KR20100101591A

KR20100101591A - 컨트롤 액의 판별 방법 및 분석 장치

Info

Publication number: KR20100101591A
Application number: KR1020107011845A
Authority: KR
Inventors: 아키코 오카미; 히로카즈 마츠다
Original assignee: 아크레이 가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-09-17
Also published as: WO2009057794A1; JPWO2009057794A1; TW200940983A; US20100264942A1; CN101842695A; EP2211169A1

Abstract

본 발명은, 분석 용구를 이용하여 시료중의 특정 성분을 분석하는 시스템에 있어서, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 방법에 관한 것이다. 이 판별 방법은, 분석 용구에 있어서의 제1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가했을 때의 응답치를 측정하는 제1 단계(S2), 응답치에 있어서의 극대치 또는 극대치에 관련된 관련값을 미리 정해진 임계치와 비교하는 제2 단계(S3), 극대치 또는 관련값과 임계치와의 비교 결과에 기초하여, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 제3 단계(S4)를 포함하고 있다.

Description

컨트롤 액의 판별 방법 및 분석 장치{CONTROL LIQUID IDENTIFYING METHOD AND ANALYSIS DEVICE}

본 발명은, 시료 중의 특정 성분을 분석하는 경우에 있어서, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 방법 및 분석 장치에 관한 것이다.

혈액 중에 있어서의 글루코오스 농도 등 생체 정보를 아는 것은, 각종 질환의 발견 및 치료에 중요하다. 혈액중의 생체 정보를 얻는 방법으로서는, 바이오 센서 등의 분석 용구를 이용하는 방법이 있다. 이 방법은, 분석 용구에 설치된 반응 시약층에 혈액 시료를 공급하여 혈액 시료와 시약을 반응시켜, 그 때의 반응 생성물에 근거해 혈액 시료에 있어서의 특정 성분의 농도에 따른 정보를, 전기 화학적 방법 혹은 광학적 방법을 이용해 농도 측정 장치에서 검출하는 것이다.

이러한 농도 측정 장치에 있어서는, 측정 결과의 신뢰성을 확보하기 위해서, 장치를 장기간 사용하지 않았던 경우, 혹은 일정 기간 마다 장치가 정상적으로 가동하는지 여부를 검사할 필요가 있다. 통상, 농도 측정 장치의 검사는, 측정자가 농도 측정 장치를 조작해 수동으로 컨트롤 액 측정 모드를 선택하는 것과 동시에 장치에 분석 용구를 장착해, 분석 용구에 컨트롤 액을 공급함으로써 행해지고 있다.

이러한 방법에서는, 측정자로서는, 장치의 가동 검사를 행하기 위한 조작이 필요하게 될 뿐만 아니라, 장치의 검사 종료 후에는, 통상의 측정 모드로 되돌리기 위한 조작이 또한 필요하게 되어 부담이 크다. 또한, 통상의 측정 모드로부터 컨트롤 액 측정 모드에의 모드 변경을 행하지 않고 장치의 검사를 행해 버리거나, 그것과는 반대로, 컨트롤 측정 모드로부터 통상의 측정 모드에의 모드 변경을 행하지 않고 시료의 측정을 행해 버린다고 하는 사태도 생긴다. 그 결과, 정확한 검사 결과 혹은 측정 결과를 얻지 못하고, 재검사나 재측정의 필요가 생기는 등의 불편이 생긴다. 또한, 측정자가 측정치의 관리를 행하고 있는 경우에는, 관리 데이터 중에 불필요한 컨트롤 액의 측정 결과가 혼재해 버려, 측정치의 관리를 적절히 행할 수 없게 된다.

이러한 불편을 해소하기 위해서, 농도 측정 장치에 있어서 컨트롤 액을 자동적으로 인식하여, 장치의 검사를 행하는 것이 제안되어 있다(예를 들어 특허 문헌 1-3 참조).

특허 문헌 1에 기재의 방법은, 전혈과 컨트롤 액 사이에서의 반응 시약층의 용해성의 차이에 착안한 것이며, 전혈과 컨트롤 액 사이에서의 측정 전류치의 차이에 근거하여, 전혈과 컨트롤 액을 구별하는 것이다.

특허 문헌 2에는, 특허 문헌 1과 동일하게, 전기 화학적 방법을 이용한 측정 시스템에 있어서, 측정 전류치의 차이에 근거해, 전혈과 컨트롤 액을 판별하는 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 3에 기재한 방법은, 전기 화학적 방법을 이용한 측정 시스템에 있어서, 전극식 바이오 센서에 대해서, 작용극 및 대극에 부가하여 검지용 전극을 마련하는 한편, 검지용 전극을 이용해 얻어지는 산화 전류로부터 컨트롤 액을 자동적으로 판별하는 것이다. 특허 문헌 3에 기재된 방법은, 컨트롤 액이 바이오 센서의 시약 반응층과의 반응에 의해 얻어지는 산화 전류의 거동과, 시료와 반응 시약층이 반응 했을 때에 얻어지는 산화 전류의 거동이 다른 것에 착안한 것이며, 특정 시간 경과시의 산화 전류치 혹은 산화 전류치의 경시 변화에 근거해, 시료와 컨트롤 액을 자동적으로 구별하는 것이다.

