JP2009085950A - 生理学的サンプルから対照溶液を判別するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】血液を含まない水溶性サンプル（例えば、対照溶液）と血液サンプルとを判別するシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】一態様において、本方法は、試験片を用いて、電気化学的試験片と電気的に接続した計器により複数の過渡電流を測定する。この過渡電流を用いて、少なくとも二つの特性（例えば、存在する干渉物質の量と反応速度）に基づいて、サンプルが血液サンプルか血液を含まない水溶性サンプルかを判断する。また、本方法は、少なくとも二つの特性に基づいて判別基準を算出する方法を含むことができる。血液サンプルと血液を含まない水溶性サンプルとを判別するシステムの様々な態様を本明細書において提供する。
【選択図】図１Ａ

Description

［関連出願の参照］本出願は、３５、Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９に基づく、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓａｍｐｌｅ」と題された、２００７年９月２８日に出願の米国仮出願第６０／９７６，０８３号の出願日の利益を主張するものであり、その開示を参照することによってその開示は本明細書に援用される。

本明細書において提供されるシステムおよび方法は、医療検査の技術分野に関し、より詳細には、サンプル（例えば血液）内の検体の存在および／または濃度の検出に関する。

生理学的流体（例えば、血液または血漿等の血液誘導生成物）中の検体濃度決定は今日の社会においてその重要性を益々高めつつある。検体濃度測定アッセイは、臨床検査、家庭検査等を含む様々な用途及び状況において有用であることが分かり、これにより得られるそれぞれの試験結果は、種々の病状の診断及び管理において傑出した役割を果たしている。対象とする検体として、糖尿病管理のためのグルコース、心臓血管の状態をモニタするためのコレステロール等が挙げられる。

検体濃度測定アッセイの方法は何れも電気化学に基づく。かかる方法において、水性液体サンプルは、少なくとも二つの電極、即ち基準電極と作用電極を備え、それらの電極は電流測定又は電量測定に適したインピーダンスを有する電気化学的セル内のサンプル反応チャンバに配置される。分析する成分を試薬と反応させて、検体の濃度に比例する量の酸化可能な（又は還元可能な）物質を形成する。その後、存在する酸化可能な（又は還元可能な）物質の量を電気化学的に概算し、サンプル中に存在する検体の濃度と関連付ける。

例えば、電気化学的試験用計器等の自動装置が、電気化学的サンプル中の検体濃度を測定するため一般的に用いられている。多くの試験用計器には、検体濃度、通常は複数の検体濃度を計器のメモリに保存できる利点がある。この特長により、使用者は、既に収集した検体レベルの平均値として一定の期間にわたり検体濃度のレベルを調べることができ、かかる平均化は計器に付随のアルゴリズムにより行える。しかしながら、そのシステムが適正に機能していることを確認するため、使用者は時折、血液サンプルの代わりに対照流体を用いた試験を行う。かかる対照流体（対照溶液とも呼ばれる）は一般的に、既知のグルコース濃度を有する水性溶液である。使用者は、対照溶液で試験を行い、表示された結果を既知の濃度と比較してシステムが適正に機能しているか否かを判断できる。しかしながら、一旦対照溶液試験を実行すると、対照流体のグルコース濃度は計器のメモリに保存される。このため、使用者が既に行った試験及び／又は既に行った試験の平均濃度を調べようとすると、得られた結果が対照流体の検体レベルの濃度に偏ることがある。

したがって、試験時に対照溶液とサンプル流体とを判別可能であることが望まれる。一つの対策として、対照流体又は試験流体であるかを流体に手作業でフラグ指示（ｆｌａｇ）する手法が挙げられる。しかしながら、使用者の関与を最小化して操作性を向上するため、フラグ指示は自動的に行うことが好ましい。

このため、サンプル中の検体濃度の測定において使用する新しい方法及び装置の開発に関心が寄せられ続けている。特に重要な関心が、サンプルを対照流体又は試験流体として自動的にフラグ指示し、これに従って各測定値を保存又は除外する能力を備えたかかる方法及び装置の開発にある。更に、特に重要な関心が、電気化学的な検体濃度測定アッセイと共に使用することに適したかかる方法の開発にある。

血液を含まない水溶性サンプル（例えば対照溶液）と血液サンプルとを判別するシステムおよび方法の様々な態様を本明細書に記載する。一態様において、本方法は、電位を印加して電流を測定する試験片を用いる方法を含む。電流値を用いて、少なくとも１つの特徴に基づき、サンプルが血液サンプルであるか血液を含まない水溶性サンプルであるかどうかを決定する。本明細書はさらに、少なくとも２つの特徴に基づく判別基準を算出する方法を記載する。本明細書はさらに、血液サンプルと血液を含まないサンプルとを判別するシステムを記載する。

一実施形態において、血液サンプルと血液を含まないサンプルとを判別する方法を開示する。本方法は、第１および第２の電極を有する電気化学的セルにサンプルを導入する工程と、第１の電極と第２の電極との間に第１の試験電位を印加する工程とを含む。こうして生じた第１の過渡電流を測定する。次いで、第１の電極と第２の電極との間に第２の試験電位を印加して、第２の過渡電流を測定する。本方法はさらに、第１の電極と第２の電極との間に第３の試験電位を印加して、第３の過渡電流を測定する工程を含むことができる。

第１の過渡電流に基づき、サンプル中のレドックス種の量に関する第１の基準値を算出する。さらに、第２および第３の過渡電流に基づいて、反応速度に関する第２の基準値を算出する。次いで、第１および第２の基準値を用いて、サンプルが血液を含まないサンプルであるか、血液サンプルであるかを判断する。血液を含まないサンプルは、対照溶液または飲料など（例えば、ゲータレード（登録商標）などのスポーツ飲料）のなんらかの他のサンプルであってもよい。

一態様において、第１の基準値はサンプル中の干渉物質の濃度に比例する。例えば、第１の基準値として、第１の過渡電流からの少なくとも１つの電流値に基づいて算出した干渉物質指数を用いることができる。第２の基準値は化学反応の反応率の関数でもよい。例えば、第２の基準値は、第２の過渡電流からの少なくとも１つの電流値および第３の過渡電流からの少なくとも１つの電流値に基づいて算出した反応残留指数であってよい。一態様において、反応残留指数は第２の電流値および第３の電流値の比に基づいて算出する。

別の態様において、本方法は、サンプル中の検体の濃度を測定する工程を実行することができる。サンプルが血液であると判明した場合、測定した濃度を保存可能である。逆にサンプルが血液を含まないサンプルであると判別した場合、測定した濃度をフラグ指示し、別個に保存し、および／または廃棄できる。

一実施形態において、統計的分類を用い、サンプルが血液を含まないサンプルであるか血液サンプルであるかどうかを決定することができる。例えば、実験により導き出した判別線を表す数式を用いて、第１の基準値および第２の基準値を評価できる。

別の態様において、第１の試験電位を印加する工程の前に、開回路電位を電気化学的セルに印加する。さらに、第１の試験電位を印加する工程の後に、開回路電位を電気化学的セルに印加できる。

本明細書において、血液サンプルと血液を含まないサンプルとを判別するシステムをさらに記載する。一実施形態において、本システムは、試験片および試験用計器を含むことができる。試験片は試験用計器と接続する電気的接点および電気化学的セルを含む。試験用計器は、試験片からの電流データを受信するプロセッサと、抗酸化物質濃度および反応速度に基づいて血液を含まないサンプルから血液サンプルを判別するための判別基準を含むデータ保存部とを含む。判別基準は、抗酸化物質濃度を表す干渉物質指数と反応速度を表す反応残留指数から導き出すことができる。例えば、判別基準は実験から導き出された判別線を含むことができる。本システムはさらに、レドックス種を実質的に含有しない、血液を含まないサンプル（例えば対照溶液）を含むことができる。

本明細書において、判別基準を算出する方法をさらに記載する。判別基準は、血液サンプルと血液を含まないサンプルとを判別するための試験用計器にプログラミングできる。一実施形態において、本方法は、複数の血液を含まないサンプルに関する干渉物質指数と反応残留指数とを算出し、複数の血液を含まないサンプルに関する干渉物質指数と反応残留指数の回帰に基づいて判別基準を算出する工程を含む。

一態様において、判別基準は判別線である。例えば、本方法は、複数の血液サンプルに関する干渉物質指数と反応残留指数をグラフ化し、その複数の血液サンプルの方向にシフトする工程を含むことができる。

一態様において、血液サンプルと対照溶液とを判別する方法を提供し、本方法は、（ａ）サンプルが電気化学的セルに導入される場合、第１の電極と第２の電極との間に第１の試験電位を印加し、第１の過渡電流を測定する工程と、（ｂ）第１の電極と第２の電極との間に、第２の電極において還元された媒介物質を酸化するのに十分である第２の試験電位を印加し、第２の過渡電流を測定する工程と、（ｃ）第１の電極と第２の電極との間に、第１の電極において還元された媒介物質を酸化するのに十分である第３の試験電位を印加する工程とを含む。さらに、本方法は第３の過渡電流を測定する工程を含むことができる。本方法はまた、（ｄ）第１の過渡電流に基づいて、第１の基準値を算出する工程と、（ｅ）第２および第３の過渡電流に基づいて、第２の基準値を算出する工程と、（ｆ）第１および第２の基準値に基づいて、サンプルが血液サンプルであるか対照溶液であるかどうかを決定する工程とを含むことができる。

