JP2015516074A - 改善された分析物測定技法及びシステム - Google Patents

Abstract

複数の試験電圧を試験ストリップに印加し、かつ試験ストリップの試験チャンバの内電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定して、極めて正確にグルコース濃度を判定することができる、方法及びシステムが記載される。一態様では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。【選択図】図６

Description

本発明は改善された分析物測定技法及びシステムに関する。

生理液、例えば血液又は血液由来の製品中の分析物を検出することが、今日の社会で今まで以上に重要性を増している。分析物検出の定量法は、臨床検査、家庭検査などを含む多様な用途に利用法が見出されるものであり、そのような検査の結果は、多様な病状の診断及び処置において主要な役割を果たしている。目的の分析物としては、糖尿病の処置のためのグルコース、コレステロールなどが挙げられる。こうした分析物検出の重要性の高まりに応じて、臨床での使用と家庭での使用の両方に対応する多様な分析物検出の手順及びデバイスが開発されてきた。

分析物検出に用いられる方法の１つの種類は電気化学的方法である。かかる方法では、水性液体試料が、２つの電極、例えば対極及び作用電極を含む電気化学セルの中の試料受容チャンバに入れられる。分析物をレドックス剤と反応させて、分析物濃度に対応する量の酸化可能（又は還元可能）物質を形成する。次いで、存在する酸化可能（又は還元可能）物質の量を電気化学的に推定して、初期試料中に存在する分析物の量と関連付ける。

こうしたシステムは、様々なモードの無効化及び／又は誤差を受けやすい。ＬｉｆｅＳｃａｎ Ｉｎｃ．によって製造され、Ｏｎｅ−Ｔｏｕｃｈ Ｖｅｒｉｏ（「Ｖｅｒｉｏ」）として市販されている血糖測定器のうちの１つは、ヘマトクリットの影響、及び尿酸などの還元剤の干渉に耐えることに関して、際立って良好な全体性能を有する。にもかかわらず、尿酸の形態の還元剤などの干渉は、該方法の結果に影響を与える場合がある。具体的には、適用者の血糖データから、潜在的なヘマトクリット依存性があることが観察される。一例として、Ｖｅｒｉｏ試験ストリップセル内に尿酸又はフェロシアン化物などの電気活性のある種が、均一に分散している状況を考える。電位を切り替えた直後に行った測定は、発達する濃度勾配が半無限であるレジームにあり、これはまだ、反対側の電極において発達している勾配によって影響されるセル内にまで十分に移動してはいない。

別の観測は、尿酸などの、グルコースとは独立の、内因性の還元剤の影響である。Ｖｅｒｉｏ試験ストリップは、１．１秒の電流に基づいて、第３のパルス測定において、干渉電流の大きさを予想することによって、干渉を説明するために、１．１秒の電流を使用すると考えられる。

式中ｂ≒０．６７８である。

この機能が、グルコースのみにより、干渉がない場合（ｉ_１．１＝０）１になり、又は干渉する還元剤流はあるがグルコースはない場合（干渉電流のみを含むｉ_４．１、ｉ_５）０になる機能を使用することによる、ｉ_Ｒの部分を見出すことを意図されていることがあきらかであろう。この場合、ｉ２ｃｏｒｒは、干渉する還元剤とは独立でなければならない。

実験は、ｉ２ｃｏｒｒが、中程度から高グルコースに対しては、ｉＲの尿酸依存性を除去するために良く役立っているが、低グルコースでは、不完全にしか役立たないことを示している。このある程度うまくいっているｉ_Ｒの修正に反して、グルコースの結果、Ｇｂａｓｉｃ（修正前のグルコースの結果）は、特に高グルコースにおいて、尿酸によって著しく影響される。

グルコースの結果に対する数式は次の通りである。

式中ｐ≒０．５２３
ａ≒０．１４
ｚｇｒ≒２

Ｇｂａｓｉｃは、高グルコースにおいて強い尿酸依存性を有するが、ｉ２ｃｏｒｒは有しないので、したがって、高いグルコースレベル及び高い干渉する還元剤レベルの両方で困難を生じているとき、ヘマトクリット補正機能が、正しく働いていないと考えられる。この問題の一部は、疑う余地なく、ｉ_Ｌ（１．４〜４秒の電流の合計）が干渉する還元物質によって強く影響されるという事実に起因する。

ｉ_Ｌは、進行中のフェロシアン化物及び第２の電極からの酵素の拡散に起因して、本質的に干渉する還元剤、及び成長するグルコース電流からの定常電流で構成されることが留意される。尿酸は、ｉ_Ｒに対する影響よりも実質的に大きい影響をｉ_Ｌに対して有する。上記の解析は、グルコース電流のみが検出されたと仮定して、赤血球の効果に対して補正することによってヘマトクリット補正機能が作用すべき方法を示す。ヘマトクリット補正機能は、実際には、干渉する還元剤の異なるレベルにおいて正しく作用するようには設計されていない。高グルコースにおいて、ｉ_Ｌが増加し、ヘマトクリット補正機能の不適切に小さい値を生じ、そして結果として低グルコースが生じる、といったことが起きていると考えられる。

尿剤の増加にともなって｜ｉ２ｃｏｒｒ｜が増加するので、干渉修正機能を減少する効果は、部分的に補正される。しかし、ｉ２ｃｏｒｒがより良好に作用する場合には、高グルコースにおいてはかかる補正は生じない。したがって、高グルコースにおいて干渉する還元剤に対する過剰補正が生じると思われ、現実的には、ヘマトクリット補正機能への入力は、干渉され、正しくないヘマトクリット補正を生じる。

上述したＶｅｒｉｏシステムは、試験が示した、ヘマトクリットの影響及び尿酸などの干渉する還元剤、に抵抗することに関して、非常に良好な全体的な性能を有するが、しかし、Ｖｅｒｉｏ試験ストリップは、内因性及び治療用還元剤の干渉効果に対して完全に耐えるわけではない。これらの干渉は、干渉薬剤の典型的なレベルでは、一般に小さいが、グルコースシステムに対して予想される厳しい性能要求の見地から、すべての可能性のある干渉の発生源を除去する必要がある場合がある。干渉を低減する方法を見出す試みでは、出願人は、試験ストリップ化学を修正する必要なしに、かかるシステムのグルコース判定技法を修正することを提案している。特に、出願人は、最適より低い性能を生じ、その結果試験ストリップ及びシステムの性能を改善するように変更する技法の部分を発見した。

その結果、出願人は、分析物試料の分析物濃度を計算する方法の様々な態様を発見した。一態様では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。方法は、試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために検査計測器のストリップポートコネクタ内に試験ストリップを挿入することと、試料の付着後、試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、第１の電圧を、第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、第２の電圧を、第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、第２の電圧から第３の電圧への変更の後に、電極から電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、電極において第３の電圧が維持された後の電流トランジェントの定常電流出力に近似する電流を推定することと、次の形態の数式により、電流トランジェントの第１、第２、及び第３の電流出力に基づいて血糖濃度を計算することと、によって達成することができ、該数式は、

であり、式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、

式中、
ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
ｉ_４．１は、前記第３の電圧の印加の間に測定された前記電流を含み、
ｉ_５は、前記第３の電圧の印加の間に測定された前記電流を含み、
ｉ_１．１は、前記第２の電圧の印加の間に測定された前記電流を含み、
ｉ_２は、前記第２の電圧の印加の間に測定された前記電流を含む。

この方法では、第１の電流出力を測定することは、試験手順の開始後約１．１秒の時点で、少なくとも２つの電極の電流出力を測定することを含み、第２の電流出力を測定することは、試験手順開始後約４．１秒の時点で、少なくとも２つの電極の電流出力を測定することを含み、定常電流出力を推定することは、試験手順開始後約５秒の時点で、少なくとも２つの電極の電流出力を測定することを含み、製造パラメーターａ’は、およそ０．１４であり、ｂ’は、約およそ４．９であり、ｃは、約およそ４．２４であり、ｄは、およそ１１．２８であり、ｐ’は、約およそ０．５４８であり、そしてｚｇｒ’は、約およそ９．３８である。

