JP2021525356A - 共重合体でコーティングされたバイオセンサーを有するバイオセンサシステムおよびその使用 - Google Patents

共重合体でコーティングされたバイオセンサーを有するバイオセンサシステムおよびその使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、共重合体でコーティングされたバイオセンサーおよびその使用でコーティングされたバイオセンサーおよびそれらの使用に関する。【選択図】 図１

Description

本発明は、共重合体でコーティングされたバイオセンサーおよびその使用でコーティングされたバイオセンサーおよびそれらの使用に関する。
生体認証システムおよび電気化学的漏出を利用する電気化学的バイオセンサーは、迅速かつリアルタイムの分析の可能性を提供し、これは、ポイントオブケア産業の迅速な測定に特に適している。バイオセンサーの外膜は、センサと被分析媒体との間の境界面を表すので、非常に重要である。この界面膜の目的は、被分析媒体中に存在し得る潜在的な妨害種を排除しながら、被分析物質の検出層への拡散を可能にすることである。界面膜は、被分析物質のサイズに近い干渉種を排除するのにあまり効果的でないことがあるので、干渉信号を除去する特性が改善されたバイオセンシングシステムが必要とされている。
本発明の目的はバイオセンシングシステムを提供することである。
一態様では、本発明は、バイオセンシングシステムを提供し、該バイオセンシングシステムは、
（１）バイオセンサーであって、
基板と、
前記基板の頂部にある作用電極と、
前記作用電極の頂部にある検出層と
前記検出層の頂部にある生体適合性膜と、
ブランク電極と、前記ブランク電極は、作用電極と実質的に同一であり、生体適合性膜によって直接覆われ、
基準電極、および
対向電極を含む。
（２）ＤＣ電源と
（３）電流測定部と
（４）ＡＣインピーダンス測定部と
（５）回路スイッチと
（６）制御部と
（７）データ処理部を含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の記載の作用電極は、炭素、グラフェン、金、または、白金を含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の検出層は、金属ナノ粒子、ポリドーパミン、およびペプチドプローブを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の金属ナノ粒子は、白金ナノ粒子、金ナノ粒子、またはイリジウムナノ粒子である。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の金属ナノ粒子は、約１〜約１００ｎｍの粒径を有する。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のペプチドプローブは、酵素、抗体、またはペプチドを含むポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のペプチドプローブは、オキシドレダクターゼを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のペプチドプローブは、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、またはホースラディッシュペルオキシダーゼを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の金属ナノ粒子は、ポリドーパミンおよびペプチドプローブでコーティングされる。いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の金属ナノ粒子は、ポリドーパミンおよびペプチドプローブと混合する。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の生体適合性膜は、トリブロックポリマーＡ−ｂ−Ｂ−ｂ− Ｃを含み、ここで、Ａは親水性ソフトセグメント、Ｂが、疎水性ハードセグメントであり、Ｃが、可撓性ポリマーセグメント、ｂが、鎖延長剤である。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の親水性ソフトセグメントは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、およびポリエーテルアミン（ＰＥＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の疎水性ハードセグメントは、ポリカーボネート（ＰＣ）およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の可撓性ポリマーセグメントは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）およびポリ（メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル）（ＰＨＥＭＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の生体適合性膜の鎖延長剤は、イソシアネートを含む化合物から誘導される。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の各鎖延長剤は、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＤＩ）、または、ビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンに独立して由来する。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のＡの数平均分子量は、約２００〜約１００００であり、Ｂの数平均分子量は、約１０００〜約２００００であり、Ｃの数平均分子量は、約１０００〜約２００００である。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の生体適合性膜は、約１〜約１０重量部のＡ、約１〜約５重量部のＢ、約１〜約５重量部のＣ、および約１〜約３重量部のｂを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の、Ａ−ｂ、Ｂ−ｂ、およびＣ−ｂそれ自体の結合は、独立して、尿素結合もしくはカルバメート結合である。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のバイオセンサーは、検出層と作用電極の頂部の生体適合性膜および生体適合性膜とブランク電極とのあいだでの接着層をさらに含み、該接着層は、少なくとも２つのホルミル成分を含む第２モノマーユニットで架橋された少なくとも２つのアミン部分を含む第１モノマーユニットを含むポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の第１モノマーユニットは、１，６−ジアミノヘキサンであり、第２モノマーユニット、グルタルアルデヒドである。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の作用電極とブランク電極との最小距離は、約５ｍｍ以下である。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のＤＣ電源は、ＤＣ電圧を作用電極に印加することにより、作用電極の上部にＤＣ電流を生成させるように構成される第１の回路と、ブランク電極にＤＣ電圧を印加することにより、ブランク電極にＤＣ電流が生成されように構成される第２の回路を含み、第１の回路および第２の回路は、並列に接続され、作用電極に印加されるＤＣ電圧およびブランク電極に印加されるＤＣ電圧は、基準電極に対して等しい。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の電流測定部は、作用電極上の直流電流を測定し、作用電極上の直流電流に関するデータをデータ処理部に通信するように構成された第１電流測定装置と、作用電極上の直流電流を測定してブランク電極上の直流電流に関するデータをデータ処理部に伝達するように構成された第２電流測定装置を含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のＡＣインピーダンス測定部は、ＤＣ成分およびＡＣ成分を含む電圧を作用電極およびブランク電極に印加し、作用電極上の結果として生じる電流およびブランク電極上の結果として生じる電流を測定し、作用電極のＡＣインピーダンスおよびブランク電極のＡＣインピーダンスを割り出し、得られた電流およびＡＣインピーダンスのデータをデータ処理部に通信するように構成される。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のＡＣ成分は、約１〜１００ｋＨｚの周波数を有する。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のＡＣインピーダンス測定部からのデータは、測定されたＡＣインピーダンスの大きさ、位相、実数部、および／または、虚数部を含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の電流測定部の動作周波数は、ＡＣインピーダンス測定部の動作周波数の少なくとも約１０倍である。
他の態様においては、上記の実施形態のいずれかのバイオセンシングシステムを使用する方法であって、（１）作用電極およびブランク電極にＤＣ電圧を印加し、それによって、作用電極上の直流電流およびブランク電極上の直流電流を生成する工程と、（２）作用電極での直流電流およびブランク電極での直流電流を測定する工程と、（３）作用電極のＡＣインピーダンスおよび／またはブランク電極のＡＣインピーダンスを測定する工程、および（４）測定された直流電流およびＡＣインピーダンスに基づいて被分析物質の濃度を割り出すことを含む。
上記態様の何れかに記載のバイオセンシングシステムを使用するいくつかの実施形態では、工程（１）は、（ａ）作用電極にＤＣ電圧を印加し、それによって作用電極に直流電流を発生させる工程と、（ｂ）ブランク電極に直流電圧を印加し、それによってブランク電極に直流電流を生成させる工程を含み、前記作用電極に印加されるＤＣ電圧とブランク電極に印加されるＤＣ電圧が基準電極に対して等しい。
