JP2002048786A - テストエレメント分析システム - Google Patents
テストエレメント分析システムInfo
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
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- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度補正機能を改善することによって、測定
がより正確な分析システムを提供する。 【解決手段】 分析を行なうために、被分析サンプル８
に接触するテストエレメント３、テストエレメント３を
測定位置に固定するテストエレメント支持部５を備えた
評価装置２および測定・評価電子装置１５からなる。測
定・評価電子装置１５は、分析値を求める際に、測定領
域から離れた場所に設けられた温度センサによって行な
われる温度測定に基づいて、測定時の測定領域７の温度
を考慮するための温度補正装置１８を有する。温度補正
装置１８は、測定時まで電力を消費せず、測定時以前の
温度履歴を電流を流さずに探知するための温度履歴生成
装置２０を有する。
がより正確な分析システムを提供する。 【解決手段】 分析を行なうために、被分析サンプル８
に接触するテストエレメント３、テストエレメント３を
測定位置に固定するテストエレメント支持部５を備えた
評価装置２および測定・評価電子装置１５からなる。測
定・評価電子装置１５は、分析値を求める際に、測定領
域から離れた場所に設けられた温度センサによって行な
われる温度測定に基づいて、測定時の測定領域７の温度
を考慮するための温度補正装置１８を有する。温度補正
装置１８は、測定時まで電力を消費せず、測定時以前の
温度履歴を電流を流さずに探知するための温度履歴生成
装置２０を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の目的は、サンプル、
とくにヒトまたは動物の体液を分析的に検査するための
テストエレメント分析システムに関する。
とくにヒトまたは動物の体液を分析的に検査するための
テストエレメント分析システムに関する。
【０００２】本システムは二つの構成要素、つまり分析
を行なうため分析されるサンプルに接触し、分析の特性
である測定可能な変化が測定領域において起こるテスト
エレメント、およびテストエレメントを測定位置に固定
する位置決めユニット、特性の変化を測定する測定ユニ
ットならびに測定結果に基づいた分析結果を得るための
電子評価装置から構成される評価装置からなる。
を行なうため分析されるサンプルに接触し、分析の特性
である測定可能な変化が測定領域において起こるテスト
エレメント、およびテストエレメントを測定位置に固定
する位置決めユニット、特性の変化を測定する測定ユニ
ットならびに測定結果に基づいた分析結果を得るための
電子評価装置から構成される評価装置からなる。
【０００３】
【従来の技術】テストエレメント分析システムは医学分
野、とくに血液および尿の分析において一般的な方法で
ある。多くの場合、テストエレメントは帯状であるが、
たとえば平面、本来は正方形の板などの形状も知られて
いる。
野、とくに血液および尿の分析において一般的な方法で
ある。多くの場合、テストエレメントは帯状であるが、
たとえば平面、本来は正方形の板などの形状も知られて
いる。
【０００４】一般的に、テストエレメントには試薬が含
まれており、その試薬とサンプルの反応によってテスト
エレメントの検出可能な変化が引き起こされる。この変
化はシステムに付属する評価装置によって測定される。
よく知られているものには測光（photometric）分析シ
ステムがあり、これらのシステムでは反応によりテスト
エレメントの検出層に色の変化が生じると、その色の変
化が測光的に測定される。また、電気化学的な分析シス
テムも重要であり、これらのシステムでは反応によって
テストエレメントの電気的に測定可能な変化が起こる。
試薬を用いたこれらの分析システムとは別に、試薬を使
用しない分析システムも議論されている。これらのシス
テムでは、テストエレメントとサンプルを接触させるこ
とによってサンプル自体の分析上顕著な特徴（光吸収ス
ペクトラムなど）が測定される。本発明はこれらすべて
の方法と広く組み合わせて用いることができる。
まれており、その試薬とサンプルの反応によってテスト
エレメントの検出可能な変化が引き起こされる。この変
化はシステムに付属する評価装置によって測定される。
よく知られているものには測光（photometric）分析シ
ステムがあり、これらのシステムでは反応によりテスト
エレメントの検出層に色の変化が生じると、その色の変
化が測光的に測定される。また、電気化学的な分析シス
テムも重要であり、これらのシステムでは反応によって
テストエレメントの電気的に測定可能な変化が起こる。
試薬を用いたこれらの分析システムとは別に、試薬を使
用しない分析システムも議論されている。これらのシス
テムでは、テストエレメントとサンプルを接触させるこ
とによってサンプル自体の分析上顕著な特徴（光吸収ス
ペクトラムなど）が測定される。本発明はこれらすべて
の方法と広く組み合わせて用いることができる。
【０００５】エレメント分析システムは臨床試験に用い
られるものであるが、本発明はとくに、患者が自身の健
康状態を知るために自ら検査を行なうといった用途（ホ
ーム・モニタリング）を意図している。これはインシュ
リンの注射を調節するため血中グルコース濃度を１日数
回調べる必要がある糖尿病患者にとって、医学的に重要
である。そのような用途の場合、軽量・小型、電池式
の、安価なうえに頑丈な検査装置が求められる。
られるものであるが、本発明はとくに、患者が自身の健
康状態を知るために自ら検査を行なうといった用途（ホ
ーム・モニタリング）を意図している。これはインシュ
リンの注射を調節するため血中グルコース濃度を１日数
