JPS629265A - 固定化酵素膜利用計測装置 - Google Patents

固定化酵素膜利用計測装置

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JPS629265A
JPS629265A JP60147884A JP14788485A JPS629265A JP S629265 A JPS629265 A JP S629265A JP 60147884 A JP60147884 A JP 60147884A JP 14788485 A JP14788485 A JP 14788485A JP S629265 A JPS629265 A JP S629265A
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JP
Japan
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reaction
blood
reaction current
time
measured
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JP60147884A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Shibuta
渋田 博士
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
本発明は、固定化酵素膜および測定電極を備えた反応セ
ルに、検体血液等を注入して反応電流を測定し血糖の濃
度(血糖値)などを計測する血糖分析計等の計測装置に
関する。
【従来技術とその問題点】
以下各図の説明において同一の符号は同一または相当部
分を示す。 第4図はこの種の計測装置の基本構成を示すブロック回
路図である。同図においてPは反応セルで、Pp、Pn
はそれぞれ、その正、負の電極である0反応セルP内に
は図外の固定化酵素膜が設けられており、反応セルPに
例えば検体血液が注入されると、血液中の糖が前記酵素
膜内の酵素によって分解され、電極pp、Pn間の抵抗
値R3または電極pp、Pn間を流れる反応電流lが変
化する。血糖値とこの抵抗値R3又は反応電流lは所定
の関係にあることから、この抵抗値R3又は反応電流i
を測定することによって血糖値を計測することができる
。 すなわち同図においてOPIは演算増巾器で、この増巾
器optは周知のように前記抵抗R3と抵抗R1との比
を倍率とする極性反転形の比例増巾器(以下この種の増
巾器を反転アンプと略称する)を形成している。従って
いまグランドGに対し負極性をもつ一定の直流電圧V、
。をセルPの負側の電極Pnに与えたとすると(なおこ
の場合、セルPの正側の電極ppの対グランドG間電位
はほぼQVであるため、電極Pp、Pn間にはPp側を
正とするVllllの定電圧が与えられている形になる
。)、演算増巾器OPIの出力点11の対グランド間電
圧■1は下記(1)式で与えられる。 V 1− vlsX (R1/RS) −−−−−−−
−−−−−・−(t)ここで(11式中のVso/R3
は反応電流iにはがならぬから+11式は下記(IA)
式のように書換えることができる。 V 1− l X R1−−−−−−−−−=−=(I
A)この電圧v1に後段側で更に増巾等の処理を施し血
糖値等の被計測量を求めるものである。なおここで増巾
器OP1及び抵抗R1からなる回路全体2を電流/電圧
変換回路、またはこれを略して1/Vアンプという。 さてi/Vアンプ2の後段側の構成手段としての3はオ
ートゼロ回路、4はアンプ、5′はA/Dコンバータ(
以下ADCと略す)、6は各手段3゜4.5を制御し血
糖値等の被計測量を求める÷イクロコンビエータ (以
下マイコンと略す)である。 オートゼロ回路3は測定のゼロ点を調整する回路である
。すなわち測定に先立ってまず、反応セルPをよ(洗浄
して、反応セル内の血糖骨を0とする。血糖骨が0とな
っても、反応セルPは完全な絶縁体ではないので、微小
電流が流れているため、l/vアンプ2の出力電圧値v
1は0でないので、オートゼロ回路3で、あらかじめ回
路3の出力がOとなるようにするものである。 その後、検体血液等(被測定液)を反応セルPに注入す
ると、反応電流lが流れる。それを、i/Vアンプ2で
電圧v1に変換し、オートゼロ回路3を介して血糖値0
時のベースとなる電圧値を取り除いた、反応電流iに基
づく電圧骨のみを得、これをアンプ4で増幅し、ADC
5を経て、マイコン6で読込んでいる。 また測定値の較正方法としては、最初に、血糖値の基準
となる標準液、たとえば血糖値(グルコース濃度) 1
50mg/d1のグルコース溶液を反応セルPに注入し
て、その測定値をマイコン6で記憶し、その後血糖値が
未知の被測定液(検体血液等)を注入して先の血糖値1
50+mg/ aの標準液の測定値との比較で、血糖値
を求めていた。 つまり、血糖値150mg/aの標準液についてのA/
D変換後の測定値が150d1gitであうた時、被測
定液を注入した時のA/D変換後の測定値が10010
0diであるとすれば、被測定液の血糖値は100mg
/aであるとするものである。 しかしながらこの場合以下のような問題点がある。 (1)  反応セル内の反応は化学反応であるため、標
準液や検体血液の反応速度が遅く、最終値に飽和するま