上述の多様な基準値は様々な方法において決定および／または算出できる。例えば、第１の基準値はサンプル中の干渉物質の濃度に比例してよく、第１の基準値は第１の過渡電流からの少なくとも１つの電流値に基づいて計算でき、または、第１の基準値は第１の過渡電流間に測定された電流値の合計に基づいて算出できる。一実施形態において、第１の基準値は第１の過渡電流間に測定された電流値の合計に基づいて算出でき、その合計は、

の数式で表すことができ、ここでｉ_sumは電流値の合計であり、ｔは時間である。

別の実施形態において、第２の基準値は様々な方法で算出または決定できる。例えば、第２の基準値は化学反応の反応率に基づくことができ、また第２の基準値は第２の過渡電流からの少なくとも１つの電流値および第３の過渡電流からの少なくとも１つの電流値に基づくことができ、あるいは第２の基準値は第２の過渡電流の終端周囲の第２の電流値および第３の過渡電流の開始周囲の第３の電流値に基づくことができる。他の実施形態において、第２の基準値は第２の電流値と第３の電流値との比に基づくことができ、その比は、ｉ₂／ｉ₃の数式で表すことができ、ここでｉ₂は第２の電流値であり、ｉ₃は第２の電流値である。

本方法の様々な実施形態において、システムの様々な構成要素における様々な方向性および／または構成を利用することができる。例えば、一実施形態において、第１の電極および第２の電極は対向する面の構成を有することができ、ここで、試薬層を第２の電極ではなく第１の電極に配置することができる。別の実施形態において、第１の電極および第２の電極は、第２の電極ではなく第１の電極に配置される試薬層を有する同一平面の構成を有することができる。

本方法の様々な実施形態は様々な追加の、または任意の工程を含むことができる。例えば、一実施形態において、本方法は、検体の濃度を測定する工程を含むことができ、例えば、サンプルが対照溶液であると判明した場合、その対照溶液に関連される検体濃度をフラグ指示する。さらに、一実施形態において、上述の工程（ｆ）はさらに、統計的分類を使用して、サンプルが対照溶液であるか血液サンプルであるかどうかを決定することができる。別の実施形態において、上述の工程（ｆ）はさらに、第１の基準値と所定の閾値とを比較し、第２の基準値と所定の閾値の数式（例えば、第１の基準値の関数である数式）とを比較し、サンプルが対照溶液であるか血液サンプルであるかどうかを決定することができる。

別の態様において、血液サンプルと対照溶液とを判別するシステムを提供する。一実施形態において、本システムは、（ａ）試験用計器と接続する電気的接点と、（ｉ）相互に離間して配設された第１の電極および第２の電極と（ｉｉ）試薬とを備える電気化学的セルを含む試験片とを備える。さらに、本システムは、（ｂ）試験片から電流データを受信するように構成されたプロセッサと、抗酸化物質濃度および反応速度に基づいて、対照溶液（例えば、サンプルは実質的にレドックス種を殆ど含有しない）から血液サンプルを判別するための判別基準とを含むデータ保存部とを含む試験用計器を備えることができる。

様々な実施形態において、上述の判別基準を様々なソースから導き出すことができる。例えば、一実施形態において、判別基準を、抗酸化物質濃度を表す干渉物質指数および反応速度を表す反応残留指数から導き出すことができる。別の実施形態において、判別基準は実験から導き出された判別線を含むことができる。

さらに別の態様において、血液サンプルと対照溶液サンプルとを判別する試験用計器にプログラミングする判別基準を算出する方法を提供する。一実施形態において、本方法は、（ａ）複数の対照溶液サンプルに関する干渉物質指数および反応残留指数を算出する工程と、（ｂ）複数の対照溶液サンプルに関する干渉物質指数および反応残留指数の回帰に基づいて判別基準を算出する工程とを含むことができる。必要に応じて、本方法はさらに、複数の血液サンプルに関する干渉物質指数および反応残留指数をグラフ化し、判別線を複数の血液サンプルの方向にシフトする工程を含むことができる。一実施形態において、判別基準は判別線である。

別の態様において、血液サンプルと対照溶液サンプルとを判別する方法を提供し、本方法は、（ａ）（ｉ）相互に離間して配設された２つの電極と（ｉｉ）試薬とを備える電気化学的セルにサンプルを導入する工程を含む。本方法はさらに、（ｂ）第１の極性を有する第１の試験電位を電極間に印加して、セル電流を測定する工程と、（ｃ）第１の試験電位間に測定された少なくとも２つの電流値を合計して、干渉物質指数を生成する工程と、（ｄ）干渉物質指数を用いて、血液サンプルと対照溶液サンプルとを判別する工程とを含むことができる。

本発明の開示の様々な特長について、添付の特許請求の範囲に詳細に記載する。そのような特長は、限定を付さない例示された実施形態に記載される詳細な説明及び添付の図面を参照してより理解される。

所定の例示的な実施形態を、本明細書に開示されるシステムおよび方法を用いて、その構造、機能、製造および使用法の原理の全ての理解を提供するために記載する。これらの１つ以上の実施形態を添付の図面に示す。特に本明細書に記載し添付の図面に示す本システムおよび方法は、非制限的な例としての実施形態であり本開示の範囲は請求の範囲によってのみ限定されることを当業者は理解する。一例示としての実施形態に関連して示し、または記載する特徴は他の実施形態の特徴と組み合わせてもよい。そのような変更およびバリエーションは本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

本明細書に開示する方法および装置は、種々多様なサンプル中の種々多様な検体の測定に使用するのに適しており、特に対象となる検体がグルコースである場合に、全血またはその誘導物中の検体を測定するのに特に適している。一態様において、本開示は、試験片に塗布されたサンプルが、血液を含まない水溶性サンプル（例えば対照溶液）であるか血液サンプルであるかどうかを決定する方法の多様な実施形態を提供する。そのような一実施形態において、少なくとも２つの特徴を用い、血液サンプルと血液を含まないサンプルとを判別する。この記載により、血液サンプルと対照溶液とを判別することに焦点を当てる。しかしながら、下記における実施例２に示すように、本明細書において提供されるシステムおよび方法は、多様な、血液を含まないサンプル（例えば、ゲータレード（登録商標）などのスポーツ飲料を含む飲料）の任意のものから血液サンプルを判別することに等しく適用可能である。

本明細書において提供される方法は、原則的に、相互に離間した第１の及び第２の電極と試薬層を有する如何なる種類の電気化学的セルと共に使用可能である。例えば、電気化学的セルは、試験片の形態でもよい。一態様において、試験片は、薄いスペーサ層により分離された２本の対向する電極を有し、これらの構成要素は試薬層が形成されるサンプル反応チャンバまたはゾーンを画定する。当業者には、例えば、同一平面上の電極を有する試験片など、この他の種類の試験片も本明細書記載の方法と共に使用可能であることは明らかである。

図１Ａから図４Ｂを参照して、本方法との使用に適した代表的な試験片６２について説明する。図に示すように、試験片６２は、近端部８０から遠端部８２へ延在し、側縁部５６、５８を有する伸長体を含むことができる。試験片本体５９の近端部分は、複数の電極１６４、１６６及び試薬７２を有するサンプル反応チャンバ６１を含むことができ、試験片本体５９の遠端部分は、試験用計器と電気的に接続するように構成された機能部を含むことができる。使用中、生理学的流体又は対照溶液をサンプル反応チャンバ６１に送出し、電気化学的に分析することができる。

図示された実施形態において、試験片６２は、第１の電極層６６、第２の電極層６４、及びそれらの間に位置するスペーサ層６０とを有する。第１の電極層６６には第１の電極１６６と、第１の電極１６６を第１の電気的接点６７と電気的に接続する第１の接続トラック７６を設けることができる。同様に、第２の電極層６４には第２の電極１６４と、第２の電極１６４を第２の電気的接点６３と電気的に接続する第２の接続トラック７８を設けることができる。

一実施形態において、サンプル反応チャンバ６１は、図１Ａから図４Ｂに示すように、第１の電極１６６、第２の電極１６４及びスペーサ６０を画定ことができる。具体的には、第１の電極１６６と第２の電極１６４はそれぞれ、サンプル反応チャンバ６１の底部と頂部を画成する。スペーサ６０の切り欠き領域６８は、サンプル反応チャンバ６１の側壁を画成する。一態様において、サンプル反応チャンバ６１は、更に、サンプル注入口及び／又は通気口となる複数の出入口７０を有することができる。例えば、出入口の一つを流体サンプル注入口、他の出入口を通気口とすることができる。

