JP7576528B2 - Measurement method and device - Google Patents
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Description
本発明は、血液中の測定対象物を測定する測定方法及び測定装置に関する。 The present invention relates to a measurement method and a measurement device for measuring a measurement target in blood.
特許文献1及び特許文献2に開示の技術では、分析用具(バイオセンサ)の流路内に、グルコースを測定するための試薬が設けられた1対のグルコース電極を用いてグルコース濃度を測定し、そのような試薬が設けられない1対のヘマトクリット電極を用いて測定したヘマトクリット値を用いてグルコース濃度の補正を行う技術が開示されている。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 measure the glucose concentration using a pair of glucose electrodes that are provided with a reagent for measuring glucose in a flow path of an analytical tool (biosensor), and correct the glucose concentration using a hematocrit value measured using a pair of hematocrit electrodes that are not provided with such a reagent.
特許文献3に開示の技術では、バイオセンサの流路内に作用極を複数準備し、その中のある作用極を用いて血液成分量を測定し、他の作用極で血球量(ヘマトクリット)及び妨害物質量を測定することで、血球量及び妨害物質量を測定し、これを用いた血液成分量の補正を行う技術が開示されている。 The technology disclosed in Patent Document 3 involves preparing multiple working electrodes in the flow path of a biosensor, using one of the working electrodes to measure the amount of blood components, and using the other working electrodes to measure the amount of blood cells (hematocrit) and the amount of interfering substances, thereby measuring the amount of blood cells and the amount of interfering substances, and using this to correct the amount of blood components.
特許文献4に開示の技術では、バイオセンサの試料供給路に沿って、試料供給口から試料の流れる方向に向かって、対電極、測定電極及び検知電極のうち検知電極が最も下流側に形成され、電極部の第1の組、第2の組から出力される電流それぞれが所定の閾値を超えたか否かにより、測定に必要な充分な量の試料液が供給されたか否かを判別し、また、第1の組からの電流が所定の閾値を超えてから、所定の経過時間内に前記第2の組からの電流が所定の閾値を超えない場合、試料液が不足していると判定する技術が開示されている。 In the technology disclosed in Patent Document 4, the counter electrode, measurement electrode, and detection electrode are formed along the sample supply path of the biosensor in the direction of sample flow from the sample supply port, with the detection electrode being the most downstream electrode, and whether or not a sufficient amount of sample liquid required for measurement has been supplied is determined based on whether or not the currents output from the first and second sets of electrodes exceed a predetermined threshold value, and if the current from the second set does not exceed the predetermined threshold value within a predetermined elapsed time after the current from the first set exceeds the predetermined threshold value, it is determined that there is a shortage of sample liquid.
特許文献5に開示の技術では、交流電流を利用して血液検知を行う方法が開示されている。 The technology disclosed in Patent Document 5 discloses a method for detecting blood using alternating current.
本開示の実施態様は、バイオセンサを用いて血液中の測定対象物を測定する測定方法において、バイオセンサに正しくかつ適量に血液が点着されたことを検知することを課題とする。 The objective of the embodiment of the present disclosure is to detect whether an appropriate amount of blood has been applied to a biosensor correctly in a measurement method that uses a biosensor to measure a measurement target in blood.
本開示の一態様は、測定対象物を含む血液が導入される流路と、血液中の測定対象物を測定するために、流路内に形成された第1作用極及び第1対極からなる第1電極対と、流路において第1電極対の上流側に形成されるとともに第2作用極及び第2対極からなる第2電極対と、流路において第1電極対の下流側に形成される血液検知極と、少なくとも第1作用極に載置されるとともに測定対象物と反応する試薬と、を有するバイオセンサを用いて、測定対象物を測定する測定方法であって、第2電極対のうち下流側に位置する電極である第2下流電極と、第1電極対のうち上流側に位置しかつ試薬が載置されている電極である第1上流電極との間で、第1上流電極までの血液の導入である第1導入を検知する第1検知工程と、第1電極対のうちのいずれかの電極である参照電極と、血液検知極との間で、血液検知極までの血液の導入である第2導入を検知する第2検知工程と、第1導入の検知から、第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する時間判定工程と、第1電極対を用いて測定対象物に関連する第1情報を取得する第1測定工程と、第2電極対を用いて測定対象物に関連する第2情報を取得する第2測定工程と、時間判定工程における判定が所定の時間閾値以下である場合に、第1情報と第2情報とから測定対象物の濃度を演算する演算工程と、時間判定工程における判定が所定の時間閾値を超えた場合にエラー処理を行うエラー処理工程と、を有する。 One aspect of the present disclosure is a measurement method for measuring a measurement target using a biosensor having a flow path into which blood containing a measurement target is introduced, a first electrode pair consisting of a first working electrode and a first counter electrode formed in the flow path to measure the measurement target in the blood, a second electrode pair formed upstream of the first electrode pair in the flow path and consisting of a second working electrode and a second counter electrode, a blood detection electrode formed downstream of the first electrode pair in the flow path, and a reagent placed on at least the first working electrode and reacting with the measurement target, the first conductor being the introduction of blood up to the first upstream electrode between a second downstream electrode, which is the electrode located downstream of the second electrode pair, and a first upstream electrode, which is the electrode located upstream of the first electrode pair and on which a reagent is placed. The method includes a first detection step of detecting the introduction of blood, a second detection step of detecting the introduction of blood to the blood detection electrode between the reference electrode, which is one of the electrodes of the first electrode pair, and the blood detection electrode, a time determination step of determining whether the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold, a first measurement step of acquiring first information related to the object to be measured using the first electrode pair, a second measurement step of acquiring second information related to the object to be measured using the second electrode pair, a calculation step of calculating the concentration of the object to be measured from the first information and the second information if the determination in the time determination step is equal to or less than the predetermined time threshold, and an error processing step of performing error processing if the determination in the time determination step exceeds the predetermined time threshold.
