JP4475264B2 - Biosensor, biosensor measuring apparatus, and substrate quantification method - Google Patents
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Description
本発明は、試料液中に含まれる基質を定量するバイオセンサと、このバイオセンサ用測定装置に関するものであり、また特に、バイオセンサによる測定誤差を減少させるための新規な定量方法をも提供するものである。 The present invention relates to a biosensor for quantifying a substrate contained in a sample solution and a measurement apparatus for the biosensor, and particularly provides a novel quantification method for reducing measurement errors caused by the biosensor. Is.
バイオセンサとは、微生物、酵素、抗体、DNA、RNA等の生物材料の分子認識能を利用し、生物材料を分子識別素子として応用した、試料液中の基質含有量の定量をするセンサである。即ち、生物材料が目的の基質を認識したときに起こる反応、例えば微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、発光等、を利用して、試料液中に含まれる基質を定量するのである。そして各種バイオセンサの中でも酵素センサの実用化は進んでおり、例えば、グルコース、乳酸、コレステロール、アミノ酸用のバイオセンサである酵素センサは医療計測や食品工業に利用されている。この酵素センサは、例えば検体である試料液に含まれる基質と酵素などとの反応により生成する電子によって電子伝達体を還元し、測定装置がその電子伝達体の還元量を電気化学的に計測することにより、検体の定量分析を行うようになっている。 A biosensor is a sensor that uses the molecular recognition ability of biological materials such as microorganisms, enzymes, antibodies, DNA, RNA, etc., and applies the biological material as a molecular identification element to quantify the substrate content in a sample solution. . That is, the substrate contained in the sample solution is quantified using a reaction that occurs when the biological material recognizes the target substrate, for example, oxygen consumption due to respiration of microorganisms, enzyme reaction, luminescence, and the like. Among various biosensors, enzyme sensors have been put to practical use. For example, enzyme sensors that are biosensors for glucose, lactic acid, cholesterol, and amino acids are used in the medical measurement and food industries. This enzyme sensor, for example, reduces an electron carrier by electrons generated by a reaction between a substrate contained in a sample solution that is a specimen and an enzyme, and the measuring device electrochemically measures the reduction amount of the electron carrier. Thus, the quantitative analysis of the specimen is performed.
このようなバイオセンサについて様々な形態のものが提案されている。そこで、以下従来のバイオセンサであるバイオセンサZについて説明する。図16(a)はバイオセンサZの分解斜視図であり、第16(b)図はバイオセンサZの先端に形成された電極部の構成を示す図である。このように構成されたバイオセンサZにおける試料液の基質の定量方法について第16(b)図を参照しつつ説明する。 Various types of biosensors have been proposed. Therefore, a biosensor Z that is a conventional biosensor will be described below. 16 (a) is an exploded perspective view of the biosensor Z, and FIG. 16 (b) is a diagram showing a configuration of an electrode portion formed at the tip of the biosensor Z. A method for quantifying the substrate of the sample solution in the thus configured biosensor Z will be described with reference to FIG. 16 (b).
まず、バイオセンサZを測定装置に挿入し、その測定装置により対電極1103a、測定電極1103b間に一定電圧が印加された状態で、試料液を試料供給路の入口1106bに供給する。試料液は毛細管現象により試料供給路の内部に吸引され、その入口1106bに近い方の対電極1103a上を通り、測定電極1103bに達し、試薬層1105の溶解が始まる。この時、測定装置は、対電極1103a、測定電極1103b間に生じる電気的変化を検知して、定量動作を開始する。このようにして試料液の基質含有量が定量されるのである。
First, the biosensor Z is inserted into a measurement apparatus, and the sample liquid is supplied to the
具体的には、試薬層に担持されている酸化還元酵素と電子受容体が試料液に溶解し、試料液中の基質との間で酵素反応が進行し電子受容体が還元される。反応終了後、この還元された電子受容体を電気化学的に酸化し、このとき得られる酸化電流値から試料液中の基質濃度を測定するようになっている。 Specifically, the oxidoreductase and the electron acceptor supported on the reagent layer are dissolved in the sample solution, and the enzyme reaction proceeds with the substrate in the sample solution to reduce the electron acceptor. After completion of the reaction, the reduced electron acceptor is electrochemically oxidized, and the substrate concentration in the sample solution is measured from the oxidation current value obtained at this time.
しかしながら、従来のバイオセンサZは、解決が望まれる課題を有している。とりわけ、試薬層1105における電気的変化を検知する際、様々な要因が測定装置による測定精度・感度に影響を及ぼすという課題があった。
However, the conventional biosensor Z has a problem that is desired to be solved. In particular, when an electrical change in the
第1に、ユーザによる誤った操作が起因する。例えば、1)ユーザが一旦試料液を試料供給路に供給した後、測定装置による定量が完了する前に、更に試料液を追足して供給する、2)既に使用済みのバイオセンサを使用した再定量を試みる、3)試料液を誤った場所に供給する、4)バイオセンサを誤った方向に測定装置に挿入する等、測定精度に影響を及ぼすようなユーザの操作ミスを回避させ得る手段が望まれていた。特に高齢者のユーザによる誤操作を回避し得る手段が望ましい。 First, an erroneous operation by the user is caused. For example, 1) After the user has once supplied the sample solution to the sample supply path, before the quantification by the measuring device is completed, additional sample solution is supplied, and 2) Reuse using a biosensor that has already been used. There are means that can avoid user operation mistakes that affect measurement accuracy, such as trying to quantify, 3) supplying the sample solution to the wrong place, 4) inserting the biosensor into the measuring device in the wrong direction, etc. It was desired. In particular, a means that can avoid an erroneous operation by an elderly user is desirable.
第2に、測定対象物の特性が起因する。例えば、バイオセンサを用いて、人体から摂取された血液中のグルコース濃度を定量する場合、血液の粘度が測定精度に影響を及ぼすことがある。一般的に、血液の粘性の指標としてヘマトクリットが知られている。ヘマトクリットは血液中に占める赤血球の容積の割合(%)である。一般的に、貧血のない人では血液は水分が50〜60%で赤血球が40〜50%を占める。慢性腎不全になり腎性貧血になるとヘマトクリットが下がり、15%を下回る状態になる場合もある。そこで適切な治療処置を施すには、血液のヘマトクリットの影響を抑え、例えば糖尿病患者においては血液中のグルコース濃度を正確に測定する必要がある。 Second, the characteristics of the measurement object are attributed. For example, when the glucose concentration in blood taken from a human body is quantified using a biosensor, the viscosity of blood may affect the measurement accuracy. In general, hematocrit is known as an index of blood viscosity. Hematocrit is the percentage (%) of the volume of red blood cells in the blood. In general, in people without anemia, blood is 50-60% water and red blood cells are 40-50%. In chronic renal failure and renal anemia, the hematocrit is lowered and may fall below 15%. Therefore, in order to perform an appropriate therapeutic treatment, it is necessary to suppress the influence of blood hematocrit and to accurately measure the glucose concentration in blood in, for example, diabetic patients.
第3に、測定時に及ぼす環境温度の影響が起因する。現在、普及しているバイオセンサ用の測定装置は、ユーザが携帯可能なように小型化が進んでいる。そのため、ユーザが屋外から屋内に移動直後に測定を試みた場合等、測定装置内の温度が安定化される前に測定が開始される場合がある。基質濃度に対応する酸化電流値に急激な温度変化による影響が及び、測定精度が悪くなってしまうことがある。また、ユーザ自身の手等の体温が測定装置に伝導し、体温による温度変化が測定精度に及ぼす影響も懸念されていた。 Third, the influence of the environmental temperature on the measurement results. Currently, biosensor measuring devices are becoming more and more compact so that users can carry them. Therefore, when the user tries to measure immediately after moving from the outside to the indoor, the measurement may be started before the temperature in the measuring device is stabilized. The oxidation current value corresponding to the substrate concentration is affected by a sudden temperature change, and the measurement accuracy may be deteriorated. In addition, there is a concern that the temperature of the user's own hand etc. is conducted to the measuring device, and the temperature change due to the body temperature has an influence on the measurement accuracy.
以上より、本発明の目的は、ユーザにとって操作が容易であって、測定精度が良好なバイオセンサ、バイオセンサを用いた定量方法及び測定装置を提供することである。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a biosensor, a quantification method using the biosensor, and a measurement apparatus that are easy to operate for the user and have good measurement accuracy.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様によれば、絶縁基板上に少なくとも一対の電極が形成されたバイオセンサを着脱自在に支持する支持部と、当該電極それぞれに電気的に接続される複数の接続端子と、当該接続端子を介して当該電極それぞれに電圧を印加する駆動電源とを有する測定装置に挿入して、試料液に含まれる基質を定量するためのバイオセンサであって、前記バイオセンサの電極のいずれか一つは、前記バイオセンサが所定の方向で測定装置の支持部に挿入された場合にのみ、測定装置に備えられた第1の接続端子と第2の接続端子とに接続され、そして前記駆動電源によって電圧を印加されることにより、前記第1の接続端子と第2の接続端子との間で導通する電極構造を有するようになっている。 In order to solve the above-described problems, according to the first aspect of the present invention, a support unit that detachably supports a biosensor having at least a pair of electrodes formed on an insulating substrate, and each of the electrodes is electrically connected. A biosensor for quantifying a substrate contained in a sample solution by inserting it into a measuring apparatus having a plurality of connection terminals to be connected and a driving power source for applying a voltage to each of the electrodes via the connection terminals. In addition, any one of the electrodes of the biosensor includes a first connection terminal and a second connection terminal provided in the measurement device only when the biosensor is inserted into the support unit of the measurement device in a predetermined direction. The electrode structure is connected to the connection terminal and is electrically connected between the first connection terminal and the second connection terminal when a voltage is applied by the driving power source.
前記絶縁基板上の少なくとも一部に導電性層が形成されており、前記導電性層がスリットによって分割されて前記対電極と測定電極とが、さらには必要に応じ検知電極とが形成されているようにしてもよい。 A conductive layer is formed on at least a part of the insulating substrate, and the conductive layer is divided by a slit to form the counter electrode and the measurement electrode, and further a detection electrode as necessary. You may do it.
