JP2019168334A - 測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電荷が電極に残留することによる電気的特性の測定精度の低下を抑制する。【解決手段】本測定方法は、少なくとも一対の電極を備えた分析用具を用いて生物学的な試料の電気的特性を測定する測定方法であって、前記一対の電極と前記試料とが液絡していない状態において、直流電源が前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に直流信号を印加することで前記少なくとも一方の電極の抵抗値を示す値を測定する測定工程と、前記少なくとも一方の電極を接地させる接地工程と、前記一対の電極と前記試料とが液絡している状態において、前記一対の電極に測定用信号を印加し、前記測定用信号に対する前記一対の電極からの前記電気的特性を示す応答信号を取得する取得工程と、前記抵抗値を示す値に基づいて、前記応答信号を補正する補正工程と、を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、測定方法および測定装置に関する。

少なくとも一対の電極を備える分析用具を用いて生物学的な試料の電気的特性の測定が行われている。例えば、血液の電気的特性を測定することで、ヘマトクリット値やグルコース濃度が測定される。分析用具は生物学的な試料が付着することから衛生管理上使い捨てにされるため、可能な限り安価に製造することが要請される。また、分析用具の多くは、指先サイズ以下の小型サイズである。低コスト要請のあるところで微小製品の製造となるため、分析用具が各々有する、電極の抵抗値に製造誤差が生じやすい。

特許文献１では、直流電圧を印加することで電極の抵抗値をあらかじめ測定しておき、測定した抵抗値を用いて電気的特性の測定値を補正する技術が提案されている。

特開２０１５−１１４１５３号公報

直流電圧が印加されると電極に電荷が残留することがある。残留した電荷の影響により電気的特性の測定精度が低下するおそれがあった。

開示の技術の１つの側面は、電荷が電極に残留することによる電気的特性の測定精度の低下を抑制することを課題とする。

開示の技術の１つの側面は、次のような測定方法によって例示される。本測定方法は、少なくとも一対の電極を備えた分析用具を用いて生物学的な試料の電気的特性を測定する測定方法であって、前記一対の電極が前記試料により液絡していない状態において、直流電源が前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に直流信号を印加することで、前記少なくとも一方の電極の抵抗値を示す値を測定する測定工程と、前記少なくとも一方の電極を接地させる接地工程と、前記一対の電極が前記試料により液絡している状態において、前記一対の電極に測定用信号を印加し、前記測定用信号に対する前記一対の電極からの前記電気的特性を示す応答信号を取得する取得工程と、前記抵抗値を示す値に基づいて、前記応答信号を補正する補正工程と、を含む。

本測定方法は、電荷が電極に残留することによる電気的特性の測定精度の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る測定システムの一例を示す図である。 図２は、バイオセンサの一例を示す図である。 図３は、測定装置のブロック図一例を示す図である。 図４は、抵抗値測定部による抵抗値測定において、抵抗値測定用電極を接触させる位置を例示する図である。 図５は、接続部の回路構成の一例を示す図である。 図６は、バイオセンサが備える電極を接地することによる効果を検証した表の一例である。 図７は、図６に例示される検証結果における変動係数の変化をグラフ化したものである。 図８は、実施形態における血液中のグルコース濃度を測定するフローの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。

（体液中の特定物質の測定方法）
少なくとも一対の電極を備えた分析用具を用いて生物学的な試料の電気的特性を測定する測定方法であって、
前記一対の電極が前記試料により液絡していない状態において、直流電源が前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に直流信号を印加することで、前記少なくとも一方の電極の抵抗値を示す値を測定する測定工程と、
前記少なくとも一方の電極を接地させる接地工程と、
前記一対の電極が前記試料により液絡している状態において、前記一対の電極に測定用信号を印加し、前記測定用信号に対する前記一対の電極からの前記電気的特性を示す応答信号を取得する取得工程と、
前記抵抗値を示す値に基づいて、前記応答信号を補正する補正工程と、を含む、
測定方法。