回調べる必要がある糖尿病患者にとって、医学的に重要
である。そのような用途の場合、軽量・小型、電池式
の、安価なうえに頑丈な検査装置が求められる。
【０００６】多くの場合、分析の特徴である測定量は温
度によって大きく左右されることから、基本的な問題が
生じる。この温度依存性は１℃で約１〜２％である。ホ
ーム・モニタリングの場合、分析システムが大きな温度
変化にさらされることは回避できず、±５℃以上の温度
変化を考慮する必要がある。測定が特別な状況（たとえ
ば車内や戸外）で行なわれる際には、さらに大きな温度
変化が生じる可能性もある。
度によって大きく左右されることから、基本的な問題が
生じる。この温度依存性は１℃で約１〜２％である。ホ
ーム・モニタリングの場合、分析システムが大きな温度
変化にさらされることは回避できず、±５℃以上の温度
変化を考慮する必要がある。測定が特別な状況（たとえ
ば車内や戸外）で行なわれる際には、さらに大きな温度
変化が生じる可能性もある。
【０００７】これに起因する測定の不確実性を回避する
ため、対応する温度一定化ユニットを用いてテストエレ
メントの測定位置の温度を一定値に制御することが提案
された。たとえば、米国特許５，０３５，８６２号明細
書には、誘導加熱（inductive heating）による尿試験
片の各テストフィールドの温度制御が記載されている。
しかし、そのような方法はエネルギー消費が大きく、小
型の電池式装置には実用的ではない。
ため、対応する温度一定化ユニットを用いてテストエレ
メントの測定位置の温度を一定値に制御することが提案
された。たとえば、米国特許５，０３５，８６２号明細
書には、誘導加熱（inductive heating）による尿試験
片の各テストフィールドの温度制御が記載されている。
しかし、そのような方法はエネルギー消費が大きく、小
型の電池式装置には実用的ではない。
【０００８】温度変化による測定エラーを補正するた
め、温度測定を使用した分析システムもある。一般的に
は、電気温度センサ（たとえば熱電対計または熱レジス
タ）によって行なわれる。通例使用される分析システム
の設計には限界があるため、温度センサはテストエレメ
ントの測定領域から離れたところに配置される。そのた
め、温度センサは測定領域とは熱的に断絶している。つ
まり、測定領域と熱的には結合しておらず、測定の瞬間
の温度が、測定領域における実際の温度とどんなときで
も一致するようにはなっていない。以下、そのような温
度センサを大気温度センサ（ＡＴＳ）という。
め、温度測定を使用した分析システムもある。一般的に
は、電気温度センサ（たとえば熱電対計または熱レジス
タ）によって行なわれる。通例使用される分析システム
の設計には限界があるため、温度センサはテストエレメ
ントの測定領域から離れたところに配置される。そのた
め、温度センサは測定領域とは熱的に断絶している。つ
まり、測定領域と熱的には結合しておらず、測定の瞬間
の温度が、測定領域における実際の温度とどんなときで
も一致するようにはなっていない。以下、そのような温
度センサを大気温度センサ（ＡＴＳ）という。
【０００９】そのようなシステムを持つ電子評価装置に
は、分析結果の判定に用いる、測定を行なう時点の温度
を考慮するための温度補正ユニットが設けられている。
しかし、補正を行なうには、分析エレメントの測定領域
における実際の温度とＡＴＳによる測定時の温度とが一
致する必要がある。この条件はとくにホーム・モニタリ
ングにおいては、常に与えられるとは限らない。患者の
実際の状況によって、温度変化のあるさまざまな場所で
分析を行なう必要があるからである。この温度変化によ
り、ＡＴＳによって測定される瞬間温度がテストエレメ
ントの測定領域の実温と比較して大きくずれてしまうお
それがある。
は、分析結果の判定に用いる、測定を行なう時点の温度
を考慮するための温度補正ユニットが設けられている。
しかし、補正を行なうには、分析エレメントの測定領域
における実際の温度とＡＴＳによる測定時の温度とが一
致する必要がある。この条件はとくにホーム・モニタリ
ングにおいては、常に与えられるとは限らない。患者の
実際の状況によって、温度変化のあるさまざまな場所で
分析を行なう必要があるからである。この温度変化によ
り、ＡＴＳによって測定される瞬間温度がテストエレメ
ントの測定領域の実温と比較して大きくずれてしまうお
それがある。
【００１０】この問題を解決すべく、米国特許５，９７
２，７１５号明細書には評価装置内のテストエレメント
の支持部またはテストエレメントそのものにサーモクロ
ミック液晶（ＴＬＣ）でコーティングされた温度測定領
域を設けることが提案されている。ＴＬＣの温度は測光
計測法によって求められる。測定された温度と測定領域
における実温の差は、テストエレメントの測定領域近く
に温度測定ポイントを設けることによって最小限に抑え
ることができる。しかし、テストエレメントそのものが
ＴＬＣでコーティングされている場合には、十分な正確
さがないことには達成されず、テストエレメントの製造
に大きなコストがかかる。さらに、温度測定の許容でき
る正確性は、高価な測定設備によってのみ可能である。
２，７１５号明細書には評価装置内のテストエレメント
の支持部またはテストエレメントそのものにサーモクロ
ミック液晶（ＴＬＣ）でコーティングされた温度測定領
域を設けることが提案されている。ＴＬＣの温度は測光
計測法によって求められる。測定された温度と測定領域
における実温の差は、テストエレメントの測定領域近く
に温度測定ポイントを設けることによって最小限に抑え
ることができる。しかし、テストエレメントそのものが
ＴＬＣでコーティングされている場合には、十分な正確
さがないことには達成されず、テストエレメントの製造
に大きなコストがかかる。さらに、温度測定の許容でき
る正確性は、高価な測定設備によってのみ可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、温度