サンプル反応チャンバ６１の容積は縮小できる。たとえば、容積は、約０．１μｌ乃至約５μｌの範囲、好ましくは、約０．２μｌ乃至約３μｌの範囲、より好ましくは、約０．３μｌ乃至約１μｌの範囲とすることができる。当業者によって理解されるように、サンプル反応チャンバ６１は他の様々な容積を有することができる。サンプル容量を縮小するため、切り欠き領域６８は、約０．０１ｃｍ²乃至約０．２ｃｍ²、好ましくは約０．０２ｃｍ²乃至約０．１５ｃｍ²、より好ましくは約０．０３ｃｍ²乃至約０．０８ｃｍ²の範囲とすることができる。同様に、当業者は切り欠き領域６８は他の様々な面積であることを理解する。更に、第１の及び第２の電極１６６、１６４の離間距離は、約１ミクロン乃至約５００ミクロンの範囲、好ましくは、約１０ミクロン乃至約４００ミクロンの範囲、より好ましくは、約４０ミクロン乃至約２００ミクロンの範囲とすることができる。他の実施形態においては、そのような範囲は他の様々な値の間において変化してもよい。このように電極同士が近接していることから、第１の電極１６６に生成された酸化された媒介物質が第２の電極１６４へ拡散し、還元され、続いて第１の電極１６６へ戻り、再酸化されるというレドックス循環が発生しうるようになる。

試験片伸長体５９の遠端部８２では、第１の電気的接点６７を用いて試験用計器と電気的に接続できるようになっている。第２の電気的接点６３は、図２に示すように、Ｕ字形状切り込み部６５を介して試験用計器が接触できるようになっている。当業者には、試験片６２が、試験用計器と電気的に接続するように構成された種々の代替の電気的接点を具備できることは明らかである。例えば、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される、米国特許第６，３７９，５１３号には、電気化学セル接続手段が開示されている。

一実施形態において、第１の電極層６６及び／又は第２の電極層６４は、金、パラジウム、炭素、銀、白金、酸化スズ、イリジウム、インジウム及びそれらの混合物（例えば、インジウムをドープした酸化スズ）などの材料からなる導電性材料で形成できる。更に、電極は、例えば、スパッタリング、無電解メッキ又はスクリーン印刷処理などの様々な処理により導電性材料を絶縁シート（図示されてない）に付着（ｄｉｓｐｏｓｉｎｇ）させて形成できる。代表的な一実施形態において、第２の電極層６４を、金をスパッタリングした電極とし、第１の電極層６６を、パラジウムをスパッタした電極とすることができる。スペーサ層６０に使用できる好適な材料として、例えば、プラスチック類（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン）、シリコン、セラミック、ガラス、接着剤及びそれらの組合せ等、種々の絶縁材料が挙げられる。

試薬層７２は、スロットコーティング、チューブ端からの塗布、インクジェット処理及びスクリーン印刷などの処理を用いてサンプル反応チャンバ６１内に形成できる。かかる処理については、例えば、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される、米国特許第６，７４９，８８７号、６，８６９，４１１号、６，６７６，９９５号及び６，８３０，９３４号に記載している。一実施形態において、試薬層７２は、少なくとも一つの媒介物質及び酵素を含むことができ、第１の電極１６６に付着可能である。様々な媒介物質および／または酵素が本開示の趣旨および範囲内である。例えば、好適な媒介物質は、フェリシアニド、フェロセン、フェロセン誘導物、オスミウムビピリジル錯体及びキノン誘導物が挙げられる。好適な酵素の例として、グルコースオキシダーゼ、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）補助因子をベースとしたグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド補助因子をベースとしたＧＤＨ及びＦＡＤをベースとしたＧＤＨが挙げられる［Ｅ．Ｃ．１．１．９９．１０］。試薬層７２を生成するために好適であろう一代表的な試薬配合物については、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される、「滅菌され、較正されたバイオセンサーベースの医療デバイスの製造方法」と題した係属中の米国特許出願第１０／２４２，９５１号、米国特許公開番号第２００４／０１２０８４８号に記載している。

第１の電極１６６又は第２の電極１６４の何れかは、試験用計器が印加する試験電位の極性に応じて限界量の媒介物質を酸化又は還元する作用電極として機能することができる。例えば、電流を制限する種が還元された媒介物質である場合、第２の電極１６４に対して十分に大きな正の電位が印加されていれば、還元された媒介物質を第１の電極１６６で酸化できる。かかる状況において、第１の電極１６６は作用電極の機能を実行し、第２の電極１６４は対向／基準電極の機能を実行する。試験片６２について特に指定のない限り、試験用計器１００により印加される全ての電位の記載は、第２の電極１６４を基準とするものとする。

同様に、第２の電極１６４に対して十分に大きな負の電位が印加されていれば、還元された媒介物質は第２の電極１６４で酸化できる。かかる状況において、第２の電極１６４は作用電極の機能を実行でき、第１の電極１６６は対向／基準電極の機能を実行できる。

本明細書において開示される一実施形態における第１のステップは、所定の量の対象とする流体サンプルを、第１の電極１６６、第２の電極１６４及び試薬層７２を具備した試験片６２に導入するステップを有する。流体サンプルとして、全血、その誘導物又はフラクション、又は対照溶液等が可能である。流体サンプル、例えば、全血は注入口７０を介してサンプル反応チャンバ６１に投与可能である。一態様において、注入口７０及び／又はサンプル反応チャンバ６１は、毛細管現象により流体サンプルをサンプル反応チャンバ６１に満たすように構成可能である。

図５は、試験片６２の第１の電極１６６及び第２の電極１６４とそれぞれ電気的に接続する、第１の電気的接点６７及び第２の電気的接点６３と接する試験用計器１００の簡略図である。試験用計器１００は、第１の電極１６６及び第２の電極１６４と、それぞれ第１の電気的接点６７及び第２の電気的接点６３を介して電気的に接続するように構成可能である（図２および図５を参照）。当業者に理解されるように、種々の既知の試験用計器を本明細書記載の方法と共に用いることができる。しかしながら、一実施形態において、試験用計器は、血液と対照サンプルとを判別可能な計算を実行するように構成され、且つデータの分類および／またはデータの保存をするように構成された少なくとも一つのプロセッサを含む。

図５に示すように、電気的接点６７は、６７ａ及び６７ｂと付された２本のプロング（ｐｒｏｎｇ）を有することができる。代表的な一実施形態において、試験用計器１００は、試験用計器１００が試験片６２と接する際に、回路が完結するように、プロング６７ａ、６７ｂと別々に接続する。試験用計器１００は、プロング６７ａ及び６７ｂ間の抵抗又は電気的導通を測定して、試験片６２が試験用計器１００と電気的に接続しているか否かを判断できる。当業者には、試験用計器１００は、様々なセンサ及び回路を用いて、試験片６２が試験用計器１００に対して適切に配置されているか否かを判断できることは明らかである。

一実施形態において、試験用計器１００は、試験電位及び／または電流を第１の電気的接点６７及び第２の電気的接点６３の間に発生せられる。一旦試験用計器１００が試験片６２が挿入されたことを認識すると、試験用計器１００はオンとなり、流体検出モードが始動する。一実施形態において、流体検出モードでは、試験用計器１００は第１の電極１６６と第２の電極１６４間に１μＡの定電流を流すことができる。試験片６２は最初乾燥しているため、試験用計器１００は、試験用計器１００内のハードウェアにより制限された最大電圧を測定する。しかしながら、一旦流体サンプルが使用者により注入口７０に投与されると、サンプル反応チャンバ６１は満ちる。流体サンプルが第１の電極１６６と第２の電極１６４間の間隙を満たすと、試験用計器１００は、所定の閾値を下回る測定電圧の低下を測定し（例えば、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される、米国特許第６，１９３，８７３号明細書参照）、自動的にグルコース試験を開始する。

測定電圧が所定の閾値を下回り得るのはサンプル反応チャンバ６１の一部が満ちた場合に限ることに留意されたい。上記方法において、自動的に流体の付着を認識したとしても、サンプル反応チャンバ６１内の流体の存在を確認できるだけであって、サンプル反応チャンバ６１が完全に満ちていることを示すとは必ずしも限らない。一旦試験用計器１００が、流体が試験片６２に付着したと判断してから、生理学的流体がサンプル反応チャンバ６１を完全に満たすまで、短い時間であるが、ゼロではない時間の経過を要することがある。

一実施形態において、一旦試験用計器１００が、流体が試験片６２に導入（投与）されたと判断すると、試験用計器１００は、図６に示すように、複数の開回路電位と複数の試験電位をそれぞれ所定の時間期間印加することにより、グルコース試験を実行することができる。グルコース試験時間期間Ｔ_Gは、グルコース試験を実行する時間量を示し（但し、グルコース試験に関連する全算出期間とは限らない）、グルコース試験時間期間Ｔ_Gは、第１の開回路時間期間Ｔ_OC1、第１の試験電位時間期間Ｔ₁、第２の開回路時間期間Ｔ_OC2、第２の試験電位時間期間Ｔ₂及び第３の試験電位時間期間Ｔ₃を含むことができる。グルコース試験時間期間Ｔ_Gは、例えば、約１秒乃至約５秒の範囲とすることができる。２つの開回路時間期間と３つの試験電位時間期間について説明したが、当業者には、グルコース試験時間期間は、異なる数の開回路時間期間及び試験電位時間期間を有してもよいことは明かである。例えば、グルコース試験時間期間は、１つの開回路時間期間及び／又は２つの試験電位時間期間のみを有してもよい。