그러나, 특허 문헌 1내지 3에 기재한 방법은, 응답 전류의 경시 변화로부터 컨트롤 액과 시료를 판별하는 것이다. 그 때문에, 복수 농도의 컨트롤 액과 여러 가지의 농도의 시료를 구별하는 것은 곤란하다. 특히, 혈액 시료 중의 글루코오스를 측정하는 경우에는, 응답 전류가 혈액중의 적혈구 용적률치의 영향을 받기 때문에, 여러 가지의 농도 및 적혈구 용적률의 혈액 시료와 컨트롤 액을 구별하는 것은 곤란하다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 2003-114214호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 2005-531760호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 2001-20871호 공보

본 발명은, 측정자의 부담을 경감하면서 오측정이 생기는 것을 억제하면서, 컨트롤 액을 정확하게 판별할 수 있도록 하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명의 제1 측면에서는, 분석 용구를 이용해 시료 중의 특정 성분을 분석하는 시스템에 있어서, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 방법이며, 상기 분석 용구에 있어서의 제1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가했을 때의 응답치를 측정하는 제 1 단계와, 상기 응답치에 있어서의 극대치 또는 상기 극대치에 관련된 관련값을 미리 정한 임계치와 비교하는 제2 단계와, 상기 극대치 또는 상기 관련값과 상기 임계치와의 비교 결과에 근거해, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 제3 단계를 포함하는 컨트롤 액의 판별 방법이 제공된다.

여기서, 본 발명에서는, 특별한 지정이 없는 한, 응답치라고 하는 경우에는 전류치 및 전압치를 포함하고, 극대치라고 하는 경우에는 최대치 및 1또는 복수의 피크치를 포함하고, 관련값이라고 하는 경우에는 복수의 극대치가 나타날 때, 그들 극대치의 평균치 및 적산치를 포함하고 있다.

상기 제1 단계에 있어서는, 예를 들어 적어도 하나의 펄스를 포함한 파형의 전압이 인가된다. 바람직하게는, 상기 제1 단계에서 있어서는, 복수의 펄스를 포함한 파형, 예를 들어 교류 파형의 전압이 인가된다. 여기서, 교류 파형이란, 값이 주기적으로 변화하는 경우를 의미하며, 반드시 값이 정부(正負)로 변화하는 경우에는 한정되지 않는다.

상기 분석 용구는, 상기 시료를 분석하기 위해 이용되는 제3 및 제4 전극을 또한 구비하고 있어도 무방하다.

상기 시료는, 예를 들어 전혈이며, 상기 컨트롤 액은, 예를 들어 상기 전혈보다 고농도의 염화나트륨 등의 전해질을 포함한 것이다.

본 발명의 제2 측면에서는, 분석 용구를 이용해 시료 중의 특정 성분을 분석하는 장치에 있어서, 상기 분석 용구에 있어서의 제1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가하기 위한 전원과, 상기 제 1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가했을 때의 응답치를 측정하는 측정부와, 상기 응답치에 있어서의 극대치 또는 상기 극대치와 관련된 관련값을, 미리 정한 임계치와 비교해, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 연산부를 포함한 분석 장치가 제공된다.

상기 전원은, 예를 들어 교류 전원이다.

도 1은 본 발명에 관한 컨트롤 액의 판별 방법의 적용 대상이 되는 분석 시스템의 일례를 나타내는 전체 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 분석 시스템에서 사용하는 바이오 센서의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 바이오 센서의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 V-V선에 따르는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 분석 시스템의 블록도이다.
도 7은 본 발명에 관한 컨트롤 액의 자동 판별 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 바이오 센서의 검지극에의 전압 인가 패턴 및 응답 전류의 예를 나타내는 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 바이오 센서의 검지극에의 전압 인가 패턴의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 10a 및 도 10b는 바이오 센서의 검지극에의 전압 인가 패턴의 또 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 11a 내지 도 11c는 실시예 1에 있어서의 바이오 센서의 검지극에의 전압 인가 패턴 및 출력 전압의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12a 내지 도 12c는, 실시예 2에 있어서의 출력 전압(응답 전류)의 타임 코스에서 복수의 출력 피크의 평균치를 나타내는 그래프이다.
도 13a 내지 도 13f는 실시예 3에 있어서의 출력 전압(응답 전류)의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 3에 있어서의 복수회의 출력 전압(응답 전류)의 측정에서 피크치의 평균치를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 대해서, 도면을 참조해 구체적으로 설명한다.