補正機能を改善することによって、測定がより正確な分
析システムを提供することにある。それはホーム・モニ
タリングシステムに必要とされるものに見合った方法で
達成されるが、具体的には、そのように改善すれば評価
装置の重量、大きさおよびバッテリー消費の増加が引き
起こされることはない。
補正機能を改善することによって、測定がより正確な分
析システムを提供することにある。それはホーム・モニ
タリングシステムに必要とされるものに見合った方法で
達成されるが、具体的には、そのように改善すれば評価
装置の重量、大きさおよびバッテリー消費の増加が引き
起こされることはない。
【００１２】前述のようなタイプの分析システムにおい
て、この問題は、温度補正ユニットに温度履歴生成装置
が備わっており、それによって電流を流すことなく、つ
まり測定時まで電力を消費せずに測定時以前の温度履歴
を探知するという事実によって解決される。
て、この問題は、温度補正ユニットに温度履歴生成装置
が備わっており、それによって電流を流すことなく、つ
まり測定時まで電力を消費せずに測定時以前の温度履歴
を探知するという事実によって解決される。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、サ
ンプル、とくにヒトまたは動物の体液を分析的に検査す
るための分析システムであって、分析を行なうために被
分析サンプルに接触し、その後、測定領域において分析
に特徴的で測定可能な変化が起こるテストエレメント、
およびテストエレメントを測定位置に固定するテストエ
レメント支持部ならびに特性の変化を測定し、測定結果
に基づいて分析値を求めるための測定・評価電子装置を
備えた評価装置からなり、前記測定・評価電子装置が、
測定領域から離れた場所に設けられた温度センサによっ
て行なわれる温度測定に基づいて、分析値の決定に際
し、測定時の測定領域の温度を考慮するための温度補正
ユニットを有する分析装置であって、前記温度補正ユニ
ットが、測定時以前の温度履歴を電流を流さずに探知
し、測定時まで電力を消費しない温度履歴生成装置を有
することを特徴とする分析システムに関する。
ンプル、とくにヒトまたは動物の体液を分析的に検査す
るための分析システムであって、分析を行なうために被
分析サンプルに接触し、その後、測定領域において分析
に特徴的で測定可能な変化が起こるテストエレメント、
およびテストエレメントを測定位置に固定するテストエ
レメント支持部ならびに特性の変化を測定し、測定結果
に基づいて分析値を求めるための測定・評価電子装置を
備えた評価装置からなり、前記測定・評価電子装置が、
測定領域から離れた場所に設けられた温度センサによっ
て行なわれる温度測定に基づいて、分析値の決定に際
し、測定時の測定領域の温度を考慮するための温度補正
ユニットを有する分析装置であって、前記温度補正ユニ
ットが、測定時以前の温度履歴を電流を流さずに探知
し、測定時まで電力を消費しない温度履歴生成装置を有
することを特徴とする分析システムに関する。
【００１４】前記分析システムにおいて、前記温度履歴
生成装置が、装置の構造物と熱的に絶縁されて吊るされ
ている熱性物体、および異なる場所に設けられた複数の
温度センサからなり、前記温度センサの１つ以上が熱性
物体内部に設けられた温度履歴制御センサであることが
好ましい。
生成装置が、装置の構造物と熱的に絶縁されて吊るされ
ている熱性物体、および異なる場所に設けられた複数の
温度センサからなり、前記温度センサの１つ以上が熱性
物体内部に設けられた温度履歴制御センサであることが
好ましい。
【００１５】前記分析システムにおいて、第２温度セン
サが、前記温度履歴生成装置の基準センサとして、熱性
物体に接触することなく、その付近に配置されているこ
とが好ましい。
サが、前記温度履歴生成装置の基準センサとして、熱性
物体に接触することなく、その付近に配置されているこ
とが好ましい。
【００１６】前記分析システムにおいて、前記熱性物体
の熱伝導性が非常に低いので、周辺温度の変化により熱
性物体の内部に測定可能な温度勾配が生じ、前記勾配に
よって少なくとも５分間、周辺温度の変化のイメージを
形成し、また温度履歴生成装置の２つ以上の温度センサ
が熱性物体に接触するように設けられることが好まし
い。
の熱伝導性が非常に低いので、周辺温度の変化により熱
性物体の内部に測定可能な温度勾配が生じ、前記勾配に
よって少なくとも５分間、周辺温度の変化のイメージを
形成し、また温度履歴生成装置の２つ以上の温度センサ
が熱性物体に接触するように設けられることが好まし
い。
【００１７】前記分析システムにおいて、温度センサの
１つが熱性物体の表面に設けられていることが好まし
い。
１つが熱性物体の表面に設けられていることが好まし
い。
【００１８】前記分析システムにおいて、温度履歴制御
センサが熱性物体の内部に位置し、前記センサと、周辺
空気から熱的に絶縁されていない熱性物体界面上のすべ
ての点との距離が実質的に等しいことが好ましい。
センサが熱性物体の内部に位置し、前記センサと、周辺
空気から熱的に絶縁されていない熱性物体界面上のすべ
ての点との距離が実質的に等しいことが好ましい。
【００１９】前記分析システムにおいて、前記熱性物体
が球体であり、その表面は周辺空気と熱的に絶縁してお
らず、また前記温度履歴制御センサが前記熱性物体の中
心に設けられることが好ましい。
が球体であり、その表面は周辺空気と熱的に絶縁してお
らず、また前記温度履歴制御センサが前記熱性物体の中
心に設けられることが好ましい。
【００２０】前記分析システムにおいて、前記熱性物体
が円盤状であり、円盤の平らな面は、周辺空気と熱的に
絶縁し、前記温度履歴制御センサが円盤の中心に設けら
れていることが好ましい。
が円盤状であり、円盤の平らな面は、周辺空気と熱的に
絶縁し、前記温度履歴制御センサが円盤の中心に設けら
れていることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】温度履歴生成装置を用いることに
よって、測定シグナルの評価と分析結果の計算におい
て、測定がなされる前の時点における装置付近の温度履
歴を考慮することが可能になる。これにより、テストエ
レメントの測定領域の実温に関するデータは実質的に改
善される。たとえば、評価装置を冷たい雰囲気（１０℃
の戸外に駐車した車内など）からかなり暖かい雰囲気
（２０℃のリビングルームなど）へ持ってきた場合、こ
の大きな温度上昇は温度履歴生成装置に示される。この
場合、ＡＴＳが示す瞬間温度は実際の気温とは対応しな
い（よって、周辺空気への熱平衡はない）ということを
仮定しなければならない。テストエレメントの測定領域
の温度は、装置ケース内に取り付けられたＡＴＳより速
く、周辺空気の温度変化に追従する。なぜなら、周辺空
気から測定領域への熱移動が比較的よく、テストエレメ
ントの熱容量が比較的小さいからである。測定領域の実
温と比較して、装置内で測定された瞬間温度の対応する
遅延は、電子評価装置にプログラムされた温度履歴生成
装置の出力および対応する経験値を用いて予測できる。
この情報に基づき、分析結果が補正されうる。あるいは
温度変化がひどく補正が不可能な場合は、分析結果の計
算が妨害され、エラーシグナルが出力される。
よって、測定シグナルの評価と分析結果の計算におい
て、測定がなされる前の時点における装置付近の温度履
歴を考慮することが可能になる。これにより、テストエ
レメントの測定領域の実温に関するデータは実質的に改
善される。たとえば、評価装置を冷たい雰囲気（１０℃
の戸外に駐車した車内など）からかなり暖かい雰囲気
（２０℃のリビングルームなど）へ持ってきた場合、こ
の大きな温度上昇は温度履歴生成装置に示される。この
場合、ＡＴＳが示す瞬間温度は実際の気温とは対応しな
い（よって、周辺空気への熱平衡はない）ということを
仮定しなければならない。テストエレメントの測定領域
の温度は、装置ケース内に取り付けられたＡＴＳより速
く、周辺空気の温度変化に追従する。なぜなら、周辺空
気から測定領域への熱移動が比較的よく、テストエレメ
ントの熱容量が比較的小さいからである。測定領域の実
温と比較して、装置内で測定された瞬間温度の対応する
遅延は、電子評価装置にプログラムされた温度履歴生成
装置の出力および対応する経験値を用いて予測できる。
この情報に基づき、分析結果が補正されうる。あるいは
温度変化がひどく補正が不可能な場合は、分析結果の計
算が妨害され、エラーシグナルが出力される。
【００２２】本発明の本質的な特徴は、温度履歴が示す
期間は電力エネルギーが消費されない、ということであ
る。このように、「電流を流さずに」作動する温度履歴
生成装置は、低いコストで提供され得る。以下、これを
システム温度履歴装置（ＳＴＨＤ）という。
期間は電力エネルギーが消費されない、ということであ
る。このように、「電流を流さずに」作動する温度履歴
生成装置は、低いコストで提供され得る。以下、これを
システム温度履歴装置（ＳＴＨＤ）という。
【００２３】本発明のシステムは、とくに米国特許５，
４０５，５１１号明細書に記載のＡＴＳを用いて一定の
間隔で温度を電気的に測定し、測定された一連の温度に
基づいて、外挿によって補正された温度を決定するシス
テムよりも、ホーム・モニタリング・システムに適して
いる。このシステムでは、分析前に連続的またはあらか
じめ決まった間隔で、長期間温度を測定することが必要
になる。テストを行なう前の待ち時間をなくすため、温
度測定は装置のスイッチを切ったときにも数分間隔で行
なわれる。これによってスイッチを入れた直後に補正温
度を外挿することができる。しかし、温度測定のため、
装置の電子システムがほんの数分の間隔で繰り返し作動
しなければならないので、バッテリー消費が増加すると
いう欠点がある。
４０５，５１１号明細書に記載のＡＴＳを用いて一定の
間隔で温度を電気的に測定し、測定された一連の温度に
基づいて、外挿によって補正された温度を決定するシス
テムよりも、ホーム・モニタリング・システムに適して
いる。このシステムでは、分析前に連続的またはあらか
じめ決まった間隔で、長期間温度を測定することが必要
になる。テストを行なう前の待ち時間をなくすため、温
度測定は装置のスイッチを切ったときにも数分間隔で行
なわれる。これによってスイッチを入れた直後に補正温
度を外挿することができる。しかし、温度測定のため、
装置の電子システムがほんの数分の間隔で繰り返し作動
しなければならないので、バッテリー消費が増加すると
いう欠点がある。
【００２４】ＳＴＨＤは、別の方法で実施することがで
きる。たとえば、より大きい物体に熱的に接触（金属の
物体に貼り付けるなど）した、温度感受性液晶チップを
使用してもよい。この場合、温度履歴は、周辺温度（am
bient temperature）の変化によって、チップ上の異な
る領域で、液晶の色変化速度の違いが生じるという事実
に基づいてイメージ化される。これらの温度変化は、光
学的に測定することができる。
きる。たとえば、より大きい物体に熱的に接触（金属の
物体に貼り付けるなど）した、温度感受性液晶チップを
使用してもよい。この場合、温度履歴は、周辺温度（am
bient temperature）の変化によって、チップ上の異な
る領域で、液晶の色変化速度の違いが生じるという事実
に基づいてイメージ化される。これらの温度変化は、光
学的に測定することができる。
【００２５】さらに、熱性物体（thermal mass）、およ
びそれぞれ異なった位置に設置した複数の電子温度セン
サを含むＳＴＨＤという他の態様が、より単純で、それ
ゆえ好ましい。温度履歴センサ（ＴＨＳ）として設計さ
れた１つ以上の温度センサが熱性物体の内部に設けられ
る。熱性物体は、熱容量が高く一定である固体によって
形成され、評価装置内においては断熱させられている。
すなわち、その温度が熱性物体の表面での周辺空気との
