JP7175129B2

JP7175129B2 - 測定方法、及び測定装置

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Publication number: JP7175129B2
Application number: JP2018150637A
Authority: JP
Inventors: 悠兼田; 彩乃中谷
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Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2022-11-18
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Also published as: JP2019035748A

Description

本発明は、測定方法、及び測定装置に関する。

従来、生物学的な試料の一例である血液中のグルコースの濃度の値（グルコース値）とヘマトクリット値（Ｈｃｔ値）とを測定し、Ｈｃｔ値でグルコース値を補正する技術がある。グルコース値及びＨｃｔ値の測定方法として、例えば、メディエータが設けられた作用極と対極とを用いてＨｃｔ値を測定するとともに、試薬が設けられた作用極と対極とを用いてグルコース値を測定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

或いは、試薬がそれぞれ設けられた作用極及び対極に対し、交流電圧の印加でＨｃｔ値を測定するとともに、直流電圧の印加でグルコース値を測定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。さらには、グルコース値の測定及びＨｃｔ値の測定に共通の作用極を使用し、両測定を直流電圧の印加により行う方法がある（例えば、特許文献３参照）。或いは、試料に接触可能な第１の電極対に対して入力された第１信号に対する第１電気的応答を測定し、前記試料に接触可能な第２の電極対に対して入力された第２信号であって、第１のレベルから第２のレベルへ値が変化し、その後、一定の時間、前記第２のレベルを保つ第２信号に対する第２電気的応答を、前記第２信号の前記変化に対する応答信号のピーク値として測定し、前記応答信号のピーク値に基づいて、第１電気的応答から得られる前記試料の測定対象成分の量を示す値を補正する方法がある（例えば、特許文献４参照）。

特許第４６１１２０８号公報特表２０１６－５１０１２４号公報特開２００５－１４７９９０号公報特開２０１４－２３２１０２号公報

本発明は、新たな手法を用いて精度の高い試料中の測定対象成分の測定を可能にする測定方法、及び測定装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、複数の電極が流路内に配置された分析用具を用いて、生物学的な試料に含まれる測定対象成分を測定する測定方法である。この測定方法は、前記複数の電極に含まれる、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、前記試薬が設けられていない第２電極及び第３電極と、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と異なる第４電極とのうち、前記第１電極を作用極として用いるとともに前記第４電極を対極として用いて第１の値を有する直流の第１信号を前記流路内の前記試料に印加する工程と、前記第１信号に対する前記試料の第１電気的応答値を測定する工程と、前記第２電極及び前記第３電極を作用極及び対極として用いて前記第１の値より高い第２の値を有する直流の第２信号を前記流路内の前記試料に所定時間連続して印加する工程と、前記試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す、前記第２信号に対する前記試料の第２電気的応答値を前記所定時間以内に測定する工程と、前記第２電気的応答値に基づいて、前記第１電気的応答値から得られる値を補正する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の側面は、複数の電極が流路内に配置された分析用具を用いて、生物学的な試料に含まれる測定対象成分を測定する測定方法である。この測定方法は、前記複数の電極に含まれる、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、前記試薬が設けられていない第２電極及び第３電極とのうち、前記第１電極を作用極として用いるとともに前記第２電極及び前記第３電極の一方を対極として用いて第１の値を有する直流の第１信号を前記流路内の前記試料に印加する工程と、前記第１信号に対する前記試料の第１電気的応答値を測定する工程と、前記第２電極及び前記第３電極を作用極及び対極として用いて前記第１の値より高い第２の値を有する直流の第２信号を前記流路内の前記試料に所定時間連続して印加する工程と、前記試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す、前記第２信号に対する前記試料の第２電気的応答値を前記所定時間以内に測定する工程と、前記第２電気的応答値に基づいて、前記第１電気的応答値から得られる値を補正する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の他の側面は、上記した測定方法と同様の特徴を有する測定装置である。

本発明によれば、精度の高い試料中の測定対象成分の測定が可能となる。

図１（Ａ）は実施形態に係る分析用具（４電極を有するバイオセンサ）の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したバイオセンサの側面図である。図２（Ａ）は実施形態に係る分析用具（３電極を有するバイオセンサ）の上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示したバイオセンサの側面図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は実施形態に係る測定装置の構成例を示す。図４は実施形態に係るバイオセンサ及び測定装置を用いた測定方法の例を示すフローチャートである。図５（Ａ）は、グルコース値一定の場合における第２電気的応答値とＨｃｔ値との対応関係（Ｈｃｔ検量線の直線性）を示す。図５（Ｂ）は、グルコース値一定の場合における第２電気的応答値の時間的変化（タイムコース）を示し、図５（Ｃ）はグルコース値一定の場合における第１電気的応答値の時間的変化を示す。図６（Ａ）はＨｃｔ値一定の場合における第２電気的応答値の時間的変化を示し、図６（Ｂ）はＨｃｔ値一定の場合における第１電気的応答値の時間的変化を示す。

以下、実施形態に係る測定方法及び測定装置について説明する。実施形態では、複数の電極が流路内に配置された分析用具を用いて生物学的な試料に含まれる測定対象成分を測定する測定方法について説明する。測定方法は、第１の測定方法と第２の測定方法とを含む。