更に別の態様では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。方法は、試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために検査計測器のストリップポートコネクタ内に試験ストリップを挿入することと、試料の付着後に試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、試験チャンバ内で試薬を用いて１つの形態から異なる形態へと、試料中の分析物の形質転換を引き起こすことと、第１の電圧を、第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、第２の電圧を、第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、第２の電圧から第３の電圧への変更の後に、電極からの電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、電極において第３の電圧が維持された後の電流トランジェントの定常電流出力に近似する電流を推定することと、第１の電流、第２の電流、及び推定された電流に基づいて初期グルコース比例電流を派生することと、初期グルコース比例電流に基づいてヘマトクリット補正係数を策定することと、派生した初期グルコース比例電流及びヘマトクリット補正係数からグルコース濃度を計算することと、によって達成することができる。この特定の方法では、派生することは、以下の数式に基づいて、初期グルコース比例電流ｉ２Ｃｏｒｒ’を計算することを含み、数式は、

であり、式中、ｉ２Ｃｏｒｒ’は、初期グルコース比例電流を含み、ｉ_４．１は、第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、ｉ_５、は第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、かつｉ_１．１は、第２の電圧の印加の間に測定された電流を含み、ｉ_４．１は、試験手順開始後約４．１秒の時点で測定された電流を含み、ｉ_５は、試験手順開始後約５秒の時点で測定された電流を含み、かつｉ_１．１は、試験手順開始後約１．１秒の時点で測定された電流を含み、ヘマトクリット補正係数は、初期グルコース比例電流を第２の電圧の印加の間の電流出力の積分によって割った割合から、第２の電圧の印加の間に測定される電流出力に基づくオフセットを差し引いたものを含み、ヘマトクリット補正係数は、以下の形態、

であり、式中ｐ’は、係数と、

と、を含み、式中ｉ_２は、試験手順開始後約２秒の時点で測定された電流を含み、かつ４１ｉ_２は、オフセットを含む。方法は、以下の形式の数式を利用することを更に含み、数式は、

であり、式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、

式中、
ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
ｉ_４．１は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ４．１秒の時点で測定される電流を含み、
ｉ_５は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ５秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_１．１は、第２の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ１．１秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_２は、第２の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ２秒の時点で測定された電流を含む。

更なる態様では、分析物試験ストリップと分析物検査計とを含む血糖測定システムが提供される。分析物試験ストリップは、その上に配置された試薬を有する基材と、試験チャンバ内の試薬に近接する少なくとも２つの電極と、を含む。分析物計測器は、２つの電極に接続するように配置されるストリップポートコネクタと、電源と、ストリップポートコネクタ及び電源に電気的に連結されたマイクロコントローラとを含み、マイクロコントローラは、ヘマトクリット補正係数及び初期グルコース比例電流に基づいてグルコース濃度Ｇ_１を判定するようにプログラムされ、ヘマトクリット補正係数は、初期グルコース比例電流を含む割合を含み、これによって修正された試験結果の少なくとも９７％は、６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、又は４５０ｍｇ／ｄＬにおいて基準ＹＳＩデータと比較して±１０ｍｇ／ｄＬ；６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、又は４５０ｍｇ／ｄＬにおいて基準ＹＳＩデータと比較して±１２ｍｇ／ｄＬ；並びに６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、又は４５０ｍｇ／ｄＬにおいて基準ＹＳＩデータと比較して±１５ｍｇ／ｄＬのそれぞれのバイアス判定基準内である。このシステムでは、製造パラメーターａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、ａ’は、約およそ０．１４であり、ｂ’は、約およそ４．９であり、ｃは、約およそ４．２４であり、ｄは、およそ１１．２８であり、ｐ’は、約およそ０．５４８であり、そしてｚｇｒ’は、約およそ９．３８であるようなものである。

また更に別の態様では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。方法は、試料の付着後に試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、試験チャンバ内で試薬を用いて１つの形態から異なる形態へと、試料中の分析物の形質転換を引き起こすことと、第１の電圧を、第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、第２の電圧を、第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、第２の電圧から第３の電圧への変更の後に、電極からの電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、電極において第３の電圧が維持された後の電流トランジェントの定常電流出力に近似する電流を推定することと、第１の電流、第２の電流、及び推定された電流に基づいて初期グルコース比例電流を派生することと、派生した初期グルコース比例電流に基づいてヘマトクリット補正係数を策定することと、によって達成することができる。この方法では、策定することは、派生した初期グルコース比例電流を第２の電圧の印加の間の電流出力の積分によって除算することを含み、積分は、第２の電圧の印加の間に測定された電流に基づく積分に対するオフセットを含む。この方法は、ヘマトクリット補正係数での派生した初期グルコース比例電流の補正に基づいてグルコース濃度を計算する工程を更に含んでもよく、ヘマトクリット補正係数は、

の形態であり、式中ｐ’は、係数及び

を含み、式中ｉ_２は、試験手順開始後約２秒の時点で測定された電流を含み、かつ４１ｉ_２は、オフセットを含む。代替的には、計算する工程は、以下の形式の数式を利用することを含み、数式は、

であり、式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、

式中、
ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
ｉ_４．１は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ４．１秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_５は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ５秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_１．１は、第２の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ１．１秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_２は、第２の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ２秒の時点で測定された電流を含む。

別の態様では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。方法は、試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために検査計測器のストリップポートコネクタ内に試験ストリップを挿入することと、試料の付着後、試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、試験チャンバ内で試薬を用いて１つの形態から異なる形態へと、試料中の分析物の形質転換を引き起こすことと、第１の電圧を、第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、第２の電圧を、第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、第２の電圧から第３の電圧への変更の後に、電極から電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、電極において第３の電圧が維持された後の電流トランジェントの近似定常電流出力を推定することと、血糖濃度を計算することと、によって達成することができる。

また更なる実施形態では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。方法は、試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために検査計測器のストリップポートコネクタ内に試験ストリップを挿入することと、試料の付着後に試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、試験チャンバ内で試薬を用いて１つの形態から異なる形態へと、試料中の分析物の形質転換を引き起こすことと、第１の電圧を、第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、第２の電圧を、第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、第２の電圧から第３の電圧への変更の後に、電極から電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、電極において第３の電圧が維持された後の電流トランジェントの近似定常電流出力を推定することと、電流トランジェントの第１の電流、第２の電流、及び第３の電流出力に基づいて血糖濃度を計算することと、第１の修正された血糖濃度を派生することと、第２の修正された血糖濃度を派生することと、によって達成することができる。第３の電圧は、起電力の大きさ、極性、又はこれら両方の組み合わせにおいて異なっていてもよい。

更なる実施形態では、試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムによりヘマトクリット補正係数を判定する方法が提供される。検査計測器は、試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有する。方法は、試料の付着後に試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、試験チャンバ内で試薬を用いて複数の電圧を試料に印加することによって、１つの形態から異なる形態へと、試料中の分析物の形質転換を引き起こすことと、試験チャンバから複数の電流出力を測定することと、複数の測定された電流出力に基づいて初期グルコース比例電流を派生することと、派生した初期グルコース比例電流に基づいてヘマトクリット補正係数を策定することと、によって達成することができる。この方法では、策定することは、派生した初期グルコース比例電流を第２の電圧の印加の間に測定された電流の積分によって除算することを含んでもよい。積分は、第２の電圧の印加の間に測定された電流に基づく積分に対するオフセットを含んでもよい。方法は、ヘマトクリット補正係数での派生した初期グルコース比例電流の補正に基づいてグルコース濃度を計算する工程を含んでもよい。具体的には、ヘマトクリット補正係数は、以下の形態、

であってもよく、式中ｐ’は、係数と、

と、を含み、式中ｉ_２は、試験手順開始後約２秒の時点で測定された電流を含み、かつ４１ｉ_２オフセットを含む。この方法では、計算することは、以下の形態の数式を利用してもよく、

式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、

式中、
ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
ｉ_４．１は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ４．１秒の時点で測定される電流を含み、
ｉ_５は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ５秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_１．１は、第２の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ１．１秒の時点で測定された電流を含み、
ｉ_２は、第２の電圧の印加の間で、かつ試験手順開始後およそ２秒の時点で測定された電流を含む。

これら及び他の実施形態、特徴並びに利点は、以下に述べる本発明の異なる例示的実施形態のより詳細な説明を、はじめに下記に簡単に述べる添付の図面とあわせて参照することによって当業者にとって明らかになるであろう。