上記測定方法は、一対の電極のうちの少なくとも一方の電極に直流電源が直流信号を印加することで、当該電極の抵抗値を示す値を測定する。抵抗値を示す値は、例えば、抵抗値であってもよいし、所定の直流電圧を印加したときの直流電流値であってもよいし、所定の直流電流を流すために必要となる直流電圧値であってもよい。抵抗値を示す値の測定は、一対の電極が試料によって液絡していない状態において行われる。液絡は、一対の電極間に存在する試料によって一対の電極間が電気的に接続される状態であり、試料と電極とが接触していてもよいし接触していなくてもよい。一対の電極が液絡していない状態において電極の抵抗値を示す値を測定することで、電極の抵抗値を示す値の測定から試料による影響を除くことができる。直流信号が印加された電極上には電荷が残留することがあり、電極上に電荷が残留すると応答信号の測定精度が低下する可能性がある。そこで、本測定方法では、直流信号が印加された電極を接地することで電極に残留する電荷を減少させ、応答信号の測定精度の低下を抑制する。

接地工程においては、電極を２００ｍｓｅｃ以上継続して接地させることが好ましい。このようにすることで、電極からより多くの電荷を除去することができ、応答信号の測定精度を高めることができる。

また、前記試料が血液であってもよい。このようにすることで、血液の電気的特性の測定精度を高めることができる。さらに、前記電気的特性はヘマトクリットを示す値やグルコース濃度を示す値であってもよい。このようにすることで、ヘマトクリットを示す値やグルコース濃度を示す値の測定精度を高めることができる。

上述した生物学的な試料の電気的特性を測定する測定方法および上述した測定方法を実行する測定装置について、以下図面を参照してさらに詳述する。以下では、バイオセンサを用いて血液中のグルコース濃度を測定する場合について説明する。

図１は、実施形態に係る測定システム１の一例を示す図である。測定システム１は、測定装置３０とバイオセンサ４０とを含む。測定システム１は、バイオセンサ４０内に採取された血液中のグルコース濃度を測定する。測定装置３０は、筐体３１、複数の操作ボタン３２、表示パネル３３およびセンサ挿入口３４を備える。

図１に示すように、測定装置３０の筐体３１には、操作ボタン３２および表示パネル３３が設けられている。操作ボタン３２は、各種の設定（測定条件の設定やユーザのＩＤ入力など）や、測定の開始、終了等の動作を行うために使用される。操作ボタン３２は、接触式のタッチパネルであってもよい。表示パネル３３は、測定結果やエラーを表示するとともに、設定時における操作手順や操作状況等を表示する。表示パネル３３は、例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、ＣＲＴまたはエレクトロルミネッセンスパネル等である。表示パネル３３に接触式のタッチパネルが重畳して配置されることで、操作ボタン３２と表示パネル３３とが一体となっていてもよい。

図２は、実施形態に係るバイオセンサ４０の構成例を示す。図２（Ａ）は実施形態に係るバイオセンサ４０の上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示したバイオセンサ４０の側面図である。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）において、バイオセンサ４０は、一端４０ａと他端４０ｂとを有する長手方向（Ｘ方向）と、幅方向（Ｙ方向）とを有する。バイオセンサ４０は、絶縁性基板４１（以下「基板４１」）と、スペーサ４２と、カバー４３とを高さ方向（Ｚ方向）に積層して接着することにより形成される。

基板４１には、例えば合成樹脂（プラスチック）が用いられている。合成樹脂として、例えば、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシのような各種の樹脂を適用できる。なお、基板４１には、合成樹脂以外の絶縁性材料を適用可能である。絶縁性材料は、合成樹脂の他、紙、ガラス、セラミック、生分解性材料などを含む。スペーサ４２およびカバー４３には、基板４１と同じ材料を適用できる。

基板４１の上面には、カギ型の電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１および４４ｂ２が設けられる。以下、電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１および４４ｂ２を特に区別しない場合には、電極４４とも称する。電極４４は、バイオセンサ４０の幅方向に延びる部分と、長手方向に延びる部分とを有し、幅方向に延びる部分は測定部４４ｃであり、長手方向に延びる部分はリード部４４ｄである。測定部４４ｃの近傍には、流路４６によって血液が導入される。導入された血液は、測定部４４ｃと接触してもよいし、接触しなくともよい。一端４０ａ側にあるリード部４４ｄは、スペーサ４２およびカバー４３で覆われておらず、測定装置３０との電気的接続に使用される。

電極４４は、例えば、金（Au），白金（Pt），銀（Ag），パラジウム，ルテニウム、ニッケルのような金属材料およびその合金、或いはカーボンのような炭素材料を用いて形成される。例えば、電極４４は、金属材料を物理蒸着（ＰＶＤ，例えばスパッタリング）、或いは化学蒸着（ＣＶＤ）によって成膜することによって、所望の厚さを有する金属層として形成することができる。あるいは、電極４４は、炭素材料を含むインクをスクリーン印刷で基板４１上に印刷することで形成することもできる。