第１の測定方法は、複数の電極に含まれる、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、試薬が設けられていない第２電極及び第３電極と、第１電極、第２電極及び第３電極と異なる第４電極とのうち、第１電極を作用極として用いるとともに第４電極を対極として用いて第１の値を有する直流の第１信号を流路内の試料に印加する工程と、第１信号に対する試料の第１電気的応答値を測定する工程と、複数の電極のうち、第２電極及び第３電極を作用極及び対極として用いて第１の値より高い第２の値を有する直流の第２信号を流路内の試料に所定時間連続して印加する工程と、試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す、第２信号に対する試料の第２電気的応答値を上記所定時間以内に測定する工程と、第２電気的応答値に基づいて、第１電気的応答値から得られる値を補正する工程と、を含むことを特徴とする。

第２の測定方法は、複数の電極に含まれる、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、試薬が設けられていない第２電極及び第３電極とのうち、第１電極を作用極として用いるとともに第２電極及び第３電極の一方を対極とを用いて第１の値を有する直流の第１信号を流路内の試料に印加する工程と、第１信号に対する試料の第１電気的応答値を測定する工程と、第２電極及び第３電極を作用極及び対極として用いて第１の値より高い第２の値を有する直流の第２信号を流路内の試料に所定時間連続して印加する工程と、試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す、第２信号に対する試料の第２電気的応答値を上記所定時間以内に測定する工程と、第２電気的応答値に基づいて、第１電気的応答値から得られる値を補正する工程と、を含むことを特徴とする。第１及び第２の測定方法において、補正された値は、試料中の測定対象成分の測定値として扱われる。

第１及び第２の測定方法に適用される分析用具は、例えばバイオセンサである。試料は、例えば生物学的な試料であり、生物学的な試料は、血液、間質液、尿などの液体試料である。試料中の測定対象成分は、グルコース値（血糖値）、ラクテート値（乳酸値）などである。試薬は、酵素およびメディエータを含むようにしても良い。

第１及び第２の測定方法において、試料は血液であるのが好ましい。また、測定対象成分はグルコースであるのが好ましい。試料の第２電気的応答値はヘマトクリットを示す値であるのが好ましい。また、試料の第１電気的応答値はヘマトクリットを示す値により補正される前のグルコースを示す値であるのが好ましい。

第１及び第２の測定方法において、第１電気的応答値の測定と第２電気的応答値の測定とは異なるタイミングで行う。測定の順序は、どちらが先でもよい。第１及び第２の測定方法において、第１の値を有する直流の第１信号、及び第１の値と異なる第２の値を有する直流の第２信号は、例えば、時間によって方向が変化しない電圧、つまり直流（ＤＣ）電圧である。第１信号は第１電圧と呼ばれてもよく、第２信号は第２電圧と呼ばれてもよい。第１の値及び第２の値は、電極材料や酵素、メディエータの種類によって異なる。但し、絶対条件として、第１の値＜第２の値（第１の値より第２の値が大きい）となる。

電極に対する印加電圧は、水の電気分解が起こる電圧に鑑み、ＤＣ１．０Ｖ程度が下限となる。また、１．０Ｖ以上であれば試料中の測定対象成分の影響を受けない応答電流値となる。一方、印加電圧の上昇に伴い試料中に気泡が発生し、電気的応答値が気泡の影響を受けた値となるため、印加電圧の上限は気泡の発生しない７．０Ｖ程度となる。なお、例えば、電極材料にルテニウムを用いる（ルテニウム電極を用いる）場合、下限が１．５Ｖで、上限が５．０Ｖの印加電圧であることが好ましい。電極材料にルテニウムを用いる場合では、第１信号としてのＤＣ電圧値（第１の値）は、例えば０．５Ｖ程度であり、第２信号としてのＤＣ電圧値（第２の値）は、例えば２．５Ｖ程度である。但し、上述したように、第２の値の上限は気泡の発生しない７Ｖ程度となる。本発明において、第２信号に適用するＤＣ電圧の第２の値は、１Ｖ以上７Ｖ以下の値であり、さらに好ましくは１．８又は２Ｖ以上５Ｖ以下であり、例えば２．５Ｖである。第２信号の連続印加を行う所定時間は、好ましくは２～５秒であり、さらに好ましくは２．５～４秒であり、例えば３秒である。第１の信号としてのＤＣ電圧の第１の値は、第２の値より小さい値となり、好ましくは５０ｍＶ～１．０Ｖであり、さらに好ましくは１００ｍＶ～７５０ｍＶであり、例えば５００ｍＶである。なお、これはルテニウム電極の場合であり、ルテニウムと異なる材料の電極を用いた場合は、適切な印加電圧は異なる範囲となる。また、酵素や基質、すなわち塩の種類によっても適切な印加電圧は異なる範囲となりうる。

第１及び第２の測定方法では、試料に対する所定値以上の第２信号の印加を所定時間以上行い、印加がその開始から所定時間継続した時点における第２電気的応答値の測定を行う。これは以下のような測定原理に基づく。分析用具の流路内の試料（第２電気的応答値
の測定用の電極）に対し、第２の値の第２信号（例えばＤＣ電圧）を印加する。この場合、印加開始から１秒程度の期間における第２電気的応答値は、試料中の測定対象成分の濃度（例えばグルコース値）に依存した減衰曲線を示す。これに対し、印加開始から２秒程度経過すると、第２電気的応答値は、測定対象成分の濃度に拠らず、試料中のＨｃｔ値に応じた一定の値を示す。このような現象は、以下により生じる。