熱交換のみにできるだけ依存するように、装置を構成す
る他のすべての要素と可能な限り完全に断熱させる。
びそれぞれ異なった位置に設置した複数の電子温度セン
サを含むＳＴＨＤという他の態様が、より単純で、それ
ゆえ好ましい。温度履歴センサ（ＴＨＳ）として設計さ
れた１つ以上の温度センサが熱性物体の内部に設けられ
る。熱性物体は、熱容量が高く一定である固体によって
形成され、評価装置内においては断熱させられている。
すなわち、その温度が熱性物体の表面での周辺空気との
熱交換のみにできるだけ依存するように、装置を構成す
る他のすべての要素と可能な限り完全に断熱させる。
【００２６】好ましい形態によれば、以下基準温度セン
サ（ＲＴＳ）と呼ぶ、ＳＴＨＤに付属する温度センサ
は、熱性物体の近くに、直接触れないように配置され、
熱性物体付近の周辺温度を測定する。この温度センサ
は、同時に温度補正装置のＡＴＳとして機能する。本実
施の形態において、ＳＴＨＤの機能は熱性物体の内部で
測定した温度と、その近傍の周辺温度との比較に基づい
ている。両温度が一致する場合、測定前の期間に周辺温
度の変化がなかったと考えられる。熱性物体の温度が周
辺温度より低い場合は、測定時より前に周辺温度の上昇
があったと考えられる。逆の場合（熱性物体の温度が周
辺温度より高い場合）は、周辺温度が下がっていたこと
が考えられる。
サ（ＲＴＳ）と呼ぶ、ＳＴＨＤに付属する温度センサ
は、熱性物体の近くに、直接触れないように配置され、
熱性物体付近の周辺温度を測定する。この温度センサ
は、同時に温度補正装置のＡＴＳとして機能する。本実
施の形態において、ＳＴＨＤの機能は熱性物体の内部で
測定した温度と、その近傍の周辺温度との比較に基づい
ている。両温度が一致する場合、測定前の期間に周辺温
度の変化がなかったと考えられる。熱性物体の温度が周
辺温度より低い場合は、測定時より前に周辺温度の上昇
があったと考えられる。逆の場合（熱性物体の温度が周
辺温度より高い場合）は、周辺温度が下がっていたこと
が考えられる。
【００２７】本実施の形態において、熱性物体の材料
は、好ましくは、その材料の熱伝導性によって決まる熱
性物体内部の熱移動が、周辺温度と熱性物体間の熱移動
に比べて速いようなものを選択する。とくに金属やプラ
スティックなど、通常の固体材料の多くにおいて、この
条件は満たされている。なぜなら、それらの表面で起こ
る周辺空気との熱交換に比べ、これら材料の熱伝導性の
方が高いからである。よって、ほとんどの固体が等温熱
貯蔵成分である。有効な温度勾配はそのような材料の表
面でしか得られないが、そういった材料のほとんどは内
部温度勾配が非常に小さいので、非常に高性能な機械を
用いないと測定できない。
は、好ましくは、その材料の熱伝導性によって決まる熱
性物体内部の熱移動が、周辺温度と熱性物体間の熱移動
に比べて速いようなものを選択する。とくに金属やプラ
スティックなど、通常の固体材料の多くにおいて、この
条件は満たされている。なぜなら、それらの表面で起こ
る周辺空気との熱交換に比べ、これら材料の熱伝導性の
方が高いからである。よって、ほとんどの固体が等温熱
貯蔵成分である。有効な温度勾配はそのような材料の表
面でしか得られないが、そういった材料のほとんどは内
部温度勾配が非常に小さいので、非常に高性能な機械を
用いないと測定できない。
【００２８】しかし、周辺温度の変化が熱性物体の内部
の温度勾配をもたらすような低い熱伝導性を持った材料
によって、熱性物体を構成することも可能である。その
ような温度勾配は、技術的に許容できる費用でも十分正
確に測定することができる。この条件を満たし、同時に
高い熱容量を有する材料には多孔性の断熱材料があり、
たとえば、多孔性ガラスやセラミックなどがあげられ
る。そのような材料を熱性物体に用いた場合、熱性物体
には２つ以上のＳＴＨＤ温度センサを接触させることが
好ましい。これらの温度センサによる出力温度の差は、
測定前に周辺温度が変化したことを示している。言い換
えれば、そのようなＳＴＨＤに関して、周辺温度の経時
変化によって生じる、熱性物体内部での空間的な（spat
ial）温度勾配により、測定が行なわれる時点での経時
的な（temporal）温度履歴に関するデータが提供され
る。この目的を達するために、周辺空気に接する熱性物
体の界面層付近に温度センサの１つを設けることが好ま
しい。このセンサを物体界面層センサ（ＭＢＬＳ）とい
う。第２センサ（ＴＨＳ）は、熱性物体全域のうち、こ
の界面層からできるだけ離れた場所に設けることが望ま
しい。
の温度勾配をもたらすような低い熱伝導性を持った材料
によって、熱性物体を構成することも可能である。その
ような温度勾配は、技術的に許容できる費用でも十分正
確に測定することができる。この条件を満たし、同時に
高い熱容量を有する材料には多孔性の断熱材料があり、
たとえば、多孔性ガラスやセラミックなどがあげられ
る。そのような材料を熱性物体に用いた場合、熱性物体
には２つ以上のＳＴＨＤ温度センサを接触させることが
好ましい。これらの温度センサによる出力温度の差は、
測定前に周辺温度が変化したことを示している。言い換
えれば、そのようなＳＴＨＤに関して、周辺温度の経時
変化によって生じる、熱性物体内部での空間的な（spat
ial）温度勾配により、測定が行なわれる時点での経時
的な（temporal）温度履歴に関するデータが提供され
る。この目的を達するために、周辺空気に接する熱性物
体の界面層付近に温度センサの１つを設けることが好ま
しい。このセンサを物体界面層センサ（ＭＢＬＳ）とい
う。第２センサ（ＴＨＳ）は、熱性物体全域のうち、こ
の界面層からできるだけ離れた場所に設けることが望ま
しい。
【００２９】つぎに、本発明を図面に示した実施の形態
に言及して、より詳細に説明する。記載された特徴は、
本発明の好ましい態様を創造するために、別々にまたは
組合わせて用いることができる。
に言及して、より詳細に説明する。記載された特徴は、