スペーサ４２は切り欠き部を有し、基板４１、スペーサ４２及およびカバー４３の積層
により、バイオセンサ４０の他端４０ｂ側には、スペーサ４２の切り欠き部によって形成された開口４５を有する空間が形成されている。この空間は試料の流路４６として使用される。カバー４３には空気孔４７が形成されている。電極４４の一部は流路４６内で露出している。電極４４ａ１および電極４４ｂ１上には試薬が設けられている（固定化されている）。一方、電極４４ａ２および電極４４ｂ２上には、試薬が設けられていない。電極４４ａ２および電極４４ｂ２には、試薬を設けても設けなくてもよいが、好ましくは試薬を設けない。

試薬は、酵素を含む。試薬はさらにメディエータを含んでもよい。酵素は試料の種別や測定対象成分に応じて適宜選択される。測定対象成分が血液や間質液中のグルコースである場合、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）やグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）が適用される。メディエータは、例えば、フェリシアン化物、ｐ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン、フェロセン誘導体、ルテニウム錯体等である。これらの中で、ルテニウム錯体がより好ましい。

電極４４ａ１および４４ａ２はグルコース濃度を測定する電極対４４ａとして使用され、電極４４ｂ１および４４ｂ２はヘマトクリット値を測定する電極対４４ｂとして使用される。電極４４ａ２はグルコース濃度の測定における対極として使用され、電極４４ｂ２はヘマトクリット値の測定における対極として使用される。電極４４ａ１はグルコース濃度の測定における作用極として使用され、電極４４ｂ１はヘマトクリット値の測定における作用極として使用される。流路４６によって血液が測定部４４ｃの近傍に導入されると、電極対４４ａおよび電極対４４ｂがそれぞれ血液によって液絡する。例えば、液絡した状態において電極対４４ａに直流電圧を印加すると、電極４４ａ１と電極４４ａ２との間に直流電流が流れる。また、例えば、液絡した状態において電極対４４ｂに直流電圧を印加すると、電極４４ｂ１と電極４４ｂ２との間に直流電流が流れる。バイオセンサ４０では、電極対４４ａに流れる直流電流を基にグルコース濃度が測定され、電極対４４ｂに流れる直流電流を基にヘマトクリット値が測定される。

バイオセンサ４０は、上記したグルコース濃度の測定およびヘマトクリット値の測定に係る対極及び作用極以外に、参照極として使用される電極や、グルコース濃度の測定およびヘマトクリット値の測定以外の測定項目の測定用の電極を備えていてもよい。バイオセンサ４０は、「分析用具」の一例である。

図３は測定装置３０のブロック図の一例であり、バイオセンサ４０が測定装置３０と電気的に接続された状態を示している。測定装置３０は、接続部１０１、抵抗値測定部１０２、グルコース濃度測定部１０３、ヘマトクリット値測定部１０４、制御部１０６、記憶部１０７、出力部１０８およびバッテリ１４０を備える。接続部１０１は、センサ挿入口３４に挿入されたバイオセンサ４０が備える電極４４と電気的に接続できるよう、バイオセンサ４０が有する電極４４に対応した数の接続端子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと、接続された電極４４の接続先を切り替える複数のスイッチとを有する。

バッテリ１４０は、測定装置３０が備える直流電源である。バッテリ１４０は、直流電源であれば特に限定は無く、一次電池であっても二次電池であってもよい。バッテリ１４０は、例えば、抵抗値測定部１０２、グルコース濃度測定部１０３、ヘマトクリット値測定部１０４、制御部１０６、記憶部１０７および出力部１０８に対して直流電圧を供給する。バッテリ１４０は、例えば、抵抗値測定部１０２が有する抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａ（図４参照）を介して、電極４４に対して直流信号を印加できる。バッテリ１４０は、「直流電源」の一例である。