上記態様の何れかに記載のバイオセンシングシステムを使用するいくつかの実施形態では、工程（３）は、（ａ）ＤＣ成分およびＡＣ成分を含む電圧を作用電極およびブランク電極に印加する工程、（ｂ）作用電極で結果として生じる電流およびブランク電極で結果として生じる電流を測定する工程、および（ｃ）作用電極のＡＣインピーダンスおよびブランク電極のＡＣインピーダンスを判断する工程を含む。
上記態様の何れかに記載のバイオセンシングシステムを使用するいくつかの実施形態では、工程（４）は、
（ａ） 作用電極での直流（Ｉ１）、前記Ｉ１が測定されたときの時間（ｔ１）、ブランク電極上の直流（Ｉ２）、Ｉ２が測定されたときの時間（ｔ２）を読み取り、該ｔ２が、ｔ１±３０秒以内である工程と、
（ｂ） 次の式を用いて、被分析物質の電流（Ｉ）と時間（ｔ）を割り出す工程と、
（ｉ） Ｉ ＝ Ｉ１−Ｉ２， と
（ｉｉ） ｔ ＝ （ｔ１＋ｔ２）／２；
（ｃ） 式Ｃ１＝ｆ（Ｉ，Ｘ）を用いて被分析物質の濃度（Ｃ１）を割り出し、ここで、ｆ（Ｉ， Ｘ） ＝ （Ｉ−ｂ） ＊ Ｘ、ｂが所定バックグラウンド電流値、Ｘが下記工程を用いて判断される変換係数である工程があって、
（ｉ） バイオセンサーがキャリブレーションされたかどうかを判断する工程と、
前記バイオセンサがキャリブレーションされていないとの判定に応答して、Ｘ’を所定値Ｘ０として設定し、前記キャリブレーション時間を０に設定し、および
バイオセンサーがキャリブレーションされたとの判定に応答して、式Ｘ’＝ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０）を用いてＸ’を判断し、ｔｃ’をｔｃ０として設定し、ここで、ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０）は、ｆ（Ｉ， Ｘ）の逆演算であり、Ｃ０は、キャリブレーション中の被分析物質濃度であり、ｔｃ０は、キャリブレーションが実施される時間であり、Ｉ（ｔｃ ０）は、前回のキャリブレーションに最も近い時間で測定された被分析物質電流であり、該Ｉ（ｔｃ０）は、前回のキャリブレーションの前または、後５分で測定される。
（ｉｉ） 最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものかどうかを判断する工程と、
前記最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものであるという判断に応答して、ＸをＸ’として設定し、Ｘの判断を終了し、
前記最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものでは、ないという判断に応答して、最新のインピーダンスの実数部（Ｚｒｅ＿ｃａｌ）及び最新のインピーダンス（Ｚｉｍ＿ｃａｌ）の虚数部を読み出し、工程（ｉｉｉ）に進み、
（ｉｉｉ） 現在測定されているインピーダンス（Ｚｒｅ）の実数部が第１の所定範囲内にあるかどうか、および現在測定されているインピーダンスの虚数部分（Ｚｉｍ）が第２の所定範囲内にあるかどうかを判断する工程と、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にない、または、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にないとの前記判断に応答して、エラーメッセージを送信し、Ｘの判断を終了し、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にあり、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にあるとの前記判断に応答して、工程（ｉｖ）に進み、
（ｉｖ） 以下の式を用いて、前記実数部差（ｄＺｒｅ）及び前記虚数部差（ｄＺｉｍ）を割り出す工程と、
ｄＺｒｅ ＝ Ｚｒｅ − Ｚｒｅ＿ｃａｌ， と
ｄＺｉｍ ＝ Ｚｉｍ − Ｚｉｍ＿ｃａｌ，
（ｖ） ｄＺｒｅの絶対値が所定の閾値ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きいか、およびｄＺｉｍの絶対値が所定の閾値ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きいかを判断する工程と、
前記ｄＺｒｅの絶対値がｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きくなくかつｄＺｉｍの絶対値がｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きくないと判断された場合、Ｘ’をＸ’に設定し、Ｘの判断を終了し、
ｄＺｒｅの絶対値がｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きい、又は、ｄＺｉｍの絶対値がｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きいことに応答して、工程（ｖｉ）−（ｘ）に進み、
（ｖｉ）ｄＺｒｅ ＞０， ｄＺｒｅ＞ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＞０、かつｄＺｉｍ＞ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここで、ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）＞１であり、
（ｖｉｉ） ｄＺｒｅ ＞ ０， ｄＺｒｅ ＞ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ、かつ ｄＺｉｍ ≦ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｊ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）に設定し、ここで、ｊ（Ｚｒｅ／Ｚｒｅ＿ｃａｌ）＞１であり、
（ｖｉｉｉ）ｄＺｒｅ ＜ ０かつｄＺｒｅ ＜ − ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）を設定し、ここで、ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ） ＜ １であり、
（ｉｘ）− ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ ＜ ｄＺｒｅ ＜ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＞０、かつｄＺｉｍ＞ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここでｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＞ １であり、
（ｘ）− ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ ＜ ｄＺｒｅ ＜ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＜０、かつｄＺｉｍ ＜ −ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここでｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＜ １であり、
上記態様の何れかに記載のバイオセンシングシステムを使用するいくつかの実施形態では、前記方法は、前記バイオセンサの状態を判断する工程をさらに含み、該工程は、前記バイオセンサが前記ＤＣ電源、電流測定部、ＡＣインピーダンス測定部、回路スイッチ制御部、及びデータ処理部に接続されてから５分以内に実施され、
（ａ）前記作用電極のＡＣインピーダンスを測定する工程と
（ｂ）前記測定されたインピーダンスの実数部（Ｚｒｅ）の前記実部が第１の所定範囲内にあり、かつ前記現在測定されたインピーダンス（Ｚｉｍ）の虚数部が第２の所定範囲内にあるかどうかを判断する工程と、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にない、または、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にないという判断に応答して、シーケンスを準備するための初期化シーケンスを開始し、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にあり、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にあるとの判定に応答して、工程（１）に進む。
作用電極の頂部に検出層を形成する例示的な方法を示す。 作用電極の頂部に検出層を形成するもう一つの例示的な方法を示す。 バイオセンシングシステムの例示的な配置を示す。 バイオセンシングシステムのもう一つの例示的な配置を示す。 バイオセンシングシステムを使用して被分析物質の濃度を測定する例示的なアルゴリズムを示す。 変換係数Ｘ’を計算する例示的なアルゴリズムを示す。 変換係数Ｘを計算する例示的なアルゴリズムを示す。 異なるバイオセンサーの異なるグルコース濃度での経時的な電流出力を示す。
定義
別段の定義のない限り、本明細書で用いる技術用語および科学的用語はすべて、本発明が関係する当業者によって通常理解される意味を有するものとする。本明細書において言及した特許、特許出願公開、特許出願、および非特許刊行物はすべて、引用によりその全体が本明細書に組み込まれる。この項で述べる定義が、参照により本明細書に組み込まれた出願、公開出願、及び他の公開文書に述べられる定義に反する、又はそうでなければ、整合が取れない場合は、この項で述べる定義が、参照により本明細書に組み込まれた定義より優先する。
本明細書で用いる場合、また特に指定のない限り、「約」及び「およそ」という用語は、組成物または剤形の成分の投与量、量または重量パーセントに関して使用される場合、明記された投与量、量または重量パーセントから得られるものと同等の薬理作用を与えることが当業者によって認識される投与量、量または重量パーセントを意味する。具体的には、用語「約」および「およそ」は、この文脈で使用される場合、明記された投与量の１５％以内、１０％以内、５％以内、４％以内、３％以内、２％以内、１％以内、または０．５％以内の投与量、量、または重量パーセントが企図される。
本明細書で用いる場合、「ａ」又は「ａｎ」は、「少なくとも一つ」又は「１以上」を意味する。
