JP4856777B2 - 試料測定装置、試料測定システム及び試料測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、バイオセンサを用いて試料中の特定成分を定量する試料測定装置、試料測定システム及び方法に関する。

バイオセンサは、微生物、酵素、抗体等の生物材料の分子認識能力を利用し、生物材料を分子識別素子として応用したセンサである。すなわち、固定化された生物材料が、目的の特定成分を認識したときに起こる反応、微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、発光等を利用したものである。特に、酵素反応を利用したバイオセンサの実用化は進んでおり、医療分野や食品分野に利用されている。

以下、酵素反応を利用したバイオセンサ測定システムの一例について、図１２及び１３を用いて説明する。
図１２のバイオセンサ測定システム７００は、その先端に試料点着部３０ａを有するバイオセンサ３０と、試料点着部３０ａに点着された液体試料中の特定成分の濃度を測定する測定装置１０とを備えている。

上記測定装置１０は、バイオセンサ３０を装着する支持部２と、測定結果を表示する表示部１１とを備えている。
上記バイオセンサ３０の一例としては、図１３に示すものがある。図１３のバイオセンサは、カバー３１と、スペーサ３３と、試薬層３５と、絶縁性基板３６とを積層することにより構成されている。

カバー３１は、その中央部に空気孔３２を有している。
スペーサ３３は、略長方形状の試料供給路３４を有している。試料供給路３４は、その一端が開口して試料供給口３４ａを形成している。

試薬層３５は、液体試料中の特定成分と酵素反応する試薬を担持している。
絶縁性基板３６は、ポリエチレンテレフタレート等の材料からなり、その表面には電極層が形成されている。電極層は、レーザ等によって分割され、作用極３７，検知電極３８，および対極３９が形成されている。

次に、バイオセンサ測定システム７００の液体試料測定方法について説明する。ここでは、血液中のグルコース濃度を測定する場合について説明する。
バイオセンサ３０を、図１２に示すように、測定装置１０の支持部２に挿入すると、作用極３７と対極３９間に一定電圧が印加される。

より詳細に説明すると、バイオセンサ３０が測定装置１０の支持部２に挿入された時点で、検知電極３８と作用極３７との間に所定の電圧値を印加される。この状態で、血液をバイオセンサ３０の試料供給口３４ａに点着すると、血液は毛細管現象によって試料供給路３４に沿って浸透し、作用極３７、対極３９を経て、検知電極３８まで到達すると、検知電極３８と作用極３７との間に、電流（応答電流ともいう）が流れる。つまり、この電流値の変化を検知することによって、血液が、試料供給路３４の最も奥に配置された電極である検知電極３８まで到達したことが検知できる。
また、血液が、試薬層３５に到達した段階で、試薬層３５は溶解され、血液中のグルコースと試薬層３５に担持されている試薬とが酵素還元反応を起こす。このような状態で、作用極３７と対極３９との間に、所定の電圧を印加されると、作用極３７と対極３９間の電流変化値（以下、応答電流ともいう）が検知される。そして、この検知された電流変化値に基づいて、血液中のグルコース濃度が算出され、算出結果は、測定装置１０の表示部１１によって表示される。

ところで、酵素反応は温度依存性が大きいため、測定時の温度変化等により測定精度が悪くなる。
そこで、測定精度を向上させるための様々な手法が知られている。あるバイオセンサ測定システムは、グルコース濃度と温度補正量との関係を示す温度補正テーブルを予め作成しておき、その温度補正テーブルを用いて測定時の環境温度に応じて測定結果を補正する温度補正アルゴリズムを搭載している（例えば、特許文献１参照）。

さらに測定精度を改善する他のバイオセンサ測定システムとして、バイオセンサ３０の絶縁性基板３６上に熱伝導層を設けてバイオセンサ自体の温度を計測し、そのバイオセンサ自体の温度に基づいて測定結果を補正するものが知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。更に他のバイオセンサ測定システムとしては、測定装置１０の支持部２に温度検出部を設け、バイオセンサ３０装着時に温度検出部が接触することによりバイオセンサ３０の温度を計測し、検出された温度に基づいて測定結果を補正するものが知られている（例えば、特許文献４参照）。

特表平８―５０３３０４号公報 特開２００１―２３５４４４号公報 特開２００３―４２９９５号公報 国際公開第０３／０６２８１２号パンフレット

特許文献１で開示されているような従来のバイオセンサ測定システムに搭載されている温度補正アルゴリズムは、実際のサンプル温度を計測するのではなく、測定装置周辺の環境温度を計測し、この値をサンプル温度とみなして検体の測定を行なっている。しかし、現在一般的に利用されているバイオセンサは、使用者が素手で取り扱うものが多い。したがって、使用者の指先の熱がバイオセンサに伝導して局所的に温度を変化させ、実際のサンプル温度と周辺温度との差が生じることがある。特に、糖尿病患者向けの自己血糖測定システムにおいて、使用者は、センサを直接手に把持して測定装置へ挿入する。

近年、このような自己血糖測定用センサは小型化が進んでいる。自己血糖測定用センサのほとんどは、測定装置へ挿入する際に、試薬反応部周辺に手が触れる構造を有する。このような状態で検体の測定を開始すると、測定装置のサーミスタにより読み取った周辺の環境温度とサンプル温度とが異なるため、適正な補正処理を施すことができない。その結果、測定値が、真値から大きく乖離した値となってしまう。特に、バイオセンサを測定装置に装着後すぐに検体測定を行なう場合、例えば、看護師やオペレータが患者の検体を測定する場合や、糖尿病の子供を持つ親が測定を補助する場合に、このような問題が頻発することが考えられる。