また、本発明の第2の態様によれば、絶縁基板上に少なくとも一対の電極が形成されたバイオセンサを、着脱自在に支持する支持部と、当該電極それぞれに電気的に接続される複数の接続端子と、当該接続端子を介して当該電極それぞれに電圧を印加する駆動電源とを有し、当該バイオセンサに供給される試料液に含まれる基質を定量するバイオセンサ用測定装置であって、前記測定装置は、前記支持部に前記バイオセンサが所定の方向で挿入された場合にのみ、バイオセンサの電極のいずれか一つに接続する第1の接続端子と第2の接続端子とを備え、前記駆動電源によって第1の接続端子、第2の接続端子それぞれに電圧を印加して、前記第1の接続端子、第2の接続端子間が導通するか否かを検知するようになっている。 According to the second aspect of the present invention, the biosensor having at least a pair of electrodes formed on the insulating substrate is detachably supported, and the plurality of electrodes are electrically connected to the electrodes. A measurement device for a biosensor that has a connection terminal and a driving power source that applies a voltage to each of the electrodes through the connection terminal, and quantifies a substrate contained in a sample solution supplied to the biosensor, The measurement apparatus includes a first connection terminal and a second connection terminal that are connected to any one of the electrodes of the biosensor only when the biosensor is inserted into the support portion in a predetermined direction. The drive power supply applies a voltage to each of the first connection terminal and the second connection terminal to detect whether the first connection terminal and the second connection terminal are conductive. Yes.
前記測定装置は、前記第1の接続端子、第2の接続端子間の導通が検知されない場合、前記バイオセンサが所定の方向に挿入されていないと判別するようにしてもよい。 The measurement device may determine that the biosensor is not inserted in a predetermined direction when continuity between the first connection terminal and the second connection terminal is not detected.
前記測定装置は、前記バイオセンサが所定の方向に挿入されていないと判別された場合、判定結果を外部に出力する出力部を更に備えるようにしてもよい。 The measurement apparatus may further include an output unit that outputs a determination result to the outside when it is determined that the biosensor is not inserted in a predetermined direction.
また、本発明の第3の態様によれば、絶縁基板上の少なくとも一部に形成された対電極、測定電極及び検知電極を含む電極部、当該電極部に試料液を供給する試料供給路、当該試料供給路を介して供給される試料液と反応する試薬層とを有するバイオセンサを、着脱自在に支持する支持部と、当該電極部に電圧を印加するための接続端子および駆動電源とを有する測定装置に挿入して、当該試料液中に含まれる基質を定量するための基質の定量方法であって、前記バイオセンサが前記測定装置の支持部に挿入された場合、前記対電極および前記測定電極との第1の組、前記測定電極あるいは対電極と前記検知電極との第2の組それぞれに前記駆動電源によって電圧を印加するようになっている。 Further, according to the third aspect of the present invention, an electrode part including a counter electrode, a measurement electrode and a detection electrode formed on at least a part of the insulating substrate, a sample supply path for supplying a sample liquid to the electrode part, A support part that detachably supports a biosensor having a reagent layer that reacts with a sample solution supplied through the sample supply path, and a connection terminal and a drive power source for applying a voltage to the electrode part. A substrate quantification method for quantifying a substrate contained in the sample solution by being inserted into a measurement device having the biosensor inserted into a support part of the measurement device, and the counter electrode and the A voltage is applied by the driving power source to the first set of measurement electrodes and the second set of measurement electrodes or counter electrodes and detection electrodes.
前記バイオセンサには、試料供給路に沿って、試料供給口から試料の流れる方向に向かって、対電極、測定電極及び検知電極のうち検知電極が最も下流側に形成されており、前記電極部の前記第1の組、第2の組から出力される電流それぞれが所定のしきい値を超えたか否かにより、測定に必要な充分な量の試料液が供給されたか否かを判別するようにしてもよい。 In the biosensor, a detection electrode is formed on the most downstream side of the counter electrode, the measurement electrode, and the detection electrode along the sample supply path from the sample supply port toward the direction of flow of the sample. It is determined whether or not a sufficient amount of sample liquid necessary for measurement has been supplied, depending on whether or not each of the currents output from the first group and the second group exceeds a predetermined threshold value. It may be.
前記第1の組からの電流が前記所定のしきい値を超えてから、所定の経過時間内に前記第2の組からの電流が所定のしきい値を超えない場合、試料液が不足していると判定するようにしてもよい。 If the current from the second set does not exceed the predetermined threshold within a predetermined elapsed time after the current from the first set exceeds the predetermined threshold, the sample liquid is insufficient. You may make it determine with it.
試料液が不足していると判定した場合に、その旨を測定装置より外部に出力するようにしてもよい。 When it is determined that the sample liquid is insufficient, a message to that effect may be output from the measuring device.
前記第1の組からの電流が前記所定のしきい値を超えてから、所定の経過時間内に前記第2の組からの電流が所定のしきい値を超えない場合、測定者が再度、試料液を追加して供給する作業のために、測定のステップを一時待機するようにしてもよい。 If the current from the second set does not exceed the predetermined threshold within a predetermined elapsed time after the current from the first set exceeds the predetermined threshold, the measurer again You may make it wait for the step of a measurement temporarily for the operation | work which supplies additional sample liquid.
本前記バイオセンサの試料供給路には、試料供給口から試料の流れる方向に向かって、対電極、測定電極及び検知電極のうち検知電極が最も下流側に形成されるとともに、前記検知電極より下流側に、試料液の流れを促進するための排気口を備えており、 前記第2の組からの電流が前記所定のしきい値を、前記第1の組よりも先に超えた場合であって、所定の経過時間内に前記第1の組からの電流が所定のしきい値を超えないときには、試料液が誤って排気口から吸引されたと判定するようにしてもよい。 In the sample supply path of the biosensor, the detection electrode is formed on the most downstream side of the counter electrode, the measurement electrode, and the detection electrode from the sample supply port in the direction of sample flow, and is further downstream from the detection electrode. A discharge port for accelerating the flow of the sample solution on the side, and the current from the second set exceeds the predetermined threshold before the first set. Thus, when the current from the first set does not exceed a predetermined threshold value within a predetermined elapsed time, it may be determined that the sample liquid has been accidentally sucked from the exhaust port.
前記第1の組からの電流が所定のしきい値を超えたことを検知してから、前記第2の組からの電流が所定のしきい値を超えるまでの経過時間にしたがって、前記電極部によって検知される電流に対応した基質の定量値を補正するようにしてもよい。 The electrode unit according to an elapsed time from when the current from the first set exceeds a predetermined threshold to when the current from the second set exceeds the predetermined threshold The quantitative value of the substrate corresponding to the current detected by may be corrected.
前記測定装置は、前記バイオセンサより検知される電流と前記試料液中に含まれる基質の含有量との対応を示す検量データを記憶した記憶部を更に備え、
前記記憶部に記憶された検量データを参照することによって、前記検知される電流に対応した基質の定量値を決定するようにしてもよい。
The measurement apparatus further includes a storage unit that stores calibration data indicating correspondence between the current detected by the biosensor and the content of the substrate contained in the sample solution,
The quantitative value of the substrate corresponding to the detected current may be determined by referring to the calibration data stored in the storage unit.
試料液を試料供給路に供給した後に、試料液と試薬層との反応を、ある時間、培養してから基質を定量するに際して、前記第1の組からの電流が所定のしきい値を超えたことを検知しから、前記第2の組からの電流が所定のしきい値を超えるまでの経過時間にしたがって、前記培養時間を変化させるようにしてもよい。 When the substrate is quantified after the sample solution is supplied to the sample supply channel and then the reaction between the sample solution and the reagent layer is incubated for a certain period of time, the current from the first set exceeds a predetermined threshold value. The culture time may be changed according to the elapsed time from the detection of the fact until the current from the second set exceeds a predetermined threshold.
前記第1の組、第2の組いずれかで、電圧の印加先を一定時間ごとに切り換えるようにしてもよい。 The voltage application destination may be switched at regular intervals in either the first group or the second group.
本発明の第4の態様によれば、基質の定量方法であって、測定試料中の基質と特異的に反応する試薬層を有するバイオセンサと、測定試料と前記試薬層の試薬とを反応させた試料から前記測定試料に含まれる基質の量を求める測定装置とを有し、前記測定装置は、前記測定試料液と前記試薬層との反応が進行する際の温度を測定する温度測定部と、温度域ごとに異なる、測定値の補正テーブルを複数個有する温度補正データ記憶部とを備えており、前記温度測定部によって測定される温度に応じた補正テーブルを選択し、前記基質の測定値に応じた補正値を算出して、補正をするようになっている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for quantifying a substrate, wherein a biosensor having a reagent layer that specifically reacts with a substrate in a measurement sample is reacted with the measurement sample and a reagent in the reagent layer. A measuring device for determining the amount of the substrate contained in the measurement sample from the measured sample, and the measuring device measures the temperature when the reaction between the measurement sample solution and the reagent layer proceeds, and A temperature correction data storage unit having a plurality of measurement value correction tables, which are different for each temperature range, and selects a correction table corresponding to the temperature measured by the temperature measurement unit, and the measurement value of the substrate The correction value corresponding to is calculated and corrected.
前記バイオセンサは、絶縁基板上の少なくとも一部に形成された対電極、測定電極を含む電極部を有しており、かつ前記測定装置は、前記電極部に電圧を印加して、電極から出力される電流を検知する測定装置としてもよい。 The biosensor has an electrode part including a counter electrode and a measurement electrode formed on at least a part on an insulating substrate, and the measurement device applies a voltage to the electrode part and outputs the voltage from the electrode It is good also as a measuring device which detects the electric current.
本発明の第5の態様によれば、バイオセンサに供給される試料液に含まれる基質を、測定装置によって測定する基質の定量方法であって、前記測定装置は、装置内の温度を測定する温度測定手段を備え、前記基質の測定に先立って得ておいた温度と、前記基質の定量時の温度とから、その温度変化を検出し、この温度変化に基づき、前記基質の測定をするか否かの判定を行うようになっている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate quantification method for measuring a substrate contained in a sample solution supplied to a biosensor by a measuring device, wherein the measuring device measures a temperature in the device. Whether temperature change means is provided and the temperature change is detected from the temperature obtained prior to the measurement of the substrate and the temperature at the time of quantification of the substrate, and the substrate is measured based on this temperature change. A determination of whether or not is made.
基質の測定に先立って得た温度と、前記基質の測定時における温度との温度変化を検出し、その温度変化が所定のしきい値を越える場合には、前記基質の測定を中止するようにしてもよい。 The temperature change between the temperature obtained prior to the substrate measurement and the temperature at the time of the substrate measurement is detected. If the temperature change exceeds a predetermined threshold, the substrate measurement is stopped. May be.
基質の測定に先立つ温度測定は、断続的に行うようにしてもよい。 You may make it perform the temperature measurement prior to the measurement of a substrate intermittently.
