JP2014122911A - 多領域分析における分析物試験センサ、方法、および、システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定装置と試験センサ700とを含むバイオセンサシステムであって、試験センサが、独立にアドレス指定可能な少なくとも3つの電極を含み、そのうち少なくとも2つの電極が実質的に化学的に隔離されているバイオセンサシステムを開示する。1つまたは複数の作用電極741〜744を、2つ以上の対電極対電極731〜734と組み合わせることができる。この2つ以上の対電極は、異なる電位で動作することにより、多分析物電気化学分析を行うことができる。多分析物電気化学分析を実行する分析法と、2次分析領域間における化学的混合に対する抵抗性を有する試験センサが提供される。
【選択図】図7B
Description
ヘマトクリット偏り(%)=100×(Gm−Gref)/Gref
上式で、GmおよびGrefはそれぞれ、任意のヘマトクリットレベルに対する、測定グルコースの読みおよび参照グルコースの読みである。ヘマトクリット偏り(%)の絶対値が大きいほど、ヘマトクリット効果も大きい。
ilow=A1・S1+Int1 (1)
imedium=ilow+i2=k1・(A1・S1+Int1)+k2・(A2・S2+Int2) (2)
ihigh=imedium+i3=k1・(A1・S1+Int1)+k2・(A2・S2+Int2)+k3・(A3・S3+Int3) (3)
上式で、ilow、imediumおよびihighは、低、中および高電位の対電極との結合からの電流、A1、A2およびA3は、異なる3つの測定可能種の濃度、k1、k2およびk3は、2つの動作電位間の電流の差を表現する比例定数、SおよびIntはそれぞれ、各分析物較正系の傾きおよび切片である。
Claims (60)
- 実質的に化学的に隔離された少なくとも2つの2次分析領域を有するリザーバを形成する少なくとも2つの基材と、
前記リザーバ内に配置された第1の導体および試薬組成物を含む少なくとも1つの第1の作用電極と、
第1の2次分析領域内に配置された第2の導体および少なくとも1つの第1の酸化還元種を含む少なくとも1つの第1の対電極と、
第2の2次分析領域内に配置された第3の導体および少なくとも1つの第2の酸化還元種を含む少なくとも1つの第2の対電極と
を備え、
前記作用電極、前記第1の対電極および前記第2の対電極が、独立にアドレス指定可能である、分析物試験センサ。 - 前記第1の2次分析領域が、1次エリアを挟んで前記第2の2次分析領域と対向する、請求項1に記載の試験センサ。
- 前記第1の2次分析領域と前記第2の2次分析領域が、1次エリアを挟んで食い違っている、請求項1または2に記載の試験センサ。
- 前記2次分析領域のうち少なくとも1つの2次分析領域が、前記1次エリアから90°以外の角度で枝分れしている、請求項2または3に記載の試験センサ。
- 前記2次分析領域のうち少なくとも1つの2次分析領域が、前記1次エリアから90°未満の角度で枝分れしている、請求項2または3に記載の試験センサ。
- 実質的に化学的に隔離された第3の2次分析領域を備え、前記第1の作用電極が前記第3の2次分析領域内に配置され、前記第1の対電極と前記第2の対電極の少なくとも一方から実質的に化学的に隔離されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 前記リザーバが多重Tチャネル設計である、請求項6に記載の試験センサ。
- 前記リザーバが多重Yチャネル設計である、請求項6に記載の試験センサ。
- 前記第1の作用電極が、前記第1の対電極および前記第2の対電極から実質的に化学的に隔離されている、請求項6に記載の試験センサ。
- 各2次分析領域が1つの電極を含む、請求項6に記載の試験センサ。
- 実質的に化学的に隔離された少なくとも4つの2次分析領域を備え、各領域が1つの電極を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 前記電極のうち、2つの電極が作用電極であり、2つの電極が対電極である、請求項11に記載の試験センサ。
- 前記電極のうち、1つの電極が作用電極であり、3つの電極が対電極である、請求項11に記載の試験センサ。
- 第2の作用電極を含む、実質的に化学的に隔離された第4の2次分析領域をさらに備え、前記第1の作用電極と前記第2の作用電極とが一緒に電気的にアドレス指定される、請求項11に記載の試験センサ。