また、特許文献２及び３で提案されているバイオセンサ測定システムでは、バイオセンサの温度を把握することができるが、バイオセンサ自体にサーミスタを設ける必要がある。したがって、かかるシステムでは、バイオセンサが高価なものとなり、使い捨てのバイオセンサとしては実用的ではない。さらに、バイオセンサが熱伝導層による温度計測に依存するため、再現性に乏しく、長時間の測定時間を要する。

また、特許文献４で提案されているバイオセンサ測定システムでは、測定装置に温度検出部を設ける必要があるため、コストがかかることに加え、特に短時間の測定時には測定精度が悪くなるおそれがある。

さらに、近年のバイオセンサ測定システムでは、測定時間が短縮される傾向にある。例えば、血糖値測定では、血液をセンサに点着後、約５秒で測定を終了する。そのため、周辺環境温度だけでなく、実際の反応部の温度が測定結果に与える影響が大きくなる。したがって、より測定精度の高いバイオセンサ測定システムが望まれている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、測定誤差を低減することができる、試料測定装置、試料測定システム及び方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明にかかる試料測定装置は、電極を有するバイオセンサを装着し、電極に電圧を印加し、バイオセンサに点着された試料中の特定成分の濃度を測定する試料測定装置であって、電極に電圧を印加する電圧源と、時間計測部と、印加する電圧を制御するとともに、特定成分の濃度を測定する制御部と、を備える。この試料測定装置においては、時間計測部は、バイオセンサを装着してからバイオセンサに試料が点着されるまでの時間である検知時間を計測する。制御部は、同検知時間に応じて、上記特定成分の濃度を測定するための設定値を変更する。

ここで、特定成分の濃度を測定するための設定値とは、試料の種類や特定成分等に応じて予め決められた測定のためのパラメータの値であって、例えば測定時間や印加電圧等である。設定値を変更するには、例えばテーブルを参照することにより設定値を変更したり、検知時間に基づいて所定の数式により算出してもよい。

上記試料測定装置は、簡単な構成であるにも関わらず、試料中の特定成分の濃度を測定する際に、センサ自体の温度が測定結果に影響を及ぼすのを防止する。これにより、バイオセンサに試料が点着されるまでの検知時間が短時間であっても、測定誤差が少ない高精度の測定結果を得ることができる。

第２の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、設定値は、上記特定成分の濃度の測定時間である。

第３の発明にかかる試料測定装置は、第２の発明の試料測定装置であって、制御部は、検知時間が短くなるほど、測定時間を延長させる。

第４の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、設定値は、電極に印加する電圧値である。

第５の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、制御部は、検知時間が所定の時間内であるかどうかを判断し、検知時間が所定の時間内であると判断した場合は、設定値を変更する。

第６の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、更に、環境温度を計測する温度計測部を備え、制御部は更に、計測された環境温度に応じて、設定値を変更する。
ここで、環境温度とは、測定装置の周辺の温度である。

第７の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、更に、ヘマトクリット値算出手段を備え、制御部は更に、ヘマトクリット値算出手段により算出されたヘマトクリット値に応じて、設定値を変更する。

第８の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、設定値は複数あり、特定成分の濃度の測定時間及び前記電極に印加する電圧値である。

第９の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、制御部は、試料の種類に応じて、設定値を設定する。
ここで、設定値を設定するとは、試料の種類や特定成分等に応じて予め決められたパラメータの値を変更することや、パラメータの設定範囲を変更することを含む。例えば、参照するテーブルを変更したり、数式を変更したりすることにより、試料の種類に応じた設定値を設定するようにしてもよい。

第１０の発明にかかる試料測定装置は、第１の発明の試料測定装置であって、特定成分は複数あり、制御部は、複数の特定成分の濃度の設定値をそれぞれ変更する。

第１１の発明にかかる試料測定システムは、第１の発明の試料測定装置と、同試料測定装置に装着されるバイオセンサと、を備える。

第１２の発明にかかる試料測定システムは、第１１の発明の試料測定システムであって、バイオセンサは複数であり、試料測定装置は、複数種類の特定成分の濃度を測定する。

第１３の発明にかかる試料測定システムは、第１１の発明の試料測定システムであって、バイオセンサは複数であり、試料測定装置は、一種類の特定成分の濃度を測定する。

第１４の発明にかかる試料測定方法は、試料中の特定成分の濃度を測定するための測定装置に電極を有するバイオセンサを装着し、電極に電圧を印加し、バイオセンサに点着された試料中の特定成分の濃度を測定する試料測定方法であって、時間計測ステップと、設定値変更ステップと、測定ステップとを備える。時間計測ステップにおいては、バイオセンサを測定装置に装着してからバイオセンサに試料が点着されるまでの時間である検知時間を計測する。設定値変更ステップにおいては、検知時間に応じて、特定成分の濃度を測定するための設定値を変更する。測定ステップにおいては、設定値に基づいて特定成分の濃度を測定する。

上記試料測定方法は、試料中の特定成分の濃度を測定する際に、センサ自体の温度が測定結果に影響を及ぼすのを防止する。これにより、バイオセンサに試料が点着されるまでの検知時間が短時間であっても、測定誤差が少ない高精度の測定結果を得ることができる。

第１５の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、設定値は、特定成分の濃度の測定時間である。

第１６の発明にかかる試料測定方法は、第１５の発明の試料測定方法であって、設定値変更ステップにおいては、検知時間が短くなるほど、測定時間を延長させる。

第１７の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、設定値は、電極に印加する電圧値である。

第１８の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、設定値変更ステップにおいては、更に、検知時間が所定の時間内であるかどうかを判断し、検知時間が所定の時間内であると判断した場合は、設定値を変更する。

第１９の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、更に、環境温度を計測する温度計測ステップを備え、設定値変更ステップにおいては、環境温度に応じて、設定値を変更する。