本発明の第6の態様によれば、絶縁基板上の少なくとも一部に形成された対電極、測定電極を含む電極部、当該電極部に供給される試料液と反応する試薬層とを有するバイオセンサと、前記バイオセンサを着脱自在に支持する支持部と当該電極部の各電極に電圧を印加するための接続端子及び駆動電源とを有する測定装置とを用い、当該駆動電源によって前記電極部に電圧を印加させて出力される電流を検知することによって、当該試料液中に含まれる基質を定量するための基質の定量方法であって、前記測定装置は、前記支持部に支持された前記バイオセンサの電極部に第1の電位を第1の期間印加し、前記第1の期間において前記第1の電位を前記電極部に印加した後、前記第1の電位を印加することを待機期間の間停止し、前記待機期間の経過後、前記電極部に第2の電位を第2の期間印加させて出力される電流を測定することにより基質を定量し、前記第1の電位は前記第2の電位よりも大きくなっている。 According to the sixth aspect of the present invention, a bio having a counter electrode formed on at least a part of an insulating substrate, an electrode part including a measurement electrode, and a reagent layer that reacts with a sample solution supplied to the electrode part. A sensor, a support unit that detachably supports the biosensor, and a measuring device having a connection terminal for applying a voltage to each electrode of the electrode unit and a driving power source, and the electrode unit by the driving power source. A substrate quantification method for quantifying a substrate contained in the sample solution by detecting a current output by applying a voltage, wherein the measuring device is supported by the biometric unit supported by the support unit. A first potential is applied to the electrode portion of the sensor for a first period, and after the first potential is applied to the electrode portion in the first period, the first potential is applied in the standby period. Stop for a period of time After the elapse of time, the substrate is quantified by measuring a current output by applying a second potential to the electrode portion for a second period, and the first potential becomes larger than the second potential. Yes.
本発明によれば、ユーザにとって操作が容易であって、測定精度が良好なバ
イオセンサ、バイオセンサを用いた定量方法及び測定装置を容易に提供することできるようになる。
According to the present invention, it is possible to easily provide a biosensor, a quantitative method using the biosensor, and a measurement apparatus that are easy to operate for the user and have good measurement accuracy.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るバイオセンサシステム1を示す。バイオセンサシステム1は、バイオセンサ30、バイオセンサ30を着脱自在に装着する測定装置10を有している。バイオセンサ30の先端に位置する試料点着部30aに点着された試料中に含まれる基質の量が測定装置10によって定量されるようになっている。
FIG. 1 shows a
測定装置10は、例えば、バイオセンサ30を着脱自在に装着する支持部2、バイオセンサ30の試料点着部30aに点着された試料液中に含まれる基質の定量結果を表示する表示部11を有している。
The
本バイオセンサシステム1を用いて、試料液中の基質含有量を定量するには、まず、ユーザはバイオセンサ30を測定装置10に挿入後、後述するバイオセンサ30の電極に測定装置10によって一定電圧が印加された状態で、試料液を試料点着部30aに供給する。点着された試料液がバイオセンサ30の内部に吸引されて試薬層の溶解が始まる。測定装置10は、バイオセンサ30の電極間に生じる電気的変化を検知して定量動作を開始するようになっている。
In order to quantify the substrate content in the sample solution using the
ここで、本実施の形態に係るバイオセンサシステム1は、とりわけ、試料液として人体の血液、また、基質として、血液中に含まれるグルコース、乳酸、コレステロールの含有量を定量することに適している。人体の体液中に含まれる基質の定量は、特定の生理的異常の診断や治療において非常に重要である。特に、糖尿病患者にとって、血液中のグルコース濃度を頻繁に把握する必要がある。
Here, the
なお、以下の説明では、人体の血液中に含まれるグルコースの定量に関して開示をするが、本実施の形態におけるバイオセンサシステム1を、適切な酵素を選択することによって、乳酸、コレステロールその他基質を定量することも可能である。
In the following description, the disclosure of glucose contained in human blood is disclosed. However, the
次に、バイオセンサ30を構成する部材について、図2を用いて説明する。図2はバイオセンサ30の分解斜視図である。31はポリエチレンテレフタレート等からなる絶縁性の基板(以下、単に「基板」とする。)であって、基板31の表面には、例えば金やパラジウムなどの貴金属やカーボン等の電気伝導性物質からなる導電性層が、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法によって形成されている。導電性層は基板31全面または少なくとも一部に形成されていればよい。32は中央部に空気孔33が設けられた絶縁性の基板であって、切欠部を有するスペーサ34を基板31との間に挟み込んで、基板31と一体に配置される。
Next, members constituting the
基板31上には、複数のスリットによって導電性層が分割されて対電極37、測定電極38及び検知電極39が形成されている。詳細には、対電極37上に形成された略円弧状のスリット40、基板31側面に垂直方向に形成された41a、41cおよび基板31に平行方向に形成されたスリット41b、41d、41f並びにV字型の形状を有するスリット41eによって導電性層が分割されて、対電極37、測定電極38および検知電極39が形成されている。なお、各電極は基板31の少なくとも一部に形成されていればよく、また、測定装置10と各電極との接続はリード線であってもよい。
On the
スペーサ34は基板31上の対電極37、測定電極38および検知電極39を覆うように配置され、スペーサ34の前縁部中央に設けられた長方形の切欠部によって試料供給路35が形成される。また、30aは試料供給路の入口であり、入口30aに点着された試料液は、毛細管現象によって略水平方向(図2中の矢印AR方向)に空気孔33に向かって吸引される。
The
36はスペーサ34の切欠部から露出している対電極37、測定電極38および検知電極39に、酵素、電子受容体、アミノ酸及び糖アルコール等を含有する試薬を塗布することで形成された試薬層である。
A
ここで、酵素としては、グルコースオキシターゼ、ラクテートオキシターゼ、コレステロールオキシターゼ、コレステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸オキシターゼ、ビリルビンオキシターゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを用いることができる。 Here, glucose oxidase, lactate oxidase, cholesterol oxidase, cholesterol esterase, uricase, ascorbate oxidase, bilirubin oxidase, glucose dehydrogenase, lactate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, etc. can be used as the enzyme.
電子受容体としては、フェリシアン化カリウムが好ましいが、フェリシアン化カリウム以外にもp−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトルサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体などを用いることができる。 As the electron acceptor, potassium ferricyanide is preferable, but in addition to potassium ferricyanide, p-benzoquinone and derivatives thereof, phenazine methosulfate, methylene blue, ferrocene and derivatives thereof can be used.
本実施の形態に係るバイオセンサシステム1の場合、人体の血液中のグルコース濃度を測定するため、試薬層36に担持されている酸化還元酵素としてグルコースオキシターゼが、電子受容体としてフェリシアン化カリウムが用いられる。この酸化還元酵素と電子受容体が試料供給路に吸引された試料液(本実施の形態の場合、人体から摂取された血液)に溶解し、試料液中の基質であるグルコースとの間で酵素反応が進行し電子受容体が還元されてフェロシアン化物(本実施の形態の場合、フェロシアン化カリウム)が生成される。反応終了後、この還元された電子受容体を電気化学的に酸化し、このとき得られる電流から試料液中のグルコース濃度が測定される。このような一連の反応は、主に、スリット40からスリット41eを介して検知電極39までのエリアで進行し、対電極37、測定電極38及び検知電極39によって電気化学的変化に伴う電流が読み取られることになる。
In the case of the
また、42はバイオセンサ30の種別や製造ロット毎の出力特性の違いを測定装置10によって識別するための識別部である。対電極37、検知電極39の識別部42に該当する部分に、図2のようなスリット41g、41hの組み合わせを形成することによって、測定装置10によって電気的に出力特性の差異を識別できるようになる。
図3は、スリット41g、41hの形成有無によるバイオセンサ30の識別部42の組み合わせを示す。図3には、一例として、7種類の組み合わせが示されている。
FIG. 3 shows a combination of the
例えば、図3(a)はコレステロールを定量対象とする場合のバイオセンサ30の識別部42である。この場合、スリット41g、41hは設けられていない。
For example, FIG. 3A shows the
図3(b)、(c)、(d)は乳酸を定量対象とする場合のバイオセンサ30の識別部42である。図3(b)では対電極37にのみスリット41hが設けられて、補正部43が形成されている。図3(c)では検知電極39にのみスリット41gが設けられて、補正部44が形成されている。図3(d)では対電極37、検知電極39それぞれにスリット41h、41gが設けられて、補正部43、44が形成されている。更に、図3(e)、(f)、(g)はグルコースを定量対象とする場合のバイオセンサ30の識別部42である。図3(e)では、検知電極39にのみスリット41gが設けられるとともにスリット41dがスリット41gまでのみ形成されている。そのため補正部44と測定電極38とが一体に形成されている。図3(f)では、図3(e)の状態に更にスリット41hが形成されて補正部43が形成されている。図3(g)では、図3(f)の状態にスリット41fがスリット41hまでのみ形成されている。そのため補正部43、44及び測定電極38とが一体に形成されている。
FIGS. 3B, 3C, and 3D show the
このように識別部42のスリットのパターンを変化させることによって、各電極との導通部分の面積を可変することができるようになる。よって、バイオセンサ30の出力特性(グルコース、コレステロール、乳酸濃度)の違い、製造ロットによる製造誤差を測定装置10によって識別し、基質濃度測定に適したデータ、制御プログラムを切り替えることによって正確な測定値を求めることができるようになる。従来のように、ユーザが補正チップ等を用いて補正データを入力する必要がなくなるので、煩わしさがなくなって操作ミスを防ぐことができるようになる。なお、本実施の形態では電極が3つあるバイオセンサについて開示しているが、電極の数はそれ以外の場合でも適宜変更可能であって、少なくとも一対の電極を有していればよい。また、スリットの形成パターンは、図3に記載したパターン以外のパターンも用いてもよい。
Thus, by changing the slit pattern of the
次に、測定装置10の構成の詳細について説明する。図4は、バイオセンサ30(上面図)と測定装置10の構成を示す。バイオセンサ30においては、試料供給路35に沿って、試料点着部30aから試料の流れる方向に向かって、対電極37、測定電極38及び検知電極39のうち検知電極39が最も下流側に形成されている。なお、対電極37、測定電極38の配置順序は入れ替わってもよい。また、スリット41c、41eを介して測定電極38と検知電極39との間に所定の距離を設けることによって、基質の電気的変化に伴う電流の変化の具合によって、試料液が確実にかつ充分な量が吸引されたか否か判別されるようになっている。
Next, details of the configuration of the measuring
また、測定装置10においては、12、13、14、15、16、17は、バイオセンサ30の識別部42を6つに区分けしたエリアA、B、C、D、E、Fにそれぞれ対応して接続されるコネクタである。エリアA、B、C、D、E、Fは、スリット41d、fおよびスリット41g、hに対応するように区分けされている。エリアAは測定電極38に対応し、エリアCは検知電極39に対応し、エリアEは対電極37に対応する。エリアBはエリアAと一体で形成されており、エリアD、Fはそれぞれ、図3における補正部43、44に対応する。また、18、19、20、21、22は、各コネクタ13、14、15、16、17とグランド(定電位を意味し、必ずしも「0」でなくてもよい。以下本明細書において同様である。)間に設けられたスイッチである。このグランドにおいて、各電極に印加する電圧を可変制御することができる。各コネクタ13、14、15、16、17はグランドに並列に接続されており、各スイッチ18〜22のオン・オフ制御によってコネクタ13〜17から必要なコネクタを選択して測定時に用いられるようになる。