本開示の実施態様によれば、バイオセンサを用いて血液中の測定対象物を測定する測定方法において、バイオセンサに正しくかつ適量に血液が点着されたことを検知することが可能となる。 According to an embodiment of the present disclosure, in a measurement method that uses a biosensor to measure a measurement target in blood, it is possible to detect that an appropriate amount of blood has been applied correctly to the biosensor.
以下、本開示の実施形態に係る測定方法及び測定装置について説明する。なお、以下の説明では、バイオセンサに点着された血液が流路内で流動する方向に沿って、「上流側」及び「下流側」を定義している。 The following describes a measurement method and a measurement device according to an embodiment of the present disclosure. In the following description, the "upstream side" and the "downstream side" are defined according to the direction in which blood applied to the biosensor flows in the flow path.
(1)測定方法
本実施形態に係る測定方法は、測定対象物を含む血液が導入される流路と、血液中の測定対象物を測定するために、流路内に形成された第1作用極及び第1対極からなる第1電極対と、流路において第1電極対の上流側に形成されるとともに第2作用極及び第2対極からなる第2電極対と、流路において第1電極対の下流側に形成される血液検知極と、少なくとも第1作用極に載置されるとともに測定対象物と反応する試薬と、を有するバイオセンサを用いて、測定対象物を測定する測定方法であって、第2電極対のうち下流側に位置する電極である第2下流電極と、第1電極対のうち上流側に位置しかつ試薬が載置されている電極である第1上流電極との間で、第1上流電極までの血液の導入である第1導入を検知する第1検知工程と、第1電極対のうちのいずれかの電極である参照電極と、血液検知極との間で、血液検知極までの血液の導入である第2導入を検知する第2検知工程と、第1導入の検知から、第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する時間判定工程と、第1電極対を用いて測定対象物に関連する第1情報を取得する第1測定工程と、第2電極対を用いて測定対象物に関連する第2情報を取得する第2測定工程と、時間判定工程における判定が所定の時間閾値以下である場合に、第1情報と第2情報とから測定対象物の濃度を演算する演算工程と、時間判定工程における判定が所定の時間閾値を超えた場合にエラー処理を行うエラー処理工程と、を有する。
(1) Measurement Method The measurement method according to this embodiment is a method for measuring a target substance using a biosensor having: a flow path into which blood containing a target substance is introduced; a first electrode pair consisting of a first working electrode and a first counter electrode formed in the flow path in order to measure the target substance in the blood; a second electrode pair formed upstream of the first electrode pair in the flow path and consisting of a second working electrode and a second counter electrode; a blood detection electrode formed downstream of the first electrode pair in the flow path; and a reagent placed on at least the first working electrode and reacting with the target substance. The measurement method includes introducing blood up to the first upstream electrode between a second downstream electrode which is the electrode located downstream of the second electrode pair, and a first upstream electrode which is the electrode located upstream of the first electrode pair and on which a reagent is placed. The method includes a first detection step of detecting a first introduction, a second detection step of detecting a second introduction, which is the introduction of blood to the blood detection electrode, between a reference electrode which is one of the first electrode pair and the blood detection electrode, a time determination step of determining whether the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold, a first measurement step of acquiring first information related to the object to be measured using the first electrode pair, a second measurement step of acquiring second information related to the object to be measured using the second electrode pair, a calculation step of calculating the concentration of the object to be measured from the first information and the second information if the determination in the time determination step is equal to or less than the predetermined time threshold, and an error processing step of performing error processing if the determination in the time determination step exceeds the predetermined time threshold.