本発明の好ましい態様を創造するために、別々にまたは
組合わせて用いることができる。
【００３０】図１に示す分析システムは、評価装置２お
よび１回使用の（使い捨て）テストエレメント３からな
る。
よび１回使用の（使い捨て）テストエレメント３からな
る。
【００３１】図１示すように、評価装置２は測定位置に
テストエレメント３を固定するテストエレメント支持部
５を有する。テストエレメント３は、たとえばリーフス
プリング６のような適切な手段によって測定位置に固定
される。
テストエレメント３を固定するテストエレメント支持部
５を有する。テストエレメント３は、たとえばリーフス
プリング６のような適切な手段によって測定位置に固定
される。
【００３２】測定の実施において、サンプル液はテスト
エレメント３の測定領域７に移動される。図に示す実施
の形態においては、その運搬は血液滴８を、テストエレ
メント３の末端部に位置する試料導入領域９に滴下し、
キャピラリー溝１０を通過して測定領域７に吸引するこ
とによって行なわれる。試薬層１２は測定領域７内に設
けられ、サンプル液によって溶解し、試料液の成分と反
応する。
エレメント３の測定領域７に移動される。図に示す実施
の形態においては、その運搬は血液滴８を、テストエレ
メント３の末端部に位置する試料導入領域９に滴下し、
キャピラリー溝１０を通過して測定領域７に吸引するこ
とによって行なわれる。試薬層１２は測定領域７内に設
けられ、サンプル液によって溶解し、試料液の成分と反
応する。
【００３３】その反応により、測定領域７において測定
可能な変化が生じる。通常の電気化学テストエレメント
の場合、電気的な量は測定領域内に設けられた電極（図
示しない）によって測定される。測定位置では、テスト
エレメント３の電極とテストエレメント支持部５のター
ミナルコンタクト１４とが接触する。ターミナル・コン
タクト１４は測定・評価電子装置１５に接続し、高度に
統合され、小型で信頼性の高い装置となっている。通常
の装置の場合、電子装置は主にプリント配線基板１６お
よび特別集積回路（ＡＳＩＣ）１７からなる。例示した
ような分析システムは従来型のものであり、これ以上の
説明は必要ではない。
可能な変化が生じる。通常の電気化学テストエレメント
の場合、電気的な量は測定領域内に設けられた電極（図
示しない）によって測定される。測定位置では、テスト
エレメント３の電極とテストエレメント支持部５のター
ミナルコンタクト１４とが接触する。ターミナル・コン
タクト１４は測定・評価電子装置１５に接続し、高度に
統合され、小型で信頼性の高い装置となっている。通常
の装置の場合、電子装置は主にプリント配線基板１６お
よび特別集積回路（ＡＳＩＣ）１７からなる。例示した
ような分析システムは従来型のものであり、これ以上の
説明は必要ではない。
【００３４】電子測定・評価装置１５は、温度履歴生成
装置ＳＴＨＤ２０からなる温度補正装置１８によって構
成される。図２および図３に詳細を示す。電子測定・評
価装置は、本質的に、断熱するように吊るした球形の熱
性物体２２、熱性物体２２の中心に配置される第１温度
センサ（ＴＨＳ）２３、および熱性物体２２の近くに直
接触れないように配置される第２温度センサ（ＲＴＳ）
２４からなる。このＲＴＳは、同時に温度補正ユニット
のＡＴＳの役割を担う。本ＳＴＨＤは、上で説明した１
つ目のタイプの一例であり、熱性物体２２の熱伝導性が
高いので、等温熱貯蔵体が形成される。よって、第１温
度センサは熱性物体２２の内部においてほぼ無作為に選
択した位置に設けることができる。このような構成の場
合、熱性物体２２の外形はその機能にとってそれほど重
要ではない。
装置ＳＴＨＤ２０からなる温度補正装置１８によって構
成される。図２および図３に詳細を示す。電子測定・評
価装置は、本質的に、断熱するように吊るした球形の熱
性物体２２、熱性物体２２の中心に配置される第１温度
センサ（ＴＨＳ）２３、および熱性物体２２の近くに直
接触れないように配置される第２温度センサ（ＲＴＳ）
２４からなる。このＲＴＳは、同時に温度補正ユニット
のＡＴＳの役割を担う。本ＳＴＨＤは、上で説明した１
つ目のタイプの一例であり、熱性物体２２の熱伝導性が
高いので、等温熱貯蔵体が形成される。よって、第１温
度センサは熱性物体２２の内部においてほぼ無作為に選
択した位置に設けることができる。このような構成の場
合、熱性物体２２の外形はその機能にとってそれほど重
要ではない。
【００３５】しかし、熱性物体２２の温度が本質的には
周辺空気の温度のみに依存し、かつ経済的で安価な製造
が可能となるように、熱性物体２２を固定することが重
要である。この目的を達するために、例示した実施の形
態においては、熱性物体２２がプリント配線基板１６に
組み込まれている。測定評価電子装置には、ＳＴＨＤだ
けではなく、一般的なプリント配線基板１６を用いるこ
とが好ましい。プリント配線基板１６には熱性物体２２
付近に穴（recess）２６が設けられており、比較的薄い
フィンガー部（finger）２７のみが熱性物体２２に接触
し、それを支える仕組みになっている。それによって、
プリント配線基板１６から熱性物体２２への熱移動が最
小化される。第１温度センサ２３は熱性物体２２の孔
（bore）２９に設けられ、センサを差し込んだ後、注型
樹脂を孔に充填する。
周辺空気の温度のみに依存し、かつ経済的で安価な製造
が可能となるように、熱性物体２２を固定することが重
要である。この目的を達するために、例示した実施の形
態においては、熱性物体２２がプリント配線基板１６に
組み込まれている。測定評価電子装置には、ＳＴＨＤだ
けではなく、一般的なプリント配線基板１６を用いるこ
とが好ましい。プリント配線基板１６には熱性物体２２
付近に穴（recess）２６が設けられており、比較的薄い
フィンガー部（finger）２７のみが熱性物体２２に接触
し、それを支える仕組みになっている。それによって、
プリント配線基板１６から熱性物体２２への熱移動が最
