JP5702457B2 - バイオセンサシステム、センサチップおよび血液試料中の分析物濃度の測定方法 - Google Patents
バイオセンサシステム、センサチップおよび血液試料中の分析物濃度の測定方法 Download PDFInfo
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Description
203が配置されている。
きる。なお、電極11に代えて電極12または電極13と、電極14との間に電圧を印加してもよい。
センサシステムでは、環境温度に基づく補正係数が記述された換算テーブルを参照することによって、分析物濃度が補正されていた。より具体的には、従来のバイオセンサシステムでは、仮測定用の換算テーブルを参照して分析物濃度が仮算出された後、温度補正用の換算テーブルを参照して分析物濃度が補正されていた。本発明者は、血液試料の温度が変動した場合、酸化還元酵素が関与する反応により血液試料中に流れる電流の量と、当該酸化還元酵素が関与しない反応であって分析物以外の酸化還元物質の酸化または還元に伴って血液試料中に流れる電流の量とが同様に変動し得ることを見出した。そして、後述するように、バイオセンサシステムを適切に設計することによって、この関係を利用して構築した換算テーブルに基づき、血液試料等の温度を測定することなく、分析物濃度の測定における血液試料の温度の影響を排除できる。
料Xおよび血液試料Yから得られる当該数値をそれぞれZXおよびZYと表示したとき、ZX/ZYで表示される数値が1.0の近傍にあり得る。血液中のグルコース濃度を測定する場合の、血液試料Xおよび血液試料Yにおける分析物濃度は、0mg/dlよりも大きく1000mg/dl以下の範囲にあればよく、例えば10mg/dl以上600mg/dl以下の範囲にあればよい。
もよい。測定環境の温度が高すぎたり低すぎたりすると、第1の換算テーブルを用いた分析物濃度の測定精度が低下する場合がある。こうした場合、第1の換算テーブルに代えて第2の換算テーブルを使用することによって、分析物濃度を補正するとよい。第2の換算テーブルの代用が好ましい測定環境の温度としては、10℃以下の範囲および40℃以上の範囲を例示できる。当該温度の下限としては0℃が例示でき、当該温度の上限としては50℃が例示できる。測定環境の温度が10℃を超え40℃未満の範囲にある場合は、第1の換算テーブルを使用すれば足りる。
i)第1温度および第2温度が下記の関係式(1)を満たす場合、第1の換算テーブルを
参照することによって、データaおよびデータbに基づき血液試料中の分析物の濃度を決定するように、そして、
2.5℃ ≦ |(第2温度)−(第1温度)| ・・・(1)
ii)第1温度および第2温度が下記の関係式(2)を満たす場合、第2の換算テーブルを参照することによって、データbに代えて第1温度および/または第2温度に関連するデータと、データaと、に基づき血液試料中の分析物の濃度を決定するように、
|(第2温度)−(第1温度)| < 2.5℃ ・・・(2)
構成することもできる。
i)第1温度および第2温度が下記の関係式(1)を満たす場合、上記の第1の換算テー
ブルを参照することによって、データaおよびデータbに基づき血液試料中の分析物の濃度を決定し、
2.5℃ ≦ |(第2温度)−(第1温度)| ・・・(1)
ii)第1温度および第2温度が下記の関係式(2)を満たす場合、上記の第2の換算テーブルを参照することによって、データbに代えて第1温度および/または第2温度に関連するデータと、データaと、に基づき血液試料中の分析物の濃度を決定する、
|(第2温度)−(第1温度)| < 2.5℃ ・・・(2)
ように構成してもよい。環境温度の変化をより確実に検出する観点からは、第2の温度測定は、第1の温度測定から5秒以上、好ましくは15秒以上、さらに好ましくは30秒以上経過した後に実施するとよい。第1温度および/または第2温度に関連するデータとしては、例えば、第1温度と第2温度との平均値を使用できる。また、当該データは、温度であっても温度の換算値であってもよい。
図2および図3に示すセンサチップを作製した。キャピラリ部は、幅0.6mm、長さ(奥行き)2.5mm、高さ0.1mmになるように設計した。反応試薬層は、次のようにして形成した。グルコースデヒドロゲナーゼ、フェリシアン化カリウム(関東化学社製)、タウリン(ナカライテスク社製)およびマルチトール(林原社製)を、CMC水溶液(第一工業製薬社製セロゲンHE−1500F)に溶解することによって得た試薬液を、反応試薬層中の酵素量が2.0U/センサ、CMC量が0.05質量%、フェリシアン化カリウム量が2.5質量%、タウリン量が1.5質量%、マルチトール量が0.1質量%になるように、ポリエチレンテレフタレート基板上に塗布した後、湿度45%温度21℃の雰囲気下で乾燥させた。各電極はパラジウムによって構成した。
温度補正用応答の応答電流値を、グルコース応答の応答電流値で除算することによって得た数値(Z)も、表1に示す。温度17℃の血液試料から得た上記の数値(Zx)を、温
度33℃の血液試料から得た上記の数値(Zy)で除算することによって得た数値(Zx/Zy)も、表1に示す。さらに、キャピラリ部の寸法、各応答の測定タイミング、酵素の
量、CMCの量、Zx/Zyの値の1.0からの最大の乖離率(最大の揺らぎ幅)を表2に示す。以降の実施例および参照例についてのこれらの値も表2に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から2.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例1と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表3に示す。
センサ当たりの酵素量が0.5Uであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例1と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表5に示す。
センサ当たりの酵素量が1.0Uであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例1と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表5に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から2.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例3と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表6に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から2.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例4と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表7に示す。
反応試薬層がCMCを含有しないセンサチップを使用したこと以外は、実施例4と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表8に示す。
反応試薬層中のCMC量が0.1質量%であるセンサチップを使用したこと以外は、実施例4と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表9に示す。