도 1에 나타낸 분석 장치(1)는, 바이오 센서(2)를 이용해, 시료 중의 특정 성분의 농도를 측정하도록 구성된 것이다.

도 2내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 바이오 센서(2)는, 일회용으로 구성되어 있고, 전체적으로 평판상의 형태로 형성되어 있다. 상기 바이오 센서(2)는, 대략 직사각 형상의 기판(20)에 대하여, 스페이서(21)를 사이에 두고 커버(22)를 접합한 구성이다. 바이오 센서(2)에서는, 각 요소(20~22)에 의해 기판(20)의 길이 방향 D1, D2로 연장되는 캐필러리(23)가 규정되어 있다.

스페이서(21)는, 캐필러리(23)의 높이 치수를 규정하기 위한 것이며, 예를 들어 양면 테이프나 핫멜트 접착제에 의해 구성되어 있다. 이 스페이서(21)에는, 캐필러리(23)의 폭 치수를 규정하기 위한 슬릿(21A)이 설치되어 있다.

커버(22)는, 캐필러리(23) 내부의 기체를 외부로 배기하기 위한 배기구(22A)를 구비하고 있다. 상기 커버(22)는, 예를 들어 비닐론이나 고결정화 PVA등의 젖음성이 높은 열가소성 수지에 의해 형성되어 있다.

기판(20)은, 절연 수지 재료에 의해 커버(22)보다 큰 형상으로 형성되어 있고, 그 상면에는, 전극(24, 25, 26, 27) 및 시약층(28)이 형성 되어 있다.

전극(24, 25)은, 캐필러리(23)에 도입된 혈액 등의 시료의 분석을 행하기 위해서 이용되는 것이다. 전극(24)은 작용극(24A)을 포함하고 있고, 전극(25)은 대극(25A)을 포함하고 있다. 작용극(24A) 및 대극(25A)은, 캐필러리(23)에 도입된 시료에 전압을 인가하기 위한 것이며, 캐필러리(23)에 대해 노출되어 있다.

전극(26, 27)은, 캐필러리(23)에 도입된 액체가 컨트롤 액인지 여부를 판단하기 위해 이용되는 것이다. 전극(26, 27)은, 검지극(26A, 27A)을 구비하고 있다. 검지극(26A, 27A)은, 캐필러리(23)에 도입된 액체에 전압을 인가하기 위한 것이며, 캐필러리(23)에 대해 노출되어 있다.

전극(24~27)은 또한, 분석 장치(1)에 바이오 센서(2)를 장착 했을 때, 후술하는 분석 장치(1)의 단자(31~34)(도 6 참조)에 접촉시키기 위한 단부(24B, 25B, 26B, 27B)를 구비하고 있다.

시약층(28)은, 작용극(24A) 및 대극(25A)을 덮도록 설치되고 있고, 캐필러리(23) 내부에 배치되어 있다. 상기 시약층(28)은, 예를 들어 산화 환원 효소 및 전자 전달 물질을 포함하고 있고, 혈액 등의 시료나 컨트롤 액에 대해서 용이하게 용해하는 고체상으로 형성되어 있다.

산화 환원 효소는, 시료에 있어서의 피분석 성분의 종류에 따라 선택되며, 예를 들어 글루코오스를 분석하는 경우에는, 글루코오스옥시다아제(GOD)나 글루코오스디히드로게나아제(GDH)를 이용할 수 있고, 전형적으로는 PQQGDH를 사용할 수 있다. 전자 전달 물질로서는, 예를 들어 루테늄 착체나 철 착체를 사용 할 수 있고, 전형적으로는 [Ru(NH₃)₆]Cl₃이나 K₃[Fe(CN)₆]를 사용 할 수 있다.

캐필러리(23)는, 모세관 현상을 이용해 액체(시료 혹은 컨트롤 액)를 배기구(22A)를 향해서 이동시킴과 동시에, 도입된 액체를 보유 지지하기 위한 것이다. 캐필러리(23)의 내부에 액체를 도입한 경우에는, 시약층(28)이 용해하게 되어, 캐필러리(23)의 내부에 전자 전달 물질, 산화 환원 효소 및 액체를 포함한 액상 반응계가 구축된다.

여기서, 시료로서는, 혈액, 소변 혹은 타액 등의 생화학적 시료가 이용되고, 시료에 있어서의 분석 대상이 되는 특정 성분으로서는, 글루코오스, 콜레스테롤 혹은 유산을 들 수 있다.

컨트롤 액으로서는, 글루코오스 등의 특정 성분, 완충액 및 전해 질을 포함하는 것이 이용된다.

완충액은, 목적으로 하는 pH 범위에서 완충능이 있는 것이면 좋고, 예를 들어 안식향산염, 트리스, 혹은 2-몰포리노에탄술폰산(MES)을 사용 할 수 있다.