すなわち、第２信号の印加により、測定対象成分→試薬→電極への電荷移動が進むとともに、試料中の水分（Ｈ₂Ｏ）の電気分解によってＨ₂Ｏ→電極への電荷移動が発生する。但し、電荷がＨ₂Ｏから電極へ移動する力は電荷が測定対象成分から試薬を介して電極へ
移動する力より強い。なお、試薬が酵素及びメディエータを含む場合には、測定対象成分→試薬（酵素→メディエータ）→電極へ電荷移動が進む。

このため、第２信号の印加開始から或る程度の期間（１秒程度）では、測定対象成分からの電荷移動に依る第２電気的応答値が見られるが、所定時間（２秒程度）の経過以後では、Ｈ₂Ｏから電極への電荷移動が試薬から電極への電荷移動に勝り、試薬が電荷を抱え
たまま飽和して、試薬から電極への電荷移動が発生しなくなる。すなわち、第２信号の印加開始から２秒程度（所定時間）が経過した後では、第２信号の印加に対する第２電気的応答値は、実質的にＨ₂Ｏの電気分解により生じた電荷量を示す値となる。換言すれば、
第２電気的応答値は、第２信号の印加を所定時間連続して行うことで得られる、試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す値である。なお、試薬が酵素及びメディエータを含む試薬の場合には、試薬から電極への電荷移動が発生しなくなることは、酵素からメディエータへの電荷移動が発生しなくなること、メディエータから電極への電荷移動が発生しなくなること、および、これらの双方のいずれかを意味する。

ここで、ヘマトクリットは血液中の有形成分（血球）の体積であるので、Ｈｃｔ値が高いことは電気分解されるＨ₂Ｏ（血漿）の量が少ないことを意味する。したがって、Ｈｃ
ｔ値が高い程、印加が所定時間継続した時点の第２電気的応答値は低くなる。換言すれば、印加が所定時間継続した時点の第２電気的応答値はＨｃｔ値と負の関数で比例する。これより、第２電気的応答値とＨｃｔ値との検量線（相関関係を示すテーブル等）を作成しておけば、印加が所定時間継続した時点の第２電気的応答値からＨｃｔ値を算出することができる。このような第２電気的応答値やＨｃｔ値は、測定対象成分の補正に使用できる。

上記からは、以下が理解される。すなわち、第２信号の印加がその開始から所定時間継続した時点における第２電気的応答値を測定することで、所定時間経過前の第２電気的応答値よりも正確なＨｃｔ値を示す第２電気的応答値を得ることができる。すなわち、精度の高いＨｃｔ測定を行うことができる結果、測定対象成分の補正の精度を高めることができ、精度の向上した測定対象成分の測定を行うことが可能となる。また、印加が所定時間継続した時点では、第２信号の印加による電気化学反応が所定時間経過前より安定するので、この第２電気的応答値からは、所定時間経過前の第２電気的応答値から求まるＨｃｔ値よりも精度の高いＨｃｔ値を得ることができる。

また、第１及び第２の測定方法に適用される分析用具は、複数の電極を含む。第１の測定方法では、複数の電極は、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、それぞれ試薬が設けられていない第２電極及び第３電極と、第１電極、第２電極、及び第３電極と異なる第４電極とを含む。試薬は、例えば、固形の試薬が電極上に固定されることで電極上に設けられる。

第１の測定方法における第１電気的応答値の測定では、第１電極を作用極として用いるとともに第４電極を対極として用いる。第２電気的応答値の測定では、第２電極及び第３
電極を作用極及び対極として用いる。このように、第２電気的応答の測定に用いる作用極及び対極として、試薬が設けられていない電極が使用される。第４電極には、試薬が設けられていても設けられていなくてもよい。但し、試薬が設けられている場合には、第１電気的応答値の精度が向上する。

第２の測定方法では、複数の電極は、少なくとも、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、それぞれ試薬が設けられてない第２電極と第３電極とを含む。第２の測定方法における第１電気的応答値の測定では、第１電極が作用極として用いられるとともに、第２電極と第３電極とのいずれか一方が対極として使用される。これに対し、第２電気的応答値の測定では、第２電極と第３電極とが作用極及び対極として使用される。このように、第２の測定方法でも、第２電気的応答の測定に用いる作用極及び対極として、試薬が設けられていない電極が使用される。

第１及び第２の測定方法では、第２電気的応答値の測定において、試薬が設けられていない電極を作用極及び対極として使用する。これにより、以下の利点を得ることができる。すなわち、分析用具の製造工程において、例えば、液体の試薬を電極上に滴下或いはペースト状の試薬を印刷し、乾燥させることで、電極上に試薬が固定される。このとき、試薬の固化状況が分析用具の個体間でばらつき、第２電気的応答値が個体間でばらつく可能性がある。第１の測定方法及び第２の測定方法では、作用極及び対極に試薬が設けられていない電極を用いる。これによって、第２電気的応答値の個体間のばらつきを抑えることができる。

なお、第２の測定方法において、第２電極と第３電極との一方は、第２電気的応答値の測定における作用極として使用され、他方は第１電気的応答値の測定と第２電気的応答値の測定との双方において共通な対極として使用するのが好ましい。但し、第２電気的応答値の測定において作用極として使用される第２電極と第３電極との一方が、第１電気的応答値の測定において対極として使用されてもよい。

