WO2010061629A1 - センサチップ、バイオセンサシステム、生体試料の温度測定方法、血液試料の温度測定方法、血液試料中の分析物の濃度測定方法 - Google Patents

センサチップ、バイオセンサシステム、生体試料の温度測定方法、血液試料の温度測定方法、血液試料中の分析物の濃度測定方法 Download PDF

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内山素記
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    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49Blood

Definitions

  • the present invention relates to a sensor chip, a biosensor system, a temperature measurement method for a biological sample, a temperature measurement method for a blood sample, and a concentration measurement method for an analyte in the blood sample.
  • a portable biosensor system including a measuring instrument having a calculation unit and a sensor chip detachably attached to the measuring instrument in order to measure an analyte concentration in a blood sample, for example, a blood glucose concentration (blood glucose level). It is used.
  • concentration of the analyte is calculated by an electrochemical method or an optical method based on the amount of an oxidant or a reductant generated by an enzyme cycling reaction via an oxidoreductase using the analyte as a substrate.
  • the rate of the enzyme cycling reaction depends on the temperature at which the reaction proceeds (reaction temperature). For this reason, it is desirable to correct the concentration of the analyte based on the reaction temperature.
  • the reaction temperature is measured by, for example, a temperature sensor arranged in a measuring instrument (Patent Document 1).
  • a temperature sensor arranged in a measuring instrument
  • the measured reaction temperature does not accurately reflect the temperature of the blood sample. For this reason, errors may occur in the measurement of the analyte concentration.
  • Patent Documents 2 to 4 disclose biosensor systems aimed at improving reaction temperature measurement accuracy.
  • the biosensor systems of Patent Documents 2 and 3 have a heat conducting member in the vicinity of the blood sample holding part of the sensor chip, and the temperature of the blood sample transmitted through the heat conducting member is arranged in a measuring instrument. Detected by a temperature sensor.
  • the heat conducting member does not contact the blood sample.
  • a temperature sensor and a heat conduction member are arranged in a mounting portion of a measuring instrument for attaching a sensor chip, and the temperature of the blood sample is transmitted to the temperature sensor via the heat conduction member. .
  • the measured reaction temperature is the temperature of the blood sample. Does not reflect accurately.
  • a sensor chip is a sensor chip that measures the temperature of a biological sample, and has at least a working electrode and a counter electrode to measure the temperature of the biological sample, and a DC voltage is applied. And a capillary for introducing a biological sample to the temperature electrode. The working electrode and / or the counter electrode of the temperature electrode are arranged so as to contact the biological sample introduced into the capillary. The DC voltage is set so that the influence of the hematocrit on the temperature measurement result is reduced when the DC voltage is applied.
  • the sensor chip according to the second aspect of the present invention is the sensor chip according to the first aspect, wherein the amount of the biological sample taken in the capillary is 5 ⁇ L or less, and the application time of the DC voltage at the temperature electrode is 15 seconds or less. is there.
  • the sensor chip according to the third aspect of the present invention is the sensor chip according to the first or second aspect, and the predetermined DC voltage is a range in which the solvent of the biological sample is electrolyzed.
  • the sensor chip according to the fourth aspect of the present invention is a sensor chip according to any one of the first to third aspects and is disposable.
  • a sensor chip is a sensor chip that measures the concentration of an analyte in a blood sample, and is disposed so as to contact the blood sample, and at least acts to measure the temperature of the blood sample.
  • a temperature electrode having an electrode and a counter electrode; and a concentration measuring unit used for measuring an item related to the concentration of the analyte in the blood sample.
  • the sensor chip according to the sixth aspect of the present invention is the sensor chip according to the fifth aspect, and the concentration measuring unit is an analysis electrode including at least a working electrode and a counter electrode.
  • the sensor chip according to the seventh aspect of the present invention is the sensor chip according to the sixth aspect, and the temperature electrode and the analysis electrode are provided separately.
  • a sensor chip according to an eighth aspect of the present invention is the sensor chip according to the sixth or seventh aspect, wherein a sample introduction port, a capillary for introducing a blood sample from the sample introduction port to the temperature electrode and the analysis electrode, Is further provided.
  • the temperature electrode is disposed closer to the sample introduction port than the analysis electrode.
  • a sensor chip according to a ninth aspect of the present invention is the sensor chip according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the temperature electrode is not in contact with at least one of the oxidoreductase and the electron mediator. Has been placed.
  • a sensor chip according to a tenth aspect of the present invention is the sensor chip according to any one of the fifth to ninth aspects, wherein the concentration measuring unit further includes a reaction reagent that causes an oxidation-reduction reaction, and a temperature electrode Is arranged so as not to come into contact with a reaction reagent that causes a redox reaction.
  • the sensor chip according to the eleventh aspect of the present invention is the sensor chip according to any one of the fifth to ninth aspects, and is disposed so as not to contact any reagent.
  • the sensor chip according to the twelfth aspect of the present invention is the sensor chip according to the sixth aspect, wherein the working electrode of the temperature electrode is common to at least either the working electrode or the counter electrode of the analysis electrode.
  • the sensor chip according to the thirteenth aspect of the present invention is the sensor chip according to the sixth aspect, wherein the counter electrode of the temperature electrode is common to at least either the working electrode or the counter electrode of the analysis electrode.
  • a sensor chip according to a fourteenth aspect of the present invention is the sensor chip according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the concentration measuring unit has one or more electrodes other than the working electrode and the counter electrode. In addition, at least one of the electrodes of the concentration measuring unit other than the working electrode and the counter electrode is common to at least one of the working electrode and the counter electrode of the temperature electrode.
  • the electrode included in the concentration measuring unit may also serve as at least one of the working electrode and the counter electrode of the temperature electrode.
  • the sensor chip of the twelfth and thirteenth aspects may include a plurality of working electrodes and / or a plurality of counter electrodes as analysis electrodes. At least one of the plurality of working electrodes and / or counter electrodes can also serve as the working electrode and / or counter electrode of the temperature electrode.
  • Electrodes other than the working electrode and the counter electrode in the fourteenth aspect As an example of electrodes other than the working electrode and the counter electrode in the fourteenth aspect, -Electrodes for measuring hematocrit, -Electrodes for measuring the concentration or amount of reducing substances, -A sensing electrode that detects the introduction of blood, -Other measurement electrodes provided in addition to electrodes for measuring glucose concentration, hematocrit, or concentration or amount of reducing substance.
  • the sensor chip according to the fifteenth aspect of the present invention is the sensor chip according to the sixth aspect, wherein the area of the working electrode in the temperature electrode is the same as or smaller than the area of the counter electrode in the temperature electrode.
  • the sensor chip according to the sixteenth aspect of the present invention is the sensor chip according to any one of the fifth to fifteenth aspects, and the item relating to the concentration of the analyte includes at least hematocrit.
  • a sensor chip according to a seventeenth aspect of the present invention is the sensor chip according to any one of the fifth to sixteenth aspects, wherein the item relating to the concentration of the analyte includes at least the amount or concentration of the reducing substance. It is.
  • a biological sample temperature measurement method is a temperature measurement method for measuring a temperature of a biological sample in a sensor chip including a temperature electrode formed from a working electrode and a counter electrode, and a capillary.
  • the first voltage is set so that the influence of the hematocrit on the temperature measurement result is reduced when the first voltage is applied to the temperature electrode.
  • This method makes it possible to measure the temperature of a biological sample independent of the hematocrit value in the biological sample. As a result, the accuracy of temperature measurement of the biological sample can be increased, and the accuracy of various corrections using the temperature of the biological sample can be increased.
  • a temperature measurement method is the temperature measurement method according to the eighteenth aspect, in which a DC voltage value is measured and stored in advance so that the influence of hematocrit on the temperature measurement result is reduced.
  • the adjustment step is a step of adjusting to the first voltage based on the stored DC voltage.
  • the biological sample temperature measurement method according to the twentieth aspect of the present invention is the biological sample temperature measurement method according to the eighteenth or nineteenth aspect, wherein the uptake amount of the biological sample in the uptake step is 5 ⁇ L or less, The application time of the DC voltage in the application step is 15 seconds or less.
  • a blood sample temperature measuring method is a method for measuring the temperature of a blood sample used in a sensor chip having a temperature electrode formed of a working electrode and a counter electrode, Applying a voltage to the temperature electrode brought into contact with the sample; obtaining data a related to the temperature of the blood sample based on the magnitude of the current flowing in the blood sample by applying the voltage; calculating a temperature t of the blood sample based on a.
  • the temperature t of the blood sample is calculated based on the data a related to the temperature of the blood sample that can be acquired by applying a voltage to the temperature electrode brought into contact with the blood sample.
  • the method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample is based on the magnitude of the current flowing in the blood sample by applying a voltage to a pair of electrodes in contact with the blood sample.
  • the data a obtained by directly measuring the temperature of the blood sample is obtained without going through the resin plate or the heat conducting member, and the data a related to the temperature of the blood sample and the concentration of the analyte are obtained. Based on data b, the analyte concentration in the blood sample is determined.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to a twenty-third aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-second aspect, wherein the concentration measuring step is based on data a. a step of correcting b.
  • the method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-fourth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-second aspect, wherein the concentration measuring step is based on the data b.
  • the method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-fifth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-second aspect, wherein the concentration measuring step is based on the data a.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to a twenty-sixth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-second aspect, wherein the concentration measuring step is based on data a.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to a twenty-seventh aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to any one of the twenty-second to twenty-sixth aspects, wherein the data a
  • the step of acquiring is performed before the step of acquiring the data b.
  • An analyte concentration measurement method in a blood sample according to a twenty-eighth aspect of the present invention is an analyte concentration measurement method in a blood sample according to the twenty-second aspect, wherein the concentration measurement step is performed after blood b is acquired.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-ninth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the twenty-second aspect, wherein the concentration measuring step is based on data a.
  • a step of calculating the temperature t of the blood sample a step of calculating the concentration x of the analyte of the blood sample based on the data b, a step of measuring the ambient temperature t1 around the blood sample, the temperature t and the ambient temperature
  • the temperature t of the blood sample is calculated based on the data a
  • the concentration x of the analyte of the blood sample is calculated based on the data b
  • the ambient temperature t1 around the blood sample is further measured. Then, the difference between the temperature t and the environmental temperature t1 is compared with the temperature threshold Z and corrected as follows.
  • the concentration x is corrected based on the temperature t.
  • the concentration x is corrected based on the temperature t1. Since the concentration x can be corrected using a suitable temperature, the measurement accuracy of the analyte concentration in the blood sample can be improved.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the thirtieth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to any one of the twenty-second to twenty-ninth aspects, comprising:
  • the data a related to the temperature a includes the temperature
  • the data b related to the concentration of the analyte includes the glucose concentration.
  • temperature is included as an item of data acquired as data a
  • glucose concentration is included as an item of data acquired as data b.
  • the analyte concentration measuring method in the blood sample according to the thirty-first aspect of the present invention is the analyte concentration measuring method in the blood sample according to the thirty-first aspect, wherein the data b relating to the analyte concentration includes Hematocrit is included.
  • hematocrit is included as an item of data acquired as data b.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the thirty-second aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the thirty or thirty-first aspect, wherein the data relates to the concentration of the analyte.
  • b contains the amount or concentration of the reducing substance.
  • the amount or concentration of reducing substance is included as an item of data acquired as data b.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the thirty-third aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to any one of the thirty-third to thirty-second aspects, wherein the data a And at least two items of data included in data b are measured simultaneously.
  • two or more items are measured simultaneously.
  • the glucose concentration and the amount or concentration of the reducing substance are simultaneously measured.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to a thirty-fourth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to any one of the thirty-second to thirty-second aspects, wherein the data a And measurement of data included in data b are performed independently.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to the thirty-fifth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to any one of the thirtieth to thirty-second aspects, wherein the data a
  • the measurement of data included in data b is performed in the order of temperature, glucose concentration and amount or concentration of reducing substance, and hematocrit.
  • the order of data measurement is specified. This makes it possible to obtain advantageous effects in terms of speed, accuracy, and burden on the electrodes.
  • a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to a thirty-sixth aspect of the present invention is a method for measuring the concentration of an analyte in a blood sample according to any one of the thirtieth to thirty-fifth aspects, wherein the data a And measurement of data included in data b is performed via independent electrodes.
  • the measurement is performed via independent electrodes.
  • a biosensor system includes the sensor chip according to any one of the first to seventeenth aspects, and a measuring instrument including a control circuit that applies a voltage to a temperature electrode of the sensor chip.
  • a biosensor system for measuring the concentration of an analyte in a blood sample based on a voltage application unit for applying a voltage to the temperature electrode according to a control circuit, and a magnitude of a current flowing through the temperature electrode brought into contact with the blood sample Based on the magnitude of the current flowing in the blood sample due to the reaction involving the temperature measurement unit that acquires the data a related to the temperature of the blood sample and the oxidoreductase that uses the analyte in the blood sample as a substrate,
  • An analyte measurement unit that acquires data b related to the concentration of the analyte and a concentration determination unit that determines the analyte concentration in the blood sample based on the data a and data b are provided.
  • the concentration determination unit determines the analyte concentration in the blood sample.
  • a biosensor system is the biosensor system according to the thirty-seventh aspect, wherein the concentration determination unit includes a first analyte correction unit that corrects the data b based on the data a. It is out.
  • the first analyte correction unit performs the concentration of the analyte in the blood sample.
  • the data b related to is corrected.
  • a biosensor system is the biosensor system according to the thirty-seventh aspect, wherein the concentration determination unit includes a calculation unit that calculates the concentration x of the analyte of the blood sample based on the data b. And a second analyte correction unit for correcting the concentration x based on the data a.
  • the analyte correction unit calculates the analyte concentration x of the blood sample based on the data b
  • the data acquired by the second analyte correction unit directly measuring the temperature of the blood sample.
  • the density x is corrected based on a.
  • a biosensor system is the biosensor system according to the thirty-seventh aspect, wherein the concentration determining unit calculates a temperature t of the blood sample based on the data a, and the temperature t And a third analyte correction unit for correcting the data b.
  • the third analyte correction unit performs the data based on the temperature t. b is corrected.
  • a biosensor system is the biosensor system according to the thirty-seventh aspect, in which the concentration determining unit calculates a temperature t of the blood sample based on the data a, and data b And a fourth analyte correction unit that corrects the concentration x based on the temperature t.
  • the calculation unit calculates the analyte concentration x of the blood sample based on the temperature t.
  • the analyte correction unit 4 corrects the concentration x based on the temperature t.
  • a biosensor system is the biosensor system according to any one of the thirty-seventh to forty-first aspects, wherein the analysis is performed after acquiring the data a related to the temperature of the sample by the temperature measurement unit. Data b related to the concentration of the analyte is acquired by the object measuring unit.
  • a biosensor system is the biosensor system according to the thirty-seventh aspect, in which the concentration determining unit determines the magnitude of the current flowing through the temperature electrode brought into contact with the blood sample after acquiring the data b. Based on the data, the temperature measuring unit that acquires data c related to the temperature of the blood sample, the data a and the data c to calculate data d related to the temperature of the blood sample, and the data d And a calculation unit that calculates the concentration x of the analyte corrected according to the temperature of the blood sample.
  • the data c related to the temperature of the blood sample is acquired once again by the same acquisition method as that of the data a, and the calculation unit calculates the data a and the data c and relates to the temperature of the blood sample.
  • the data d to be obtained is obtained.
  • the calculation unit corrects the density x based on the data d.
  • a biosensor system is the biosensor system according to the thirty-seventh aspect, wherein the concentration determining unit is configured to calculate a temperature t of the blood sample based on the data a, and the data Based on b, the concentration calculation unit for calculating the concentration x of the analyte of the blood sample, the environmental temperature measurement unit for measuring the environmental temperature t1 around the blood sample, and the difference between the temperature t and the environmental temperature t1 is expressed as a temperature threshold value. If the comparison unit comparing with Z and
  • the temperature t of the blood sample is calculated based on the data a
  • the concentration x of the analyte of the blood sample is calculated based on the data b
  • the ambient temperature t1 around the blood sample is further measured. Then, the difference between the temperature t and the environmental temperature t1 is compared with the temperature threshold Z and corrected as follows.
  • the concentration x is corrected based on the temperature t.
  • the concentration x is corrected based on the temperature t1. Since the concentration x can be corrected using a suitable temperature, the measurement accuracy of the analyte concentration in the blood sample can be improved.
  • a biosensor system is the biosensor system according to any one of the 37th to 44th aspects, wherein the data a relating to the temperature of the blood sample includes the temperature.
  • the data b related to the concentration of the analyte includes the glucose concentration.
  • temperature is included as an item of data acquired as data a
  • glucose concentration is included as an item of data acquired as data b.
  • the biosensor system according to the forty-sixth aspect of the present invention is the biosensor system according to the forty-fifth aspect, and the data b related to the concentration of the analyte contains hematocrit.
  • hematocrit is included as an item of data acquired as data b.
  • a biosensor system according to a 47th aspect of the present invention is the biosensor system according to the 45th or 46th aspect, wherein the data b relating to the concentration of the analyte contains the amount or concentration of the reducing substance. .
  • the amount or concentration of the reducing substance is included as an item of data acquired as data b.
  • a biosensor system is the biosensor system according to any one of the 45th to 47th aspects, wherein at least two items of data included in data a and data b are provided. And a sequence control unit for controlling the control circuit so as to measure simultaneously.
  • the sequence control unit controls the control circuit so as to measure two or more items at the same time.
  • the sequence control unit controls the control circuit so as to simultaneously acquire the glucose concentration and the amount or concentration of the reducing substance.
  • a biosensor system according to a 49th aspect of the present invention is the biosensor system according to any one of the 45th to 47th aspects, wherein measurement of data included in the data a and the data b is independently performed.
  • a sequence control unit for controlling the control circuit is further provided.
  • the sequence control unit controls the control circuit so as to measure one by one instead of measuring two or more items at the same time.
  • the order which each item acquires may be arbitrary.
  • the biosensor system according to the 50th aspect of the present invention is the biosensor system according to any one of the 45th to 47th aspects, wherein the measurement of data contained in the data a and the data b is performed by measuring the temperature, glucose A sequence control unit is further provided for controlling the control circuit so that the control is performed in the order of the concentration and the amount or concentration of the reducing substance, and hematocrit.
  • the order of data measurement is specified. This makes it possible to obtain advantageous effects in terms of speed, accuracy, and burden on the electrodes.
  • a biosensor system is the biosensor system according to any one of the 45th to 50th aspects, wherein the measurement of data included in the data a and the data b is performed using independent electrodes. And an electrode selection unit for controlling the control circuit so as to perform the operation.
  • the electrode selection unit controls the control circuit so as to be performed via independent electrodes.
  • the occurrence of measurement errors due to the temperature of the use environment is suppressed, It is possible to improve the measurement accuracy of the analyte concentration.
  • FIG. 1 is a perspective view of a biosensor system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is an exploded perspective view of a biosensor chip according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective plan view of a biosensor chip according to an embodiment of the present invention.
  • the circuit block diagram in the biosensor system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the flowchart which shows the measuring method of the analyte concentration in the blood sample in the biosensor system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • (b) is a flowchart which shows the measuring method of the analyte density
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a sensor chip according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective plan view of a sensor chip according to an embodiment of the present invention.
  • (A), (b), and (c) are the current characteristic graphs corresponding to FIG. 8 in Example 1.
  • FIG. 8 The current characteristic graph obtained with respect to predetermined temperature in Example 1.
  • FIG. 8 The current characteristic graph obtained with respect to predetermined temperature in Example 1.
  • (A), (b), and (c) are the current characteristic graphs obtained with respect to a predetermined applied voltage and a predetermined hematocrit value when the temperature in Example 7 is 4 degrees.
