JP2020527059A - バイオセンサの生体内特性を検出する方法および電子ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
a)バイオセンサの感度対アドミッタンスの関係を提供するステップと、
b)バイオセンサ内の生の電流を測定するステップと、
c)バイオセンサの生体内アドミッタンスを示す生体内電流応答を測定するステップであって、生体内電流応答が、少なくとも一つの第1の動作点において、および少なくとも一つの第2の動作点において測定され、第1の動作点は、メンブレンの電気抵抗に関係する第1の特性値を提供するために選択され、第2の動作点は、作用電極の電気容量に関係する第2の特性値を提供するために選択されるステップと、
d)生の電流を使用することと、第1の特性値を使用して感度の実際値を判定することにより生の電流についての測定値を補正することによってバイオセンサ内の生体内感度ドリフトを補償することとによって体液の資料内の分析物の値を判定するステップであって、それにより、ステップa)中に提供されるような感度対アドミッタンスの関係が考慮されるステップと、
e)第1の特性値および/または第2の特性値に基づいて、センサのフェールセーフ動作を監視するステップと
を含む。
a)バイオセンサの感度対アドミッタンスの関係を提供するステップと、
b)バイオセンサ内の生の電流を測定するステップと、
c)バイオセンサの生体内アドミッタンスを示す生体内電流応答を測定するステップであって、生体内電流応答が、少なくとも一つの第1の動作点において、および少なくとも一つの第2の動作点において測定され、第1の動作点はメンブレンの電気抵抗に関係する第1の特性値を提供するために選択され、第2の動作点は作用電極の電気容量に関係する第2の特性値を提供するために選択されるステップと、
d)生の電流を使用することと、第1の特性値を使用して感度の実際値を判定することにより生の電流についての測定値を補正することによってバイオセンサ内の生体内感度ドリフトを補償することとによって体液の試料内の分析物値を判定するステップであって、それにより、ステップa)中に提供されるような感度対アドミッタンスの関係が考慮されるステップと、
e)第1の特性値および/または第2の特性値に基づいて、バイオセンサのフェールセーフ動作を監視するステップと
を含む方法。
a)バイオセンサの感度対アドミッタンスの関係を提供するステップと、
b)バイオセンサ内の生の電流を測定するステップと、
c)バイオセンサの生体内アドミッタンスを示す生体内電流応答を測定するステップであって、生体内電流応答が、少なくとも一つの第1の動作点において、および少なくとも一つの第2の動作点において測定され、第1の動作点はメンブレンの電気抵抗に関係する第1の特性値を提供するために選択され、第2の動作点は作用電極の電気容量に関係する第2の特性値を提供するために選択されるステップと、
d)生の電流を使用することと、第1の特性値と第1の特性値および/または第2の特性値に基づくバイオセンサのフェールセーフ動作とを考慮することによりバイオセンサ内の生体内感度ドリフトを補償することとによって体液の試料内の分析物値を判定するステップとを含む方法。
により、分析物の濃度cが考慮に入れられ、ここでI0は考えられるゼロ電流である、実施形態1〜9のいずれか1つに記載の方法。
による式(8)によって判定され、ここで、第1の動作点はτ未満で選択され、第2の動作点はτを超えて選択される、実施形態1〜14のいずれか1つに記載の方法。
による式(9)によって判定され、ここで、ΔEはバイオセンサに対して印加された電位差の高さであり、Imaxは電流応答によって示される最大電流である、実施形態22または23記載の方法。
− バイオセンサ110の感度Sは、メンブレン132内の酵素活性、メンブレン132内の触媒および/またはメディエータの量、および、特に、工場較正によってまたは初期較正によって取得された較正値に関係する場合があり、
− メンブレン132の電気抵抗RMは、一方で、生体内のメンブレン132の膨潤(膨潤時に遅い反応をもたらす)に関係する場合があり、および、他方で、電極材料とのメンブレン132の接触(喪失の場合に、速い反応をもたらす)に関係する場合があり、並びに、
− 作用電極120の電気容量Cは一方で、作用電極120における触媒および/またはメディエータの量(喪失の場合に、遅い反応をもたらす)に関係する場合があり、および、他方で、電極パッドとの作用電極120の接触(喪失の場合に、速い反応をもたらす)の喪失に関係する場合がある。
− 自動的な「感度ドリフト補償」、
− 「有効値なし」の表示、
− 「再較正」の推奨、または、
− バイオセンサ110の「停止」の要求
の少なくとも1つから選択され得る。