전해질로서는, 예를 들어 시료가 혈액 등의 생화학적 시료인 경우에는, 염화나트륨이 채용된다. 컨트롤 액에 있어서의 염화나트륨의 농도는, 예를 들어 1OmM 이상, 바람직하지는 300mM이상으로 된다. 여기서, 컨트롤 액에 있어서의 전해질 농도, 예를 들어 염화나트륨 농도를 크게 설정 했을 경우, 전극(26, 27)(검지극(26A, 27A))에 교류 전압을 공급 했을 때의 응답을 크게 하는 것이 가능하게 된다.

컨트롤 액에는 또한, 증점제, 방부제, 혹은 색소 등을 첨가해도 좋다. 증점제로는, 공지의 여러 가지의 것, 예를 들어 폴리비닐 알코올(PVA) 혹은 에코 고무(키산탄 고무) 등을 사용 할 수 있다. 방부제로서는, 공지의 여러 가지의 것, 예를 들어 이소티아조론을 사용할 수 있다. 색소로서는, 컨트롤 액을 착색할 수 있는 것이면 좋고, 예를 들어 식용 적색 40호, 식용 적색 106호, 식용 청색 1호 등의 식용 색소를 사용할 수 있다.

5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 분석 장치(1)는, 커넥터부(3) 및 폐기 기구(4)를 구비하고 있다.

커넥터부(3)는, 바이오 센서(2)가 장착되는 부분이며, 단자대 (30)에 복수의 단자(31, 32, 33, 34)를 고정한 구성이다.

단자(31, 32)는, 바이오 센서(2)의 작용극(24A)과 대극(25A) 사이에 전압을 인가하기 위한 것이며, 커넥터부(3)에 바이오 센서(2)를 장착했을 때 전극(24, 25)의 단부(24B, 25B)에 접촉하는 것이다. 한편, 각 단자(33, 34)는, 바이오 센서(2)의 검지극(26A, 27A)과의 사이에 전압을 인가하기 위한 것이며, 커넥터부(3)에 바이오 센서(2)를 장착했을 때에 전극(26, 27)의 단부(26B, 27B)에 접촉하는 것이다.

각 단자(31~34)는, 선단부가 판 용수철로서 구성되어 있어, 커넥터부(3)에 바이오 센서(2)를 장착했을 때, 커넥터부(3)에 대해 바이오 센서(2)를 적절히 보유 지지시키는 역할도 한다.

폐기 기구(4)는, 사용이 끝난 바이오 센서(2)를 분석 장치(1)로부터 폐기하기 위한 것이다. 상기 폐기 기구(4)는, 코일 용수철(40)에 의해서 가압(付勢)된 조작 레버(41)를 구비한다.

조작 레버(41)는, 바이오 센서(2)를 밀어내는 푸쉬 부재(42)를 이동시키기 위해서 조작되는 부분이며, 그 일부가 하우징(10)으로부터 노출된 상태에 있어서, 하우징(10)에 대해서 D1, D2 방향으로 왕복이동 가능하게 되어 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 분석 장치(1)는 또한, 직류 전원(11), 교류 전원(12), 전류 측정부(13), 연산부(14) 및 제어부(15)를 구비하고 있다.

직류 전원(11)은, 단자(31, 32)를 통해 바이오 센서(2)의 작용극(24A)과 대극(25B) 사이에 전압을 인가하기 위한 것이다.

교류 전원(12)는, 단자(33, 34)를 통해 바이오 센서(2)의 검지극(26A)과 검지극(27B) 사이에 전압을 인가하기 위한 것이다.

전류 측정부(13)는, 작용극(24A)과 대극(25A) 사이에 직류 전압을 인가했을 때, 혹은 검지극(26A, 27A) 사이에 교류 전압을 인가했을 때의 응답 전류치를 측정하기 위한 것이다.

연산부(14)는, 전류 측정부(12)에서의 측정 결과에 기초하여, 시료 중의 특정 성분의 농도를 연산하거나, 혹은 바이오 센서(2)에 점착 된 액체가 시료인지 컨트롤 액인지를 판별하는데 필요한 연산을 행하는 것이다.

제어부(15)는, 직류 전원(11) 및 교류 전원(12)에 의한 전압 인가 상태의 제어, 전류 측정부(13)에 있어서의 측정 타이밍의 제어, 및 연산부(14)의 연산 동작을 비롯한 각종 동작을 제어하는 것이다.