- 前記実質的に化学的に隔離された2次分析領域が、生物流体が前記リザーバに入り、前記2次分析領域へ流れるときに、前記生物流体が、2つ以上の電極を横切って別の電極に到達することがないように配置されている、請求項1から14のいずれか一項に記載の試験センサ。
- どの2つの電極間においても、前記実質的に化学的に隔離された2次分析領域内を通る直線を引くことができない、請求項1から15のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 前記第1の対電極と前記第2の対電極が、異なる電位で動作するように構成されている、請求項1から16のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 前記異なる電位が少なくとも50mV離隔している、請求項17に記載の試験センサ。
- 前記第1の酸化還元種と前記第2の酸化還元種とが異なり、この違いが、金属と電気活性有機分子との違い、および金属の元素識別の違いからなるグループより選択される、請求項17に記載の試験センサ。
- 前記異なる電位で動作する構成が、第1の酸化還元種と第2の酸化還元種の酸化還元対の共役の比の違いによって提供される、請求項17に記載の試験センサ。
- 少なくとも1つの参照電極をさらに備える、請求項1から20のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 独立にアドレス指定可能な少なくとも3つの2次分析領域を含むリザーバを形成する少なくとも2つの基材
を備え、前記2次分析領域の各々が、実質的に化学的に隔離されている、分析物試験センサ。 - 前記2次分析領域の各々が少なくとも1つの電極を含む、請求項22に記載の試験センサ。
- 前記2次分析領域のうちの第1の2次分析領域が作用電極を有し、前記2次分析領域のうちの第2の2次分析領域が第1の対電極を有し、前記2次分析領域のうちの第3の2次分析領域が第2の対電極を有する、請求項22または23に記載の試験センサ。
- 電気的に接続された少なくとも2つの作用電極と、電気的に独立にアドレス指定可能な少なくとも2つの対電極とを含む、請求項22から24のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 前記第1の対電極および前記第2の対電極が、前記システムに異なる動作電位を提供するように構成されている、請求項22または25に記載の試験センサ。
- 前記異なる動作電位が少なくとも50mV離隔している、請求項26に記載の試験センサ。
- 前記異なる動作電位が、前記第1の対電極および前記第2の対電極上に配置された異なる電荷移動系によって提供され、前記電荷移動系間の違いが、金属と電気活性有機分子との違い、および金属の元素識別の違いからなるグループより選択される、請求項26に記載の試験センサ。
- 前記動作電位間の違いが、酸化還元対の共役の比が異なることによって提供される、請求項26に記載の試験センサ。
- 前記2次分析領域のうちの少なくとも2つの2次分析領域が、1次エリアから導入される試料によって実質的に順番に満たされるように構成されている、請求項22から29のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 少なくとも1つの参照電極を備える、請求項22から30のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 少なくとも1つの1次エリア、第1の2次分析領域および第2の2次分析領域を含むリザーバを形成する少なくとも2つの基材であって、
前記第1の2次分析領域が作用電極を含み、前記作用電極が、試薬組成物および第1の導体から形成され、
前記第2の2次分析領域が1つの対電極を含み、前記対電極が、電荷移動系および第2の導体から形成される、
少なくとも2つの基材と、
前記リザーバと流体連通した少なくとも1つの試料ポートと、
前記第1の2次分析領域と流体連通した第1のベントと、
前記第2の2次分析領域と流体連通した第2のベントと
を備え、
前記作用電極から、前記第1の2次分析領域および前記1次エリアを通る直線を、前記第2の2次分析領域を通って前記対電極まで引くことができない、分析物試験センサ。 - 前記第1の2次分析領域と前記第2の2次分析領域とが実質的に化学的に隔離されている、請求項32に記載の試験センサ。
- 前記2次分析領域のうち少なくとも1つの2次分析領域が、前記1次エリアから90°未満の角度で枝分れしている、請求項32または33に記載の試験センサ。