測定対象物とは、血液中に含まれる化学的成分をいい、たとえば、グルコース(血糖)又はラクテート(乳酸)等である。第1電極対は、第1作用極及び第1対極からなり、少なくとも第1作用極に試薬が載置されており、好ましくは、流路に露出している第1作用極の全面が試薬に覆われる。試薬は、測定対象物と反応する化学物質であって、たとえば、酵素及びメディエータを含むものであってもよい。試薬は第1対極に載置されていても差し支えないが、第1作用極の上流側に位置する第2電極対を構成する電極には接してはいけない。第2電極対は、第1電極対の上流側に位置し、第2作用極及び第2対極からなる。 The measurement target refers to a chemical component contained in blood, such as glucose (blood glucose) or lactate (lactic acid). The first electrode pair is composed of a first working electrode and a first counter electrode, and a reagent is placed on at least the first working electrode, and preferably the entire surface of the first working electrode exposed to the flow path is covered with the reagent. The reagent is a chemical substance that reacts with the measurement target, and may include, for example, an enzyme and a mediator. The reagent may be placed on the first counter electrode, but must not come into contact with the electrodes constituting the second electrode pair located upstream of the first working electrode. The second electrode pair is located upstream of the first electrode pair and is composed of a second working electrode and a second counter electrode.
第2電極対のうち、下流側に位置する電極、換言すると第1電極対に近い方の電極が、第2下流電極である。第2電極対のうち、第2作用極と第2対極のいずれが上流側に位置しても差し支えないが、第2作用極が下流側に位置している場合は第2作用極が第2下流電極となり、第2対極が下流側に位置している場合は第2対極が第2下流電極となる。一方、第1電極対のうち、上流側に位置しかつ試薬が載置されている電極が、第1上流電極である。ここで、第1電極対のうち、第1作用極のみに試薬が載置されている場合には、第1作用極が上流側に設けられ、この第1作用極が第1上流電極となる。一方、第1電極対において、第1作用極と第1対極との両方に試薬が載置されている場合には、第1対極を上流側に設けてもよく、その場合、第1対極が第1上流電極となる。これら第2下流電極と第1上流電極との間が血液を介して電気的に導通することで、第1上流電極までに血液が導入されたことを意味する第1導入が検知される。この第1導入を検知する工程が、第1検知工程である。 The electrode of the second electrode pair located downstream, in other words, the electrode closer to the first electrode pair, is the second downstream electrode. In the second electrode pair, either the second working electrode or the second counter electrode may be located upstream, but when the second working electrode is located downstream, the second working electrode becomes the second downstream electrode, and when the second counter electrode is located downstream, the second counter electrode becomes the second downstream electrode. On the other hand, in the first electrode pair, the electrode located upstream and on which the reagent is placed is the first upstream electrode. Here, in the first electrode pair, when the reagent is placed only on the first working electrode, the first working electrode is provided on the upstream side, and this first working electrode becomes the first upstream electrode. On the other hand, in the first electrode pair, when the reagent is placed on both the first working electrode and the first counter electrode, the first counter electrode may be provided on the upstream side, in which case the first counter electrode becomes the first upstream electrode. When electrical conduction occurs between the second downstream electrode and the first upstream electrode via blood, a first introduction is detected, which means that blood has been introduced up to the first upstream electrode. The process of detecting this first introduction is the first detection process.
この第1検知工程は、第2下流電極と第1上流電極との間にパルス電圧を印加する工程と、印加したパルス電圧に対応する応答電流のピーク値を測定する工程と、測定したピーク値が所定の電流閾値を超えたか否かを判断し、超えた回数が所定回数以上の場合に第1導入を検知する導入検知工程と、を含んでなることが望ましい。すなわち、パルス電圧によるパルス波で応答電流のピーク値を測定する場合、同じ値の直流電圧を印加した場合に比べ高い値を得ることができる。たとえば、パルス波の周波数は、1~2000Hz(周期は、0.5m秒~1秒)、パルス波のベースからピークまでの電位差は50~1000mV、パルス波がベースからピークまで立ち上がる時間は30μ秒以下であることが望ましい。この時間が30μ秒以下であることで、応答信号のピーク値を高精度に発生させることができる。なお、上記所定回数は、1回であってもよいが、静電気のようなノイズ成分によって偶発的に得られた高いピーク値による誤判定を避けるために、複数回、さらには3回であることが望ましい。 This first detection step preferably includes a step of applying a pulse voltage between the second downstream electrode and the first upstream electrode, a step of measuring a peak value of a response current corresponding to the applied pulse voltage, and an introduction detection step of judging whether or not the measured peak value exceeds a predetermined current threshold, and detecting the first introduction when the number of times the peak value exceeds the predetermined number of times or more. That is, when measuring the peak value of the response current with a pulse wave generated by a pulse voltage, a higher value can be obtained compared to when a DC voltage of the same value is applied. For example, it is preferable that the frequency of the pulse wave is 1 to 2000 Hz (period is 0.5 ms to 1 s), the potential difference from the base to the peak of the pulse wave is 50 to 1000 mV, and the time it takes for the pulse wave to rise from the base to the peak is 30 μs or less. By making this time 30 μs or less, the peak value of the response signal can be generated with high accuracy. The above-mentioned predetermined number of times may be one time, but it is preferable that it is multiple times, or even three times, in order to avoid erroneous judgment due to a high peak value accidentally obtained by a noise component such as static electricity.