第２０の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、更に、ヘマトクリット値算出ステップを備え、設定値変更ステップにおいては、ヘマトクリット値算出ステップにおいて算出されたヘマトクリット値に応じて、前記設定値を変更する。

第２１の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、設定値は複数あり、特定成分の濃度の測定時間及び前記電極に印加する電圧値である。

第２２の発明にかかる試料測定方法は、第１４の発明の試料測定方法であって、更に、試料の種類に応じて、設定値を設定する設定値設定ステップを備える。

本発明によれば、測定誤差を低減することができる試料測定装置、試料測定システム及び方法を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
１．実施の形態１
以下に、本発明の実施の形態１によるバイオセンサ測定システム（試料測定システム）１００について説明する。ここでは、検体（試料）として血液を用いる。また、測定対象である特定成分を、グルコース濃度とする。
１．１．バイオセンサ測定システム１００
図１は、本実施の形態１のバイオセンサ測定システム１００の構成を概略的に示す図である。図１において、図１２のバイオセンサ測定システム７００と同一の構成要素については同一符号を用いている。

本実施の形態１のバイオセンサ測定システム１００は、バイオセンサ３０と測定装置（試料測定装置）１１０とを備えている。バイオセンサ３０は使用者が直接手で持ち、測定装置１１０に装着して測定を行なうものである。なお、バイオセンサ３０の構成は、図１３に示すものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
１．２．測定装置１１０
１．２．１．測定装置１１０の構成
測定装置１１０は、表示部１１と、コネクタ１２，１３，１４と、切替回路１５と、電流／電圧変換回路１６と、Ａ／Ｄ変換回路１７と、ＣＰＵ（制御部）１８と、基準電圧源（電圧源）１９と、温度センサ（温度計測部）２０と、メモリ２１と、タイマー（時間計測部）２２とを備えている。

コネクタ１２，１３，１４は、それぞれ、装着されたバイオセンサ３０の作用極３７，検知電極３８及び対極３９と接触する。
切替回路１５は、コネクタ１２〜１４と基準電圧源１９間の接続や、コネクタ１２〜１４と電源／電圧変換回路１６間の接続を切り替える。

電流／電圧変換回路１６は、作用極３７とその他の電極３８，３９との間に流れる電流を電圧に変換する。
Ａ／Ｄ変換回路１７は、電流／電圧変換回路１６からの出力値をパルスに変換する。

ＣＰＵ１８は、Ａ／Ｄ変換回路１７からのパルスに基づいて検体中の特定成分の濃度を算出する。ＣＰＵ１８はまた、所定の制御信号を出力して、基準電圧源１９による電圧印加や切替回路１５を制御する。

基準電圧源１９は、コネクタ１２〜１４間に電圧を印加する。
温度センサ２０は、サーミスタ等からなり、測定装置１１０周辺の環境温度を計測する。計測されたデータは、所定のバス（図示省略）を介して所定のタイミングでＣＰＵに送信される。好適には、温度センサ２０は、測定装置１１０内部の、バイオセンサ３０の支持部２の近傍に設けられる。これにより、検体に近いところの温度を正確に検知することができる。この温度センサ２０で検出された環境温度に基づき、あらかじめ測定装置１１０のメモリに格納している温度補正テーブル（図示省略）から最適な補正値を選択して、測定された検体濃度の測定結果である値に対して補正する。

タイマー２２は、支持部２にバイオセンサ３０を装着してから同センサ３０に検体である血液が点着されたことが検知されるまでの時間（以下、検知時間と呼ぶ）Ｔをカウントする。
メモリ２１は、温度補正テーブル（図示せず）や、後述する測定時間（測定するための設定値）を変更するためのテーブル等を格納する。温度補正テーブルは、環境温度に基づいて、バイオセンサ３０に点着された検体中の特定成分の濃度の測定結果に対する補正量を決定するためのテーブルである。なお、メモリ２１は、例えばフラッシュメモリやその他のＲＯＭを用いても良い。

１．２．２．測定装置１１０の動作
本実施の形態１にかかる測定装置１１０では、検知時間Ｔの短い場合にバイオセンサ３０に残存する指先熱による測定誤差を軽減するため、検知時間Ｔに応じて測定時間（測定するための設定値）を変更する。以下、従来の測定装置との差異に触れながら、本実施の形態１に係る測定装置１１０の動作について説明する。

＜従来の測定装置の動作＞
図２は、従来の測定方法のプロファイルと、その測定方法により得られる電流応答曲線とを示す図である。
図２の上方に示すプロファイル図は、縦軸に測定するための印加電圧Ｖ（Ｖ）を示し、横軸には測定時間ｔ（秒）を表す。また、図２の下方に示す電流応答曲線は、縦軸に応答電流i（Ａ）を示し、横軸には測定時間ｔ（秒）を示す。

図２におけるプロファイルは３つの工程からなる。
第１工程は、血液が供給されたことを検知した時刻をｔ０とすると、ｔ０からｔ１である。第１工程では、供給された血液の前処理のために電圧Ｖ１が印加される。第２工程は、ｔ１からｔ２である。第２工程では、開回路（０Ｖ）とされる。第３工程は、ｔ２からｔ３である。第３工程では、一定時間が経過した後に生成された還元型電子伝達体を酸化するために電圧Ｖ２が印加される。

従来の測定方法において、第１工程は２秒間、０．６０Ｖの電圧を印加し、第２工程で1秒間、開回路とした後、第３工程で２秒間、０．４０Ｖの電圧を印加する。したがって、合計約５秒の測定時間をかけている。このようにして得られる電流応答曲線（図２）によれば、指先熱の影響のない通常の測定（実線）と比較して、指先熱の影響のある測定（点線）は、高い応答電流が得られることが判る。ここで、通常の測定、つまり指先熱の影響がない測定とは、検知時間Ｔが長いためセンサ３０への指先熱の影響のない状態で測定が開始された場合をいう。一方、指先熱の影響のある測定とは、検知時間Ｔが短いため指先熱がセンサ３０へと伝達した状態で測定が開始された場合をいう。指先熱の影響のある測定の場合、応答電流が高くなり、測定完了時である約５秒後の測定値は高値を示す。