また、第１及び第２の測定方法において、第１電気的応答値の測定、及び第２電気的応答値の測定において作用極及び対極として使用される電極は２以上あってもよい。また、複数の電極は、参照極として使用される電極や、第１電気的応答値及び第２電気的応答値の測定以外の測定項目の測定に使用される電極を含み得る。

ここで、「電極に試薬が設けられている」とは電極上に試薬が接触して設置されている状態、固定されている状態、または、載置されている状態などである。また、作用極および対極には試薬が設けられないが、作用極と対極の間に試薬が設けられている場合も「第１電気的応答値の測定に用いる二つの電極」に当てはまる。「作用極と対極の間に試薬が設けられている」とは、作用極と対極の間の基板上に試薬が接触して設置されている状態である。「作用極と対極の間に試薬が設けられている」場合は、作用極と対極の間の流路を形成するスペーサ上やカバー上に試薬が接触して設置されている状態も含む。例えば、試薬の設置位置が基板上にないが、流路を平面視した場合に試薬が作用極と対極の間にある状態である。言い換えると、「作用極と対極の間に試薬が設けられている」とは、流路内に導入された試料の影響によって、設置されている試薬が作用極近傍の測定環境に拡散（移動）できるように設けられていることを意味する。

さらに、「第２電気的応答値の測定に用いる二つの電極」に関しては、二つの電極の双方に試薬が設けられていない。また、第２電気的応答値の測定に用いる二つの電極（例えば、作用極と対極）に関して、作用極及び対極には試薬が設けられないが、作用極と対極の間に試薬が設けられている場合の作用極及び対極は「第２電気的応答値の測定に用いる二つの電極」に当てはまらない。すなわち、第２電気的応答値の測定においては作用極及
び対極だけではなく、第２電気的応答値の測定環境のすべてにおいて試薬が設けられていないことが必要となる。

〔実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る液体の収容容器について説明する。以下に説明する実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

以下の実施形態では、測定方法及び測定装置の一例として、分析用具であるバイオセンサを用い、試料中の測定対象成分としての血液中のグルコース値の測定を行い、血液中のＨｃｔ値（第２電気的応答値）でグルコース値を補正する測定方法及び測定装置について説明する。

＜バイオセンサの構成＞
図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、実施形態に係るバイオセンサの構成例を示す。図１（Ａ）は実施形態に係る分析用具（４電極を有するバイオセンサ）の上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したバイオセンサの側面図である。図２（Ａ）は実施形態に係る分析用具（３電極を有するバイオセンサ）の上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示したバイオセンサの側面図である。

バイオセンサ１０Ａは、第１の測定方法に適用される。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、バイオセンサ１０Ａ（以下「センサ１０Ａ」）は、一端１０ａと他端１０ｂとを有する長手方向（Ｘ方向）と、幅方向（Ｙ方向）とを有する。センサ１０Ａは、絶縁性基板１（以下「基板１」）と、スペーサ２と、カバー３とを高さ方向（Ｚ方向）に積層して接着することにより形成される。

基板１には、例えば合成樹脂（プラスチック）が用いられている。合成樹脂として、例えば、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシのような各種の樹脂を適用できる。なお、基板１には、合成樹脂以外の絶縁性材料を適用可能である。絶縁性材料は、合成樹脂の他、紙、ガラス、セラミック、生分解性材料などを含む。スペーサ２及びカバー３には、基板１と同じ材料を適用できる。

基板１の上面には、複数の電極の一例として、電極４と、電極５と、電極６と、電極７とが設けられている。電極４、電極５、電極６、及び電極７のそれぞれは、センサ１０Ａの幅方向に延びる部分と、長手方向に延びる部分とを有するカギ型を有し、長手方向に延びる部分はリード部４ａ、リード部５ａ、リード部６ａ及びリード部７ａをなす。一端１０ａ側にあるリード部４ａ、リード部５ａ、リード部６ａ及びリード部７ａはスペーサ２及びカバー３で覆われておらず、血糖値計２０（図３）のコネクタとの電気的接続に使用される。

電極４、電極５、電極６及び電極７のそれぞれは、例えば、金（Au），白金（Pt），銀（Ag），パラジウム，ルテニウムのような金属材料、或いはカーボンのような炭素材料を用いて形成される。例えば、電極４、電極５、電極６及び電極７のそれぞれは、金属材料を物理蒸着（ＰＶＤ，例えばスパッタリング）、或いは化学蒸着（ＣＶＤ）によって成膜することによって、所望の厚さを有する金属層として形成することができる。或いは、電極４、電極５、電極６及び電極７のそれぞれは、炭素材料を含むインクをスクリーン印刷で基板１上に印刷することで形成することもできる。

スペーサ２は他端１０ｂ側に向けて開口する矩形の切り欠き部（他端１０ｂから一端１０ａ側へ凹んだ凹部）を有する。基板１、スペーサ２及びカバー３の積層により、センサ１０Ａの他端１０ｂ側には、スペーサ２の切り欠き部の厚みの面と、切り欠き部によって夫々露出する（スペーサ２との接着によって被覆されない）、電極が設けられた基板１の上面及びカバー３の下面とによって形成された開口９ａを有する空間が形成されている。この空間は試料の流路９として使用される。カバー３には空気孔１１が形成されている。流路９は、開口９ａに点着された試料が毛管現象により流路９内に引き込まれる（導入される）とともに、空気孔１１に向かって移動する（流路９内を流れる）ように形成されている。電極４、電極５、電極６及び電極７の一部は流路９内で露出している。電極６及び電極７の上には試薬８が設けられている（固定されている）。これに対し、電極４及び電極５には試薬が設けられていない。