本明細書で用いる場合、「含んで（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、排他的でない非限定的な意味で用いられる。
限定のためでなく、本開示の明確性のために、本発明の詳細な説明は、以下のサブセクションに分ける。
バイオセンシングシステム
一態様では、本発明は、バイオセンシングシステムを提供し、該バイオセンシングシステムは、
（１）バイオセンサーであって、
基板と、
前記基板の頂部にある作用電極と、
前記作用電極の頂部にある検出層と
前記検出層の頂部にある生体適合性膜と、
ブランク電極と、前記ブランク電極は、作用電極と実質的に同一であり、生体適合性膜によって直接覆われ、
基準電極、および
対向電極を含む。
（２）ＤＣ電源と
（３）電流測定部と
（４）ＡＣインピーダンス測定部と
（５）回路スイッチと
（６）制御部と
（７）データ処理部を含む。
これらの基体材料の例としては、ガラスおよびシリコンウエハーなどの無機材料、ならびにポリイミドおよびポリジメチルシロキサンなどの有機材料などが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、基体はガラスを含む。いくつかの実施形態では、基板はシリコンウェハを含む。いくつかの実施形態では、基板はポリイミドを含む。いくつかの実施形態では、基材はポリジメチルシロキサンを含む。
いくつかの実施形態では、作用電極は、任意の適した導電性材料を使用することにより調製し得る。いくつかの実施形態では、作用電極は、炭素、グラフェン、金、または白金を含む。いくつかの実施形態では、作用電極は、炭素を含む。いくつかの実施形態では、作用電極はグラフェンを含む。いくつかの実施形態では、作用電極は金を含む。いくつかの実施形態では、作用電極は白金を含む。
いくつかの実施形態において、検出層は、金属ナノ粒子、ポリドーパミン、およびペプチドプローブを含む。いくつかの実施形態では、「ナノ粒子」という用語は、ナノメートルで測定されるサイズを有するナノスケールの粒子を指す。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子は、白金ナノ粒子、金ナノ粒子、またはイリジウムナノ粒子である。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子は、白金ナノ粒子である。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子は、金ナノ粒子である。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子は、イリジウムナノ粒子である。
いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子の粒径は約１〜約９００、約１〜約８００、約１〜約７００、約１〜約６００、約１〜約５００、約１〜約４００、約１〜約３００、約１〜約２００、約１〜約１００、約１〜約５０、約５０〜約９００、約５０〜約８００、約５０〜約７００、約５０〜約６００、約５０〜約５００、約５０〜約４００、約５０〜約３００、約５０〜約２００、約５０〜約１００、約１００〜約９００、約２００〜約８００、約２００〜約７００、約２００〜約６００、約２００〜約５００、約２００〜約４００、約２００〜約３００、３００〜約９００、約３００〜約８００、約３００〜約７００、約３００〜約６００、約３００〜約５００、約３００〜約４００、４００〜約９００、約４００〜約８００、約４００〜約７００、約４００〜約６００、約４００〜約５００、約５００〜約９００、約５００〜約８００、約５００〜約７００、約５００〜約６００、約６００〜約９００、約６００〜約８００、約６００〜約７００、約７００〜約９００、約７００〜約８００、約８００〜約９００、約１〜約９０、約１〜約８０、約１〜約７０、約１〜約６０、約１〜約５０、約１〜約４０、約１〜約３０、約１〜約２０、または約１〜約１０ ｎｍである。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子の粒径は、約９００、約８００、約７００、約６００、約５００、約４００、約３００、約２００、約１００、約９０、約８０、約７０、約６０、約５０、約４０、約３０、約２０、または約１０ｎｍ未満である。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子の粒径は、少なくとも約９００、約８００、約７００、約６００、約５００、約４００、約３００、約２００、約１００、約９０、約８０、約７０、約６０、約５０、約４０、約３０、約２０、または、約１０ｎｍである。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子の粒径は、約９００、約８００、約７００、約６００、約５００、約４００、約３００、約２００、約１００、約９０、約８０、約７０、約６０、約５０、約４０、約３０、約２０、または、約１０ｎｍである。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子の粒径は約１〜約１００ｎｍである。
いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、酵素、抗体、またはペプチドを含むポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、酵素を含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、オキシドレダクターゼを含む。いくつかの実施形態において、ペプチドプローブは、グルコースオキシダーゼ、グルタミン酸オキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、またはコリンオキシダーゼなどのオキシダーゼを含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、アルコールデヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、または乳酸デヒドロゲナーゼなどのデヒドロゲナーゼを含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、ホースラディッシュペルオキシダーゼなどのペルオキシダーゼを含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、グルコースオキシダーゼ、グルタミン酸オキシダーゼ、アルコールオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、またはホースラディッシュペルオキシダーゼを含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、またはホースラディッシュペルオキシダーゼを含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、Ｂ型肝炎抗体などの抗体を含む。いくつかの実施形態では、ペプチドプローブは、ペプチドを含むポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子は、ポリドーパミンおよびペプチドプローブでコーティングされる。いくつかの実施形態では、金属ナノ粒子は、ポリドーパミンおよびペプチドプローブと混合される。
いくつかの実施形態では、生体適合性膜は、トリブロックポリマーＡ−ｂ−Ｂ−ｂ−Ｃを含み、式中、Ａは親水性ソフトセグメントである。いくつかの実施形態では、親水性ソフトセグメントは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、およびポリエーテルアミン（ＰＥＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む。いくつかの実施形態では、親水性ソフトセグメントは、ＰＥＧを含む。いくつかの実施形態では、親水性ソフトセグメントは、ＰＰＧを含む。いくつかの実施形態では、親水性ソフトセグメントはＰＥＡを含む。いくつかの実施形態では、親水性ソフトセグメントは、ＰＥＧ、ＰＰＧ、およびＰＥＡからなる群より選ばれる少なくとも２種のポリマーを含む。いくつかの実施形態では、親水性ソフトセグメントは、ＰＥＧ、ＰＰＧ、およびＰＥＡを含む。
いくつかの実施形態では、生体適合性膜は、トリブロックポリマーＡ−ｂ−Ｂ−ｂ−Ｃを含み、式中、Ｂは疎水性ハードセグメントである。いくつかの実施形態では、疎水性ハードセグメントは、ポリカーボネート（ＰＣ）およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む。いくつかの実施形態では、疎水性ハードセグメントは、ＰＣを含む。いくつかの実施形態では、疎水性ハードセグメントは、ＰＭＭＡを含む。いくつかの実施形態では、疎水性ハードセグメントは、ＰＣおよびＰＭＭＡを含む。
いくつかの実施形態では、生体適合性膜は、トリブロックポリマーＡ−ｂ−Ｂ−ｂ−Ｃを含み、式中、Ｃは可撓性ポリマーセグメントである。いくつかの実施形態では、可撓性ポリマーセグメントは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）およびポリ（メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル）（ＰＨＥＭＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む。いくつかの実施形態では、可撓性ポリマーセグメントは、ＰＤＭＳを含む。いくつかの実施形態では、可撓性ポリマーセグメントは、ＰＨＥＭＡを含む。いくつかの実施形態では、可撓性ポリマーセグメントは、ＰＤＭＳおよびＰＨＥＭＡを含む。
いくつかの実施形態では、生体適合性膜は、トリブロックポリマーＡ−ｂ−Ｂ−ｂ−Ｃを含み、式中、ｂは鎖延長剤である。いくつかの実施形態では、生体適合性膜の鎖延長剤は、イソシアネート（すなわち、− ＮＣＯ基）を含む化合物から誘導される。いくつかの実施形態では、式中各鎖延長剤が、独立して、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、またはビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンから誘導される。いくつかの実施形態では、鎖延長剤はＭＤＩである。いくつかの実施形態では、鎖延長剤は、ＨＤＩである。いくつかの実施形態では、鎖延長剤は、ビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンである。