従来のバイオセンサ測定システム７００は、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定結果に対し、予め格納されている温度補正テーブルを用いた温度補正を行う。温度補正テーブルは、グルコース濃度と環境温度とに基づいた補正量を示す。しかし、従来のバイオセンサ測定システム７００では、測定開始までの時間に応じて以下のような問題が生じていた。

図３に、従来のバイオセンサ測定システム７００による測定結果を示す。横軸は、バイオセンサ３０を測定装置１０に装着してから同センサ３０に血液が点着されるまでの検知時間Ｔ（秒）を示し、縦軸は、測定値の真値に対する乖離度（％）を示している。ここでは、環境温度は２５℃、グルコース濃度１００ｍｇ／ｄｌ（ヘマトクリット値４５％）に調製された検体を用いて測定を行なった。このとき、指先温度の異なる６人のドナーに対し、バイオセンサ３０を測定装置１０に装着し、同センサ３０の装着後、検体が点着されるまでの検知時間Ｔを０．０１〜３０秒の間で測定した。
図３から分かるように、検知時間Ｔが短時間であるほど、真値からの乖離度が大きい。つまり、指先熱が測定結果に影響を及ぼしていると考えられる。

＜実施の形態１の測定装置１１０の動作＞
これに対し、本発明の実施の形態１によるバイオセンサ測定システム１００は、バイオセンサ３０を測定装置１１０に装着してから同センサ３０に血液が点着されるまでの検知時間Ｔに基づいて、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定時間を変更する。

図４は、本実施の形態１における測定方法のプロファイルと、その測定方法により得られる電流応答曲線とを示す図である。
本実施の形態１にかかるバイオセンサ測定システム１００は、従来のプロファイルに比して、第３工程における電圧Ｖ２を印加する時間をt３からt３´へと延長している点で異なる。この電圧Ｖ２は、生成した還元型電子伝達体を酸化するために印加される。このように電圧を印加する時間を延長することにより、指先熱が測定結果に与える影響を軽減する。即ち、検知時間Ｔが短く、指先熱がセンサ３０へと伝達した状態で測定が開始された場合（点線）であっても、指先熱の影響のない通常の測定（実線）と同等の電流値Ｉａ（図４）になるように測定時間を延長する。なお、この印加電圧Ｖ２の印加完了時の応答電流値（図４のＩａ）が、グルコース濃度に換算される。

血液中のグルコース濃度の測定時間の補正については、真値からの乖離度に基づいて決定する。例えば、検知時間Ｔが１．０秒のとき、図３を見ると、真値からの乖離度が＋１６％であるため、温度２５℃でグルコース濃度が１００ｍｇ／ｄｌの場合、真値からの乖離度が０％になるように、測定時間５秒を２．６秒延長する。即ちｔ３´は７．６秒となる。また、検知時間Ｔが５．０秒のときは、測定時間５秒を２．０秒延長する。即ちｔ３´は７．０秒となる。更に、検知時間Ｔが１５．０秒のときは、測定時間５秒を０．３秒延長し、ｔ３´を５．３秒とする。

なお、これらの測定時間の補正量は、図５に示すような、メモリ等に格納されている測定時間延長テーブルＴｂ１を参照することにより、決定される。図５に示すように、測定時間延長テーブルＴｂ１は、検知時間Ｔに対する測定時間の延長量を示すテーブルであり、数値は延長時間（秒）を示している。縦軸は、検知時間Ｔ（秒）を示し 、横軸は、計測された環境温度を示している。

このように、本実施の形態１に係る測定装置１１０は、環境温度と検知時間Ｔに応じて測定時間を補正することにより、バイオセンサ３０に点着された検体中の特定成分の濃度の測定方法を変化させる。

なお、環境温度は計測せず、検知時間Ｔのみに応じて測定時間を補正するようにしてもよい。
つまり、従来は、検知時間Ｔに関わらず、常に一定の測定時間により測定を行っていたが、本実施の形態１によれば、検知時間Ｔに応じて測定時間を延長する。

なお、本実施の形態１では、図４に示すように、ｔ３をt３´へと延長した場合について述べたが、これに限定されない。例えば、第１工程のt１を延長してもよいし、第２工程のｔ２を延長してもよい。更には、血液を検知した時刻ｔ０から第１工程を開始するまでの時間t０´を設けることも可能であり、同様の効果が得られる。

このように、本実施の形態1による測定装置１１０では、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定に対し、検知時間Ｔに応じて測定時間を延長する。これにより、図６に示すように、検知時間Ｔが２０秒以内であっても、測定値の真値に対する乖離度をできるだけ抑え、測定精度を向上させることができる。

また、本実施の形態のバイオセンサ測定システム１００では、図５に示したように、血液が点着されるまでの検知時間Ｔだけでなく、計測した環境温度もパラメータとして追加している。これは、指先熱による測定結果への影響は、計測した環境温度に応じて異なるためである。これにより、測定精度を飛躍的に向上させることができる。

なお、図５の測定時間延長テーブルＴｂ１は、検知時間Ｔと計測した環境温度に関するテーブルとして述べたが、これに限られない。測定時間延長テーブルＴｂ１は、例えば血液中のヘマトクリット値等、指先熱の影響を受ける因子をパラメータとして用いることにより、さらに高精度の測定を実現可能にする。