試薬８は、酵素や基質を含む。言い換えると、塩を含むといえる。試薬８はさらにメディエータを含む場合もある。酵素は試料の種別や測定対象成分に応じて適宜選択される。測定対象成分が血液や間質液中のグルコースである場合、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）やグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）が適用される。メディエータは、例えば、フェリシアン化物、ルテニウム錯体、ｐ－ベンゾキノン、ｐ－ベンゾキノン誘導体、フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェロセン、フェロセン誘導体等である。これらの中で、フェリシアン化物またはルテニウム錯体が好ましく、フェリシアン化カリウムまたはルテニウム化合物［Ｒｕ（ＮＨ_３）_６］Ｃｌ_３がより好ましい。

電極６及び電極７はグルコース測定に用いる電極対として使用される。一例として、電極６は作用極として使用され、電極７は対極として使用される。但し、逆でもよい。電極６及び電極７は、第１の測定方法における第１電極及び第４電極の一例である。但し、電極６及び電極７の上に試薬が設けられている場合、電極６を対極として使用し、電極７を作用極として使用してもよい。また、グルコース値の測定において対極として使用される電極（電極６及び電極７の一方）には、試薬が設けられていなくてもよい。

電極４及び電極５は、Ｈｃｔ値の測定に用いる電極対として使用される。一例として、電極４は作用極として使用され、電極５は対極として使用される。但し、逆でもよい。このように、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す例では、グルコース値の測定とＨｃｔ値の測定とで異なる電極対が使用され、Ｈｃｔ値の測定には試薬のない電極対が使用される。電極４及び電極５（Ｈｃｔ値測定の対極）上には、塩成分及びメディエータも設けられていない。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すバイオセンサ１０Ｂ（以下「センサ１０Ｂ」）は、第２の測定方法に適用される。センサ１０Ｂは、センサ１０Ａにおける電極４、電極５、電極６及び電極７の代わりの電極１２、電極１３及び電極１４を備える３電極構成を有する。電極１４上には試薬８が固定されており、電極１２及び電極１３上に試薬は設けられておらず、塩成分及びメディエータも設けられていない。

グルコース値の測定において、電極１４が作用極として使用されるとともに、電極１３が対極として使用される。これに対し、Ｈｃｔ値の測定において、電極１２が作用極として使用されるとともに電極１３が対極として使用される。電極１４は第２の測定方法における第１電極に相当し、電極１２及び電極１３は第２の測定方法における第２電極及び第３電極に相当する。但し、電極１２がグルコース値の測定時に対極として使用されてもよい。

＜測定装置（血糖値計）の構成＞
図３（Ａ）は、測定装置の一例である血糖値計２０の構成例を示すブロック図である。
図３（Ａ）において、血糖値計２０には、例えばセンサ１０Ａを接続することができる。血糖値計２０は、接続されたセンサ１０Ａを用いてグルコース値の測定及びＨｃｔ値を用いたグルコース値の補正を行う。

血糖値計２０は、第１測定部２１、第２測定部２２、スイッチ（ＳＷ）３１、制御部２３、記憶部２４及び出力部２５を備える。スイッチ３１は、複数のコネクタ（図３（Ａ）ではコネクタ３２ａ、コネクタ３２ｂ、コネクタ３２ｃ及びコネクタ３２ｄ）と電気的に接続される。コネクタ３２ａはセンサ１０Ａのリード部４ａ（電極４）と接続され、コネクタ３２ｂはセンサ１０Ａのリード部５ａ（電極５）と接続される。コネクタ３２ｃはセンサ１０Ａのリード部６ａ（電極６）と接続され、コネクタ３２ｄはセンサ１０Ａのリード部７ａ（電極７）と接続される。

スイッチ３１は、コネクタ３２ａ、コネクタ３２ｂ、コネクタ３２ｃ、コネクタ３２ｄと電極４、電極５、電極６及び電極７との電気的接続及びその切断状態を切り替えるスイッチである。制御部２３は、記憶部２４に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ（例えばCentral Processing Unit（ＣＰＵ））である。記憶部２４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）やハードディスクなどの
補助記憶装置を含むメモリを含む。記憶部２４は、制御部２３によって実行されるプログラムや、プログラムの実行に際して使用されるデータなどを記憶する。出力部２５は、プリンタやディスプレイなどの出力装置、信号コネクタや通信インタフェース等の通信機器を含む。

制御部２３は、グルコース値の測定時に、スイッチ３１を制御して、グルコース値の測定用の作用極（電極６）及び対極（電極７）を血糖値計２０と電気的に接続された状態にし、電極４及び電極５を切断状態にする。第１測定部２１は、回路やプロセッサ及びメモリで構成され、以下のような動作を行う。すなわち、第１測定部２１は、制御部２３からの指示に従って、電極６と電極７との間に第１信号としてのＤＣ電圧を印加を開始し、その印加が所定時間連続した後にこのＤＣ電圧に対する応答電流値としてグルコース値に対応する応答電流値（第１信号に対する第１電気的応答値）を測定する。このとき、第１測定部２１は、例えば第１信号を連続印加する所定時間の終点（エンドポイント）における応答電流値を第１電気的応答値として測定する。ただし、第１電気的応答値を得る時点（タイミング）は、第１の信号の印加の終点以外の第１の信号の印加中の所定の時点にしてもよい。