一旦グルコースアッセイを開始すると、試験用計器１００は、第１の開回路電位時間期間Ｔ_OC1、図示された実施形態では約０．２秒、第１の開回路に切替える。他の実施形態において、第１の開回路電位時間期間Ｔ_OC1は、約０．０５秒乃至約２秒の範囲でよく、好ましくは約０．１秒乃至約１．０秒の範囲でよく、最も好ましくは約０．１５秒乃至約０．６秒の範囲でもよい。

第１の開回路を実装する理由の一つは、サンプル反応チャンバ６１をサンプルで満たす、或いは部分的に満たすために十分な時間を提供することにある。通常、周囲温度（即ち２２℃）で、サンプル反応チャンバ６１を血液で完全に満たすためには約０．１秒乃至約０．５秒要する。反対に、粘度が約１から約３センチポアズとなるように配合された対照溶液であれば、周囲温度で、約０．２秒以内でサンプル反応チャンバ６１を完全に満たせる。

対照溶液は、既知の成分から成り、ほぼ均一であるのに対し、血液サンプルは、その構造及び／又は組成が変動し得る。例えば、ヘマトクリット値の高い血液サンプルは、ヘマトクリット値の低い血液サンプルより粘度が低いため、ヘマトクリット値の高い血液サンプルは、ヘマトクリット値の低い血液サンプルよりチャンバの充填に長い時間を要する。このように、血液サンプルの充填時間は種々の要因に応じて、変動しうる。

第１の開回路電位を印加後、試験用計器１００は、第１の試験電位Ｅ₁（例えば、図６では−０．３ボルト）を第１の試験電位時間期間Ｔ₁（例えば、図６では０．１５秒）にわたり第１の電極１６６と第２の電極１６４の間に印加する。試験用計器１００は、これにより生じる、図７でｉ_a（ｔ）と示される第１の過渡電流を測定する。過渡電流は、特定の試験電位時間期間において試験用計器によって測定された複数の電流の値を表す。一実施形態において、第１の試験電位時間期間Ｔ₁は、約０．０５秒乃至約１．０秒の範囲でよく、好ましくは約０．１秒乃至約０．５秒の範囲でよく、最も好ましくは約０．１秒乃至約０．２秒の範囲でよい。他の実施形態において、第１の試験電位時間期間Ｔ₁は任意の他の所望される時間範囲を含むことができる。

上述のように、本明細書で説明する方法は、第１の過渡電流の一部又は全てを用いて、試験片６２に付着したのは対照溶液であるか或いは血液サンプルであるかを判別できる。第１の過渡電流の大きさは、サンプル中の酸化しやすい物質の存在が原因となっている。血液は通常、第２の電極１６４で容易に酸化される内因性及び外因性化合物を含有する。反対に、対照溶液は、酸化可能な化合物を含有しないように配合できる。しかしながら、血液サンプルの組成は変動可能であり、サンプル反応チャンバ６１は約０．２秒後では未だ完全に満たされてない可能性があるため、粘度の高い血液サンプルの第１の過渡電流の大きさは典型的には、粘度の低いサンプル（一部のケースでは対照溶液サンプルを下回る）より小さくなる。完全に充填されてない場合、第１の電極１６６及び第２の電極１６４の有効面積は減少し、これにより、第１の過渡電流が低下し得る。血液サンプルにはバラツキがあることから、サンプル中の酸化可能な物質の存在自体が十分な判別要因となるとは限らない。

試験用計器１００は、第１の試験電位Ｅ₁の印加を停止後、第２の開回路電位時間期間Ｔ_OC2、図６の例の場合、約０．６５秒、第２の開回路に切替えるように構成可能である。他の実施形態において、第２の開回路時間期間Ｔ_OC2は、約０．１秒乃至約２．０秒の範囲でよく、好ましくは約０．３秒乃至約１．５秒の範囲でよく、最も好ましくは約０．５秒乃至約１．０秒の範囲でよい。他の実施形態において、第２の開回路電位時間期間Ｔ_OC2は、所望される任意の時間期間であってもよい。

第２の開回路を実装する理由の一つは、サンプル反応チャンバ６１が完全に満たされ、試薬層７２が溶解し、還元された媒介物質及び酸化された媒介物質が第１の試験電位Ｅ₁により生じた摂動から、それぞれ第１の電極１６６及び第２の電極１６４において再び平衡に達するまでの十分な時間を設けることにある。サンプル反応チャンバ６１が典型的には迅速に満ちるとしても、第２の開回路時間期間Ｔ_OC2は、周囲温度が低い場合（例えば約５℃）やヘマトクリット値が高いレベルである（例えば、ヘマトクリット値が６０％を越える）場合など、充填時間が長くなる状態も考慮して、十分に長くできる。

第１の試験電位Ｅ₁の印加時、還元された媒介物質は第２の電極１６４では枯渇可能だが、第１の電極１６６で生成可能であるため、濃度勾配が生じる。第２の開回路電位は、還元された媒介物質の濃度分布が、第１の試験電位Ｅ₁を印加した直前の状態に近くなる時間を提供する。以下に説明するが、グルコース濃度を干渉物質の存在下で算出できることから、第２の開回路電位を十分に長く設けることが有用である。

代替の実施形態では、試験片がサンプルで充填されたことを計器が検出したときから、第２の試験電位Ｅ₂を印加するまでの時間内、試験電位Ｅ₁´を電極間に印加できる。一態様において、試験電位Ｅ₁´は小さい。例えば、電位は、約−１ｍＶ乃至約−１００ｍＶの範囲でよく、好ましくは約−５ｍＶ乃至約−５０ｍＶの範囲でよく、最も好ましくは約−１０ｍＶ乃至約−３０ｍＶの範囲でよい。電位が小さい程、大きな電位を印加した場合と比較して、還元された媒介物質の濃度勾配の摂動範囲は小さくなるが、サンプル内に存在する酸化可能な物質の測定値を得るためには依然として十分である。試験電位Ｅ₁´は、充填が検出されてから第２の試験電位Ｅ₂を印加するまでの時間期間の一部、或いはその全時間期間印加できる。時間期間の一部に試験電位Ｅ₁´を用いる場合は、残りの時間期間は開回路を印加できる。サンプル内の酸化可能な物質の存在及び／又は数量を示す電流計測値を得るために小量の電位Ｅ₁´を印加する期間が全体で十分であれば、開回路電位と小量の電位の印加の任意の回数、その順番及び印加時間を組み合わせは、本実施形態において重要でない。好ましい実施形態において、小電位Ｅ₁´は、充填が検出されてから第２の試験電位Ｅ₂を印加するまでの略全期間にわたり印加される。

一旦、第２の開回路時間期間Ｔ_OC2又は、小電位Ｅ₁´を印加する実施形態においては等価な時間が経過した後、試験用計器１００は、第２の試験電位Ｅ₂を第２の試験電位時間期間Ｔ₂にわたり第１の電極１６６及び第２の電極１６４の間に印加できる。第２の試験電位時間期間Ｔ₂の間、試験用計器１００は、ｉ_b（ｔ）で示される第２の過渡電流を測定できる。第２の試験電位時間期間Ｔ₂が経過すると、試験用計器１００は、第３の試験電位Ｅ₃を第３の試験電位時間期間Ｔ₃にわたり第１の電極１６６及び第２の電極１６４の間に印加し、ｉ_c（ｔ）で示される第３の過渡電流を測定できる。第２の試験電位時間期間Ｔ₂及び第３の試験電位時間期間Ｔ₃は、それぞれ、約０．１秒乃至約４秒の範囲とすることができる。図６に示す実施形態において、第２の試験電位時間期間Ｔ₂は約３秒で、第３の試験電位時間期間Ｔ₃は約１秒であった。上述したように、第２の試験電位Ｅ₂を印加してから第３の試験電位Ｅ₃を印加するまでの間に開回路電位時間期間が経過できるようにする。或いは、第３の試験電位Ｅ₃を第２の試験電位Ｅ₂の印加後に印加できる。第１、第２又は第３の過渡電流の一部を、一般的にセル電流または電流値と呼ぶことができることに留意されたい。

一実施形態において、第１の試験電位Ｅ₁及び第２の試験電位Ｅ₂は両方とも第１の極性を有し、第３の試験電位Ｅ₃は、第１の極性と反対の第２の極性を有する。しかしながら、当業者には、検体濃度を測定する方法及び／又は試験サンプルと対照溶液を判別する方法に応じて、第１、第２及び第３の試験電位の極性を選択できることは明かである。

第１の試験電位Ｅ₁および第２の試験電位Ｅ₂は、限界酸化電流が測定される作用電極として第２の電極１６４が機能するように、第２の電極１６４に対して十分に負の大きさを持つことができる。反対に、第３の試験電位Ｅ₃は、限界酸化電流が測定される作用電極として第１の電極１６６が機能するように、第２の電極１６４に対して十分に正の大きさを持つことができる。限界酸化は、酸化可能な種が作用電極表面で局所的に全て枯渇し、酸化電流の測定値がバルク溶液から作用電極面の方向へ拡散する酸化可能な種の流れに比例するようになった時に発生する。ここで「バルク溶液」とは、酸化可能な種が枯渇ゾーン内に存在しなくなった作用電極から十分に離れた溶液の一部を意味する。第１の試験電位Ｅ₁、第２の試験電位Ｅ₂及び第３の試験電位Ｅ₃は、スパッタリングした金又はパラジウムの何れかの作用電極とフェリシアニド媒介物質を用いた場合、約−０．６ボルト乃至約＋０．６ボルトの範囲とすることができる（第２の電極１６４に対して）。