図５に示す測定時間延長テーブルＴｂ１を用いた場合の測定時間の延長方法は、次の通りである。
例えば、環境温度が２５℃、検知時間Ｔが１．０秒であった場合、図５より、測定時間を２．６ｓ延長させることが分かる。また、時間Ｔが５．０秒であるときは、測定時間を２．０ｓ延長、時間Ｔが１５．０秒のときは、測定時間を０．３ｓ延長させることが分かる。

また、時間Ｔが２．０秒であった場合、Ｔ＝１．０秒のときの測定延長時間(２．６秒間)と、Ｔ＝３．０秒のときの測定延長時間(２．３秒間)を直線回帰させることで、Ｔ＝２．０秒のときの測定延長時間を２．４５秒間と算出する。
なお、図５に示す数値は一例であって、これに限定されない。また、テーブル数もここで示すものに限られず、テーブルの数が多いほど、測定精度を向上させることができる。

１．２．３．測定装置１１０の動作処理
次に、本実施の形態の測定装置１１０により検体を測定する処理の流れについて、図７を用いて説明する。
＜ステップＳ２０１＞
まず、バイオセンサ３０が測定装置１１０の支持部２にセットされる。このとき、支持部２内のスイッチによって、ＣＰＵ１８によりバイオセンサ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、測定装置１１０の電源が自動的にＯＮとなる。測定装置１１０内の基準電圧源１９から、コネクタ１２〜１４に対し電圧が印加される。これにより、バイオセンサ３０が所定のタイプのものを挿入されたかどうかを検知できる。
＜ステップＳ２０２＞（温度計測ステップ）
そして、温度センサ２０により環境温度が計測される。
＜ステップＳ２０３＞
測定装置１１０は、検体導入待機状態となる。

なお、検体導入待機状態とは、ＣＰＵ１８の指令により、基準電圧源１９からコネクタ１２〜１４に対して一定の電圧が印加されることにより、検知電極３８と作用極３７間に一定の電圧が印加された状態をいう。このとき、電流／電圧変換回路１６により電流測定が開始され、タイマー２２によりバイオセンサ３０を装着してから同センサ３０に検体が点着されるまでの検知時間Ｔの計測を開始される。
なお、ステップＳ２０２〜２０３の各処理の順やタイミングは、上記に限定されない。
なお、ステップＳ２０１では、バイオセンサ３０の支持部２への挿入により測定装置１１０の電源が自動的にＯＮとなる場合について述べたが、測定装置１１０の電源を手動でＯＮとしてもよい。この場合についても、バイオセンサ３０が挿入されたか否かが判別され検体導入待機状態となる。

＜ステップＳ２０４＞
検体である血液がバイオセンサ３０に点着されると、電流／電圧変換回路１６及びＡ／Ｄ変換回路１７を介してＣＰＵ１８により電流値の変化を読み取られる。これにより、同センサ３０に検体が導入（点着）されたことが検知される。
＜ステップＳ２０５＞
ステップＳ２０４の検体導入の検知を受け、ＣＰＵ１８は、タイマー２２によるカウントを終了させる。
＜ステップＳ２０６＞（時間計測ステップ）
ＣＰＵ１８は、検知時間Ｔを算出する。
＜ステップＳ２０７＞
ＣＰＵ１８は、ステップＳ２０６で算出した検知時間Ｔに基づいて、測定時間を延長するかどうかを判断する。なお、この判断処理の詳細は後述する。
＜ステップＳ２０８＞（設定値変更ステップ）
次いで、ステップＳ２０７において測定時間を延長すると判断した場合は、ＣＰＵ１８は、測定時間延長テーブルＴｂ１を参照して、延長測定時間を算出する。
一方、ステップＳ２０７において測定時間を延長しないと判断した場合は、ＣＰＵ１８は、ステップＳ２０９に進む。

＜ステップＳ２０９＞（測定ステップ）
ＣＰＵ１８は、算出した測定時間に従って測定を行い、上記バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度を算出する。このとき、ステップ２０２で計測した環境温度に基づいて、メモリ２１に格納されている温度補正テーブルから補正量を求め、上記バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定結果に補正を行う。
＜ステップＳ２１０＞
ステップＳ２０９において、測定され算出されたグルコース濃度は、表示部１１に表示される。ここで、検知時間Ｔにより測定結果の信頼性が乏しいと判断される場合、測定結果を表示せずエラー表示を行うようにしてもよいし、測定結果の信頼性が低い旨を表示するようにしてもよい。

１．２．４．測定時間の延長判断処理
上記測定時間を延長させるかどうかの判断処理は、例えば、各パラメータが以下に示す範囲内にある場合に予め設定しておく。
検知時間Ｔが、０．０１〜６０秒の範囲である場合は、測定時間を変更するよう設定する。好ましく検知時間Ｔが０．０１〜３０秒、より好ましくは０．０１〜２０秒の範囲である場合に測定時間を変更することが好ましい。なお、検知時間Ｔの読み取り間隔は、１秒毎に測定するようにする。好ましくは０．１秒毎、より好ましくは０．０１秒毎に測定すると良い。

環境温度は、５〜４５℃の範囲である場合は、測定時間を変更するよう設定する。好ましくは環境温度が１０〜４０℃、より好ましくは１５〜３５℃の範囲である場合に測定時間を変更することが好ましい。

ヘマトクリット値（Ｈｃｔ％）が予め測定可能な場合は、Ｈｃｔ０〜７０％の範囲である場合に、測定時間を変更するように設定する。好ましくはヘマトクリット値がＨｃｔ２０〜７０％、より好ましくはＨｃｔ４０〜７０％の範囲である場合に測定時間を変更するのが好ましい。

なお、ヘマトクリット値は、例えば、作用極３７とは別の作用極（ヘマト電極）を設けて、これに印加電圧をかけ、算出される（ヘマトクリット値算出手段、ヘマトクリット値算出ステップ）。
実施の形態１においては、以上のような処理を行うことによって、より信頼性の高い測定値を得ることが可能となる。

