TWI542873B - 測定裝置及其測定方法 - Google Patents

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Description

測定裝置及其測定方法
本發明係關於如下技術，該技術根據對試料施加訊號而獲得之響應，測定試料中所含之成分。
先前，已開發出了根據對如血液般之生物試料施加訊號而獲得之響應，獲得試料中的有醫學意義之成分之資訊的裝置及方法。例如於美國專利第7407811號說明書中揭示有如下方法：使用相對於施加至血液樣本之AC(Alternating Current，交流)訊號之響應及溫度，決定血液樣本之血容比值，將相對於施加至血液樣本之DC(Direct Current，直流)訊號之響應、與該血容比值及溫度加以組合，顯示血液樣本之葡萄糖濃度。藉此，消除因血液樣本之溫度及血容比位準之變化而產生之誤差，從而正確地測定血液葡萄糖。再者，於該方法中，測定出相對於AC訊號之響應作為導納值或大小及相位角資訊。
又，於美國專利公開申請案第2011/0139634號說明書中揭示有如下測定器，該測定器將具有AC成分之訊號與具有DC成分之訊號同時分別供給至具有2個不同反應區域之電極對。該測定器於不同區域中取得檢體之濃度與血容比位準，藉此，更正確地進行測定。
本申請案的揭示內容之目的在於：進一步簡化根據相對於施加至試料之訊號之響應而獲得測定值之裝置及方法。
本申請案所揭示之測定方法係對試料的測定對象成分進行測定之方法，其包含如下步驟：將第1訊號施加至上述試料；對相對於第1訊號之上述試料的第1電氣響應進行測定；將第2訊號施加至上述試料，該第2訊號之值會自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準；測定相對於上述第2訊號之上述試料的第2電氣響應獲得相對於上述第2訊號的上述變化之響應訊號之峰值；以及根據上述響應訊號之峰值，對根據上述第1電氣響應而獲得之表示上述試料的測定對象成分量之值進行修正。
根據本申請案的揭示內容，能夠進一步簡化根據相對於施加至試料之訊號之響應而獲得測定值之裝置及方法。
1‧‧‧血糖值計(測定裝置)
1a‧‧‧測定裝置(本體)
1b‧‧‧插入口
1c‧‧‧顯示畫面
1d‧‧‧連接器
2‧‧‧分析用具
3‧‧‧基板
4‧‧‧對向基板
4a‧‧‧左端(插入側端部)
4b‧‧‧右端(試料流入側端部)
5、6、7、8‧‧‧訊號配線
5a、6a、7a、8a‧‧‧配線部
5b、6b、7b、8b‧‧‧電極部
9‧‧‧光阻墨水
9a‧‧‧左端
9b‧‧‧右端
9c‧‧‧缺口部
10a、10b、10c‧‧‧雙面膠帶
11‧‧‧一對血容比電極
12‧‧‧一對葡萄糖電極
13a、13b‧‧‧滴下試劑限制元件
14‧‧‧間隙
15‧‧‧滴下試劑
31‧‧‧測定部
31a‧‧‧第1測定部
31b‧‧‧第2測定部
33‧‧‧控制部
34‧‧‧記錄部
35‧‧‧輸出部
40‧‧‧運算放大器
311‧‧‧A/D轉換電路
312‧‧‧訊號生成電路
A‧‧‧電位差
An‧‧‧空氣孔
a、b、c‧‧‧展點
I‧‧‧箭頭
In‧‧‧輸入訊號(脈衝波)
IV-IV‧‧‧線
R‧‧‧電阻(流路)
Res‧‧‧響應電流
Res_e‧‧‧電壓訊號
Rh‧‧‧流入方向
S1~S7‧‧‧步驟
T‧‧‧週期
t‧‧‧上升時點
t1‧‧‧上升時點(變化開始時點)
t3、t4‧‧‧時刻
△I1、△I2、△I3‧‧‧峰值
圖1係對實施形態1之測定裝置及分析用具進行說明之立體圖。
圖2係表示測定裝置的一例即血糖值計1之構成例之方塊圖。
圖3係表示第2測定部的電路構成之例子之圖。
圖4係表示向第2電極對輸入的輸入訊號、與輸出訊號之一例之圖。
圖5係用以對輸入訊號(第2訊號)之形態進行說明之圖。
圖6係表示輸入訊號的脈衝上升時間、與其響應訊號之峰值之關係之曲線圖。
圖7係表示以圖8所示之台階狀的波形，對血容比值已知之試料進行測定時的例子之曲線圖。
圖8係表示具有台階狀的波形之輸入訊號的例子之曲線圖。
圖9係表示將圖8所示之輸入訊號施加至血容比值為20%之試料時的響應訊號之一例之曲線圖。
圖10係表示將圖8所示之輸入訊號施加至血容比值為40%之試料時的響應訊號之一例之曲線圖。
圖11係表示將圖8所示之輸入訊號施加至血容比值為70%之試料時的響應訊號之一例之曲線圖。
圖12係表示實施形態1中的測定裝置之動作例之流程圖。
圖13係表示實施形態1中的測定裝置之其他動作例之流程圖。
圖14係對圖1所示之分析用具進行說明之俯視圖。
圖15係對上述分析用具的血液導入孔側之構成進行說明之放大俯視圖。
圖16係圖15的IV-IV線剖面圖。
圖17係對上述分析用具的主要部分之構成進行說明之放大俯視圖。
圖18係表示實施形態2中的測定裝置之構成例之方塊圖。
例如，於上述專利文獻1、2等所揭示之先前技術中，在用於修正葡萄糖值之血容比值之測定過程中，使用電阻值(admittance)或相位 (phase angle)作為相對於AC訊號之響應。因此，用以測定上述電阻值(admittance)或相位(phase angle)之系統容易變得複雜。又，於上述先前技術中，根據複數個輸入波而判斷血容比值，因此，測定所需之時間變長。
本申請案發明的一個實施形態之測定方法係對試料的測定對象成分進行測定之方法，其包含如下步驟：將第1訊號施加至上述試料；對相對於第1訊號之上述試料的第1電氣響應進行測定；將第2訊號施加至上述試料，該第2訊號之值會自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準；測定相對於上述第2訊號之上述試料的第2電氣響應獲得相對於上述第2訊號的上述變化之響應訊號之峰值；以及根據上述響應訊號之峰值，對根據上述第1電氣響應而獲得之表示上述試料的測定對象成分量之值進行修正。