制御部２３は、Ｈｃｔ値の測定時に、スイッチ３１を制御して、Ｈｃｔ値の測定用の作用極（電極４）及び対極（電極５）を血糖値計２０と電気的に接続された状態とし、電極６及び電極７を切断状態にする。第２測定部２２は、回路やプロセッサ及びメモリで構成され、以下のような動作を行う。すなわち、第２測定部２２は、制御部２３からの指示に従って、電極４と電極５との間に第２信号に相当するＤＣ電圧を印加する。第２測定部２２は、ＤＣ電圧の印加をその開始から所定時間連続して行い、試料中の水分の電気分解により生じた電荷量を示す状態となった応答電流値を、第２電気的応答値として測定する。ただし、第２電気的応答値を得る時点（タイミング）は、第２の信号の印加の終点以外の第２の信号の印加中の所定の時点にしてもよい。

記憶部２４は、第１測定部２１にて測定される第１電気的応答値に対応するグルコース値を求める検量線データを記憶している。制御部２３は、検量線テーブルを用いて第１電気的応答値をグルコース値に換算することで、グルコース値を算出する。グルコース値は、記憶部２４に記憶したり、出力部２５から出力（表示等）されたりする。なお、グルコース値用の検量電データは、検量線テーブルであってもよい。

また、記憶部２４は、第２測定部２２にて測定される第２電気的応答の値からＨｃｔ値を求める検量線データを記憶している。制御部２３は、検量線データを用いて第２電気的応答値をＨｃｔ値に換算することで、Ｈｃｔ値を算出する。Ｈｃｔ値は、記憶部２４に記憶したり、出力部２５から出力（表示等）されたりする。なお、Ｈｃｔ値用の検量線データは、検量線テーブルであってもよい。

また、制御部２３は、第２測定部２２から得られる第２電気的応答値、或いは第２電気的応答値から換算したＨｃｔ値を用いてグルコース値を補正する処理（グルコース値のヘマトクリット補正）を行う。例えば、記憶部２４は、第２電気応答値と補正量との対応関係を示す検量線データや検量線テーブルを記憶している。制御部２３は検量線データや検量線テーブルを用いて第２電気的応答値に対応する補正量を求め、グルコース値を補正する処理を行い、補正されたグルコース値を算出する。補正されたグルコース値は、記憶部２４に記憶したり、出力部２５から出力（表示等）されたりする。なお、グルコース値の補正に第２電気的応答値を用いる場合、第２電気的応答値からＨｃｔ値へ換算する構成は必ずしも必要ではない。また、制御部２３は、温度補正用の検量線データや検量線テーブルを用いて、第２電気的応答値の温度補正を行うことができる。

図３（Ｂ）は、３電極構成のセンサ１０Ｂに対応する構成を有する血糖値計２０Ａを示す。この場合、コネクタ３２ｄは省略され、コネクタ３２ａはリード部１２ａ（電極１２）と接続され、コネクタ３２ｂはリード部１３ａ（電極１３）と接続され、コネクタ３２ｃはリード部１４ａ（電極１４）と接続される。スイッチ３１は、グルコース値の測定時に、例えば制御部２３からの制御によって、第１測定部２１と電極１４及び電極１３とが電気的に接続された状態とする。

これに対し、スイッチ３１は、Ｈｃｔ値の測定時に、例えば制御部２３からの制御によって、第２測定部２２と電極１２及び電極１３とが電気的に接続された状態とする。このように、スイッチ３１は、電極１２～１４と第１測定部２１と第２測定部２２との接続状態を切り替える。

第１測定部２１は作用極としての電極１４と対極としての電極１３との間に第１信号としてのＤＣ電圧を印加し、第１電気的応答値を測定する。第２測定部２２は作用極としての電極１２と対極としての電極１３との間に第２信号としてのＤＣ電圧を印加し、印加がその開始から所定時間継続した時点における第２電気的応答値の測定を行う。上記を除き、血糖値計２０Ａは、血糖値計２０と同様の構成を有する。

＜動作例＞
図４は、血糖値計２０の動作例を示すフローチャートである。図４に示すＳ０１では、試料の点着が行われる。すなわち、バイオセンサ（例えばセンサ１０Ａ）が血糖値計２０に接続され、被験者から採取された血液（試料）にセンサ１０Ａの他端１０ｂの開口９ａを接触（点着）させると、毛管力により血液が流路９に引き込まれ、流路９内を満たす。

制御部２３は、点着前に電極に印加し、印加した電圧を観測し、点着によって血液と電極とが接触することによる電圧の変化を検出して、血液が流路９に導入されたことを検出する。すると、制御部２３は、Ｈｃｔの測定を開始する（Ｓ０２）。

Ｓ０２では、制御部２３は、第２測定部２２を制御して、第２信号を血液に印加する。すなわち、制御部２３は、第２測定部２２へ指示を出し、第２信号に相当するＤＣ電圧（例えば、２．５Ｖ）をＨｃｔ測定用の電極対（電極４及び電極５）に印加させる。