다음에, 분석 장치(1)의 동작의 일례에 대해서, 도 7에 흐름도를 참조하면서 설명한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 분석 장치(1)에서는, 바이오 센서(2)가 장착된 경우, 먼저 바이오 센서(2)의 캐필러리(23)에 액체가 공급되었는지 여부를 판단한다(S1). 이 판단은, 바이오 센서(2)에 있어서의 작용극(24A), 대극(25A) 및 검지극(26A, 27A) 중 적어도 2개의 극이 액락(liquid junction)했는지 여부를 검출함으로써 행해진다. 즉, 바이오 센서(2)의 캐필러리(23)에 액체가 공급되었을 경우에는, 바이오 센서(2)의 캐필러리(23)에서 생기는 모세관력에 의해 캐필러리(23)가 액체에 의해 채워져 간다. 그 때문에, 작용극(24A), 대극(25A) 및 검지극(26A, 27A) 중 적어도 2개의 극 사이에 직류 전원(11) 또는 교류 전원(12)에 의해서 전압을 인가함으로써, 2개의 극 사이에 전류가 흐른다. 그 결과, 전류 측정부(31)에 있어서 응답 전류를 측정하는 것과 동시에, 전류 측정부(31)에서의 측정 결과를 모니터링하는 것에 의해, 2개의 극 사이가 액락했는지 여부, 즉 캐필러리(23)에 액체가 공급되었는지 여부를 검출할 수 있다. 전형적으로는, 액체가 공급되었는지 여부의 판단은, 캐필러리(23)에 있어서 액체의 이동 방향 D2의 하류측에 있는 작용극(24A)과 대극(25A) 사이가 액락했는지를 검출하는 것에 의해 행해진다.

제어부(15)는, 바이오 센서(2)에 액체가 공급되었다고 판단한 경우에는(S1:YES), 바이오 센서(2)에 공급된 액체가 시료 및 컨트롤 액 중 어느 것인지를 판별한다(S2~S4). 한편, 제어부(15)는, 바이오 센서(2)에 액체가 공급되어 있지 않다고 판단한 경우에는(S1:NO), 액체가 공급 되었다고 판단될 때까지, 반복하여 S1의 판단을 행한다. 단, 소정 회수의 판단을 반복해도 액체가 공급되어 있지 않다고 판단되거나(S1:NO), 혹은 최초의 판단으로부터 일정 시간 경과해도 액체가 공급되어 있지 않다고 판단되는 경우에는(S1:NO), 에러 처리를 행하도록 해도 좋다.

여기서, 제어부(15)에 의해서 액체가 공급되었다고 판단된 경우에는(S1:YES), 우선 교류 전원(12)에 의해서 검지극(26A, 27A) 사이에 전압을 인가한 상태에서, 검지극(26A, 27A)으로부터의 응답 전류를 전류 측정부(13)에 대해 일정 시간마다 측정한다(S2). 응답 전류를 측정하는 시간 간격은, 예를 들어 0.01초~1초의 범위로부터 선택된다.

검지극(26A, 27A)에의 전압의 인가는, 예를 들어 도 8a에 나타낸 패턴과 같이 구형 펄스가 반복해 공급되는 교류 파형으로서 행해진다. 도 8a에 있어서는, 캐필러리(23)에 액체가 공급 된 것이 확인된 시점을 0초로 하고 있다. 여기서, 인가 전압은, 예를 들어 최대치가 0.1~2.OV, 인가 시간(펄스 폭)이 1~10초, 주파수가 0.1 Hz 이상으로 된다.

한편, 전압 인가시의 응답 전류는, 전압 인가 패턴을 도 8a에 나타낸 교류 파형으로 한 경우에는, 도 8b에 나타낸 것처럼 전압 인가 펄스에 대응한 복수의 펄스를 포함한 패턴으로 된다. 응답 전류의 각 펄스는, 매우 급격한 상승 후에 일정 값에 점점 가까워지는 패턴으로 됨과 동시에, 시료와 컨트롤 액에서는 상승시의 피크 전류치가 다른 것으로 된다. 예를 들어 시료로서 전혈을 이용하는 한편, 컨트롤 액으로서 염화 나트륨 및 완충제를 포함하는 것을 이용하는 경우에는, 전혈(실선)의 피크 전류치 A1보다도 컨트롤 액(쇄선)의 피크 전류치 A2가 커진다. 그 때문에, 응답 전류에 있어서 펄스의 피크 전류치 혹은 피크 전류에 관련된 관련값이 소정의 임계치보다 크거나, 혹은 작은 것에 의해, 혈액과 컨트롤 액을 구별하는 것이 가능해진다.

이어서, 연산부(14)는, 임계치와 비교하기 위한 비교치를 결정한다(S3). 여기서, 도 8 A에 나타낸 전압 인가 패턴에서는, 도 8b에 나타낸 것처럼 복수의 피크 전류치 A1, A2가 나타나게 되지만, 비교치로서는, 시료와 컨트롤 액을 구별 가능하다면, 어떠한 피크 전류치를 채용해도 무방하며, 또한 복수의 피크 전류치 A1, A2 중 최대치 혹은 최소치, 혹은 복수의 피크 전류치 A1, A2의 평균치나 적산치를 채용해도 좋다.