いくつかの実施形態では、Ａ、Ｂ、およびＣの各々の分子量は、ｎ個のポリマー分子の分子量を測定し、重量を合計し、合計質量をｎで除算することにより割り出される（すなわち、数平均分子量）。いくつかの実施形態では、Ａの数平均分子量は、約１００〜約１００００、約２００〜約１００００、約５００〜約１００００、約１０００〜約１００００、約２０００〜約１００００、または約５０００〜約１００００である。いくつかの実施形態では、Ａの数平均分子量は、少なくとも約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００である。いくつかの実施形態では、Ａの数平均分子量は、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００未満である。いくつかの実施形態では、Ａの数平均分子量は、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００である。いくつかの実施形態では、Ａの数平均分子量は、約２００〜約１００００である。
いくつかの実施形態では、Ｂの数平均分子量は、約１００〜約２００００、約２００〜約２００００、約５００〜約２００００、約１０００〜約２００００、約２０００〜約２００００、または約５０００〜約２００００である。いくつかの実施形態では、Ｂの数平均分子量は、少なくとも約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００である。いくつかの実施形態では、Ｂの数平均分子量は、約１００未満、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００未満である。いくつかの実施形態では、Ｂの数平均分子量は、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１１０００、約１２０００、約１３０００、約１４０００、約１５０００、約１６０００、約１７０００、約１８０００、約１９０００、または約２００００である。いくつかの実施形態では、Ｂの数平均分子量は、約１０００〜約２００００である。
いくつかの実施形態では、Ｃの数平均分子量は、約１００〜約２００００、約２００〜約２００００、約５００〜約２００００、約１０００〜約２００００、約２０００〜約２００００、または約５０００〜約２００００である。いくつかの実施形態では、Ｃの数平均分子量は、少なくとも約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００である。いくつかの実施形態では、Ｃの数平均分子量は、約１００未満、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１５０００、または約２００００未満である。いくつかの実施形態では、Ｃの数平均分子量は、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、約９００、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１１０００、約１２０００、約１３０００、約１４０００、約１５０００、約１６０００、約１７０００、約１８０００、約１９０００、または約２００００である。いくつかの実施形態では、Ｃの数平均分子量は、約１０００〜約２００００である。
上記の実施形態のいずれかによるバイオセンサーを調製するいくつかの実施形態では、生体適合性膜は、約１〜約１０重量部のＡ、約１〜約５重量部のＢ、約１〜約５重量部のＣ、および約１〜約３重量部のｂを含む。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載の、Ａ−ｂ、Ｂ−ｂ、およびＣ−ｂそれ自体の結合は、独立して、尿素結合もしくはカルバメート結合である。いくつかの実施形態では、Ａ−ｂ間の結合は尿素結合である。いくつかの実施形態では、Ａ−ｂ間の結合はカルバメート結合である。いくつかの実施形態では、Ｂ−ｂ間の結合は尿素結合である。いくつかの実施形態では、Ｂ−ｂ間の結合はカルバメート結合である。いくつかの実施形態では、Ｃ−ｂ間の結合は、尿素結合である。いくつかの実施形態では、Ｃ−ｂ間の結合はカルバメート結合である。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のバイオセンサーは、検出層と生体適合性膜とのあいだに位置する接着層をさらに含み、該接着層は、少なくとも２つの ホルミル成分を含む第２モノマーユニットで架橋された少なくとも２つのアミン部分を含む第１モノマーユニットを含むポリマーを含む。
いくつかの実施形態では、第１モノマーユニットは、は、少なくとも２、３、４、または５個のアミン部分を含む。いくつかの実施形態では、第１モノマーユニットは、２個のアミン部分を含む。いくつかの実施形態において、第１モノマーユニットは、構造Ｈ２Ｎ−アルキレン− ＮＨ２．を有する。「アルキレン」は、直鎖状または分枝状のいずれかでありかつ、好ましくは１〜８個の炭素原子を有する二価の脂肪族ヒドロカルビル基を指す。アルキレンの例 としては、メチレン （−ＣＨ２−）， エチレン （−ＣＨ２ＣＨ２−）， ｎ−プロピレン （−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−）， ｉｓｏ−プロピレン （−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）−）， −Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ２−， −Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２− などが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、第１モノマーユニットは、１，６−ジアミノヘキサンである。
いくつかの実施形態では、第２モノマーユニットは、少なくとも２、３、４、または５個のホルミル部分を含む。いくつかの実施形態では、第２モノマーユニットは、２個のホルミル部分を含む。いくつかの実施形態では、第２モノマーユニットは、グリオキサール、マロンジアルデヒド、スクシンジアルデヒド、グルタルアルデヒド、またはフタルアルデヒドである。いくつかの実施形態では、第２モノマーユニットはグルタルアルデヒドである。
いくつかの実施形態では、上記態様の何れかに記載のバイオセンサーは、作用電極と実質的に同じであるブランク電極、対向電極、および基準電極をさらに含み、該ブランク電極は、生体適合性膜によって直接覆われるか、または生体適合性膜によって覆われる接着層によって直接覆われる。いくつかの実施形態では、作用電極およびブランク電極は、実質的に同一の材料から構成され、すなわち、同一または、ほぼ同一の材料が使用され、または、両方の電極が同一または、ほぼ同一の電子移動性を有するように、動作電極およびブランク電極の両方が実質的に同じサイズである。いくつかの実施形態では、２つの電極の電子移動性の差は、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、または、０．５％未満である。いくつかの実施形態では、作用電極およびブランク電極は、同一の材料から作られ、両方の電子移動性に差がない。いくつかの実施形態では、作用電極および対電極は、実質的に同一の材料から構成され、即ち、同一またはほぼ同一の材料が、両方の電極が同一またはほぼ同一の電子移動特性を有するように、作動電極および対向電極の両方で使用される。いくつかの実施形態では、２つの電極の電子移動性の差は、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、または０．５％未満である。いくつかの実施形態では、作用電極および対電極は、同一の材料で作られ、両者の電子移動性に差がない。
いくつかの実施形態では、作用電極とブランク電極との最小距離は、約１ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約４ｍｍ以下、約５ｍｍ以下、約６ｍｍ以下、約７ｍｍ以下、約８ｍｍ以下、約９ｍｍ以下、または約１０ｍｍ以下である。いくつかの実施形態では、作用電極とブランク電極との最小距離は、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、または約１０ｍｍ未満である。いくつかの実施形態では、作用電極とブランク電極との最小距離は、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、または約１０ｍｍである。
いくつかの実施形態では、ＤＣ電源は、ＤＣ電圧を作用電極に印加することにより、作用電極にＤＣ電流を生成させるように構成される第１の回路と、ブランク電極にＤＣ電圧を印加することにより、ブランク電極にＤＣ電流が生成されように構成される第２の回路を含み、第１の回路および第２の回路は、並列に接続され、作用電極に印加されるＤＣ電圧およびブランク電極に印加されるＤＣ電圧は、基準電極に対して等しい。
いくつかの実施形態では、電流測定部は、作用電極上の直流電流を測定し、作用電極上の直流電流に関するデータをデータ処理部に通信するように構成された第１電流測定装置と、作用電極上の直流電流を測定してブランク電極上の直流電流に関するデータをデータ処理部に伝達するように構成された第２電流測定装置を含む。
いくつかの実施形態では、ＡＣインピーダンス測定部は、ＤＣ成分およびＡＣ成分を含む電圧を作用電極およびブランク電極に印加し、作用電極上の結果として生じる電流およびブランク電極上の結果として生じる電流を測定し、作用電極のＡＣインピーダンスおよびブランク電極のＡＣインピーダンスを割り出し、得られた電流およびＡＣインピーダンスのデータをデータ処理部に通信するように構成される。いくつかの実施形態では、ＡＣ成分は、約１〜約１０００、約１〜約５００、約１〜約２００、約１〜約１００、約１〜約５０、約１〜約２０、約２０〜約１０００、約２０〜約５００、約２０〜約２００、約２０〜約１００、約２０〜約５０、約５０〜約１０００、約５０〜約５００、約５０〜約２００、約５０〜約１００、約１００〜約１０００、約１００〜約５００、または約１００〜約２００ ｋＨｚの周波数を有する。いくつかの実施形態では、コンポーネントの周波数は、約１〜約１００ｋＨｚである。いくつかの実施形態では、ＡＣ成分は、約１ｋＨｚの周波数を有する。いくつかの実施形態では、ＡＣインピーダンス測定部の出力は、測定されたＡＣインピーダンスの大きさ、位相、実数部、および／または虚数部を含み得る。