２．実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２によるバイオセンサ測定システム（試料測定システム）１００について説明する。
なお、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付して説明する。また、バイオセンサ測定システム及び測定装置の構成は、実施の形態１と同一であるため詳細な説明は省略する。

２．１．測定装置１１０の動作
実施の形態２のバイオセンサ測定システム１００（図１）は、バイオセンサ３０を測定装置１１０に装着してから同センサに検体が点着されたことが検知されるまでの検知時間Ｔに基づき、測定するための印加電圧値（測定するための設定値）を変更する点において、実施の形態１と異なる。

図８は、実施の形態２における測定のプロファイルと、得られる電流応答曲線を示す図である。本実施の形態では、第３工程において、電圧Ｖ２をＶ２´へと低下させる。電圧Ｖ２は、一定時間が経過した後に生成した還元型電子伝達体を酸化するために印加される。この電圧Ｖ２をＶ２´へと低下させることにより、指先熱が測定結果に与える影響を軽減する。即ち、検知時間Ｔが短く、指先熱がセンサへと伝達した状態で測定が開始された場合（点線）であっても、指先熱の影響のない通常の測定（実線）と同等の電流値になるように印加電圧を低下させる。

血液中のグルコース濃度を測定するための電圧値の補正については、真値からの乖離度に基づいて決定する。例えば、検知時間Ｔが１．０秒のとき、図３を見ると、真値からの乖離度が＋１６％である。このため、環境温度が２５℃の場合、真値からの乖離度が０％になるよう印加電圧を０．２０Ｖ減少させる。また、検知時間Ｔが５．０秒のときは、印加電圧を０．１５Ｖ減少し、検知時間Ｔが１５．０秒のときは印加電圧を０．０２Ｖ減少させる。これにより、測定精度を向上させることができる。

つまり、本実施の形態では検知時間Ｔに基づいて測定するために印加する電圧値を変更する。
なお、本実施の形態では、図８に示すようにＶ２をＶ２’へと低下させる場合について述べたが、これに限定されない。例えばＶ１を変化させても同様の効果が期待できる。

図９は、検知時間Ｔと印加電圧の変更値を示す印加電圧変更テーブルＴｂ２を示す。数値は印加電圧の低下量（Ｖ）を示し、縦軸は、検知時間Ｔを示し、横軸は、環境温度を示している。なお、図９に示す数値は一例であって、これに限定されない。また、テーブル数もここで示すものに限られず、テーブル数が多いほど、測定精度を向上させることができる。

次に、図９に示す印加電圧変更テーブルＴｂ２用いた場合の印加電圧の変更方法についてより詳細に説明する。
例えば、環境温度が２５℃、検知時間Ｔが１．０秒であった場合、図９の印加電圧変更テーブルＴｂ２に基づいて、印加電圧を０．２０Ｖ減少させる。また、検知時間Ｔが５．０秒であるときは、印加電圧を０．１５Ｖ減少、検知時間Ｔが１５．０秒のときは、印加電圧を０．０２Ｖ減少させる。
また、検知時間Ｔが２．０秒であった場合、Ｔ＝１．０秒のときの印加電圧の低下量(０．２０Ｖ)と、Ｔ＝３．０秒のときの印加電圧の低下量(０．１８Ｖ)を直線回帰させることで、求めることができる。これにより、Ｔ＝２．０秒のときの印加電圧を０．１９Ｖ減少させる。

２．２．測定装置１１０の動作処理
次に、本実施の形態の測定装置１１０により検体を測定する処理の流れについて、図１０を参照しながら説明する。図１０においては、バイオセンサ３０を測定装置１１０の支持部２に装着し、検体導入検知までの検知時間Ｔを算出するまでの処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２０６）は、上記実施の形態１（図７）と同じであるので、ここでは説明は省略する。
＜ステップＳ２１１＞
ＣＰＵ１８は、検体導入検知までの検知時間Ｔ（ステップＳ２０６）に基づいて、測定するための印加電圧を変更するかどうかを判断する。なお、この判断処理の詳細は後述する。
＜ステップＳ２１２＞（設定値変更ステップ）
ステップＳ２１１において印加電圧を変更すると判断した場合は、ＣＰＵ１８は、図９に示す印加電圧変更テーブルＴｂ２を参照し、印加する電圧を算出する。
一方、ステップ２１１において印加電圧を変更しないと判断した場合は、ＣＰＵ１８は、ステップＳ２１３に進む。

＜ステップＳ２１３＞（測定ステップ）
その後、ＣＰＵ１８は、算出した印加電圧によって測定を行い、上記バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度を算出する。このとき、ＣＰＵ１８は更に、ステップ２０２で測定した環境温度に基づいて、メモリ２１に格納されている温度補正テーブル（図示省略）から補正量を求め、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定結果に補正を行う。
＜ステップ２１４＞
ステップＳ２１３において、測定されたグルコース濃度は、表示部１１に表示される。ここで、検知時間Ｔにより測定結果の信頼性が乏しいと判断される場合、測定結果を表示せずエラー表示を行うようにしてもよいし、測定結果の信頼性が低い旨を表示するようにしてもよい。

２．３．印加電圧の変化判断処理
上記印加電圧を変更するかどうかの判断処理は、例えば、各パラメータが以下に示す範囲内にある場合に予め設定しておく。
検知時間Ｔが、０．０１〜６０秒の範囲である場合は、印加電圧を変更するよう設定する。好ましくは検知時間Ｔが０．０１〜３０秒、より好ましくは０．０１〜２０秒の範囲である場合に印加電圧を変更することが好ましい。なお、検知時間Ｔの読み取り間隔は、１秒毎に測定するようにする。好ましくは０．１秒毎、より好ましくは０．０１秒毎に測定すると良い。