本明細書に組み込まれる明細書の一部をなす添付図面は、現時点における本発明の好適な実施形態を図示したものであって、上記に述べた一般的説明並びに下記に述べる詳細な説明とともに、本発明の特徴を説明する役割を果たすものである（同様の数字は同様の要素を表す）。
好ましい血糖測定システムを図示する。 図１Ａの計測器の中に配設される様々な構成部品を図示する。 本明細書に開示されるシステム及び方法で用いるのに適した、組み立てられた試験ストリップの斜視図を図示する。 本明細書に開示されるシステム及び方法で用いるのに適した、組み立てられていない試験ストリップの分解斜視図を図示する。 本明細書に開示されるシステム及び方法で用いるのに適した試験ストリップの近位部の拡大斜視図を図示する。 本明細書に開示される試験ストリップの一実施形態の底面図を図示する。 図２の試験ストリップの側面図を図示する。 図３の試験ストリップの上面図を図示する。 図４Ａの試験ストリップの近位部の部分側面図を図示する。 本明細書に開示される試験ストリップの一部と電気的にインターフェースをとる検査計測器を示す簡略図を図示する。 概してグルコース測定の判定に伴う工程を図示する。 図５の検査計測器によって、作用電極及び対電極に対して定められた時間間隔の間印加される３つのパルス電位波形の例を示す。 生理学的試料の試験で生成した、第１及び第２の電流トランジェントＣＴを示す。 ６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、及び４５０ｍｇ／ｄＬの参照データにおける、測定された試料中の尿酸の様々なレベルで既存のＶｅｒｉｏシステムによって計算された濃度に対する、グルコース濃度Ｇ１のプロットである。 図８と同一の参照データ及び尿酸レベルによるが、出願人によって発明された新しい技法を用いて計算されたグルコース濃度のプロットである。 既存のＶｅｒｉｏ技法を使用して、異なる参照グルコースデータ（６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、４５０ｍｇ／ｄＬの公称値）における様々なバイアスレベルを示す、表ＩＩＡを図示する。 以前から存在する技法の表ＩＩＡを図示し、一方で 表ＩＩＡと同一の参照データに対して、新しい技法の使用によってバイアスレベルにおいて改善を示す、新しい技法に対する表ＩＩＢを図示する。 既存のＶｅｒｉｏシステムによって計算され、かつ測定された試料の尿酸の様々なレベルにおける温度変化に対して修正された濃度に対する、６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、及び４５０ｍｇ／ｄＬ（公称値）の参照データにおけるグルコース濃度のプロットである。 新しい技法によって計算され、かつ測定された試料の尿酸の様々なレベルにおける温度変化に対して修正された濃度に対する、６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、及び４５０ｍｇ／ｄＬ（公称値）の参照データにおけるグルコース濃度のプロットである。 １９％、３０％、４０％、及び５０％のヘマトクリットレベルのうちのそれぞれでの、様々なバイアスレベルにおける、既存のＶｅｒｉｏシステムによって判定されるグルコース濃度のプロットである。 １９％、３０％、４０％、及び５０％のヘマトクリットレベルのうちのそれぞれでの、様々なバイアスレベルにおける、新しい技法によって判定されるグルコース濃度のプロットである。 既存のＶｅｒｉｏ技法を使用して、異なる参照グルコースデータ（６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、４５０ｍｇ／ｄＬ（公称値））において、様々なバイアスレベルを示す、表ＩＩＩＡを図示する。 新しい技法を使用して、異なる参照グルコースデータ（６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、４５０ｍｇ／ｄＬ（公称値））において、様々なバイアスレベルを示す、表ＩＩＩＢを図示する。

以下の詳細な説明は、図面を参照しつつ読まれるべきもので、異なる図面中、同様の要素は同様の符号にて示してある。図面は必ずしも一定の縮尺を有さず、選択した実施形態を示したものであって、本発明の範囲を限定するものではない。詳細な説明は、本発明の原理を限定するものではなく、あくまでも例として説明するものである。この説明文は、当業者による発明の製造及び使用を明確に可能ならしめるものであり、出願時における発明を実施するための最良の形態と考えられるものを含む、発明の複数の実施形態、適応例、変形例、代替例及び使用例を述べるものである。

本明細書で任意の数値や数値の範囲について用いる「約」又は「およそ」という用語は、構成要素の部分又は構成要素の集合が、本明細書で述べるその所望の目的に沿って機能することを可能とするような適当な寸法の許容範囲を示すものである。更に、本明細書で用いる「患者」、「ホスト」、「ユーザー」、及び「被験者」という用語は任意のヒト又は動物患者を指し、システム又は方法をヒトにおける使用に限定することを目的としたものではないが、ヒト患者における本発明の使用は好ましい実施形態を代表するものである。

図１Ａは、計測器１０と、グルコース試験ストリップ６２の形態の生体内感知装置とを含む糖尿病管理システムを図示する。計測器（計測器ユニット）は、分析物測定及び管理ユニット、グルコース測定器、測定器、及び分析物測定デバイスと呼ばれる場合もあることに留意されたい。一実施形態において、計測器ユニットは、インスリン送達デバイス、追加の分析物試験デバイス、及び薬物送達デバイスと組み合わされてもよい。計測器ユニットは、ケーブル又は好適なワイヤレス技術、例えば、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ等などによって、リモートコンピュータ又はリモートサーバーと接続されてもよい。

図１Ａに戻って参照すると、グルコース測定器又は計測器ユニット１０は、ハウジング１１と、ユーザーインターフェースボタン（１６、１８、及び２０）と、ディスプレイ１４と、ストリップポート開口部２２と、を含むことができる。ユーザーインターフェースボタン（１６、１８及び２０）は、データの入力、メニューのナビゲーション、及びコマンドの実行を可能とするように構成することができる。ユーザーインターフェースボタン１８は、２方向トグルスイッチの形態であることができる。データには、分析物濃度及び／又は個人の日常の生活習慣に関連した情報を表す値が含まれ得る。日常の生活習慣に関連した情報には、個人の食物摂取、薬の使用、健康診断の実施、並びに一般的健康状態及び運動レベルを挙げることができる。メータ１０の電子要素は、ハウジング１１内部の回路基板３４上に配置され得る。

図１Ｂは、回路基板３４の上面上に配置された電子構成要素を（概略的な形で）示す。上面の電子構成要素には、ストリップポートコネクタ２２、オペアンプ回路３５、マイクロコントローラ３８、ディスプレイコネクタ１４ａ、不揮発性メモリ４０、クロック４２、及び第１の無線モジュール４６が含まれる。下面上の電子構成要素としては、電池コネクタ（図示せず）及びデータポート１３を挙げることができる。マイクロコントローラ３８は、ストリップポートコネクタ２２、オペアンプ回路３５、第１の無線モジュール４６、ディスプレイ１４、不揮発性メモリ４０、クロック４２、電池、データポート１３、並びにユーザーインターフェースボタン（１６、１８、及び２０）に電気的に接続され得る。

オペアンプ回路３５は、ポテンシオスタット機能及び電流測定機能の一部を提供するように構成された２つ以上のオペアンプを含み得る。ポテンシオスタット機能とは、試験ストリップの少なくとも２つの電極間に試験電圧を印加することを指し得る。電流機能とは、加えられた試験電圧によって生じる試験電流を測定することを指し得る。電流測定は、電流電圧変換器によって行うことができる。マイクロコントローラ３８は、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＭＳＰ ４３０などの混合シグナルマイクロプロセッサ（ＭＳＰ）の形態であってよい。ＴＩ−ＭＳＰ ４３０は、定電位機能及び電流計測機能の一部を実行するようにも構成され得る。加えて、ＭＳＰ ４３０は揮発性及び不揮発性メモリも含み得る。別の実施形態では、電子部品の多くは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態のマイクロコントローラと一体化されてもよい。