図７に、対照溶液サンプル（点線）又は血液サンプル（実線）の何れかを用いて試験用計器１００及び試験片６２により測定された第１、第２及び第３の過渡電流を示す。対照溶液サンプルは５２５ｍｇ／ｄＬの濃度のグルコースを含み、血液サンプルは、ヘマトクリット値が約２５％で、５３０ｍｇ／ｄＬの濃度のグルコースを含んでいた。図８に、図７の第１及び第２過渡電流の拡大図を示す。図７及び図８に、図６に示す電位波形を印加した結果として生じた過渡電流を示す。以下に、過渡電流を試験溶液又は対照溶液に関する正確なグルコース測定値に変換可能な方法について説明する。

図１２に示すように、試験用計器１００は、所定の時間間隔を置いて複数の試験電位を印加することによってグルコース試験を行うことができる。複数の試験電位は、第１の試験電位時間期間Ｔ₁のための第１の試験電位Ｅ₁’、第２の試験電位時間期間Ｔ₂のための第２の試験電位Ｅ₂’、および第３の試験電位時間期間Ｔ₃のための第３の試験電位Ｅ₃’を含み得る。第１、第２、および第３の試験電位時間期間に測定された複数の試験電流値は、１ナノ秒当り約１回の測定から１００ミリ秒当り約１回の測定の範囲に渡って実行され得る。用語、「第１」、「第２」、および「第３」は、便宜的に選択されたものであり、試験電位が印加される順序を必ずしも反映しないことを当業者は理解する。

図１２の試験電位の波形を用いて一旦グルコースアッセイを開始すると、試験用計器１００は、第１の試験電位時間期間Ｔ₁（例えば、約０秒乃至約１秒）に対して第１の試験電位Ｅ₁’（例えば、−２０ｍＶ）を印加し得る。第１の試験電位時間期間Ｔ₁は、約０．１秒乃至約３秒の範囲に渡り、好ましくは、約０．２秒乃至約２秒に渡り、最も好ましくは、約０．３秒乃至約１秒の範囲に渡る。第１の試験電位時間期間Ｔ₁は、サンプル反応チャンバ６１がサンプルで十分に満たされ、試薬層７２が少なくとも部分的に溶解または溶媒和できるように、十分に長い時間でよい。一態様において、第１の試験電位Ｅ₁’は、比較的少量の還元電流または酸化電流が測定されるように、媒介物質のレドックス電位に比較的近い値であり得る。図１３は、比較的少量の電流が、第２および第３の試験電位時間期間と比較した第１の試験電位時間期間に観察され得ることを示す。例えば、媒介物質としてフェリシアニドおよび／またはフェロシアニドを用いる場合、第１の試験電位Ｅ₁’は、約−１００ｍＶ乃至約−１ｍＶの範囲に渡り、好ましくは、約−５０ｍＶ乃至約−５ｍＶに渡り、最も好ましくは、約−３０ｍＶ乃至約−１０ｍＶの範囲に渡る。

第１の試験電位Ｅ₁’を印加した後、試験用計器１００は、第２の試験電位時間期間Ｔ₂（例えば、図１２に示すように、約３秒）に対して、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に第２の試験電位Ｅ₂を印加することができる。第２の試験電位Ｅ₂（例えば、図１２に示すように、約−０．３ボルト）は、限界酸化電流が第２の電極１６４にて生じるように、媒介物質のレドックス電位が十分に負の大きさの値でよい。例えば、媒介物質としてフェリシアニドおよび／またはフェロシアニドを用いる場合、第２の試験電位Ｅ₂’は、約−６００ｍＶ乃至約０ｍＶの範囲に渡り、好ましくは、約−６００ｍＶ乃至約−１００ｍＶに渡り、最も好ましくは、約−３００ｍＶ以下の範囲である。

第２の試験電位時間期間Ｔ₂は、限界酸化電流の大きさに基づいて、サンプル反応チャンバ内での還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の生成速度を監視できるように十分に長い時間でよい。還元された媒介物質は、試薬層７２における一連の化学反応によって生成し得る。第２の試験電位時間期間Ｔ₂の間に、限界量の還元された媒介物質は第２の電極１６４において酸化され、限界量ではない酸化された媒介物質は第１の電極１６６において還元され、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間における濃度勾配を形成する。記載されるように、第２の試験電位時間期間Ｔ₂は、十分な量のフェリシアニドが第２の電極１６４において生成できるように十分に長い時間であるべきである。第３の試験電位Ｅ₃の間に、第１の電極１６６においてフェロシアニドを酸化するために限界電流を測定できるように、十分な量のフェリシアニドを第２の電極１６４において必要とし得る。第２の試験電位時間期間Ｔ₂は、約０秒乃至約６０秒の範囲に渡り、好ましくは、約１秒乃至約１０秒の範囲に渡り、最も好ましくは、約２秒乃至約５秒の範囲に渡る。

図１３は、第２の試験電位時間期間の間（例えば、約１秒乃至約４秒の間）、酸化電流の絶対値の漸増に先立って、第２の試験電位時間期間Ｔ２の開始時における相対的に小さいピークを示している。その小さいピークは、約１秒で生じた還元された媒介物質の初期の枯渇により生じる。酸化電流における漸増は、第２の電極１６４への拡散に先立つ試薬層７２によるフェロシアニドの生成によるものである。

第２の試験電位Ｅ₂を印加した後、試験用計器１００は、第３の試験電位時間期間Ｔ３（例えば、図１２に示すように、約４秒乃至約５秒の間）において、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に第３の試験電位Ｅ₃（例えば、図１２では＋０．３ボルト）を印加することができる。第３の試験電位Ｅ₃は、限界酸化電流が第１の電極１６６において測定されるように、媒介物質のレドックス電位が十分に正の値であってよい。例えば、媒介物質として、フェリシアニドおよび／またはフェロシアニドを用いる場合、第３の試験電位Ｅ₃は、約０ｍＶ乃至約６００ｍＶの範囲に渡り、好ましくは、約１００ｍＶ乃至約６００ｍＶの範囲に渡り、より好ましくは、約３００ｍＶである。

第３の試験電位時間期間Ｔは、酸化電流の大きさに基づいて、第１の電極１６６付近での還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）の拡散を監視できるように十分に長い時間でよい。第３の試験電位時間期間Ｔ₃の間、限界量の還元された媒介物質は第１の電極１６６において酸化され、限界量ではない酸化された媒介物質は第２の電極１６４において還元される。第３の試験電位時間期間Ｔ₃は、約０．１秒乃至約５秒の範囲に渡り、好ましくは、約０．３秒乃至約３秒の範囲に渡り、最も好ましくは、約０．５秒乃至約２秒の範囲に渡る。

図１３は、定常電流への減少に先立つ、第３の試験電位時間期間Ｔ₃の開始時における相対的に大きいピークを示す。一実施形態において、第２の試験電位Ｅ₂は第１の極性を有してもよく、第３の試験電位Ｅ₃は第１の極性とは反対の第２の極性を有してもよい。しかしながら、第２の試験電位および第３の試験電位の極性は検体濃度が決定される方法に依存して選択可能であることを、当業者は理解する。

試験片が、図１Ａから図４Ｂに示す対向する面又は対向する構成を有し、図６に示す電位波形を試験片に印加すると仮定すると、グルコース濃度は、以下の数式１に示すグルコースアルゴリズムを用いて算出できる。

数式１において、［Ｇ］はグルコース濃度であり、ｉ₁は第１の電流値、ｉ₂は第２の電流値、ｉ₃は第３の電流値、ｐ、Ｚ及びａは実験により導かれた較正定数を表す。数式１の導出方法については、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される、２００５年９月３０日に出願された「迅速な電気化学的分析方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｒａｐｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）」と題した係属中の米国特許出願公開第２００７／００７４９７７号明細書（米国特許出願第１１／２４０，７９７号）に記載している。第１の電流値ｉ₁及び第２の電流値ｉ₂は第３の過渡電流から算出し、第３の電流値ｉ₃は第２の過渡電流から算出する。「第１」、「第２」及び「第３」という名称を便宜上用いたが、当業者にはこれが電流値を算出する順番を反映すると限らないことは明らかである。更に、数式１記載の全ての電流値（例えば、ｉ₁、ｉ₂及びｉ₃）には、電流の絶対値を用いる。

他の実施形態において、ｉ₁は、干渉物質の存在下でより正確なグルコース濃度を測定するため、数式２に示すように、第２及び第３の過渡電流からのピーク電流値を含むように定義できる。