抵抗値測定部１０２は、バッテリ１４０が電極４４上の２点間に対して印加する直流信
号と、直流信号に対する電極４４からの応答値とに基づいて、電極４４の抵抗値を測定する。バイオセンサ４０が備える電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２のそれぞれは同じ材料を用いて同時に形成されるため、各電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２間における抵抗値には差が少ないと考えられる。そのため、抵抗値測定部１０２は、電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２のそれぞれについて抵抗値を測定する代わりに、各電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２のうちのいずれか一つの電極の抵抗値を測定して、その測定値を各電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２の抵抗値としてもよい。バッテリ１４０が印加する直流信号は、直流電圧であっても直流電流であってもよい。例えば、バッテリ１４０が直流電圧を印加した場合、抵抗値測定部１０２は、応答値として電極４４を流れる電流値を取得し、取得した電流値とバッテリ１４０が印加した直流電圧値とを基に抵抗値を測定すればよい。

図４は、抵抗値測定部１０２による抵抗値測定において、抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａを接触させる位置を例示する図である。バッテリ１４０は、抵抗値測定部１０２の抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａを介して電極４４に直流電圧を印加する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）では、抵抗値測定対象の電極として電極４４ａ１を挙げているが、抵抗値の測定対象となる電極が電極４４ａ１に限定されるわけではない。図４（Ａ）では、抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａを電極４４ａ１の一方の端部と他方の端部とに接触させることで、電極４４ａ１全体の抵抗値が測定される。図４（Ｂ）では、電極４４ａ１の一部の領域を抵抗値測定用の被測定領域１０２ｂとし、抵抗値測定用の被測定領域１０２ｂ内に抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａを接触させることで、バッテリ１４０は電極４４ａ１のうちの被測定領域１０２ｂに対して直流電圧を印加し、抵抗値測定部１０２は被測定領域１０２ｂにおける抵抗値を測定する。被測定領域１０２ｂは電極４４ａ１の一部であるため、特許文献１（特開２０１５−１１４１５３号公報）に記載のように、被測定領域１０２ｂの抵抗値を用いて電極４４ａ１全体の抵抗値を把握することができる。

グルコース濃度測定部１０３は、電極対４４ａの測定部４４ｃを液絡させている血液のグルコース濃度を測定する。グルコース濃度測定部１０３は、接続部１０１に接続されたバイオセンサ４０の電極対４４ａに対して第１測定信号を印加し、電極対４４ａからの第１測定信号に対する第１応答値に基づいて、グルコース濃度を測定する。第１測定信号は、例えば、直流電圧や直流電流によって例示される直流信号である。第１応答値は、例えば、第１測定信号が直流電圧である場合においては電流値である。

ヘマトクリット値測定部１０４は、電極対４４ｂの測定部４４ｃを液絡させている血液のヘマトクリット値を測定する。ヘマトクリット値測定部１０４は、接続部１０１に接続されたバイオセンサ４０の電極対４４ｂに対して第２測定信号を印加し、電極対４４ｂからの第２測定信号に対する第２応答値に基づいて、ヘマトクリット値を測定する。第２測定信号は、例えば、矩形または台形の波形を有するパルス信号である。第２応答値は、例えば、パルス信号のパルス波の立ち上がりに対する応答値のピーク値である。第２応答値は、「電気的特性を示す応答信号」の一例である。ヘマトクリット値測定部１０４は、「取得部」の一例である。

接続部１０１は、複数のスイッチを備えており、スイッチを切り替えることによりバイオセンサ４０が備える電極４４の接続先を切り替えることができる。制御部１０６は、グルコース濃度を測定するときには、電極対４４ａとグルコース濃度測定部１０３とが接続されるように接続部１０１のスイッチを切り替え、ヘマトクリット値を測定するときには、電極対４４ｂとヘマトクリット値測定部１０４とが接続されるように接続部１０１のスイッチを切り替える。さらに、制御部１０６は、抵抗値測定部１０２によって直流信号が印加された後の電極４４の接続先がグラウンドになるようにスイッチを切り替えることで
電極４４を接地し、電極４４に残留する電荷を除去する。

記憶部１０７は、Random Access Memory（ＲＡＭ）、Read Only Memory（ＲＯＭ）やハードディスクなどの補助記憶装置を含む。記憶部１０７は、制御部１０６によって実行されるプログラム、グルコース濃度測定部１０３がグルコース測定に用いる検量線データ、ヘマトクリット値測定部１０４がヘマトクリット測定に用いる検量線データおよび各種測定に用いられる情報を記憶する。記憶部１０７は、検量線データの他、各種測定に必要な情報を記憶し、抵抗値測定部１０２等によって利用されてもよい。