反応試薬層中のCMC量が0.25質量%であるセンサチップを使用したこと以外は、実施例6と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/
Zy)を表10に示す。
反応試薬層中のCMC量が0.5質量%であるセンサチップを使用したこと以外は、実施例6と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表11に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から2.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例7と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表12に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から2.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例8と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表13に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から1.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例9と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表14に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から1.0秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例10と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表15に示す。
キャピラリ部の幅が1.0mmであり長さが3.0mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例4と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表16に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から1.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例15と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表17に示す。
キャピラリ部の幅が1.0mmであり長さが3.0mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例2と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表18に示す。
キャピラリ部の幅が1.0mmであり長さが3.0mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例1と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表19に示す。
キャピラリ部への血液試料の導入完了から1.5秒後にグルコース応答を測定したこと以外は、実施例18と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表20に示す。
キャピラリ部の幅が1.0mmであり長さが3.0mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例3と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表21に示す。
キャピラリ部の幅が1.0mmであり長さが3.0mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例5と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表22に示す。
キャピラリ部の幅が1.0mmであり長さが3.0mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例6と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表23に示す。
キャピラリ部の高さが0.15mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例6と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表24に示す。
キャピラリ部の高さが0.15mmであるセンサチップを使用したこと以外は、実施例4と同様にして種々の電流応答を測定した。各血液試料から得た数値(Z、Zx/Zy)を表25に示す。
15 排気口
16 血液試料導入口
20 反応試薬層
31 キャピラリ部に面する電極11の一部分
32 キャピラリ部に面する電極12の一部分
33 キャピラリ部に面する電極13の一部分
34 キャピラリ部に面する電極14の一部分
40 キャピラリ部
41 測定部A
42 測定部B
100 バイオセンサシステム
101 測定器
102 装着口
103 表示部
200 センサチップ
201 絶縁基板
202 スペーサー
203 カバー
204 切欠部
300 制御回路
301a、301b、301c、301d コネクタ
302 切換回路
303 電流/電圧変換回路
304 アナログ/デジタル(A/D)変換回路
305 基準電圧源
306 演算部
400 液晶表示装置(LCD)
Claims (11)
- 演算部を有する測定器と、
前記測定器に着脱自在であり、血液試料が導入されるセンサチップと、
を有するバイオセンサシステムであって、
前記センサチップは、
前記血液試料中の分析物を基質とする酸化還元酵素が関与する反応により、前記血液試料中に流れる電流の量に基づいて、前記分析物の濃度に関連するデータaを取得する測定部Aと、
前記データaを温度補正するために、前記酸化還元酵素が関与しない反応であって、前記分析物以外の酸化還元物質の酸化または還元に伴って前記血液試料中に流れる電流の量に関連するデータbを前記血液試料から取得する測定部Bと、
を有し、
前記演算部は、
分析物濃度が明らかでありかつ温度が1つの値に固定された基準血液試料から前記基準血液試料中の前記分析物を基質とする前記酸化還元酵素が関与する反応により前記基準血液試料中を流れる電流の量に関連するデータc、および前記基準血液試料から前記酸化還元酵素が関与しない反応であって前記分析物以外の前記酸化還元物質の酸化または還元に伴って前記基準血液試料中に流れる電流の量に関連するデータd、に基づく1つの換算値と、
前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値に対応する前記基準血液試料中の前記分析物の濃度と、
が関連付けられた状態で複数のデータが記述された換算テーブルを格納し、
前記演算部は、
前記データaおよび前記データbに基づいて前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値に対応する1つの換算値を算出し、