第２測定部２２は、第２信号に相当するＤＣ電圧の印加がその開始から所定時間（２秒
程度）継続するのを待ち、所定時間継続した時点、すなわち、応答値が（試薬による電荷量を含まなくなり、）血液中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す状態となった時点での、血液の第２電気的応答を測定する（Ｓ０３）。例えば、第２測定部２２は、ＤＣ電圧に対する応答信号を測定し、Ａ／Ｄ変換して制御部２３へ送る。

制御部２３は、第２信号に対する血液の第２電気的応答を取得すると、グルコース測定を開始する。すなわち、制御部２３は、血液に対する第１信号の印加を行う（Ｓ０４）。すなわち、制御部２３は、第１信号として、第２信号より低いＤＣ電圧をグルコース測定用の電極対（電極６及び電極７）に印加することを第１測定部２１に指示する。第１測定部２１は、指示に従ったＤＣ電圧の印加を行う。

第１測定部２１は、第１信号に対する血液の第１電気的応答を測定する（Ｓ０５）。例えば、第１測定部２１は、第１信号として印加されたＤＣ電圧の応答電流を測定する。第１測定部２１は、応答電流をＡ／Ｄ変換して制御部２３へ送信する。

制御部２３は、補正部として動作し、グルコース値の補正処理を行う（Ｓ０６）。すなわち、制御部２３は、Ｓ０５で取得した第１電気的応答（応答電流）の値と、検量線データ又は検量線テーブルを用いて、血液に含まれる補正対象成分の値（グルコース値）を算出する。また、制御部２３は、Ｓ０３で取得した第２電気的応答値（又は第２電気的応答値に対応するＨｃｔ値）を用いて、補正したグルコース値を算出する。

制御部２３は、補正したグルコース値を出力する（Ｓ０７）。すなわち、制御部２３は、Ｓ０６で補正したグルコース値を、記憶部２４に記憶し、出力部２５（ディスプレイ）に表示する。制御部２３は、出力部２５を用い、有線又は無線ネットワークを介して他の装置へグルコース値を送信することもできる。なお、センサ１０Ｂ及び血糖値計２０Ａを適用する場合でも、図４と同様の処理が行われる。このため、処理の詳細な説明は省略する。なお、図４に示す動作例ではＨｃｔ値の測定をグルコース値の測定の前に行っているが、逆でも良い。

実施例１として、Ｈｃｔ測定に使用される作用極及び対極に試薬が設けられていないバイオセンサを用いたグルコース値の測定及びＨｃｔ値の測定について説明する。バイオセンサとして、センサ１０Ａの構成を有し、電極４～７がルテニウム製であるバイオセンサを作製した。電極６及び電極７の上には試薬８を設けた。試薬８の処方及び製法は以下の通りである。ポリビニルアルコール(PVA146,000)０．８重量％、ルテニウム化合物［Ｒｕ（ＮＨ_３）_６］Ｃｌ_３、１．６重量％、ＦＡＤ－ＧＤＨ２.７Ｕ、１-メトキシＰＭＳ０．３重量％、ＡＣＥＳ緩衝液（ｐＨ６．５）を含む酵素液を調製した。この酵素液０．５μＬを分注して、２５℃で乾燥させることで試薬８を得た。

検体として、２名の人の全血を混合したものを用いた。試料（標本（specimen））として、グルコース値が３３６ｍｇ／ｄｌであり、Ｈｃｔ値がそれぞれ０、２０％、４２％、７０％である標本を用意した。また、Ｈｃｔ値が４２％であり、グルコース値がそれぞれ０、６７ｍｇ／ｄｌ、６００ｍｇ／ｄｌ、８００ｍｇ／ｄｌである標本を用意した。各標本の個数ｎはｎ＝５とした。

評価方法は、以下の手順で行った。
１．標本のＨｃｔ値を４２％に調整する。
２．Ｈｃｔ値がそれぞれ４２％に調整された試料にグルコース添加液を加える処理を行い、グルコース値がそれぞれ０ｍｇ／ｄｌ、６７ｍｇ／ｄｌ、３３６ｍｇ／ｄｌ、６００ｍｇ／ｄｌ、８００ｍｇ／ｄｌの標本群（標本群１という）を作成した。
３．また、グルコース値が３３６ｍｇ／ｄｌに調整された標本のＨｃｔ調整を行い、それぞれＨｃｔ値が０％、２０％、４２％、７０％の標本群（標本群２という）を作成した。４．Ｈｃｔ値及びグルコース値の測定は以下の条件で行った。

（１）第２電気的応答値（Ｈｃｔ値）の測定
検体が流路に導入されたセンサ１０ＡのＨｃｔ値の測定用電極（電極４及び電極５）を血糖値計２０に接続してから５秒後（５秒開回路）にＨｃｔ値の測定用のＤＣ電圧（２．５Ｖ：第２の値を有する第２信号に相当）の印加を開始した。ＤＣ電圧の印加を２．５秒間継続し、印加開始から２．５秒後（測定開始から３秒）の応答電流（第２電気的応答値）を測定した。

（２）第１電気的応答値（グルコース値）の測定
ＤＣ２．５Ｖの印加開始から２．５秒後に印加を停止し、７秒間、開回路の状態（非通電状態）とした。この間にＤＣ電圧の印加対象の電極対の切り替え（すなわち、電極４及び電極５から電極６及び電極７への切替）を行った。７秒経過時にグルコース値測定用のＤＣ電圧（２００ｍＶ：第１の値を有する第１信号に相当）を５秒間連続で印加した。測定開始から１４秒の時点で応答電流（第１電気的応答値）を測定した。