いくつかの実施形態では、回路スイッチは、電流測定部ト／ＡＣインピーダンス測定部の間の作用電極／ブランク電極の接続を制御する。いくつかの実施形態では、スイッチングのタイミングおよび／または周波数は、制御部によって決定される。
いくつかの実施形態では、制御部は、システムのタイミング、電流測定部の動作のタイミングおよび周波数、ＡＣインピーダンス測定部のタイミングおよび周波数、回路スイッチの状態、および／またはデータ転送／分析のタイミングを制御する。いくつかの実施形態では、電流測定部の動作周波数は、ＡＣインピーダンス測定部の動作周波数の少なくとも約１００、約５０、約２０、約１０、約９、約８、約７、約６、約５、約４、約３、または約２倍である。いくつかの実施形態では、電流測定部の動作周波数は、ＡＣインピーダンス測定部の動作周波数の少なくとも約１０倍である。
いくつかの実施形態では、データ処理部は、電流測定部およびＡＣインピーダンス測定部からの出力／データを分析し、被分析物質の濃度を割り出し、濃度の出力を受信端に送信する。
いくつかの実施形態では、システムの構成要素は、図３または図４に図示されるように、互いに接続される。３ ｏｒ ＦＩＧ．
使用方法
他の態様においては、本明細書に記載のバイオセンシングシステムを使用して、試料中の被分析物質の濃度を測定する方法が提供される。いくつかの実施形態では、方法は、動作時間Ｔ ＝ ｔ１− ｔ０が所定の値Ｔｍａｘを超えるかどうかを判定する工程Ａを含む。いくつかの実施形態では、ＴがＴｍａｘを超えるとの判定に応答して、警告が返される。いくつかの実施形態では、ＴがＴｍａｘを超えないという判断に応答して、工程Ｂが実施される。
いくつかの実施形態では、方法は、動作時間Ｔが所定の開始時間を超えるかどうかを判断する工程Ｂを含む。いくつかの実施形態では、Ｔが所定の開始時間を超えるとの判定に応答して、工程Ｃが実行される。いくつかの実施形態では、Ｔが所定の開始時間を超えないとの判定に応答して、工程Ａが繰り返される。
いくつかの実施形態では、前記方法は工程Ｃを含み、工程Ｃは、（１）作用電極およびブランク電極にＤＣ電圧を印加し、それによって、作用電極上の直流電流およびブランク電極上の直流電流を生成する工程と、（２）作用電極での直流電流およびブランク電極での直流電流を測定する工程と、（３）作用電極のＡＣインピーダンスおよび／またはブランク電極のＡＣインピーダンスを測定する工程、および（４）測定された直流電流およびＡＣインピーダンスに基づいて被分析物質の濃度を割り出すことを含む。
いくつかの実施形態では、工程（１）は、（ａ）作用電極にＤＣ電圧を印加し、それによって作用電極に直流電流を発生させる工程と、（ｂ）ブランク電極に直流電圧を印加し、それによってブランク電極に直流電流を生成させる工程を含み、前記作用電極に印加されるＤＣ電圧とブランク電極に印加されるＤＣ電圧が基準電極に対して等しい。
いくつかの実施形態では、工程（３）は、（ａ）ＤＣ成分およびＡＣ成分を含む電圧を作用電極およびブランク電極に印加する工程、（ｂ）作用電極で結果として生じる電流およびブランク電極で結果として生じる電流を測定する工程、および（ｃ）作用電極のＡＣインピーダンスおよびブランク電極のＡＣインピーダンスを判断する工程を含む。
いくつかの実施形態では、工程（４）は、（ａ） 作用電極での直流（Ｉ１）、前記Ｉ１が測定されたときの時間（ｔ１）、ブランク電極上の直流（Ｉ２）、Ｉ２が測定されたときの時間（ｔ２）を読み取り、該ｔ２が、ｔ１±３０秒以内である工程と、いくつかの実施形態では、Ｉ１およびＩ２は、ノイズフィルタリングなどの適切な信号処理方法を通って処理される。いくつかの実施形態では、以下に記載される工程で使用されるＩ１およびＩ２は、ノイズフィルタリング後の値である。
いくつかの実施形態では、工程（４）は、（ｂ） 次の式を用いて、被分析物質の電流（Ｉ）と時間（ｔ）を割り出す工程と、
（ｉ） Ｉ ＝ Ｉ１−Ｉ２， と
（ｉｉ） ｔ ＝ （ｔ１＋ｔ２）／２
いくつかの実施形態では、工程（４）は、（ｃ） 式Ｃ１＝ ｆ（Ｉ， Ｘ）を用いて、被分析物質（Ｃ１）の濃度を割り出すことを含み、式中、Ｘは、以下の工程を用いて決定される変換係数である。
（ｉ） バイオセンサーがキャリブレーションされたかどうかを判断する工程と、
前記バイオセンサがキャリブレーションされていないとの判定に応答して、Ｘ’を所定値Ｘ０として設定し、前記キャリブレーション時間を０に設定し、および
バイオセンサーがキャリブレーションされたとの判定に応答して、式Ｘ’＝ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０）を用いてＸ’を判断し、ｔｃ’をｔｃ０として設定し、ここで、ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０）は、ｆ（Ｉ， Ｘ）の逆演算であり、Ｃ０は、キャリブレーション中の被分析物質濃度であり、ｔｃ０は、キャリブレーションが実施される時間であり、Ｉ（ｔｃ ０）は、前回のキャリブレーションに最も近い時間で測定された被分析物質電流であり、該Ｉ（ｔｃ０）は、前回のキャリブレーションの前または、後５分で測定される。
（ｉｉ） 最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものかどうかを判断する工程と、
前記最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものであるという判断に応答して、ＸをＸ’として設定し、Ｘの判断を終了し、
前記最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものでは、ないという判断に応答して、最新のインピーダンスの実数部（Ｚｒｅ＿ｃａｌ）及び最新のインピーダンス（Ｚｉｍ＿ｃａｌ）の虚数部を読み出し、工程（ｉｉｉ）に進み、
（ｉｉｉ） 現在測定されているインピーダンス（Ｚｒｅ）の実数部が第１の所定範囲内にあるかどうか、および現在測定されているインピーダンスの虚数部分（Ｚｉｍ）が第２の所定範囲内にあるかどうかを判断する工程と、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にない、または、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にないとの前記判断に応答して、エラーメッセージを送信し、Ｘの判断を終了し、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にあり、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にあるとの前記判断に応答して、工程（ｉｖ）に進み、
（ｉｖ） 以下の式を用いて、前記実数部差（ｄＺｒｅ）及び前記虚数部差（ｄＺｉｍ）を割り出す工程と、
ｄＺｒｅ ＝ Ｚｒｅ − Ｚｒｅ＿ｃａｌ， と
ｄＺｉｍ ＝ Ｚｉｍ − Ｚｉｍ＿ｃａｌ，
（ｖ） ｄＺｒｅの絶対値が所定の閾値ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きいか、およびｄＺｉｍの絶対値が所定の閾値ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きいかを判断する工程と、
前記ｄＺｒｅの絶対値がｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きくなくかつｄＺｉｍの絶対値がｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きくないと判断された場合、Ｘ’をＸ’に設定し、Ｘの判断を終了し、
ｄＺｒｅの絶対値がｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きい、又は、ｄＺｉｍの絶対値がｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きいことに応答して、工程（ｖｉ）−（ｘ）に進み、
（ｖｉ）ｄＺｒｅ ＞０， ｄＺｒｅ＞ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＞０、かつｄＺｉｍ＞ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここで、ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）＞１であり、
（ｖｉｉ） ｄＺｒｅ ＞ ０， ｄＺｒｅ ＞ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ、かつ ｄＺｉｍ ≦ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｊ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）に設定し、ここで、ｊ（Ｚｒｅ／Ｚｒｅ＿ｃａｌ）＞１であり、
（ｖｉｉｉ）ｄＺｒｅ ＜ ０かつｄＺｒｅ ＜ − ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）を設定し、ここで、ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ） ＜ １であり、
（ｉｘ）− ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ ＜ ｄＺｒｅ ＜ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＞０、かつｄＺｉｍ＞ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここでｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＞ １であり、
（ｘ）− ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ ＜ ｄＺｒｅ ＜ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＜０、かつｄＺｉｍ ＜ −ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここでｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＜ １であり、