本申請案發明的一個實施形態之測定裝置具備：第1測定部，其測定相對於第1訊號之第1電氣響應，該第1訊號係對能夠與試料接觸之第1電極對輸入之訊號；第2測定部，其測定相對於第2訊號之第2電氣響應獲得相對於上述第2訊號的上述變化之響應訊號之峰值，該第2訊號係對能夠與上述試料接觸之第2電極對輸入之訊號，且係值自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號；以及控制部，其根據上述響應訊號之峰值，對根據第1電氣響應而獲得之表示上述試料的測定對象成分量之值進行修正。
對於上述測定方法及測定裝置而言，將值自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號作為第2訊號而施加至試料。測定響應訊號之峰值作為該第2訊號之第2電氣響應。此處， 能夠藉由測定響應訊號之峰值這一簡單處理而獲得值。繼而，根據該峰值，對根據第1電氣響應而獲得之表示測定對象成分量之值進行修正。藉此，能夠藉由簡單之處理及構成而提高測定精度。亦即，能夠簡化測定方法及測定裝置。
例如，若為了獲得提高測定精度之修正值而施加複數個頻率之AC訊號，或者取得導納或相位角資訊等作為相對於AC訊號之響應，則裝置的構成及訊號處理方法會變複雜，但根據上述測定裝置及測定方法，無需此種複雜之構成及處理，因此，能夠利用簡單之構成及處理提高精度。
本發明的其他實施形態之測定方法係對血液試料之血容比值進行測定之測定方法，其具備如下步驟：對能夠與上述血液試料接觸之電極對施加如下訊號，該訊號係值自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號；測定相對於上述訊號之上述血液試料的電氣響應獲得相對於上述訊號變化之響應訊號之峰值；以及藉由處理器，根據上述峰值而算出上述血液試料之血容比值。
本發明的其他實施形態之測定裝置係對血液試料之血容比值進行測定之測定裝置，其具備：測定部，其測定相對於如下訊號之電氣響應獲得相對於上述訊號變化之響應訊號之峰值，該訊號係對能夠與上述血液試料接觸之電極對輸入之訊號，且係值自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號；以及控制部，其根據上述峰值而算出上述血液試料之血容比值。
上述測定方法及測定裝置能夠藉由測定響應訊號之峰值這一簡單處理而獲得血容比值。因此，能夠簡化血液試料中的血容比值之測 定裝置及測定方法。
上述實施形態能夠設為如下形態：上述第2訊號或對上述電極對輸入之訊號包含矩形波或梯形波成分作為如下波形，該波形係值自上述第1位準向上述第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之波形。藉此，能夠使向試料施加之訊號的波形簡單，並且能夠使根據響應訊號之峰值而獲得之值的精度提高。
上述實施形態能夠設為如下形態：施加上述第1訊號之時間、與施加上述第2訊號之時間不通用。藉此，無需同時對第1訊號之響應與第2訊號之響應進行處理，因此，能夠進一步簡化裝置及處理。
上述實施形態能夠設為如下形態：上述第1訊號施加至與試劑發生了反應之狀態下的上述試料，上述第2訊號施加至未與試劑發生反應之狀態下的上述試料。亦即，能夠設為如下構成：上述第1測定部測定相對於上述第1訊號之上述第1電氣響應，上述第1訊號係施加至與試劑發生了反應之狀態下的上述試料之訊號，上述第2測定部測定相對於上述第2訊號之上述第2電氣響應，上述第2訊號係施加至未與試劑發生反應之狀態下的上述試料。例如，能夠設為如下構成：上述第1測定部測定相對於對第1電極對即設置有試劑之第1電極對輸入之第1訊號之第1電氣響應，該第1電極對能夠接觸與試劑發生了反應之狀態下的上述試料，上述第2測定部測定相對於對第2電極對即未設置有試劑之第2電極對輸入之第2訊號之第2電氣響應，該第2電極對能夠接觸未與試劑發生反應之狀態下的上述試料。
藉此，能夠使用不同步驟或不同電極，分別進行表示測定對 象成分量之值的測定與用於修正之值的測定。結果，能夠進一步提高測定精度。
對於上述第2訊號或對上述電極對輸入之訊號而言，能夠使值自上述第1位準向上述第2位準變化所耗費之時間為30 μ秒以下。藉此，能夠加快自第1位準向第2位準之變化，從而能夠提高測定精度。再者，能夠藉由將上述時間設為7 μ秒以下而進一步提高測定精度。又，能夠藉由將上述時間設為2 μ秒以下而進一步提高測定精度。
再者，上述測定裝置亦可更具備如下分析用具，該分析用具具有：上述第1電極對，其位於試料流路中，並且設置有試劑；以及上述第2電極對，其位於上述流路中，並且未設置有上述試劑。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之測定裝置及測定方法之實施形態進行說明。再者，於以下之說明中，例示將本發明應用於血糖值計之情形而進行說明。又，各圖中的構成構件之尺寸並未忠實地表示實際之構成構件之尺寸及各構成構件之尺寸比率等。
[實施形態1]
(系統之構成例)
圖1係對實施形態1之測定裝置及分析用具進行說明之立體圖。作為一例，本實施形態係將測定裝置設為攜帶型血糖值計之情形時的例子。於圖1中，設置有作為測定裝置之攜帶型血糖值計1、與以能夠安裝於該血糖值計1且能夠脫離該血糖值計1之方式構成之分析用具2。患者的血液(試料)附著於(導入至)該分析用具2，分析用具2具有作為用以檢測血液中的血糖值(葡萄糖值)之(生物)感測器之功能。圖1所示之血糖值計例如能夠用作 攜帶型血糖測定器(BGM：Blood Glucose Monitoring)或血糖自我測定(SMBG：Self Monitoring of Blood Glucose)計等血糖值計。