  • (A), (b), and (c) are the current characteristic graphs obtained with respect to a predetermined applied voltage and a predetermined hematocrit value when the temperature in Example 7 is 13 degrees.
  • (A), (b), and (c) are the current characteristic graphs obtained with respect to a predetermined applied voltage and a predetermined hematocrit value when the temperature in Example 7 is 21 degrees.
  • (A), (b), and (c) are the current characteristic graphs obtained with respect to a predetermined applied voltage and a predetermined hematocrit value when the temperature in Example 7 is 30 degrees.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the distance between electrodes of a sensor chip in Example 11.
  • (A) to (d) are graphs showing response current values according to distance between electrodes and hematocrit when the blood sample is 11 ° C. in Example 11.
  • FIG. (A) to (d) are graphs showing response current values according to distance between electrodes and hematocrit when the blood sample is 21 ° C. in Example 11.
  • FIG. (A) to (d) are graphs showing response current values by distance between electrodes and by hematocrit when the blood sample is 30 ° C. in Example 11.
  • FIG. (A) And (b) is a perspective view which shows the sensor chip in Example 12.
  • FIG. (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to the electrode shape according to the blood sample in 11th Embodiment and hematocrit in Example 12.
  • FIG. (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to electrode shape according to Example 12, and hematocrit in the blood sample in Example 12.
  • FIG. (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to electrode shape according to Example 12, and hematocrit according to the blood sample in Example 12.
  • FIG. (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to electrode shape according to Example 12, and hematocrit according to the blood sample in Example 12.
  • FIG. (A) And (b) is a perspective view which shows the sensor chip in Example 13.
  • FIG. (A) to (d) are graphs showing response current values for each lead width and hematocrit when the blood sample is 30 ° C. in Example 13.
  • FIG. (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to capillary height and hematocrit at 11 degreeC in the blood sample in Example 14.
  • FIG. (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to capillary height and hematocrit when the blood sample is 21 ° C. in Example 14.
  • (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to capillary height according to Example 14 according to capillary height and hematocrit in 30 degreeC.
  • (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to palladium resistance in the blood sample in Example 15 at 4 degreeC.
  • (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to palladium resistance in the blood sample in Example 15 at 13 degreeC.
  • (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to palladium resistance in the blood sample in Example 15 in 21 degreeC.
  • (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to palladium resistance in the blood sample in Example 15 at 30 degreeC.
  • (A) And (b) is a graph which shows the response current value according to palladium resistance in the blood sample in Example 15 in 38 degreeC.
  • the blood sample shows the response current value according to glucose concentration at 24 ° C.
  • the blood sample shows the response current value according to ascorbic acid concentration in 24 degreeC.
  • the graph which shows the response electric current value according to temperature at the time of introduce
  • the perspective view which shows the upper direction of the sensor chip in Example 19, and a lower direction.
  • Example 20 in the environment of 24 degreeC, the graph which shows the response electric current value when not pinching the case where the front-end
  • FIG. 23 is an explanatory diagram showing a measurement sequence in Example 21.
  • (A) is a graph showing the response current value of glucose measured in Example 21, and
  • (b) is a graph showing the response current value of temperature and Hct measured in Example 21.
  • (A) is a graph which shows the response current value of the temperature measurement in Example 21,
  • (b) is a graph which shows the response current value according to temperature at the time of measuring temperature in Example 21.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing another measurement sequence in Example 21.
  • (A) And (b) is a flowchart which shows the measuring method of the analyte concentration in the blood sample in the biosensor system which concerns on the modification 1 of this invention.
  • (A) And (b) is a flowchart which shows the measuring method of the analyte concentration in the blood sample in the biosensor system which concerns on the modification 1 of this invention.
  • (A) And (b) is a circuit block diagram in the biosensor system which concerns on the modification 1 of this invention.
  • (A) And (b) is a circuit block diagram in the biosensor system which concerns on the modification 1 of this invention.
  • the circuit block diagram in the biosensor system which concerns on the modification 2 of this invention The circuit block diagram in the biosensor system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the biosensor system acquires the temperature of an analyte from a blood sample by a measurement unit arranged on a sensor chip.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a biosensor system according to the present invention.
  • the biosensor system 100 includes a rectangular parallelepiped measuring device 101 and a sensor chip 200.
  • a mounting port 102 that is a rectangular hole is formed on the side wall surface of the measuring instrument 101.
  • the sensor chip 200 is connected to the measuring instrument 101 while being detachably attached to the mounting opening 102.
  • a display unit 103 for displaying the measurement result is disposed at a substantially central portion of one main surface of the measuring instrument 101.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor chip 200
  • FIG. 3 is a plan view thereof.
  • the sensor chip 200 is formed on the insulating substrate 201 through the spacer 202 in which the rectangular cutout portion 204 is formed, and leaving one end of the insulating substrate 201 (the right end in FIG. 2).
  • a cover 203 is disposed.
  • the members 201, 202, and 203 are integrated by, for example, adhesion or heat welding.
  • the notch 204 of the spacer 202 functions as the capillary 40 that holds the blood sample after the integration of the members.
  • the capillary 40 has a long shape along the long side of the sensor chip 200, and communicates with the outside at one end of the spacer 202 (the left end in FIGS. 2 and 3). In other words, the capillary 40 communicates with the blood sample introduction port 17 that opens to the outside of the sensor chip 200.
  • the cover 203 has the exhaust port 16 near the end of the capillary 40 opposite to the blood sample introduction port 17 side. Thereby, the blood sample is easily sucked into the capillary 40 from the blood sample introduction port 17 by capillary action.
  • electrodes (voltage application units) 11, 12, 13, 14, and 15 are arranged so that each part (portions 31, 32, 33, 34, and 35) faces the capillary 40. Yes.
  • the part 31 of the electrode 11 and the part 32 of the electrode 12 are arranged at positions closer to the blood sample introduction port 17 than the part 33 of the electrode 13 and the part 34 of the electrode 14.
  • the reaction reagent layer 20 is formed so as to cover the entire portion 33 of the electrode 13 and partially cover the portion 34 of the electrode 14 and the portion 35 of the electrode 15.
  • the reaction reagent layer 20 contains an oxidoreductase having an analyte in a blood sample as a substrate and an electron mediator.
  • the reaction reagent layer 20 is formed at a position away from the part 31 of the electrode 11 and the part 32 of the electrode 12.
  • no reaction reagent containing an oxidoreductase or electron mediator is disposed on the part 31 of the electrode 11 and the part 32 of the electrode 12, and more preferably, no reaction reagent is disposed.
  • the portion 33 of the electrode 13 and the portion 34 of the electrode 14 are arranged closer to the blood sample inlet 17 than the portion 31 of the electrode 11 and the portion 32 of the electrode 12, the blood sample
  • the reaction reagent layer 20 on the portion 33 of the electrode 13 and the portion 34 of the electrode 14 is flowed to reach the portion 33 of the electrode 13 and the portion 34 of the electrode 14. It can happen. Therefore, such an arrangement should be avoided.
  • the sensor chip 200 has a measurement unit 41 (measurement unit A).
  • the measuring part A is constituted by an electrode system (temperature electrode) constituted by the part 31 of the electrode 11 and the part 32 of the electrode 12 and a part of the capillary 40 that accommodates the part 31 and the part 32.
  • the sensor chip 200 has a measurement unit 42 (measurement unit B).
  • the measurement part B includes an electrode system (analysis electrode) constituted by the part 33 of the electrode 13 and the part 34 of the electrode 14 and a part of the capillary 40 that accommodates the reaction reagent layer 20 and the part 33 and part 34. Composed.
  • the electrode 11 functions as a working electrode and the electrode 12 functions as a counter electrode.
  • the electrode 13 functions as a working electrode and the electrode 14 functions as a counter electrode.
  • the measurement unit A (temperature measurement unit) acquires data a related to the temperature of the blood sample based on the amount of current flowing through the temperature electrode.
  • the substance that electrochemically reacts on the temperature electrode is mainly a component in the blood sample, may be water, or may be a blood cell component such as red blood cells and white blood cells.
  • Measurement unit B obtains data b related to the concentration of the analyte in the blood sample based on the amount of current flowing between the analysis electrodes.
  • Substances that electrochemically react on the analysis electrode are mainly electron mediators that have exchanged electrons with an oxidoreductase.
  • the data b acquired by the measurement unit B is corrected based on temperature using the data a.
  • the concentration of the analyte is calculated using the corrected data b.
  • Both or one of the portion 33 of the electrode 13 and the portion 34 of the electrode 14 can serve as both or one of the portion 31 of the electrode 11 and the portion 32 of the electrode 12. However, these electrodes are preferably provided separately.
  • the portion 35 of the electrode 15 is disposed in the vicinity of the end on the back side of the capillary 40, in other words, in the vicinity of the end opposite to the end communicating with the outside.
  • a voltage may be applied between the electrode 14 and the electrode 15 instead of the electrode 13.
  • Electrodes 11, 12, 13, 14, and 15 are connected to leads (not shown), respectively.
  • One end of the lead is exposed to the outside of the sensor chip 200 at the end of the insulating substrate 201 not covered with the spacer 202 and the cover 203 so that a voltage can be applied between the electrodes.
  • Analytes in blood samples include substances other than blood cells, such as glucose, albumin, lactic acid, bilirubin, and cholesterol.
  • the oxidoreductase one using the target analyte as a substrate is used.
  • the oxidoreductase include glucose oxidase, glucose dehydrogenase, lactate oxidase, lactate dehydrogenase, bilirubin oxidase and cholesterol oxidase.
  • Examples of the amount of oxidoreductase in the reaction reagent layer include 0.01 to 100 units (U), preferably 0.05 to 10 U, more preferably 0.1 to 5 U.
  • the reaction reagent layer 20 includes an electron mediator having a function of transferring electrons generated by the enzyme reaction to the electrode, such as potassium ferricyanide, p-benzoquinone, p-benzoquinone derivative, oxidized phenazine methosulfate, methylene blue, ferricinium, and ferricinium derivative. It is desirable to contain.
  • the reaction reagent layer 20 may contain a water-soluble polymer compound in order to improve the moldability of the reaction reagent layer.
  • water-soluble polymer compound examples include carboxymethyl cellulose and salts thereof, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose and salts thereof, polyamino acids such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and polylysine, polystyrene sulfonic acid and Examples thereof include at least one selected from salts thereof, gelatin and derivatives thereof, polyacrylic acid and salts thereof, polymethacrylic acid and salts thereof, starch and derivatives thereof, maleic anhydride polymer and salts thereof, agarose gel and derivatives thereof Is done.
  • the insulating substrate 201, spacer 202 and cover 203 are made of a resin such as polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyimide, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyoxymethylene, monomer cast nylon, polybutylene terephthalate, methacrylic resin and ABS resin. Further, glass is exemplified.
  • the electrodes 11, 12, 13, 14, and 15 are made of a known conductive material such as palladium, platinum, gold, silver, titanium, copper, nickel, and carbon.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration for measuring an analyte concentration in a blood sample in the biosensor system 100.
  • the measuring instrument 101 includes a control circuit 300 that applies a voltage between at least two electrodes 11, 12, 13, 14, and 15 in the sensor chip 200, and a display unit 400 that displays a measurement result. .
  • the control circuit 300 includes five connectors 301a, 301b, 301c, 301d, and 301e, a switching circuit 302, a current / voltage conversion circuit 303, an analog / digital (A / D) conversion circuit 304, and a reference voltage source 305. And a calculation unit 306.
  • the control circuit 300 can switch the potential applied to the electrode through the switching circuit 302 so that one electrode can be used as a positive electrode or a negative electrode.
  • the calculation unit (concentration determination unit) 306 has a known central processing unit (CPU) and a conversion table for determining the analyte concentration in the blood sample based on the data a and data b.
  • the calculation unit 306 corrects the analyte concentration by referring to a conversion table in which a correction coefficient based on the environmental temperature is described. More specifically, after the analyte concentration is provisionally calculated with reference to the provisional measurement conversion table, the calculation unit 306 corrects the analyte concentration by referring to the temperature correction conversion table.
  • the measurement of the analyte concentration in the blood sample using the biosensor system 100 is performed as follows, for example, as shown in FIG. First, in response to a command from the CPU of the calculation unit 306, the electrode 13 is connected to the current / voltage conversion circuit 303 via the connector 301b, and the electrode 15 is connected to the reference voltage source 305 via the connector 301c.
  • a constant voltage is applied between both electrodes in accordance with a command from the CPU (step S1).
  • the voltage is, for example, 0.01 to 2.0 V, preferably 0.1 to 1.0 V, more preferably 0.2 to 0.5 V when the electrode 15 is represented as a positive electrode and the electrode 13 is represented as a negative electrode. It is.
  • This voltage is applied after the sensor chip is inserted into the measuring instrument 101 until the blood sample is introduced to the back of the capillary 40.
  • a current flows between the electrode 15 and the electrode 13.
  • the CPU detects that the capillary 40 is filled with the blood sample by identifying the amount of increase in current per unit time at that time.
  • the current value is converted into a voltage value by the current / voltage conversion circuit 303, converted into a digital value by the A / D conversion circuit 304, and then input to the CPU.
  • the CPU detects that the blood sample has been introduced to the back of the capillary based on this digital value.
  • the analyte in the blood sample and the enzyme and the enzyme and the electron mediator are reacted in the range of 0 to 60 seconds, preferably 0 to 15 seconds, more preferably 0 to 5 seconds. .
  • step S2 the data a is acquired as follows (step S2).
  • the voltage switching circuit 302 is operated by a command from the CPU, the electrode 11 is connected to the current / voltage conversion circuit 303 via the connector 301a, and the electrode 12 is connected to the reference voltage source 305 via the connector 301e. . Subsequently, a constant voltage is applied between both electrodes in the measurement unit A according to a command from the CPU.
  • the voltage is 0.1 to 5.0 V, preferably 1.0 to 3.0 V, more preferably 1.V when the electrode 11 is represented as a positive electrode and the electrode 12 is represented as a negative electrode. 5 to 2.5V.
  • the voltage application time is in the range of 0.1 to 30 seconds, preferably 0.5 to 10 seconds, more preferably 1 to 5 seconds.
  • the amount of current flowing between the electrodes due to the application of the voltage is converted into a voltage value by the current / voltage conversion circuit 303 when a signal instructing acquisition of the data a is given from the control circuit to the measurement unit A. Thereafter, it is converted into a digital value by the A / D conversion circuit 304 and input to the CPU, and stored as data a in the memory of the arithmetic unit 306.
  • step S3 the data b is acquired as follows (step S3).
  • the switching circuit 302 is operated by a command from the CPU, the electrode 13 is connected to the current / voltage conversion circuit 303 via the connector 301b, and the electrode 14 is connected to the reference voltage source 305 via the connector 301d. Thereafter, a measurement sequence in the measurement unit B is input according to a command from the CPU.
  • the voltage is 0.05 to 1.0 V, preferably 0.1 to 0.8 V, more preferably 0.2 to 0.2 V when the electrode 13 is represented as a positive electrode and the electrode 14 is represented as a negative electrode. 0.6V.
  • the voltage application time is in the range of 0.1 to 30 seconds, preferably 0.1 to 15 seconds, and more preferably 0.1 to 5 seconds.
  • the amount of current flowing between the electrodes due to the application of the voltage is converted into a voltage value by the current / voltage conversion circuit 303 when a signal instructing acquisition of the data b is given from the control circuit to the measurement unit B. Thereafter, it is converted into a digital value by the A / D conversion circuit 304 and input to the CPU, and is stored in the memory of the arithmetic unit 306 as data b.
  • the control circuit instructs the acquisition of the data b within a range of 0.5 seconds to less than 5 seconds from the time when the blood sample is introduced into the capillary 40 of the sensor chip. It is preferable to supply the signal to be measured to the measurement unit B.
  • the data b may be acquired before the data a. However, since it takes a sufficient time for the dissolution of the reagent, the enzyme reaction, the reaction between the electron mediator and the enzyme, etc. until the data b is obtained, the data b is preferably obtained later.
  • data b and data a may be acquired at the same time. However, in this case, since voltages are applied to two sets of electrode systems simultaneously in one solution system, the respective currents interfere with each other. There are cases where they meet each other. Therefore, it is preferable that the acquisition of data a and the acquisition of data b are performed separately.
  • step S101 the biosensor system 100 applies a constant voltage between both electrodes (step S101), acquires data a related to the temperature of the blood sample (step S102), and then the concentration of the analyte in the blood sample. Is obtained (step S103), and thereafter, data c related to the temperature of the blood sample is obtained again (step S104).
  • the calculation unit 306 obtains the data d by performing an operation such as averaging the data a and the data c (step S105), corrects the temperature of the data b using the data d, and sets the concentration of the analyte. Calculate (step S106). At this time, the calculation unit (concentration determination unit) 306 (see FIG. 4) in the biosensor system 100, as shown in FIG. 6B, obtains the current flowing through the temperature electrode brought into contact with the blood sample after acquiring the data b.
  • a temperature measurement unit 307 that acquires data c related to the temperature of the blood sample based on the size; a calculation unit 308 that calculates data a and data c to obtain data d related to the temperature of the blood sample; And a concentration calculation unit 309 that calculates the concentration x of the analyte corrected according to the temperature of the blood sample based on the data d.
  • the calculation unit 306 refers to the conversion table and determines the analyte concentration in the blood sample based on the data a and the data b (step S4). Then, the determined analyte concentration is displayed on the display unit 400 as an image. If a temperature conversion table is prepared for the data a, the calculation unit 306 can calculate the temperature in the blood sample, and can display the temperature on the display unit 400 as an image. The calculation program for the determination is appropriately designed according to the data structure of the conversion table. When numerical data that completely matches the data a and the data b is not described in the conversion table, the calculation unit 306 calculates a known linear interpolation method from the data described in the conversion table and approximates the data a and the data b. The analyte concentration can be determined by using it.
  • the electrode 11 and the electrode 12 may be used as an electrode for temperature measurement and an electrode for other analysis applications.
  • Other analytical applications include, for example, measurement of hematocrit in blood samples, or reducing substances such as ascorbic acid, uric acid, bilirubin, acetaminophen, etc. that may affect data b with substances in blood samples It is a measurement of.
  • a method using the electrode 11 or the electrode 12 as a working electrode (positive electrode) and the electrode 13 or the electrode 14 as a counter electrode (negative electrode) is known.
  • the voltage between the temperature electrodes in the measuring section A can be influenced by the configuration of the sensor chip, such as the electrode area and the electrode material, so it is necessary to determine the optimum applied voltage in advance.
  • the amount of current obtained when a voltage deviating from the optimum value is applied can depend on the hematocrit value (Hct value) in the blood sample.
  • the Hct value means a numerical value indicating the proportion of the volume of blood cell components in the blood.
  • FIG. 8 shows changes in the amount of current when the optimum voltage value is Vm, the voltage value higher than the optimum voltage value is Vh, and the voltage value Vl lower than the optimum voltage value (Vl ⁇ Vm ⁇ Vh).
  • the amount of current increases as the Hct value increases.
  • the voltage value higher than the optimum voltage value is Vh
  • the current amount increases as the Hct value decreases.
  • the optimum voltage value Vm as shown in FIG. 8B, a constant current amount is shown regardless of the Hct value.
  • Vm is 0.1 to 5.0 V, preferably 1.0 to 3.0 V, and more preferably 1.5 to 2.5 V.
  • the amount of current flowing between the temperature electrodes in the measurement unit A depends on the electrode area. A larger amount of current can be obtained regardless of whether the area of the portion 31 of the electrode 11 (working electrode) or the area of the portion 32 of the electrode 12 (counter electrode) is large.