In the measuring
23はコネクタ12に接続され、測定電極38とその他の電極間に流れる電流を電圧に変換して出力する電流/電圧変換回路、24は電流/電圧変換回路23に接続され、電流/電圧変換回路23からの電圧値をパルスに変換するA/D変換回路、25は各スイッチオン・オフを制御したり、A/D変換回路24からのパルスに基づいて試料液の基質の含有量を算出するCPU、11はCPU25により算出された測定値を表示するLCD(液晶表示器:出力部)である。また、26、28は測定装置10内の温度を測定する温度測定部である。各温度測定部26、28は一方がグランドに、他方がスイッチ27、29を介してコネクタ12と電流/電圧変換回路23との間に並列的に接続されている。
本実施の形態に係る測定装置10では、バイオセンサ30の各電極間に流れる電流が電流/電圧変換回路23によって変換された電圧値(mv)を用いて、各電極間の電流の変化が検知される。すなわち、電圧値は各電極間の電流の大きさを示す指標となる。
In the
以下、本発明の実施の形態に係るバイオセンサ30を用いた定量方法により試料液の基質の含有量を定量する際のバイオセンサ30及び測定装置10の動作について、図5〜7を用いて説明する。
Hereinafter, the operations of the
まず、バイオセンサ30が測定装置10の支持部2に確実に挿入されたか否か判別される(ステップS1)。具体的には、図4のコネクタ内のスイッチ(図示せず)によってバイオセンサ30が挿入されたか否かが判別される。バイオセンサ30が挿入された場合(ステップS1;Yes)、次に、エリアA、B間(測定電極38)の導通検知が行われる(ステップS2)。図3で示した通り、測定電極38にはスリット41h、gのように一つの電極間を絶縁するようなスリットは設けられていない。測定電極38には、エリアA、Bそれぞれにコネクタ12、13が接続されているので、バイオセンサ30の導電性層が正規の方向に位置するような向き(所定の方向)でバイオセンサ30が測定装置10に挿入された場合、必ずエリアAB間で導通するようになる。
First, it is determined whether or not the
そこで、スイッチ18をオン制御させて、エリアAB間での導通の有無を確認することによってバイオセンサ30の表裏判別が可能となる。エリアAB間で導通が検知できなければ(ステップS2;No)、バイオセンサ30が表裏が逆に挿入されたと認識され、表裏判別エラーとして測定処理が終了される(ステップS3)。表裏判別エラーが検知された場合、表示部11でのエラー表示、警告音をスピーカから発音する等によってユーザに警告することが好ましい。これによって、表裏逆にバイオセンサ30を挿入した状態で、ユーザが誤って血液をバイオセンサ30に点着することが容易に回避できるようになる。
Therefore, the front and back of the
エリアAB間で導通が検知できれば(ステップS2;Yes)、エリアAとエリアC・Eとの間で検知される電圧値が5(mv)より大きいか否かが判別される(ステップS4)。スイッチ19、21が共にオンとなるようにスイッチ切替制御がされてエリアAと電気的に一体とみなされたエリアC・Eとの間で、電圧値が検知されることによって、ステップS1で挿入検知されたバイオセンサ30が既に使用済であるか否かが判別される。バイオセンサ30が使用済であれば、試薬層36と血液中のグルコースとの反応が既に進行しており、検知される電圧値が大きくなる傾向があるからである。
If continuity can be detected between the areas AB (step S2; Yes), it is determined whether or not the voltage value detected between the area A and the areas C and E is greater than 5 (mv) (step S4). The switch switching control is performed so that both the
エリアAとエリアC・Eとの間で検知される電圧値が5(mv)より大きいと判別された場合(ステップS4;Yes)は、使用済のバイオセンサ30が挿入されたと認識され、使用済エラーとして測定処理が終了される(ステップS5)。使用済エラーが検知された場合、表示部11でのエラー表示、警告音をスピーカから発音する等によってユーザに警告することが好ましい。これによって、使用済のバイオセンサ30を挿入した状態で、ユーザが誤って血液をバイオセンサ30に点着することが容易に回避できるようになる。
When it is determined that the voltage value detected between the area A and the areas C and E is larger than 5 (mv) (step S4; Yes), it is recognized that the used
次に、エリアAとエリアC・Eとの間で検知される電圧値が5(mv)以下と判別された場合(ステップS4;No)、ステップS1で挿入検知されたバイオセンサ30の識別部42のスリットのパターンを識別することによって、その識別結果によって出力特性に適したデータやプログラムがCPU25によって切り替えられる(ステップS6〜10)。本実施の形態の場合、グルコース濃度を測定する血糖値センサには、図3の例では図3(e)(f)(g)のスリットのパターン3種類ある。具体的には、まず、エリアAD間での導通検知が行われる(ステップS6)。スイッチ20がオンとなるようにスイッチ切替制御がされてエリアAとエリアDとの間で導通検知が実行されることによって、乳酸やコレステロール用のセンサではなく、血糖値センサに対応したバイオセンサ30であるか否かが判別できるようになる。
Next, when it is determined that the voltage value detected between the area A and the areas C and E is 5 (mv) or less (step S4; No), the identification unit of the
エリアAD間での導通が確認されなければ(ステップS6:No)、血糖値センサ用のバイオセンサ30としては互換性がないと判断されて、表示部11でのエラー表示、警告音をスピーカから発音する等によってユーザに警告されて測定処理が終了される(ステップS7)。これによって、ユーザが誤って定量し、その定量結果をグルコース濃度として誤信することを事前に回避できる。
If conduction between the areas AD is not confirmed (step S6: No), it is determined that the
エリアAD間での導通が確認されれば(ステップS6:Yes)、エリアAF間での導通検知が行われる(ステップS8)。スイッチ22がオンとなるようにスイッチ切替制御がされてエリアAとエリアFとの間で導通検知が実行されることによって、血糖値センサに対応したバイオセンサ30の中で、更に、製造ロットによる出力特性の差異を識別することが可能となる。ユーザが補正チップを使用することなく、製造ロットによる出力特性を予め考慮されたデータやプログラムがCPU25によって自動的に切り替えられる。
If conduction between the areas AD is confirmed (step S6: Yes), conduction detection between the areas AF is performed (step S8). The switch switching control is performed so that the
よって、操作性が向上するだけでなく、測定精度の高精度化が実現できる。エリアAF間での導通検知がある場合(ステップS8;Yes)は、バイオセンサ30の種別が図3(g)であるとして結果記録“I”が図示しないメモリに記憶される(ステップS9)。エリアAF間での導通検知がない場合(ステップS8;No)は、バイオセンサ30の種別が図3(e)または図3(f)であるとして結果記録“II”が図示しないメモリに記憶される(ステップS10)。
Therefore, not only the operability is improved, but also the measurement accuracy can be improved. When there is continuity detection between the areas AF (step S8; Yes), the result record “I” is stored in a memory (not shown) assuming that the type of the
バイオセンサ30の種別の確認が完了した後、エリアAとエリアC・Eとの間で検知される電圧値が5(mv)より大きいか否かが再び判別される(ステップS11)。スイッチ19、21が共にオンとなるようにスイッチ切替制御がされてエリアAとエリアC・Eとの間で電流が検知されることによって、測定装置10側で定量準備が整う前にユーザによって試料液が点着されたか否かが判別される。これにより、使用済のバイオセンサ30の使用を確実に回避するだけでなく、測定装置10側で定量準備が整う前のユーザによる試料液の点着を検出できるようになる。
After the confirmation of the type of the
エリアAとエリアC・Eとの間で検知される電圧値が5(mv)より大きいと判別された場合(ステップS11;Yes)は、測定準備が整う前に試料液が点着されたと判別され、点着エラーとして測定処理が終了される(ステップS12)。点着エラーが検知された場合、表示部11でのエラー表示、警告音をスピーカからの発音、LED表示(図示せず)等によってユーザに警告することが好ましい。これによって、測定精度に影響を及ぼすようなユーザの操作ミスを確実に回避でき、測定精度を高精度に維持することができる。
When it is determined that the voltage value detected between the area A and the areas C and E is larger than 5 (mv) (step S11; Yes), it is determined that the sample liquid has been spotted before the measurement preparation is completed. Then, the measurement process is terminated as a spotting error (step S12). When a spotting error is detected, it is preferable to warn the user by displaying an error on the
エリアAとエリアC・Eとの間で検知される電圧値が5(mv)以下と判別された場合(ステップS11;No)は、定量準備が整う前にユーザによって試料液が点着されなかったと判別され、ユーザに対して定量準備が完了した旨がLED表示などによって通知される(ステップS13)。使用済エラーが検知された場合、LED表示以外にも、表示部11での表示、アラーム音をスピーカからの発音する等によってユーザに通知することが好ましい。この通知を確認したユーザは、自己の人体から試料液として血液を採取し、測定装置10に挿入されたバイオセンサ30の試料点着部30aに採取された血液を点着する。
When it is determined that the voltage value detected between the area A and the areas C and E is 5 (mv) or less (step S11; No), the sample liquid is not spotted by the user before the preparation for quantification is completed. And the user is notified of the completion of quantitative preparation by LED display or the like (step S13). When a used error is detected, it is preferable to notify the user not only by LED display but also by display on the
次に、試料点着部30aから試料供給路をつたって、試料液が確実に、かつ十分な量が吸引されたか否かが判別される(ステップS14〜20)。バイオセンサ30では、試料供給路35に沿って、試料点着部30aから試料の流れる方向に向かって、対電極37、測定電極38及び検知電極39が形成され、検知電極39が最も下流側に形成されている。そこで、対電極37および測定電極38との組、測定電極38と検知電極39との組いずれかを一定の周期毎に選択し、選択された組の各電極に電圧を印加させることによって、測定に必要な充分な量の試料液が供給されたか否かが判別される。従来のように、測定電極38と検知電極39間の電流の変化の識別だけでは、試料液が試料供給路に注入されたにもかかわらず測定が開始されないのか、あるいは測定に必要かつ充分な量に対して試料液の注入量が不足して測定されないのか原因を特定することが困難であった。
Next, it is determined whether or not a sufficient amount of the sample liquid has been sucked through the sample supply path from the
具体的には、対電極37および測定電極38との組の場合は、エリアAE間に電位差が発生されるようにスイッチ19をオフにしてスイッチ21をオンとする。また、測定電極38と検知電極39との組の場合は、エリアAC間にエリアAC間に電位差が発生されるようにスイッチ19をオンにしてスイッチ21をオフとする。このようにスイッチ19、21をそれぞれオン・オフ制御することによって、対電極37および測定電極38との組または測定電極38と検知電極39との組いずれかを容易に選択して切り替えることが可能となる。なお、説明の便宜上、以下の説明では、対電極37および測定電極38との組に電位差を発生させる場合を、エリアAE間に電位差を発生させる、測定電極38と検知電極39との組に電位差を発生させる場合を、エリアAC間に電位差を発生させるという。
Specifically, in the case of a pair of the
更に、本実施の形態の場合、一例として、エリアAE、AC間の切替制御は0.2(秒)毎に行われ、それぞれ0.2Vが印加されるようになっている。エリアAE、AC間で測定される電圧値が10(mv)(所定のしきい値)に達したか否かが検知されるようになっている。これらの数値に関しては、バイオセンサの種別に合わせて適宜変更可能である。 Furthermore, in this embodiment, as an example, switching control between the areas AE and AC is performed every 0.2 (seconds), and 0.2 V is applied to each. Whether or not the voltage value measured between the areas AE and AC has reached 10 (mv) (a predetermined threshold value) is detected. These numerical values can be appropriately changed according to the type of biosensor.