第1電極対のうち、いずれかの電極が参照電極である。参照電極は、第1導入の検知に用いられる第1上流電極と同じ電極であっても差し支えないが、第1上流電極ではない、下流側に位置する方の電極を参照電極とすることが望ましい。この参照電極と、最下流に位置する電極である血液検知極との間が血液を介して電気的に導通することで、血液検知極までに血液が導入されたことを意味する第2導入が検知される。この第2導入を検知する工程が、第2検知工程である。血液検知極は流路の最下流の近傍に設けられている。そのため、血液検知極まで血液が導入されたことが検知されれば、流路全体に血液が満たされたと考えることができる。 One of the electrodes in the first electrode pair is a reference electrode. The reference electrode may be the same electrode as the first upstream electrode used to detect the first introduction, but it is preferable that the electrode located downstream, not the first upstream electrode, is used as the reference electrode. When electrical conduction is established between this reference electrode and the blood detection electrode, which is the electrode located at the most downstream, via blood, the second introduction, which means that blood has been introduced up to the blood detection electrode, is detected. The process of detecting this second introduction is the second detection process. The blood detection electrode is provided near the most downstream of the flow path. Therefore, if it is detected that blood has been introduced up to the blood detection electrode, it can be considered that the entire flow path is filled with blood.
この第2検知工程は、参照電極と血液検知極との間にパルス電圧を印加する工程と、印加した電圧に対応する応答電流値を測定する工程と、測定した応答電流値が所定の電流閾値を超えたか否かを判断し、超えていた場合に第2導入を検知する導入検知工程と、を含んでなることが望ましい。ただし、第2検知工程で印加する電圧は直流電圧であって、測定した応答電流値が所定の電流閾値を超えたか否かを判断してもよい。 This second detection step preferably includes a step of applying a pulse voltage between the reference electrode and the blood detection electrode, a step of measuring a response current value corresponding to the applied voltage, and an introduction detection step of determining whether the measured response current value exceeds a predetermined current threshold and detecting the second introduction if it does. However, the voltage applied in the second detection step may be a DC voltage, and a determination may be made as to whether the measured response current value exceeds the predetermined current threshold.
時間判定工程では、第1導入の検知から、第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する。ここで、バイオセンサに点着した血液量が血液と試薬が触れ合う程度であるが、流路全体を満たす程には足りなかった場合に再度血液を点着すると、一度目の点着で血液と試薬が触れ合っている数秒の間に試薬の溶解が進んでしまうため、二度目の点着で追加された血液によって、第1電極対上に存在していた試薬が下流側へと押し流される。この状態で測定対象物の測定を行うと、本来反応に必要な量として定められていた試薬が第1電極対上で不足することとなり、応答電流値が低値化してしまう。そこで、本実施形態では、時間判定工程を設け、第1導入の検知から、第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定し、この判定が否定的な場合、すなわち、第1導入の検知から第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値を超えた場合には、エラー処理工程においてエラー処理が行われる。このエラー処理とは、たとえば、表示画面に視覚的にエラーメッセージを表示したり、音声表示装置による警告音を発したり、処理を中断したりすること等が挙げられる。なお、点着した血液量が足りずに、第2導入の検知がなされなかった場合は、時間判定工程において、所定の時間位置を超えたものと判定して、エラー処理工程を実施することができる。 In the time determination step, it is determined whether the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold. Here, if the amount of blood applied to the biosensor is enough for the blood and the reagent to come into contact with each other, but is not enough to fill the entire flow path, and blood is applied again, the reagent dissolves during the few seconds that the blood and the reagent come into contact with each other in the first application, and the reagent that was present on the first electrode pair is swept downstream by the blood added in the second application. If the measurement of the measurement object is performed in this state, the reagent that was originally required for the reaction will be insufficient on the first electrode pair, and the response current value will be reduced. Therefore, in this embodiment, a time determination step is provided to determine whether the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold, and if this determination is negative, that is, if the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction exceeds the predetermined time threshold, an error process is performed in the error processing step. This error process may, for example, be a visual error message displayed on the display screen, a warning sound is generated by a voice display device, or processing is interrupted. If the amount of applied blood is insufficient and the second introduction is not detected, the time determination process determines that a predetermined time position has been exceeded, and an error processing process can be performed.