- 前記第1の2次分析領域および前記第2の2次分析領域が、前記1次エリアから90°未満の角度で枝分れしている、請求項32から34のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 前記リザーバがYチャネル設計である、請求項35に記載の試験センサ。
- 前記リザーバが多重Yチャネル設計である、請求項32から35のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 2つ以上のリザーバを備える、請求項32から37のいずれか一項に記載の試験センサ。
- 2つの基材間に配置された導体と、
少なくとも前記2つの基材および前記導体の縁によって画定された試料ポートを含むリザーバであって、前記導体の前記縁が少なくとも第1の電極を画定するリザーバの少なくとも一部分と
を備える分析物試験センサ。 - リザーバを形成する少なくとも2つの基材であって、前記試料リザーバが、少なくとも1つの1次エリア、少なくとも1つの試料ポート、少なくとも1つのベント、ならびに実質的に化学的に隔離された少なくとも第1、第2および第3の2次分析領域を含み、
前記第1の2次分析領域が、第1の導体と電気的に連絡する少なくとも1つの第1の電極を含み、
前記第2の2次分析領域が、第2の導体と電気的に連絡する少なくとも1つの第2の電極を含み、
前記第3の2次分析領域が、第3の導体と電気的に連絡する少なくとも1つの第3の電極を含む
少なくとも2つの基材を備え、
前記少なくとも1つの試料ポートに入った流体試料が、前記第1、前記第2および前記第3の電極のうちの2つ以上の電極を横切って別の電極に到達することがない、分析物試験センサ。 - リザーバを形成する少なくとも2つの基材であって、前記試料リザーバが、少なくとも1つの1次エリア、ならびに実質的に化学的に隔離された少なくとも1つの第1の2次分析領域および少なくとも1つの第2の2次分析領域を含み、
前記第1の2次分析領域が、第1の導体と電気的に連絡する、第1の酸化還元種を有する少なくとも1つの第1の電極を含み、
前記第2の2次分析領域が、第2の導体と電気的に連絡する、第2の酸化還元種を有する少なくとも1つの第2の電極を含み、前記第2の酸化還元種が前記第1の酸化還元種とは異なる
少なくとも2つの基材を備え、
実質上、pH7のリン酸緩衝液と、リン酸ナトリウム0.1Mと、重量平均分子量が2000のポリビニルピロリドンポリマー16%(w/w)とからなる試料を、大気相対湿度45%および温度22℃で、前記第1の2次分析領域および前記第2の2次分析領域に導入したときに、試験センサが機械的外乱を受けない場合、前記第1の酸化還元種と前記第2の酸化還元種との混合が、サイクリックボルタンメトリおよびケモアンペロメトリからなるグループから選択された分析技術によって12分以内に観察されない、分析物試験センサ。 - 前記試験センサが機械的外乱を受けない場合、前記第1の酸化還元種と前記第2の酸化還元種との混合が16分以内に観察されない、請求項41に記載の試験センサ。
- 前記試験センサが機械的外乱を受ける場合、前記第1の酸化還元種と前記第2の酸化還元種との混合が1.4分以内に観察されない、請求項41または42に記載の試験センサ。
- 試料中の少なくとも1つの分析物を測定する方法であって、
試料中の少なくとも1つの分析物を化学的または生化学的に酸化または還元すること、
少なくとも第1の作用電極および第1の対電極を用いて、前記試料に第1の入力信号を印加すること、
少なくとも前記第1の作用電極および第2の対電極を用いて、前記試料に、前記第1の入力信号とは電位が異なる第2の入力信号を印加すること、
前記第1の入力信号および前記第2の入力信号からの出力信号を分析して、
前記第1の対電極の電位における前記試料中の第1の測定可能種の濃度と、
前記第2の対電極の電位における前記試料中の第2の測定可能種の濃度と
を決定すること、ならびに
前記第1の測定可能種の濃度と前記第2の測定可能種の濃度の少なくとも一方を、前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度に変換すること
を含む方法。 - 少なくとも前記作用電極および第3の対電極を用いて、前記試料に、前記第1の入力信号および前記第2の入力信号とは電位が異なる第3の入力信号を印加すること、
前記第3の入力信号からの出力信号を分析して、前記試料中の第3の測定可能種の濃度を決定すること、ならびに
前記第1、前記第2および前記第3の測定可能種の濃度のうちの少なくとも1つの濃度を、前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度に変換すること