又，血糖值計1具備本體1a，於該本體1a中設置有用以插入短條狀的分析用具2之插入口1b。又，於本體1a中設置有控制部，該控制部例如由微處理器構成，並且對血糖值計1的各部分進行控制。又，本體1a具備：測定部，其對分析用具2供給特定之電壓訊號，並且自分析用具2接收表示測定結果之電壓訊號且進行AD(Analog Digital，類比數位)轉換，從而生成表示測定值之測定資料；以及記錄部，其記錄測定部所獲得之測定資料；上述控制部將測定部所獲得之測定資料與測定時間或患者ID等相關聯地記錄於記錄部。
又，於本體1a中，設置有顯示測定資料之顯示畫面1c、及用以與外部設備進行資料通訊之連接器1d。該連接器1d與作為外部設備之智慧型手機等行動設備或個人電腦等之間，收發測定資料、測定時間、患者ID等資料。亦即，血糖值計1係以如下方式構成：能夠經由連接器1d而將測定資料或測定時間傳輸至外部設備，或自外部設備接收患者ID等，使患者ID等與測定資料等相關聯。
再者，除了上述說明以外，例如亦可為如下構成：將上述測定部設置於分析用具2的端部，於分析用具2側生成測定資料。又，血糖值計1的本體1a中亦可具備用戶介面，該用戶介面包含用以供患者等用戶輸入資料之按鈕、觸控面板等輸入部。又，亦可為如下構成：不將顯示畫面1c或記錄部等設置於本體1a，而是設置於能夠與本體1a連接之外部裝置。
(測定裝置之構成例)
圖2係表示測定裝置的一例即血糖值計1之構成例之方塊圖。於圖2所示之例子中，感測器(分析用具)2具備設置於試料流路中之2個電極對(第1電極對及第2電極對)(未圖示)。血糖值計1具備第1測定部31a、第2測定部31b、控制部33、記錄部34及輸出部35。第1測定部31a測定相對於第1訊號之第1電氣響應，該第1訊號係對能夠與試料接觸之第1電極對輸入之訊號。第2測定部31b測定相對於第2訊號之第2電氣響應，該第2訊號係對能夠與試料接觸之第2電極對輸入之訊號。此處，第2訊號成為包含如下波形之訊號，該波形係值自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之波形。第2測定部31b測定相對於該第2訊號之第2電氣響應獲得相對於第2訊號的上述變化之響應訊號之峰值。控制部33根據第2測定部31b所測定出之響應訊號之峰值，對根據第1電氣響應而獲得之表示試料的測定對象成分量之值進行修正。修正後之表示測定對象成分量之值例如記錄於記錄部34，且藉由輸出部35而顯示於顯示畫面1c。
測定裝置之構成並不限於上述攜帶型測定裝置。例如，亦能夠設為將測定部連接於行動電話、智慧型手機、遊戲機、個人電腦或伺服電腦等而成之構成。於該情形時，控制部33能夠由可連接測定部之設備的電腦構成。
由測定裝置的電腦所具備之處理器執行特定之程式，藉此，能夠實現上述控制部33。例如，能夠將微控制器裝入至血糖值計1。作為一例，此種微控制器能夠設為包含核心處理器之構成，該核心處理器構成 控制部33。再者，使電腦作為控制部33而發揮功能之程式、及記錄有該程式之非暫態(non-transitory)記錄媒體亦包含於本發明的實施形態。而且，使電腦執行該等程式之方法亦包含於本發明的實施形態。
於本實施形態中，作為一例，將感測器2的第1電極對作為用以測定試料中的葡萄糖之一對葡萄糖電極，將第2電極對作為用以測定試料中的血容比之一對血容比電極。此種第1電極對及第2電極對形成為感測器2的露出在試料流路中之電極。於葡萄糖電極上，例如設置氧化還原酶及電子傳遞物質等試劑。於血容比電極上不設置此種試劑。
第1測定部31a根據來自控制部33之指示，將例如DC訊號作為第1訊號，施加至與試劑發生了反應之狀態下的試料所接觸之葡萄糖電極，且測定該DC訊號的響應訊號作為第1電氣響應。控制部33能夠根據響應訊號值而決定表示葡萄糖濃度之值。
第2測定部31b根據來自控制部33之指示，將例如具有矩形或梯形之波形之脈衝訊號作為第2訊號，施加至未與試劑發生反應之狀態下的試料所接觸之血容比電極。第2測定部31b測定相對於第2訊號的訊號位準之變化例如脈衝上升之響應訊號之峰值。如此，藉由測定相對於輸入訊號的位準變化之響應訊號之峰值，控制部33能夠使用峰值而決定表示血容比量之值。亦即，藉由測定因輸入訊號之急遽變化而獲得之峰值電流，能夠算出血容比值。而且，控制部33能夠使用血容比值，對根據第1訊號的第1響應訊號值而獲得之表示葡萄糖濃度之值進行修正。
圖3係表示第2測定部31b的電路構成之例子之圖。於圖3所示之例子中，訊號生成電路312連接於運算放大器40的+端子，感測器2 的第2電極對連接於-端子。運算放大器40的輸出端子連接於A/D轉換電路311。電阻R連接於運算放大器40的-端子與輸出端子之間。於圖3所示之例子中，脈衝波作為輸入訊號In而輸入至運算放大器40的+端子，且該脈衝波In(作為一例，脈衝電壓)向感測器2的第2電極對輸入。第2電極對與試料接觸，試料的響應電流Res向運算放大器40的-端子側輸入，被轉換為電壓訊號Res_e而自運算放大器40的輸出端子側輸出。電壓訊號Res_e利用A/D轉換電路311而被轉換為數位訊號，然後向控制部33輸入。再者，可為利用運算放大器40與A/D轉換電路311之間所設置之檢測電路(未圖示)而檢測峰值之構成，亦能夠設為利用控制部33而算出峰值之構成。訊號生成電路312根據來自控制部33之指示而生成輸入訊號。