112 電気回路
114 ポテンショスタット
116 出力
118 電極
120 作用電極
122 参照電極
124 対向電極
126 基板
128 プリント回路板
130 ソルダーレジスト
132 メンブレン
134 酵素
136 分析物
138 酸素
140 体液
150 電位ステップ
152 電流応答の経過 I(t)
154 指数関数的減衰
156 第1の動作点
158 第2の動作点
160 さらなる電荷の経過 Q(t)
162 ボード位相線図中の曲線
164 より低い周波数に向かっての増加
166 より高い周波数に向かっての減少
168 相違
170 電気抵抗の変化
172 電位ステップの印加によって得られる曲線
174 交流電流の印加によって得られる曲線
200 システム
202 電子ユニット
204 直流電流測定ユニット
206 電位ステップ応答測定ユニット
208 アナログコントローラ
210 入力
212 グルコース電流測定ユニット
214 DC出力
216 スイッチ
218 電荷カウンタ
220 電荷出力
222 ピーク検出器
224 ピーク情報出力
226 高速サンプリングブロック
228 電荷判定のための回路
230 段
232 段
234 段
236 接続点
238 ピーク判定のための回路
240 段
242 段
244 段
246 段
248 段
250 段
Claims (15)
- バイオセンサ(110)の生体内特性を検出する方法であって、前記バイオセンサ(110)は、電子ユニット(202)との相互動作において、体液(140)の試料内の分析物(136)の少なくとも1つの値を電気化学的に判定するように構成され、前記バイオセンサ(110)は少なくとも1つの作用電極(120)を備え、前記作用電極(120)は、メンブレン(132)によって覆われ、前記分析物(136)との反応をもたらすための酵素(134)を含み、前記メンブレン(132)は電気抵抗を有し、前記作用電極(120)は電気容量を有し、前記電子ユニット(202)は、前記バイオセンサ(110)のアドミッタンスを示す電流応答および生の電流を測定するように構成され、前記方法は、
a)前記バイオセンサ(110)の感度対アドミッタンスの関係を提供するステップと、
b)前記バイオセンサ(110)内の生の電流を測定するステップと、
c)前記バイオセンサ(110)の前記生体内アドミッタンスを示す生体内電流応答を測定するステップであって、前記生体内電流応答が、少なくとも一つの第1の動作点(156)において、および少なくとも一つの第2の動作点(158)において測定され、前記第1の動作点(156)は前記メンブレン(132)の前記電気抵抗に関係する第1の特性値を提供するために選択され、前記第2の動作点(158)は前記作用電極(120)の前記電気容量に関係する第2の特性値を提供するために選択されるステップと、
d)前記生の電流を使用することと、前記第1の特性値を使用して前記感度の実際値を判定することにより前記生の電流についての測定値を補正することによって前記バイオセンサ(110)内の生体内感度ドリフトを補償することとによって体液(140)の試料内の分析物(136)の値を判定するステップであって、それにより、ステップa)中に提供されるような前記感度対アドミッタンスの関係が考慮されるステップと、
e)前記第1の特性値および/または前記第2の特性値に基づいて、前記バイオセンサ(110)のフェールセーフ動作を監視するステップと
を含む、方法。 - 前記第1の特性値および前記第2の特性値の両方が、前記分析物(136)の値を判定するために考慮される、請求項1に記載の方法。
- 前記バイオセンサ(110)の前記生体内電流応答は、前記バイオセンサ(110)における電位差に対する少なくとも1つの電位ステップ(150)の印加によって判定され、前記少なくとも1つの電位ステップ(150)は、時間間隔にわたって前記バイオセンサ(110)の前記作用電極(120)と参照電極(122)との間にさらなる電位を印加することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の特性値は、前記メンブレン(132)を担持する前記作用電極(120)の幾何学的面積、前記メンブレン(132)の厚さ、および、少なくとも1つの種類のイオンに対する、前記メンブレン(132)の透過率に関係し、前記第2の特性値は、前記作用電極(120)の実際の表面積、および、前記作用電極(120)内で利用可能な触媒および/またはメディエータの量に関係する、請求項3に記載の方法。