  • the area of the portion 32 on the counter electrode side is wide. Specifically, the range of the ratio of the area on the working electrode side / the area on the counter electrode side is preferably 1 to 0.25.
  • the biosensor system of this embodiment can measure the analyte concentration with high accuracy even when the temperature of the environment in which the sensor is used changes rapidly. For this reason, the environmental temperature measurement part represented by the thermistor does not need to be installed in a measuring device.
  • an environmental temperature measurement unit 315 may be provided in the measuring instrument.
  • the number of environmental temperature measurement units 315 provided may be only one, but may be two or more. When two or more environmental temperature measurement units 315 are provided, each environmental temperature measurement unit 315 monitors the accuracy of each other, thereby ensuring a more accurate measurement result of the environmental temperature.
  • the temperature correction obtained by comparing the temperature data obtained from the measurement unit A of the sensor and the temperature data obtained from the thermistor provided in the measuring instrument can also be performed by monitoring each temperature change to obtain the optimum temperature. It can also be selected and used for temperature correction.
  • a method of correcting the temperature with reference to the difference between the temperature of the measuring unit A and the temperature of the thermistor, a method of acquiring a plurality of temperature differences, and selecting an optimum temperature correction value can be executed. Of course, it is also possible to execute a method that utilizes data on average values rather than temperature differences.
  • the calculation unit 306 compares the temperature t acquired by the measurement unit A with the temperature t1 (step S43) acquired by the environmental temperature measurement unit 315 of the measuring instrument, and the difference between the two. Only when this occurs, the temperature t acquired by the measurement unit A is adopted. That is, as shown in FIG. 7A, the calculation unit 306 calculates the temperature t based on the data a (step S41). The calculator 306 calculates the density x based on the data b (step S42). The environmental temperature measurement unit 315 measures the environmental temperature t1 (step S43).
  • the calculation unit 306 employs the temperature t1 (step S45). This is because the environmental temperature measurement unit 315 has high measurement accuracy. If there is a difference between the external environment temperature and the blood sample temperature due to a rapid change in temperature or the like, the environment temperature measurement unit 315 of the measuring instrument cannot cope with this difference. Therefore, the temperature t acquired by the measurement unit A is employed (step S46). More specifically, the temperature threshold value Z is set in advance. The computing unit 306 compares the value of
  • the range of the temperature threshold Z is determined in consideration of the accuracy of the environmental temperature measuring unit of the measuring instrument and the accuracy of the measuring unit A of the sensor chip, and is 0.01 to 5.0 ° C., preferably 0.1 to 2
  • the range is 0.0 ° C., more preferably 0.2 to 1.0 ° C.
  • the calculation unit (concentration determination unit) 306 (see FIGS. 4 and 52) in the biosensor system 100 includes a temperature calculation unit 310 and a concentration calculation unit 311 as shown in FIG. 7B.
  • the temperature calculation unit 310 calculates the temperature t of the blood sample based on the data a.
  • the concentration calculation unit 311 calculates the analyte concentration x of the blood sample based on the data b.
  • the measuring instrument includes an environmental temperature measurement unit 312, a comparison unit 313, and a correction unit 314.
  • the environmental temperature measurement unit 312 measures the environmental temperature t1 around the blood sample.
  • the comparison unit 313 compares the difference between the temperature t and the environmental temperature t1 with the temperature threshold Z.
  • the correction unit 314 corrects the density x based on the temperature t when
  • Example 1 The sensor chip 210 shown in FIGS. 9 and 10 was produced.
  • the capillary was designed to have a width of 1.2 mm, a length (depth) of 4.0 mm, and a height of 0.15 mm.
  • Polyethylene terephthalate was used as the insulating substrate. After palladium is vapor-deposited insulating substrate, the area is 0.12 mm 2 parts 31 of the electrodes 11, such that the area of the portion 32 of the electrode 12 is 0.48 mm 2, by a slit in the palladium layer with a laser Each electrode was formed.
  • Three types of blood samples having Hct values of 25%, 45% and 65% were prepared.
  • the temperature of the blood sample was 23 ° C.
  • These blood samples were introduced into the capillaries of separate sensor chips.
  • a voltage of 2.0 V, 2.2 V, or 2.4 V was applied between both electrodes (temperature electrodes).
  • a current (response current) flowing between the working electrode and the counter electrode with voltage application was measured.
  • Example 2 Using the sensor chip having the structure described in Example 1, a blood sample having an Hct value of 45% and a temperature of 23 ° C. was introduced into the capillary of the sensor chip. Thereafter, using the electrode 11 as a working electrode (positive electrode) and the electrode 12 as a counter electrode (negative electrode), a response current was measured when a voltage of 2.2 V was applied between both electrodes (temperature electrodes). The current value 3 seconds after the start of voltage application is shown in Table 1 below. The current value in Example 2 was 1.88 ⁇ A.
  • Example 3 Area 0.24 mm 2 of the portion 31 of the sensor chip electrodes 11, the area of the portion 32 of the electrode 12 so that a 0.48 mm 2, to form an electrode. Other conditions were the same as those of the sensor chip described in Example 2.
  • the current value 3 seconds after the start of voltage application is shown in Table 1 below.
  • the current value in Example 3 was 2.47 ⁇ A. Compared with Example 2, the current value increased by 32%.
  • the area of the working electrode of the sensor chip in the third embodiment is twice that in the second embodiment.
  • Example 4 Area 0.48 mm 2 of the portion 31 of the sensor chip electrodes 11, the area of the portion 32 of the electrode 12 so that a 0.48 mm 2, to form an electrode. Other conditions were the same as those of the sensor chip described in Example 2.
  • the current value 3 seconds after the start of voltage application is shown in Table 1 above.
  • the current value in Example 4 was 3.13 ⁇ A, and the current value increased by 67% compared to Example 2.
  • the area of the working electrode of the sensor chip in the fourth embodiment is four times that in the second embodiment and twice that in the third embodiment. That is, it was found that the current value increases as the working electrode area increases.
  • Example 5 The electrodes were formed such that the area of the portion 31 of the electrode 11 of the sensor chip was 0.12 mm 2 and the area of the portion 32 of the electrode 12 was 0.96 mm 2 . Other conditions were the same as in Example 2.
  • the current value 3 seconds after the start of voltage application is shown in Table 1 above.
  • the current value in Example 5 was 3.08 ⁇ A.
  • the area of the counter electrode of the sensor chip in Example 5 was twice that in Example 2. That is, it has been found that the current value increases as the area of the counter electrode increases. Further, as compared with Example 3, the increase rate of the current ground was only 32% under the condition that the area of the working electrode was doubled. Therefore, it is considered that a higher response value can be obtained by increasing the counter electrode area than the working electrode.
  • Example 6 Area 0.24 mm 2 of the portion 31 of the sensor chip electrodes 11, the area of the portion 32 of the electrode 12 so that a 0.96 mm 2, to form an electrode. Other conditions were the same as in Example 2.
  • the current value 3 seconds after the start of voltage application is shown in Table 1 above.
  • the current value in Example 6 was 3.65 ⁇ A, and the current value increased by 94% compared to Example 2.
  • the area of the working electrode and the counter electrode of the sensor chip in Example 6 is twice as compared with that in Example 2. That is, it was found that when the ratio of the electrode area is the same, the current value increases in proportion to the increase in the electrode area.
  • Example 7 The sensor chip described in Example 1 was prepared. 15 kinds of Hct values of 25%, 45% and 65% are combined with 5 kinds of temperatures of 4 ° C, 13 ° C, 21 ° C, 30 ° C and 38 ° C, respectively. A blood sample was prepared.
  • each blood sample described above was introduced into the capillary of the sensor chip. Then, using the electrode 11 as a working electrode (positive electrode) and the electrode 12 as a counter electrode (negative electrode), voltages of 2.1 V, 2.15 V, and 2.2 V were applied between both electrodes (temperature electrodes), and the response at that time The current was measured.
  • 13 to 17 are graphs showing the response current for each temperature condition and applied voltage condition.
  • the temperature conditions and applied voltage conditions in each graph are as follows.
  • the optimum applied voltage condition using the response current in the high temperature region as a guide.
  • the optimum applied voltage determined as described above in Example 7 is 2.15V.
  • the current value after 3 seconds when a blood sample having an Hct value of 45% and a temperature of 21 ° C. was introduced was 1.93 ⁇ A.
  • Example 8 Area 0.20 mm 2 of the portion 31 of the sensor chip electrodes 11, the area of the portion 32 of the electrode 12 so that a 0.40 mm 2, to form an electrode.
  • Other sensor chips were configured in the same manner as in Example 1.
  • the optimum applied voltage of Example 8 determined based on the response current in the high temperature region was 2.1V.
  • the current value after 3 seconds when a blood sample having an Hct value of 45% and a temperature of 21 ° C. was introduced was 1.69 ⁇ A.
  • Example 9 The area of the portion 31 of the sensor chip electrodes 11 0.30 mm 2, the area of the portion 32 of the electrode 12 an electrode was formed such that 0.30 mm 2. Other sensor chips were configured in the same manner as in Example 1.
  • Example 7 the optimum applied voltage was determined based on the response current in the high temperature region.
  • the optimum applied voltage of Example 9 was 2.05V.
  • the current value after 3 seconds when a blood sample having an Hct value of 45% and a temperature of 21 ° C. was introduced was 1.48 ⁇ A. From the results of Examples 7, 8 and 9, it was found that when the electrode area is different, the optimum applied voltage is different and the magnitude of the response current is also changed. It was also found that a larger response current can be obtained with a larger counter electrode area under the same condition of the sum of the working electrode area and the counter electrode area.
  • Example 10 A sensor chip having the configuration of FIGS. 2 and 3 was produced.
  • the capillary was designed to have a width of 1.2 mm, a length (depth) of 4.0 mm, and a height of 0.15 mm.
  • Polyethylene terephthalate was used as the insulating substrate, and palladium was evaporated on the insulating substrate. Thereafter, the area of the portion 31 of the electrode 11 is 0.30 mm 2, such that the area of the portion 32 of the electrode 12 is 0.48 mm 2, by a slit in the laser palladium layer to form a respective electrode.
  • the reaction reagent layer was formed as follows. An aqueous solution containing glucose dehydrogenase, potassium ferricyanide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), taurine (manufactured by Nacalai Tesque), and glucose dehydrogenase was prepared. The concentration of glucose dehydrogenase was adjusted to a concentration of 2.0 U / sensor. A reagent solution was obtained by further dissolving potassium ferricyanide in a concentration of 1.7% by mass and taurine in a concentration of 1.0% by mass in this aqueous solution. This reagent solution was applied onto a polyethylene terephthalate substrate and then dried in an atmosphere of 45% humidity and 21 ° C.
  • the Hct values of the blood samples were 25%, 45% and 65%, and the glucose concentrations were 40 mg / dl, 80 mg / dl, 200 mg / dl, 400 mg / dl and 600 mg / dl.
  • the temperature of the blood sample was 4 ° C, 13 ° C, 22 ° C, 30 ° C, 39 ° C.
  • the applied voltage and application time between the electrodes were set as follows. From immediately after blood sample introduction to 3 seconds later, 2.075 V was applied between both electrodes (temperature electrode) of electrode 11 (positive electrode) and electrode 12 (negative electrode). From 3 seconds to 5 seconds later, 0.25 V was applied between both electrodes (analytical electrodes) of the electrode 13 (positive electrode) and the electrode 14 (negative electrode). The measurement was completed in 5 seconds after the blood sample was introduced.
  • the response current value after 3 seconds between the temperature electrodes is shown in Table 3 and the graph of FIG.
  • the response current value after 3 seconds did not depend on the Hct value and depended on the temperature.
  • the response current value after 3 seconds can be converted into the temperature of the blood sample.
  • the response current value after 5 seconds between the analysis electrodes is shown in Table 4 below.
  • the response current value after 5 seconds increased with increasing glucose concentration at each temperature, and also increased with increasing temperature at each glucose concentration. If the temperature is known, the response current value after 5 seconds can be converted to the glucose concentration of the blood sample by using the table shown in Table 4 below as the conversion table for the glucose concentration.
  • Example 11 Four types of sensor chips having the configurations of FIGS. 9 and 10 were prepared. In these first to fourth types of sensor chips, the interelectrode distances in FIG. 19 were 100 ⁇ m, 300 ⁇ m, 500 ⁇ m, and 700 ⁇ m, respectively.
  • 20 (a) to 20 (d) show the response current values by the distance between electrodes and hematocrit when the blood sample is 11 ° C.
  • FIGS. 21 (a) to 21 (d) show the distance by electrode distance when the blood sample is 21 ° C.
  • FIG. 22A to 22D show response current values by hematocrit, and blood current response values by electrode distance and hematocrit at 30 ° C.
  • the first type of sensor chip had the configuration of FIGS. 9, 10, and 23 (a).
  • the area of the electrode 11 part (working electrode) 31 is 0.24 mm 2
  • the area of the electrode 12 part (counter electrode) 32 is 0.96 mm 2
  • the inter-electrode distance was 300 [mu] m.
  • the second type of sensor chip had the configuration shown in FIG.
  • the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 in FIG. 23B was 0.24 mm 2
  • the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was divided into two locations.
  • the area of the two parts of the part 32 was 0.48 mm 2
  • the total value of the part 32 as the electrode 12 part was 0.96 mm 2 .
  • the distance between the electrodes was 300 ⁇ m.
  • FIGS. 24A and 24B show response current values according to electrode shape and hematocrit when the blood sample is 11 ° C.
  • FIGS. 25A and 25B show electrode current shapes and hematocrit when the blood sample is 21 ° C.
  • FIG. 26A and FIG. 26B show response current values according to electrode shape and hematocrit when the blood sample is 30 ° C.
  • Example 13 Four types of sensor chips having different lead widths of the counter electrode 12 were prepared. Each type of sensor chip had the configuration shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. In each type of sensor chip, the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 was 0.30 mm 2 , the area of the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was 0.30 mm 2 , and the distance between the electrodes was 100 ⁇ m. In the first to fourth types of sensor chips, the lead widths of the counter electrode 12 shown in FIG. 27B were 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, and 2.0 mm, respectively.
  • the Hct values of the first to third blood samples were 25%, 45%, and 65%, respectively.
  • the temperature of each type of blood sample was 23 ° C. (room temperature).
  • Example 14 Two types of sensor chips were prepared.
  • the first and second types of sensor chips have the configuration shown in FIGS. 9 and 10.
  • the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 was 0.12 mm 2
  • the area of the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was 0.48 mm 2
  • the distance between the electrodes was 300 ⁇ m.
  • the thickness (capillary height) of the spacer 202 shown in FIG. 29 was 0.15 mm and 0.09 mm, respectively.
  • . 30 (a) and 30 (b) show the response current values according to capillary height and hematocrit when the blood sample is 11 ° C.
  • FIGS. 31 (a) and 31 (b) show the capillary height when the blood sample is 21 ° C.
  • FIG. 32A and FIG. 32B show response current values by capillary height and hematocrit when the blood sample is 30 ° C., respectively.
  • Example 15 Two types of sensor chips were prepared. Each type of sensor chip had the structure shown in FIGS. In each type of sensor chip, the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 was 0.12 mm 2 , the area of the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was 0.48 mm 2 , and the distance between the electrodes was 100 ⁇ m. In the first and second types of sensor chips, the low surface efficiency of the palladium vapor deposition substrate was 115 ⁇ / ⁇ and 60 ⁇ / ⁇ , respectively.
  • FIGS. 33 to 37 (a) and (b) show the response current value for each palladium resistance when the blood sample is 4 ° C.
  • FIGS. 34 (a) and (b) show the response current value for each palladium resistance when the blood sample is 13 ° C.
  • 35 (a) and 35 (b) show the response current value according to palladium resistance when the blood sample is 21 ° C.
  • FIGS. 36 (a) and 36 (b) show the response according to palladium resistance when the blood sample is 30 ° C.
  • FIG. 37 (a) and (b) show the current value, and the response current value according to palladium resistance when the blood sample is 38 ° C., respectively.
  • Example 16 A sensor chip having the configuration of FIGS. 9 and 10 was prepared.
  • the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 was 0.12 mm 2
  • the area of the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was 0.48 mm 2
  • the distance between the electrodes was 100 ⁇ m.
  • Three types of blood samples were prepared by adding a glucose concentrate to blood having an Hct value of 45% and a temperature of 24 ° C.
  • the glucose concentrations of the first to third types of blood samples were 0 mg / dL, 205 mg / dL, and 640 mg / dL, respectively.
  • the above-described blood sample was introduced into the capillaries in each of the above-described sensor chips. Thereafter, a voltage of 2.15 V was applied between both electrodes (temperature electrodes), and the response current in each case was measured.
  • Example 17 formed so that the electrode 11 part (working electrode) area 31 is 0.12 mm 2 as shown in FIG. 10, the area of the electrode 12 part (counter electrode) 32 is 0.48 mm 2, the distance between electrodes becomes 100 ⁇ m A prepared sensor chip is prepared.
  • 3 types of blood samples having different ascorbic acid concentrations were prepared by adding an ascorbic acid concentrate to blood having an Hct value of 45% and a temperature of 24 ° C.
  • the glucose concentrations of the first to third blood samples were 0 mg / dL, 10 mg / dL, and 20 mg / dL, respectively.
  • the above-described blood sample was introduced into the capillaries in each of the above-described sensor chips. Thereafter, a voltage of 2.15 V was applied between both electrodes (temperature electrodes), and the response current in each case was measured.
  • FIG. 39 shows the response current value for each ascorbic acid concentration in the blood sample at 24 ° C. According to the graph, even when the ascorbic acid concentration changed, no significant difference was observed in the response current value. From the results of Example 17, it was found that the response current was hardly affected by the ascorbic acid concentration. That is, in this example, the measurement accuracy of the blood glucose level was not affected by the concentration of ascorbic acid, which is a reducing substance in blood. Therefore, it was found that the sensor chip of this example can be used as a blood glucose level sensor without any problem.
  • Example 18 A sensor chip having the configuration of FIGS. 9 and 10 was prepared.
  • the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 was 0.12 mm 2
  • the area of the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was 0.48 mm 2
  • the distance between the electrodes was 100 ⁇ m.
  • the Hct value was 45% and the temperature was 4 ° C.
  • the Hct value was 45% and the temperature was 42 ° C.
  • the blood sample described above was introduced into the capillaries of the sensor chips described above one minute after being transferred to a 24 ° C. environment. Thereafter, a voltage of 2.15 V was applied between both electrodes (temperature electrodes), and the response current in each case was measured.
  • a dotted line in FIG. 40 indicates a response current when blood at 24 ° C. is introduced in an environment at 24 ° C. (hereinafter referred to as “normal introduction”).
  • the solid line in FIG. 40 shows the response current when the 4 ° C. blood sample was introduced 1 minute after being transferred to the 24 ° C. environment (hereinafter referred to as “4 ° C. introduction”).
  • the broken line in FIG. 40 indicates the response current when the 42 ° C. blood sample is introduced 1 minute after being transferred to the 24 ° C. environment (hereinafter referred to as “42 ° C. introduction”).
  • the temperature indicated by introduction at 4 ° C is lower than the temperature indicated by normal introduction, and the temperature indicated by introduction at 42 ° C is higher than the temperature indicated by normal introduction. It was. And with the progress of the measurement time, the temperature difference between 42 ° C. introduction, 4 ° C. introduction, and 42 ° C. introduction disappeared. As described above, the temperature difference disappears with the passage of time of measurement because the blood sample at 4 ° C. or 42 ° C. was brought into the environment at 24 ° C. This is probably because the temperature has shifted to 24 ° C., which is the temperature of the chip.