如此，第2測定部31b能夠將具有上升成分與上升後取得一定值之波形成分之訊號作為第2訊號，向試料施加該訊號。而且，第2測定部31b能夠根據響應訊號之峰值而測定具有矩形波或梯形波成分之試料的第2電氣響應。
峰值例如能夠設為在自第2訊號的位準變化時點(例如脈衝的上升時點)算起之一定期間內所檢測出之響應訊號值中的最大響應訊號值。或者，亦能夠測定出如下峰值作為響應訊號之峰值，上述峰值係使用保持某一定時間內的響應訊號之峰值之電路，例如在自第2訊號的位準變化時點算起之一定時間內所保持之峰值。又，能夠檢測出峰值的大小作為響應訊號值的上升前之位準或上升後穩定於一定值時的位準與峰值時的位準之差。亦即，能夠測定出以響應訊號值變化前或變化後的穩定期中的位準為基準之值作為峰值。
能夠測定出響應訊號值作為響應電流值或響應電壓值。作為一例，上述圖3所示之電路成為如下構成：藉由向電極對施加電壓訊號，獲得峰頂電流之輸出作為響應。再者，峰值未必為嚴格地到達最高點之值，能夠將在一定期間內以特定週期被檢測出之離散值中的最大值作為峰值。
於本實施形態中，只要能夠檢測出至少一次相對於輸入訊號位準變化之響應訊號值，則能夠獲得峰值。因此，例如能夠於短時間內獲得血容比值。再者，亦可連續地輸入複數個脈衝，分別取得複數次相對於訊號位準變化之響應訊號之峰值。於該情形時，例如亦能夠藉由求出複數個峰值之代表值(例如平均值等)而提高峰值之精度。
圖4係表示向感測器2的第2電極對輸入的輸入訊號(第2訊號)：Input Signal、與輸出訊號(第2電氣響應訊號)Output Signal之一例之圖。於圖4所示之曲線圖中，橫軸表示時間，縱軸表示電壓位準。於圖4所示之例子中，輸入訊號Input Signal之電壓位準自V1向V2變化，藉此，輸出訊號之電壓位準亦自V3起急遽地變化而達到V4，然後緩慢地減少。例如此處，自輸入訊號的上升時點(變化開始時點)t1經過6.43 μ秒後，輸出訊號之位準達到峰值(Peak top)。
圖5係用以對輸入訊號(第2訊號)之形態進行說明之圖。於圖5中，表示了電壓脈衝波作為輸入訊號之例子。此處，能夠根據感測器2的構造或測定系統之環境等，適當地設定脈衝波的週期T、第1位準與第2位準之電位差A、上升時間t(自第1位準向第2位準變化之時間的一例)。例如，1/T為1~500[Hz]，上升時間t小於30 μ秒，且能夠於50mV~1000mV之範圍內設定電位差A。又，將最大為0.2秒之脈衝波訊號作為輸入訊號， 向血容比電極施加該脈衝波訊號，藉此，能夠測定血容比。再者，於圖5所示之例子中，所施加之訊號即輸入訊號由電壓表示，但輸入訊號亦可由電流錶示。亦即，既能夠藉由控制向血容比電極施加之電壓而控制輸入訊號，亦能夠藉由控制電流而控制輸入訊號。
圖5所示之例子為如下波形之訊號，該波形係指自某位準向高位準上升，於一定時間內保持高位準之後，恢復為原來位準之波形。相對於此，亦能夠輸入如下波形之訊號，該波形係指自某位準向低位準下降，於一定時間內保持低位準之後，恢復為原來位準之波形。於該情形時，關於訊號，能夠測定相對於向低位準下降這一變化之響應訊號、或相對於自低位準恢復為原來位準之變化之響應訊號的峰值。
發明人等發現：輸入訊號的位準變化所耗費之時間(例如上升時間)對於高精度地產生響應訊號之峰值而言較為重要。圖6係表示輸入訊號的脈衝上升時間、與其響應訊號之峰值之關係之曲線圖。根據該曲線圖，已知例如若輸入訊號自第1位準向第2位準變化所耗費之時間為30 μ秒或小於30 μ秒，則能夠高精度地產生響應訊號之峰值。若上述時間為7 μ秒或小於7 μ秒，則會更顯著地出現響應訊號之峰值的血容比值所引起之變動。因此，已知能夠高精度地產生峰值。較為理想的是，使輸入訊號自第1位準向第2位準變化所耗費之時間為2 μ秒或小於2 μ秒，藉此，峰值的大小增大，而且能夠獲得高精度之響應訊號之峰值。
再者，輸入訊號之值自第1位準變化為第2位準後，維持第2位準之時間並無特別限定。例如，能夠在較越過相對於輸入訊號變化之響應訊號之峰值而穩定於一定值所耗費之時間更長之時間內，維持第2位準。 於圖5所示之脈衝波之情形時，能夠設定自脈衝上升至再次恢復至原來位準為止之時間(即，維持第2位準之時間)，使該時間較越過響應訊號之峰值後直至變動變得穩定所需之時間更長。藉此，能夠確實地檢測峰值。
又，發明人等發現：為了獲得峰值，重要的是使輸入訊號的訊號位準於短時間內，自某值向不同值變化，且輸入訊號未必為在一定週期內重複之一定電位差之脈衝波。例如，亦能夠向試料施加如下訊號，該訊號具有位準隔開間隔而階段性地發生變化之台階狀的波形。
圖7係表示如下情形之例子之曲線圖，該情形係指以圖8所示之位準隔開時間間隔而階段性地逐步上升之台階狀的波形，對3種血容比值已知之試料進行測定。圖7所示之曲線圖中，縱軸表示響應訊號之峰值，橫軸表示血容比量。圖8所示之輸入訊號於時刻t3，位準自V5上升至V6，然後，位準保持於V6，於時刻t4，位準自V6上升至V7。圖9係表示將圖8所示之輸入訊號施加至血容比值為20%之試料(所接觸之血容比電極)時的響應訊號之一例之曲線圖。於圖9所示之情形時，相對於時刻t4之輸入訊號上升之響應訊號之峰值被測定為上升峰頂與其後之穩定期的電流值之差△I1。同樣地，圖10係表示將圖8所示之輸入訊號施加至血容比值為40%之試料時的響應訊號之一例之曲線圖。於圖10之例子中，相對於時刻t4之輸入訊號上升之響應訊號之峰值被測定為峰頂與其後之穩定期的電流值之差△I2。圖11係表示將圖8所示之輸入訊號施加至血容比值為70%之試料時的響應訊號之一例之曲線圖。於圖11之例子中，相對於時刻t4之輸入訊號上升之響應訊號之峰值被測定為峰頂與其後之安穩定期的電流值之差△I3。