算出した前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値と一致または近似する前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値を選択し、
選択した前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値に対応する前記基準血液試料中の前記分析物の前記濃度を読み出し、
読み出した前記基準血液試料中の前記分析物の前記濃度に基づいて、前記血液試料の温度に応じて補正された、前記血液試料中の前記分析物の濃度を決定する、バイオセンサシステム。 - 前記演算部は、
(i)前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値が、前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値と一致している値であるとき、読み出した前記分析物の前記濃度が、前記血液試料中の前記分析物の前記濃度となるように、前記血液試料中の前記分析物の前記濃度を決定し、
(ii)前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値が、前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値と近似している値であるとき、読み出した前記分析物の前記濃度に基づいて、前記血液試料中の前記分析物の前記濃度を算出する、請求項1に記載のバイオセンサシステム。 - 前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値は、前記データdの値を前記データcの値で除算することによって算出され、
前記演算部は、前記データbの値を前記データaの値で除算することによって、前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値を算出する、請求項1または2に記載のバイオセンサシステム。 - 前記測定器が、前記血液試料が前記センサチップに導入された時点から0.5秒以上2.5秒未満の範囲内に、前記データaの取得を指示する信号を前記測定部Aに与える制御回路を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
- 前記センサチップが前記酸化還元酵素を含有する反応試薬層を有しており、
前記反応試薬層が水溶性高分子化合物を含有しない、または前記反応試薬層中の水溶性高分子化合物の量が0.2質量%未満であり、
前記測定器が、前記血液試料が前記センサチップに導入された時から0.5秒以上2.5秒未満の範囲内に前記データaの取得を指示する信号を前記測定部Aに与える制御回路を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。 - 前記センサチップが前記酸化還元酵素を含有する反応試薬層を有しており、
前記反応試薬層中の水溶性高分子化合物の量が0.2質量%以上であり、
前記測定器が、前記血液試料が前記センサチップに導入された時から2.5秒以上経過した後に前記データaの取得を指示する信号を前記測定部Aに与える制御回路を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。 - 前記測定器が、測定環境の温度を測定する環境温度測定部をさらに有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のバイオセンサシステムにおいて使用されるセンサチップであって、
血液試料中の分析物を基質とする酸化還元酵素が関与する反応により、前記血液試料中に流れる電流の量に基づいて、前記分析物の濃度に関連するデータaを取得する測定部Aと、
前記データaを温度補正するために、前記酸化還元酵素が関与しない反応であって、前記分析物以外の酸化還元物質の酸化または還元に伴って前記血液試料中に流れる電流の量に関連するデータbを前記血液試料から取得する測定部Bと、
を有する、センサチップ。 - 血液試料中の分析物を基質とする酸化還元酵素が関与する反応により、前記血液試料中に流れる電流の量に基づいて、前記分析物の濃度に関連するデータaを取得するステップと、
前記データaを温度補正するために、前記酸化還元酵素が関与しない反応であって、前記分析物以外の酸化還元物質の酸化または還元に伴って前記血液試料中に流れる電流の量に関連するデータbを前記血液試料から取得するステップと、
分析物濃度が明らかでありかつ温度が1つの値に固定された基準血液試料から前記基準血液試料中の前記分析物を基質とする前記酸化還元酵素が関与する反応により前記基準血液試料中を流れる電流の量に関連するデータc、および前記基準血液試料から前記酸化還元酵素が関与しない反応であって前記分析物以外の前記酸化還元物質の酸化または還元に伴って前記基準血液試料中に流れる電流の量に関連するデータd、に基づく1つの換算値に対応する1つの換算値を前記データaおよび前記データbに基づいて算出し、
算出した前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値と一致または近似する前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値を選択し、
選択した前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値に対応する前記基準血液試料中の前記分析物の濃度を読み出し、
読み出した前記基準血液試料中の前記分析物の前記濃度に基づいて、前記血液試料の温度に応じて補正された、前記血液試料中の前記分析物の濃度を決定するステップと、
を備えた、血液試料中の分析物の濃度の測定方法。 - 前記血液試料中の前記分析物の前記濃度を決定するステップにおいて、
(i)前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値が、前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値と一致している値であるとき、読み出した前記分析物の前記濃度が、前記血液試料中の前記分析物の前記濃度となるように、前記血液試料中の前記分析物の前記濃度を決定し、
(ii)前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値が、前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値と近似している値であるとき、読み出した前記分析物の前記濃度に基づいて、前記血液試料中の前記分析物の前記濃度を算出する、請求項9に記載の血液試料中の分析物の濃度の測定方法。 - 前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値は、前記データdの値を前記データcの値で除算することによって算出され、
前記データaおよび前記データbに基づいて前記データcおよび前記データdに基づく前記1つの換算値に対応する前記1つの換算値を算出するステップにおいて、前記データbの値を前記データaの値で除算することによって、前記データaおよび前記データbに基づく前記1つの換算値を算出する、請求項9または10に記載の血液試料中の分析物の濃度の測定方法。
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