- 時定数τは、前記作用電極(120)の電気容量Cおよび前記メンブレン(132)の電気抵抗RMにより、τ=RM・Cとして決定され、前記第1の動作点(156)はτ未満で選択され、前記第2の動作点(158)はτを超えて選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の動作点(158)は3τを超えて選択される、請求項5に記載の方法。
- 前記バイオセンサ(110)の前記フェールセーフ動作は、前記バイオセンサ(110)の前記感度対アドミッタンスの関係から判定される前記感度、前記作用電極(120)の前記電気容量C、前記メンブレン(132)の前記電気抵抗RMのうちの少なくとも1つを使用することによって監視される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイオセンサ(110)の構造変態は、前記感度対アドミッタンスの関係から判定される前記感度、前記作用電極(120)の前記電気容量C、および前記メンブレン(132)の前記電気抵抗RMのうちの少なくとも2つの変化を監視することによって判定される、請求項7に記載の方法。
- 前記感度対アドミッタンスの関係は前記バイオセンサ(110)の較正中に得られ、前記バイオセンサ(110)の前記較正は、複数の較正、初期較正、および工場較正のうちの少なくとも1つから選択される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイオセンサ(110)の前記生体内ドリフトは、前記生の電流についての前記測定値、および前記感度についての補正値を使用することによって補償される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記バイオセンサ(110)は、前記分析物(136)を連続して監視するための、完全にまたは部分的に埋め込み可能なバイオセンサである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記分析物(136)はグルコースを含み、前記分析物(136)の値は、グルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼを前記酵素(134)として使用することによって判定される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法を行うことにより、バイオセンサ(110)の生体内特性を検出する電子ユニット(202)であって、前記電子ユニット(202)は、前記バイオセンサ(110)との相互動作において、体液(140)の試料内の分析物(136)の少なくとも1つの値を電気化学的に判定するように構成され、前記バイオセンサ(110)は少なくとも1つの作用電極(120)を備え、前記作用電極(120)は、メンブレン(132)によって覆われ、および、前記分析物(136)との反応をもたらすための酵素(134)を含み、前記電子ユニット(202)はさらに、前記バイオセンサ(110)のアドミッタンスを示す電流応答および生の電流を測定するように構成され、前記電子ユニット(202)は、電位ステップ応答測定ユニット(206)を備え、前記電位ステップ応答測定ユニット(206)は、前記バイオセンサ(110)の前記アドミッタンスを示す前記電流応答を測定するように構成され、前記電位ステップ応答測定ユニット(206)は、少なくとも1つの電荷カウンタ(218)および少なくとも1つのピーク検出器(222)を備え、前記ピーク検出器(222)は、前記メンブレン(132)の電気抵抗に関係する第1の特性値を測定するように構成され、前記電荷カウンタ(218)は、前記作用電極(120)の電気容量に関係する第2の特性値を測定するように構成される、電子ユニット。
- 前記電子ユニット(202)は、さらに、前記バイオセンサ(110)の前記作用電極(120)と少なくとも1つの参照電極(122)との間の電位を印加するように、および、それによって発生する前記生の電流を測定するように構成され、前記電子ユニット(202)が直流電流測定ユニット(204)を備え、前記直流電流測定ユニット(204)は前記生の電流を測定するように構成される、請求項13に記載の電子ユニット。
- 体液(140)の試料内の少なくとも1つの分析物(136)の値を電気化学的に検出するバイオセンサ(110)を動作させるシステム(200)であって、前記システムは、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法を行うことによって動作可能であって体液(140)の試料内の少なくとも1つの分析物(136)の値を電気化学的に検出する少なくとも1つのバイオセンサ(110)と、請求項13または14に記載の電子ユニット(202)と、を備えるシステム。
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