컨트롤 액의 판별시의 전압 인가 패턴으로서는, 도 9a에 나타낸 바와 같이 1개의 구형 펄스만을 포함하는 파형이어도 좋다. 그 경우에는, 응답 전류치로서 도 8b에 나타낸 펄스와 동일한 펄스가 1개 나타나기 때문에, 이 펄스의 피크 전류치 혹은 피크 전류에 관련된 관련값에 기초하여, 시료와 컨트롤 액을 판별할 수 있다. 도 9a에 나타낸 전압 인가 패턴은, 교류 전원(12)에 의해 공급하는 것이 가능하지만, 직류 전원(11)에 의해서도 공급할 수 있다. 그 때문에, 직류 전원(11)에 의해 도 9a에 나타낸 패턴의 전압을 공급하는 경우에는, 교류 전원(12)을 생략 해도 좋다:

또한, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 컨트롤 액의 판별시의 전압 인가 패턴으로서는, 직류 전압을 인가해도 좋고, 그 경우에도 교류 전원(12)을 생략할 수 있다.

연산부(14)는 또한, 비교치와 임계치를 비교하여, 캐필러리(23)에 도입된 액체가 시료 및 컨트롤 액 중 어느 것인지를 판별한다(S4). 여기서, 임계치는, 예를 들어 컨트롤 액의 응답 전류에 있어서 최대치의 70~80%에 상당하는 값, 혹은 시료의 응답 전류에 있어서 최대치의 110~120%에 상당하는 값으로 설정된다.

제어부(15)는, 비교치가 임계치보다 작은 경우에 캐필러리(23)에 도입된 액체가 시료라고 판단하고(S4:YES), 비교치가 임계치보다 큰 경우 캐필러리(23)에 도입된 액체가 컨트롤 액이라고 판단한다(S4:NO).

제어부(15)는, 캐필러리(23)에 도입된 액체가 시료라고 판단했을 경우에는(S4:YES), 시료 중의 특정 성분의 분석을 행한다(S5). 이 분석은, 작용극(24A)과 대극(25A) 사이에 직류 전원(11)에 의해서 직류 전압을 인가했을 때의 응답 전류치에 근거해 행할 수 있다. 보다 구체적으로는, 특정 성분의 분석은, 직류 전압을 인가하고 나서 일정시간 후에 있어서의 응답 전류치를, 응답 전류치와 특정 성분의 농도와의 관계를 나타내는 검량선이나 대응표에 적용시키는 것에 의해 행할 수 있다.

또한, 시료로서 전혈을 이용하는 경우에는, 검지극(26A, 27A)에 있어서의 응답 전류치에 근거해, 적혈구 용적률치의 영향을 제외하기 위한 보정을 행해도 좋다. 이 경우의 보정은, 공지의 방법을 채용할 수 있다.

한편, 제어부(15)는, 캐필러리(23)에 도입된 액체가 컨트롤 액이라고 판단했을 경우에는(S4:NO), 컨트롤 액을 이용해 분석 장치(1)의 상태를 검사한다(S6). 이 검사는, 통상의 시료 분석과 동일하게 행해지고, 예를 들어 컨트롤 액을 분석했을 때의 특정 성분이 소정의 범위에 있을 때 분석 장치(1)가 정상적으로 가동하고 있다고 판단하는 한편, 특정 성분의 농도가 소정의 범위에 없을 때 분석 장치(1)에 이상이 있다고 판단한다.

분석 장치(1)에서는, 컨트롤 액을 측정할 때에, 측정자가 컨트롤 액을 측정하기 위한 모드 선택을 행할 필요가 없어, 측정자의 부담이 경감 된다. 또한, 컨트롤 액을 자동으로 판별하도록 하면, 통상의 측정 모드로부터 컨트롤 액 측정 모드에의 모드 변경을 행하지 않고 분석 장치(1)의 검사를 행해 버리거나, 그것과는 반대로, 컨트롤 액 측정 모드로부터 통상의 측정 모드에의 모드 변경을 행하지 않고 시료의 측정을 행해 버린다고 하는 사태도 생기지 않는다. 그 결과, 정확인 검사 결과 혹은 측정 결과를 얻을 수 있게 되어, 재검사나 재측정의 필요가 생기기 어렵고, 측정치를 관리하는 경우에 있어서도, 관리 데이터에 컨트롤 액의 측정치가 혼재해 버리는 것을 회피할 수 있다.

본 발명은, 앞서 설명한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 분석 장치(1)나 바이오 센서(2)의 구성은 도시한 것에 한정되지 않는다.

또한, 컨트롤 액을 판별할 때의 바이오 센서의 검지극(26A, 27A)에 인가하는 전압의 패턴은, 도 8a, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 패턴에 한정되지 않고, 예를 들어 도 10a 내지 도 10d에 나타낸 패턴, 그 외의 패턴이어도 좋다.