ストリップポートコネクタ２２は、試験ストリップに電気的接続を形成するように構成されてもよい。ディスプレイコネクタ１４ａは、ディスプレイ１４に取り付けるように構成されてもよい。ディスプレイ１４は、測定されたグルコース濃度を報告し、生活習慣に関連した情報の入力を容易にするための、液晶ディスプレイの形態であってよい。ディスプレイ１４は、場合により背面照明を含んでもよい。データポート１３は、接続リード線に取り付けられた好適なコネクタを受容することにより、血糖メータ１０をパーソナルコンピュータなどの外部デバイスに接続することができるようになっている。データポート１３は、例えば、シリアル、ＵＳＢ、又はパラレルポートなど、データ送信を可能にする任意のポートであってよい。クロック４２は、ユーザーが位置する地理的領域に関連する現在時刻を維持し、また時間を計測するように構成され得る。計測器ユニットは、例えば、電池などの電源に電気的に接続されるように構成され得る。

図１Ｃ〜図１Ｅ、図２、図３、及び図４Ｂは、本明細書に記載の方法及びシステムと共に使用するのに適した例示的な試験ストリップ６２の様々な図を示す。代表的な実施形態では、図１Ｃに図示されるように、遠位端８０から近位端８２まで延び、かつ側縁部５６、５８を有する細長い本体を含む試験ストリップ６２が提供される。図１Ｄに示されるように、試験ストリップ６２はまた、第１の電極層６６と、第２の電極層６４と、２つの電極層６４と６６との間に挟まれるスペーサ６０と、を含む。第１の電極層６６は、第１の電極６６と、第１の接続トラック７６と、第１の接触パッド４７と、を含むことができ、図１Ｄ及び図４Ｂに示されるように、第１の接続トラック７６は、第１の電極６６を第１の接触パッド６７に電気的に接続する。図１Ｄ及び図４Ｂに示されるように、第１の電極６６は、第１の電極層６６の試薬層７２の直下の部分であることに留意されたい。同様に、第２の電極層６４は、第２の電極６４と、第２の接続トラック７８と、第２の接触パッド６３と、を含むことができ、図１Ｄ、図２、及び図４Ｂに示されるように、第２の接続トラック７８は、第２の電極６４を第２の接触パッド６３に電気的に接続する。図４Ｂが示すように、第２の電極６４は、第２の電極層６４の試薬層７２の上方部分であることに留意されたい。

図に示されるように、試料受容チャンバ６１は、図１Ｄ及び図４Ｂに示されるように、第１の電極６６、第２の電極６４、及び試験ストリップ６２の遠位端８０の近くのスペーサ６０によって画定される。第１の電極６６及び第２の電極６４は、図４Ｂに図示されるように、試料受容チャンバ６１の底部及び上部をそれぞれ画定することができる。スペーサ６０の切り欠き領域６８は、図４Ｂに図示されるように、試料受容チャンバ６１の壁部を画定することができる。一態様において、試料受容チャンバ６１は、図１Ｃ〜図１Ｅに示されるように、試料入口及び／又は脱気孔を提供するポート７０を含んでもよい。例えば、ポートの１つは流体試料が入るのを可能にし、他のポートは空気が出るのを可能にし得る。

代表的な実施形態では、試料受容チャンバ６１（若しくは試験セル又は試験チャンバ）の容量は小さくてもよい。例えば、チャンバ６１は、約０．１マイクロリットル〜約５マイクロリットル、約０．２マイクロリットル〜約３マイクロリットル、又は、好ましくは、約０．３マイクロリットル〜約１マイクロリットルの範囲内の容量を有してもよい。小さな試料容量を提供するために、切り欠き６８は、約０．０１ｃｍ^２〜約０．２ｃｍ^２、約０．０２ｃｍ^２〜約０．１５ｃｍ^２、又は、好ましくは、約０．０３ｃｍ^２〜約０．０８ｃｍ^２の範囲の面積を有してもよい。更に、第１の電極６６及び第２の電極６４は、約１ミクロン〜約５００ミクロンの範囲、好ましくは約１０ミクロン〜約４００ミクロンの範囲、より好ましくは約４０ミクロン〜約２００ミクロンの範囲内で離間していてもよい。電極の間隔が比較的近いことは、酸化還元サイクルを発生させるのも可能となり得、その場合、第１の電極６６で発生する酸化された媒介物質は、第２の電極６４に拡散して還元され、続いて第１の電極６６に拡散して戻って再び酸化される。電極の様々なそうした容量、面積、及び／又は間隔は、本開示の趣旨及び範囲内であることを当業者なら理解するであろう。

一実施形態において、第１の電極層６６及び第２の電極層６４は、金、パラジウム、炭、銀、プラチナ、酸化スズ、イリジウム、インジウム、又はこれらの組み合わせ（例えば、インジウムドープ酸化スズ）などの材料から形成される導電材料であってもよい。更に、電極は、スパッタリング、化学めっき法、又はスクリーン印刷法によって導電材料を絶縁シート（図示せず）の上に配置することによって形成されてもよい。１つの代表的な実施形態において、第１の電極層６６及び第２の電極層６４は、それぞれ、スパッタされたパラジウム及びスパッタされた金から作製することができる。スペーサ６０として使用することができる好適な材料としては、例えば、プラスチック（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、及びこれらの組み合わせなどの様々な絶縁材料が挙げられる。一実施形態において、スペーサ６０は、ポリエステルのシートの両面にコーティングされた両面接着剤の形態であってもよく、その場合、接着剤は、感圧性接着剤又は加熱活性化接着剤であってもよい。第１の電極層６６、第２の電極層６４、及び／又はスペーサ６０用の種々のその他の材料が本開示の趣旨及び範囲内であることに出願人は留意する。

第１の電極６６又は第２の電極６４のいずれかは、印加された試験電圧の大きさ及び／又は極性に応じて、作用電極の機能を実行することができる。作用電極は、還元された媒介物質の濃度に比例する限界試験電流を測定することができる。例えば、電流制限種が還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）の場合、第２の電極６４に関して試験電圧が酸化還元媒介物質の電位よりも十分に大きい限り、その媒介物質は第１の電極６６で酸化され得る。このような状況では、第１の電極６６は作用電極の機能を果たし、第２の電極６４は対電極／参照電極の機能を果たす。対電極／参照電極を単に参照電極又は対電極として参照してもことに出願人は留意する。制限酸化は、測定された酸化電流が、バルク溶液から作用電極表面へ拡散する還元された媒介物質の流量に比例するように、全ての還元された媒介物質が作用電極面で枯渇したときに生じる。「バルク溶液」という用語は、枯渇領域内に還元された媒介物質が存在しない、作用電極から十分に離れた溶液の一部を指す。試験ストリップ６２に関して特に明記しない限り、以下、検査計測器１０により印加された電位は全て、第２の電極６４に関して記述されるものであることに留意するべきである。

同様に、試験電圧が酸化還元媒介物質の電位より十分に低い場合には、その還元された媒介物質は、制限電流として第２の電極６４で酸化され得る。このような状況では、第２の電極６４は作用電極の機能を実行し、第１の電極６６は対電極／参照電極としての機能を実行する。

初めに、分析は、所定量の流体試料をポート７０を介して試料受容チャンバ６１内に導入することを含み得る。一態様において、ポート７０及び／又は試料受容チャンバ６１は、毛細管作用により流体試料が試料受容チャンバ６１を充填するように構成され得る。第１の電極６６及び／又は第２の電極６４は、試料受容チャンバ６１の毛管現象を促進するために、親水性試薬でコーティングされてもよい。例えば、２−メルカプトエタンスルホン酸などの親水性部分を有するチオール誘導体化試薬を、第１の電極及び／又は第２の電極にコーティングしてもよい。

上記のストリップ６２の分析では、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。別の実施形態では、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と置き換えられてもよい。血液又は対照溶液が試料反応チャンバ６１内に投入されると、グルコースは、下の化学変化Ｔ．１に示されるように、ＧＤＨ_（ｏｘ）により酸化され、このプロセスにおいてＧＤＨ_（ｏｘ）をＧＤＨ_{（ｒｅｄ）}に変化させる。ＧＤＨ_（ｏｘ）はＧＤＨの酸化状態を指し、ＧＤＨ_{（ｒｅｄ）}はＧＤＨの還元状態を指すことに留意されたい。
Ｔ．１ Ｄ−グルコース＋ＧＤＨ_（ｏｘ）→グルコン酸＋ＧＤＨ_{（ｒｅｄ）}