本明細書に記載の方法の例示的なアルゴリズムを図５、図６、および図７に示す。６， ａｎｄ ＦＩＧ．
いくつかの実施形態では、 ｆ（Ｉ， Ｘ） ＝ （Ｉ−ｂ） ＊ Ｘであり、ここで、ｂは、所定のバックグラウンド電流値である。いくつかの実施形態では、ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０） ＝ Ｃ０／（Ｉ（ｔｃ０）−ｂ）である。
いくつかの実施形態では、関数ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）は、１を超える結果を生成する任意の適切な関数である。いくつかの実施形態では、ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＝ Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ ＋ Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ − １である。
いくつかの実施形態では、関数ｊ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）は、１を超える結果を生成する任意の適切な関数である。いくつかの実施形態では、ｊ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ） ＝ Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌである。
いくつかの実施形態では、関数ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）は、１未満の結果を生成する任意の適切な関数である。いくつかの実施形態では、ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ） ＝ Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌである。
いくつかの実施形態では、関数ｍ（Ｚｉｍ／Ｚｉｍ＿ｃａｌ）は、１を超える結果を生成する任意の適切な関数である。いくつかの実施形態では、ｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＝ Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌである。
いくつかの実施形態では、関数ｎ（Ｚｉｍ／Ｚｉｍ＿ｃａｌ）は、１未満の結果を生成する任意の適切な関数である。いくつかの実施形態では、ｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＝ Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌである。
いくつかの実施形態では、前記方法は、前記バイオセンサの状態を判断する工程をさらに含み、該工程は、前記バイオセンサが前記ＤＣ電源、電流測定部、ＡＣインピーダンス測定部、回路スイッチ制御部、及びデータ処理部に接続されてから５分以内に実施され、
（ａ）前記作用電極のＡＣインピーダンスを測定する工程と
（ｂ）前記測定されたインピーダンスの実数部（Ｚｒｅ）の前記実部が第１の所定範囲内にあり、かつ前記現在測定されたインピーダンス（Ｚｉｍ）の虚数部が第２の所定範囲内にあるかどうかを判断する工程と、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にない、または、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にないという判断に応答して、シーケンスを準備するための初期化シーケンスを開始し、
Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にあり、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にあるとの判定に応答して、工程（１）に進む。
実施例
以下の実施例は、本発明を例示するために提供されるが、バイオセンサーおよび本明細書に開示される調製方法を限定するものではない。
実施例１．電極への検出層の形成
電極に検出層形成する例示的な方法は、図１に示され、さらに先で詳述する。１ ａｎｄ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｂｅｌｏｗ．
工程１−エッチングによりガラス基板上に白金電極を形成した。
工程２−ペプチドプローブ分子（グルコースオキシダーゼ）、ドーパミン、及び塩化白金酸を、水に３０℃で添加した。グルコースオキシダーゼ、ドーパミンおよび塩化白金酸の濃度は、それぞれ５ｍｇ／ｍＬ、５ｇ／Ｌ、および５ｍｇ／Ｌであった。溶液のｐＨを８に調整し、溶液中の溶存酸素濃度の飽和度を１％未満にした。これにより、ポリドーパミンおよびペプチドプローブを含有するコーティングを有する金属ナノ粒子が溶液中に形成された。
工程３−工程１で調製した白金電極を工程２の溶液に入れ、工程２で形成した金属ナノ粒子を、電気化学酸化反応によって電極の頂部に堆積させた。銀／塩化銀基準溶液電極に対して電極に印加された電位は、０．４Ｖであった。
実施例２．電極への検出層の形成
電極の上に検出層を形成するもう一つの例示的な方法は、図２に示され、さらに先で詳述する。
工程１−金電極を、スクリーン印刷によりポリジメチルシロキサン基材の上に形成した。
工程２−金ナノ粒子、ペプチドプローブ分子（Ｂ型肝炎抗体）、およびドーパミンを、水に３５℃で添加した。金ナノ粒子のサイズは、約５０ｎｍであった。金ナノ粒子、ペプチドプローブ分子、およびドーパミンの濃度は、それぞれ、２５０００ｐｐｍ、４ｍｇ／ｍＬ、および６ｇ／Ｌであった。溶液のｐＨを７に調整し、溶液中の溶存酸素濃度の飽和度を１％未満にした。工程１で調製した金電極を溶液中に浸漬した。ポリドーパミン、金ナノ粒子、およびペプチドプローブを含む検出層を、電気化学的酸化反応によって電極の上に形成した。銀／塩化銀基準溶液電極に対して電極に印加された電位は、０．６ Ｖであった。
実施例３．生体適合性膜の形成
ｉｖ． 実施例３．１
工程１−ポリエーテルアミン（数平均分子量： １０００、２５ｇ）、ポリカーボネートジオール（数平均分子量： ５０００、１０ｇ）、ジアミノ末端ポリジメチルシロキサン（数平均分子量： ５０００、１５ｇ）を１００ｍＬのテトラヒドロフランに４０℃で添加し、十分に混合した。
工程２−工程１の溶液にトリエチレンジアミンを添加した。次いで、１２ｇのメチレンジフェニルジイソシアネートを滴下した。混合物を６５℃で１２時間反応させた。
工程３−工程２の溶液に、５０ｍＬの脱イオン水を添加し、混合物を１２時間反応させた。
得られたトリブロックポリマーを適切な方法を用いて実施例１または２で形成された検出層に適用した。
ｉｉ．実施例３．２
工程１−アミノ末端ポリエチレングリコール（数平均分子量： ２０００、２０ｇ）、ポリカーボネートジオール（数平均分子量： ２０００、１５ｇ）、ポリ（メチルメタクリレート）（数平均分子量： ２０００、１５ｇ）、および末端がジアミノ基を有するポリジメチルシロキサン（数平均分子量：８０００、１５ｇ）を３０℃で添加し、十分に混合した。
工程２−工程１の溶液にトリエチレンジアミンを加えた。次いで、メチレンジフェニルジイソシアネートおよびビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンの混合物を滴下した。混合物を５５℃で１４時間反応させた。
工程３−工程２の溶液に、５００ｍＬの脱イオン水を添加し、混合物を１８時間反応させた。
得られたトリブロックポリマーを適切な方法を用いて実施例１または２で形成された検出層に適用した。
ｉｉｉ．実施例３．３
工程１−アミノ末端ポリプロピレングリコール（分子量： ５００、１５ｇ）、ポリエーテルアミン（分子量： ６００、１０ｇ）、ポリ（ビスフェノールＡポリカーボネート）（分子量： ５０００、２５ｇ）、ジアミノ末端ポリジメチルシロキサン（分子量： ２００００、１０ｇ）、ポリ（メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル）（分子量： ５０００、５ｇ）を１５０ｍＬのイソブタノールに３５℃で添加し、十分に混合した。
工程２−工程１の溶液に、ジブチル錫ビス（２−エチルヘキサノアート）を添加した。次いで、１５ｇのヘキサメチレンジイソシアネートを滴下した。混合物を６０℃で１６時間反応させた。
工程３−工程２の溶液に１５０ｍＬの脱イオン水を添加し、混合物を１４時間反応させた。
得られたトリブロックポリマーを適切な方法を用いて実施例１または２で形成された検出層に適用した。
ｉｖ．実施例３．４
工程１−アミノ末端ポリエチレングリコール（数平均分子量： １００００、３０ｇ）、ポリカーボネートジオール（数平均分子量： ２０００、５ｇ）、ポリ（メチルメタクリレート）（数平均分子量： ２０００、５ｇ）、およびポリ（メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル）（分子量： ２００００、１５ｇ）を６００ｍＬのイソブタノールに３５℃で添加し、十分に混合した。
工程２−工程１の溶液に、ジブチル錫ビス（２−エチルヘキサノアート）を添加した。次いで、２０ｇのビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンを滴下した。混合物を７０ °Ｃで１６時間反応させた。
得られたトリブロックポリマーを適切な方法を用いて実施例１または２で形成された検出層に適用した。
実施例４．接着層の形成
工程１ − １０ｇの１，６−ジアミノヘキサンを１００ｍＬのエタノールに溶解させた。
工程２−実施例１または２で形成した検出層を有する基板を、工程１の溶液に１０分間浸漬し、エタノールで３回濯ぎ、エタノール中に１０分間浸漬し、乾燥させた。
工程３−工程２で調製した基板を、４０℃で１０分間、気相中でグルタルアルデヒドに接触させた。
工程４−実施例３．１〜３．４のいずれか１つで形成された溶液を、工程３で調製した基材に適用し、生体適合性膜をスピンコーティングによって形成した。
実施例５．