ｉ_pbは、第２の試験電位時間期間Ｔ₂のピーク電流値を表し、ｉ_pcは、第３の試験電位時間期間Ｔ₃のピーク電流値を表す。ｉ_ssは、進行中の化学反応がない場合における第３の試験電位Ｅ₃印加後長時間発生すると予測される定常電流の推定値である。数式２を用いる場合、第２の開回路電位時間期間Ｔ_OC2は、数式２が干渉物質の存在を補償できるように十分長いことが好ましい。第２の開回路電位時間期間Ｔ_OC2が短すぎると、第２のピーク電流値ｉ_pbが歪み、干渉物質補正計算の有効性が低下する可能性がある。生理学的サンプル中の干渉物質を考慮したピーク電流値の使用法については、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される、２００６年３月３１日に出願の「干渉物質の存在下でサンプルを分析する方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａ Ｓａｍｐｌｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔｓ）」と題した、米国特許出願公開第２００７／０２２７９１２号明細書（米国特許出願第１１／２７８，３４１号）に記載している。

一実施形態において、数式１及び数式２を共に用いて、血液又は対照溶液の何れかのグルコース濃度を算出できる。本発明の他の実施形態において、血液には数式１及び数式２のアルゴリズムと第１群の較正係数（即ち、ａ、ｐ及びＺ）を用い、対照溶液には第２群の較正係数を用いることができる。２つの異なる群の較正係数を用いることにより、試験流体と対照溶液とを判別する本明細書記載の方法は、検体濃度算出の有効性を向上できる。

更に、試験用計器がサンプルの種類が対照溶液（血液ではなく）であると判断した場合、試験用計器は得られた対照サンプルのグルコース濃度を保存し、使用者が試験サンプルの濃度データを対照溶液データとは別に調べられるようにできる。例えば、対照溶液のグルコース濃度を別のデータベースに保存し、フラグ指示し、及び／又は廃棄できる（即ち、保存しないか、或いは短期間保存する）。

対照溶液を認識できる他の利点は、試験用計器を、自動的に対照溶液の試験結果（例えば、グルコース濃度）と、対照溶液のグルコース濃度期待値を比較するようにプログラムできることである。例えば、試験用計器を対照溶液のグルコースレベル期待値で前もってプログラムできる。或いは、使用者は対照溶液のグルコース濃度期待値を入力できる。試験用計器は対照溶液を認識すると、対照溶液のグルコース濃度測定値をグルコース濃度期待値と比較し、計器が正常に機能しているか判断できる。グルコース濃度測定値が期待値の範囲から外れた場合、試験用計器は、メッセージを発し、使用者に警告できる。

一実施形態において、本明細書記載の方法は、レドックス種の存在を利用して、対照溶液を血液サンプルから判別する。本方法は、第１の試験電位Ｅ₁´を印加し、試験電位印加時に測定された一つ以上の電流値を判別要素として用いるステップを含むことができる。一態様では、第１の試験電位Ｅ₁´からの２つの電流値を合計し、判別要素として用いる。図８に、対照溶液、血漿、ヘマトクリット値が４８％の血液サンプル、及びヘマトクリット値が７７％の血液サンプルのデータを示す。約２０ｍＶの電位を最初の１秒間印加し、約０．２から約０．５秒間の電流値を合計した。図８に示すように、電流値の合計値は、対照溶液（干渉物質をほとんど含有しない）と血液サンプルを判別するのに十分であった。

他の実施形態では、対照溶液の二つの特性、即ち、サンプル中のレドックス種の存在及び／又は濃度と反応速度、を用いて対照溶液と血液を判別する。本明細書に開示する方法は、サンプル中のレドックス濃度を示す第１の基準値と、サンプルの試薬との反応速度を示す第２の基準値を算出するステップを含むことができる。一実施形態において、第１の基準値は、干渉物質の酸化電流であり、第２の基準値は反応率である。

サンプル中のレドックス種については、血液は通常、アスコルビン酸及び尿酸等の様々な内因性レドックス種、即ち内因性「干渉物質」と共に、ゲンチシン酸（ゲンチシン酸はアスピリンの代謝物）等の外因性由来の干渉物質を含有している。内因性干渉物質は、電極で容易に酸化できる化学種であり、通常、生理学的な範囲内で健常人の血液中に存在する。外因性由来の干渉物質もまた、電極で容易に酸化できる化学種であるが、摂取、注射、吸引等により体内に取り込まない限り、通常は血液中に存在することはない。

対照溶液は、抗酸化物質をほとんど含まないか、或いは血液サンプル中の干渉物質濃度と比較して高い干渉物質濃度を有する。対照溶液が抗酸化物質をほとんど含まない場合、図９に示すように、第１の過渡電流の大きさは血液サンプルよりも対照溶液の方が小さくなる。対照溶液が比較的高い干渉物質濃度を有する場合、第１の過渡電流は血液サンプルよりも対照溶液の方が大きくなる（データは示されてない）。

第１の基準値は、第１の過渡電流内の電流値に基づいて算出できる。一実施形態において、第１の基準値は、第１の過渡電流間における、時間の２つの点における電流値の合計を含むことができる。一例において、図６の試験電位波形を用いる場合、約０．３秒および約０．３５秒における電流値を使用できる。別の実施形態において、充填が検出されたときから第２の試験電位Ｅ₂までの間の全期間で試験電位Ｅ₁’が印加される場合、第１の基準値は、好ましくは、例えば約０．２秒乃至約０．５秒など、より長い期間に渡る２つの値を合計することによって得られる。さらに別の実施形態において、第１の基準値は、図１２の試験電位波形を用いる場合、第１の時間の過渡電流の間に得られた電流値の合計によって得ることができる。一例として、数式３によってその合計を表すことができる。

ここで、ｉ_sumは、電流値の合計を示し、ｔは時間を示す。

第１の基準値は、干渉物質指数と呼ぶことができる。なぜならば、それは干渉物質濃度に比例し、グルコース濃度に実質的に依存するはずではないからである。それゆえ、理論的には、試験用計器は、干渉物質指数に基づいてサンプルが血液か対照溶液かを区別できるはずである。しかしながら、実際には、干渉物質指数のみを用いた場合、血液と対照溶液とを常に十分に区別できるとは限らない。典型的には、血液ははるかに大きい干渉物質濃度を有するが、所定の状態においては、血液に対する過渡電流が対照溶液の過渡電流に匹敵するほどに、第１の過渡電流の減衰が生じることがある。これらの状態として、グルコース濃度が高い、ヘマトクリット値が高い、温度が低い、サンプル反応チャンバ６１の充填が不完全、などを含む。このため、一実施形態において、試験用計器が血液と対照溶液とを十分に区別できるように、追加の係数が用いられた。

血液と対照溶液の判別を支援するために用いる追加の係数として、第２の基準値がある。この第２の基準値は、十分な時間が与えられていたら反応したであろう残留基質の百分率の関数である値である反応残留指数が可能である。反応残留指数は、反応速度が高いと基質を反応し尽くせることから、反応速度と関連する。しかしながら、反応残留指数はまた、初期の基質濃度の大きさにも依存する。

試薬層７２は、ＰＱＱ補助因子をベースとしたグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）及びフェリシアニドを含むことができる。別の実施形態において、ＰＱＱ補助因子をベースとした酵素ＧＤＨはＦＡＤ補助因子をベースとした酵素ＧＤＨに置き換えてもよい。血液又は対照溶液がサンプル反応チャンバ６１に投与されると、グルコースはＧＤＨ_(ox)により酸化され、この過程により、ＧＤＨ_(ox)は以下の数式４に示すようにＧＤＨ_(red)に転化する。ここで、ＧＤＨ_(ox)はＧＤＨの酸化された状態を示し、ＧＤＨ_(red)はＧＤＨの還元された状態を示すことに留意されたい。

次に、ＧＤＨ_(red)は、以下の数式５に示すように、フェリシアニド（即ち、酸化された媒介物質、又はＦｅ（ＣＮ）₆ ^3-）により活性化した酸化状態に戻る。ＧＤＨ_(ox)を再生する過程において、数式５に示すように、フェロシアニド（即ち、還元された媒介物質、又はＦｅ（ＣＮ）₆ ^4-）がこの反応により生成される。

一般的に数式４及び数式５に基づくグルコース消費速度は、対照溶液の方が血液より速い。通常、対照溶液は血液より粘度が低いため、数式４及び数式５の反応速度は対照溶液の方が速くなる。更に、数式４の反応に関与するためには血液サンプル中に存在するグルコースの一部が赤血球から拡散する必要があり、このことからも対照溶液の方が反応速度は速くなる。このグルコースが赤血球から拡散する追加的なステップは、反応速度を無視できない程度まで低下させる。図９から、（例えば、約１．２秒から約４秒迄の）第２の過渡電流の全体的な傾きの絶対値は血液サンプルの方が低いことは明らかであり、これは対照溶液より血液の方が反応速度が遅いことを示している。血液と比較して対照溶液の反応速度が速いことから、対照溶液の反応残留指数は、血液より一般的に低くなる。

反応残留指数は、消費されてないグルコースの百分率に関する数字となり得る。一実施形態において、反応残留指数が比較的低い場合、数式４及び数式５の反応は完了に近いことを示し得る。これに対して、反応剰余指数が比較的高い場合、反応が完了に程遠いことを示す。例えば、数式６に示すように、反応残留指数は、第３の過渡電流の電流値を第２の過渡電流の電流値で除した比の絶対値とできる。