小化される。第１温度センサ２３は熱性物体２２の孔
（bore）２９に設けられ、センサを差し込んだ後、注型
樹脂を孔に充填する。
【００３６】第２センサ２４は、穴２６の１つにワイヤ
ーによって自由に吊るされる。２つのセンサ２３および
２４は、接点３１を通じてプリント配線基板の伝導経路
（図示せず）に接続している。
ーによって自由に吊るされる。２つのセンサ２３および
２４は、接点３１を通じてプリント配線基板の伝導経路
（図示せず）に接続している。
【００３７】図に示すように、実用的な実施の形態にお
いて、熱性物体２３は直径６ミリのアルミニウムの球体
であり、０．８ミリ厚のプラスチック製プリント配線基
板に固定されている。また、厚さ０．０２５ミリの導電
性ワイヤをそなえた直径０．２５ミリのサーミスタを温
度センサとして用いた。
いて、熱性物体２３は直径６ミリのアルミニウムの球体
であり、０．８ミリ厚のプラスチック製プリント配線基
板に固定されている。また、厚さ０．０２５ミリの導電
性ワイヤをそなえた直径０．２５ミリのサーミスタを温
度センサとして用いた。
【００３８】このようなシステムにおいて、温度が１８
℃から２２℃へ急激に変化した場合の熱応答を図４に示
す。横軸は時間（秒）、縦軸は温度（℃）を表す。温度
変化は、３分間は容易に測定しうることが明らかであ
る。よって、ＴＨＳ２３およびＲＴＳ２４で測定した温
度を比較することにより、過去の温度変化に関して、有
効な結果を得ることができる。熱性物体の大きさを選択
することにより、ＳＴＨＤの温度変化速度は、それが分
析装置の測定状況に合うように調節されうる。ＳＴＨＤ
の温度変化の時定数は、測定領域の温度に関するＡＴＳ
の温度変化の遅延の時定数にほぼ一致していることが求
められる。
℃から２２℃へ急激に変化した場合の熱応答を図４に示
す。横軸は時間（秒）、縦軸は温度（℃）を表す。温度
変化は、３分間は容易に測定しうることが明らかであ
る。よって、ＴＨＳ２３およびＲＴＳ２４で測定した温
度を比較することにより、過去の温度変化に関して、有
効な結果を得ることができる。熱性物体の大きさを選択
することにより、ＳＴＨＤの温度変化速度は、それが分
析装置の測定状況に合うように調節されうる。ＳＴＨＤ
の温度変化の時定数は、測定領域の温度に関するＡＴＳ
の温度変化の遅延の時定数にほぼ一致していることが求
められる。
【００３９】例示した実施の形態において、単独の温度
センサ２４は一方で温度補正装置のＡＴＳを形成し、他
方でＳＴＨＤのＲＴＳとなっている。これは費用有効性
が高く、好ましい。しかし基本的には、ＡＴＳはＳＴＨ
Ｄとは独立して装置内の別の位置に設けることが可能で
ある。
センサ２４は一方で温度補正装置のＡＴＳを形成し、他
方でＳＴＨＤのＲＴＳとなっている。これは費用有効性
が高く、好ましい。しかし基本的には、ＡＴＳはＳＴＨ
Ｄとは独立して装置内の別の位置に設けることが可能で
ある。
【００４０】図５は、前記第２のタイプに対応するＳＴ
ＨＤの実施態様を示す。ＳＴＨＤの熱性物体は熱伝導性
が非常に低く、かつ同時に熱容量が大きい。
ＨＤの実施態様を示す。ＳＴＨＤの熱性物体は熱伝導性
が非常に低く、かつ同時に熱容量が大きい。
【００４１】本実施の形態において、熱性物体内部に固
定したＴＨＳ２３は、熱性物体３２の界面の周辺空気に
触れている全地点と、センサとの距離が、実質的に等し
くなるように取り付けることが必要である。これは、例
示したように熱性物体が球体で、ほぼその表面全体が周
辺空気と熱的に接触している場合、ＴＨＳを熱性物体の
中心に設けるべきであることを意味している。
定したＴＨＳ２３は、熱性物体３２の界面の周辺空気に
触れている全地点と、センサとの距離が、実質的に等し
くなるように取り付けることが必要である。これは、例
示したように熱性物体が球体で、ほぼその表面全体が周
辺空気と熱的に接触している場合、ＴＨＳを熱性物体の
中心に設けるべきであることを意味している。
【００４２】ここにおいて、ＭＢＬＳ２４は熱性物体３
２の表層に配置される。そのようなＳＴＨＤにおける周
辺空気の温度変化によって、熱性物体３２内部で空間的
な温度勾配が形成される。これらは熱性物体内またはそ
れ上に設けた２つ以上の温度センサで記録され、それに
より測定前に電力エネルギーを消費することなく、測定
を行う時点からさかのぼって温度履歴を詳しくたどるこ
とができる。
２の表層に配置される。そのようなＳＴＨＤにおける周
辺空気の温度変化によって、熱性物体３２内部で空間的
な温度勾配が形成される。これらは熱性物体内またはそ
れ上に設けた２つ以上の温度センサで記録され、それに
より測定前に電力エネルギーを消費することなく、測定
を行う時点からさかのぼって温度履歴を詳しくたどるこ
とができる。
【００４３】ＴＨＳ２３と、熱的に絶縁していない表層
の点との間の距離を同じに保つ前述の条件は、別の方法
によって満たすことも可能である。たとえば、図６に熱
性物体を円盤状（disk）としたものの概略図を示すが、
円盤の平らな面は、絶縁要素３４によって周辺空気と熱
的に絶縁しており、ＴＨＳは円盤の中心に設けられてい
る。
の点との間の距離を同じに保つ前述の条件は、別の方法
によって満たすことも可能である。たとえば、図６に熱
性物体を円盤状（disk）としたものの概略図を示すが、
円盤の平らな面は、絶縁要素３４によって周辺空気と熱
的に絶縁しており、ＴＨＳは円盤の中心に設けられてい
る。
【００４４】
【発明の効果】本発明の分析システムによれば、温度補
正機能を改善することによって、測定がより正確に行な
うことができる。
正機能を改善することによって、測定がより正確に行な
うことができる。
【図１】本発明の分析システムの部分断面図である。
【図２】本発明に適したＳＴＨＤの斜視図である。
【図３】図２のＳＴＨＤの部分断面図である。
【図４】図２および図３にかかわる実施の形態におけ
る、熱性物体内部にあるＴＨＳの測定値の経時変化を示
すグラフである。