圖7中的展點a對應於圖9的根據相對於時刻t4之上升之響應訊號而檢測出之峰值△I1，展點b對應於圖10的峰值△I2，展點c對應於圖11的峰值△I3。
(動作例)
圖12係表示本實施形態中的血糖值計1之動作例之流程圖。於圖12所示之例子中，試料與感測器2的電極對發生接觸之後，開始進行測定(S1)。例如，血糖值計1能夠以如下方式構成：感測器2插入至感測器插入口1b之後，該血糖值計1啟動。於該情形時，若檢測出已將作為試料之血液點施於所插入之感測器2，則控制部33能夠開始進行測定。
控制部33將第1訊號施加至試料(S2)。例如，控制部33向第1測定部31a發出指示，將DC訊號作為第1訊號而向葡萄糖電極施加該DC訊號。葡萄糖電極上預先設置有試劑，試料在與試劑發生了反應之狀態下，與葡萄糖電極接觸。
第1測定部31a測定相對於第1訊號之試料的第1電氣響應(S3)。例如，第1測定部31a能夠測定相對於DC訊號之響應電流，對該響應電流進行A/D轉換而將其發送至控制部33。
控制部33取得相對於第1訊號之試料的第1電氣響應之後，將第2訊號施加至試料(S4)。例如，控制部33向第2測定部31b發出指示，將脈衝訊號作為第2訊號而向血容比電極施加該脈衝訊號。試料在未與試劑發生反應之狀態，與血容比電極接觸。控制部33能夠對第2測定部31b指示例如脈衝訊號之上升時間、週期、大小、施加時間之長度等。
第2測定部31b測定相對於第2訊號之試料的第2電氣響應 (S5)。例如，第2測定部31b測定相對於第2訊號之脈衝上升之響應訊號之峰值。第2測定部31b可對響應訊號之峰值進行A/D轉換而將其發送至控制部33，亦可對如下值進行A/D轉換而將其發送至控制部33。該值係以特定週期(例如0.1 μ秒)對響應訊號進行檢測所得之值。
控制部33使用S3中所取得之第1電氣響應、與S5中所取得之第2電氣響應，算出表示試料中所含之測定對象成分量之值(此處作為一例，該值為葡萄糖濃度)(S6)。藉此，獲得根據S5中所取得之響應訊號之峰值，對在S3中根據第1電氣響應而獲得之表示上述試料的測定對象成分量之值進行修正所得的值。
例如，於S6中，控制部33能夠根據S5中所取得之響應訊號之峰值，決定表示試料中的血容比量之值。例如，能夠藉由將峰值代入至預先記錄之計算式之運算而獲得血容比值。或者，控制部33藉由參照相對應地記錄有響應訊號之峰值與血容比值之表格，能夠決定血容比值。控制部33能夠使用已決定之血容比值，對根據第1電氣響應而獲得之葡萄糖濃度之值進行修正。再者，亦可不將峰值換算為血容比值，而是直接將峰值(響應電流值或響應電壓值)用於修正葡萄糖值。
此處，說明將響應訊號之峰值換算為血容比值時的計算例。例如，能夠將S5中所取得之峰值代入至下述式(1)而求出血容比值。
Y=aX+b--(1)
血容比值：Y
峰值：X
a、b：預先決定之係數
再者，計算式不限於上述式(1)。例如，不僅能夠使用如上述式(1)之一次式，而且亦能夠使用高次式(high order expression)。
又，代替使用計算式，亦能夠預先記錄運算用之表格，藉由參照表格而決定對應於峰值之血容比值。以下表示如下表格之例子，該表格表示峰值與血容比值之對應關係。
在S6中經過修正之表示測定對象成分量之值(例如葡萄糖濃度值)記錄於記錄部34，且藉由輸出部35而顯示於顯示畫面1c(S7)。輸出部35亦能夠經由有線或無線網路而將值向其他裝置發送。
以上，於圖12所示之例子中，在測定第1訊號之響應之處理(S2、S3)結束後，執行測定第2訊號之響應之處理(S4、S5)。此係於不通用之時間內，將第1訊號及第2訊號施加至生物流體之情形時的例子。於該情形時，無需使第1訊號及第2訊號之間同步，因此，能夠使處理或裝置構成變得簡單。
圖13係表示本實施形態中的血糖值計1之其他動作例之流程圖。於圖13所示之例子中，並行地執行測定第1訊號之響應之處理(S2、S3)、與測定第2訊號之響應之處理(S4、S5)。藉此，能夠縮短測定所耗費之時間。再者，S1~S7的各處理之內容能夠與圖12的S1~S7的各處理之內容相同。
如上所述，本實施形態中的測定裝置能夠根據相對於向設置有試劑之第1電極施加之第1訊號之第1電氣響應，測定與試劑發生反應之試料的成分。而且，根據相對於向未設置有上述試劑之第2電極施加之第2訊號的位準變化之響應訊號之峰值，取得用以修正該測定結果之值。根據該構成，能夠利用簡單之構成及處理而提高測定精度。例如，與為了獲得用以對所測定出之成分進行修正之值，例如將包含DC及AC成分之複合訊號施加至一個電極對，根據DC成分及AC成分之響應訊號而求出該值之情形相比較，於本實施形態中，根據第1電氣響應而檢測試劑反應成分，且根據第2電氣響應而取得峰值，因此，能夠利用簡單之處理與構成而提高測定精度。又，與將DC訊號及AC訊號同時施加至2個電極對，使用各個響應訊號而求出測定精度之情形相比較，於本實施形態中，無需同時對DC訊號與AC訊號進行處理，因此，能夠利用簡單之處理與構成而提高測定精度。
(感測器2之構成例)
其次，參照圖14~圖17，具體地對本實施形態之分析用具2進行說明。
圖14係對圖1所示之分析用具進行說明之俯視圖。圖15係對上述分析用具的血液導入孔側之構成進行說明之放大俯視圖。圖16係圖 15的IV-IV線剖面圖。圖17係對上述分析用具的主要部分之構成進行說明之放大俯視圖。
圖14中，於本實施形態之分析用具2中設置有基板3、與介隔光阻墨水9而與基板3相對向之對向基板4。該分析用具2如下文所詳述，於圖14的右端部設置有血液導入孔。又，分析用具2沿著圖14的箭頭「I」方向而插入至血糖值計1的插入口1b(圖1)。