次に、ＧＤＨ_{（ｒｅｄ）}は、下の化学変化Ｔ．２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）を再生する処理において、Ｔ．２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。
Ｔ．２ ＧＤＨ_{（ｒｅｄ）}＋２Ｆｅ（ＣＮ）_６ ^３−→ＧＤＨ_（ｏｘ）＋２Ｆｅ（ＣＮ）_６ ^４−

図５は、第１の接触パッド６７ａ、６７ｂ及び第２の接触パッド６３とインターフェースをとる検査計測器１００を示す簡略図を提供する。図２に図示されるように、第２の接触パッド６３を使用して、検査計測器に対する電気的接続を、Ｕ字形の切欠き部６５を介して確立することができる。一実施形態において、検査計測器１００は、図５に示されるように、第２の電極コネクタ１０１と、第１の電極コネクタ（１０２ａ、１０２ｂ）と、試験電圧ユニット１０６と、電流測定ユニット１０７と、プロセッサ２１２と、記憶装置２１０と、表示装置２０２とを備え得る。第１の接触パッド６７は、６７ａ及び６７ｂで表わされる２つのプロングを含むことができる。１つの代表的な実施形態において、第１の電極コネクタ１０２ａ及び１０２ｂは、それぞれ、プロング６７ａ及び６７ｂに別々に接続される。第２の電極コネクタ１０１は、第２の接触パッド６３に接続されることができる。検査計測器１００は、試験ストリップ６２が検査計測器１０に電気的に接続されているか否かを判定するために、プロング６７ａと６７ｂとの間の抵抗又は電気的導通を測定することができる。

一実施形態において、検査計測器１００は、第１の接触パッド６７と第２の接触パッド６３との間に、試験電圧及び／又は電流を印加することができる。ストリップ６２が挿入されたことを検査計測器１００が認識した時点で、検査計測器１００のスイッチが入り、流体検出モードを開始する。一実施形態において、流体検出モードにより、検査計測器１００は約１マイクロアンペアの定電流を、第１の電極６６と第２の電極６４との間に印加する。試験ストリップ６２は当初乾燥しているので、検査計測器１０は比較的大きな電圧を測定する。投与プロセス中に流体試料が第１の電極６６と第２の電極６４との間の隙間を埋めると、検査計測器１００は、所定閾値未満となる測定電圧の低下を測定することになり、検査計測器１０はグルコース試験を自動で開始する。

図６を参照すると、上記計測器１０及び試験ストリップ６２の実施形態を用いる干渉物質補正分析物濃度（例えば、グルコース）を判定するための方法６００を、ここで記載する。方法では、計測器１０及び試験ストリップ６２が提供される。計測器１０は、複数の電圧を試験ストリップ６２に印加し、かつ試験ストリップ６２の試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するために使用されてもよい電子回路を含んでもよい。計測器１０は、本明細書に開示されるように、流体試料中の分析物濃度を判定する方法のための一連の命令を含む信号プロセッサも含んでもよい。１つの実施形態では、この分析物は血糖である。

図７Ａは、定められた間隔で試験ストリップ６２に複数の試験電圧が印加される例示的な線図である。複数の試験電圧は、第１の時間間隔ｔ_１の第１の試験電圧Ｅ１と、第２の時間間隔ｔ_２の第２の試験電圧Ｅ２と、第３の時間間隔ｔ_３の第３の試験電圧Ｅ３と、を含み得る。第３の電圧Ｅ３の起電力の大きさ、極性、又はこれら両方の組み合わせは、第２の試験電圧Ｅ２と異なっていてもよい。好ましい実施形態において、Ｅ３はＥ２と同じ大きさであるが、極性が逆であってもよい。グルコース試験の時間間隔ｔ_Ｇは、グルコース試験を実施する時間量を示す（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）。グルコース試験の時間間隔ｔ_Ｇは、約１．１秒〜約５秒の範囲であってもよい。更に、図６に図示されるように、第２の試験電圧Ｅ２は、直流（ＤＣ）試験電圧成分及び重畳された交流（ＡＣ）、又は代替的に振動試験電圧成分を含んでもよい。重畳された交流又は振動試験電圧成分は、ｔ_ｃａｐで示される時間間隔の間印加される。

時間間隔のいずれかの間に測定される複数の試験電流値は、１マイクロ秒毎に約１回の測定から１００ミリ秒毎に約１回の測定の頻度の範囲、そして好ましくは、約５０ミリ秒毎に約１回の測定の頻度で実行されてもよい。３つの試験電圧が連続様式で用いられる実施形態が記載されるが、グルコース試験は、異なる数の開回路及び試験電圧を含んでもよい。例えば、代替実施形態として、グルコース試験は、第１の時間間隔に対する開回路と、第２の時間間隔に対する第２の試験電圧と、第３の時間間隔に対する第３の試験電圧と、を含んでもよい。名称「第１」、「第２」、及び「第３」は便宜上選択されたものであり、試験電圧を印加する順番を必ずしも反映するものではないことに留意するべきである。例えば、ある実施形態は、第１及び第２の試験電圧を印加する前に第３の試験電圧が印加された場合の電位波形を有してもよい。

例示的な工程６００では、グルコースアッセイは、試験ストリップ６２を検査計測器１０内に挿入し、試料を試験ストリップ６２上に付着することによって開始される。例示的な工程６０２では、検査計測器１０は、第１の電極６６と第２の電極６４との間に第１の試験電圧Ｅ１（例えば、図７Ａでは、およそ２０ｍＶ）を第１の時間間隔ｔ_１（例えば、図７Ａでは、１秒）の間印加してもよい。第１の時間間隔ｔ_１は、約０．１秒〜約３秒の範囲、好ましくは約０．２秒〜約２秒の範囲、最も好ましくは約０．３秒〜約１．１秒の範囲とすることができる。

第１の時間間隔ｔ_１は、試料受容チャンバ６１が完全に試料で充填され得るように、更には、試薬層７２が少なくとも部分的に溶解又は溶媒和し得るように、十分に長くてもよい。一態様において、第１の試験電圧Ｅ１は、相対的に少量の還元又は酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に比較的に近い値であってもよい。図７Ｂは、第２の時間間隔ｔ_２及び第３の時間間隔ｔ_３と比べて、第１の時間間隔ｔ_１の間に比較的少量の電流が観察されることを示す。例えば、フェリシアニド及び／又はフェロシアニドを媒介物質として用いた場合、図７Ａの第１の試験電圧Ｅ１は、約１ｍＶ〜約１００ｍＶの範囲、好ましくは約５ｍＶ〜約５０ｍＶの範囲、及び最も好ましくは約１０ｍＶ〜約３０ｍＶの範囲であってもよい。印加電圧は、好ましい実施形態では正値として与えられるが、負の領域の同じ電圧を利用して特許請求の範囲に記載されている発明の意図される目的を達成することができる。工程６０４では、この間隔の間に、第１の電流出力は、この間隔にわたってプロセッサによってサンプリングして電流値を収集してもよい。

例示的な工程６０６では、第１の試験電圧Ｅ１を印加し（工程６０２）、出力をサンプリングした（工程６０４）後、検査計測器１０は、第２の時間間隔ｔ_２（例えば、図７Ａでは約３秒）の間、第１の電極６６と第２の電極６４との間に第２の試験電圧Ｅ２を印加する（例えば、図７Ａではおよそ３００ｍＶ）。第２の試験電圧Ｅ２は、第１の試験電圧Ｅ１と異なる値であってもよく、制限酸化電流が第２の電極６４で測定されるように、媒介物質酸化還元電位に対して十分大きな負であってもよい。例えば、フェリシアニド及び／又はフェロシアニドを媒介物質として用いた場合、第２の試験電圧Ｅ２は、約０ｍＶ〜約６００ｍＶの範囲、好ましくは１００ｍＶ〜約６００ｍＶの範囲あってもよく、より好ましくは約３００ｍＶである。

第２の時間間隔ｔ_２は、還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の生成速度を制限酸化電流の大きさに基づいてモニタすることができるように、十分に長くあるべきである還元された媒介物質は、試薬層７２による酵素反応により生成される。第２の時間間隔ｔ_２の間において、還元された媒介物質の制限量は、第２の電極６４で酸化され、また酸化された媒介物質の非制限量は第１の電極６６で還元されて、第１の電極６６と第２の電極６４との間に濃度勾配が生じる。