る、熱性物体内部にあるＴＨＳの測定値の経時変化を示
すグラフである。
【図５】ＳＴＨＤの他の実施の形態を示す部分断面図で
ある。
ある。
【図６】熱性物体の他の実施の形態を示す概略図であ
る。
る。
１ テストエレメント分析装置 ２ 評価装置 ３ テストエレメント ５ テストエレメント支持部 ６ リーフスプリング ７ 測定領域 ８ 血液滴 ９ 試料導入領域 １０ キャピラリー溝 １２ 試薬層 １４ ターミナルコンタクト １５ 測定・評価電池装置 １６ プリント基板 １７ 特別集積回路（ＡＳＩＣ） １８ 温度測定補正装置 ２０ 温度履歴生成装置 ２２ 熱性物体 ２３ 第１センサ（ＴＨＳ） ２４ 第２センサ（ＲＴＳ） ２６ 穴（recess） ２７ フィンガー部（finger） ２９ 孔（bore） ３１ 接点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月２日（２００１．８．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 ジョージ ビー ケイ ミーチャム アメリカ合衆国、44122 オハイオ州、シ ェイカー ハイツ、パークランド ドライ ブ 18560 Ｆターム(参考） 2G045 AA13 AA16 BB50 CA25 CB03 FB16 HA09 JA02 JA07
Claims (8)
- 【請求項１】 サンプル、とくにヒトまたは動物の体液
を分析的に検査するための分析システムであって、分析
を行なうために被分析サンプルに接触し、その後、測定
領域において分析に特徴的で測定可能な変化が起こるテ
ストエレメント、およびテストエレメントを測定位置に
固定するテストエレメント支持部ならびに特性の変化を
測定し、測定結果に基づいて分析値を求めるための測定
・評価電子装置を備えた評価装置からなり、前記測定・
評価電子装置が、測定領域から離れた場所に設けられた
温度センサによって行なわれる温度測定に基づいて、分
析値の決定に際し、測定時の測定領域の温度を考慮する
ための温度補正ユニットを有する分析装置であって、前
記温度補正ユニットが、測定時以前の温度履歴を電流を
流さずに探知し、測定時まで電力を消費しない温度履歴
生成装置を有することを特徴とする分析システム。 - 【請求項２】 前記温度履歴生成装置が、装置の構造物
と熱的に絶縁されて吊るされている熱性物体、および異
なる場所に設けられた複数の温度センサからなり、前記
温度センサの１つ以上が熱性物体内部に設けられた温度
履歴制御センサであることを特徴とする請求項１記載の
分析システム。 - 【請求項３】 第２温度センサが、前記温度履歴生成装
置の基準センサとして、熱性物体に接触することなく、
その付近に配置されていることを特徴とする請求項２記
載の分析システム。 - 【請求項４】 前記熱性物体の熱伝導性が非常に低いの
で、周辺温度の変化により熱性物体の内部に測定可能な
温度勾配が生じ、前記勾配によって少なくとも５分間、
周辺温度の変化のイメージを形成し、また温度履歴生成
装置の２つ以上の温度センサーが熱性物体に接触するよ
うに設けられたことを特徴とする請求項２記載の分析シ
ステム。 - 【請求項５】 温度センサの１つが熱性物体の表面に設
けられていることを特徴とする請求項４記載の分析シス
テム。 - 【請求項６】 温度履歴制御センサが熱性物体の内部に
位置し、前記センサと、周辺空気から熱的に絶縁されて
いない熱性物体界面上のすべての点との距離が実質的に
等しいことを特徴とする請求項２、３、４または５記載
の分析システム。 - 【請求項７】 前記熱性物体が球体であり、その表面は
周辺空気と熱的に絶縁しておらず、また前記温度履歴制
御センサーが前記熱性物体の中心に設けられたことを特
徴とする請求項６記載の分析システム。 - 【請求項８】 前記熱性物体が円盤状であり、円盤の平
らな面は、周辺空気と熱的に絶縁し、前記温度履歴制御
センサが円盤の中心に設けられていることを特徴とする
請求項６記載の分析システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10032015A DE10032015A1 (de) | 2000-07-01 | 2000-07-01 | Testelement-Analysegerät |
| DE10032015.5 | 2000-07-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3400438B2 JP3400438B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=7647427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001193264A Expired - Fee Related JP3400438B2 (ja) | 2000-07-01 | 2001-06-26 | テストエレメント分析システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6787109B2 (ja) |
| EP (1) | EP1176421A3 (ja) |
| JP (1) | JP3400438B2 (ja) |
| DE (1) | DE10032015A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN102519599A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-06-27 | 苏州热工研究院有限公司 | 熔断器自动测温系统 |
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|---|---|---|---|---|
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