制御部１０６は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）によって例示される演
算処理装置である。ＣＰＵは、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）、プロセッサとも呼ばれる。ＣＰＵは、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。制御部１０６が記憶部１０７に記憶されたプログラムを実行することで、グルコース濃度測定部１０３にグルコース濃度の測定を開始させたり、ヘマトクリット値測定部１０４にヘマトクリット値の測定を開始させたりする等の制御を行う。

制御部１０６は、グルコース濃度測定部１０３やヘマトクリット値測定部１０４によって測定された測定値を補正する処理も実行する。制御部１０６は、例えば、抵抗値測定部１０２によって測定された抵抗値を用いて、ヘマトクリット値測定部１０４が測定したヘマトクリット値を補正する。さらに、制御部１０６は、補正されたヘマトクリット値を用いて、グルコース濃度測定部１０３が測定したグルコース濃度を補正する。補正方法は、例えば、特許文献１（特開２０１５−１１４１５３号公報）に記載の方法を採用することができる。このような補正により、電極４４の抵抗値に生じる製品誤差によるヘマトクリット値の測定精度への影響を抑制できるとともに、ヘマトクリット値を用いて補正されるグルコース濃度の測定精度への電極４４の抵抗値に生じる製品誤差による影響が抑制される。制御部１０６は、出力部１０８を制御して、補正されたグルコース濃度の測定値を含む各種情報を表示パネル３３へ表示させる。測定値を補正する制御部１０６は、「補正部」の一例である。

図５は、接続部１０１の回路構成の一例を示す図である。図５では、バイオセンサ４０、抵抗値測定部１０２、グルコース濃度測定部１０３、ヘマトクリット値測定部１０４およびバッテリ１４０も例示されている。図５では、図４（Ｂ）に例示されるように、抵抗値測定部１０２の抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａは、電極４４ａ１の一部の領域である抵抗値測定用の被測定領域１０２ｂに接触する構成が例示されている。

接続部１０１は、バイオセンサ４０が備える電極４４と電気的に接続される接続端子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと、電極４４の接続先を切り替える複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８を含む。複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８は、制御部１０６からの指示によって切り替えられる。

図５を参照すると理解できるように、グルコース濃度を測定する電極対４４ａにおいて、電極４４ａ１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ６およびＳＷ７がオンにされるとグラウンドに接続され、スイッチＳＷ１がオン、ＳＷ６がオフにされるとグルコース濃度測定部１０３に接続される。電極４４ａ１は、さらに、スイッチＳＷ１、ＳＷ６およびＳＷ３がオンにされ、スイッチＳＷ７がオフにされると、抵抗値測定部１０２に接続される。電極４４ａ２は、スイッチＳＷ２がオンにされるとグラウンドに接続され、スイッチＳＷ２がオフにされるとグラウンドから切り離される。ヘマトクリット値を測定する電極対４４ｂにおいて、電極４４ｂ１は、スイッチＳＷ４およびＳＷ８がオンにされるとグラウンドに接続され、スイッチＳＷ４がオン、スイッチＳＷ８がオフにされるとヘマトクリット値測定部１
０４に接続される。電極４４ｂ２は、スイッチＳＷ５がオンにされるとグラウンドに接続され、スイッチＳＷ５がオフにされるとグラウンドから切り離される。以下、電極をグラウンドに接続することを「接地する」とも称する。

すなわち、抵抗値測定部１０２によって電極４４ａ１の抵抗値を測定するときは、制御部１０６はスイッチＳＷ１、ＳＷ３およびＳＷ６をオンにし、スイッチＳＷ７をオフにすることで、電極４４ａ１と抵抗値測定部１０２とを電気的に接続する。バッテリ１４０が、抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａを介して直流電圧を電極４４ａ１に印加する。抵抗値測定部１０２は、バッテリ１４０が印加した直流電圧値と電極４４ａ１を流れる電流値とを基に、例えばオームの法則を用いることで、電極４４ａ１の抵抗値を測定できる。測定された抵抗値は、ヘマトクリット値測定部１０４によって測定されたヘマトクリット値の補正に用いられる。

グルコース濃度測定部１０３によってグルコース濃度を測定するときは、制御部１０６は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオンにし、ＳＷ６をオフにすることで、グルコース濃度測定部１０３と電極対４４ａとを電気的に接続する。グルコース濃度測定部１０３が電気的に接続された電極対４４ａに対して第１測定信号を印加し、電極対４４ａからの第１測定信号に対する第１応答値に基づいて、グルコース濃度を測定する。