例示的な実施形態では、第２の時間間隔ｔ_２も、十分な量のフェリシアニドが第２の電極６４に分散され得るように、又は第１の電極上の試薬から分散され得るように、十分に長くあるべきである。第３の試験電圧Ｅ３の間に、第１の電極６６でフェロシアニドを酸化させるための制限電流が測定されるように、第２の電極６４において十分な量のフェリシアニドが要求される。第２の時間間隔ｔ_２は、約６０秒未満であってもよく、好ましくは約１．１秒〜約１０秒、より好ましくは約２秒〜約５秒の範囲であってもよい。同様に、図７Ａでｔ_ｃａｐと示される時間間隔はまた、時間の範囲を超えて持続する場合があるが、１つの代表的な実施形態では約２０ミリ秒の長さである。１つの代表的な実施形態において、重畳された交流試験電圧成分は、第２の試験電圧Ｅ２を印加後、約０．３秒〜約０．４秒後に印加されて、周波数約１０９Ｈｚ、振幅約＋／−５０ｍＶの正弦波を誘発する。工程６０８では、この間隔の間に、第２の電流出力は、この間隔にわたってプロセッサによってサンプリングして電流値を収集してもよい。

図７Ｂは、第２の時間間隔ｔ_２の開始後の比較的小さいピークｉ_ｐｂと、その後に続く第２の時間間隔ｔ_２の間の酸化電流の絶対値の漸増を示す。小さいピークｉ_ｐｂは、第１の電圧Ｅ１から第２の電圧Ｅ２への遷移の後、内因性又は外因性の還元剤（例えば、尿酸）の酸化により発生する。その後、小さなピークｉ_ｐｂが試薬層７２によるフェロシアニドの発生により引き起こされた後に酸化電流の絶対値が漸減し、このフェロシアニドは次いで第２の電極６４へと拡散する。

例示的な工程６１０では、第２の試験電圧Ｅ２を印加し（工程６０６）、出力をサンプリングした（工程６０８）後、検査計測器１０は、第３の時間間隔ｔ_３（例えば、図７Ａでは１秒）の間、第１の電極６６と第２の電極６４との間に第３の試験電圧Ｅ３を印加する（例えば、図７Ａでは−３００ｍＶ）。第３の試験電圧Ｅ３は、第１の電極６６で制限酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に対して十分大きな正値であってもよい。例えば、フェリシアニド及び／又はフェロシアニドを媒介物質として用いる場合、第３の試験電圧Ｅ３は、約０ｍＶｍ〜約−６００ｍＶの範囲、好ましくは約−１００ｍＶ〜約−６００ｍＶの範囲にあり、より好ましくは約−３００ｍＶであってもよい。

第３の時間間隔ｔ_３は、第１の電極６６の近傍で還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の拡散を酸化電流強度に基づいてモニタするために十分な長さであってよい。第３の時間間隔ｔ_３の間、還元された媒介物質の制限量が第１の電極６６で酸化され、また酸化された媒介物質の非制限量が第２の電極６４で還元される。第３の時間間隔ｔ_３は、約０．１秒〜約５秒、好ましくは約０．３秒〜約３秒、より好ましくは約０．５秒〜約２秒の範囲であってもよい。

図７Ｂは第３の時間間隔ｔ_３の始めにある比較的大きなピークｉ_ｐｃと、これに続く定常電流ｉ_ｓｓ値への減少を示す。一実施形態において、第２の試験電圧Ｅ２は第１の極性を有してもよく、また第３の試験電圧Ｅ３は、第１の極性と逆の第２の極性を有してもよい。他の実施形態では、第２の試験電圧Ｅ２は、媒介物質の酸化還元電位に対して十分に負であってもよく、また第３の試験電圧Ｅ３は、媒介物質の酸化還元電位に対して十分に正であってもよい。第３の試験電圧Ｅ３は、第２の試験電圧Ｅ２の直後に印加されてもよい。しかしながら、当業者は、第２及び第３の試験電圧の大きさ及び極性は、分析物濃度を判定する方法に従って選択することができることを理解するであろう。

以下、出願人は、本明細書に記載される実施形態に対するグルコース濃度判定について記載する。図７Ａ及び図７Ｂは、Ｖｅｒｉｏ試験ストリップトランジェントの場合の手順を示す。試験手順開始後およそ１．１秒の時点で（かつ、第２の電圧Ｅ２の印加に起因して、第２の電極層（６４）電極を作用電極にしたすぐ後）、試薬がまだ第１の電極に到達しておらず、かつ電流は、恐らく血漿内の干渉する還元剤のみによると思われるとき（媒介物質がない状態）、後で干渉を修正するために、電流測定が行われる。約１．４秒と約４秒との間で、（少なくともこの間隔の後の部分で、第２の電圧Ｅ２が印加されるとき）媒介物質及び酸化した媒介物質が、第２の電極に拡散することができるようになっているとき、第１のグルコース比例電流、ｉ_ｌ、が測定される。第３の電圧Ｅ３の印加を介して第１の電極を作用電極にした少し後で、２つの一点測定（およそ４．１秒及び５秒において）及び１つの積分された測定ｉ_ｒが、行われる。それぞれ１．１秒、４．１秒、及び５秒においてサンプリングされた測定値は、干渉する還元剤（ｉ２ｃｏｒｒ）からの追加の電流に対するｉ_ｒを修正するために使用される。ｉ_ｌのｉ_ｒに対する割合は、ｉ２ｃｏｒｒをヘマトクリットの影響に対して修正するために使用される。
既存のグルコース計算を改善するために採用した方策は、２つの機能を作製する方法を見出すことであり、２つの機能とは、初期グルコース機能ｉ２ｃｏｒｒ及びヘマトクリット補正機能、

であり、別個に独立の干渉する還元剤のレベルである。方策は、以下に記載するように２つの部分で考案される。

技法開発のためのデータ、及び改善された技法を用いた性能の実証
２つの研究からのデータは、現在のＶｅｒｉｏ技法にともなう問題の解析と、改訂された技法機能の相対的な性能との両方に対して使用される。第１のデータセットは、尿酸スパイキング研究からのデータであった。これは、３つの（修正前のヘマトクリット）血液と、スパイキングレベルの範囲が０〜２４ｍｇ／ｄＬ尿酸（基底全血）である、合計７つのＶｅｒｉｏストリップロットとを伴う。グルコースレベルは、６５、２４０、及び４５０ｍｇ／ｄＬであった。第２のデータセットは、４ロット、３給血者（修正前尿酸）、５グルコースレベル（３０、６５、２４０、４５０、及び５６０ｍｇ／ｄＬ）、並びに５ヘマトクリットレベル（１９、３０、４０、５０、及び６１％）を有するヘマトクリット研究だった。

初期グルコースｉ２ｃｏｒｒ派生。上記の数式７は、

であり、グルコース＝０の場合にのみ、正しく作用する。

又は、言い換えれば次の通りとなる。

これは、グルコース＝０のとき、ｉ２ｃｏｒｒが０になるようにし、又はｉ（１．１）＝０のとき、ｉＲになるようにする。これは、ｉ（１．１）は、グルコースを含まない干渉する還元剤からの電流を表し、かつｉ（４．１）及びｉ（５）は、グルコース及び還元剤の両方に起因する電流成分を含む、機構に従う。更に、干渉する還元剤からｉ（４．１）及びｉ（５）への寄与は、両者ともｉ（１．１）に比例し、（４．１）及びｉ（５）に含まれるグルコース依存電流は、両者ともグルコースに比例する。このスキームによると、ｂが正しく判定される場合、ｉ２ｃｏｒｒは、ｉＲの部分を表し、これは、グルコースのみによる。

図８は、尿酸スパイキング研究からの平均電流を示す。電流ｖｓ．尿酸スパイキングレベルの勾配は、表Ｉに示される。

これは、以下の場合、代数の方法で示すことができ、

次いで

表Ｉからの平均値を代入して、

ｃについて解き、数式（１０）に代入する。

ｅを１とすると、数式（１１ｃ）は、以下のようになる。

数式（８）（修正機能ｉ２ｃｏｒｒ内の正しく機能する係数の値に対する要件を画定する）と（８ｂ）とを比較することによって、現在Ｖｅｒｉｏ試験ストリップで使用され、かつ数式（７）で定義される、ｉ２ｃｏｒｒは、ｉ（１．１）に対する係数が、２／２．７６倍と小さすぎるため、干渉物質のために修正下にあることを示すことができる。これは結果として、低グルコースにおいて追加した尿酸に対して、完全に補正するのに失敗したことになる。より高いグルコースレベルにおいて、尿酸電流の相対的な大きさは、注目に値する誤差としては小さすぎる。