図6のフローチャートに戻り、説明を続ける。まず、試料供給路の上流側に位置するエリアAE間に0.2Vの電位差が発生され、エリアAE間で測定される電圧値が10mv以上に達したか否かが判定される(ステップS14)。エリアAE間で測定される電圧値が10mv以上に達しなければ(ステップS14;No)、下流側のエリアAC間に0.2Vの電位差が発生され、エリアAE間で測定される電圧値が10mv以上に達したか否かが判定される(ステップS15)。 Returning to the flowchart of FIG. First, a potential difference of 0.2 V is generated between the areas AE located on the upstream side of the sample supply path, and it is determined whether or not the voltage value measured between the areas AE has reached 10 mV or more (step S14). . If the voltage value measured between the areas AE does not reach 10 mv or more (step S14; No), a potential difference of 0.2V is generated between the areas AC on the downstream side, and the voltage value measured between the areas AE is 10 mv. It is determined whether or not the above has been reached (step S15).
エリアAC間で測定される電圧値が10mv以上に達しなければ(ステップS15;No)、ステップS14でエリアAE間に電位差が発生されてから3分が経過したか否かが判断される(ステップS16)。3分に達していなければ(ステップS16;No)、再びステップS14からの処理が繰り返される。エリアAE間、AC間ともに3分間電圧値が10mvに達しなければ(ステップS16;Yes)、測定処理が終了される。 If the voltage value measured between the areas AC does not reach 10 mV or more (step S15; No), it is determined in step S14 whether or not 3 minutes have elapsed since the potential difference was generated between the areas AE (step S14). S16). If it has not reached 3 minutes (step S16; No), the processing from step S14 is repeated again. If the voltage value does not reach 10 mv for 3 minutes between areas AE and AC (step S16; Yes), the measurement process is terminated.
エリアAE間で電圧値が10mvに達したと判定された場合(ステップS14;Yes)、エリアAC間で電圧値が10mvに達したか否かが判定される(ステップS17)。エリアAC間で測定される電圧値が10mvに達しなければ(ステップS17;No)、エリアAE間で電圧値が10mvに達したと判定されてから2秒(所定の期間)経過したか否かが判定される(ステップS18)。10秒経過していなければステップS17、18の処理が繰り返され、10秒経過するまでの間、エリアAC間で測定される電圧値が10mvに達するまで(ステップS18;Noの間)測定処理が一時待機状態となる。この場合、点着された試料液が不足している蓋然性が高いので、ユーザに対して試料液が不足していること及び試料液を追い足すことを促すため、表示部11等にそのエラーメッセージを表示したり、警告音を発音することが好ましい。10秒経過してもエリアAC間で測定される電圧値が10mvに達しなければ(ステップS18;Yes)、検体不足エラーとして測定処理が終了される(ステップS19)。
When it is determined that the voltage value has reached 10 mv between the areas AE (step S14; Yes), it is determined whether or not the voltage value has reached 10 mv between the areas AC (step S17). If the voltage value measured between the areas AC does not reach 10 mv (step S17; No), whether or not 2 seconds (predetermined period) has elapsed since it was determined that the voltage value reached 10 mv between the areas AE. Is determined (step S18). If 10 seconds have not elapsed, the processes in steps S17 and S18 are repeated until the voltage value measured between the areas AC reaches 10 mv until 10 seconds have elapsed (during step S18; No). It becomes a temporary standby state. In this case, since there is a high probability that the spotted sample liquid is insufficient, the error message is displayed on the
ここで、ステップS14でエリアAE間の電圧値が10mvに達したと判定されてから10秒経過する間に、ユーザが試料液を追い足した場合に最終的な測定精度が悪くなることを本発明の発明者らは見出した。詳細には、ユーザによって追い足しがなされる間、先に点着された試料液中の基質と試薬層36中の酵素との間で酵素反応が進行されているので測定開始前から還元体が既に発生している。その後、追い足しされた試料液がエリアAC間に達した後に基質の定量がなされた際には、既に発生されていた還元体の影響を受けるので、見かけ上、電圧値が大きくなる傾向にある。すなわち、ステップS14でエリアAE間の電圧値が10mvに達したと判定されたときから経過時間が大きくなるにしたがって、測定精度に及ぼす影響は大きくなる。
Here, the fact that the final measurement accuracy deteriorates when the user catches up the sample solution during 10 seconds after the voltage value between the areas AE is determined to have reached 10 mv in step S14. The inventors of the invention have found. Specifically, while the user is following up, the enzyme reaction is proceeding between the substrate in the sample solution previously deposited and the enzyme in the
試料液の追い足しによる測定誤差を解消するために、本実施形態の測定装置10では、ステップS14でエリアAE間の電圧値が10mvに達したと判定されたときからステップS17でエリアAC間の電圧値が10mvに達したと判定されるまでの経過時間(以下、遅れ時間)にしたがって、測定された電圧値に対応した基質量が補正されるようになっている。
In order to eliminate the measurement error due to the addition of the sample liquid, in the
図8は、測定された基質量に補正をかける割合を示す補正率と、遅れ時間との関係を示す感度補正テーブルである。縦軸に補正率、横軸に遅れ時間が示されている。例えば、遅れ時間5秒の場合には、測定された基質量に対して10%低めの補正がなされ、結果として測定された基質量の90%が補正後の基質量となる。このような感度補正テーブルが、測定装置10のメモリ(図示せず)に記憶されており、最終的な基質量が算出される際に参照される。
FIG. 8 is a sensitivity correction table showing the relationship between the correction rate indicating the ratio of correcting the measured base mass and the delay time. The vertical axis represents the correction factor, and the horizontal axis represents the delay time. For example, in the case of a delay time of 5 seconds, a 10% lower correction is made with respect to the measured base mass, and as a result, 90% of the measured base mass becomes the corrected base mass. Such a sensitivity correction table is stored in a memory (not shown) of the measuring
また、図2に示すバイオセンサ30において、基板31上に形成されたスリット41fをスリット41c方向に延長させて完全にスリット41bに接続するように対電極37を形成すれば、試料液が誤って空気孔33に点着されるような点着位置エラーを検出可能になる。図6のフローチャートにおいて、エリアAE間ではなく、先にエリアAC間で電圧値が10mv以上に達したと判定された場合(ステップS15;Yes)、その後0.2秒の間にエリアAE間で電圧値が10mv以上に達しているか否かが判定される(ステップS20)。エリアAE間で電圧値が10mv以上に達していない場合、試料液の誤った位置に試料液が点着されたと判定されて測定処理が終了される(ステップS50)。
Further, in the
正常通り、試料点着部30aに点着された試料液は、試料供給路35に沿って、対電極37、測定電極38、検知電極39の順に浸すように空気孔33に向かって吸引される。しかし、エリアAC間だけの電圧値が大きく変化するような場合、ユーザが空気孔33に誤って試料液を点着した蓋然性が高くなる。このような場合、正確な測定を実行することは困難であると判断され、点着位置エラーとして測定処理が強制終了されるようになっている。これにより、ユーザの誤操作による測定誤差を確実に除くことが可能になる。
As normal, the sample liquid spotted on the
また、エリアAC間で電圧値が10mvに達したと判定された場合(ステップS17;Yes)またはエリアAE間で電圧値が10mv以上に達したと判定された場合(ステップS20;Yes)、試料液が十分な量だけ検出されたことになり、基質を定量するための予備測定処理が開始されるとともに、測定装置10のタイマ(図示せず)によって時間がカウントされる(ステップS21)。 Further, when it is determined that the voltage value has reached 10 mv between the areas AC (step S17; Yes), or when it is determined that the voltage value has reached 10 mv or more between the areas AE (step S20; Yes), the sample A sufficient amount of liquid is detected, and a preliminary measurement process for quantifying the substrate is started, and time is counted by a timer (not shown) of the measurement apparatus 10 (step S21).