  • the sensor chip is disposed so as to come into contact with the blood sample, and includes a temperature electrode that measures the temperature of the blood sample. Therefore, by using this sensor chip, it is possible to obtain the temperature of the blood sample in consideration of changes over time, and to correct the glucose concentration and the like using this. That is, the accuracy of various corrections can be improved.
  • Example 19 A sensor chip having the configuration of FIGS. 9 and 10 was prepared.
  • the area of the electrode 11 portion (working electrode) 31 was 0.12 mm 2
  • the area of the electrode 12 portion (counter electrode) 32 was 0.48 mm 2
  • the distance between the electrodes was 100 ⁇ m.
  • a blood sample was prepared.
  • the Hct value was 45%.
  • about 3 ⁇ L of blood was dropped in advance on the sensor chip.
  • blood was dripped onto the top of the cover 203. This dripping of blood is hereinafter referred to as “over”.
  • the blood sample described above was introduced into the capillary 204 of each sensor chip in an environment at 24 ° C. Thereafter, a voltage of 2.15 V was applied between both electrodes (temperature electrodes), and the response current in each case was measured.
  • the broken line in FIG. 42 indicates that blood has been dropped in advance in a 24 ° C. environment
  • the solid line in FIG. 42 indicates that blood has been previously dropped in a 24 ° C. environment.
  • the dotted line in FIG. 42 indicates the response current when blood is not dripped in both the upper and lower directions (hereinafter referred to as normal introduction) in the environment of 24 ° C.
  • the response current value in the upper and lower directions was lower than in the normal introduction. This is considered to be caused by the fact that the upper and lower blood adhering excessively outside the range of the capillary 204 lowers the temperature of the blood sample in the capillary 204 due to the heat of vaporization.
  • the influence of heat of vaporization as shown in FIG. 42 can be accurately grasped.
  • the sensor chip is disposed so as to come into contact with the blood sample, and includes a temperature electrode that measures the temperature of the blood sample. Therefore, it is possible to obtain the temperature of the blood sample in consideration of the effect of heat of vaporization, and to correct the glucose concentration and the like using this. For this reason, it is possible to improve the accuracy of various corrections.
  • Example 20 formed so that the electrode 11 part (working electrode) area 31 is 0.12 mm 2 as shown in FIG. 10, the area of the electrode 12 part (counter electrode) 32 is 0.48 mm 2, the distance between electrodes becomes 100 ⁇ m
  • a prepared sensor chip is prepared.
  • blood whose Hct value is set to 45% is prepared.
  • the blood sample described above was introduced in an environment of 24 ° C., then a voltage of 2.15 V was applied between both electrodes (temperature electrodes), and the response current in each case was measured.
  • the solid line in FIG. 43 indicates that the tip of the sensor chip is pinched with a finger for 5 seconds in an environment of 24 ° C.
  • the solid line in FIG. I s a response current when the signal is not held for 5 seconds (hereinafter referred to as normal introduction).
  • the response current value was higher than that during normal introduction. This is considered to be because when the sensor tip is pinched with a finger, the temperature of the fingertip is transmitted to the blood sample via the sensor tip.
  • an error due to the fingertip temperature as shown in FIG. 43 can be grasped.
  • the sensor chip of the present invention is disposed so as to be in contact with the blood sample and includes a temperature electrode for measuring the temperature of the blood sample, the temperature of the blood sample can be obtained in consideration of the influence of the fingertip temperature. This can be used to correct the glucose concentration and the like. For this reason, it is possible to improve the accuracy of various corrections.
  • Example 21 Figure 2 and the electrode 11 portions as shown in FIG. 3 (working electrode) area 31 is 0.30 mm 2, the electrode 12 part (counter electrode) 32 area of 0.48 mm 2, formed as the inter-electrode distance is 100 ⁇ m
  • the sensor chip described in Example 10 was prepared. Moreover, each blood with a glucose concentration of 209 mg / dL, Hct values of 25, 45%, 65% and a temperature of 22 ° C. is prepared.
  • a predetermined voltage was applied between predetermined electrodes in the order shown in FIG. That is, a voltage of 2075 mV is applied between the electrode 11 and the electrode 12 (between the electrodes 11-12 shown in FIG. 44) from 0 second to 3.0 seconds, and from the electrode 13 to the electrode 13 from 3.0 seconds to 5.0 seconds. A voltage of 250 mV is applied between the electrodes 14 (between the electrodes 13 and 14 shown in FIG. 44), and between the electrodes 11 and 13 (the electrode 11- shown in FIG. 44) from 5.1 seconds to 5.5 seconds. A voltage of 2500 mV was applied between (13). And the response current at this time was measured.
  • each item of glucose, temperature, and Hct can be measured in order. Further, the order of measurement of glucose, temperature, and Hct is not limited to the case described above, but can be arbitrarily rearranged. For example, the order of temperature, Hct, glucose, etc. may be used.
  • the items of glucose, temperature, Hct, and reducing substance may be measured. That is, as shown in FIG. 47, between electrode 11 and electrode 12 (between electrodes 11-12 shown in FIG. 47) from 0 second to 3.0 seconds, between electrode 12 and electrode from 3 seconds to 4.95 seconds. 14 (between the electrodes 12-14 shown in FIG. 47) and between the electrodes 13 and 14 (between the electrodes 13-14 shown in FIG. 47) almost simultaneously (3 to 5.0 seconds). In addition, a voltage may be applied between the electrode 11 and the electrode 13 (between the electrodes 11-13 shown in FIG. 47) from 5.1 seconds to 5.5 seconds. Even in this case, a response current corresponding to each condition can be obtained.
  • Step S4 concentration determination step
  • Step S101 to S106 concentration determination step
  • the concentration determination step S4 may include a step 141 for correcting the data b based on the data a as shown in FIG.
  • the calculation unit (concentration determination unit) 306 in the biosensor system 100 performs the first analyte correction that corrects the data b based on the data a, as shown in FIG. Part 321 is included.
  • the concentration x of the analyte of the blood sample is calculated based on the data b, and the concentration x is corrected based on the data a.
  • Step S242 may be included.
  • the calculation unit (concentration determination unit) 306 (see FIG. 4) in the biosensor system 100 calculates the analyte concentration x of the blood sample based on the data b, as shown in FIG. 50 (b).
  • a concentration calculation unit 331 and a second analyte correction unit 332 that corrects the concentration x based on the data a may be included.
  • the concentration determination step S4 includes a step S341 for calculating the temperature t of the blood sample based on the data a, and a step S342 for correcting the data b based on the temperature t. May be included.
  • the calculation unit (concentration determination unit) 306 in the biosensor system 100 calculates a temperature t of the blood sample based on the data a as shown in FIG. 341 and a third analyte correction unit 342 that corrects the data b based on the temperature t.
  • the concentration determination step S4 includes step S441 for calculating the temperature t of the blood sample based on the data a, and the concentration x of the analyte in the blood sample based on the data b. May be included, and step S443 for correcting the density x based on the temperature t.
  • the calculation unit (concentration determination unit) 306 in the biosensor system 100 calculates a temperature t of the blood sample based on the data a as shown in FIG. 351, a concentration calculation unit 352 that calculates the analyte concentration x of the blood sample based on the data b, and a fourth analyte correction unit 353 that corrects the concentration x based on the temperature t. .
  • the control circuit 300 in the above embodiment may further include a sequence control unit 501 and an electrode selection unit 502, as shown in FIG.
  • the sequence control unit 501 may control the control circuit 300 to measure at least two items simultaneously when measuring temperature, glucose, hematocrit, and reducing substance.
  • the sequence control unit 501 may control the control circuit 300 so that the temperature, glucose, hematocrit, and reducing substance are measured independently. At this time, the order of measuring each item can be arbitrarily set.
  • the sequence control unit 501 may control the control circuit 300 so that the temperature, the glucose concentration, the reducing substance, and the hematocrit are performed in this order when measuring the temperature, glucose, hematocrit, and reducing substance.
  • the electrode selection unit 502 may control the control circuit 300 to perform the measurement via an independent electrode when measuring the temperature, glucose, hematocrit, and reducing substance.
  • the present invention has great utility value in each field where high accuracy of measurement is required to suppress the occurrence of measurement error due to the temperature at which the measurement is performed in the measurement of the analytical concentration in a blood sample. Have.

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Abstract

 センサチップ(200)は、測定部(41)及び測定部(42)を有する。測定部(41)は、電極(11)の部分(31)および電極(12)の部分(32)で構成される電極系(温度電極)と、部分(31)および部分(32)を収容するキャピラリ(40)の一部と、を有する。測定部(42)は、センサ電極(13)の部分(33)および電極(14)の部分(34)で構成される電極系(分析電極)と、反応試薬層(20)ならびに部分(33)および部分(34)を収容するキャピラリ(40)の一部と、を有する。温度電極に流れる電流の大きさに基づいて血液試料の温度に関連するデータ(a)が取得され、分析電極間に流れる電流の大きさ量に基づいて血液試料中の分析物の濃度に関連するデータbが取得される。

Description

センサチップ、バイオセンサシステム、生体試料の温度測定方法、血液試料の温度測定方法、血液試料中の分析物の濃度測定方法
 本発明は、センサチップ、バイオセンサシステム、生体試料の温度測定方法、血液試料の温度測定方法、血液試料中の分析物の濃度測定方法に関する。
 血液試料中の分析物濃度、例えば、血中グルコース濃度(血糖値)を測定するために、演算部を有する測定器と、測定器に着脱自在のセンサチップとを備えた携帯型バイオセンサシステムが用いられている。分析物の濃度は、分析物を基質とする酸化還元酵素を介した酵素サイクリング反応によって生じる、酸化体または還元体の量に基づく、電気化学式手法または光学式手法によって算出されている。酵素サイクリング反応の速度は、反応が進行している温度(反応温度)に依存する。このため、分析物の濃度は、反応温度に基づいて補正することが望ましい。
 反応温度は、例えば、測定器に配置された温度センサによって測定される(特許文献1)。しかし、特許文献1のバイオセンサシステムでは、測定器の内部温度が測定されるので、測定される反応温度は、血液試料の温度を正確に反映しない。このため、分析物濃度の測定に、誤差が生じる場合がある。
 特許文献2~4は、反応温度の測定精度の向上を目的とするバイオセンサシステムを開示する。特許文献2および3のバイオセンサシステムは、センサチップの血液試料保持部の近傍に熱伝導部材を有しており、この熱伝導部材を介して伝達される血液試料の温度を測定器に配置された温度センサによって検出する。特許文献2および3のバイオセンサシステムでは、熱伝導部材と血液試料保持部との間に樹脂板が配置されているため、熱伝導部材が血液試料に接触することはない。特許文献4のバイオセンサシステムでは、センサチップを取り付けるための測定器の装着部に温度センサおよび熱伝導部材が配置されており、血液試料の温度が熱伝導部材を介して温度センサに伝達される。
特開2003-156469号公報 特開2001-235444号公報 特開2003-42995号公報 国際公開第2003/062812号パンフレット
 バイオセンサシステムを携帯した使用者が、寒暖差の大きな場所を移動(例えば、冬場または夏場に屋外から屋内へ移動)した場合、測定器は、環境温度の急激な変化に追随できず、しばらくの間、移動先の環境よりも高温または低温になる。例えば、40℃または10℃の環境から25℃の環境に測定器を移動させると、測定器の温度が25℃に収束するまでに約30分間もかかる(特許文献1)。
 測定器の温度センサによる反応温度の測定において、測定器の温度による影響を完全に排除することは容易でない。よって、センサを使用する環境の温度が急激に変化すると、特許文献2~4に記載のバイオセンサシステムにおいても、分析物濃度の測定に誤差が生じやすくなる。
 また、特許文献2~4に記載のバイオセンサシステムでは、血液試料の温度が樹脂板および熱伝導部材を介して温度センサに熱伝達されるので、測定される反応温度は、血液試料の温度を正確に反映しない。
 本発明は、血液試料の温度を測定し、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制できるバイオセンサシステム、および当該センサシステムに適したセンサチップの提供を目的とする。また、本発明は、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上できる測定方法の提供を目的とする。
 本発明の第1観点に係るセンサチップは、生体試料の温度を測定するセンサチップであって、生体試料の温度を測定するために少なくとも作用極と対極とを有しており、直流電圧が印加される温度電極と、生体試料を温度電極まで導入するキャピラリと、を備える。温度電極の作用極及び/または対極は、キャピラリに導入された生体試料と接触するように配置される。直流電圧は、直流電圧の印加時にヘマトクリットが温度の測定結果に与える影響が小さくなるように設定されている。
 このセンサチップでは、温度電極が、生体試料の温度を測定するにあたって、ヘマトクリットの影響が少ない所定の直流電圧が、温度電極に印加される。
 これにより、生体試料におけるヘマトクリット値に依存しない生体試料の温度測定が可能となる。この結果、生体試料の温度測定の精度を高めることが可能となると共に、生体試料の温度を利用した各種補正についての精度も高めることが可能となる。
 本発明の第2観点に係るセンサチップは、第1観点に係るセンサチップであって、キャピラリにおける生体試料の取込量は5μL以下であり、温度電極における直流電圧の印加時間は15秒以下である。
 本発明の第3観点に係るセンサチップは、第1または第2の観点に係るセンサチップであって、所定の直流電圧は、生体試料の溶媒が電気分解される範囲である。
 本発明の第4観点に係るセンサチップは、第1から第3の観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、使い捨てである。