本明細書に記載の検出層のみを有するバイオセンサー、本明細書に記載の従来の方法によって堆積された生体適合性膜、および検出層のみを有するバイオセンサー、ならびに本明細書に記載の検出層、生体適合性膜、および接着層を有するバイオセンサーを、グルコース溶液に接触させた。各バイオセンサーについて、作用電極に定電位を印加し、作用電極上の電流出力を６つのグルコース濃度：０ｍｍｏｌ／Ｌ、５ｍｍｏｌ／Ｌ、１０ｍｍｏｌ／Ｌ、１５ｍｍｏｌ／Ｌ、２０ｍｍｏｌ／Ｌ、および２５ｍｍｏｌ／Ｌで測定した。図８は、各バイオセンサーの異なるグルコース濃度での経時的な電流出力を示す。図８に示すように、本明細書に記載の検出層、生体適合性膜、および接着層を有するバイオセンサーは、グルコース濃度の増加に応じて、経時的により安定した電流出力を示し、より良好な線形性を示した。
本発明の前述された明細書は、当業者が、本明細書に記載のバイオセンサーおよび方法を作製および使用することを可能にし、当業者が、本明細書の特定の実施形態、方法および実施例の変形、組み合わせ、および等価物の存在を理解しかつ認識するであろう。したがって、本明細書で提供されるバイオセンサーおよび方法は、上述の実施形態、方法、および実施例によってではなく、本明細書で提供される化合物、使用、および方法の範囲および精神内のすべての実施形態および方法によって、限定される。
明瞭性の目的のために、上記説明は、異なる機能ユニット及びモジュールを参照して本発明の実施例を説明したことがわかる。しかしながら、異なる機能ユニット、あるいはドメイン間の機能性の適合した分散は、本発明から外れずに使用できることは明らかである。例えば、分離された処理論理素子又は制御器により実行される図示の機能性は、同一の処理論理素子あるいは制御器により実行され得る。それによって、特定の機能ユニットに対する参照番号は、厳格な論理あるいは物理構造又は組織の指示よりは、上記したような機能性を提供する適合した手段に対する参照番号として理解する。
実施例の前述の説明では、本明細書の一部を構成する添付の図面が参照され、図面には、本発明を実施することが可能な特定の実施例が、例示の目的で示されている。特許請求の範囲に記載された対象の範囲から外れることなく、他の実施例を使用し、又は構造的変更を施すことも、可能であるものと理解されるべきである。
ここに開示されるプロセスにおけるステップの特定の順序または、階層は、例示的なアプローチの一例であることが理解される。デザイン好みに基づいて、プロセスにおけるステップの特定の順序または、階層は、クレームに記載された対象の範囲内に留まったままで、再編されうることが理解される。

Claims (33)

  1. バイオセンシングシステムであって、
    （１）バイオセンサーであって、
    基板と、
    前記基板の頂部にある作用電極と、
    前記作用電極の頂部にある検出層と
    前記検出層の頂部にある生体適合性膜と、
    ブランク電極と、前記ブランク電極は、作用電極と実質的に同一であり、生体適合性膜によって直接覆われ、
    基準電極、および
    対向電極を含む。
    （２）ＤＣ電源と
    （３）電流測定部と
    （４）ＡＣインピーダンス測定部と
    （５）回路スイッチと
    （６）制御部と
    （７）データ処理部を含む。
  2. 前記バイオセンサシステムが、炭素、グラフェン、金、または、白金を含む、請求項１に記載のバイオセンサー。
  3. 前記検出層は、金属ナノ粒子、ポリドーパミン、およびペプチドプローブを含む、請求項１に記載のバイオセンサシステム。
  4. 前記金属ナノ粒子が、白金ナノ粒子、金ナノ粒子、または、イリジウムナノ粒子である、請求項３に記載のバイオセンサシステム。
  5. 前記金属ナノ粒子が、約１〜約１００ｎｍの粒径を有する、請求項３または、４のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  6. 前記ペプチドプローブが、酵素、抗体、または、ペプチドを含むポリマーを含む、請求項３〜５のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  7. 前記ペプチドプローブが、オキシドレダクターゼを含む、請求項３〜６のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  8. 前記ペプチドプローブが、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、または、ホースラディッシュペルオキシダーゼを含む、請求項３〜７のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  9. 前記金属ナノ粒子が、ポリドーパミンおよびペプチドプローブでコーティングされている、請求項３〜８のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  10. 前記金属ナノ粒子が、ポリドーパミンおよびペプチドプローブと混合されている、請求項３〜８のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  11. 前記生体適合性膜が、トリブロックポリマーＡ−ｂ−Ｂ−ｂ−Ｃを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。ここで、
    Ａは、親水性のソフトセグメント、
    Ｂは、疎水性ハードセグメント、
    Ｃは、可撓性ポリマーセグメント、
    ｂは鎖延長剤であるバイオセンサー。
  12. 前記親水性ソフトセグメントが、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、およびポリエーテルアミン（ＰＥＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む、請求項１１に記載のバイオセンサシステム。
  13. 前記疎水性ハードセグメントが、ポリカーボネート（ＰＣ）およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む、請求項１１または、１２に記載のバイオセンサシステム。
  14. 前記可撓性ポリマーセグメントが、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）およびポリ（メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル）（ＰＨＥＭＡ）からなる群より選ばれるポリマーを含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  15. 前記生体適合性膜の鎖延長剤が、イソシアネートを含む化合物から誘導される、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  16. 前記各鎖延長剤が、独立して、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、または、ビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンから誘導される、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  17. 請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のバイオセンサーであって、
    Ａの数平均分子量は、約２００〜約１００００であり、
    Ｂの数平均分子量は、約１０００〜約２００００であり、および
    Ｃの数平均分子量が、約１０００〜約２００００である方法。
  18. 請求項１１〜１７に記載のバイオセンサシステムがあって、前記生体適合性膜が
    約１〜約１０重量部のＡと、
    約１〜約５重量部のＢと、
    約１〜約５重量部のＣと、および
    約１〜約３重量部のｂを含む方法。
  19. 前記Ａ−ｂ、Ｂ−ｂ、およびＣ−ｂの各々の結合が、独立して、尿素結合または、カルバメート結合である、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  20. 前記バイオセンサーは、検出層と作用電極の頂部の生体適合性膜および生体適合性膜とブランク電極とのあいだでの接着層をさらに含み、該接着層は、少なくとも２つの ホルミル成分を含む第２モノマーユニットで架橋された少なくとも２つのアミン部分を含む第１モノマーユニットを含むポリマーを含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  21. 前記第１モノマーユニットが１，６−ジアミノヘキサンであり、前記第２モノマーユニットがグルタルアルデヒドである、請求項２０に記載のバイオセンサシステム。
  22. 前記作用電極と前記ブランク電極との最小距離が、約５ｍｍ以下である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のバイオセンサシステム。
  23. 請求項１〜２２に記載のバイオセンサシステムがあって、前記ＤＣ電源が
    前記作用電極に直流電圧を印加することによって作用電極に直流電流を発生させるように構成された第１の回路と
    前記ブランク電極に直流電圧を印加し、それによってブランク電極に直流電流を発生させるように構成された第２の回路を含み、
    前記第１の回路及び第２の回路は、並列に接続され、作用電極に印加される直流電圧およびブランク電極に印加される直流電圧は、基準電極に対して等しい。
  24. 請求項１〜２３に記載のバイオセンサシステムがあって、前記電流測定部が
    前記作用電極上の直流電流を測定し、および作用電極上の直流電流に関するデータをデータ処理部に通信するように構成された第１電流測定装置、および
    前記作用電極上の直流電流を測定し、およびブランク電極上の直流電流に関するデータをデータ処理部に通信するように構成された第２電流測定装置を含むイオセンサシステム。
  25. 前記ＡＣインピーダンス測定部は、ＤＣ成分およびＡＣ成分を含む電圧を作用電極およびブランク電極に印加し、作用電極上の結果として生じる電流およびブランク電極上の結果として生じる電流を測定し、作用電極のＡＣインピーダンスおよびブランク電極のＡＣインピーダンスを割り出し、得られた電流およびＡＣインピーダンスのデータをデータ処理部に通信するように構成される、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のバイオセンシングシステム。