도 10a에 나타낸 패턴은 복수의 사다리꼴형 펄스를 포함하는 교류 파형이며, 도 10b에 나타낸 패턴은 복수의 삼각 펄스를 포함하는 교류 파형이며, 도 10c에 나타낸 패턴은 복수의 정현 펄스(반주기분)를 포함하는 교류 파형이며, 도 10d에 나타낸 패턴은 정현 파형이다. 도 10a 내지 도 10d에 나타낸 패턴은, 복수의 펄스를 포함하는 파형이었지만, 검지극(26A, 27A)에 인가하는 전압의 패턴은, 1개의 펄스만을 포함한 파형이어도 좋다.

본 발명은 또한 시료 중의 특정 성분을 광학적으로 분석하도록 구성된 분석 시스템에도 채용할 수 있다.

실시예 1

본 실시예에서는, 교류 전압을 공급했을 때의 응답 전류의 극대치에 근거해 혈액 시료와 컨트롤 액을 판별할 수 있는지 여부를 검토했다.

응답 전류의 측정은, 바이오 센서(「X 센서」: 아크레이 주식회사제)에 있어서 시약층을 마련하지 않은 것을 이용했다. 「X 센서」는, 한 쌍의 전극을 구비하는 것이며, 이들 전극을 검지극으로 했다.

컨트롤 액으로서는, 하기 표 1이 나타내 기본 조성에, 염화 나트륨 농도를 500mM, 글루코오스 농도를 103mg/dL로 설정한 것을 사용 했다.

혈액 시료로서는, 적혈구 용적률치(Hct)를 40%, 글루코오스 농도를 120mg/dL로 설정한 것을 사용했다.

응답 전류는, X 센서의 한 쌍의 전극(검지극) 사이에, 도 11a에 나타낸 패턴으로 전압을 인가하는 것에 의해 측정했다. 전압의 인가는, 교류 전원을 이용해, 최대 인가 전압이 1V인 구형 펄스를 주파수 10Hz로 하여 공급했다. 응답 전류는, 샘플링 간격을 20u sec, 측정 시간을 10초간으로 하여 측정했다. 응답 전류의 측정 결과는, 전류치를 전압으로 환산한 값으로 하여, 전혈에 대해서는 도 11b에, 컨트롤 액에 대해서는 도 11c에 각각 나타내었다.

도 11b 및 도 11c에 나타낸 바와 같이, 전혈 및 컨트롤 액 모두, 출력 전압(응답 전류)은 구형 펄스를 공급했을 때에 순간적으로 상승하고, 그 후에 일정 값에 점점 가까워지는 경향에 있고, 구형 펄스를 공급하고 있지 않을 때에는 약 제로였다. 즉, 전혈 및 컨트롤 액의 출력 전압(응답 전류)은, 복수의 피크치가 있는 타임 코스로 되었다. 1A, 출력 전압(응답 전류)의 피크치는, 컨트롤 액이 전혈보다 커졌다. 그 때문에, 교류 전압을 인가했을 때의 출력 전압(응답 전류)의 피크치에 의해, 컨트롤 액과 전혈을 판별할 수 있는 것이라고 생각할 수 있다.

또한, 검지극에 교류 전압을 공급하는 경우에 한정하지 않고, 검지극에 싱글 펄스를 공급했을 때에도, 출력 전압(응답 전류)이 피크치를 갖게 되는 것은 분명하다. 그 때문에, 검지극에의 싱글 펄스(도 11a의 1주기분)의 공급에 의해서도, 피크치에 의해, 컨트롤 액과 전혈을 판별할 수 있는 것이라고 생각할 수 있다.

실시예 2

본 실시예에서는, 교류 전압을 공급 했을 때의 응답 전류의 극대치에 근거해, 염화나트륨 및 글루코오스의 농도가 다른 복수의 컨트롤 액과, 적혈구 용적률치가 다른 복수종의 전혈을 판별할 수 있는지 여부를 검토했다.

컨트롤 액으로서는, 상기 표 1에 나타낸 기본 조성에, 하기 표 2에 나타낸 조성으로 되도록 염화나트륨 및 글루코오스 농도를 첨가한 9종류의 것을 사용했다.

혈액 시료로서는, 적혈구 용적률치(Hct)가 다른 3종류의 전혈을 사용했다. Hct는 20%(시료 1), 40%(시료 2) 및 60%(시료 3)로 설정하고, 글루코오스 농도는 120mg/dL로 설정했다.

응답 전류는, 실시예 1과 동일한 조건으로 측정했다. 응답 전류의 측정 결과는, 응답 전류를 환산한 출력 전압의 타임 코스에 있어서 복수의 피크치의 평균치로서, 도 12a 내지 도 12c에 각각 나타냈다. 도 12a는 측정 개시부터 0~1초 사이에 있어서의 피크치의 평균치이고, 도 12b는 측정 개시부터 1~2초 사이에 있어서의 피크치의 평균치이고, 도 12c는 측정 개시부터 8~9초 사이에 있어서의 피크치의 평균치이다.