ｉ２ｃｏｒｒが、以下のように表現される場合、

次いで、ｂとｃとの間の関係が数式（１１）で定義される通りである限り、実際はｉ２ｃｏｒｒに対して動作する無限の数の係数がある。係数ｅは、１に等しくない場合、数式（１１ｃ）のようにｉ（１．１）に適用され、その結果係数ｂ及びｃは、以下のようになる。

グルコース測定システムの性能を更に改善するために、出願人は、数式１２に以下のような修正を加えた。

式中ｂ’＝４．９及びｃ’＝４．２４は、発明者が新たに発見した技法で使用するための新しい係数である。

これらの係数は、すぐ上に記載した条件を満足する。数式（１１．ｃ）、（１２．５）、及び（１２．６）によると、他の係数値も、以下のように、これらの条件を満足することになる。

式中ｅは、任意の値を取ることができる。

ヘマトクリット補正派生。ヘマトクリット補正機能の干渉物質電流の歪める影響を取り除くために、２つの修正がヘマトクリット補正機能

（上記数式７．６）に対してなされた。

第１に、初期グルコース機能ｉ２ｃｏｒｒ’は、数式７．６ではｉ_Ｒで置き換えられた。第２に、ｉ_２は、ｉ_Ｌの下にあり、ｉ_Ｌを修正するために使用される定常状態干渉電流の大きさを推定するために、使用され、これはｉ_Ｌ’と称される。

還元物質を用いた実験は、２秒において、干渉電流の崩壊がちょうどほぼ完了に達したことを示す。ｉ_Ｌ’は、１．４秒と４秒との間に統合され、５０ｍｓｅｃ間隔でデータサンプルが取られるので、５３^＊ｉ_２が、修正するためにｉＬから引かれるおよその値となると思われる。実際には、４１^＊ｉ_２が最も良好に動作することが見出された。その結果、ｉ_Ｌ’は、以下の形態を有する。

これは、ヘマトクリット補正係数で乗算される、ｚｇｒ’を数式（７．５）中に残す。ｚｇｒ’が、試薬内にすでに存在するフェロシアン化物などの、血漿内に溶解する汚染物質によって生じるオフセット電流になると考えられる場合、拡散は赤血球によって影響を受けることになるので、これは理屈に合う。しかし、ヘマトクリットによって影響されない一定のオフセット電流がある場合、これをヘマトクリット補正係数で乗算するのは不適切であることになる。この理由により、第２のオフセット定数ｄが導入された。

グルコース濃度派生。上記の両方の派生を組み合わせると、グルコース濃度計算、数式１４が得られる。

式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、

式中、
ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターに由来し；
ｉ_４．１は、第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、ｉ_５は、第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、ｉ_１．１は、第２の電圧の印加の間に測定された電流を含み、ｉ_２は、第２の電圧の印加の間に測定された電流を含む。

数式１５では、ｐ’の値（これは、おそらく本来のｐとわずかに異なる程度である）は、ヘマトクリット研究からのデータの最小２乗近似によって判定される。本来の係数とわずかに異なる、係数ａ’は、ｄ及びｚｇｒ’のように、尿酸研究データから判定された。興味深いことに、最適に近似するように選択されるｚｇｒ’及びｄの値は、大きさが近いことが留意された。符号が反対なので、実際にはオフセットが必要ないことを示唆することができる。

新しい技法を用いた性能の実証。図９Ｂ（新しい技法）を図９Ａ（既存の技法）と比較すると、新しい技法（図９Ｂ）が、実質上Ｇ_{ｂａｓｉｃ}（又は、本明細書で交換可能に使用されるＧ_１）に対する実質的な尿酸の影響を除去していることを見ることができる。図１０Ａ及び表ＩＩＡ（図９Ｃ、以前から存在する技法を使用する）を、図１０Ｂ及び表ＩＩＢ（図９Ｄ、尿酸研究でのデータを用いて新しい技法を使用する）と比較すると、最も精度の高い組み合わせ表で、例えば、２４０ｍｇ／ｄＬで、１０ｍｇ（又は１２％）及び１２ｍｇ（又は１５％）において、バイアス傾向の除去に起因して性能改善が劇的であることを見ることができる。ヘマトクリット研究では、図１１Ａ及び表ＩＩＩＡ（以前から存在する技法を使用する）と、図１１Ｂ及び表ＩＩＩＢ（新しい技法を用いる）との間で、比較を行うことができ、これは、正常な尿酸における性能は、概して良好で、かつ全体的な改善はわずかであることを示すが、ヘマトクリットが高い場合、明確な傾向は除去されることを見ることができる。

本明細書に記載したように、出願人は、以前から存在する技法を、干渉する還元剤に関して改善することができることを実証した。出願人は、（ａ）改善されたパラメーターに関して、干渉する還元剤電流（ｉ２ｃｏｒｒ）に対するｉ_Ｒの調整を解決し、かつ（ｂ）ヘマトクリットをヘマトクリット補正機能の中に入力する前に干渉する還元剤電流で説明する方法を発見した。改善された技法の実施の後、ＹＳＩの１０ｍｇ又は１２％以内の結果の割合は、尿酸濃度及びヘマトクリットの組み合わせられた極値でさえ、＞９９％となることが実証された。これは、現在の投与手順、電圧分布、及び信号収集ルーチンを用いたＶｅｒｉｏ試験ストリップ／計測器構成が、著しく改善された性能を可能にする能力を有することを示す。

本明細書に記載される改善された技法のおかげで、及び図６を参照して、試験セルからの第１の電流、第２の電流、及び推定された電流に基づいて初期グルコース比例電流を派生し（工程６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、並びに６１２）、初期グルコース比例電流を計算し（工程６１４）、初期グルコース比例電流に基づいてヘマトクリット補正係数を策定し（工程６１６）、かつ派生した初期グルコース比例電流、及びヘマトクリット補正係数からグルコース濃度を計算（工程６１８）することによって、極めて正確なグルコース濃度を判定する方法を得ることができ、その後、ユーザーに結果が表示され（工程６２０）、そして試験ロジックはバックグラウンドで実行されるメインルーチンに戻る。方法は、具体的には、試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために、検査計測器のストリップポートコネクタ内に試験ストリップを挿入することと、試料の付着後、試験手順を開始することと、第１の電圧を印加することと、試料中の分析物の１つの形態から異なる形態への変更を開始し、かつ第１の電圧と異なる第２の電圧へと切り替えることと、第２の電圧を第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、第２の電圧から第３の電圧への変更の後に、電極から電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、第３の電圧が電極において維持された後、電流トランジェントの定常電流出力に近似する電流を推定することと、数式１３〜１６を用いて電流トランジェントの第１、第２、及び第３の電流出力に基づいて血糖濃度を計算することと、を伴ってもよい。

本発明を特定の変形例及び説明図に関して述べたが、当業者には本発明が上述された変形例又は図に限定されないことが認識されよう。更に、上述の方法及び工程が特定の順序で起こる特定の事象を示している場合、当業者には特定の工程の順序が変更可能であり、そうした変更は本発明の変形例に従うものである点が認識されよう。更に、こうした工程のうちのあるものは、上述のように順次行われるが、場合に応じて並行したプロセスで同時に行われてもよい。したがって、本開示の趣旨又は特許請求の範囲に見出される本発明の同等物の範囲内にある本発明の変形が存在する範囲では、本特許がこうした変形例をも包含することが意図されるところである。

Claims (19)