  26. 前記ＡＣ成分は、約１〜１００ｋＨｚの周波数を有する、請求項２５に記載のバイオセンシングシステム。
  27. ＡＣインピーダンス測定部からのデータは、測定されたＡＣインピーダンスの大きさ、位相、実数部、および／または、虚数部を含む、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のバイオセンシングシステム。
  28. 電流測定部の動作周波数は、ＡＣインピーダンス測定部の動作周波数の少なくとも約１０倍である、請求項１〜２７のいずれか１項に記載のバイオセンシングシステム。
  29. 請求項１〜２８のいずれか一項に記載のバイオセンシングシステムを使用する方法であって、被分析物質の濃度を検出するための方法は、
    （１）前記作用電極及びブランク電極に直流電圧を印加して、作用電極上の直流電流及びブランク電極上の直流電流を生成する工程と
    （２）前記作用電極上の直流電流およびブランク電極上の直流電流を測定する工程と
    （３）前記作用電極のＡＣインピーダンスおよび／またはブランク電極のＡＣインピーダンスを測定する工程、および
    （４）前記測定された直流電流および交流インピーダンスに基づいて、被分析物質の濃度を割り出す工程を含む方法。
  30. 請求項２９に記載の方法であって、工程（１）が
    （ａ）前記作用電極にＤＣ電圧を印加し、それによって作用電極上に直流電流を生成する工程、及び
    （ｂ）前記ブランク電極にＤＣ電圧を印加し、それによってブランク電極上に直流電流を生成する工程を含み、
    前記作用電極に印加される直流電圧およびブランク電極に印加される直流電圧は、基準電極に対して等しい。
  31. 請求項２９または３０に記載の方法であって、工程（３）が
    （ａ）前記ＤＣ成分およびＡＣ成分を含む電圧を作用電極およびブランク電極に印加する工程と、
    （ｂ）前記作用電極上の結果として生じる電流およびブランク電極上の結果として生じる電流を測定する工程と
    （ｃ）前記作用電極のＡＣインピーダンスおよびブランク電極のＡＣインピーダンスを測定する工程を含む。
  32. 請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の方法であって、工程（４）が
    （ａ） 作用電極での直流（Ｉ１）、前記Ｉ１が測定されたときの時間（ｔ１）、ブランク電極上の直流（Ｉ２）、Ｉ２が測定されたときの時間（ｔ２）を読み取り、該ｔ２が、ｔ１±３０秒以内である工程と、
    （ｂ） 次の式を用いて、被分析物質の電流（Ｉ）と時間（ｔ）を割り出す工程と、
    （ｉ） Ｉ ＝ Ｉ１−Ｉ２， と
    （ｉｉ） ｔ ＝ （ｔ１＋ｔ２）／２；
    （ｃ） 式Ｃ１＝ｆ（Ｉ，Ｘ）を用いて被分析物質の濃度（Ｃ１）を割り出し、ここで、ｆ（Ｉ， Ｘ） ＝ （Ｉ−ｂ） ＊ Ｘ、ｂが所定バックグラウンド電流値、Ｘが下記工程を用いて判断される変換係数である工程があって、
    （ｉ） バイオセンサーがキャリブレーションされたかどうかを判断する工程と、
    前記バイオセンサがキャリブレーションされていないとの判定に応答して、Ｘ’を所定値Ｘ０として設定し、前記キャリブレーション時間を０に設定し、および
    バイオセンサーがキャリブレーションされたとの判定に応答して、式Ｘ’＝ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０）を用いてＸ’を判断し、ｔｃ’をｔｃ０として設定し、ここで、ｆ−１（Ｉ（ｔｃ０），Ｃ０）は、ｆ（Ｉ， Ｘ）の逆演算であり、Ｃ０は、キャリブレーション中の被分析物質濃度であり、ｔｃ０は、キャリブレーションが実施される時間であり、Ｉ（ｔｃ ０）は、前回のキャリブレーションに最も近い時間で測定された被分析物質電流であり、該Ｉ（ｔｃ０）は、前回のキャリブレーションの前または、後５分で測定される。
    （ｉｉ） 最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものかどうかを判断する工程と、
    前記最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものであるという判断に応答して、ＸをＸ’として設定し、Ｘの判断を終了し、
    前記最新のキャリブレーション時間が前回インピーダンスを測定した後のものでは、ないという判断に応答して、最新のインピーダンスの実数部（Ｚｒｅ＿ｃａｌ）及び最新のインピーダンス（Ｚｉｍ＿ｃａｌ）の虚数部を読み出し、工程（ｉｉｉ）に進み、
    （ｉｉｉ） 現在測定されているインピーダンス（Ｚｒｅ）の実数部が第１の所定範囲内にあるかどうか、および現在測定されているインピーダンスの虚数部分（Ｚｉｍ）が第２の所定範囲内にあるかどうかを判断する工程と、
    Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にない、または、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にないとの前記判断に応答して、エラーメッセージを送信し、Ｘの判断を終了し、
    Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にあり、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にあるとの前記判断に応答して、工程（ｉｖ）に進み、
    （ｉｖ） 以下の式を用いて、前記実数部差（ｄＺｒｅ）及び前記虚数部差（ｄＺｉｍ）を割り出す工程と、
    ｄＺｒｅ ＝ Ｚｒｅ − Ｚｒｅ＿ｃａｌ， と
    ｄＺｉｍ ＝ Ｚｉｍ − Ｚｉｍ＿ｃａｌ，
    （ｖ） ｄＺｒｅの絶対値が所定の閾値ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きいか、およびｄＺｉｍの絶対値が所定の閾値ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きいかを判断する工程と、
    前記ｄＺｒｅの絶対値がｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きくなくかつｄＺｉｍの絶対値がｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きくないと判断された場合、Ｘ’をＸ’に設定し、Ｘの判断を終了し、
    ｄＺｒｅの絶対値がｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓより大きい、又は、ｄＺｉｍの絶対値がｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓより大きいことに応答して、工程（ｖｉ）−（ｘ）に進み、
    （ｖｉ）ｄＺｒｅ ＞０， ｄＺｒｅ＞ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＞０、かつｄＺｉｍ＞ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここで、ｈ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ， Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）＞１であり、
    （ｖｉｉ） ｄＺｒｅ ＞ ０， ｄＺｒｅ ＞ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ、かつ ｄＺｉｍ ≦ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｊ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）に設定し、ここで、ｊ（Ｚｒｅ／Ｚｒｅ＿ｃａｌ）＞１であり、
    （ｖｉｉｉ）ｄＺｒｅ ＜ ０かつｄＺｒｅ ＜ − ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ）を設定し、ここで、ｋ（Ｚｒｅ／ Ｚｒｅ＿ｃａｌ） ＜ １であり、
    （ｉｘ）− ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ ＜ ｄＺｒｅ ＜ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＞０、かつｄＺｉｍ＞ ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここでｍ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＞ １であり、
    （ｘ）− ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ ＜ ｄＺｒｅ ＜ ｄＺｒｅ＿ｔｈｒｅｓ， ｄＺｉｍ＜０、かつｄＺｉｍ ＜ −ｄＺｉｍ＿ｔｈｒｅｓの判断に応答して、Ｘ ＝ Ｘ’ ＊ ｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ）に設定し、ここでｎ（Ｚｉｍ／ Ｚｉｍ＿ｃａｌ） ＜ １である。
  33. 前記バイオセンサーの状態を判断する工程をさらに含み、該工程は、バイオセンサーがＤＣ電源、電流測定部、ＡＣインピーダンス測定部、回路スイッチ制御部、及びデータ処理部に接続されてから５分以内に実施され、請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の方法は
    （ａ）前記作用電極のＡＣインピーダンスを測定する工程と
    （ｂ）前記測定されたインピーダンスの実数部（Ｚｒｅ）の前記実部が第１の所定範囲内にあり、かつ前記現在測定されたインピーダンス（Ｚｉｍ）の虚数部が第２の所定範囲内にあるかどうかを判断する工程と、
    Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にない、または、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にないという判断に応答して、シーケンスを準備するための初期化シーケンスを開始し、
    Ｚｒｅが前記第１の所定範囲内にあり、Ｚｉｍが前記第２の所定範囲内にあるとの判定に応答して、工程（１）に進む。
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