をさらに含む、請求項44に記載の方法。 - 前記第1の測定可能種の濃度を、前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度に変換すること、および
前記第2の測定可能種の前記濃度を用いて、
前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値と、
前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値を決定する相関式と
の少なくとも一方を変更すること
を含む、請求項44または45に記載の方法。 - 前記第2の測定可能種の前記濃度を用いて、
前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値と、
前記試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値を決定する相関式と
の少なくとも一方を変更すること
を含む、請求項45に記載の方法。 - 試料中の少なくとも1つの分析物を測定する方法であって、
少なくとも2対の電極を含む試験センサに前記試料を導入することであって、前記少なくとも2対の電極が、独立にアドレス指定可能な、実質的に化学的に隔離された少なくとも4つの電極を含み、前記電極のうち、少なくとも2つの電極が作用電極であり、少なくとも2つの電極が対電極である、前記試料の導入、
前記試料中の前記分析物を化学的または生化学的に酸化または還元すること、
前記少なくとも2対の電極を横切って、前記試料にゲート制御入力信号を印加することにより、少なくとも2つの出力信号を生成すること、
前記少なくとも2つの出力信号を結合すること、および
前記結合した出力信号から、前記試料中の前記分析物の濃度を測定すること
を含む方法。 - 前記少なくとも2対の電極を横切って、前記試料に、前記ゲート制御入力信号を同時に印加することを含む、請求項48に記載の方法。
- 前記少なくとも2対の電極のうちの第1の電極対を、次いで第2の電極対を横切って、前記試料に、前記ゲート制御入力信号を順番に印加することを含む、請求項48に記載の方法。
- 前記結合することが、前記出力信号から記録された出力値を平均することを含む、請求項48から50のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの対電極が異なる電位で動作し、
前記結合することが、一組の線形方程式を解くことを含む、
請求項50に記載の方法。 - 少なくとも1つの1次エリア、少なくとも1つの試料ポート、少なくとも2つのベント、ならびに実質的に化学的に隔離された少なくとも第1および第2の2次分析領域を含むリザーバを形成する少なくとも2つの基材であって、
前記第1の2次分析領域が、第1の導体と電気的に連絡する少なくとも1つの第1の電極を含み、
前記第2の2次分析領域が、第2の導体と電気的に連絡する少なくとも1つの第2の電極を含む
少なくとも2つの基材と、
前記リザーバ内の前記第1の導体、前記第2の導体および第3の導体と電気的に連絡する試料インタフェースと、
前記試料インフェースと電気的に連絡するセンサインタフェースと、
前記センサインタフェースと電気的に連絡するプロセッサであって、前記リザーバに入った流体試料が前記第1の電極と接触した時刻、および前記試料リザーバに入った流体試料が前記第2の電極と接触した時刻を決定するように動作可能なプロセッサと
を備える分析物バイオセンサシステム。 - 実質的に化学的に隔離され、前記リザーバと流体連通する第3の2次分析領域をさらに備え、
前記第2の2次分析領域が、前記第3の導体と電気的に連絡する少なくとも1つの第3の電極を含む、
請求項53に記載のシステム。 - 前記プロセッサが、前記リザーバに入った前記流体試料が前記第3の電極と接触した時刻を決定するように動作可能である、請求項54に記載のシステム。
- 第1の基材上に配置された試料インタフェースを含む試験センサであって、前記試料インタフェースが、前記第1の基材および第2の基材によって形成されたリザーバと電気的に連絡し、
前記リザーバが、少なくとも1つの試料ポートと、実質的に化学的に隔離された少なくとも第1および第2の2次分析領域とを有し、
前記試験センサが、
前記リザーバ内に配置され、第3の導体を有する少なくとも1つの第1の作用電極と、
前記実質的に化学的に隔離された第1の領域内に配置され、第1の導体と、少なくとも1つの第1の酸化還元種とを有する少なくとも1つの第1の対電極と、
前記実質的に化学的に隔離された第2の領域内に配置され、第2の導体と、少なくとも1つの第2の酸化還元種とを有する少なくとも1つの第2の対電極と