第1測定工程は、第1電極対を用いて測定対象物に関連する第1情報を取得する。この第1測定工程は、第1電極対に直流電圧を印加する工程と、印加した直流電圧に対応する、第1情報としての応答電流値を測定する工程と、を含んでなることが望ましい。また、第2測定工程は、第2電極対を用いて測定対象物に関連する第2情報を取得する。この第2測定工程は、第2電極対に直流電圧を印加する工程と、印加した直流電圧に対応する、第2情報としての応答電流値を測定する工程と、を含んでなることが望ましい。 The first measurement step uses a first electrode pair to obtain first information related to the object to be measured. This first measurement step preferably includes a step of applying a DC voltage to the first electrode pair, and a step of measuring a response current value as the first information corresponding to the applied DC voltage. Furthermore, the second measurement step uses a second electrode pair to obtain second information related to the object to be measured. This second measurement step preferably includes a step of applying a DC voltage to the second electrode pair, and a step of measuring a response current value as the second information corresponding to the applied DC voltage.
第1情報は、試薬と反応した血液に印加された応答電流値である。また、第2情報は、試薬とは反応していない血液に印加された応答電流値である。ここで、第2電極対は第1電極対の上流側に位置しているため、第2電極対で測定される応答電流値は、試薬の影響を受けない。第1情報としては、試薬との反応に基づいて測定される情報、たとえば、グルコース値又はラクテート値等が挙げられる。第2情報としては、第1情報に対する参照情報であり、具体的には試薬を用いずに測定される血液の物性に関する情報、たとえば、ヘマトクリット値が上げられる。また、第1情報として測定する項目と同じ項目であるが、異なる測定原理に基づいて測定される応答電流値を第2情報としてもよい。 The first information is the response current value applied to blood that has reacted with a reagent. The second information is the response current value applied to blood that has not reacted with a reagent. Here, since the second electrode pair is located upstream of the first electrode pair, the response current value measured by the second electrode pair is not affected by the reagent. The first information is information measured based on the reaction with the reagent, such as a glucose value or a lactate value. The second information is reference information for the first information, and specifically, information on the physical properties of blood measured without using a reagent, such as a hematocrit value. The second information may also be a response current value that is the same item as the item measured as the first information but is measured based on a different measurement principle.
演算工程では、時間判定工程における判定が肯定的な場合、すなわち、第1導入の検知から第2導入の検知までの時間が時間閾値以下である場合に、第1情報と第2情報とから測定対象物の最終的な濃度が演算される。たとえば、測定対象物の濃度として得られた第1情報を、参照情報として得られた第2情報で補正することで、測定対象物の最終的な濃度を得ることができる。また、測定対象物の濃度として得られた第1情報と、第1情報とは異なる測定原理で測定された測定対象物の濃度として得られた第2情報とから、第2情報で第1情報を補正するか、あるいは第1情報と第2情報との平均値を取るかによって、測定対象物の最終的な濃度を得ることとしてもよい。 In the calculation step, if the determination in the time determination step is positive, i.e., if the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than the time threshold, the final concentration of the object to be measured is calculated from the first information and the second information. For example, the final concentration of the object to be measured can be obtained by correcting the first information obtained as the concentration of the object to be measured with the second information obtained as reference information. Also, the final concentration of the object to be measured can be obtained by correcting the first information with the second information or by taking the average value of the first information and the second information from the first information obtained as the concentration of the object to be measured and the second information obtained as the concentration of the object to be measured using a measurement principle different from that of the first information.
(2)測定装置
上述の測定方法を実施する測定装置の一実施形態について、以下に述べる。図1は、本実施形態に係る測定装置1の外観を示す斜視図である。本実施形態は、一例として、測定装置1を、携帯型の血糖値計とした場合の例である。図1において、測定装置1としての携帯型の血糖値計と、この測定装置1に着脱可能に構成されたバイオセンサ2とが設けられている。このバイオセンサ2には、後述の流路2a内に試料としての患者の血液が導入されるように流路2aの導入口としての血液供給口2dと、血液が導入されたことによる流路2a内の空気を排出するための空気孔2eが形成されており、血液中の血糖値(グルコース値)を検出するための機能を有するように構成されている。図1に示す測定装置1は、たとえば、携帯型の血糖測定器や血糖自己測定メータなどの血糖値計として使用することができる。
(2) Measuring device An embodiment of a measuring device for carrying out the above-mentioned measuring method will be described below. FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a measuring device 1 according to this embodiment. In this embodiment, as an example, the measuring device 1 is a portable blood glucose meter. In FIG. 1, a portable blood glucose meter is provided as the measuring device 1, and a biosensor 2 configured to be detachable from the measuring device 1 is provided. The biosensor 2 is provided with a blood supply port 2d as an inlet of a flow path 2a so that a patient's blood as a sample can be introduced into a flow path 2a described later, and an air hole 2e for discharging air in the flow path 2a due to the introduction of blood, and is configured to have a function of detecting a blood glucose level (glucose level) in blood. The measuring device 1 shown in FIG. 1 can be used as a blood glucose meter such as a portable blood glucose meter or a blood glucose self-measurement meter.