 本発明の第5観点に係るセンサチップは、血液試料中の分析物の濃度を測定するセンサチップであって、血液試料に接触するように配置され、血液試料の温度を測定するために少なくとも作用極と対極とを有する温度電極と、血液試料の分析物の濃度に関する項目の測定に用いられる濃度測定部と、を備える。
 これにより、従来の樹脂板や熱伝導部材等を介して伝達される熱を測定する温度電極を備えたセンサチップとは異なり、血液試料の温度を直接測定することが可能となる。この結果、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第6観点に係るセンサチップは、第5の観点に係るセンサチップであって、濃度測定部は、少なくとも作用極と対極とを備える分析電極である。
 本発明の第7観点に係るセンサチップは、第6の観点に係るセンサチップであって、温度電極と分析電極とは、別に設けられている。
 これにより、血液試料中の分析物の濃度を正確に測定することが可能となる。
 本発明の第8観点に係るセンサチップは、第6または第7の観点に係るセンサチップであって、試料導入口と、試料導入口から温度電極及び分析電極まで血液試料を導入するキャピラリと、をさらに備える。温度電極は、分析電極よりも試料導入口に近い位置に配置されている。
 本発明の第9観点に係るセンサチップは、第5から第8の観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、温度電極は、酸化還元酵素および電子メディエータの少なくとも1つと接しないように配置されている。
 これにより、血液試料の温度を正確に測定することが可能となる。
 本発明の第10観点に係るセンサチップは、第5から第9の観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、濃度測定部は、酸化還元反応を起こす反応試薬をさらに備え、温度電極は、酸化還元反応を起こす反応試薬と接しないように配置されている。
 これにより、温度電極に反応試薬が接触することを回避することができ、血液試料の温度を正確に測定することが可能となる。
 本発明の第11観点に係るセンサチップは、第5から第9の観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、如何なる試薬とも接しないように配置されている。
 これにより、温度電極に如何なる試薬も接触することを回避することができ、血液試料の温度を正確に測定することが可能となる。
 本発明の第12観点に係るセンサチップは、第6観点に係るセンサチップであって、温度電極の作用極が、少なくとも分析電極の作用極または対極のいずれかと共通である。
 本発明の第13観点に係るセンサチップは、第6観点に係るセンサチップであって、温度電極の対極が、少なくとも分析電極の作用極または対極のいずれかと共通である。
 本発明の第14観点に係るセンサチップは、第6から第8観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、濃度測定部は、作用極及び対極以外の1以上の電極を有しており、作用極及び対極以外の濃度測定部の電極のうちの少なくとも1つが、温度電極の作用極及び対極のうちの少なくとも1つと共通である。
 第12から第14観点の通り、濃度測定部に含まれる電極は、温度電極の作用極及び対極のうちの少なくとも1つを兼ねてもよい。
 第12及び第13観点のセンサチップは、分析電極として複数の作用極及び/又は複数の対極を備えていてもよい。この複数の作用極及び/又は対極のうちの少なくとも1つが、温度電極の作用極及び/又は対極を兼ねることができる。
 第14観点における作用極及び対極以外の電極の例として、
  ‐ヘマトクリット測定用電極、
  ‐還元物質の濃度又は量の測定用電極、
  ‐血液の導入を検知する検知極、
  ‐グルコース濃度、ヘマトクリット、又は還元物質の濃度若しくは量の測定用の電極以外に設けられた他の測定用の電極が挙げられる。
 本発明の第15観点に係るセンサチップは、第6観点に係るセンサチップであって、温度電極における作用極の面積が、温度電極における対極の面積と同じか、それより小さい。
 本発明の第16観点に係るセンサチップは、第5から第15観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、分析物の濃度に関する項目には、少なくともヘマトクリットが含まれている。
 本発明の第17観点に係るセンサチップは、第5から第16の観点のいずれか1つに係るセンサチップであって、分析物の濃度に関する項目には、少なくとも還元物質の量または濃度が含まれている。
 本発明の第18観点に係る生体試料の温度測定方法は、作用極と対極とから形成される温度電極と、キャピラリと、を備えているセンサチップにおいて、生体試料の温度を測定する温度測定方法であって、キャピラリにより、生体試料を温度電極まで導入する導入ステップと、温度電極に直流電圧を印加する印加ステップと、印加ステップにおいて印加される直流電圧を、第1電圧に調整する調整ステップと、を備える。第1電圧は、第1電圧の温度電極への印加時にヘマトクリットが温度の測定結果に与える影響が小さくなるように設定されている。
 この方法によれば、生体試料におけるヘマトクリット値に依存しない生体試料の温度測定が可能となる。この結果、生体試料の温度測定の精度を高めることが可能となると共に、生体試料の温度を利用した各種補正についての精度も高めることが可能となる。
 本発明の第19観点に係る温度測定方法は、第18観点に係る温度測定方法であって、ヘマトクリットが温度の測定結果に与える影響が小さくなるような直流電圧の値を予め測定および記憶しておき、調整ステップは、記憶された直流電圧に基づいて第1電圧に調整するステップである。
 本発明の第20観点に係る生体試料の温度測定方法は、第18または第19観点に係る生体試料の温度測定方法であって、取込ステップにおける生体試料の取込量は5μL以下であり、印加ステップにおける直流電圧の印加時間は15秒以下である。
 本発明の第21観点に係る血液試料の温度測定方法は、作用極と対極とから形成されている温度電極を備えたセンサチップで使用される血液試料の温度を測定する方法であって、血液試料に接触させた温度電極に電圧を印加するステップと、電圧を印加することによって血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、血液試料の温度に関連するデータaを取得するステップと、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出するステップと、を備えている。
 ここでは、血液試料に接触させた温度電極に電圧を印加することによって取得できる血液試料の温度に関連するデータaに基づいて、血液試料の温度tを算出している。
 これにより、正確に取得された血液試料の温度に関連するデータaに基づいて、血液試料の温度tを算出することができるので、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制することが可能となる。
 本発明の第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、血液試料に接触させた一対の電極に電圧を印加することによって血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、血液試料の温度に関連するデータaを取得するステップと、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って血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、分析物の濃度に関連するデータbを取得するステップと、データaおよびデータbに基づいて、血液試料中の分析物濃度を決定する濃度測定ステップとを備えている。
 ここでは、樹脂板や熱伝導部材を介することなく、血液試料の温度を直接測定することによって取得されたデータaを取得し、血液試料の温度に関連するデータaおよび分析物の濃度に関連するデータbに基づいて、血液試料中の分析物濃度を決定している。
 これにより、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第23観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、濃度測定ステップは、データaに基づいてデータbを補正するステップを含んでいる。
 これにより、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第24観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、濃度測定ステップは、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出するステップと、データaに基づいて、濃度xを補正するステップとを含んでいる。
 これにより、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第25観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、濃度測定ステップは、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出するステップと、温度tに基づいて、データbを補正するステップと、を含んでいる。
 これにより、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第26観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、濃度測定ステップは、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出するステップと、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出するステップと、温度tに基づいて、濃度xを補正するステップとを含んでいる。
 これにより、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第27観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22から第26の観点のいずれか1つに係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、データaを取得するステップは、データbを取得するステップよりも先に行う。
 これにより、データb取得時の温度をより正確に反映させることが可能となる。
 本発明の第28観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、濃度測定ステップは、データb取得後に、血液試料に接触させた一対の電極に所定の電圧を印加することによって血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、血液試料の温度に関連するデータcを取得するステップと、データaとデータcとを演算することによって血液試料の温度に関連するデータdを求めるステップと、データdに基づいて、データbを補正するステップとを含んでいる。
 これにより、データb取得時の温度をより正確に反映させることが可能となり、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第29観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、濃度測定ステップは、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出するステップと、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出するステップと、血液試料の周囲の環境温度t1を測定するステップと、温度tと環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較するステップと、|t-t1|≧Zを満たす場合、温度tに基づいて濃度xを補正し、|t-t1|<Zを満たす場合、温度t1に基づいて濃度xを補正するステップとを含んでいる。
 ここでは、データaに基づいて血液試料の温度t、データbに基づいて血液試料の分析物の濃度xを算出し、さらに、血液試料の周囲の環境温度t1を測定している。そして、温度tと環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較して、以下のとおり補正している。
 |t-t1|≧Zを満たす場合、温度tに基づいて濃度xを補正
 |t-t1|<Zを満たす場合、温度t1に基づいて濃度xを補正
 これにより、外部温度環境に応じた適正な温度を用いて濃度xを補正することができるので、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第30観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第22から第29の観点のいずれか1つに係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、血液試料の温度に関連するデータaには温度が含まれており、分析物の濃度に関連するデータbにはグルコース濃度が含まれている。
 ここでは、データaとして取得するデータの項目として温度が含まれ、データbとして取得するデータの項目としてグルコース濃度が含まれている。
 本発明の第31観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第30観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、分析物の濃度に関連するデータbにはヘマトクリットが含まれている。
 ここでは、データbとして取得するデータの項目としてヘマトクリットが含まれている。
 本発明の第32観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第30または第31観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、分析物の濃度に関連するデータbには還元物質の量または濃度が含まれている。
 ここでは、データbとして取得するデータの項目として還元物質量または濃度が含まれている。
 本発明の第33観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第30から第32の観点のいずれか1つに係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、データaおよびデータbに含まれるデータのうち、少なくとも2つの項目を同時に測定する。
 ここでは、データaおよびデータbに含まれるデータを測定する際、同時に2つ以上の項目を測定する。例えば、グルコース濃度と還元物質の量または濃度と同時を測定する。
 本発明の第34観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第30から第32の観点のいずれか1つに係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、データaおよびデータbに含まれるデータの測定は、それぞれ独立して行われる。
 ここでは、データaおよびデータbに含まれるデータを測定する際、同時に2つ以上の項目を測定するのではなく1つ1つ順番に行われる。なお、各項目を測定する順番は任意でよい。
 本発明の第35観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第30から第32の観点のいずれか1つに係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、データaおよびデータbに含まれるデータの測定は、温度、グルコース濃度および還元物質の量もしくは濃度、ヘマトクリットの順番で行われる。
 ここでは、データを測定する順番を特定している。これにより、速度、正確さ、電極への負担面において有利な効果を得ることが可能となる。
 本発明の第36観点に係る血液試料中の分析物の濃度測定方法は、第30から第35の観点のいずれか1つに係る血液試料中の分析物の濃度測定方法であって、データaおよびデータbに含まれるデータの測定は、独立した電極を介して行われる。
 ここでは、データaおよびデータbに含まれるデータを測定する際、それぞれ独立した電極を介して行う。
 本発明の第37観点に係るバイオセンサシステムは、第1から第17の観点のいずれか1つに係るセンサチップと、センサチップの温度電極に電圧を印加する制御回路を含む測定器とを有する、血液試料中の分析物の濃度を測定するバイオセンサシステムであって、制御回路に従って温度電極に電圧を印加する電圧印加部と、血液試料に接触させた温度電極に流れる電流の大きさに基づいて、血液試料の温度に関連するデータaを取得する温度測定部と、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って血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、分析物の濃度に関連するデータbを取得する分析物測定部と、データaおよびデータbに基づいて、血液試料中の分析物濃度を決定する濃度決定部と、を備えている。
 ここでは、樹脂板や熱伝導部材を介することなく、血液試料の温度を直接測定することによって取得されたデータaを取得し、血液試料の温度に関連するデータaおよび分析物の濃度に関連するデータbに基づいて、濃度決定部が、血液試料中の分析物濃度を決定している。
 これにより、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第38観点に係るバイオセンサシステムは、第37観点に係るバイオセンサシステムであって、濃度決定部は、データaに基づいて、データbを補正する第1の分析物補正部を含んでいる。
 ここでは、樹脂板や熱伝導部材を介することなく、血液試料の温度を直接測定することによって取得されたデータaに基づいて、第1の分析物補正部が、血液試料中における分析物の濃度に関連するデータbを補正している。
 これにより、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第39観点に係るバイオセンサシステムは、第37観点に係るバイオセンサシステムであって、濃度決定部は、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出する算出部と、データaに基づいて、濃度xを補正する第2の分析物補正部とを含んでいる。
 ここでは、分析物補正部が、データbに基づいて血液試料の分析物の濃度xを算出した後、第2の分析物補正部が、血液試料の温度を直接測定することによって取得されたデータaに基づいて濃度xを補正している。
 これにより、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第40観点に係るバイオセンサシステムは、第37観点に係るバイオセンサシステムであって、濃度決定部は、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出する算出部と、温度tに基づいて、データbを補正する第3の分析物補正部とを含んでいる。
 ここでは、算出部が、血液試料の温度を直接測定することによって取得されたデータaに基づいて血液試料の温度tを算出した後、第3の分析物補正部が、温度tに基づいてデータbを補正している。
 これにより、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第41観点に係るバイオセンサシステムは、第37観点に係るバイオセンサシステムであって、濃度決定部は、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出する算出部と、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出する算出部と、温度tに基づいて、濃度xを補正する第4の分析物補正部とを含んでいる。
 ここでは、算出部が、血液試料の温度を直接測定することによって取得されたデータaに基づいて血液試料の温度t、データbに基づいて血液試料の分析物の濃度xを算出した後、第4の分析物補正部が、温度tに基づいて濃度xを補正している。
 これにより、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第42観点に係るバイオセンサシステムは、第37から第41の観点のいずれか1つに係るバイオセンサシステムであって、温度測定部により試料の温度に関連するデータa取得後に、分析物測定部により分析物の濃度に関連するデータbを取得する。
 これにより、データb取得時の温度をより正確に反映させることが可能となる。
 本発明の第43観点に係るバイオセンサシステムは、第37観点に係るバイオセンサシステムであって、濃度決定部は、データb取得後に、血液試料に接触させた温度電極に流れる電流の大きさに基づいて、血液試料の温度に関連するデータcを取得する温度測定部と、データaとデータcとを演算し、血液試料の温度に関連するデータdを求める演算部と、データdに基づいて、血液試料の温度に応じて補正された分析物の濃度xを算出する算出部とを含んでいる。
 ここでは、データb取得後に、もう一度データaと同じ取得方法で血液試料の温度に関連するデータcを取得し、演算部が、データaとデータcとを演算することによって血液試料の温度に関連するデータdを求めている。そして、算出部が、このデータdに基づいて濃度xを補正している。
 これにより、データb取得時の温度をより正確に反映させることが可能となり、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第44観点に係るバイオセンサシステムは、第37観点に係るバイオセンサシステムであって、濃度決定部は、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出する温度算出部と、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出する濃度算出部と、血液試料の周囲の環境温度t1を測定する環境温度測定部と、温度tと環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較する比較部と、|t-t1|≧Zを満たす場合、温度tに基づいて濃度xを補正し、|t-t1|<Zを満たす場合、環境温度t1に基づいて濃度xを補正する補正部とを含んでいる。
 ここでは、データaに基づいて血液試料の温度t、データbに基づいて血液試料の分析物の濃度xを算出し、さらに、血液試料の周囲の環境温度t1を測定している。そして、温度tと環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較して、以下のとおり補正している。
 |t-t1|≧Zを満たす場合、温度tに基づいて濃度xを補正
 |t-t1|<Zを満たす場合、温度t1に基づいて濃度xを補正
 これにより、外部温度環境に応じた適正な温度を用いて濃度xを補正することができるので、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上することが可能となる。
 本発明の第45観点に係るバイオセンサシステムは、第37から第44の観点のいずれか1つに係るバイオセンサシステムであって、血液試料の温度に関連するデータaには温度が含まれており、分析物の濃度に関連するデータbにはグルコース濃度が含まれている。
 ここでは、データaとして取得するデータの項目として温度が含まれ、データbとして取得するデータの項目としてグルコース濃度が含まれている。
 本発明の第46観点に係るバイオセンサシステムは、第45観点に係るバイオセンサシステムであって、分析物の濃度に関連するデータbにはヘマトクリットが含まれている。
 ここでは、データbとして取得するデータの項目としてヘマトクリットが含まれている。
 本発明の第47観点に係るバイオセンサシステムは、第45または第46観点に係るバイオセンサシステムであって、分析物の濃度に関連するデータbには還元物質の量または濃度が含まれている。
 ここでは、データbとして取得するデータの項目として還元物質の量または濃度が含まれている。
 本発明の第48観点に係るバイオセンサシステムは、第45から第47の観点のいずれか1つに係るバイオセンサシステムであって、データaおよびデータbに含まれるデータのうち、少なくとも2つの項目を同時に測定するように制御回路を制御するシーケンス制御部をさらに備えている。
 ここでは、データaおよびデータbに含まれるデータを取得する際、シーケンス制御部は、同時に2つ以上の項目を測定するように制御回路を制御する。例えば、シーケンス制御部は、グルコース濃度と還元物質の量または濃度とを同時に取得するように制御回路を制御する。
 本発明の第49観点に係るバイオセンサシステムは、第45から第47の観点のいずれか1つに係るバイオセンサシステムであって、データaおよびデータbに含まれるデータの測定をそれぞれ独立して行うように制御回路を制御するシーケンス制御部をさらに備えている。
 ここでは、データaおよびデータbに含まれるデータを取得する際、シーケンス制御部は、同時に2つ以上の項目を測定するのではなく1つ1つ順番に測定するように制御回路を制御する。なお、各項目の取得する順番は任意であってよい。
 本発明の第50観点に係るバイオセンサシステムは、第45から第47の観点のいずれか1つに係るバイオセンサシステムであって、データaおよびデータbに含まれるデータの測定は、温度、グルコース濃度および還元物質の量または濃度、ヘマトクリットの順番で行うように制御回路を制御するシーケンス制御部をさらに備えている。
 ここでは、データを測定する順番を特定している。これにより、速度、正確さ、電極への負担面において有利な効果を得ることが可能となる。
 本発明の第51観点に係るバイオセンサシステムは、第45から第50の観点のいずれか1つに係るバイオセンサシステムであって、データaおよびデータbに含まれるデータの測定は独立した電極を介して行うように制御回路を制御する電極選択部をさらに備えている。
 ここでは、データaおよびデータbに含まれるデータを測定する際、電極選択部は、それぞれ独立した電極を介して行うように制御回路を制御する。
 本発明に係るセンサチップ、バイオセンサシステム、血液試料の温度測定方法、血液試料中の分析物の濃度測定方法によれば、使用環境の温度に起因する測定誤差の発生を抑制し、血液試料中の分析物濃度の測定精度を向上させることが可能となる。