基板3例如使用了具有疏水性之合成樹脂，於該基板3上形成有4根訊號配線5、6、7及8。又，該等各訊號配線5、6、7及8例如使用了碳墨(carbon ink)，例如藉由網版印刷法而以特定圖案形成於基板3上。亦即，訊號配線5、6、7及8具有：配線部5a、6a、7a及8a，其等分別設置為直線狀，並且具有相同之寬度尺寸；以及電極部5b、6b、7b及8b(圖15)，其等相對於上述配線部5a、6a、7a及8a，分別呈直角地彎折。
再者，除了上述說明以外，例如亦可使用金屬薄膜而構成訊號配線5、6、7及8。
又，於分析用具2中，如圖14所示，基板3的左端部(插入部)未由對向基板4與光阻墨水9覆蓋，上述各配線部5a、6a、7a及8a的左端部露出。而且，分析用具2係以如下方式構成：當插入至上述插入口1b時，各配線部5a、6a、7a及8a的左端部與血糖值計1的本體1a(圖1)的內部所設置之連接部(未圖示)連接，分析用具2與血糖值計1交換電壓訊號。
又，如圖14所示，於分析用具2的右端部(試料流入部)設置有一對血容比電極11與一對葡萄糖電極12，自上述導入孔導入之血液經由後述之流路而到達上述血容比電極11及葡萄糖電極12。
又，對向基板4中例如使用了具有親水性之合成樹脂，以上述方式對該對象基板4的左端(插入側端部)4a進行定位，以使各配線部5a、6a、7a及8a的左端部露出。另一方面，對向基板4的右端(試料流入側端部)4b係以與分析用具2的右端(即，基板3的右端)一致之方式構成。又，對向基板4具有親水性，因此，在上述流路內通過之血液能夠容易地到達設置於該血液流入方向下游側之一對葡萄糖電極12。而且，於對向基板4中設置有與上述流路連通之空氣孔An，從而能夠使血液(試料)順利地流入至該流路內。
又，光阻墨水9中例如使用了熱硬化墨水等絕緣體，例如藉由網版印刷法而以特定圖案形成於基板3上及訊號配線5、6、7及8上。具體而言，光阻墨水9的左端9a係以與對向基板4的左端4a一致之方式構成。另一方面，如圖14所示，光阻墨水9的右端9b係以較對向基板4的右端4b稍靠左側之方式構成。又，光阻墨水9中使用了絕緣體，因此，不會對各訊號配線5、6、7及8、進而對測定精度造成不良影響。
又，於光阻墨水9上，將矩形狀的雙面膠帶10a、10b及10c設置在該光阻墨水9與對向基板4之間。該雙面膠帶10a、10b及10c係用以接著基板3與對向基板4之接著層，介隔基板3上所形成之光阻墨水9而使基板3與對向基板4彼此接著。再者，關於雙面膠帶10c，使用了具有與基板3、對向基板4及光阻墨水9相同之寬度之雙面膠帶，另外，雙面膠帶10c的一端(圖14的左端)與對向基板4的左端4a及光阻墨水9的左端9a一致。又，於雙面膠帶10c的另一端(圖14的右端)與雙面膠帶10a、10b之間，上述空氣孔An設置於對向基板4。
再者，除了上述說明以外，例如亦可使用紫外線硬化樹脂而構成光阻墨水9。
又，如圖15中的「A」所示，於本實施形態之分析用具2的下端部設置有血液導入孔。該導入孔的開口部分由基板3、對向基板4、光阻墨水9及雙面膠帶10a、10b規定。於分析用具2內，自上述開口部分向圖15的上側形成有血液流路R(亦參照圖16)。而且，於該流路R中，血液藉由毛細管現象，沿著圖15及圖16中的「Rh」所示之流入方向而自上述導入孔流入。再者，為了使該毛細管現象變得容易，於對向基板4中設置有上述空氣孔An。
亦即，於本實施形態之分析用具2中，藉由基板3、對向基板4、光阻墨水(絕緣體)9及雙面膠帶(接著層)10a、10b及10c，構成規定血液(試料)流路R之規定元件。又，流路R之長度例如可設為1.1mm~10mm、1.5mm~4.5mm或2mm~4mm。又，流路R之寬度例如可設為1mm~10mm、2mm~3.5mm或1.5mm~2.5mm。而且，流路R之容積例如可設為0.1 μL~10 μL、0.15 μL~0.5 μL或0.25 μL~0.35 μL。
又，於流路R中，如圖15~圖17所示，在光阻墨水9中設置有缺口部9c。又，於流路R中，以位於該流路R的上游(導入孔側)之方式，設置有作為第1電極對之一對血容比電極11，且以位於較該一對血容比電極11更靠下游之位置之方式，設置有作為第2電極對之一對葡萄糖電極12。
具體而言，一對血容比電極11實質上係由電極部5b及8b中的在缺口部9c內露出之各部分構成。於是，一對血容比電極11在血液與 電極部5b及8b的上述各部分接觸之狀態下，對訊號配線5及8供給由交流電壓(AC)或直流電壓(DC)產生之電壓訊號，藉此，於血糖值計1中檢測出血容比之值。
又，一對葡萄糖電極12實質上係由電極部6b及7b中的在缺口部9c內露出之各部分構成。又，於一對葡萄糖電極12上，如圖17中的二點鎖線所示，設置有已固化之滴下試劑15。於是，在血液與電極部6b及7b的上述各部分以及滴下試劑15接觸，且該血液與滴下試劑15發生了反應之狀態下，一對葡萄糖電極12對訊號配線6及7供給由交流電壓(AC)或直流電壓(DC)產生之電壓訊號，藉此，於血糖值計1中檢測出葡萄糖之值(血糖值)。又，於測定裝置1中，使用已檢測出之血容比之值對已檢測出之葡萄糖之值進行修正，將該修正後之葡萄糖之值作為測定資料。
又，滴下試劑15於分析用具2之製造步驟中，在對向基板4貼合於基板3之前，以液體狀態，例如藉由分配器等液體定量噴出裝置而滴下至一對葡萄糖電極12上之後，經過乾燥，藉此，於該葡萄糖電極12上固化。
又，於流路R中，如圖17所例示，在一對血容比電極11的下游側端部與一對葡萄糖電極12的上游側端部之間，設置有限制液體狀態之滴下試劑15之滴下試劑限制元件13a及13b。該滴下試劑限制元件13a及13b與光阻墨水(規定元件)9一體地構成，且如圖17所示，形成於一對血容比電極11的一個電極部5b上。詳細而言，滴下試劑限制元件13a及13b的一部分係以重疊於電極部5b的一部分上之方式設置，滴下試劑限制元件13a及13b的剩餘部分設置於一對血容比電極11的下游側端部與一對葡萄 糖電極12的上游側端部之間。