次に、エリアAF間での導通検知が行われる(ステップS22)。スイッチ22がオンとなるようにスイッチ切替制御がされてエリアAとエリアFとの間で導通検知が実行される。エリアAF間で導通の検知がある場合(ステップS22;Yes)、ステップS9において、バイオセンサ30の種別である結果記録“I”がメモリに記憶されているか判定される(ステップS23)。バイオセンサ30の種別である結果記録“I”が記憶されている場合(ステップS23;Yes)、バイオセンサ30の種別が図3(g)であると判別し、還元された電子受容体を電気化学的に酸化する場合に得られる電圧値から試料液中のグルコース濃度を特定するための検量線データとして検量線F7が設定される(ステップS24)。
Next, continuity detection is performed between the area AFs (step S22). Switch switching control is performed so that the
一方、結果記録“II”が記憶されている場合(ステップS23;No)、バイオセンサ30の種別が図3(e)であると判別し、検量線データとして検量線F5が設定される(ステップS25)。エリアAF間で導通検知がない場合(ステップS22;No)、バイオセンサ30の種別が図3(f)であると判別し、検量線データとして検量線F6が設定される(ステップS26)。
On the other hand, when the result record “II” is stored (step S23; No), it is determined that the type of the
このようにバイオセンサ30の識別部42のスリットに応じて、バイオセンサ30の出力特性の差異が自動で認識され、その特性に適した検量線データが自動で選択されてセットされる。ユーザが補正チップを使用することなく、製造ロットによる出力特性を予め考慮された検量線データがCPU25によって自動的に切り替えられる。よって、ユーザによる誤ったデータを用いた誤測定が回避でき、測定精度の高精度化が維持できる。
Thus, according to the slit of the
ステップS24〜S26において検量線がセットされた後、予備測定処理が開始される(ステップS27〜S29)。まず、この予備測定処理について図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態における予備測定処理のプロファイルを示す。 After the calibration curve is set in steps S24 to S26, preliminary measurement processing is started (steps S27 to S29). First, the preliminary measurement process will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a profile of the preliminary measurement process in the present embodiment.
図9におけるプロファイルにおいて、時刻t0において本予備処理が開始される。具体的には、測定装置10のタイマ(図示せず)によって時間のカウントが開始された時刻を示す。本予備処理のプロファイルには三つの連続期間からなり、例えば、時刻t0からt1の第1電位期間、時刻t1からt2の待機期間、時刻t2からt3の第2電位期間からなる。
In the profile in FIG. 9, the preliminary process is started at time t0. Specifically, the time when the time counting is started by the timer (not shown) of the measuring
第1電位期間には電位V1がエリアA、C及びEに印加されて酵素反応が進行するため、生成されたフェロシアン化物を電気化学的に酸化させて得られる電圧値が指数関数的に増加していく。次に、待機期間には、第1電位期間で印加された電位V1がゼロに設定される。この間、フェロシアン化物を電気化学的に酸化されず、酵素反応が進行し続けフェロシアン化物の量が蓄積されていく。そして、第2電位期間には電位V2がエリアA、C及びEに印加されて、待機期間中に蓄積されたフェロシアン化物が一気に酸化されて放出される電子量が多くなるので時刻t2において高い応答値が示される。高い応答値を示した電圧値は時間経過とともに低下していき、最終的に時刻t3において、安定化された電圧値i3が測定される。本予備測定処理においては、測定装置10においてスイッチ19、21が共にオン制御されることにより対電極37、検知電極39が一体として電位が印加されるようになる。
In the first potential period, the potential V1 is applied to the areas A, C and E, and the enzyme reaction proceeds, so that the voltage value obtained by electrochemically oxidizing the produced ferrocyanide increases exponentially. I will do it. Next, in the standby period, the potential V1 applied in the first potential period is set to zero. During this time, the ferrocyanide is not electrochemically oxidized, and the enzymatic reaction continues and the amount of ferrocyanide accumulates. In the second potential period, the potential V2 is applied to the areas A, C, and E, and the ferrocyanide accumulated during the standby period is oxidized at a stretch, so that the amount of emitted electrons increases, so that it is high at time t2. The response value is shown. The voltage value showing a high response value decreases with time, and finally, at time t3, the stabilized voltage value i3 is measured. In the preliminary measurement process, the
ここで、近年のバイオセンサに要求されるスペックとして、測定時間の短縮化が望まれていた。バイオセンサによって高速に基質の定量を行う場合、試料液の粘性がその測定精度に大きな影響を及ぼすことを本発明の発明者らは見出した。特に、人体の血液を試料液とする場合、粘性の高い(Hctが高い:以下、高粘性)血液の場合は測定感度が低下し、粘性の低い(Hctが低い:以下、低粘性)血液の場合は測定感度が高くなる。この現象は反応試薬層と血液との溶解速度に由来しており、高粘性血液では溶解が遅く、低粘性血液では溶解が速くなるため、バイオセンサによる測定感度に影響が及ぼされる。 Here, as a specification required for biosensors in recent years, reduction of measurement time has been desired. The inventors of the present invention have found that when a substrate is quantified at high speed by a biosensor, the viscosity of the sample solution greatly affects the measurement accuracy. In particular, when human blood is used as a sample liquid, the measurement sensitivity is lowered in the case of blood having high viscosity (high Hct: hereinafter, high viscosity), and the viscosity of blood having low viscosity (low Hct: hereinafter, low viscosity) is measured. In the case, the measurement sensitivity becomes high. This phenomenon is derived from the dissolution rate of the reaction reagent layer and blood. Since the dissolution is slow in high-viscosity blood and the dissolution is fast in low-viscosity blood, the measurement sensitivity by the biosensor is affected.
図10は、血液の粘性、反応試薬層と血液との反応時間および測定感度の関係を示す図である。図10のデータは従来の測定手法によって測定されたものである。従来の手法というのは、図9における第2電位期間に該当する期間のみに電位が印加され、その電圧値を測定する手法である。図10から明らかなように、反応時間を短くすればするほど、粘性(血液の場合、Hct)の差異による測定感度の影響が大きくなることが分かる。とりわけ、反応時間が5秒程度の間には低粘性血液と高粘性血液との測定感度に大きな差分が生じている。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the viscosity of blood, the reaction time between the reaction reagent layer and blood, and the measurement sensitivity. The data shown in FIG. 10 is measured by a conventional measurement method. The conventional technique is a technique in which a potential is applied only during a period corresponding to the second potential period in FIG. 9 and its voltage value is measured. As is clear from FIG. 10, it can be seen that the shorter the reaction time, the greater the influence of the measurement sensitivity due to the difference in viscosity (in the case of blood, Hct). In particular, during the reaction time of about 5 seconds, there is a large difference in measurement sensitivity between low-viscosity blood and high-viscosity blood.
そのため、従来のような測定方法では、血液の粘性による測定誤差が顕著になってしまう傾向があった。 Therefore, in the conventional measuring method, there is a tendency that the measurement error due to the viscosity of blood becomes conspicuous.
そこで、本予備測定処理の第1電位期間では、試薬層36との溶解初期に生じる反応生成物が、電位V1が印加されることによって強制的に消費される。第1電位期間では、低粘性血液の方が高粘性血液よりも酵素反応速度が速いのでより多くの反応生成物が生成されるとともに、より多くの反応生成物が消費されることになる。しかし、あまりに長時間電位をかけ過ぎると反応生成物が消費過多となり、第2電位期間で検知される電圧値の応答性が悪くなる可能性がある。そこで、効果的な第1電位期間の長さt1−t0は、3〜13秒にすることができるが、印加する電位を更に上げることで印加時間を2〜10秒にすることが好ましい。また、電位V1としては、0.1V〜0.8Vが好ましい。
Therefore, in the first potential period of the preliminary measurement process, the reaction product generated at the initial stage of dissolution with the
次に、待機時間では、再び酵素反応が進行し、第1電位期間で消費された低粘性血液からの生成物も迅速に回復し、高粘性血液とほぼ同量蓄積される。しかし、待機時間の長さが長すぎても短すぎても最終的な測定感度に及ぼす影響が異なる。
待機時間が短かすぎる場合、時刻t3において測定される電圧値i3の応答値が低くなり過ぎて、測定誤差が大きくなる。また、待機時間が長すぎる場合、低粘性血液と高粘性血液とにおける酵素反応速度の差が更に広がってしまう可能性がある。そこで、低粘性血液と高粘性血液との酵素反応速度の差がより広がらないように待機時間の長さが決定される。そこで、待機期間の長さt2−t1は、1〜10秒にすることができるが、2〜10秒にすることがより好ましい。
Next, in the standby time, the enzyme reaction proceeds again, and the product from the low-viscosity blood consumed in the first potential period is also quickly recovered and accumulated in substantially the same amount as the high-viscosity blood. However, the influence on the final measurement sensitivity differs if the length of the waiting time is too long or too short.
When the standby time is too short, the response value of the voltage value i3 measured at time t3 becomes too low, and the measurement error increases. If the waiting time is too long, the difference in enzyme reaction rate between low-viscosity blood and high-viscosity blood may further spread. Therefore, the length of the waiting time is determined so that the difference in the enzyme reaction rate between the low-viscosity blood and the high-viscosity blood does not increase further. Therefore, the length of the standby period t2-t1 can be 1 to 10 seconds, but more preferably 2 to 10 seconds.
第2電位期間では、電位V2の印加が開始される時刻t2直後は電圧値が安定せず、電圧値が安定化するための経過時間が必要となる。更に、第1電位期間と同程度の電位を印加する必要もなく、第1電位期間の電位V1よりも低い電位が好ましい。フェロシアン化カリウムを酸化させるのに充分に低い電圧であればよい。そこで、第2電位期間の長さt3−t2は2〜10秒が好ましい。また、電位V2としては、0.05〜0.6Vが好ましい。最終的に時刻t3におけるエリアA、C及びE間の電圧値i3を読み取り、読み取られた電圧値i3から試料液中の基質(グルコース)の量が計算される。 In the second potential period, the voltage value is not stabilized immediately after time t2 when the application of the potential V2 is started, and an elapsed time is required for the voltage value to stabilize. In addition, it is not necessary to apply the same potential as that in the first potential period, and a potential lower than the potential V1 in the first potential period is preferable. Any voltage that is sufficiently low to oxidize potassium ferrocyanide is acceptable. Therefore, the length t3-t2 of the second potential period is preferably 2 to 10 seconds. The potential V2 is preferably 0.05 to 0.6V. Finally, the voltage value i3 between areas A, C, and E at time t3 is read, and the amount of substrate (glucose) in the sample solution is calculated from the read voltage value i3.
なお、このような時間設定は、パラジウムなどの貴金属電極を用いたバイオセンサであって、試薬処方がグルコースオキシダーゼまたは/およびグルコースデヒドロゲナーゼ及びフェリシアン化カリウムだけでなく、アミノ酸および糖アルコールを含むバイオセンサを用いた定量測定にとりわけ好適である。また、有機酸を含む場合に好適である。 Such time setting is a biosensor using a noble metal electrode such as palladium, and the reagent prescription uses not only glucose oxidase or / and glucose dehydrogenase and potassium ferricyanide but also a biosensor containing amino acid and sugar alcohol. It is particularly suitable for quantitative measurement. Moreover, it is suitable when an organic acid is included.