を備え、前記作用電極、前記第1の対電極および前記第2の対電極が独立にアドレス指定可能である
試験センサと、
前記第1の導体、前記第2の導体および前記第3の導体と電気的に連絡する試料インタフェースと、
コンピュータ可読記憶媒体と、プロセッサと、信号発生器とを含む測定装置であって、前記信号発生器が、前記センサインタフェースと電気的に連絡し、前記センサインタフェースが前記試料インタフェースと電気的に連絡する測定装置と
を備え、
前記プロセッサが、
前記信号発生器からの第1の電位の第1の入力信号を、前記少なくとも1つの作用電極および前記少なくとも1つの第1の対電極に印加し、
前記信号発生器からの第2の電位の第2の入力信号を、前記少なくとも1つの作用電極および前記少なくとも1つの第2の対電極に印加する
ように動作可能であり、
前記プロセッサが、
前記第1の入力信号に対する応答である、前記少なくとも1つの作用電極および前記少なくとも1つの第1の対電極からの第1の出力信号を測定し、
前記第2の入力信号に対する応答である、前記少なくとも1つの作用電極および前記少なくとも1つの第2の対電極からの第2の出力信号を測定する
ように動作可能であり、
前記プロセッサが、前記第1の出力信号および前記第2の出力信号を分析するように動作可能であり、
前記プロセッサが、
前記第1の入力信号の前記電位にある前記リザーバ内に配置された生体試料中の少なくとも1つの第1の測定可能種の第1の濃度を決定し、
前記第2の入力信号の前記電位にある前記リザーバ内に配置された前記生体試料中の少なくとも1つの第2の測定可能種の第2の濃度を決定する
ように動作可能であり、かつ
前記プロセッサが、前記第1の濃度と前記第2の濃度の少なくとも一方を、前記リザーバ内に配置された前記生体試料中の前記分析物の濃度に変換するように動作可能である、
分析物バイオセンサシステム。 - 前記リザーバがさらに、実質的に化学的に隔離された第3の2次分析領域と、第4の導体および第3の酸化還元種を含む少なくとも第3の対電極とを備え、前記第3の対電極が独立にアドレス指定可能であり、前記第4の導体が前記試料インタフェースと電気的に連絡し、
前記プロセッサが、
前記信号発生器からの第3の電位の第3の入力信号を、前記少なくとも1つの作用電極および前記第3の対電極に印加する
ように動作可能であり、
前記プロセッサが、
前記第3の入力信号に対する応答である、前記少なくとも1つの作用電極および前記第3の対電極からの第3の出力信号を測定する
ように動作可能であり、
前記プロセッサが、前記第3の出力信号を分析して、前記試料中の少なくとも第3の測定可能種の濃度を決定するように動作可能であり、
前記プロセッサが、前記第3の入力信号の前記電位において、前記リザーバ内に配置された前記生体試料中の少なくとも1つの第3の測定可能種の第3の濃度を決定するように動作可能であり、かつ
前記プロセッサが、前記第1、前記第2および前記第3の濃度のうちの少なくとも1つの濃度を、前記リザーバ内に配置された前記生体試料中の前記分析物の前記濃度に変換するように動作可能である、
請求項56に記載のシステム。 - 前記プロセッサが、少なくとも1つの第1の測定可能種の前記第1の濃度を、前記リザーバ内に配置された前記生体試料中の前記分析物の前記濃度に変換するように動作可能であり、
前記プロセッサが、前記少なくとも1つの第2の測定可能種の前記第2の濃度を用いて、
前記生体試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値と、
前記プロセッサが、前記生体試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値を決定する相関式と
の少なくとも一方を変更するように動作可能である、
請求項56または57に記載のシステム。 - 前記プロセッサが、前記第1の測定可能種の前記第1の濃度を、前記リザーバ内に配置された前記生体試料中の前記分析物の前記濃度に変換するように動作可能であり、かつ
前記プロセッサが、前記少なくとも1つの第3の測定可能種の前記第3の濃度を用いて、
前記生体試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値と、
前記プロセッサが、前記生体試料中の前記少なくとも1つの分析物の濃度値を決定する相関式と
の少なくとも一方を変更するように動作可能である、
請求項57に記載のシステム。 - 本明細書に開示された全ての新規の特徴の各々。
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