また、測定装置1は、本体1aを備えており、この本体1aには、短冊状のバイオセンサ2を挿入するための挿入口1bが設けられている。また、本体1aには、たとえばマイクロプロセッサにて構成されるとともに、測定装置1の各部の制御を行う制御部100が設けられている。また、本体1aは、図3に示すように、バイオセンサ2に対して、所定の電圧信号を供給するとともに、バイオセンサ2から測定結果を示す電圧信号を受け取ってA/D変換する電圧印加器50、及び、測定値を示す測定データを生成する測定器60と、測定部で得られた測定データを記録する図示しない記録部とを有する制御部100を備えている。この測定器60で得られた測定データは、測定時間や患者IDなどと関連付けて、記録部に記録されるようになっている。 The measuring device 1 also includes a main body 1a, which is provided with an insertion port 1b for inserting a strip-shaped biosensor 2. The main body 1a also includes a control unit 100, which is configured with, for example, a microprocessor and controls each part of the measuring device 1. As shown in FIG. 3, the main body 1a also includes a voltage applicator 50 that supplies a predetermined voltage signal to the biosensor 2 and receives a voltage signal indicating the measurement result from the biosensor 2 and performs A/D conversion, a measuring device 60 that generates measurement data indicating the measurement value, and a recording unit (not shown) that records the measurement data obtained by the measuring unit. The measurement data obtained by the measuring device 60 is recorded in the recording unit in association with the measurement time, patient ID, etc.
また、本体1aには、測定データを表示する表示画面1cと、外部機器とデータ通信するためのコネクタ1dとが設けられている。このコネクタ1dは、外部機器としてのスマートフォンなどの携帯機器やパーソナルコンピュータなどとの間で、測定データ、測定時間、患者IDなどのデータを送受信するようになっている。すなわち、測定装置1では、コネクタ1dを介在させて、外部機器に測定データや測定時間を転送したり、外部機器から患者ID等を受信して測定データなどと関連付けたりすることができるように構成されている。 The main body 1a is also provided with a display screen 1c for displaying measurement data, and a connector 1d for data communication with an external device. This connector 1d is configured to transmit and receive data such as measurement data, measurement time, and patient ID between the external device, such as a mobile device such as a smartphone or a personal computer. In other words, the measurement device 1 is configured to be able to transfer measurement data and measurement time to an external device via the connector 1d, and to receive a patient ID, etc. from an external device and associate it with the measurement data, etc.
なお、上記の説明以外に、たとえば上記測定器60をバイオセンサ2の端部に設けて、バイオセンサ2の側で測定データを生成する構成でもよい。また、測定装置1の本体1aにおいて、患者などのユーザがデータを入力するためのボタン、タッチパネル等の入力部を含むユーザインタフェースを備えてもよい。また、表示画面1cや記録部などを本体1aに設けずに、本体1aと接続可能な外部装置に設ける構成であってもよい。 In addition to the above description, for example, the measuring device 60 may be provided at the end of the biosensor 2, and the measurement data may be generated on the biosensor 2 side. The main body 1a of the measuring device 1 may also be provided with a user interface including an input unit such as a button or a touch panel for a user such as a patient to input data. Also, the display screen 1c, recording unit, etc. may not be provided on the main body 1a, but may be provided on an external device that can be connected to the main body 1a.
図2は、本実施形態の測定装置1で使用されるバイオセンサ2の模式図である。図中、上側が上流側であり、下側が下流側である。バイオセンサ2においては、たとえば、合成樹脂(プラスチック)を用いて形成された基板上に、たとえば、金(Au)のような金属材料、又はカーボンのような炭素材料を用いて形成された電極層が形成される。電極層の上に、被覆領域2bとして矩形状の切抜部を有する図示しないスペーサ、さらにその上に空気孔2eが形成された図示しない合成樹脂製のカバーが積層される。基板、スペーサ、及びカバーの積層により、スペーサの切抜部によって形成された血液供給口2dを有する空間が形成され、この空間が流路2aとなる。空気孔2eは流路2aの下流端付近に形成されている。 Figure 2 is a schematic diagram of the biosensor 2 used in the measuring device 1 of this embodiment. In the figure, the upper side is the upstream side, and the lower side is the downstream side. In the biosensor 2, an electrode layer formed, for example, using a metal material such as gold (Au) or a carbon material such as carbon is formed on a substrate formed, for example, using synthetic resin (plastic). On the electrode layer, a spacer (not shown) having a rectangular cutout as the covering area 2b, and a synthetic resin cover (not shown) having an air hole 2e formed thereon are laminated. By laminating the substrate, spacer, and cover, a space having a blood supply port 2d formed by the cutout of the spacer is formed, and this space becomes the flow path 2a. The air hole 2e is formed near the downstream end of the flow path 2a.