環境温度は、５〜４５℃の範囲である場合は、印加電圧を変更するよう設定する。好ましくは環境温度が１０〜４０℃、より好ましくは１５〜３５℃の範囲である場合に、印加電圧を変更することが好ましい。

ヘマトクリット値（Ｈｃｔ％）が予め測定可能な場合は、Ｈｃｔ０〜７０％の範囲である場合に、印加電圧を変更するよう設定する。好ましくはヘマトクリット値がＨｃｔ２０〜７０％、より好ましくはＨｃｔ４０〜７０％の範囲である場合に印加電圧を変更するのが好ましい。

なお、ヘマトクリット値は、例えば、作用極３７とは別の作用極（ヘマト電極）を設けて、これに印加電圧をかけ、算出される（ヘマトクリット値算出手段、ヘマトクリット値算出ステップ）。

このように、検知時間Ｔに基づいて、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度を測定する場合に、測定するための印加電圧Ｖ２を低下させることで、図１１に示すように、検知時間Ｔが２０秒以内であっても、測定値の真値に対する乖離度をできるだけ抑え、測定精度を向上させることができる。
以上のような操作を行うことによって、より信頼性の高い値を得ることが可能となる。

３．実施の形態の効果
このように、上記実施の形態１及び２による測定装置１１０及びその測定方法では、バイオセンサ３０を測定装置１１０に装着してから同センサ３０に血液が点着されるまでの検知時間Ｔを計測し、上記バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度を測定するための設定値（測定時間又は印加電圧）を変更する。これにより、指先熱による測定結果への影響を防止し、検知時間Ｔが短時間である場合でも高精度の測定結果を得ることができる。また、バイオセンサ３０自体の温度を測定するための温度センサを新たに設けることなく、高精度の測定装置１１０を低コストで且つ簡単な構造で実現可能である。

４．変形例
（１）
上記実施の形態１及び２では、テーブルＴｂ１及びＴｂ２を参照して設定値（測定時間又は印加電圧）を変更しているが、検知時間Ｔや計測温度に応じて所定の数式により設定値を算出するようにしてもよい。
また、検知時間Ｔや計測温度以外のパラメータや係数を用いた計算式を用いてもよい。
（２）
上記実施の形態１及び２では、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定方法を測定時間と印加電圧についてそれぞれ変化させた場合について述べたが、これに限らず測定時間と印加電圧の両方を変化させても同様の効果が期待できる。
（３）
上記実施の形態１及び２では、検知時間Ｔが２０秒を超える場合には、測定時間の延長を行う必要がないと判断しているが、これに限定されず、測定対象等に応じて長くしたり短くしたりしてもよい。

（４）
上記実施の形態１及び２は、検体中の１種類の特定成分に関して検知時間Ｔに応じて測定を行っているが、本発明はバイオセンサが検体中の複数の種類の特定成分に関して測定可能な場合にも適用できる。例えば、検体として血液を用いて、血液中の特定成分としてグルコース濃度と乳酸濃度を一つのセンサ中で同時に測定を行う場合、それぞれの特定成分に最適な測定を行うように検知時間Ｔに応じて測定時間を変化させるようにしてもよい。これにより、指先熱による測定結果が測定対象である特定成分によって異なっても、その影響度のばらつきに対応した測定を実現できる。
また、測定対象項目数は２項目に限定されず、それ以上の多項目であっても良い。

（５）
上記実施の形態１及び２は、一つの測定装置に対して、複数の異なる或いは同じ種類のバイオセンサを挿入して使用する場合にも適用できる。測定装置は、バイオセンサの電極パターンや手動ボタンの操作によってバイオセンサの種類を認識する。バイオセンサの種類、点着される試料の種類、或いは測定する特定成分の種類が異なる場合は、検知時間Ｔによりそれぞれの種類に応じて、特定成分の濃度を測定するための設定値（測定時間や印加電圧）を設定するようにすれば、同様の効果が得られる。設定値の設定は、参照するテーブルを変更したり、数式を変更したりすること等により可能である（設定値設定ステップ）。
測定装置は、複数の試料に対し、複数の種類の特定成分の濃度を測定してもよいし、複数の試料に共通する一種類の特定成分を測定してもよい。
（６）
上記実施の形態１及び２では、バイオセンサ３０に点着された血液中のグルコース濃度の測定方法を変化させる要因として、検知時間Ｔや環境温度だけでなく、グルコース濃度、ヘマトクリット値等を追加することも可能である。これにより、測定精度を飛躍的に向上させることができる。
（７）
上記実施の形態１及び２では、測定対象物質として血糖について説明したが、これに限定されず、コレステロール、トリグリセリド、乳酸、尿酸、ビリルビン、アルコール等の生体内サンプルや環境サンプル、食品サンプル等であっても同様の効果が得られる。

本発明は、低コストで測定精度の良好な試料測定装置等として有用である。

本発明の実施の形態１によるバイオセンサ測定システムの構成図 従来のバイオセンサ測定システムによる測定のプロファイルと、得られる応答電流曲線を示す図 従来のバイオセンサ測定システムを用いて測定した場合の、検知時間Ｔと真値からの乖離度との関係を示す説明図 実施の形態１のバイオセンサ測定システムによる測定のプロファイルと、得られる応答電流曲線を示す図 実施の形態１のバイオセンサ測定システムにおいて、測定時間の延長量の一例を示す図 実施の形態１のバイオセンサ測定システムを用いた場合の、検知時間 Ｔと測定値に対する真値の乖離度との関係を示す図 実施の形態１のバイオセンサ測定システムによる、試料測定処理の流れを示すフローチャート 実施の形態２のバイオセンサ測定システムによる測定のプロファイルと、得られる応答電流曲線を示す図 実施の形態２のバイオセンサ測定システムにおいて、印加電圧の変化量の一例を示す図 実施の形態２のバイオセンサ測定システムによる、試料測定処理方法の流れを示すフローチャート 実施の形態２のバイオセンサ測定システムにおいて、検知時間Ｔと測定値に対する真値の乖離度との関係を示す図 従来のバイオセンサ測定システムの一例を示す斜視図 従来のバイオセンサの構成の一例を示す分解斜視図