また、試料液が試料供給路35に供給された後に、試料液と試薬層36との反応をある時間培養してから基質を定量するに際して、ステップS14でエリアAE間で測定される電圧値がしきい値(10mv以上)を超えたことを検知してからステップS17でエリアAC間で測定される電圧値が所定のしきい値(10mv)を超えるまでの経過時間にしたがって、培養時間を変化させるようにしてもよい。
When the substrate is quantified after the sample solution is supplied to the
図11は、ヘマトクリット(以下、Hct)が25%、45%、65%の血液を用いて、従来の手法と本予備測定処理とのグルコース濃度(mg/dl)の測定結果を示す図である。図11中のRは本予備処理による測定結果であり、その他に従来手法を用い反応時間が15秒、30秒の場合の測定結果が示されている。なお、本予備処理では、第1電位期間の長さ6秒、電位V1が0.5V、待機時間の長さ6秒、第2電位期間の長さ3秒、電位V2が0.2Vとなっている。Hct45%、グルコース濃度100mg/dlを基準として測定した場合に、Hct25%の低粘性血液、Hct65%の高粘性血液になれば測定結果に大きなばらつきが発生し、血液の粘性が低いほど高めに、血液の粘性が高いほど低めに応答値がばらつく。
FIG. 11 is a diagram showing measurement results of glucose concentration (mg / dl) between the conventional method and the preliminary measurement process using blood with hematocrit (hereinafter referred to as Hct) of 25%, 45%, and 65%. . R in FIG. 11 is a measurement result by this preliminary treatment, and the measurement result when the reaction time is 15 seconds and 30 seconds using the conventional method is shown. In this preliminary process, the first potential period is 6 seconds long, the potential V1 is 0.5 V, the standby time length is 6 seconds, the second potential period is 3 seconds long, and the potential V2 is 0.2 V. ing. When measured with reference to Hct 45% and
更に、反応時間が短いほどばらつきが大きくなる。反応時間15秒の場合は、10%高め(Hct25%の低粘性血液)、10%低め(Hct65%の低粘性血液)にばらつきが発生している。反応時間30秒の場合は、5%高め(Hct25%の低粘性血液)、5%低め(Hct65%の低粘性血液)にばらつきが発生している。本予備処理では、、3%高め(Hct25%の低粘性血液)、3%低め(Hct65%の低粘性血液)のばらつきが発生している。反応時間15秒の測定結果に対して、トータルの反応時間は等しいにもかかわらず、Hctによるばらつきを低減することが可能になる。
Furthermore, the shorter the reaction time, the greater the variation. In the case of a reaction time of 15 seconds, the variation occurs 10% higher (low viscosity blood with 25% Hct) and 10% lower (low viscosity blood with 65% Hct). In the case of a reaction time of 30 seconds, the variation occurs 5% higher (low viscosity blood of
再び、図7に戻り、測定処理の説明を続ける。予備測定処理が開始され、第1電位期間としてエリアA、C及びE間に電位0.5Vが6秒間印加される(ステップS27)。そして第1電位期間終了後、6秒間の待機状態となり、その間電位は取り除かれる(ステップS28)。待機期間終了後、第2電位期間として、エリアA、C及びE間に電位0.2Vが3秒間印加され(ステップS29)、3秒間経過後、そのときの電圧値i3が読み取られる(ステップS30)。 Returning to FIG. 7 again, the description of the measurement process is continued. Preliminary measurement processing is started, and a potential of 0.5 V is applied between areas A, C, and E as a first potential period for 6 seconds (step S27). Then, after the end of the first potential period, a standby state of 6 seconds is entered, during which the potential is removed (step S28). After the standby period, as a second potential period, a potential of 0.2 V is applied between areas A, C, and E for 3 seconds (step S29), and after 3 seconds, voltage value i3 at that time is read (step S30). ).
ステップS30で電圧値i3が読み取られた後、測定装置10に配置された温度測定部26及びそのスイッチ27、並びに温度測定部28及びスイッチ29を制御することによって、測定装置10内の温度測定が実施される。具体的には、スイッチ27がオン制御されて温度測定部26によって温度が測定される(ステップS31)。続いて、スイッチ27がオフ制御、スイッチ29がオン制御されて温度測定部28によって温度が測定される(ステップS32)。
After the voltage value i3 is read in step S30, the temperature in the measuring
温度測定部26、温度測定部28それぞれで測定された2つの温度測定結果が比較され、その差分が所定のしきい値内にあるか否か判定される(ステップS33)。差分がしきい値範囲内にない場合は、温度測定部26、28いずれかが故障しているものとして測定処理が終了される(ステップS33;No)。測定装置10内に温度測定部26、28の複数の温度測定部を設置し、その測定結果を比較させて故障検知を正確かつ容易にできるようになる。これにより、イレギュラーな温度測定による測定誤差を回避できるようになる。温度を測定するタイミングはステップS30で電圧値が読み取られて直後になっているが、例えば、ステップS21で予備測定処理が開始されるタイミングで温度測定を実施してもよい。
The two temperature measurement results measured by the
2つの温度測定結果の差分が所定のしきい値内にある場合(ステップS33;Yes)、温度測定結果がメモリ(図示せず)に一時記憶される。この際、温度測定部26、28いずれかを選択して記憶してもいいし、2つの測定温度の平均値を記憶してもよい。そして、ステップS30で測定された電圧値i3を参照すべき検量線が特定される(ステップS34)。ステップS24、25、26において設定された検量線が参照され、ステップS24に対応するバイオセンサ30の場合は検量線F7が参照される(ステップS35)。同様に、ステップS25に対応するバイオセンサ30の場合は検量線F5が参照される(ステップS36)。また、ステップS26に対応するバイオセンサ37の場合は検量線F6が参照される(ステップS37)。
When the difference between the two temperature measurement results is within a predetermined threshold (step S33; Yes), the temperature measurement result is temporarily stored in a memory (not shown). At this time, any one of the
図12は、ステップS34、35、36で測定される検量線データCAの一例を示す。検量線CAには、ステップS30で測定される電圧値と試料液中に含まれる基質の濃度(mg/dl)がバイオセンサ30の出力特性F1〜F7ごとに定義されている。例えば、測定された電圧値が25(mv)の場合、検量線F5に対応するバイオセンサであれば、基質の濃度として14(mg/dl)がメモリに記憶される。
FIG. 12 shows an example of calibration curve data CA measured in steps S34, 35, and 36. In the calibration curve CA, the voltage value measured in step S30 and the concentration (mg / dl) of the substrate contained in the sample solution are defined for each of the output characteristics F1 to F7 of the
次に、ステップS35、S36またはS37で抽出された基質の濃度が、ステップS14、S17で求められメモリに記憶されている遅れ時間に対応する補正率にしたがって補正される(ステップS38)。具体的には、以下の式(1)で補正される。 Next, the concentration of the substrate extracted in step S35, S36 or S37 is corrected according to the correction rate corresponding to the delay time obtained in steps S14 and S17 and stored in the memory (step S38). Specifically, it is corrected by the following equation (1).
D1=(抽出された基質の濃度)×{(100−感度補正率)/100}
ここで、D1は補正後の基質の濃度を示す。これにより、ユーザによる試料液の追い足し動作に伴う測定誤差は確実に解消される。
D1 = (concentration of extracted substrate) × {(100−sensitivity correction factor) / 100}
Here, D1 represents the concentration of the substrate after correction. Thereby, the measurement error accompanying the sample liquid follow-up operation by the user is surely eliminated.
次に、ステップS31〜S33で測定された温度にしたがって、ステップS38で補正された基質の濃度が補正される(ステップS39)。具体的には、ステップS33でメモリに蓄積された温度(以下、測定温度)が読み出されて、図13に示す温度補正テーブルを参照することによって、基質濃度D1に対する温度補正率が決定される。 Next, the concentration of the substrate corrected in step S38 is corrected according to the temperature measured in steps S31 to S33 (step S39). Specifically, the temperature stored in the memory in step S33 (hereinafter, measured temperature) is read, and the temperature correction rate for the substrate concentration D1 is determined by referring to the temperature correction table shown in FIG. .
図13は、温度補正テーブルの一例を示す図である。図13には、一例として、T10は測定温度が10℃における温度補正テーブルを示す。以下、同様に、T15は測定温度が15℃における温度補正テーブルを、T20は測定温度が20℃における温度補正テーブルをそれぞれ示す。各温度補正テーブルには、試料液中の基質濃度D1と温度補正率との関係が規定されている。温度補正率は、温度25℃における基質濃度を基準として設定されて、対応する基質濃度に補正する割合を示す。具体的には、以下の式(2)にしたがって温度補正が実行される。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the temperature correction table. In FIG. 13, as an example, T10 shows a temperature correction table when the measured temperature is 10 ° C. Hereinafter, similarly, T15 indicates a temperature correction table when the measured temperature is 15 ° C., and T20 indicates a temperature correction table when the measured temperature is 20 ° C. Each temperature correction table defines the relationship between the substrate concentration D1 in the sample solution and the temperature correction rate. The temperature correction rate is set on the basis of the substrate concentration at a temperature of 25 ° C., and indicates a rate of correction to the corresponding substrate concentration. Specifically, temperature correction is performed according to the following equation (2).
D2=D1×(100―Co)/100
ここで、D2は温度補正後の基質濃度、D1はステップ38で算出された基質濃度、Coは温度補正テーブルを参照して特定された温度補正率を示す。
D2 = D1 × (100−Co) / 100
Here, D2 is the substrate concentration after temperature correction, D1 is the substrate concentration calculated in
また、本発明の発明者らは、測定精度が、測定温度と基質濃度との組み合わせによって影響されることを実験から見出した。測定精度に及ぼす影響について、具体的に説明する。図14は、測定温度と測定バラツキ(bias)との関係を、基質濃度としてグルコース濃度ごとに示した図である。図13における測定バラツキとは、測定温度25℃で測定されたグルコース濃度が測定温度の変化に伴って変化する割合を示す。図14(a)は、25℃においてグルコース濃度50mg/dlの場合の測定バラツキと測定温度との関係を示す図である。以下、同様に、図14(b)は25℃においてグルコース濃度100mg/dlの場合、図14(c)は25℃においてグルコース濃度200mg/dlの場合、図14(d)は25℃においてグルコース濃度300mg/dlの場合、図14(e)は25℃においてグルコース濃度420mg/dlの場合、図14(f)は25℃においてグルコース濃度550mg/dlの場合におけるそれぞれの測定バラツキと測定温度との関係を示す。 Further, the inventors of the present invention have found from experiments that measurement accuracy is affected by a combination of measurement temperature and substrate concentration. The influence on measurement accuracy will be specifically described. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the measurement temperature and measurement variation (bias) for each glucose concentration as the substrate concentration. The measurement variation in FIG. 13 indicates the rate at which the glucose concentration measured at a measurement temperature of 25 ° C. varies with the change in measurement temperature. FIG. 14A is a diagram showing the relationship between measurement variation and measurement temperature when the glucose concentration is 50 mg / dl at 25 ° C. FIG. Similarly, FIG. 14B shows a glucose concentration of 100 mg / dl at 25 ° C., FIG. 14C shows a glucose concentration of 200 mg / dl at 25 ° C., and FIG. In the case of 300 mg / dl, FIG. 14 (e) shows the relationship between the measurement variation and the measurement temperature when the glucose concentration is 420 mg / dl at 25 ° C. and FIG. Indicates.