又，於流路R中，如圖17所例示，在與血液流入方向Rh交叉之交叉方向(例如與流入方向Rh正交之正交方向)上，設置有滴下試劑限制元件13a及13b與間隙14。亦即，於流路R中，間隙14形成於2個滴下試劑限制元件13a及13b之間。
於以上述方式構成之本實施形態之分析用具2中，滴下試劑限制元件13a及13b於上述流路R中，形成在一對血容比電極(第1電極對)11的下游側端部與一對葡萄糖電極(第2電極對)12的上游側端部之間。而且，對於本實施形態之分析用具2而言，於流路R中，在與血液(試料)流入方向Rh交叉之交叉方向上，設置有滴下試劑限制元件13a及13b與間隙14。藉此，與上述先前例不同，本實施形態之分析用具2能夠使血液亦充分地到達設置於流路R下游側之一對葡萄糖電極12。
又，於本實施形態中，滴下試劑限制元件13a及13b形成於一對血容比電極11上，因此，能夠使充分之滴下試劑15滴下至一對葡萄糖電極12。又，能夠藉由滴下試劑限制元件13a及13b而確實地限制滴下試劑15。亦即，能夠藉由滴下試劑限制元件13a及13b而確實地抑制滴下試劑15向一對血容比電極11側之移動。
又，於本實施形態中，滴下試劑限制元件13a及13b與光阻墨水(規定元件)9的一部分一體地構成，因此，能夠容易地構成零件數少且構造簡單之分析用具2。
又，於本實施形態中，滴下試劑限制元件13a及13b為絕緣體，因此，能夠容易地構成製造簡單之分析用具2。
又，於本實施形態中，具備：對向基板4，其與基板3相對向；以及雙面膠帶(接著層)10a、10b及10c，其等用以接著基板3與對向基板4：規定元件中包含設置於基板3上之光阻墨水(絕緣體)9、雙面膠帶10a、10b及10c以及對向基板4。藉此，於本實施形態中，能夠容易地構成構造簡單、薄型化且成本低廉之分析用具2。
又，本實施形態之分析用具2之製造方法具備：第1電極對形成步驟，其於基板3上，在流路R的上游形成一對血容比電極(第1電極對)11；第2電極對形成步驟，其於基板3上，在流路R的下游形成一對葡萄糖電極(第2電極對)12；以及滴下試劑限制元件形成步驟，其於流路R中，在一對血容比電極11的下游側端部與一對葡萄糖電極12的上游側端部之間，以在與血液(試料)流入方向Rh交叉之交叉方向上產生間隙14之方式，形成限制滴下試劑15之滴下試劑限制元件13a及13b。藉此，於本實施形態之分析用具2之製造方法中，藉由滴下試劑限制元件形成步驟，於流路R中，在一對血容比電極11的下游側端部與一對葡萄糖電極12的上游側端部之間，形成滴下試劑限制元件13a及13b與間隙14。結果，本實施形態之分析用具2之製造方法能夠製造如下分析用具2，該分析用具2能夠使血液亦充分地到達設置於流路R下游側之一對葡萄糖電極12。
又，對於本實施形態之分析用具2之製造方法而言，於滴下試劑限制元件形成步驟中，滴下試劑限制元件13a及13b形成於一對血容比電極11上，因此，能夠使充分之滴下試劑15滴下至一對葡萄糖電極12。
又，對於本實施形態之分析用具2之製造方法而言，於第1及第2電極對形成步驟中，使用網版印刷法而於基板3上同時形成一對血 容比電極11及一對葡萄糖電極12。藉此，於本實施形態中，能夠高精度地且於短時間內形成一對血容比電極11及一對葡萄糖電極12。
又，於本實施形態中，使用了如下分析用具2，該分析用具2能夠使血液(試料)亦充分地到達設置於流路R下游側之一對葡萄糖電極(第2電極對)12，因此，能夠容易地構成如下血糖值計(測定裝置)1，該血糖值計(測定裝置)1能夠對該血液進行高精度之測定。
將如上所述之分析用具2用作圖2所示之血糖值計1的感測器2，藉此，能夠進一步提高測定精度，該分析用具2具有充分地設置有試劑之第1電極對(葡萄糖電極)與第2電極對(血容比電極)。藉此，能夠進一步產生如下效果：能夠藉由簡單之處理及構成而提高測定精度。再者，能夠用於本實施形態之血糖值計1之分析用具2並不限於上述例子。
[實施形態2]
圖18係表示實施形態2中的測定裝置之構成例之方塊圖。圖18所示之測定裝置1a係對血液試料之血容比值進行測定的測定裝置之一例。測定裝置1a具備測定部31、控制部33、記錄部34及輸出部35。又，測定裝置1a能夠由感測器2插入，且能夠對插入之感測器2的電極輸入訊號。
測定部31對感測器2的能夠與血液試料接觸之電極對輸入訊號，測定相對於所輸入之訊號之電氣響應。此處，與上述實施形態1同樣地，所輸入之訊號能夠設為如下訊號，該訊號係值自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號。又，測定部31測定相對於該輸入訊號之電氣響應獲得相對於輸入訊號的上述變化之響應訊號之峰值。
控制部33根據測定部31所測定出之峰值而決定血液試料之血容比值。關於根據峰值而決定血容比值之處理，例如能夠使用與上述實施形態1相同之處理。如此，對血液試料之血容比值進行測定之裝置亦為本發明的一個實施形態。又，本實施形態能夠設為專用於測定血容比值之裝置。
(實施形態之效果及變形例)
於上述實施形態1、2中，著眼於相對於輸入訊號的位準變化之響應訊號之峰值，為了高精度地產生該峰值而使用了較佳波形之輸入訊號。因此，根據上述實施形態1、2，能夠僅測定電流值，故而能夠簡化系統。又，能夠利用最低具有一個階差之輸入波形，於訊號位準自該階差(例如上升)變得一定之時點，判斷出試料的特定成分量。因此，能夠簡化測定方法，並且能夠縮短測定時間。又，於上述實施形態1、2中，既無需輸入如sin波般之重複波形之訊號作為輸入訊號，亦無需輸入具有複數個頻率之AC成分之訊號作為輸入訊號。而且，於上述實施形態1、2中，亦無需測定導納或相位資訊作為相對於具有AC成分之輸入訊號之響應，因此，能夠簡化裝置及處理。