数式６の分母として、第２の過渡電流の３．８秒の電流値を用いた。実験により３．８秒を選択したが、当業者には、他の電流値を用いることができることは明らかである。一実施形態では、第２の過渡電流の終端周囲の電流値を選択する。第２の試験電位時間期間Ｔ₂時、還元された媒介物質は第２の電極１６４で酸化される。第２の試験電位時間期間Ｔ₂時に測定される電流値の大きさは、第１の電極１６６で試薬層７２により生成された後、第２の電極１６４へ拡散されたフェロシアニドの量に起因し得る。ここで、試薬層７２は、血液中に溶解した後も、第１の電極１６６の近くに存在すると仮定する。結果として、第２の電極１６４によって酸化されたフェロシアニドの大部分も必然的に第１の電極１６６から拡散される必要があった。

数式６の分子として、約４．１５秒の電流値を用いた。第３の過渡電流から他の電流値を選択することができるが、第３の過渡電流の開始周囲の電流値が好ましい。第３の試験電位時間期間Ｔ₃時、還元された媒介物質は第１の電極１６６で酸化される。第２の試験電位時間期間Ｔ₂時に測定した電流値の大きさは、第１の電極１６６で試薬層７２により生成されたが、第１の電極１６６から遠位にて十分に拡散しなかったフェロシアニドの量に起因し得る。第１の電極１６６の近くにある試薬層７２の結果として、第３の過渡電流の電流値の大きさは、第２の過渡電流より大きくなる。更に、試薬層７２はフェロシアニドを生成するより多くの時間を有するから、第３の過渡電流は第２の過渡電流より大きくなる。このため、数式６で示した比の絶対値は、測定時においてグルコース反応の完了までほど遠い場合は、大きくなる。

別の実施形態において、下記の数式７に示すように、反応残留指数を用いることができる。反応残留指数は増加可能であり、その場合、数式４および数式５の反応が完了により近いことを示し、その一方で、反応残留指数は減少可能であり、その場合は、それらの反応が完了とはほど遠いことを示す。数式６は約１から無限大の範囲に渡る反応残留指数を有し、数式７は約０乃至約１の範囲に渡る反応残留指数を有することに留意されたい。所定の状態の下では、数式７は数式６よりも対照溶液をより良く区別し得る。例えば、反応残留指数は、数式７に示すように、第３の過渡電流の電流値によって割った第２の過渡電流の電流値の絶対比となることができる。

図１０は、各種ヘマトクリットレベルを有する血液サンプルと対照溶液に対する消費された基質の推定の百分率（％）と数式６の反応残留指数との間の非線形な関係を示すグラフである（ダイヤモンド形＝ヘマトクリットレベル２５％の血液、正方形＝４２％の血液、三角形＝ヘマトクリットレベル６０％の血液、ｘ＝対照溶液）。図１０は、所定のサンプルの種類／ヘマトクリット値において、消費された基質の百分率が低い場合、反応残留指数は比較的に高く、消費された基質の百分率が高い場合、反応残留指数は比較的に低いことを示す。消費された基質の百分率は、比Ｃ_o／ＹＳＩから推定され、Ｃ_oは電極表面における推定の基質濃度、ＹＳＩは標準的な基準技術を用いた基質濃度である。Ｃ_oは以下の数式８を用いて導き出す。

この数式において、Ｌは第１の電極１６６と第２の電極１６４の間の距離であり、Ｆはファラデー定数、Ａは第１の電極１６６の面積で、Ｄは拡散係数である。数式８に関する更なる詳細は、参照によりその全開示内容が本明細書に援用される米国特許第６，２８４，１２５号明細書に見出すことができる。

図１１は、複数の血液サンプル（ＢＬ）及び対照溶液サンプル（ＣＳ）における干渉物質指数と反応残留指数の関係を示すグラフである。干渉物質指数をＸ軸に、反応残留指数をＹ軸にとると、血液と対照溶液を判別して観察できる。サンプルが対照溶液か血液かを決定する判別線を導出できる。本実施形態において、干渉物質指数は
ｉ（０．３）＋ｉ（０．３５）
であり、反応残留指数は、
ａｂｓ（ｉ（４．１５）／ｉ（３．８））
である。

ここで、反応残留指数のために選択した電流値の時間（例えば、４．１５、３．８）は、実験により発見されたことに留意されたい。多くの電流比を評価して血液と対照溶液サンプルを判別できるようにした。数式６または数式７のいずれかに示した比は、血液と対照溶液のサンプルを十分に差別化することを発見したために選択した。

試験用計器が、サンプルが対照溶液か血液かを決定できるように判別線を導き出した。試験した対照溶液のサンプル全てに対し、反応残留指数に対する干渉物質指数の関係をグラフにした。次に、線形回帰を用いて対照溶液サンプルに関する線を算出した。この線に対応する数式を算出した後、各データポイントとこの線に対する垂直方向のバイアスを算出した。この垂直方向のバイアスは、一般的に算出する縦方向のバイアスとは異なり、データポイントの線に対する最短距離を表す。垂直方向のバイアス（ＳＤ_perp）全てに対して標準偏差を決定した。最後に、線を、血液グループに関するデータポイントの方向に３^*ＳＤ_perp単位シフトした。この理由は、対照溶液グループのデータには、バラツキがほとんど示されないため、対照溶液グループの「９９％信頼性限界」が明確であるためである。

本明細書記載の方法において、試験用計器は、この反応残留指数及び干渉物質指数の統計的分析から得られた情報を用いて血液サンプルから対照溶液を判別できる。試験用計器は、干渉物質指数及び反応残留指数を算出し、導き出した判別線（又は判別線を表す数式）と共にこれらの値を用いて、血液サンプルから対照溶液を判別可能となる。

図１２の試験電位波形を用いる状況のために、対照溶液と血液とを区別する代替アルゴリズムを使用してもよい。その代替アルゴリズムは、数式３の干渉物質指数および数式７の反応残留指数を用いることを含む。図１４は、代替アルゴリズムを用いた複数の血液サンプルおよび対照溶液サンプルに対する、干渉物質指数と反応残留指数との間の関係を示すチャートを表す。図１４において、血液サンプルおよび対照溶液が、約５℃乃至約４５℃の温度範囲に渡って試験が行われた。さらに、血液サンプルは、約２０ｍｇ／ｄＬ乃至約５６０ｍｇ／ｄＬのグルコース濃度範囲、および０％乃至約６０％のヘマトクリットレベル範囲を有する。図１５は別のチャートを表しており、ここで、さらなる試験片（約２７４００個）が、室内温度のみにおいて代替アルゴリズムを用いて試験された。干渉物質指数をＸ軸にグラフ化し、反応残留指数をＹ軸にグラフ化することによって、血液と対照溶液との分離を図１４および図１５において観察できた。

数式３の干渉物質指数および数式７の反応残留指数に基づいてサンプルが対照溶液または血液のいずれかであるかを決定するために、判別の基準を用いることができる。例えば、数式３の干渉物質指数を所定の閾値と比較してもよく、数式７の反応残留指数を所定の閾値の数式と比較してもよい。所定の閾値は約１０μＡであってもよい。所定の閾値の数式は干渉物質指数を用いた関数に基づいてもよい。より詳細には、所定の閾値の数式は数式９となる。

ここで、Ｋは例えば約０．２などの定数であってもよい。従って、代替アルゴリズムは、

の場合、および

の場合、サンプルを血液として識別することができ、それ以外の場合、サンプルは対照溶液である。

（実施例１）
以下において、図７および図１１のデータを生成するために用いられた対照溶液の調合について以下に開示する。この調合は限定を付すものではなく、様々な他の調合および／または対照溶液が、本明細書において開示されたシステムおよび方法を用いて利用可能である。
シトラコン酸緩衝剤成分 ０．０８３３ｇ
シトラコン酸二カリウム緩衝剤成分 １．９３１ｇ
メチルパラベン保存剤 ０．０５０ｇ
Ｇｅｒｍａｌ ＩＩ 保存剤 ０．４００ｇ
Ｄｅｘｔｒａｎ Ｔ−５００ 粘度調整剤 ３．０００ｇ
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ ２５Ｒ２ ウィッキング剤 ０．０５０ｇ
１−［（６−メトキシ−４−スルホ−ｍ−トリル）アゾ］−２−ナフトール−６−スルホン酸二ナトリウム塩 色素 （ＦＤ＆Ｃ Ｂｌｕｅ Ｎｏ．１） ０．１００ｇ
Ｄ−グルコース検体 ５０、１２０又は５２５ｍｇ
脱イオン水溶剤 １００ｇ