ヘマトクリット値測定部１０４によってヘマトクリット値を測定するときは、制御部１０６は、スイッチＳＷ４およびＳＷ５をオンにし、ＳＷ８をオフにすることで、ヘマトクリット値測定部１０４と電極対４４ｂとを電気的に接続する。ヘマトクリット値測定部１０４は、電気的に接続された電極対４４ｂに対して第２測定信号を印加し、電極対４４ｂからの第２測定信号に対する第２応答値に基づいて、ヘマトクリット値を測定する。

ところで、上述の通り、抵抗値測定部１０２による抵抗値測定の際に、バッテリ１４０によって直流電圧が電極４４ａ１に印加される。バッテリ１４０によって電極４４ａ１に直流電圧が印加されることにより、直流電圧の印加が終了した後にも電極４４ａ１上に電荷が残留することがある。残留した電荷によってグルコース濃度やヘマトクリット値の測定精度が低下する可能性があるため、本実施形態では、グルコース濃度の測定やヘマトクリット値の測定を行う前に、電極４４上に残留した電荷を除去する処理が行われる。この処理はバイオセンサ４０が備える電極４４のうち少なくともバッテリ１４０によって直流電圧が印加された電極４４ａ１をグラウンドに所定時間継続して接続させることで実施され、例えば、スイッチＳＷ１、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ３が制御部１０６によってオンにされることで実施される。なお、残留した電荷を除去する際には、バイオセンサ４０が備える各電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２の全てを接地させてもよく、この場合、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の全てのスイッチが制御部１０６によってオンにされる。

図６は、バイオセンサ４０が備える電極４４をグラウンドに接続することによる効果を検証した表の一例であり、図７は、図６に例示される検証結果における変動係数の変化をグラフ化したものである。本検証では、まず、バッテリ１４０が電極４４に対して直流電圧を印加し、その後、電極４４をグラウンドに接続してから血液試料中のグルコース濃度の測定を行い、その測定精度を検証した。詳細には、本検証では、グルコース濃度が６７ｍｇ／ｄＬ、１３４ｍｇ／ｄＬ、３３６ｍｇ／ｄＬである各血液試料について、電極４４のグラウンド接続無し、電極４４を２００ｍｓｅｃ継続してグラウンドに接続、電極４４を５００ｍｓｅｃ継続してグラウンドに接続、電極４４を１０００ｍｓｅｃ継続してグラウンドに接続、の４パターンについて検証を行った。各検証では、１０回ずつ測定を行い、その平均値、標準偏差、変動係数を算出した。図６および図７を参照すると明らかなように、電極４４をグラウンドに接続しない場合よりもグラウンドに接続した場合の方が、標準偏差および変動係数が小さくなる。すなわち、電極４４をグラウンドに接続すること
で、測定誤差を小さくすることができる。また、変動係数は小さい方が好ましいため、電極４４をグラウンドに接続する時間は、２００ｍｓｅｃ以上が好ましく、５００ｍｓｅｃ以上がより好ましく、１０００ｍｓｅｃ以上がさらに好ましい。

以上の説明を踏まえ、実施形態に係る処理フローについて説明する。図８は、実施形態における血液中のグルコース濃度を測定するフローの一例を示す図である。以下、図８を参照して、実施形態における血液中の特定物質の測定するフローの一例について説明する。

ステップＳ１では、測定準備が行われる。測定準備では、例えば、バイオセンサ４０がセンサ挿入口３４に挿入され、測定装置３０の電源が投入されることで行われる。ステップＳ２では、測定装置３０のバッテリ１４０は、抵抗値測定用電極１０２ａ、１０２ａを介して、電極４４ａ１に対して直流電圧を印加する。ステップＳ３では、抵抗値測定部１０２は、ステップＳ２でバッテリ１４０によって直流電圧が印加された電極４４ａ１の電流値を測定する。抵抗値測定部１０２は、測定した電流値とステップＳ２で印加された直流電圧値とを基に、電極４４ａ１の抵抗値を測定する。抵抗値測定部１０２は、測定した抵抗値を制御部１０６に送信する。制御部１０６は、抵抗値測定部１０２から受信した抵抗値を記憶部１０７に記憶させる。ステップＳ２からＳ３の処理は、「測定工程」の一例である。