でには数分かかるため、測定に要する時間が長い。 (2)  検体血液として全血(希釈しない血液)を用
いた場合、標準液の場合とは違って、血液中に含まれる
ヘモグロビンの働きにより、検体血液が空気中の酸素と
反応し凝固するため、第3図の反応特性図に示すように
、測定を始めてから20秒前後で反応が不活性となり正
確な測定が不可能になる。 すなわち同図は標準液または検体血液(この場合全血)
を反応セルPに注入したのちの反応電流lの時間的推移
を示し、特性20は標準液についての、特性31 (実
線部)は全血の検体血液についての反応電流lの推移を
示す、ここで便宜上特性20を標準液特性、特性31を
全血特性と呼ぶ、標準液の場合は、標準液特性20のよ
うに時間と共に最終値32に向かって反応電流1が飽和
するが、全血の場合は、反応電流lは全血特性31の実
線部のように経過時間tが約17秒までは標準液に近い
推移をたどるが、以後は反応は頭打ちとなりやがて時間
と共に漸減してしまう。 ここで若し血液を希釈すれば、前記の血液の凝固作用は
無くなり全血特性31の点線部のように最終値に向かっ
て飽和するようになる。ただしこの点線部の特性は、希
釈後の血液の血糖値が、同特性31の実線部の全血の血
糖値と同じ場合についてのものである。 ところでこの凝固を防止するための血液の希釈作業が、
著しく測定効率を低下させているのが実情である。
【発明の目的】
この発明は、前記の問題点を除き、血液を希釈せず、全
血のままで短時間で血糖値を測定できる血糖分析計を提
供することを目的とする。
【発明の要点】
この発明の要点は、全血が凝固を始める以前では、反応
を開始して、一定時間経過したのちの反応電流値と血糖
値は比例することに着目し、反応開始時点を反応曲線の
傾斜(微分値)により決定し、反応開始時点から一定時
間後の反応電流値より血糖値を算出するようにした点に
ある。 換言すれば本発明の要点は、固定化酵素膜と2つの電極
とを備えた反応セルに、被測定物質を含んだ液体(検体
血液など以下被測定液という)を注入して前記電極間に
所定電圧を加え、このとき前記電極間を流れる反応電流
を測定することにより、前記被測定物質の濃度等を計測
する装置(血糖分析計など)において、 前記反応セルに前記被測定液を注入したのち、前記反応
電流の増大の開始時点を検出する反応開始検出手段と、
前記開始時点から所定時間を経過した後の反応電流を計
測する計測手段(マイコンなど)と、を備えるとともに
、前記所定時間経過後の反応電流から前記濃度等を求め
るようにした点、もしくはさらに前記反応開始検出手段
は、所定時間当たりの前記反応電流の増加量が、所定の
値を越えた時点を、前記開始時点とする手段(マイコン
など)であるようにした点、またはさらに前記反応開始
検出手段は、前記反応電流の大きさが、所定の値を越え
た時点を、前記開始時点とする手段(マイコンなど)で
あるようにした点にある。
【発明の実施例】
以下第1図、第2図に基づいて本発明の詳細な説明する
。第1図(^)は本発明の一実施例としての、マイコン
の要部の動作を説明するフローチャート、第1図(B)
は同図(^)中の反応開始判別動作の細部手順を示すフ
ローチャート、第2図は本発明の詳細な説明するための
反応特性図で第3図と同種のものである。 末完・明における装置の構成は第4図と同様であるが、
マイコン6は要部において第1図(^) 、 (B)の
ように動作する。 まず第2図を説明すると、特性21〜24(実線部)は
全血特性でそれぞれ血糖値50,100,150.20
0 (各−g/dl>のものの特性である。また特性2
0は第3図と同様血糖値(グルコース濃度) 150m
g/d1の標準液特性である。 同図に示すように、全血の反応電流及び標準液の反応電
流の経時特性は、凝血のため全血の反応が鈍化し始める
前までは相似の特性を示し、反応開始時点から同時間経
過後では、反応電流iは血糖値(グルコース濃度)と比
例関係にある。従って反応開始時点を正確に検出し、開
始時点より一定時間経過後(反応鈍化以前)の反応電流
を測定すれば、血糖値を高精度で短時間に測定できるこ
とになる。 次に第1図(A)を説明する。まずステップ100で、
全血についての測定モードか、標準液による較正モード
かを図外のモード指定手段(スイッチなど)を介して判
別する。ここで較正モードが指定されると、ステップ1
01〜103で標準液(例えばグルコース濃度150■
g/aj)により、基準となる反応電流lに基づく、A
DC5の出力電圧値v0(ディジタル変換値)を読み込
む。 すなわち標準液を反応セルPに滴下すると反応が始まる
。この開始時点をステップ101(細部手順は後述)で
検出し、検出後ステップ102で一定時間、例えば15
秒の経過を待ち、ステップ103で反応電圧としてのA
DC5の出力ディジタル変換値を読み取り基準値V、と
して図外のメモリに記憶する。 次に全血測定モードが指定され、全血が反応セルPに滴
下されると、前記101〜103と同様な手順111〜
113で反応電圧としてのADC5の出力ディジタル変
換値を読み取り、これを測定値Vとして前記と同様にメ
モリに記憶する。これにより次のステップ114で次式
(2)のように、血糖値Xが算出できる。 X = 150 ・V / V *   −・−=−=
−=−・−= (21次のステップ115では(2)式
