(jié)束時(shí)間時(shí)creaa傳感器對(duì)于這兩種校準(zhǔn)溶液的原始輸出輸入到方程10的左手邊。方程的右手邊是剩余一個(gè)未知變量t1的非線性函數(shù)，并且是最現(xiàn)實(shí)的溫度和時(shí)間范圍內(nèi)的單調(diào)函數(shù)。作為單調(diào)函數(shù)，僅存在t1的一個(gè)解，因此可在步驟333處通過數(shù)值方法求解方程10以解出t1。因此，creaa傳感器的原始信號(hào)之間的比率得出t1的一個(gè)可能值，從而得出逼近真實(shí)溫度分布的一個(gè)可能溫度分布。一旦獲知t1的值且因此獲知溫度模型，就可以對(duì)校準(zhǔn)溶液的濃度的方程7和8進(jìn)行求解334。具體地講，可在結(jié)束時(shí)間時(shí)對(duì)校準(zhǔn)溶液確定cr濃度ccrcal2和ccrcal3以及crn濃度ccrncal2和ccrncal3。一旦已在結(jié)束時(shí)間時(shí)對(duì)校準(zhǔn)溶液估計(jì)cr和crn的濃度，就可以將這些濃度與校準(zhǔn)溶液的原始傳感器讀數(shù)進(jìn)行比較以確定靈敏度，從而校準(zhǔn)360傳感器。方程1和2分別提供了creaa和creab傳感器的傳感器響應(yīng)模型。在步驟361處，可使用這些傳感器響應(yīng)模型導(dǎo)出以下關(guān)系式：校準(zhǔn)濃度可由步驟334確定，并且cal3處creaa傳感器的原始信號(hào)以及cal2和cal3處creab傳感器的原始信號(hào)可在步驟362處確定?？稍诓襟E363處將這些值代入方程11、12和13，從而計(jì)算creaa傳感器對(duì)于cr的靈敏度以及creab傳感器對(duì)于cr和crn的靈敏度。利用這些靈敏度，可以精確地測量任何給定樣品中的cr或crn的濃度。雖然圖3概述了用于推導(dǎo)所提出的方法的步驟，但圖4總結(jié)了用于執(zhí)行所提出的方法的示例性實(shí)施方案的步驟。所提出的方法不限于圖4所示的步驟的次序，可以設(shè)想所述方法也不僅僅限于所提供的該示例性實(shí)施方案。在步驟410處，在初始時(shí)間時(shí)測量并記錄校準(zhǔn)溶液中的cr和crn的濃度。初始時(shí)間可剛好在溶液生產(chǎn)之后，和/或處于校準(zhǔn)溶液派送之前的任何適當(dāng)時(shí)間?？墒褂靡幌盗屑夹g(shù)和已知的傳感器，諸如通過高效液相色譜法(hplc)來測量濃度?？赏ㄟ^任何裝置來記錄濃度，這些裝置允許最終用戶在后續(xù)計(jì)算中使用這些所記錄的濃度。例如，濃度可以書面形式存儲(chǔ)在校準(zhǔn)包上，或可以電子方式存儲(chǔ)在服務(wù)器，或可以電子方式存儲(chǔ)在校準(zhǔn)包自身，使得校準(zhǔn)機(jī)器可自動(dòng)讀取所存儲(chǔ)的變量。類似地，這些包可帶有時(shí)間戳，使得在執(zhí)行后續(xù)的計(jì)算時(shí)初始時(shí)間將為已知的。在步驟420處，將校準(zhǔn)溶液派送給最終消費(fèi)者。從這時(shí)起，存儲(chǔ)校準(zhǔn)溶液的實(shí)際溫度可能無法獲知。方框430示出了最終用戶試圖校準(zhǔn)cr和crn傳感器而可采取的步驟，從收到校準(zhǔn)溶液開始并在結(jié)束時(shí)間(也稱為t時(shí)限)時(shí)開始校準(zhǔn)過程440。在步驟450處，通過傳感器測量校準(zhǔn)溶液中的原始cr和crn信號(hào)。這些原始信號(hào)是傳感器的電流輸出ical2a(t時(shí)限)、ical3a(t時(shí)限)、ical2b(t時(shí)限)和ical3b(t時(shí)限)。在步驟460處，確定溫度模型。在雙溫度模型的示例中，這涉及通過求解方程10的t1來計(jì)算中間時(shí)間t1。為了進(jìn)行該計(jì)算，需要知道相關(guān)反應(yīng)的阿侖尼烏斯值，以及在步驟410處記錄的初始時(shí)間和初始濃度。在步驟470處，使用步驟460處確定的溫度模型求解方程7和8，從而計(jì)算校準(zhǔn)溶液中的cr和crn的實(shí)際濃度。在步驟480處，將步驟450中計(jì)算的傳感器輸出(具體地講，ical3a(t時(shí)限)、ical2b(t時(shí)限)和ical3b(t時(shí)限))和步驟470處計(jì)算的濃度代入方程11至13以確定傳感器靈敏度，從而校準(zhǔn)傳感器。在方框430處執(zhí)行的步驟可由最終用戶手動(dòng)地執(zhí)行?；蛘撸娇?30處的一些或所有步驟可由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行。例如，校準(zhǔn)系統(tǒng)可處理校準(zhǔn)包并自動(dòng)讀取指示初始濃度和初始時(shí)間的電子數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)系統(tǒng)可測量如步驟450和470中指示的所有原始傳感器輸出。校準(zhǔn)系統(tǒng)可包含電子設(shè)備，該電子設(shè)備具有用于執(zhí)行步驟460、470和480的計(jì)算的處理器。計(jì)算機(jī)軟件可提供于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，用戶可將該計(jì)算機(jī)軟件安裝到自己的計(jì)算機(jī)上，以便自動(dòng)執(zhí)行該方法的任何計(jì)算。