1. 試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法であって、前記検査計測器は、前記試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして前記試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有し、前記方法は、
   前記試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために、前記検査計測器のストリップポートコネクタの中に前記試験ストリップを挿入することと、
   試料の付着後に試験手順を開始することと、
   第１の電圧を、第１の時間の長さの間印加することと、
   前記第１の電圧を、前記第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、
   前記第２の電圧を、前記第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、
   前記第２の電圧から前記第３の電圧への前記変更の後に、前記電極からの電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、
   前記電極において前記第３の電圧が維持された後の前記電流トランジェントの定常電流出力に近似する電流を推定することと、
   次の形態の数式により、血糖濃度を、前記電流トランジェントの第１、第２、及び第３の電流出力に基づいて計算することであって、前記数式が、
   

   

   であり、式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、
   

   

   式中、
   ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
   ｉ_４．１は、前記第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、
   ｉ_５は、前記第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、
   ｉ_１．１は、前記第２の電圧の印加の間に測定された電流を含み、
   ｉ_２は、前記第２の電圧の印加の間に測定された電流を含む、計算することと、
   を含む方法。
2. 第１の電流出力を測定することが、試験手順の開始後約１．１秒の時点で、前記少なくとも２つの電極の電流出力を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の電流出力を測定することが、試験手順の開始後約４．１秒の時点で、前記少なくとも２つの電極の電流出力を測定することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記定常電流出力を推定することが、試験手順の開始後約５秒の時点で、前記少なくとも２つの電極の電流出力を測定することを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記製造パラメーターａ’がおよそ０．１４を含み、ｂ’がおよそ４．９を含み、ｃがおよそ４．２４を含み、ｄがおよそ１１．２８を含み、ｐ’がおよそ０．５４８を含み、かつｚｇｒ’がおよそ９．３８を含む、請求項１に記載の方法。
6. 試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムにより血糖濃度を判定する方法であって、前記検査計測器は、前記試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして前記試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有し、前記方法は、
   前記試験ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路に接続するために、前記検査計測器のストリップポートコネクタの中に前記試験ストリップを挿入することと、
   試料の付着後に試験手順を開始することと、
   第１の電圧を印加することと、
   前記第１の電圧を、前記第１の電圧と異なる第２の電圧に切り替えることと、
   前記第２の電圧を、前記第２の電圧と異なる第３の電圧に変更することと、
   前記第２の電圧から前記第３の電圧への前記変更の後に、前記電極からの電流トランジェントの第２の電流出力を測定することと、
   前記電極において前記第３の電圧が維持された後の前記電流トランジェントの定常電流出力に近似する電流を推定することと、
   第１の電流、第２の電流、及び推定された電流に基づいて初期グルコース比例電流を派生することと、
   前記初期グルコース比例電流に基づいてヘマトクリット補正係数を策定することと、
   前記派生した初期グルコース比例電流及び前記ヘマトクリット補正係数からグルコース濃度を計算することと、
   を含む、方法。
7. 前記派生することが、以下の数式に基づいて、前記初期グルコース比例電流ｉ２ｃｏｒｒ’を計算することであって、数式が
   

   

   であり、式中ｉ２ｃｏｒｒ’は、前記初期グルコース比例電流を含み、ｉ_４．１が、前記第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、ｉ_５が、前記第３の電圧の印加の間に測定された電流を含み、かつｉ_１．１が、前記第２の電圧の印加の間に測定された電流を含む、計算することを含む、請求項６に記載の方法。
8. ｉ_４．１が、前記試験手順の開始後約４．１秒の時点で測定された電流を含み、ｉ_５が、前記試験手順の開始後約５秒の時点で測定された電流を含み、かつｉ_１．１が、前記試験手順の開始後約１．１秒の時点で測定された電流を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ヘマトクリット補正係数が、前記初期グルコース比例電流を前記第２の電圧の印加の間の電流出力の積分によって割った割合から、前記第２の電圧の印加の間に測定される電流出力に基づくオフセットを差し引いたものを含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記ヘマトクリット補正係数が、以下の形態、
    

    

    であり、式中ｐ’は、係数と、
    

    

    と、を含み、式中ｉ_２は、前記試験手順の開始後約２秒の時点で測定された電流を含み、かつ４１ｉ_２は、前記オフセットを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記計算することが、以下の形態の数式を利用することを含み、数式は、
    

    

    であり、式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、
    

    

    式中、
    ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
    ｉ_４．１は、前記第３の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ４．１秒の時点で測定される電流を含み、
    ｉ_５は、前記第３の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ５秒の時点で測定された電流を含み、
    ｉ_１．１は、前記第２の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ１．１秒の時点で測定された電流を含み、
    ｉ_２は、前記第２の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ２秒の時点で測定された電流を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 分析物試験ストリップであって、
    基材の上に配置された試薬を有する該基材と、
    試験チャンバ内の前記試薬に近接する少なくとも２つの電極と、
    を含む分析物試験ストリップと、
    分析物計測器であって、
    前記２つの電極に接続するように配置されたストリップポートコネクタと、
    電源と、
    前記ストリップポートコネクタ、及び前記電源に電気的に連結されたマイクロコントローラであって、前記マイクロコントローラは、ヘマトクリット補正係数及び初期グルコース比例電流に基づいてグルコース濃度Ｇ_１を判定するようにプログラムされ、前記ヘマトクリット補正係数は、前記初期グルコース比例電流を含む割合からなり、これによって修正された試験結果の少なくとも９７％は、６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、又は４５０ｍｇ／ｄＬにおいて基準ＹＳＩデータと比較して±１０ｍｇ／ｄＬ；６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、又は４５０ｍｇ／ｄＬにおいて、基準ＹＳＩデータと比較して±１２ｍｇ／ｄＬ；並びに６５ｍｇ／ｄＬ、２４０ｍｇ／ｄＬ、又は４５０ｍｇ／ｄＬにおいて、基準ＹＳＩデータと比較して±１５ｍｇ／ｄＬのそれぞれのバイアス判定基準内であるマイクロコントローラと、
    を含む分析物計測器と、
    を含む、血糖測定システム。
13. 前記製造パラメーターａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’が、ａ’はおよそ０．１４を含み、ｂ’はおよそ４．９を含み、ｃはおよそ４．２４を含み、ｄはおよそ１１．２８を含み、ｐ’はおよそ０．５４８を含み、ｚｇｒ’はおよそ９．３８を含むようなものである、請求項１２記載のシステム。
14. 試験ストリップと検査計測器とを含むグルコース測定システムによりヘマトクリット補正係数を判定する方法であって、前記検査計測器は、前記試験ストリップに複数の試験電圧を印加し、そして前記試験ストリップの試験チャンバ内の電気化学反応により生じる電流トランジェント出力を測定するように構成されたマイクロコントローラを有し、前記方法は、
    試料の付着後に試験手順を開始することと、
    第１の電圧を印加することと、
    前記試験チャンバから複数の電流出力を測定することと、
    前記複数の測定された電流出力に基づいて初期グルコース比例電流を派生することと、
    前記派生した初期グルコース比例電流に基づいてヘマトクリット補正係数を策定することと、を含む方法。
15. 前記ヘマトクリット補正係数を策定することは、前記派生した初期グルコース比例電流を初期グルコース比例電流、及び電流出力の第２の電圧の印加の間の積分によって除算することを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記積分が、第２の電圧の印加の間の測定された電流に基づく前記積分に対するオフセットを含む、請求項１５に記載の方法。
17. ヘマトクリット補正係数での前記派生した初期グルコース比例電流補正に基づいてグルコース濃度を計算する工程を更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ヘマトクリット補正係数が、
    

    

    の形態であり、式中ｐ’は、係数及び
    

    

    を含み、式中ｉ_２は、前記試験手順の開始後約２秒の時点で測定された電流からなり、かつ４１ｉ_２は、前記オフセットからなる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記計算する工程は、以下の形態の数式を利用することを含み、数式は、
    

    

    であり、式中、Ｇ_１は、グルコース濃度を含み、
    

    

    式中、
    ａ’、ｂ’、ｃ、ｄ、ｐ’、ｚｇｒ’は、製造パラメーターを含み、
    ｉ_４．１は、第３の電圧の印加の間で、かつ試験手順の開始後およそ４．１秒の時点で測定される電流からなり、
    ｉ_５は、第３の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ５秒の時点で測定された電流からなり、
    ｉ_１．１は、第２の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ１．１秒の時点で測定された電流からなり、
    ｉ_２は、第２の電圧の印加の間で、かつ前記試験手順の開始後およそ２秒の時点で測定された電流からなる、請求項１８に記載の方法。

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