도 12a 내지 도 12c로부터 알 수 있는 바와 같이, 측정 시간이나 전혈의 Hct에 관계없이, 컨트롤 액에 있어서의 평균치가 전혈에 있어서의 평균치보다 커졌다. 그 때문에, 출력 전압(응답 전류)에 있어서 임의의 피크치에 의해, 혹은 피크치의 평균치에 의해, 컨트롤 액과 전혈을 판별할 수 있는 것이라고 생각할 수 있다.

또, 컨트롤 액에 관해서는, 염화나트륨의 농도가 높아질수록, 평균치가 커지는 경향에 있었다. 그 때문에, 컨트롤 액과 전혈을 보다 적절히 판별하기 위해서는, 컨트롤 액으로서 염화나트륨 농도가 비교적 큰 것, 예를 들어 500mM 이상인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

실시예 3

본 실시예에서는, 인가 전압을 정전압(직류 전압)으로 했을 때의 응답 전류의 극대치에 근거하여, 혈액 시료와 컨트롤 액을 판별할 수 있는지 여부를 검토했다.

컨트롤 액으로서는, 상기 표 1에 나타내 조성을 기본으로 하고, 글루코오스 농도가 다른 3종류의 것을 사용했다. 글루코오스 농도는, 46mg/dL(시료 1), 103mg/dL, (시료 2) 및 220mg/dL(시료 3)로 설정했다.

응답 전류는, X 센서의 한 쌍의 전극(검지극)에 1V의 정전압(도 9b참조)을 공급한 이외는, 실시예 1과 같은 조건으로 측정했다. 응답 전류의 측정 결과는, 타임 코스로서 도 13a 내지 도 13f에 각각 나타냈다. 또한, 동일 조성의 시료를 이용하여 응답 전류를 5회 측정했을 때의 피크치의 평균치에 대해서, 도 14에 나타냈다.

도 13a 내지 도 13f에 나타낸 바와 같이, 전혈 및 컨트롤 액 모두, 전압을 공급한 순간에 출력 전압(응답 전류)이 상승하고, 그 후에 일정 값에 점점 가까워지는 경향에 있고, 피크치가 있는 타임 코스로 되었다. 한편, 출력 전압(응답 전류)의 피크치는, 컨트롤 액(도 13d 내지 도 13f)이 전혈(도 13a 내지 도 13c)보다 커졌다. 또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 복수회의 시행에 있어서의 피크치의 평균치는, 컨트롤 액이 전혈보다 커졌다. 그 때문에, 정전압(직류 전압)을 공급하는 경우에 있어서도, 출력 전압(응답 전류)의 피크치에 의해, 컨트롤 액과 전혈을 판별할 수 있는 것으로 생각할 수 있다.

1 : 분석 장치
2 : 바이오 센서(분석 용구)
24 : 전극(제 3전극)
24A : 작용극
25 : 전극(제 4전극)
25A : 대극
26, 27 : 전극(제1 및 제 2전극)
26A, 27A : 검지극

Claims

분석 용구를 이용하여 시료 중의 특정 성분을 분석하는 시스템에 있어서, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 방법이며,
상기 분석 용구에 있어서의 제1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가했을 때의 응답치를 측정하는 제1 단계와,
상기 응답치에 있어서의 극대치 또는 상기 극대치와 관련된 관련값을, 미리 정한 임계치와 비교하는 제2 단계와,
상기 극대치 또는 상기 관련값과 상기 임계치와의 비교 결과에 근거해, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 제3 단계를 포함하는 컨트롤 액의 판별 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서는, 적어도 1개의 펄스를 포함한 파형의 전압이 인가되는, 컨트롤 액의 판별 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 단계에서는, 복수의 펄스를 포함한 파형의 전압이 인가되는, 컨트롤 액의 판별 방법.
제3항에 있어서,
상기 파형은, 교류 파형인, 컨트롤 액의 판별 방법.
제1항에 있어서,
상기 분석 용구는, 상기 시료를 분석하기 위해서 이용하는 제3 및 제4 전극을 더 구비하는, 컨트롤 액의 판별 방법.
제1항에 있어서,
상기 시료는 전혈이며,
상기 컨트롤 액은 상기 전혈보다 고농도의 전해질을 포함하는, 컨트롤 액의 판별 방법.
분석 용구를 이용해 시료 중의 특정 성분을 분석하는 장치이며,
상기 분석 용구에 있어서의 제1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가하기 위한 전원과,
상기 제1 및 제2 전극 사이에 전압을 인가했을 때의 응답치를 측정하는 측정부와,
상기 응답치에 있어서의 극대치 또는 상기 극대치와 관련된 관련값을 미리 정한 임계치와 비교해, 시료와 컨트롤 액을 판별하는 연산부
를 포함하는 분석 장치.
제7항에 있어서,
상기 전원은 교류 전원인, 분석 장치.