本発明の一実施形態に係るバイオセンサシステムの斜視図。 本発明の一実施形態に係るバイオセンサチップの分解斜視図。 本発明の一実施形態に係るバイオセンサチップの透視平面図。 本発明の一実施形態に係るバイオセンサシステムにおける回路構成図。 本発明の一実施形態に係るバイオセンサシステムにおける血液試料中の分析物濃度の測定方法を示すフローチャート。 (a)および(b)は、本発明の他の実施形態に係るバイオセンサシステムにおける血液試料中の分析物濃度の測定方法を示すフローチャート、バイオセンサシステムにおける回路構成図。 (a)および(b)は、本発明の他の実施形態に係るバイオセンサシステムにおける血液試料中の分析物濃度の測定方法を示すフローチャート、バイオセンサシステムにおける回路構成図。 (a)、(b)および(c)は、本発明の一実施形態に係るバイオセンサチップを用いて得られる電流の変化特性を示すグラフ。 本発明の一実施形態に係るセンサチップの分解斜視図。 本発明の一実施形態に係るセンサチップの透視平面図。 (a)、(b)、および(c)は、実施例1において図8に対応する電流特性グラフ。 実施例1において所定の温度に対して得られた電流特性グラフ。 (a)、(b)、および(c)は、実施例7における温度が4度のときの、所定の印加電圧、所定のヘマトクリット値に対して得られた電流特性グラフ。 (a)、(b)、および(c)は、実施例7における温度が13度のときの、所定の印加電圧、所定のヘマトクリット値に対して得られた電流特性グラフ。 (a)、(b)、および(c)は、実施例7における温度が21度のときの、所定の印加電圧、所定のヘマトクリット値に対して得られた電流特性グラフ。 (a)、(b)、および(c)は、実施例7における温度が30度のときの、所定の印加電圧、所定のヘマトクリット値に対して得られた電流特性グラフ。 (a)、(b)、および(c)は、実施例7における温度が38度のときの、所定の印加電圧、所定のヘマトクリット値に対して得られた電流特性グラフ。 実施例10において所定の温度に対して得られた電流値との関係を示すグラフ。 実施例11におけるセンサチップの電極間距離を示す斜視図。 (a)~(d)は、実施例11において、血液試料が11℃における電極間距離別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)~(d)は、実施例11において、血液試料が21℃における電極間距離別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)~(d)は、実施例11において、血液試料が30℃における電極間距離別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例12におけるセンサチップを示す斜視図。 (a)および(b)は、実施例12において、血液試料が11℃における電極形状別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例12において、血液試料が21℃における電極形状別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例12において、血液試料が30℃における電極形状別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例13におけるセンサチップを示す斜視図。 (a)~(d)は、実施例13において、血液試料が30℃におけるリード幅別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 実施例14におけるセンサチップのキャピラリ高さを示す斜視図。 (a)および(b)は、実施例14において、血液試料が11℃におけるキャピラリ高さ別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例14において、血液試料が21℃におけるキャピラリ高さ別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例14において、血液試料が30℃におけるキャピラリ高さ別、ヘマトクリット別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例15において、血液試料が4℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例15において、血液試料が13℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例15において、血液試料が21℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例15において、血液試料が30℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を示すグラフ。 (a)および(b)は、実施例15において、血液試料が38℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を示すグラフ。 実施例16において、血液試料が24℃におけるグルコース濃度別の応答電流値を示すグラフ。 実施例17において、血液試料が24℃におけるアスコルビン酸濃度別の応答電流値を示すグラフ。 実施例18おいて、24℃の環境下で血液試料を導入した場合の温度別の応答電流値を示すグラフ。 実施例19におけるセンサチップの上回り、下回りを示す斜視図。 実施例19おいて、24℃の環境下で上回り、下回りに血液が付着した場合の応答電流値を示すグラフ。 実施例20において、24℃の環境下において、指でセンサチップの先端部をつまんだ場合とつままなかった場合の応答電流値を示すグラフ。 実施例21における測定シーケンスを示す説明図。 (a)は、実施例21において測定されたグルコースの応答電流値を示すグラフ、(b)は、実施例21において測定された温度、Hctの応答電流値を示すグラフ。 (a)は、実施例21における温度測定の応答電流値を示すグラフ、(b)は、実施例21において温度を測定した場合の温度別の応答電流値を示すグラフ。 実施例21における他の測定シーケンスを示す説明図。 (a)および(b)は、本発明の変形例1に係るバイオセンサシステムにおける血液試料中の分析物濃度の測定方法を示すフローチャート。 (a)および(b)は、本発明の変形例1に係るバイオセンサシステムにおける血液試料中の分析物濃度の測定方法を示すフローチャート。 (a)および(b)は、本発明の変形例1に係るバイオセンサシステムにおける回路構成図。 (a)および(b)は、本発明の変形例1に係るバイオセンサシステムにおける回路構成図。 本発明の変形例2に係るバイオセンサシステムにおける回路構成図。 本発明の一実施形態に係るバイオセンサシステムにおける回路構成図。
発明を実施するため形態
 本発明によるバイオセンサシステムは、センサチップに配置された測定部によって、分析物の温度を血液試料から取得する。
 図1は、本発明によるバイオセンサシステムの一例を説明するための図である。このバイオセンサシステム100は、直方体状の測定器101と、センサチップ200とを有している。測定器101の側壁面には、矩形状の孔である装着口102が形成されている。センサチップ200は、装着口102に着脱自在な状態で測定器101に接続される。測定器101の一方の主面の略中央部には、測定結果を表示する表示部103が配置されている。
 図2は、センサチップ200の分解斜視図であり、図3は、その平面図である。このセンサチップ200は、矩形状の切欠部204が形成されたスペーサー202を介して、かつ、絶縁基板201の一方の端部(図2における右側の端部)を残して、絶縁基板201上にカバー203が配置されている。
 各部材201、202、203は、例えば接着または熱溶着によって、一体化されている。スペーサー202の切欠部204は、各部材の一体化後には、血液試料を保持するキャピラリ40として機能する。キャピラリ40は、センサチップ200の長辺に沿って長い形状であり、スペーサー202の一方の端部(図2、図3における左側の端部)において外部に連通している。換言すれば、キャピラリ40は、センサチップ200の外部に開口する血液試料導入口17と連通している。そして、カバー203は、キャピラリ40において、血液試料導入口17側とはと反対側の端近傍に、排気口16を有している。これにより、毛管現象によって、血液試料は、血液試料導入口17からキャピラリ40の内部に容易に吸引される。
 絶縁基板201上には、電極(電圧印加部)11、12、13、14、15が、それぞれの一部分(部分31、32、33、34、35)がキャピラリ40に面するように配置されている。電極11の部分31および電極12の部分32は、電極13の部分33および電極14の部分34よりも血液試料導入口17に近接する位置に配置されている。
 絶縁基板201上には、反応試薬層20が、電極13の部分33の全体を覆うと共に、電極14の部分34および電極15の部分35を部分的に覆うように形成されている。反応試薬層20は、血液試料中の分析物を基質とする酸化還元酵素と、電子メディエータと、を含有する。
 反応試薬層20は、電極11の部分31および電極12の部分32から離れた位置に形成されている。好ましくは、電極11の部分31および電極12の部分32上には酸化還元酵素、または、電子メディエータを含む反応試薬は配置されず、より好ましくは、いかなる反応試薬も配置されない。
 上記とは逆に、電極13の部分33および電極14の部分34が、電極11の部分31および電極12の部分32よりも、血液試料導入口17に近接する位置に配置されると、血液試料導入口17から血液試料が導入される際に、電極13の部分33および電極14の部分34上の反応試薬層20が流されることで、電極13の部分33および電極14の部分34に到達することがあり得る。よって、このような配置は避けられるべきである。
 センサチップ200は、測定部41(測定部A)を有する。測定部Aは、電極11の部分31および電極12の部分32によって構成される電極系(温度電極)と、部分31および部分32を収容するキャピラリ40の一部の空間とによって構成される。
 さらに、センサチップ200は、測定部42(測定部B)を有する。測定部Bは、電極13の部分33および電極14の部分34によって構成される電極系(分析電極)と、反応試薬層20ならびに部分33および部分34を収容するキャピラリ40の一部の空間とによって構成される。
 測定部Aの温度電極では、電極11は作用極として、電極12は対極として機能する。測定部Bの分析電極では、電極13は作用極として、電極14は対極として機能する。
 測定部A(温度測定部)は、温度電極に流れる電流の量に基づいて、血液試料の温度に関連するデータaを取得する。温度電極上で電気化学反応する物質は、主に血液試料中の成分であり、水であってもよく、赤血球および白血球などの血球成分であってもよい。
 測定部B(分析物測定部)は、分析電極間に流れる電流の量に基づいて、血液試料中の分析物の濃度に関連するデータbを取得する。分析電極上で電気化学反応する物質は、主に、酸化還元酵素との間で電子の授受がなされた電子メディエータである。測定部Bで取得されたデータbは、データaを用いて温度に基づく補正が行われる。分析物の濃度は、補正後のデータbを用いて算出される。
 電極13の部分33および電極14の部分34の両方または片方は、電極11の部分31および電極12の部分32の両方または片方を兼ねることができる。しかし、これらの電極は別個に設けられる方が好ましい。
 電極15の部分35は、キャピラリ40の奥側の端部近傍に、換言すれば、外部に連通する端と反対側の端の近傍に配置されている。電極15と電極13との間に電圧が印加されることにより、血液試料がキャピラリ40の奥にまで導入されたことが、容易に検知される。なお、電極13に代えて電極14と電極15との間に、電圧が印加されてもよい。
 電極11、12、13、14、15は、それぞれリード(図示せず)と連結している。リードの一端は、各電極間に電圧を印加できるように、スペーサー202およびカバー203で覆われていない絶縁基板201の端部において、センサチップ200の外部に露出している。
 血液試料中の分析物としては、血球を除く物質、例えば、グルコース、アルブミン、乳酸、ビリルビンおよびコレステロールが挙げられる。酸化還元酵素は、対象とする分析物を基質とするものを使用する。酸化還元酵素としては、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ラクテートオキシダーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼ、ビリルビンオキシダーゼおよびコレステロールオキシダーゼが例示される。反応試薬層中の酸化還元酵素の量としては、0.01~100ユニット(U)、好ましくは、0.05~10U、より好ましくは、0.1~5Uの範囲が例示される。
 反応試薬層20は、フェリシアン化カリウム、p-ベンゾキノン、p-ベンゾキノン誘導体、酸化型フェナジンメトサルフェート、メチレンブルー、フェリシニウムおよびフェリシニウム誘導体といった、酵素反応にて生じた電子を電極に受け渡す機能を有する電子メディエータを含有することが望ましい。反応試薬層20は、反応試薬層の成形性を高めるために、水溶性高分子化合物を含有してもよい。水溶性高分子化合物としては、カルボキシメチルセルロースおよびその塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロースおよびその塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリリジンといったポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸およびその塩、ゼラチンおよびその誘導体、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタクリル酸およびその塩、スターチおよびその誘導体、無水マレイン酸重合体およびその塩、アガロースゲルおよびその誘導体、から選ばれる少なくとも1種が例示される。
 絶縁基板201、スペーサー202およびカバー203の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリオキシメチレン、モノマーキャストナイロン、ポリブチレンテレフタレート、メタクリル樹脂およびABS樹脂といった樹脂、さらにはガラスが例示される。
 電極11、12、13、14、15は、例えば、パラジウム、白金、金、銀、チタン、銅、ニッケルおよび炭素といった、公知の導電性材料により構成される。
 図4は、バイオセンサシステム100における、血液試料中の分析物濃度を測定するための回路構成の一例を示す図である。測定器101は、センサチップ200における電極11、12、13、14、15のうち少なくとも2つの電極間に電圧を印加する制御回路300と、測定結果を表示する表示部400とを有している。
 制御回路300は、5つのコネクタ301a、301b、301c、301d、301eと、切換回路302と、電流/電圧変換回路303と、アナログ/デジタル(A/D)変換回路304と、基準電圧源305と、演算部306とを有している。制御回路300は、切替回路302を介して、1つの電極を正極または負極として使用できるように、当該電極に印加する電位を切り換えることができる。
 演算部(濃度決定部)306は、公知の中央演算装置(CPU)と、上記のデータaおよびデータbに基づき血液試料中の分析物濃度を決定するための換算テーブルとを有する。演算部306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、分析物濃度を補正する。より具体的には、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、演算部306は、温度補正用の換算テーブルを参照することで、分析物濃度を補正する。
 バイオセンサシステム100を用いた血液試料中の分析物濃度の測定は、例えば、図5に示すように、次のようにして実施される。
 まず、演算部306のCPUの指令により、電極13がコネクタ301bを介して電流/電圧変換回路303に接続され、電極15がコネクタ301cを介して基準電圧源305に接続される。
 その後、CPUの指令により、両電極間に一定の電圧が印加される(ステップS1)。当該電圧は、例えば、電極15を正極、電極13を負極と表示したときに0.01~2.0V、好ましくは、0.1~1.0V、より好ましくは、0.2~0.5Vである。この電圧は、センサチップが測定器101に挿入されてから、血液試料がキャピラリ40の奥まで導入されるまでの間、印加される。センサチップ200の血液試料導入口からキャピラリ40に血液試料が導入されると、電極15と電極13との間に電流が流れる。CPUは、そのときの単位時間当たりの電流の増加量を識別することによって、キャピラリ40が血液試料にて満たされたことを検知する。この電流の値は、電流/電圧変換回路303により電圧値に変換された後に、A/D変換回路304によりデジタル値に変換された後、CPUに入力される。CPUは、このデジタル値に基づいて血液試料がキャピラリの奥にまで導入されたことを検知する。
 血液試料の導入後、例えば、0~60秒、好ましくは、0~15秒、より好ましくは、0~5秒の範囲で、血液試料中の分析物と酵素および酵素と電子メディエータとを反応させる。
 続いて、次のようにして上記のデータaを取得する(ステップS2)。
 まず、CPUの指令により、電圧切換回路302が作動して、電極11がコネクタ301aを介して電流/電圧変換回路303に接続され、電極12がコネクタ301eを介して基準電圧源305に接続される。続いて、CPUの指令により、測定部Aにおける両電極間に一定の電圧が印加される。後述するように、当該電圧は、例えば、電極11を正極、電極12を負極と表示したときに0.1~5.0V、好ましくは、1.0~3.0V、より好ましくは、1.5~2.5Vである。電圧の印加時間は、0.1~30秒、好ましくは、0.5~10秒、より好ましくは、1~5秒の範囲にある。当該電圧の印加に伴って両電極間に流れた電流量は、データaの取得を指示する信号が制御回路から測定部Aに与えられることによって、電流/電圧変換回路303により電圧値に変換され、その後に、A/D変換回路304によりデジタル値に変換されCPUに入力され、データaとして演算部306のメモリに格納される。
 その後、次のようにして上記のデータbが取得される(ステップS3)。
 まず、CPUの指令により、切換回路302が作動して、電極13がコネクタ301bを介して電流/電圧変換回路303に接続され、電極14がコネクタ301dを介して基準電圧源305に接続される。その後、CPUの指令により、測定部Bにおける測定シーケンスが入力される。その際、当該電圧は、例えば、電極13を正極、電極14を負極と表示したときに0.05~1.0V、好ましくは、0.1~0.8V、より好ましくは、0.2~0.6Vである。電圧の印加時間は0.1~30秒、好ましくは、0.1~15秒、より好ましくは、0.1~5秒の範囲にある。当該電圧の印加に伴って両電極間に流れた電流量は、データbの取得を指示する信号が制御回路から測定部Bに与えられることによって、電流/電圧変換回路303により電圧値に変換され、その後に、A/D変換回路304によりデジタル値に変換されCPUに入力され、データbとして演算部306のメモリに格納される。分析物濃度の測定を迅速化する観点からは、制御回路は、血液試料がセンサチップのキャピラリ40に導入された時点から0.5秒以上5秒未満の範囲内に、データbの取得を指示する信号を測定部Bに与えることが好ましい。
 なお、データbは、データaよりも先に取得されてもよい。ただし、データb取得に至るまでには、試薬の溶解、酵素反応、電子メディエータと酵素間の反応などに十分な時間を要するため、データbは後に取得されることが好ましい。また、データbとデータaとが同時に取得されてもよいが、その際には1つの溶液系内において、2組の電極系に同時に電圧を印加することになるため、それぞれの電流が互いに干渉しあう場合がある。そのためデータaの取得とデータbの取得とは、別々に行われることが好ましい。
 また、図6(a)に示すように、データb取得時の温度を、濃度の測定結果に、より正確に反映させるために、データb取得の前後に、血液試料の温度に関連するデータがそれぞれ取得されてもよい。即ち、バイオセンサシステム100は、両電極間に一定の電圧を印加し(ステップS101)、血液試料の温度に関連するデータaを取得し(ステップS102)、その後、血液試料中の分析物の濃度に関連するデータbを取得し(ステップS103)、さらにその後、再度血液試料の温度に関連するデータcを取得する(ステップS104)。その後、演算部306は、データaとデータcとを平均する等演算することでデータdを求め(ステップS105)、データdを用いてデータbに対し温度の補正を行い、分析物の濃度を算出する(ステップS106)。このとき、バイオセンサシステム100における演算部(濃度決定部)306(図4参照)は、図6(b)に示すように、データb取得後に、血液試料に接触させた温度電極に流れる電流の大きさに基づいて、血液試料の温度に関連するデータcを取得する温度測定部307と、データaとデータcとを演算し、血液試料の温度に関連するデータdを求める演算部308と、データdに基づいて、血液試料の温度に応じて補正された分析物の濃度xを算出する濃度算出部309とを含んでいる。
 続いて、演算部306が、換算テーブルを参照し、データaおよびデータbに基づき血液試料中の分析物濃度を決定する(ステップS4)。そして、決定された分析物濃度が、表示部400に画像表示される。データaについて温度換算テーブルが用意されていれば、演算部306は、血液試料中の温度を算出することができ、その温度を表示部400に画像表示することもできる。当該決定のための演算プログラムは、換算テーブルのデータ構造に応じて適宜設計される。データaおよびデータbに完全に一致する数値データが換算テーブルに記述されていない場合、演算部306は、当該換算テーブルに記述されデータaおよびデータbに近似するデータから、公知の線形補間法を用いることによって分析物濃度を決定すればよい。
 更に、必要であれば電極11および電極12は、温度計測用途の電極及び他の分析用途の電極として、兼用されてもよい。他の分析用途とは、例えば、血液試料内のヘマトクリット値の測定、または、血液試料内の物質でデータbに影響を与える可能性があるアスコルビン酸、尿酸、ビリルビン、アセトアミノフェンなどの還元物質の測定である。電極11または電極12を作用極(正極)、電極13または電極14を対極(負極)として用いる方法が公知となっている。
 本発明において、測定部Aにおける温度電極間の電圧は、電極面積や電極の材料などセンサチップの構成により左右され得るため、事前に最適な印加電圧を決定する必要がある。最適値から外れた電圧を印加した時に取得される電流量は、血液試料内のヘマトクリット値(Hct値)によって左右され得る。Hct値とは、血液中に占める血球成分の容積の割合を示す数値を意味する。
 最適電圧値をVm、最適電圧値より高い電圧値をVh、最適電圧値より低い電圧値Vlとした場合(Vl<Vm<Vh)の電流量の変化を図8に示す。最適電圧値より低い電圧値Vlの場合、図8(a)に示すように、Hct値が高いほど電流量は大きくなる。逆に最適電圧値より高い電圧値をVhの場合では、図8(c)に示すように、Hct値が低いほど電流量は大きくなる。最適電圧値Vmの場合は、図8(b)に示すように、Hct値によらず一定の電流量を示す。このようなHct値による電流量の乖離は、電流量が大きい高温条件で顕著に見られるため、必要とする温度測定領域の上限温度で事前に決定しておくことが好ましい。Vmの範囲は、0.1~5.0V、好ましくは、1.0~3.0V、より好ましくは、1.5~2.5Vである。
 本発明において、測定部Aにおける温度電極間に流れる電流量は、電極面積に左右される。電極11(作用極)の一部分31の面積および電極12(対極)の一部分32の面積のどちらが広くても、より高い電流量が得られる。ただし、対極側である一部分32の面積が広い方が好ましい。具体的には、作用極側の面積/対極側の面積の比率の範囲が、1~0.25であることが好ましい。
 本実施形態のバイオセンサシステムは、センサを使用する環境の温度が急激に変化した場合であっても、分析物濃度を高精度に測定できる。このため、サーミスタに代表される環境温度測定部が、測定器に設置される必要はない。
 しかし、センサの状態または構造によっては、測定部Aで取得される電流量の精度が低いこともあり得る。例えば、キャピラリ40の体積が小さいセンサでは、測定に必要な血液試料の容量は低減可能であるが、測定部Aの温度電極の面積も小さくなければならない。よって、測定部Aで取得される電流量は減少し、結果として測定部Aで取得される電流量の精度は低下すると予測される。このような場合に、図53の回路構成図に示すように、測定器に環境温度測定部315が設けられてもよい。設けられる環境温度測定部315の数は、1つだけでもよいが、2つ以上であってもよい。2つ以上の環境温度測定部315が設けられる場合は、それぞれの環境温度測定部315が、互いに精度を監視することで、環境温度のより正確な測定結果が保証される。
 また、センサの測定部Aから得られる温度データと、測定器に設けられたサーミスタから得られる温度データとを比較しながら温度補正をすることも、それぞれの温度変化を監視して最適な温度を選択し温度補正に活用することもできる。さらに、測定部Aの温度とサーミスタの温度との差を参考にして温度を補正する方法、及び、温度の差を複数取り込んで、最適な温度補正値を選択する方法なども実行可能である。もちろん、温度の差ではなく平均値のデータを活用する方法も実行可能である。
 図53のバイオセンサシステム100において、演算部306は、測定部Aで取得される温度tと測定器の環境温度測定部315で取得される温度t1(ステップS43)とを比較し、両者に差が生じた場合のみ、測定部Aで取得される温度tを採用する。つまり、図7(a)に示すように、演算部306は、データaに基づいて温度tを算出する(ステップS41)。演算部306は、データbに基づいて濃度xを算出する(ステップS42)。環境温度測定部315が環境温度t1を測定する(ステップS43)。
 外部環境温度と血液試料温度とに差がない場合は、演算部306は、温度t1を採用する(ステップS45)。環境温度測定部315は測定精度が高いからである。
 温度の急激な変化などによって、外部環境温度と血液試料温度とに差が生じた場合は、測定器の環境温度測定部315は、この差に対応することができない。そこで、測定部Aで取得される温度tが採用される(ステップS46)。より具体的には、温度閾値Zが予め設定される。演算部306は、|t-t1|の値と温度閾値Zとを比較する(ステップS44)。そして、演算部306は、|t-t1|の値が温度閾値Z以上の場合には、温度tに基づいて濃度xを補正し(ステップS45)、温度閾値Zより小さい場合には、環境温度t1に基づいて濃度xを補正する(ステップS46)。
 温度閾値Zの範囲は、測定器の環境温度測定部の精度と、センサチップの測定部Aの精度を考慮して決定され、0.01~5.0℃、好ましくは、0.1~2.0℃、より好ましくは、0.2~1.0℃の範囲である。
 バイオセンサシステム100における演算部(濃度決定部)306(図4、図52参照)は、図7(b)に示すように、温度算出部310と、濃度算出部311と、を含む。温度算出部310は、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出する。濃度算出部311は、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出する。
 測定器は、環境温度測定部312と、比較部313と、補正部314と、を含む。環境温度測定部312は、血液試料の周囲の環境温度t1を測定する。比較部313は、温度tと環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較する。補正部314は、|t-t1|≧Zを満たす場合、温度tに基づいて濃度xを補正し、|t-t1|<Zを満たす場合、環境温度t1に基づいて濃度xを補正する。
 [実施例]
 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
 (実施例1)
 図9および図10に示すセンサチップ210を作製した。キャピラリを、幅1.2mm、長さ(奥行き)4.0mm、高さ0.15mmになるように設計した。絶縁基板としては、ポリエチレンテレフタレートを用いた。絶縁基板にパラジウムを蒸着させた後、電極11の部分31の面積が0.12mm2、電極12の部分32の面積が0.48mm2となるように、レーザーでパラジウム層にスリットを入れることで、各電極を形成した。