グルコース値が一定（３３６ｍｇ／ｄｌ）で、Ｈｃｔ値が０％、２０％、４２％、７０％である各標本の第２電気的応答値の測定結果を表１に示す。第２電気的応答値の測定値は、上記（２）の測定方法で示した測定開始から３秒経過した時点（印加が２．５秒継続した時点）の測定値（３秒値）である。

図５（Ａ）は、表1の測定結果に基づき作成したＨｃｔ直線性を示すグラフであり、図
５（Ｂ）は、標本群２（グルコース値一定）を用いて測定した第２電気的応答値の時間的変化を示し、図５（Ｃ）は標本群２（グルコース値一定）を用いて測定した第１電気的応答値の時間的変化を示す。

図５（Ａ）のグラフは、グルコース値一定の場合における第２電気的応答値とＨｃｔ値との対応関係（Ｈｃｔ検量線の直線性）を示す。図５（Ａ）に示すように、第２電気的応答値とＨｃｔ値との対応関係は線形を示し、検量線として好適に使用可能であることが分かった。

図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）からは、Ｈｃｔ値が大きい程、応答値が小さくなるものの、略同様の波形が観測された。図５（Ｂ）に示すように、Ｈｃｔ値の違いに関わらず（０～７０％の範囲において）、測定開始から２秒程度経過した後の第２電気的応答値は略一定となっており、作用極及び対極の双方に試薬が設けられていなくても安定した第２電気的応答値を得ることができることがわかった。

また、図５（Ｃ）に示すように、第１電気的応答値はＨｃｔ値に応じた時間的変化を示すものの、１３秒を超えた当たりでは一定の値となっている。これより、Ｈｃｔ値の測定に続けてグルコース値の測定を行っても、所定時間経過後には一定の値となる第１電気的応答値を測定できることが分かる。

図６（Ａ）は、Ｈｃｔ値が一定（４２％）の標本群１を用いて測定した第２電気的応答値の時間的変化を示し、図６（Ｂ）は、Ｈｃｔ値が一定（４２％）の標本群１を用いて測定した第１電気的応答値の時間的変化を示す。

図６（Ａ）に示すように、グルコース値の違いに関わらず（０～８００ｍｇ／ｄｌの範囲において）、時間的変化がほぼ同様の第２電気的応答値の時間的変化が観測された。図６（Ｂ）に示すように、グルコース値が低い程、第１電気的応答値は低くなるが、１３秒を超えた当たりから略一定となる第１電気的応答値が観測された。このように、Ｈｃｔ値の測定に続いてグルコース値を測定しても、好適なグルコース測定が行われることが分かった。実施形態で説明した構成は適宜組み合わせることができる。

１・・・絶縁性基板
２・・・スペーサ
３・・・カバー
４～７，１２～１４・・・電極
１０Ａ，１０Ｂ・・・バイオセンサ
２０，２０Ａ・・・測定装置
２１・・・第１測定部
２２・・・第２測定部
２３・・・制御部
２４・・・記憶部
２５・・・出力部
３１・・・スイッチ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ・・・コネクタ

Claims

複数の電極が流路内に配置された分析用具を用いて、生物学的な試料中に含まれる測定対象成分を測定する測定方法であって、
前記複数の電極に含まれる、酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、前記試薬が設けられていない第２電極及び第３電極とのうち、前記第１電極を作用極として用いるとともに前記第２電極及び前記第３電極の一方を対極として用いて第１の値を有する直流の第１信号を前記流路内の前記試料に印加する工程と、
前記第１信号に対する前記試料の第１電気的応答値を測定する工程と、
前記第２電極及び前記第３電極を作用極及び対極として用いて前記第１の値より高い第２の値を有する直流の第２信号を前記流路内の前記試料に所定時間連続して印加する工程と、
前記試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す、前記第２信号に対する前記試料の第２電気的応答値を前記所定時間以内に測定する工程と、
前記第２電気的応答値に基づいて、前記第１電気的応答値から得られる値を補正する工程と、
を含むことを特徴とする測定方法。
流路と、前記流路内に配置された複数の電極とを含み、前記複数の電極が酵素を含む試薬が設けられた第１電極と、それぞれ前記試薬が設けられていない第２電極及び第３電極とを含む分析用具を用いて、生物学的な試料中に含まれる測定対象成分を測定する測定装置において、
前記第１電極を作用極として用いるとともに、前記第２電極及び前記第３電極の一方を対極として用いて、第１の値を有する直流の第１信号を前記流路内の前記試料に印加し、前記第１信号に対する前記試料の第１電気的応答値を測定する第１測定部と、
前記第２電極及び前記第３電極を作用極及び対極として用いて、前記第１の値より高い第２の値を有する直流の第２信号を前記流路内の前記試料に所定時間連続して印加し、前記試料中の水分の電気分解によって生じた電荷量を示す、前記第２信号に対する前記試料の第２電気的応答値を前記所定時間以内に測定する第２測定部と、
前記第２電気的応答値に基づいて、前記第１電気的応答値から得られる値を補正する補正部と、
を含むことを特徴とする測定装置。