雖然用于校準(zhǔn)傳感器的溫度模型僅是校準(zhǔn)溶液的真實(shí)溫度分布的估計(jì)，但所提出的解決方案提供了非常精確的結(jié)果。圖5示出了多個(gè)曲線圖，它們將校準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度(例如使用hplc)與使用所提出的方法計(jì)算的濃度進(jìn)行比較。對(duì)在不同溫度下儲(chǔ)存多種時(shí)間跨度的cal2和cal3溶液執(zhí)行測試，這些時(shí)間跨度和溫度不僅對(duì)應(yīng)于溶液包的現(xiàn)實(shí)時(shí)間/溫度情形，而且對(duì)應(yīng)于超出表1中的指定時(shí)間/溫度范圍的極端情形。數(shù)據(jù)點(diǎn)511、521、531和541適用于在10℃下儲(chǔ)存53天的校準(zhǔn)溶液。數(shù)據(jù)點(diǎn)512、522、532和542適用于在10℃下儲(chǔ)存53天、在32℃下儲(chǔ)存15天和在10℃下儲(chǔ)存34天的校準(zhǔn)溶液。數(shù)據(jù)點(diǎn)513、523、533和543適用于在10℃下儲(chǔ)存53天、在6℃下儲(chǔ)存15天、在10℃下儲(chǔ)存29天和在6℃下儲(chǔ)存20天的校準(zhǔn)溶液。數(shù)據(jù)點(diǎn)514、524、534和544適用于在10℃下儲(chǔ)存53天、在25℃下儲(chǔ)存15天、在10℃下儲(chǔ)存29天和在25℃下儲(chǔ)存20天的校準(zhǔn)溶液。數(shù)據(jù)點(diǎn)515、525、535和545適用于在10℃下儲(chǔ)存53天、在32℃下儲(chǔ)存32天、在10℃下儲(chǔ)存29天和在32℃下儲(chǔ)存20天的校準(zhǔn)溶液。曲線圖510示出了在不同溫度條件下cal2溶液中的計(jì)算和實(shí)際cr濃度。線性趨勢(shì)線516(公式y(tǒng)＝1.0317x+2.0703)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.98。曲線圖520示出了在不同溫度條件下cal2溶液中的計(jì)算和實(shí)際crn濃度。線性趨勢(shì)線526(公式y(tǒng)＝0.9466x+24.0)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.9786。曲線圖530示出了在不同溫度條件下cal3溶液中的計(jì)算和實(shí)際cr濃度。線性趨勢(shì)線536(公式y(tǒng)＝0.9522x+17.951)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.97。曲線圖540示出了在不同溫度條件下cal3溶液中的計(jì)算和實(shí)際crn濃度。線性趨勢(shì)線546(公式y(tǒng)＝0.9621x+5.5329)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.97。這些曲線圖表明，盡管溫度模型僅是真實(shí)溫度分布的估計(jì)，但使用所提出的方法計(jì)算的濃度始終接近實(shí)際濃度。圖6示出了多個(gè)曲線圖，它們將校準(zhǔn)溶液的實(shí)際濃度(例如使用hplc)與由使用溫度記錄儀生成溫度模型的示例性實(shí)施方案計(jì)算的濃度進(jìn)行比較。對(duì)在不同溫度下儲(chǔ)存多種時(shí)間跨度的cal2和cal3溶液執(zhí)行測試，這些時(shí)間跨度和溫度不僅對(duì)應(yīng)于溶液包的現(xiàn)實(shí)時(shí)間/溫度情形，而且對(duì)應(yīng)于超出表1中的指定時(shí)間/溫度范圍的極端情形。曲線圖610示出了與實(shí)際濃度相比cal2溶液中的計(jì)算cr濃度。線性趨勢(shì)線611(公式y(tǒng)＝1.0395x-0.24446)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.9899。曲線圖620示出了與實(shí)際濃度相比cal2溶液中的計(jì)算crn濃度。線性趨勢(shì)線621(公式y(tǒng)＝0.9681x+15.401)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.992。曲線圖630示出了與實(shí)際濃度相比cal3溶液中的計(jì)算cr濃度。線性趨勢(shì)線631(公式y(tǒng)＝0.931x+32.896)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.9656。曲線圖640示出了與實(shí)際濃度相比cal3溶液中的計(jì)算crn濃度。線性趨勢(shì)線641(公式y(tǒng)＝0.9465x+1.5862)指示計(jì)算濃度與實(shí)際濃度之間的線性關(guān)系，其中r2值為0.9707。這些曲線圖表明，使用溫度探針記錄溫度的歷史變化可得到cr和/或crn濃度的非常精確計(jì)算。應(yīng)當(dāng)理解，本公開包括上述實(shí)施方案中陳述的任選特征的組合排列。具體地講，應(yīng)當(dāng)理解，所附從屬權(quán)利要求中陳述的特征與可提供的任何其他相關(guān)獨(dú)立權(quán)利要求聯(lián)合公開，并且該公開內(nèi)容不限于僅僅是這些從屬權(quán)利要求的特征與它們初始從屬的獨(dú)立權(quán)利要求的組合。當(dāng)前第1頁12