ステップＳ４では、制御部１０６は、接続部１０１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を制御することで、電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２それぞれを接地させる。より具体的には、制御部１０６は、接続部１０１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８の全てをオンにすることで、電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２それぞれを接地させる。電極４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２それぞれを接地させる継続時間は、例えば、図６および図７に例示される変動係数が３．０程度となるように決定されればよい。接地を終えると、制御部１０６は、接続部１０１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を制御して、電極対４４ａとグルコース濃度測定部１０３とを電気的に接続する。より具体的には、制御部１０６は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオンにし、ＳＷ６をオフにすることで、電極対４４ａとグルコース濃度測定部１０３とを電気的に接続する。ステップＳ４の工程は、「接地工程」の一例である。また、ステップＳ４の処理を実行する制御部１０６は、「接地部」の一例である。

ステップＳ５では、バイオセンサ４０の開口４５から血液を採取し、流路４６内を移動させることで、採取した血液を電極４４の測定部４４ｃの近傍に導入する。ステップＳ６では、制御部１０６は、グルコース濃度測定部１０３に対して、電極対４４ａに第１測定信号として直流電圧を印加するよう指示する。制御部１０６からの指示を受信したグルコース濃度測定部１０３は、電極対４４ａに対して直流電圧を印加する。直流電圧は、「測定用信号」の一例である。ステップＳ７では、グルコース濃度測定部１０３は、電極対４４ａからの第１測定信号に対する第１応答値として電流値を測定する。グルコース濃度測定部１０３は、測定した電流値を制御部１０６へ送信する。制御部１０６は、グルコース濃度測定部１０３から受信した電流値を記憶部１０７に記憶させる。受信した電流値を記憶部１０７に記憶させた制御部１０６は、接続部１０１のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を制御して、電極対４４ｂとヘマトクリット値測定部１０４とを電気的に接続する。より具体的には、制御部１０６は、スイッチＳＷ４およびＳＷ５をオンにし、ＳＷ８をオフにすることで、電極対４４ｂとヘマトクリット値測定部１０４とを電気的に接続する。

ステップＳ８では、制御部１０６は、ヘマトクリット値測定部１０４に対して、電極対４４ｂに第２測定信号としてパルス信号を印加するよう指示する。制御部１０６からの指示を受信したヘマトクリット値測定部１０４は、電極対４４ｂに対してパルス信号を印加
する。パルス信号は、「測定用信号」の一例である。ステップＳ９では、ヘマトクリット値測定部１０４は、第２測定信号であるパルス信号のパルスの立ち上がりに対する電流値のピーク値を電極対４４ｂからの第２測定信号に対する第２応答値として測定する。ヘマトクリット値測定部１０４は、測定したピーク値を制御部１０６へ送信する。制御部１０６は、ヘマトクリット値測定部１０４から受信したピーク値を記憶部１０７に記憶させる。ステップＳ５からＳ９の処理は、「取得工程」の一例である。第２応答値は、「応答信号」の一例である。

ステップＳ１０では、制御部１０６は、ステップＳ３において記憶部１０７に記憶させた抵抗値を用いてステップＳ９において記憶部１０７に記憶させたピーク値を補正する。すなわち、ピーク値を補正することで、ヘマトクリット値測定部１０４の測定結果の精度を高めることができる。さらに、制御部１０６は、補正したピーク値を用いて、ステップＳ７において記憶部１０７に記憶させた電流値を補正して、血液中のグルコース濃度を算出する。ステップＳ１０の処理は、「補正工程」の一例である。ステップＳ１１では、制御部１０６は、出力部１０８に対して、ステップＳ１０で算出したグルコース濃度を表示パネル３３に出力するよう指示する。出力部１０８は、表示パネル３３にグルコース濃度を出力する。

実施形態では、抵抗値測定部１０２による電極４４の抵抗値測定において、バッテリ１４０が電極４４に直流電圧を印加した。上述の通り、バッテリ１４０が直流電圧を印加することで電極４４には電荷が残留することがあり、残留する電荷の影響によりグルコース濃度やヘマトクリット値の測定精度が低下する可能性がある。そこで、実施形態では、グルコース濃度やヘマトクリット値の測定が実行される前に、電極４４が接地された。電極４４が接地されることで電極４４に残留する電荷を減少させることができる。そのため、実施形態によれば、電極４４に電荷が残留することによるグルコース濃度やヘマトクリット値の測定精度の低下を抑制できる。