 それぞれ25%、45%、65%のHct値を有する3種類の血液試料を準備した。血液試料の温度を、23℃とした。これらの血液試料を別々のセンサチップのキャピラリに導入した。その後、電極11を作用極(正極)、電極12を対極(負極)として用い、2.0V、2.2V、又は2.4Vの電圧を両電極(温度電極)間に印加した。電圧印加に伴って作用極と対極との間に流れる電流(応答電流)を測定した。
 測定の結果をそれぞれ図11(a)、図11(b)、図11(c)のグラフに示す。
 印加電圧が2.0Vである場合は、図11(a)に示すように、Hct値が高いほど応答電流が大きかった。この結果は、図8(a)に対応する。
 図11(b)に示すように、印加電圧が2.2Vであった場合は、Hct値に関わらず応答電流が一定であった。この結果は、図8(b)に対応する。
 図11(c)に示すように、印加電圧が2.4Vであった場合は、Hct値が低いほど応答電流が大きかった。この結果は、図8(c)に対応する。
 次に、Hct値45%、4℃~38℃の血液試料を用いた実験が行われた。温度毎に、別々のセンサチップのキャピラリに血液試料を導入した。その後、電極11を作用極(正極)、電極12を対極(負極)として用い、2.2Vの電圧を両電極(温度電極)間に印加したときの応答電流を測定した。測定の結果を図12のグラフに示す。図12に示すように、温度の上昇に伴い応答電流が増加した。
 図11および図12の結果より、電極11と電極12との間に2.2Vの大きさの電圧を印加し、応答電流を測定することで、血液試料温度を検出することが可能であることが見出された。
 (実施例2)
 実施例1に記載の構成のセンサチップを用い、Hct値45%、温度23℃の血液試料をセンサチップのキャピラリに導入した。その後、電極11を作用極(正極)、電極12を対極(負極)として用い、2.2Vの電圧を両電極(温度電極)間に印加したときの応答電流を測定した。電圧印加開始から3秒後の電流値を以下の表1に示す。実施例2における電流値は、1.88μAであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (実施例3)
 センサチップの電極11の部分31の面積が0.24mm2、電極12の部分32の面積が0.48mm2となるように、電極を形成した。他の条件は、実施例2に記載のセンサチップと同様とした。電圧印加開始から3秒後の電流値を以下の上記表1に示す。実施例3における電流値は、2.47μAとなり、実施例2と比較すると、電流値は32%増加する結果であった。実施例3におけるセンサチップの作用極の面積は、実施例2の場合と比較して2倍である。
 (実施例4)
 センサチップの電極11の部分31の面積が0.48mm2、電極12の部分32の面積が0.48mm2となるように、電極を形成した。他の条件は、実施例2に記載のセンサチップと同様とした。電圧印加開始から3秒後の電流値を上記表1に示す。実施例4における電流値は、3.13μAとなり、実施例2と比較すると電流値は67%増加する結果となった。実施例4におけるセンサチップの作用極の面積は、実施例2の場合と比較して4倍、また、実施例3の場合と比較して2倍である。すなわち、作用極の面積増加に伴い電流値が増加することがわかった。
 (実施例5)
 センサチップの電極11の部分31の面積が0.12mm2、電極12の部分32の面積が0.96mm2となるように、電極を形成した。他の条件は、実施例2と同様とした。電圧印加開始から3秒後の電流値を上記表1に示す。実施例5における電流値は、3.08μAであり、実施例2と比較すると、電流値は65%増加した。実施例5におけるセンサチップの対極の面積は、実施例2の場合と比較して2倍であった。すなわち、対極の面積増加に伴い電流値が増加することがわかった。また、実施例3と比較すると、作用極の面積が2倍である条件では、電流地の増加率は32%に留まっていた。よって、作用極よりも対極の面積を増加させたほうが、より高い応答値が得られると考えられる。
 (実施例6)
 センサチップの電極11の部分31の面積が0.24mm2、電極12の部分32の面積が0.96mm2となるように、電極を形成した。他の条件は、実施例2と同様とした。電圧印加開始から3秒後の電流値を上記表1に示す。実施例6における電流値は3.65μAであり、実施例2と比較すると、電流値は94%増加した。実施例6におけるセンサチップの作用極および対極の面積は、実施例2の場合と比較してともに2倍である。すなわち、電極面積の比率が同じ場合には、電極面積の増加に比例して、電流値も増加することがわかった。
 (実施例7)
 実施例1に記載のセンサチップを準備した。Hct値が25%、45%、および65%の3通りのHct値と、4℃、13℃、21℃、30℃、および38℃の5通りの温度と、をそれぞれ組み合わせて、15種類の血液試料を準備した。
 次に、上述したそれぞれの血液試料をセンサチップのキャピラリに導入した。その後、電極11を作用極(正極)、電極12を対極(負極)として用い、2.1V、2.15V、2.2Vの電圧を両電極(温度電極)間に印加し、そのときの応答電流を測定した。
 図13~図17は、温度条件および印加電圧条件毎の応答電流を示すグラフである。また、各グラフにおける温度条件と、印加電圧条件は、以下のとおりである。
 (温度条件)
 図13(a)、(b)、(c):4℃
 図14(a)、(b)、(c):13℃
 図15(a)、(b)、(c):21℃
 図16(a)、(b)、(c):30℃
 図17(a)、(b)、(c):38℃
 (印加電圧条件)
 図13(a)、図14(a)、図15(a)、図16(a)、図17(a):2100mV
 図13(b)、図14(b)、図15(b)、図16(b)、図17(b):2150mV
 図13(c)、図14(c)、図15(c)、図16(c)、図17(c):2200mV
 ここで、応答電流が小さい4℃および13℃の低温条件では、いずれの印加電圧条件においても同様に、Hct値に依存しない応答電流を示した。
 一方、応答電流が大きい30℃および38℃の高温条件では、応答電流においてはHct値によって変化しやすくなる傾向が見られた。特に、印加電圧2.1V条件では4秒以下、印加電圧2.2V条件では3秒以上の領域において、印加電圧2.15V条件と比較して顕著な差が見られた。
 このように、温度条件が異なる場合においても応答電流がHct値に依存しないようにするためには、高温領域の応答電流を目安として、最適な印加電圧条件を決めることが重要となる。実施例7において上記のように決定した最適印加電圧は、2.15Vとなる。このとき、以下の表2に示すように、Hct値45%、温度21℃の血液試料を導入したときの3秒後の電流値は、1.93μAであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (実施例8)
 センサチップの電極11の部分31の面積が0.20mm2、電極12の部分32の面積が0.40mm2となるように、電極を形成した。他のセンサチップの構成は、実施例1と同様にした。実施例7で示したように、高温領域での応答電流を目安にして決定した実施例8の最適印加電圧は2.1Vであった。このとき、上記表2に示すように、Hct値45%、温度21℃の血液試料を導入したときの3秒後の電流値は1.69μAであった。
 (実施例9)
 センサチップの電極11の部分31の面積を0.30mm2、電極12の部分32の面積を0.30mm2となるように電極を形成した。他のセンサチップの構成は、実施例1と同様にした。
 実施例7で示したように、高温領域での応答電流を目安にして、最適印加電圧を決定した。実施例9の最適印加電圧は2.05Vであった。このとき、上記表2に示すように、Hct値45%、温度21℃の血液試料を導入したときの3秒後の電流値は、1.48μAであった。実施例7、8および9の結果より、電極面積が異なると最適印加電圧も異なり、応答電流の大きさも変わることがわかった。また、作用極の面積と対極の面積との和が同じ条件では、対極の面積が広い方がより大きい応答電流が得られることがわかった。
 (実施例10)
 図2および図3の構成を有するセンサチップを作製した。キャピラリを、幅1.2mm、長さ(奥行き)4.0mm、高さ0.15mmになるように設計した。絶縁基板として、ポリエチレンテレフタレートを用い、絶縁基板にパラジウムを蒸着させた。その後、電極11の部分31の面積が0.30mm2、電極12の部分32の面積が0.48mm2となるように、パラジウム層にレーザーでスリットを入れることで、各電極を形成した。
 反応試薬層を、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)、グルコースデヒドロゲナーゼを含む水溶液を作製した。グルコースデヒドロゲナーゼの濃度を、2.0U/センサの濃度になるように調整した。この水溶液に、さらにフェリシアン化カリウム量を1.7質量%、タウリン量を1.0質量%の濃度で溶解させることによって、試薬液を得た。この試薬液を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。
 血液試料のHct値は、25%、45%、65%であり、グルコース濃度は、40mg/dl、80mg/dl、200mg/dl、400mg/dl、600mg/dlであった。血液試料の温度は、4℃、13℃、22℃、30℃、39℃であった。
 各電極間の印加電圧と印加時間とは、以下のように設定された。血液試料導入直後から3秒後まで、電極11(正極)と電極12(負極)との両電極(温度電極)間に、2.075Vが印加された。3秒後から5秒後まで、電極13(正極)と電極14(負極)との両電極(分析電極)間に、0.25Vが印加された。血液試料導入から5秒間で、測定が終了した。
 温度電極間の3秒後の応答電流値を表3および図18のグラフに示す。3秒後の応答電流値は、Hct値に依存せず、かつ、温度に依存した。温度に対する換算テーブルとして、図18に示すテーブルを用いることで、3秒後の応答電流値を血液試料の温度に換算することが可能となる。また、異なるグルコース濃度においては、3秒後の応答電流値に差は見られなかった。分析電極間の5秒後の応答電流値を、以下の表4に示す。5秒後の応答電流値は、各温度においてグルコース濃度の増加に伴い増加し、また、各グルコース濃度においても温度の上昇に伴い増加した。温度が既知であれば、グルコース濃度に対する換算テーブルとして、以下の表4に示すテーブルを用いることで、5秒後の応答電流値を血液試料のグルコース濃度に換算することが可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 (実施例11)
 図9および図10の構成を有する4種類のセンサチップを準備した。これらの第1~第4種類のセンサチップにおいて、図19の電極間距離は、それぞれ、100μm、300μm、500μm、700μmであった。
 25%、45%、および65%のHct値と、11℃、21℃、および30℃の温度と、を組み合わせることで、9種類の血液試料を準備した。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述したそれぞれの血液試料を導入した後、両電極(温度電極)間に2.2Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図20(a)~(d)、図21(a)~(d)、図22(a)~(d)のグラフに示す。図20(a)~(d)は、血液試料が11℃における電極間距離別、ヘマトクリット別の応答電流値、図21(a)~(d)は、血液試料が21℃における電極間距離別、ヘマトクリット別の応答電流値、図22(a)~(d)は、血液試料が30℃における電極間距離別、ヘマトクリット別の応答電流値を示している。
 上記グラフによれば、電極間距離が変化しても、応答電流値に有意差が見られなかった。実施例11の結果により、応答電流は、電極間距離の影響をほとんど受けないことが分かった。
 (実施例12)
 電極形状が異なる2種類のセンサチップを準備した。
 第1種類のセンサチップは、図9,図10,および図23(a)の構成を有した。第1種類のセンサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積は0.24mm2、電極12部分(対極)32の面積は0.96mm2、電極間距離は300μmであった。
 第2種類のセンサチップは、図23(b)の構成を有した。第2種類のセンサチップにおいて、図23(b)における電極11部分(作用極)31の面積は0.24mm2、電極12部分(対極)32は2箇所に別れる形状であった。部分32の2つの部分の面積は、それぞれ0.48mm2であり、部分32の電極12部分としての合計値は0.96mm2であった。第2種類のセンサチップにおいて、電極間距離は300μmであった。
 25%、45%、および65%のHct値と、11℃、21℃、および30℃の温度とを組み合わせることで、9種類の血液試料を準備した。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述したそれぞれの血液試料を導入した後、両電極(温度電極)間に2.2Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図24(a)、(b)、図25(a)、(b)、図26(a)、(b)のグラフに示す。図24(a)、(b)は、血液試料が11℃における電極形状別、ヘマトクリット別の応答電流値、図25(a)、(b)は、血液試料が21℃における電極形状別、ヘマトクリット別の応答電流値、図26(a)、(b)は、血液試料が30℃における電極形状別、ヘマトクリット別の応答電流値を示している。
 上記グラフによれば、電極形状が変化しても、応答電流値に有意差が見られない結果となった。実施例12の結果により、応答電流は、電極形状の影響をほとんど受けないことが分かった。
 (実施例13)
 対極12のリード幅の異なる4種類のセンサチップを準備した。各種類のセンサチップは、図2、図3、及び図27(a)に示される構成を有した。各種類のセンサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積は0.30mm2、電極12部分(対極)32の面積が0.30mm2、電極間距離は100μmであった。第1~第4種類のセンサチップにおいて、図27(b)に示す対極12のリード幅は、それぞれ、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mmであった。
 3種類の血液試料を準備した。第1~第3種類の血液試料のHct値は、それぞれ、25%、45%、および65%であった。各種類の血液試料の温度は、23℃(室温)であった。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップのキャピラリに、上述したそれぞれの血液試料を導入した後、両電極(温度電極)間に2.05Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図28(a)~(d)のグラフに示す。
 上記グラフによれば、ヘマトクリットが異なっても、応答電流には変化がほとんど見られなかった。また、リード幅が変化しても応答電流値に有意差が見られない結果となった。実施例13の結果により、応答電流は、リード幅(抵抗)の影響をほとんど受けないことが分かった。
 (実施例14)
 2種類のセンサチップを準備した。第1および第2種類のセンサチップは、図9および図10に示される構成を有した。第1および第2種類のセンサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積は0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積は0.48mm2、電極間距離は300μmであった。第1種類および第2種類のセンサチップにおいて、図29に示すスペーサー202の厚さ(キャピラリ高さ)は、それぞれ、0.15mmおよび0.09mmであった。
 25%、45%、および65%の3通りのHct値と、11℃、21℃、および30℃の3通りの温度とを組み合わせることで、9種類の血液試料を準備した。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述したそれぞれの血液試料を導入した後、両電極(温度電極)間に2.2Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図30(a)、図30(b)、図31(a)、図31(b)、図32(a)、および図32(b)のグラフに示す。図30(a)および(b)は、血液試料が11℃におけるキャピラリ高さ別およびヘマトクリット別の応答電流値を、図31(a)および(b)は、血液試料が21℃におけるキャピラリ高さ別およびヘマトクリット別の応答電流値を、図32(a)および(b)は、血液試料が30℃におけるキャピラリ高さ別およびヘマトクリット別の応答電流値を、それぞれ示している。
 上記グラフによれば、キャピラリ高さが変化しても、応答電流値に有意差が見られなかった。実施例14の結果により、応答電流は、キャピラリ高さの影響をほとんど受けないことが分かった。
 (実施例15)
 2種類のセンサチップを準備した。各種類のセンサチップは、図9および図10の構造を有した。各種類のセンサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積が0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積が0.48mm2、電極間距離が100μmであった。第1種類及び第2種類のセンサチップにおいて、パラジウム蒸着基板の表面低効率は、それぞれ115Ω/□および60Ω/□であった。
 25%、45%、65%の3種類のHct値と、4℃、13℃、21℃、30℃、38℃の温度とを組み合わせることで、15種類の血液試料を準備した。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述したそれぞれの血液試料を導入した後、両電極(温度電極)間に2.15Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図33~図37(a)および(b)のグラフに示す。図33(a)および(b)は、血液試料が4℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を、図34(a)および(b)は、血液試料が13℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を、図35(a)および(b)は、血液試料が21℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を、図36(a)および(b)は、血液試料が30℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を、図37(a)および(b)は、血液試料が38℃におけるパラジウム抵抗別の応答電流値を、それぞれ示している。
 上記グラフによれば、パラジウム抵抗が変化しても、応答電流値に有意差が見られなかった。実施例15の結果により、応答電流は、基板抵抗の影響をほとんど受けないことが分かった。なお、基板に、白金、金、銀、チタン、銅、ニッケルおよび炭素といった、公知の導電性材料が適用されても、同様の結果が得られることは、説明するまでもない。
 (実施例16)
 図9および図10の構成を有するセンサチップを準備した。センサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積は0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積は0.48mm2、電極間距離は100μmであった。
 Hct値が45%、温度が24℃の血液に、グルコース濃縮液を添加することで3種類の血液試料を準備した。第1~第3種類の血液試料のグルコース濃度は、それぞれ、0mg/dL、205mg/dL、640mg/dLであった。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述した血液試料を導入した。その後、両電極(温度電極)間に2.15Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図38のグラフに示す。図38は、血液試料が24℃におけるグルコース濃度別の応答電流値を示している。
 上記グラフによれば、グルコース濃度が変化しても、応答電流値に有意差が見られなかった。実施例16の結果により、応答電流は、グルコース濃度の影響をほとんど受けないことが分かった。この結果、血糖値センサ(グルコースセンサ)に本発明を適用した場合であっても、グルコース濃度によって測定精度が左右されることがないので、問題なく使用できることが分かった。
 (実施例17)
 図9、図10に示すような電極11部分(作用極)31の面積が0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積が0.48mm2、電極間距離が100μmとなるように形成されたセンサチップを準備する。
 Hct値が45%、温度が24℃の血液にアスコルビン酸濃縮液を添加することで、アスコルビン酸濃度の異なる3種類の血液試料を準備した。第1~第3の血液試料のグルコース濃度は、それぞれ、0mg/dL、10mg/dL、20mg/dLであった。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述した血液試料を導入した。その後、両電極(温度電極)間に2.15Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図39のグラフに示す。図39は、血液試料が24℃におけるアスコルビン酸濃度別の応答電流値を示している。
 上記グラフによれば、アスコルビン酸濃度が変化しても、応答電流値に有意差が見られなかった。実施例17の結果により、応答電流は、アスコルビン酸濃度の影響をほとんど受けないことが分かった。つまり、本実施例において、血液中の還元物質であるアスコルビン酸の濃度によって、血糖値の測定精度は左右されなかった。よって、本実施例のセンサチップは、血糖値センサとして問題なく使用できることが分かった。
 (実施例18)
 図9および図10の構成を有するセンサチップを準備した。センサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積は0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積は0.48mm2、電極間距離は100μmであった。
 温度の異なる2種類の血液試料を準備した。第1種類の血液試料において、Hct値は45%、温度は4℃であった。第2種類の血液試料において、Hct値は45%、温度は42℃であった。
 上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに、上述した血液試料を24℃の環境下に移してから1分後に導入した。その後、両電極(温度電極)間に2.15Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図40のグラフに示す。ここで、図40における点線は、24℃の環境下において24℃の血液を導入した場合(以後、“通常導入”として示す)の応答電流を示している。図40における実線は、上記4℃の血液試料を24℃の環境下に移してから1分後に導入した場合(以後、“4℃導入”として示す)の応答電流を示している。図40における破線は、上記42℃の血液試料を24℃の環境下に移してから1分後に導入した場合(以後、“42℃導入”として示す)の応答電流を示している。
 上記グラフによれば、測定時間が早い時間帯においては、4℃導入が示す温度は、通常導入が示す温度に比べて低く、42℃導入が示す温度は、通常導入が示す温度に比べて高かった。そして、測定時間の経過に伴い、42℃導入と4℃導入と42℃導入との温度差が無くなった。このように、測定時間の時間経過に伴い温度差が無くなることは、4℃または42℃の血液試料が24℃の環境下に持ち込まれたことで、両者とも、時間の経過に伴って、センサチップの温度である24℃に移行したからである、と考えられる。
 本実施例18によれば、血液試料の温度に対する経時的変化を計測することが可能であることが分かる。
 また、センサチップは、血液試料に接触するように配置され、血液試料の温度を測定する温度電極を備えている。よって、このセンサチップを用いると、経時的変化が考慮された血液試料の温度を得ることができ、これを用いてグルコース濃度等を補正することができる。すなわち、各種補正の精度を向上させることが可能となる。
 (実施例19)
 図9および図10の構成を有するセンサチップを準備した。このセンサチップにおいて、電極11部分(作用極)31の面積は0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積は0.48mm2、電極間距離は100μmであった。
 また、血液試料を準備した。この血液試料において、Hct値は45%であった。
 図41に示すように、センサチップに、予め約3μLの血液を滴下した。このとき、血液は、カバー203の上部に滴下された。血液をこのように滴下することを、以下、“上回り”と示す。
 他のセンサチップに、予め約10μLの血液を滴下した。このとき、血液は、絶縁基板201の下部に滴下された。血液をこのように滴下することを、以下、“下回り”と示す。
 それぞれのセンサチップのキャピラリ204に、上述した血液試料を24℃の環境下で導入した。その後、両電極(温度電極)間に2.15Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図42のグラフに示す。ここで、図42における破線は、24℃の環境下において、予め上回りに血液を滴下しておいた場合、図42における実線は、24℃の環境下において、予め下回りに血液を滴下しておいた場合、図42における点線は、24℃の環境下において、上回りにも下回りにも血液を滴下していない場合(以下、通常導入と示す)の応答電流を示している。
 上記グラフによれば、通常導入時に比べて、上回りおよび下回りにおける応答電流値が低かった。これは、キャピラリ204の範囲外に過剰に付着した上回り、下回りの血液が気化熱によってキャピラリ204内の血液試料の温度を下げることが原因であると考えられる。
 本実施例19によれば、図42に示すような気化熱の影響を正確に把握することが可能となる。
 また、センサチップは、血液試料に接触するように配置され、血液試料の温度を測定する温度電極を備えている。よって、気化熱の影響を考慮した血液試料の温度を得ることができ、これを用いてグルコース濃度等を補正することができる。このため、各種補正の精度を向上させることが可能となる。
 (実施例20)
 図9、図10に示すような電極11部分(作用極)31の面積が0.12mm2、電極12部分(対極)32の面積が0.48mm2、電極間距離が100μmとなるように形成されたセンサチップを準備する。また、Hct値が45%に設定された血液を準備する。
 次に、上記センサチップの先端部を5秒間指先につまんで測定器に装着した直後、上記センサチップの先端部を指先につままないように測定器に装着した直後、のそれぞれにおいて上述した血液試料を24℃の環境下で導入した後、両電極(温度電極)間に2.15Vの電圧を印加し、それぞれの場合における応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図43のグラフに示す。ここで、図43における実線は、24℃の環境下において、指でセンサチップの先端部を5秒間つまんだ場合、図43における実線は、24℃の環境下において、指でセンサチップの先端部を5秒間つままなかった場合(以下、通常導入と示す)の応答電流を示している。