これらの実験データから以下の2点の傾向が明確である。まず第1に、同一グルコース濃度の関係において、基準温度25℃から測定温度の差が大きくなるほど測定バラツキが大きくなることがわかる。詳細には、測定温度が基準温度より低いほど測定バラツキがマイナス方向に大きく、測定温度が基準温度より高いほど測定バラツキがプラス方向に大きくなる傾向がある。第2に、グルコース濃度を大きくしても、グルコース濃度が300mg/dlの場合を境界として、測定バラツキが収束することがわかる。具体的には、例えば、図14(a)において、測定温度40℃における測定バラツキは約28%であり、図14(c)においては約50%、図14(d)においては約60%、図14(f)においては約50%という推移となる。測定温度10℃のような低温度域においても同様な傾向がある。 From these experimental data, the following two trends are clear. First, it can be seen that the variation in measurement increases as the difference in measurement temperature from the reference temperature of 25 ° C. increases in relation to the same glucose concentration. Specifically, the measurement variation tends to increase in the negative direction as the measurement temperature is lower than the reference temperature, and the measurement variation tends to increase in the positive direction as the measurement temperature is higher than the reference temperature. Second, it can be seen that even if the glucose concentration is increased, the measurement variation converges with the glucose concentration being 300 mg / dl as a boundary. Specifically, for example, in FIG. 14A, the measurement variation at a measurement temperature of 40 ° C. is about 28%, about 50% in FIG. 14C, about 60% in FIG. In FIG. 14F, the transition is about 50%. There is a similar tendency even in a low temperature region such as a measurement temperature of 10 ° C.
そこで、このような傾向が図13に示す温度測定テーブルに反映されている。具体的には、同一グルコース濃度の関係において、基準温度25℃から測定温度の差が大きくなるほど測定バラツキが大きくなること、かつグルコース濃度を大きくしても、グルコース濃度が300mg/dlの場合を境界として、測定バラツキが収束することを考慮されたテーブルになっている。測定温度と基質濃度との組み合わせにしたがった温度補正テーブルを参照して補正をすることにより、単に測定温度にしたがって補正をするより測定精度が飛躍的に向上されることになる。
Therefore, such a tendency is reflected in the temperature measurement table shown in FIG. Specifically, in the relationship of the same glucose concentration, the measurement variation increases as the difference in measurement temperature from the
なお、バイオセンサ30の使用温度範囲(本実施の形態では、一例として、10℃〜40℃)において1℃単位の温度補正テーブルを有してもいいし、所定の温度幅(例えば、5℃)で規定してしてもよい。所定の温度幅の中間に位置する測定温度が検出された場合、検出された測定温度を挟む温度補正テーブルを用いて、一次直線補間することによって温度補正率を算出すればよい。 Note that a temperature correction table in units of 1 ° C. may be provided in the operating temperature range of the biosensor 30 (in this embodiment, as an example, 10 ° C. to 40 ° C.), or a predetermined temperature range (for example, 5 ° C.). ). When a measured temperature located in the middle of a predetermined temperature range is detected, the temperature correction factor may be calculated by performing linear interpolation using a temperature correction table that sandwiches the detected measured temperature.
図7のフローチャートに戻り、このような温度補正が実施された後の基質濃度D2が、最終的な基質濃度として測定装置10の表示部11に出力される(ステップS40)。このように、追い足し時間、測定温度、測定温度と基質濃度との組み合わせの影響またはHctの試料液の粘性が考慮されて基質量が定量されるので、従来に比べて格段に測定精度の向上が図れるようになる。
Returning to the flowchart of FIG. 7, the substrate concentration D2 after such temperature correction is performed is output to the
また、温度による測定誤差を更に抑えるために以下のような手法も可能である。バイオセンサ30が測定装置10に未挿入の状態で事前に温度測定を継続的に実施し、その測定された温度を蓄積しておく。バイオセンサ30が挿入された後、ステップS31〜S32で測定される測定温度と事前に蓄積された温度との比較を行うようにすればよい。事前に蓄積された温度とステップS31〜S32で測定される測定温度との間に大きな差分がある場合、測定誤差に影響を及ぼす程度の温度変化があったとして、測定処理を強制的に終了させることができるようになる。
In order to further suppress the measurement error due to temperature, the following method is also possible. The temperature measurement is continuously performed in advance in a state where the
本実施の形態のような携帯型のバイオセンサシステムは、持ち運びが容易なため、外界環境によって様々な温度変化にさらされる。例えば、ユーザの手の温度、ユーザが屋外から屋内に移動した場合の環境温度の急激な変化などが伴うケースがある。環境温度の変化が急激である一方、測定装置10における温度変化が安定するには相当な時間を要する。
Since the portable biosensor system like this embodiment is easy to carry, it is exposed to various temperature changes depending on the external environment. For example, there are cases in which the temperature of the user's hand and the environmental temperature when the user moves indoors from the outdoors are rapidly changed. While the change in the environmental temperature is rapid, it takes a considerable time for the temperature change in the measuring
例えば、図15は、測定装置10において温度変化を示す図である。図15に示す図では、測定装置10が温度10℃から温度25℃に移動された場合および温度40℃から温度25℃に移動された場合の測定装置10内の温度変化が示されている。図15から使用温度10℃〜40℃において一旦生じた温度が安定するのに約30分要することがわかる。温度が変化している途中に温度補正が実行されると、正確な温度補正ができない場合が発生する。
For example, FIG. 15 is a diagram illustrating a temperature change in the
そこで、事前に蓄積された温度とステップS31〜S32で測定される測定温度との間に大きな差分がある場合、測定誤差に影響を及ぼす程度の温度変化があったとして、測定処理を強制的に終了させる必要性がでてくる。これにより、測定装置10における温度補正の精度を更に向上させることができるようになる。なお、バイオセンサ30が測定装置10に未挿入の状態での温度の事前測定は、所定の時間(例えば、5分)周期で行ってもよく、連続して実行してもよい。また、温度変化の度合いを判断して、温度変化大きい場合は、ユーザが測定を実施しようとしても測定処理が実行されないようにしてもよい。
Therefore, if there is a large difference between the temperature accumulated in advance and the measured temperature measured in steps S31 to S32, the measurement process is forcibly determined that there is a temperature change that affects the measurement error. There is a need to quit. Thereby, the accuracy of temperature correction in the measuring
1 バイオセンサシステム
2 支持部
10 測定装置
11 表示部
30 バイオセンサ
30a 試料点着部
35 試料供給路
36 試薬層
37 対電極
38 測定電極
39 検知電極
42 識別部
CA 検量線
T10 T15 T20 温度補正テーブル
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記バイオセンサが前記測定装置の支持部に挿入された場合、前記対電極および前記測定電極との第1の組、前記測定電極あるいは対電極と前記検知電極との第2の組それぞれに前記駆動電源によって電圧を切り替えて印加し、第1の組か第2の組のどちらが先に血液を検知するかを判断することを特徴とする基質の定量方法。 An electrode part including a counter electrode, a measurement electrode and a detection electrode formed on at least a part of the insulating substrate; a sample supply path for supplying a sample liquid to the electrode part; a sample liquid supplied via the sample supply path; A biosensor having a reagent layer that reacts is inserted into a measuring device having a support unit that detachably supports, a connection terminal for applying a voltage to the electrode unit, and a driving power source, and is inserted into the sample solution. A method for quantifying a substrate for quantifying a substrate contained therein,
When the biosensor is inserted into the support portion of the measuring device, a first set of the counter electrode and the measuring electrode, the drive to the second set respectively and the detection electrode and the measuring electrode or counter electrode A substrate quantification method, wherein a voltage is switched and applied by a power source, and it is determined which of the first group and the second group first detects blood .
前記電極部の前記第1の組、第2の組から出力される電流それぞれが所定のしきい値を超えたか否かにより、測定に必要な充分な量の試料液が供給されたか否かを判別することを特徴とする請求項1に記載の基質の定量方法。 In the biosensor, the detection electrode is formed on the most downstream side of the counter electrode, the measurement electrode, and the detection electrode along the sample supply path from the sample supply port toward the sample flow direction.
Whether or not a sufficient amount of sample liquid necessary for measurement is supplied depending on whether or not each of the currents output from the first group and the second group of the electrode unit exceeds a predetermined threshold value. The substrate quantification method according to claim 1, wherein the determination is performed.
所定の経過時間内に前記第1の組からの電流が所定のしきい値を超えないときには、試料液が誤って排気口から吸引されたと判定することを特徴とする請求項2記載の基質の定量方法。 Wherein the sample supply path of the biosensor, in the direction of flow from the sample supply inlet of the sample, a counter electrode, with sensing electrodes of the measuring electrode and the detection electrode is formed on the most downstream side, the flow of the specimen solution An exhaust port for promoting, wherein the current from the second set exceeds the predetermined threshold prior to the first set,
3. The substrate according to claim 2, wherein when the current from the first set does not exceed a predetermined threshold value within a predetermined elapsed time, it is determined that the sample liquid has been accidentally sucked from the exhaust port. Quantitation method.
前記記憶部に記憶された検量データを参照することによって、前記検知される電流に対応した基質の定量値を決定することを特徴とする請求項7記載の基質の定量方法。 The measurement apparatus further includes a storage unit that stores calibration data indicating correspondence between the current detected by the biosensor and the content of the substrate contained in the sample solution,
8. The substrate quantification method according to claim 7, wherein a quantification value of the substrate corresponding to the detected current is determined by referring to calibration data stored in the storage unit.
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