実施形態では、抵抗値測定部１０２が測定した電極４４ａ１の抵抗値を用いて、ヘマトクリット値測定部１０４が測定した第２応答値が補正された。しかしながら、抵抗値測定部１０２が測定した電極４４ａ１の抵抗値を用いてグルコース濃度測定部１０３が取得した第１応答値が補正されてもよい。この場合、第１応答値が「電気的特性を示す応答信号」の一例であり、グルコース濃度測定部１０３が「取得部」の一例である。

実施形態では、ヘマトクリット値測定部１０４が測定したヘマトクリット値を用いてグルコース濃度測定部１０３が測定したグルコース濃度が測定する測定装置３０が説明されたが、測定装置３０はグルコース濃度を測定するものに限定されない。測定装置３０は、例えば、ヘマトクリット値を測定するものとしてもよい。この場合、測定装置３０においてグルコース濃度測定部１０３を省略することができ、バイオセンサ４０においてグルコース濃度の測定に用いる電極対４４ａを省略することができる。

実施形態では、直流電源として一次電池および二次電池が例示されたが、直流電源が一次電池および二次電池に限定されるわけではない。直流電源は、例えば、外部から供給される交流信号を直流信号に変換し、変換した直流信号を測定装置３０の各部に供給するものであってもよい。例えば、測定装置３０が電源コンセントから交流信号の供給を受ける場合、直流電源が、電源コンセントから供給される交流信号を測定装置３０の直流信号に変換し、変換した直流信号が測定装置３０の各部に供給されればよい。

３０・・・測定装置
３１・・・筐体
３２・・・操作ボタン
３３・・・表示パネル
３４・・・センサ挿入口
４０・・・バイオセンサ
４１・・・基板
４２・・・スペーサ
４３・・・カバー
４４・・・電極
４４ａ、４４ｂ・・・電極対
４４ａ１、４４ａ２、４４ｂ１、４４ｂ２・・・電極
４４ｃ・・・測定部
４４ｄ・・・リード部
４５・・・採取口
４６・・・流路
４７・・・排気口
１０１・・・接続部
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ・・・接続端子
１０２・・・抵抗値測定部
１０２ａ・・・抵抗値測定用電極
１０２ｂ・・・被測定領域
１０３・・・グルコース濃度測定部
１０４・・・ヘマトクリット値測定部
１０６・・・制御部
１０７・・・記憶部
１０８・・・出力部

Claims (6)

1. 少なくとも一対の電極を備えた分析用具を用いて生物学的な試料の電気的特性を測定する測定方法であって、
   前記一対の電極が前記試料により液絡していない状態において、直流電源が前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に直流信号を印加することで、前記少なくとも一方の電極の抵抗値を示す値を測定する測定工程と、
   前記少なくとも一方の電極を接地させる接地工程と、
   前記一対の電極が前記試料により液絡している状態において、前記一対の電極に測定用信号を印加し、前記測定用信号に対する前記一対の電極からの前記電気的特性を示す応答信号を取得する取得工程と、
   前記抵抗値を示す値に基づいて、前記応答信号を補正する補正工程と、を含む、
   測定方法。
2. 前記接地工程において、前記電極を２００ｍｓｅｃ以上継続して接地させる、
   請求項１に記載の測定方法。
3. 前記試料は血液である、
   請求項１または２に記載の測定方法。
4. 前記電気的特性はヘマトクリット値を示す、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の測定方法。
5. 前記電気的特性はグルコース濃度を示す、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の測定方法。
6. 少なくとも一対の電極対を備えた分析用具を用いて生物学的な試料の電気的特性を測定する測定装置において、
   前記一対の電極が前記試料により液絡していない状態において、直流電源が前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極に直流信号を印加することで、前記少なくとも一方の電極の抵抗値を示す値を測定する測定部と、
   前記少なくとも一方の電極を接地させる接地部と、
   前記一対の電極と前記試料とが液絡している状態において、前記一対の電極に測定用信号を印加し、前記測定用信号に対する前記一対の電極からの前記電気的特性を示す応答信号を取得する取得部と、
   前記抵抗値を示す値に基づいて、前記応答信号を補正する補正部と、を含む、
   測定装置。

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