で算出された血糖値を図外の表示手段に表示する。 第1図(B)は前記第1図(A)ステップ101及び1
11における、反応開始時点検出の詳細手順の例を示す
、なお同TEJ(B)中n、mは補助変数である。 まずステップ201で補助変敗nを1に初期セットした
のち、ステップ202で所定時間(例えば0.25秒)
ごとに、反応電圧としてのADC5の出力ディジタル変
換値を読み込み、これをV、として、メモリに記憶する
。ステップ203では変敗nが6以上となったか否かを
判別し、未満(分岐N)であれば、ステップ206に移
り変数nをインクリメントする。このようにしてステッ
プ202→203→206の手順を繰返し、変数nが6
を越えると(ステップ2039分岐Y)、ステップ20
4 、205で反応の進行の程度を判別する。つまりス
テップ204では、n−w 5の場合、 ΣVm−ΣVm −(V、−富÷Va−++Vs  )      (V
m−s+ Vm−e+ Va−a)−(Va +Vs 
+V&)  (Vl +V* +V3)の値、Ipち反
応電圧の所定時間当たりの変化量をノイズ読込みの影響
を除くため、平均値の形で求め、ΔVとして記憶する。 ステップ205では前記変化量ΔVが所定値8以上であ
るか否かを判別し、a以上(分岐Y)であれば反応開始
として、この手順を終わる。しかしa未満(分岐N)で
あれば反応は未開始であるとして、ステップ206に進
み、変敗nをインクリメントする。 次はステップ202で新たにディジタル変換値を読込み
、新たなV、を記憶する0次にステップ203(分岐Y
)を経てステップ204において、n−7の場合、 = (Vs +V& 十V?)  (Vl +V3 +
V*)の値(移動平均値)を求めΔVとして記憶し、以
後、値ΔVが所定値aを越えるまではステップ205→
206→202〜205の動作を繰り返す。 なお反応開始時点の判別方法としては、第1図(B)の
手順のように所定時間当たりの反応電流i(従って反応
電圧)の増加量が所定値を越えた時点として判別する方
法のほか、反応電流iが所定値を越えた時点を用いるこ
とも可能である。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、自動
的に反応開始時点を検出し、反応開始時点から、一定時
間経過後の反応電流値により、血糖値を算出する方式と
したため、検体血液を全血のまま希釈することな(、血
糖値測定を簡単な操作で短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (B)は本発明の一実施例としての
要部の動作を示すフローチャート、第2図は本発明の詳
細な説明する特性図、第3図は反応電流の一般的な時間
的推移を示す特性図で第2図と同種のものである。第4
図は固定化酵素膜利用計測装置の基本構成を示すブロッ
ク回路図である。 P:反応セル、Pp、Pn:電極、五:反応電流、2:
電流/電圧変換回路(i/Vアンプ)、3:オートゼロ
回路、4:アンプ、5+A/Dコンバータ(ADC) 
、6 :マイクロコンピュータ(A) 一!&  I  M4 8血#恨 22図 牙3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)固定化酵素膜と2つの電極とを備えた反応セルに、
    被測定物質を含んだ液体(以下被測定液という)を注入
    して前記電極間に所定電圧を加え、このとき前記電極間
    を流れる反応電流を測定することにより、前記被測定物
    質の濃度等を計測する装置において、 前記反応セルに前記被測定液を注入したのち、前記反応
    電流の増大の開始時点を検出する反応開始検出手段と、
    前記開始時点から所定時間を経過した後の反応電流を計
    測する計測手段と、を備えるとともに、前記所定時間経
    過後の反応電流から前記濃度等を求めることを特徴とす
    る固定化酵素膜利用計測装置。 2)特許請求の範囲第1項に記載の装置において、前記
    反応開始検出手段は、所定時間当たりの前記反応電流の
    増加量が、所定の値を越えた時点を、前記開始時点とす
    る手段であることを特徴とする固定化酵素膜利用計測装
    置。 3)特許請求の範囲第1項に記載の装置において、前記
    反応開始検出手段は、前記反応電流の大きさが、所定の
    値を越えた時点を、前記開始時点とする手段であること
    を特徴とする固定化酵素膜利用計測装置。
JP60147884A 1985-07-05 1985-07-05 固定化酵素膜利用計測装置 Pending JPS629265A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63304150A (ja) * 1987-04-09 1988-12-12 ノバ・バイオメディカル・コーポレーション グルコース検定用酵素電極及びグルコース検定方法
JP2001033419A (ja) * 1999-06-15 2001-02-09 Lifescan Inc 電気化学的測定のタイミングを開始するための試料の検出
JP2007114197A (ja) * 2005-10-17 2007-05-10 Lifescan Inc 生理液の測定方法

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