１００ バイオセンサ測定システム（試料測定システム）
２ 支持部
１０，１１０ 測定装置（試料測定装置）
１１ 表示部
１２，１３，１４ コネクタ
１５ 切替回路
１６ 電流／電圧変換回路
１７ Ａ／Ｄ変換回路
１８ ＣＰＵ（制御部）
１９ 基準電圧源（電圧源）
２０ 温度センサ（温度計測部）
２１ メモリ
２２ タイマー（時間計測部）
３０ バイオセンサ
３０ａ 試料点着部
３１ カバー
３２ 空気孔
３３ スペーサ
３４ 試料供給路
３４ａ 試料供給口
３５ 試薬層
３６ 絶縁性基板
３７ 作用極
３８ 検知電極
３９ 対極
７００ バイオセンサ測定システム

Claims (22)

1. 電極を有するバイオセンサを装着し、前記電極に電圧を印加し、前記バイオセンサに点着された試料中の特定成分の濃度を測定する試料測定装置であって、
   前記電極に電圧を印加する電圧源と、
   時間計測部と、
   印加する電圧を制御するとともに、前記特定成分の濃度を測定する制御部と、
   を備え、
   前記時間計測部は、前記バイオセンサを装着してから前記バイオセンサに試料が点着されるまでの時間である検知時間を計測し、
   前記制御部は、前記検知時間に応じて、前記特定成分の濃度を測定するための設定値を変更する、
   試料測定装置。
2. 前記設定値は、前記特定成分の濃度の測定時間である、
   請求項１に記載の試料測定装置。
3. 前記制御部は、前記検知時間が短くなるほど、前記測定時間を延長させる、
   請求項２に記載の試料測定装置。
4. 前記設定値は、前記電極に印加する電圧値である、
   請求項１に記載の試料測定装置。
5. 前記制御部は、
   前記検知時間が所定の時間内であるかどうかを判断し、
   前記検知時間が前記所定の時間内であると判断した場合は、前記設定値を変更する、
   請求項１に記載の試料測定装置。
6. 更に、環境温度を計測する温度計測部を備え、
   前記制御部は更に、
   計測された前記環境温度に応じて、前記設定値を変更する、
   請求項１に記載の試料測定装置。
7. 更に、ヘマトクリット値算出手段を備え、
   前記制御部は更に、
   前記ヘマトクリット値算出手段により算出された前記ヘマトクリット値に応じて、前記設定値を変更する、
   請求項１に記載の試料測定装置。
8. 前記設定値は複数あり、前記特定成分の濃度の測定時間及び前記電極に印加する電圧値である、
   請求項１に記載の試料測定装置。
9. 前記制御部は、前記試料の種類に応じて、前記設定値を設定する、
   請求項１に記載の試料測定装置。
10. 前記特定成分は複数種類あり、
    前記制御部は、前記複数種類の特定成分の濃度の設定値をそれぞれ変更する、
    請求項１に記載の試料測定装置。
11. 請求項１に記載の試料測定装置と、
    前記試料測定装置に装着されるバイオセンサと、
    を備える、試料測定システム。
12. 前記バイオセンサは複数であり、
    前記試料測定装置は、複数種類の特定成分の濃度を測定する、
    請求項１１に記載の試料測定システム。
13. 前記バイオセンサは複数であり、
    前記試料測定装置は、一種類の特定成分の濃度を測定する、
    請求項１１に記載の試料測定システム。
14. 試料中の特定成分の濃度を測定するための測定装置に電極を有するバイオセンサを装着し、前記電極に電圧を印加し、前記バイオセンサに点着された試料中の特定成分の濃度を測定する試料測定方法であって、
    前記バイオセンサを前記測定装置に装着してから前記バイオセンサに試料が点着されるまでの時間である検知時間を計測する時間計測ステップと、
    前記検知時間に応じて、前記特定成分の濃度を測定するための設定値を変更する設定値変更ステップと、
    前記設定値に基づいて前記特定成分の濃度を測定する測定ステップと、
    を備える、試料測定方法。
15. 前記設定値は、前記特定成分の濃度の測定時間である、
    請求項１４に記載の試料測定方法。
16. 前記設定値変更ステップにおいては、前記検知時間が短くなるほど、前記測定時間を延長させる、
    請求項１５に記載の試料測定方法。
17. 前記設定値は、前記電極に印加する電圧値である、
    請求項１４に記載の試料測定方法。
18. 前記設定値変更ステップにおいては、更に、
    前記検知時間が所定の時間内であるかどうかを判断し、
    前記検知時間が前記所定の時間内であると判断した場合は、前記設定値を変更する、
    請求項１４に記載の試料測定方法。
19. 更に、環境温度を計測する温度計測ステップを備え、
    前記設定値変更ステップにおいては、前記環境温度に応じて、前記設定値を変更する、
    請求項１４に記載の試料測定方法。
20. 更に、ヘマトクリット値算出ステップを備え、
    前記設定値変更ステップにおいては、前記ヘマトクリット値算出ステップにおいて算出されたヘマトクリット値に応じて、前記設定値を変更する、
    請求項１４に記載の試料測定方法。
21. 前記設定値は複数あり、前記特定成分の濃度の測定時間及び前記電極に印加する電圧値である、
    請求項１４に記載の試料測定方法。
22. 更に、前記試料の種類に応じて、前記設定値を設定する設定値設定ステップを備える、
    請求項１４に記載の試料測定方法。

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