 上記グラフによれば、指でセンサチップの先端部を5秒間つまんだ場合、通常導入時に比べて応答電流値が高くなる結果となった。これは、センサ先端部を指でつまんだ場合、指先の温度がセンサ先端部を介して血液試料に伝わったためと考えられる。
 本実施例20によれば、図43に示すような指先温度による誤差を把握することが可能となる。
 また、本発明のセンサチップは、血液試料に接触するように配置され、血液試料の温度を測定する温度電極を備えているので、指先温度の影響を考慮した血液試料の温度を得ることができ、これを用いてグルコース濃度等を補正することができる。このため、各種補正の精度を向上させることが可能となる。
 (実施例21)
 図2および図3に示すような電極11部分(作用極)31の面積が0.30mm2、電極12部分(対極)32の面積が0.48mm2、電極間距離が100μmとなるように形成された、実施例10に記載のセンサチップを準備する。また、グルコース濃度が209mg/dL、Hct値が25、45%、65%、温度が22℃に設定されたそれぞれの血液を準備する。
 次に、上述したそれぞれのセンサチップにおけるキャピラリに血液試料を導入した後、図44に示されるような順番で、所定の電極間に、所定の電圧を印加した。すなわち、0秒から3.0秒にかけて電極11と電極12との間(図44に示す電極11-12間)に2075mVの電圧を印加し、3.0秒から5.0秒にかけて電極13と電極14との間(図44に示す電極13-14間)に250mVの電圧を付加し、5.1秒から5.5秒にかけて電極11と電極13との間(図44に示す電極11-13間)に2500mVの電圧を印加した。そして、このときの応答電流を測定した。
 このようにして測定された結果を、図45(a)、図45(b)のグラフに示す。上記グラフによれば、測定の対象としたグルコース、Hct(ヘマトクリット)については、ヘマトクリットの値に応じた応答電流値が得ることができる。また、図46(a)に示すように、温度についても、図46(b)に示すような所定の温度に対する応答電流値が得ることができる。
 実施例21によれば、グルコース、温度、Hctのそれぞれの項目について順番に計測することが可能であることが分かった。
 また、グルコース、温度、Hctの計測の順番は、上記に示した場合だけでなく、任意に並べ変えることも可能である。例えば、温度、Hct、グルコース等の順番であってもよい。
 さらに、図47に示すように、グルコース、温度、Hct、還元物質の項目について測定してもよい。すなわち、図47に示すように、0秒から3.0秒にかけて電極11と電極12との間(図47に示す電極11-12間)に、3秒から4.95秒にかけて電極12と電極14との間(図47に示す電極12-14間)に、これとほぼ同時(3秒から5.0秒)に電極13と電極14との間(図47に示す電極13-14間)に、そして、5.1秒から5.5秒にかけて電極11と電極13との間(図47に示す電極11-13間)に電圧を印加してもよい。この場合であっても、それぞれの条件に対応した応答電流を得ることができる。
 なお、2つ以上の項目を同時に計測する場合には、作用極と対極との組み合わせが互いに混同しないように注意する必要がある。例えば、グルコースと温度とを同時に測定するにあたって、グルコースの測定を電極13と電極14(図47に示す電極13-14間)、温度の測定を電極11と電極12(図47に示す電極11-12間)の応答電流を計測することを想定していたとする。このとき、グルコースの応答電流が電極13-12間、温度の応答電流が電極11-14間に流れてしまうような場合には、意図していた応答電流を得ることができない。このため、2つ以上の項目を同時に計測する場合には、上記のような混同が発生しないように、印加する電極の適切な組み合わせ、および、適切な印加電圧、印加時間を選択することが重要である。
 (変形例1)
 上記他の実施形態においては、図6(a)に示すように、ステップS4における血液試料中の分析濃度を決定するステップ(濃度決定ステップ)が、ステップS101~ステップS106を含んでいる例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
 例えば、濃度決定ステップS4は、図48(a)に示すように、データaに基づいて、データbを補正するステップ141を含んでいてもよい。このとき、バイオセンサシステム100における演算部(濃度決定部)306(図4参照)は、図50(a)に示すように、データaに基づいて、データbを補正する第1の分析物補正部321を含んでいる。
 また、濃度決定ステップS4は、図48(b)に示すように、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出するステップS241と、データaに基づいて、濃度xを補正するステップS242とを含んでいてもよい。このとき、バイオセンサシステム100における演算部(濃度決定部)306(図4参照)は、図50(b)に示すように、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出する濃度算出部331と、データaに基づいて、濃度xを補正する第2の分析物補正部332とを含んでいてもよい。
 また、濃度決定ステップS4は、図49(a)に示すように、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出するステップS341と、温度tに基づいて、データbを補正するステップS342とを含んでいてもよい。このとき、バイオセンサシステム100における演算部(濃度決定部)306(図4参照)は、図51(a)に示すように、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出する温度算出部341と、温度tに基づいて、データbを補正する第3の分析物補正部342とを含んでいる。
 また、濃度決定ステップS4は、図49(b)に示すように、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出するステップS441と、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出するステップS442と、温度tに基づいて、濃度xを補正するステップS443とを含んでいてもよい。このとき、バイオセンサシステム100における演算部(濃度決定部)306(図4参照)は、図51(b)に示すように、データaに基づいて、血液試料の温度tを算出する温度算出部351と、データbに基づいて、血液試料の分析物の濃度xを算出する濃度算出部352と、温度tに基づいて、濃度xを補正する第4の分析物補正部353とを含んでいる。
 (変形例2)
 上記実施形態における制御回路300は、図52に示すように、シーケンス制御部501と、電極選択部502とをさらに備えていてもよい。
 シーケンス制御部501は、温度、グルコース、ヘマトクリット、還元物質を測定する際に、少なくとも2つの項目を同時に測定するように制御回路300を制御してもよい。また、シーケンス制御部501は、温度、グルコース、ヘマトクリット、還元物質を測定する際に、それぞれ独立して行うように制御回路300を制御してもよい。この際、それぞれの項目を測定する順番は任意に設定することができる。また、シーケンス制御部501は、温度、グルコース、ヘマトクリット、還元物質を測定する際に、温度、グルコース濃度および還元物質、ヘマトクリットの順番で行うように制御回路300を制御してもよい。
 電極選択部502は、温度、グルコース、ヘマトクリット、還元物質を測定する際に、独立した電極を介して行うように制御回路300を制御してもよい。
 本発明は、血液試料中の分析濃度の測定において、当該測定を実施する温度に起因した測定誤差の発生を抑制するものとして、測定の高精度化が要求される各分野において多大な利用価値を有する。
11、12、13、14、15 電極(電圧印加部)
16  排気口
17  血液試料導入口
20  反応試薬層
31  キャピラリに面する電極11の一部分
32  キャピラリに面する電極12の一部分
33  キャピラリに面する電極13の一部分
34  キャピラリに面する電極14の一部分
35  キャピラリに面する電極15の一部分
40  キャピラリ
41  測定部A(温度測定部)
42  測定部B(分析物測定部)
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
210 センサチップ
300 制御回路
301a、301b、301c、301d、301e  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(濃度決定部)
307 温度測定部
308 演算部
309 濃度算出部
310 温度算出部
311 濃度算出部
312 環境温度測定部
313 比較部
314 補正部
315 環境温度測定部
321 第1の分析物補正部
331 濃度算出部
332 第2の分析物補正部
341 温度算出部
342 第3の分析物補正部
351 温度算出部
352 濃度算出部
353 第4の分析物補正部
400 表示部
501 シーケンス制御部
502 電極選択部
S   ステップ

Claims (51)

  1.  生体試料の温度を測定するセンサチップであって、
     前記生体試料の温度を測定するために少なくとも作用極と対極とを有しており、直流電圧が印加される温度電極と、
     前記生体試料を前記温度電極まで導入するキャピラリと、
    を備え、
     前記温度電極の作用極及び/または対極は、前記キャピラリに導入された前記生体試料と接触するように配置され、
     前記直流電圧は、前記直流電圧の印加時にヘマトクリットが温度の測定結果に与える影響が小さくなるように設定されている、センサチップ。
  2.  前記キャピラリにおける前記生体試料の取込量は5μL以下であり、
     前記温度電極における前記直流電圧の印加時間は15秒以下である、
    請求項1に記載のセンサチップ。
  3.  前記直流電圧は、前記生体試料の溶媒が電気分解される範囲である、
    請求項1または2に記載のセンサチップ。
  4.  使い捨てである、請求項1から3のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  5.  血液試料中の分析物の濃度を測定するセンサチップであって、
     前記血液試料に接触するように配置され、前記血液試料の温度を測定するために少なくとも作用極と対極とを有する温度電極と、
     前記血液試料の分析物の濃度に関する項目の測定に用いられる濃度測定部と
    を備えるセンサチップ。
  6.  前記濃度測定部は、少なくとも作用極と対極とを備える分析電極である、
    請求項5に記載のセンサチップ。
  7.  前記温度電極と前記分析電極とは、別に設けられている、
    請求項6に記載のセンサチップ。
  8.  試料導入口と、
     前記試料導入口から前記温度電極及び分析電極まで血液試料を導入するキャピラリと、
    をさらに備え、
     前記温度電極は、前記分析電極よりも前記試料導入口に近い位置に配置されている、
    請求項6または7に記載のセンサチップ。
  9.  前記濃度測定部は、酸化還元酵素および電子メディエータをさらに備え、
     前記温度電極は、前記酸化還元酵素および電子メディエータの少なくとも1つと接しないように配置されている、
    請求項5から8のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  10.  前記濃度測定部は、酸化還元反応を起こす反応試薬をさらに備え、
     前記温度電極は、前記反応試薬と接しないように配置されている、
    請求項5から9のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  11.  前記濃度測定部は、試薬をさらに備え、
    前記温度電極は、如何なる試薬とも接しないように配置されている、
    請求項5から9のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  12.  前記温度電極の作用極は、少なくとも前記分析電極の作用極または対極のいずれかと共通である、
    請求項6に記載のセンサチップ。
  13.  前記温度電極の対極は、少なくとも前記分析電極の作用極または対極のいずれかと共通である、
    請求項6に記載のセンサチップ。
  14.  前記濃度測定部は、前記作用極及び前記対極以外の1以上の電極を有しており、
     前記作用極及び前記対極以外の前記濃度測定部の前記電極のうちの少なくとも1つが、前記温度電極の作用極及び対極のうちの少なくとも1つと共通である、
    請求項6から8のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  15.  前記温度電極における作用極の面積は、前記温度電極における対極の面積と同じか、それより小さい、
    請求項6に記載のセンサチップ。
  16.  前記分析物の濃度に関する項目には、少なくともヘマトクリットが含まれている、
    請求項5から15のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  17.  前記分析物の濃度に関する項目には、少なくとも還元物質の量または濃度が含まれている、
    請求項5から16のいずれか1項に記載のセンサチップ。
  18.  作用極と対極とから形成される温度電極と、キャピラリと、を備えているセンサチップにおいて、前記生体試料の温度を測定する温度測定方法であって、
     前記キャピラリにより、前記生体試料を前記温度電極まで導入する導入ステップと、
     前記温度電極に直流電圧を印加する印加ステップと、
     前記印加ステップにおいて印加される前記直流電圧を、第1電圧に調整する調整ステップと、
    を備え、
     前記第1電圧は、前記温度電極への前記第1電圧の印加時にヘマトクリットが温度の測定結果に与える影響が小さくなるように設定されている、
    生体試料の温度測定方法。
  19.  ヘマトクリットが温度の測定結果に与える影響が小さくなるような直流電圧の値を予め測定および記憶しておき、
     前記調整ステップは、前記記憶された直流電圧に基づいて前記第1電圧に調整する、
    請求項18に記載の生体試料の温度測定方法。
  20.  前記取込ステップにおける前記生体試料の取込量は5μL以下であり、
     前記印加ステップにおける直流電圧の印加時間は15秒以下である、
    請求項18または19に記載の生体試料の温度測定方法。
  21.  作用極と対極とから形成されている温度電極を備えたセンサチップで使用される血液試料の温度を測定する方法であって、
     前記血液試料に接触させた前記温度電極に電圧を印加するステップと、
     前記電圧を印加することによって前記血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、前記血液試料の温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に基づいて、前記血液試料の温度tを算出するステップと、
    を備えている、血液試料の温度測定方法。
  22.  前記血液試料に接触させた一対の電極に電圧を印加することによって前記血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、前記血液試料の温度に関連するデータaを取得するステップと、
     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って前記血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、前記分析物の濃度に関連するデータbを取得するステップと、
     前記データaおよび前記データbに基づいて、血液試料中の分析物濃度を決定する濃度測定ステップと、
    を備えている、血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  23.  前記濃度測定ステップは、前記データaに基づいて前記データbを補正するステップを含んでいる、
    請求項22に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  24.  前記濃度測定ステップは、
     前記データbに基づいて、前記血液試料の前記分析物の濃度xを算出するステップと、
     前記データaに基づいて、前記濃度xを補正するステップと、
    を含んでいる、請求項22に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  25.  前記濃度測定ステップは、
     前記データaに基づいて、前記血液試料の温度tを算出するステップと、
     前記温度tに基づいて、データbを補正するステップと、
    を含んでいる、請求項22に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  26.  前記濃度測定ステップは、
     前記データaに基づいて、前記血液試料の温度tを算出するステップと、
     前記データbに基づいて、前記血液試料の前記分析物の濃度xを算出するステップと、
     前記温度tに基づいて、前記濃度xを補正するステップと、
    を含んでいる、請求項22に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  27.  前記データaを取得するステップは、前記データbを取得するステップよりも先に行う、
    請求項22から26のいずれか1項に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  28.  前記濃度測定ステップは、
     前記データb取得後に、前記血液試料に接触させた前記一対の電極に前記所定の電圧を印加することによって前記血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、前記血液試料の温度に関連するデータcを取得するステップと、
     前記データaと前記データcとを演算することによって前記血液試料の温度に関連するデータdを求めるステップと、
     前記データdに基づいて、前記データbを補正するステップと、
    を含んでいる、請求項22に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  29.  前記濃度測定ステップは、
     前記データaに基づいて、前記血液試料の温度tを算出するステップと、
     前記データbに基づいて、前記血液試料の前記分析物の濃度xを算出するステップと、
     前記血液試料の周囲の環境温度t1を測定するステップと、
     前記温度tと前記環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較するステップと、
     |t-t1|≧Zを満たす場合、前記温度tに基づいて前記濃度xを補正し、|t-t1|<Zを満たす場合、前記温度t1に基づいて前記濃度xを補正するステップと、
    を含んでいる、請求項22に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  30.  前記血液試料の温度に関連するデータaには温度が含まれており、
     前記分析物の濃度に関連するデータbにはグルコース濃度が含まれている、
    請求項22から29のいずれか1項に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  31.  前記分析物の濃度に関連するデータbにはヘマトクリットが含まれている、
    請求項30に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  32.  前記分析物の濃度に関連するデータbには還元物質量または濃度が含まれている、
    請求項30または31に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  33.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータのうち、少なくとも2つの項目を同時に測定する、
    請求項30から32のいずれか1項に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  34.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータの測定は、それぞれ独立して行われる、
    請求項30から32のいずれか1項に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  35.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータの測定は、前記温度、前記グルコース濃度および前記還元物質の量もしくは濃度、前記ヘマトクリットの順番で行われる、
    請求項30から32のいずれか1項に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  36.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータの測定は、独立した電極を介して行われる、
    請求項30から35のいずれか1項に記載の血液試料中の分析物の濃度測定方法。
  37.  温度電極を有する請求項1から請求項17のいずれか1項に記載のセンサチップと、前記センサチップの前記温度電極に電圧を印加する制御回路を含む測定器とを有する、血液試料中の分析物の濃度を測定するバイオセンサシステムであって、
     前記制御回路に従って前記温度電極に電圧を印加する電圧印加部と、
     前記血液試料に接触させた前記温度電極に流れる電流の大きさに基づいて、前記血液試料の温度に関連するデータaを取得する温度測定部と、
     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って前記血液試料中に流れる電流の大きさに基づいて、前記分析物の濃度に関連するデータbを取得する分析物測定部と、
     前記データaおよび前記データbに基づいて、血液試料中の分析物濃度を決定する濃度決定部と、
    を備えている、バイオセンサシステム。
  38.  前記濃度決定部は、前記データaに基づいて、前記データbを補正する第1の分析物補正部を含んでいる、
    請求項37に記載のバイオセンサシステム。
  39.  前記濃度決定部は、
     前記データbに基づいて、前記血液試料の前記分析物の濃度xを算出する算出部と、
     前記データaに基づいて、前記濃度xを補正する第2の分析物補正部と、
    を含んでいる、請求項37に記載のバイオセンサシステム。
  40.  前記濃度決定部は、
     前記データaに基づいて、前記血液試料の温度tを算出する算出部と、
     前記温度tに基づいて、前記データbを補正する第3の分析物補正部と、
    を含んでいる、請求項37に記載のバイオセンサシステム。
  41.  前記濃度決定部は、
     前記データaに基づいて、前記血液試料の温度tを算出する算出部と、
     前記データbに基づいて、前記血液試料の前記分析物の濃度xを算出する算出部と、
     前記温度tに基づいて、前記濃度xを補正する第4の分析物補正部と、
    を含んでいる、請求項37に記載のバイオセンサシステム。
  42.  前記温度測定部により試料の温度に関連する前記データa取得後に、前記分析物測定部により前記分析物の濃度に関連するデータbを取得する、
    請求項37から41のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
  43.  前記濃度決定部は、
     前記データb取得後に、前記血液試料に接触させた前記温度電極に流れる電流の大きさに基づいて、前記血液試料の温度に関連するデータcを取得する温度測定部と、
     前記データaと前記データcとを演算し、前記血液試料の温度に関連するデータdを求める演算部と、
     前記データd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分析物の濃度xを算出する算出部と、
    を含んでいる、請求項37に記載のバイオセンサシステム。
  44.  前記濃度決定部は、
     前記データaに基づいて、前記血液試料の温度tを算出する温度算出部と、
     前記データbに基づいて、前記血液試料の前記分析物の濃度xを算出する濃度算出部と、
     前記血液試料の周囲の環境温度t1を測定する環境温度測定部と、
     前記温度tと前記環境温度t1との差分を温度閾値Zと比較する比較部と、
     |t-t1|≧Zを満たす場合、前記温度tに基づいて前記濃度xを補正し、|t-t1|<Zを満たす場合、前記環境温度t1に基づいて前記濃度xを補正する補正部と、
    を含んでいる、請求項37に記載のバイオセンサシステム。
  45.  前記血液試料の温度に関連するデータaには温度が含まれており、
     前記分析物の濃度に関連するデータbにはグルコース濃度が含まれている、
    請求項37から44のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
  46.  前記分析物の濃度に関連するデータbにはヘマトクリットが含まれている、
    請求項45に記載のバイオセンサシステム。
  47.  前記分析物の濃度に関連するデータbには還元物質の量または濃度が含まれている、
    請求項45または46に記載のバイオセンサシステム。
  48.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータのうち、少なくとも2つの項目を同時に測定するように前記制御回路を制御するシーケンス制御部をさらに備えている、
    請求項45から47のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
  49.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータの測定をそれぞれ独立して行うように前記制御回路を制御するシーケンス制御部をさらに備えている、
    請求項45から47のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
  50.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータの測定は、前記温度、前記グルコース濃度および前記還元物質の量または濃度、前記ヘマトクリットの順番で行うように前記制御回路を制御するシーケンス制御部をさらに備えている、
    請求項45から47のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
  51.  前記データaおよび前記データbに含まれるデータの測定は独立した電極を介して行うように前記制御回路を制御する電極選択部をさらに備えている、
    請求項45から50のいずれか1項に記載のバイオセンサシステム。
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