本実施形態において、電極層は、第1電極対10としての第1作用極11及び第1対極12、第2電極対20としての第2作用極21及び第2対極22、並びに血液検知極30の5つの電極が流路2a内にバイオセンサ2の長手方向及び幅方向にそれぞれが平行して矩形状に露出するように形成されており、流路2aに露出した第1電極対10、第2電極対20、血液検知極30が導入された血液と接触し、測定領域として機能する。なお、隣接する各電極間は絶縁されている。たとえば、物理蒸着によって形成された金属材料によって電極層が形成されている場合には、レーザ光で所定の電極パターンを描くこと(トリミング)により各電極間が絶縁されている。また、炭素材料を用いて形成された電極層の場合では所定の間隔を空けてそれぞれの電極が形成される。本実施形態の電極層は、ニッケルバナジウム合金を用いて形成されている。 In this embodiment, the electrode layer is formed so that five electrodes, the first working electrode 11 and the first counter electrode 12 as the first electrode pair 10, the second working electrode 21 and the second counter electrode 22 as the second electrode pair 20, and the blood detection electrode 30, are exposed in the flow path 2a in a rectangular shape parallel to each other in the longitudinal and transverse directions of the biosensor 2, and the first electrode pair 10, the second electrode pair 20, and the blood detection electrode 30 exposed in the flow path 2a come into contact with the introduced blood and function as a measurement region. Note that adjacent electrodes are insulated from each other. For example, when the electrode layer is formed from a metal material formed by physical vapor deposition, the electrodes are insulated from each other by drawing a predetermined electrode pattern with a laser beam (trimming). In addition, in the case of an electrode layer formed from a carbon material, the electrodes are formed at a predetermined interval. The electrode layer in this embodiment is formed from a nickel-vanadium alloy.
各電極は、バイオセンサ2の長手方向に沿って延設され、上流端側で幅方向に屈曲している。この屈曲部分は、上流側から、第2作用極21、第2対極22、第1作用極11、第1対極12及び血液検知極30の順に、幅方向に並行に位置している。各電極は、バイオセンサ2の上流端から下流端近傍までの被覆領域2bで図示しない前記のカバーで被覆されているが、下流端部分は被覆されずに露出し、この部分が本体1aの挿入口1bに挿入されるコネクタ領域2cとなっている。このコネクタ領域2cでは、第1作用極11のリード部11a、第1対極12のリード部12a、第2作用極21のリード部21a、第2対極22のリード部22a及び血液検知極30のリード部30aがそれぞれ露出した接点となっている。 Each electrode is extended along the longitudinal direction of the biosensor 2 and is bent in the width direction at the upstream end. The bent portions are located in parallel in the width direction in the following order from the upstream side: second working electrode 21, second counter electrode 22, first working electrode 11, first counter electrode 12, and blood detection electrode 30. Each electrode is covered with the cover (not shown) in the covering region 2b from the upstream end of the biosensor 2 to the vicinity of the downstream end, but the downstream end portion is not covered and is exposed, and this portion forms the connector region 2c that is inserted into the insertion port 1b of the main body 1a. In this connector region 2c, the lead portion 11a of the first working electrode 11, the lead portion 12a of the first counter electrode 12, the lead portion 21a of the second working electrode 21, the lead portion 22a of the second counter electrode 22, and the lead portion 30a of the blood detection electrode 30 each form an exposed contact point.
バイオセンサ2の上流部分の幅方向中央部分において、各電極と図示しないカバーとの間に間隙が形成されている。この間隙は、上述のとおり血液が点着され流動するキャピラリ状の流路2aである。また、上流側から数えて2番目の電極である第2対極22と、3番目の電極である第1作用極11との間の間隙である非導電領域45は、他の電極間の間隙よりも広くなっている。この非導電領域45は、レーザ光で矩形状のパターンを電極層に描かれることによって他の電極と絶縁されて形成された領域である。さらに、第1作用極11の上には試薬40が載置されている。この試薬40が載置されている領域は、下流側は第1対極12の半ばまでに至り、上流側は非導電領域45の半ばまでに至るが、第2対極22までには及んでいない。換言すると、第1作用極11と第2対極22との間が非導電領域45で隔てられているため、第1作用極11に載置されている試薬40と第2対極22との接触が妨げられている。バイオセンサ2の血液供給口2dに血液が点着されると、流路2aの中を、毛細管力によって第2対極22、第1作用極11、第1対極12及び血液検知極30の順に下流側に流動していく。このとき、血液が第1作用極11に至ると、第1作用極11に載置されている試薬40が血液により溶解される。 In the widthwise center of the upstream part of the biosensor 2, a gap is formed between each electrode and a cover (not shown). This gap is a capillary-shaped flow path 2a through which blood is deposited and flows as described above. In addition, the non-conductive region 45 between the second counter electrode 22, which is the second electrode counting from the upstream side, and the first working electrode 11, which is the third electrode, is wider than the gap between the other electrodes. This non-conductive region 45 is an area formed by drawing a rectangular pattern on the electrode layer with laser light and is insulated from the other electrodes. Furthermore, a reagent 40 is placed on the first working electrode 11. The area in which this reagent 40 is placed reaches the middle of the first counter electrode 12 on the downstream side and the middle of the non-conductive region 45 on the upstream side, but does not reach the second counter electrode 22. In other words, the first working electrode 11 and the second counter electrode 22 are separated by the non-conductive region 45, preventing contact between the reagent 40 placed on the first working electrode 11 and the second counter electrode 22. When blood is deposited on the blood supply port 2d of the biosensor 2, it flows downstream in the flow path 2a by capillary force through the second counter electrode 22, the first working electrode 11, the first counter electrode 12, and the blood detection electrode 30 in that order. When the blood reaches the first working electrode 11, the reagent 40 placed on the first working electrode 11 is dissolved by the blood.