於上述實施形態1中說明了如下例子：將試料設為血液，根據第1訊號的響應而測定葡萄糖，且根據第2訊號的響應而測定血容比，但試料及測定對象成分不限於上述例子。能夠將其他各種生物流體設為本申請案發明之試料。例如，亦可為如下構成：代替葡萄糖而將乳酸設為測定對象成分，利用血容比值對根據第1電氣響應而獲得之乳酸值進行修正。又，亦能夠將本發明應用於其他具備血容比修正功能之測定系統。又，上 述實施形態1、2中的使用了響應訊號的峰值之測定除了能夠應用於血容比值測定以外，例如亦能夠應用於血液檢體的電解質及PH(hydrogen ion concentration，氫離子濃度)檢查、對於血液凝固之監視(血栓風險之評價)或控制液檢測等的測定。此外，能夠使用上述實施形態之測定方法及測定裝置，測定與相對於輸入訊號的變化之響應訊號之峰值相關之成分。
1‧‧‧血糖值計(測定裝置)
2‧‧‧分析用具
31a‧‧‧第1測定部
31b‧‧‧第2測定部
33‧‧‧控制部
34‧‧‧記錄部
35‧‧‧輸出部

Claims (11)

  1. 一種測定方法，其係對生物試料的測定對象成分進行測定之方法，其包含如下步驟：將第1訊號施加至上述試料；對相對於上述第1訊號之上述試料的第1電氣響應進行測定；將第2訊號施加至上述試料，該第2訊號之值於30μ秒或小於30μ秒之期間自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準；測定相對於上述第2訊號之上述試料的第2電氣響應獲得相對於上述第2訊號的變化之響應訊號之峰值；以及根據上述響應訊號之峰值，對根據上述第1電氣響應而獲得之表示上述試料的測定對象成分量之值進行修正。
  2. 如申請專利範圍第1項之測定方法，其中，上述第2訊號包含矩形波或梯形波成分作為如下波形，該波形係值自上述第1位準向上述第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之波形。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之測定方法，其中，施加上述第1訊號之時間、與施加上述第2訊號之時間不通用。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之測定方法，其中，上述第1訊號施加至與試劑發生了反應之狀態下的上述試料，上述第2訊號施加至未與試劑發生反應之狀態下的上述試料。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之測定方法，其中，對於上述第2訊號而言，值自上述第1位準向上述第2位準變化所耗 費之時間為7μ秒或小於7μ秒。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之測定方法，其中，對於上述第2訊號而言，值自上述第1位準向上述第2位準變化所耗費之時間為2μ秒或小於2μ秒。
  7. 一種測定方法，其係對血液試料之血容比值進行測定之測定方法，其具備如下步驟：對能夠與上述血液試料接觸之電極對施加如下訊號，該訊號係值於30μ秒或小於30μ秒之期間自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號；測定相對於上述訊號之上述血液試料的電氣響應獲得相對於上述訊號變化之響應訊號之峰值；以及根據上述峰值而算出上述血液試料之血容比值。
  8. 一種測定裝置，其具備：第1測定部，其測定相對於第1訊號之第1電氣響應，該第1訊號係對能夠與生物試料接觸之第1電極對輸入之訊號；第2測定部，其測定相對於第2訊號之第2電氣響應獲得相對於上述第2訊號的變化之響應訊號之峰值，該第2訊號係對能夠與上述試料接觸之第2電極對輸入之訊號，且係值於30μ秒或小於30μ秒之期間自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號；以及控制部，其根據上述響應訊號之峰值，對根據第1電氣響應而獲得之表示上述試料的測定對象成分量之值進行修正。
  9. 如申請專利範圍第8項之測定裝置，其中， 上述第1測定部測定相對於上述第1訊號之上述第1電氣響應，上述第1訊號施加至與試劑發生了反應之狀態下的上述試料；上述第2測定部測定相對於上述第2訊號之上述第2電氣響應，上述第2訊號施加至未與試劑發生反應之狀態下的上述試料。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之測定裝置，其中，更具備分析用具，該分析用具具有：上述第1電極對，其位於試料流路中，並且設置有試劑；以及上述第2電極對，其位於上述流路中，並且未設置有上述試劑。
  11. 一種測定裝置，其係對血液試料之血容比值進行測定之測定裝置，其具備：測定部，其測定相對於如下訊號之電氣響應獲得相對於上述訊號變化之響應訊號之峰值，該訊號係對能夠與上述血液試料接觸之電極對輸入之訊號，且係值於30μ秒或小於30μ秒之期間自第1位準向第2位準變化，然後於一定時間內保持上述第2位準之訊號；以及控制部，其根據上述峰值而算出上述血液試料之血容比值。
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