先ず、シトラコン酸緩衝剤（ｐＨ６．５±０．１）を所要量のシトラコン酸およびシトラコン酸二カリウムを脱イオン水中に溶解することにより調製した。次に、メチルパラベンを加えて、この溶液を当該保存剤が完全に溶解するまで攪拌した。続いて、Ｄｅｘｔｒａｎ Ｔ−５００、Ｇｅｒｍａｌ ＩＩ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ ２５Ｒ２および１−［（６−メトキシ−４−スルホ−ｍ−トリル）アゾ］−２−ナフトール−６−スルホン酸二ナトリウム塩を連続的に加えた後に、それぞれ添加した薬品を完全に溶かした。この時点において、この対照流体のｐＨ値を確かめてから、所要量のグルコースを加えて、低量の、通常量の、又は高いグルコースレベルの対照流体をそれぞれ得た。上記のグルコースを完全に溶かした後に、各対照流体を一晩にわたり室温において放置した。最後に、各グルコース濃度をＹｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社により製造されている分析装置（Ｍｏｄｅｌ ２７００ Ｓｅｌｅｃｔ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ）により確かめた。この対照溶液で使用した色素は青色で、使用者が対照溶液と血液とを混同する可能性が減少した。

（実施例２）
一部の人々（例えば、親または医者を欺こうとする若者など）は、彼らのグルコースが制御されているとの印象を与えるために、血液に対立するものとして、ゲータレード（登録商標）を用いてセンサを稼動させるであろう。以下の実験は、本明細書に開示された方法およびセンサが、血液からゲータレード（登録商標）を区別するために利用可能であるかどうかを決定するために行われた。
５種類の味の異なるゲータレード（登録商標）を試験した。センサは５種類全てを対照溶液（平均、グルコースが２６４ｍｇ／ｄＬ、ＣＶが６．７％）として分類した。従って、センサはゲータレード（登録商標）と血液とを判別するために使用することができる。

当業者であれば、上記の実施形態に基づき、本明細書に開示されたシステムおよび方法の更なる特長及び利点を想起できであろう。したがって、本明細書に開示されたシステムおよび方法は、添付された請求項により示された内容以外の、具体的に示された、又は記載された内容に限定されることはない。本明細書に記載された全ての刊行物及び参考文献は、ここに本明細書の一部を構成するものとしてその内容を援用する。

代表的な組立済み試験片の斜視図。 図１Ａに示した試験片の分解斜視図。 図１Ａに示した試験片近端部分の拡大斜視図。 図１Ａに示した試験片の底面図。 図１Ａに示した試験片の側面図。 図１Ａに示した試験片の上面図。 図４Ａに示した試験片における近端部分の４Ａ−４Ａ矢視拡大側面図。 試験片の一部と電気的に接続する試験用計器の簡略図。 試験用計器が所定の時間期間で連続して印加する開回路電位と試験電位の電位波形の例。 対照溶液サンプル（ＣＳ、点線）及び血液サンプル（ＢＬ、実線）を付着した試験片に対して図６の電位波形を印加して試験する試験用計器により生成された過渡電流を示すグラフ。 対照溶液、血漿、ヘマトクリット値が４８％の血液サンプル、及びヘマトクリット値が７７％の血液サンプルに２０ｍＶの電位を印加した場合の、０．２秒及び０．５秒の電流値の合計値を示すグラフ。 対照溶液（ＣＳ）及び血液（ＢＬ）の第１の試験過渡電流及び第２の試験過渡電流を示す図７の拡大図。 各種ヘマトクリットレベルを有する血液サンプルと対照溶液に対する消費された基質の百分率と反応残留指数の非線形な関係を示すグラフ（ダイヤモンド形＝ヘマトクリットレベル２５％の血液、正方形＝４２％の血液、三角形＝ヘマトクリットレベル６０％の血液、ｘ＝対照溶液）。 複数の血液サンプル（ダイヤモンド形）及び対照溶液サンプル（正方形）における干渉物質指数と反応残留指数の関係を示すグラフ。 試験用計器が所定の時間期間に対して複数の試験電圧を印加する、試験電位波形の別の実施形態の一例。 図１２の試験電圧波形を用いて生成された試験過渡電流を示すグラフ。 広範囲の温度、ヘマトクリットレベル、およびグルコース濃度において試験された代替アルゴリズムを用いて、干渉物質指数と反応残留指数との間の関係を示すグラフ。 周囲温度においてのみ試験された代替アルゴリズムを用いて、干渉物質指数と反応残留指数との間の関係を示すグラフ。

Claims (24)

1. 血液サンプルと血液を含まない水溶性サンプルとを判別する方法であって、
   （ａ）サンプルが電気化学的セルに導入される場合、第１の電極と第２の電極との間に第１の試験電位を印加し、第１の過渡電流を測定する工程と、
   （ｂ）第１の電極と第２の電極との間に、還元された媒介物質を前記第２の電極において酸化するのに十分である第２の試験電位を印加し、第２の過渡電流を測定する工程と、
   （ｃ）第１の電極と第２の電極との間に、還元された媒介物質を前記第１の電極において酸化するのに十分である第３の試験電位を印加し、第３の過渡電流を測定する工程と、
   （ｄ）前記第１の過渡電流に基づいて、第１の基準値を算出する工程と、
   （ｅ）前記第２および前記第３の過渡電流に基づいて、第２の基準値を算出する工程と、
   （ｆ）前記第１および前記第２の基準値に基づいて、前記サンプルが血液サンプルであるか血液を含まない水溶性サンプルであるかどうかを決定する工程と
   を含む、方法。
2. 前記第１の基準値は前記サンプル中の干渉物質の濃度に比例する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の基準値は前記第１の過渡電流からの少なくとも１つの電流値に基づいて算出される、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の基準値は前記第１の過渡電流間に測定された電流値の合計に基づいて算出される、請求項１に記載の方法。
5. 前記合計は、
   

   

   の数式で表され、ここで、ｉ_sumは電流値の合計であり、ｔは時間である、請求項４に記載の方法。
6. 前記第２の基準値は化学反応の反応率に基づく、請求項１に記載の方法。
7. 前記第２の基準値は、前記第２の過渡電流からの少なくとも１つの電流値および前記第３の過渡電流からの少なくとも１つの電流値に基づく、請求項１に記載の方法。
8. 前記第２の基準値は、前記第２の過渡電流の終端周囲の第２の電流値および前記第３の過渡電流の開始周囲の第３の電流値に基づく、請求項１に記載の方法。
9. 前記第２の基準値は前記第２の電流値および前記第３の電流値の比に基づく、請求項８に記載の方法。
10. 検体の濃度を測定する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記サンプルが血液を含まない水溶性サンプルであると判明した場合、前記血液を含まない水溶性サンプルに関連される検体濃度がフラグ指示される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記工程（ｆ）は、前記サンプルが血液を含まない水溶性サンプルであるか血液サンプルであるかどうかを判断するために、統計的分類を使用する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記工程（ｆ）は、
    前記第１の基準値と所定の閾値とを比較する工程と、
    前記サンプルが血液を含まない水溶性サンプルであるか血液サンプルであるかどうかを判断するために、前記第２の基準値と所定の閾値の数式とを比較する工程と
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記所定の閾値の数式は前記第１の基準値の関数である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記血液を含まない水溶性サンプルは対照溶液である、請求項１に記載の方法。
16. 血液サンプルと血液を含まない水溶性サンプルとを判別するシステムであって、
    （ａ）試験用計器と接続する電気的接点と、（ｉ）相互に離間して配設された第１の電極および第２の電極と（ｉｉ）試薬とを備える電気化学的セルとを含む試験片と、
    （ｂ）前記試験片から電流データを受信するプロセッサと、抗酸化物質濃度および反応速度に基づいて、血液を含まない水溶性サンプルから血液サンプルを判別するための判別基準とを含むデータ保存部とを含む試験用計器と
    を備える、システム。
17. 前記判別基準が、抗酸化物質濃度を表す干渉物質指数および反応速度を表す反応残留指数から導き出される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記判別基準は、実験により導き出された判別線を含む、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記血液を含まない水溶性サンプルは対照溶液である、請求項１６に記載のシステム。
20. 血液サンプルと血液を含まない水溶性サンプルとを判別する試験用計器にプログラミングする判別基準を算出する方法であって、
    （ａ）複数の血液を含まない水溶性サンプルに関する干渉物質指数および反応残留指数を算出する工程と、
    （ｂ）前記複数の血液を含まない水溶性サンプルに関する前記干渉物質指数および前記反応残留指数の回帰に基づいて判別基準を算出する工程と
    を含む、方法。
21. さらに、複数の血液サンプルに関する干渉物質指数および反応残留指数をグラフ化し、前記判別線を前記複数の血液サンプルの方向にシフトする工程を含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記複数の血液を含まない水溶性サンプルは複数の対照溶液である、請求項２０に記載の方法。
23. 血液サンプルと血液を含まない水溶性サンプルとを判別する方法であって、
    （ａ）（ｉ）相互に離間して配設された２つの電極と（ｉｉ）試薬とを備える電気化学的セルにサンプルを導入する工程と、
    （ｂ）第１の極性を有する第１の試験電位を前記電極間に印加して、セル電流を測定する工程と、
    （ｃ）前記第１の試験電位間に測定された少なくとも２つの電流値を合計して、干渉物質指数を生成する工程と、
    （ｄ）前記干渉物質指数を用いて、血液サンプルと血液を含まない水溶性サンプルとを判別する工程と
    を含む、方法。
24. 前記血液を含まない水溶性サンプルは対照溶液である、請求項２３に記載の方法。

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