図3は、本実施形態の測定装置1の機能を示すブロック図である。本実施形態の測定装置1は、上述のとおり、血液中の測定対象物を測定する第1作用極11及び第1対極12からなる第1電極対10と、第1電極対10の上流側に形成されるとともに第2作用極21及び第2対極22からなる第2電極対20と、第1電極対10の下流側に形成される血液検知極30と、少なくとも第1作用極11に接して載置されるとともに測定対象物と反応する試薬40と、を有するバイオセンサ2を備える。 Figure 3 is a block diagram showing the functions of the measurement device 1 of this embodiment. As described above, the measurement device 1 of this embodiment includes a biosensor 2 having a first electrode pair 10 consisting of a first working electrode 11 and a first counter electrode 12 that measure the measurement target in blood, a second electrode pair 20 formed upstream of the first electrode pair 10 and consisting of a second working electrode 21 and a second counter electrode 22, a blood detection electrode 30 formed downstream of the first electrode pair 10, and a reagent 40 that is placed in contact with at least the first working electrode 11 and reacts with the measurement target.
バイオセンサ2の各電極のリード部11a、12a、21a、22a及び30aはそれぞれ並列に後述の電圧印加器50及びグランドと接続回路200によって接続している。接続回路200には、電圧印加器50とリード部11aとの間に第1作用極用スイッチ211、電圧印加器50とリード部12aとの間に第1対極用スイッチ212、電圧印加器50とリード部21aとの間に第2作用極用スイッチ221、電圧印加器50とリード部22aとの間に第2対極用スイッチ222、及び電圧印加器50とリード部30aとの間に血液検知極用スイッチ230がそれぞれ設けられている。 The lead portions 11a, 12a, 21a, 22a, and 30a of the electrodes of the biosensor 2 are connected in parallel to the voltage applicator 50 and ground, which will be described later, by a connection circuit 200. The connection circuit 200 is provided with a first working electrode switch 211 between the voltage applicator 50 and the lead portion 11a, a first counter electrode switch 212 between the voltage applicator 50 and the lead portion 12a, a second working electrode switch 221 between the voltage applicator 50 and the lead portion 21a, a second counter electrode switch 222 between the voltage applicator 50 and the lead portion 22a, and a blood detection electrode switch 230 between the voltage applicator 50 and the lead portion 30a.
さらに、各電極のリード部11a、12a、21a、22a及び30aと、各々に対応するスイッチ211、212、221、222、230との間はそれぞれ分岐しており、グランドに並列に接続している。そして、それぞれの分岐点とグランドとの間の接続回路200には第1作用極用グランドスイッチ311、第1対極用グランドスイッチ312、第2作用極用グランドスイッチ321、第2対極用グランドスイッチ322、血液検知極用グランドスイッチ330がそれぞれ設けられている。それぞれのスイッチは電子スイッチであり、後述のとおり、制御部100によってオン・オフ制御されるようになっている。 Furthermore, the lead portions 11a, 12a, 21a, 22a, and 30a of each electrode are branched from the corresponding switches 211, 212, 221, 222, and 230, and are connected in parallel to the ground. The connection circuit 200 between each branch point and the ground is provided with a ground switch 311 for the first working electrode, a ground switch 312 for the first counter electrode, a ground switch 321 for the second working electrode, a ground switch 322 for the second counter electrode, and a ground switch 330 for the blood detection electrode. Each switch is an electronic switch, and is controlled to be turned on and off by the control unit 100, as described below.
測定装置1は、電源を備えた電圧印加器50を備えている。電圧印加器50は接続回路200を通じて各電極と接続できるようになっている。また、電圧印加器50には、電極間に流れる電流を電圧に変換して出力する電流/電圧変換回路51、電流/電圧変換回路51からの電圧値をパルスに変換するA/D変換回路52を有している。制御部100によって使用する電極に対応する所望のスイッチをオンし、グランドにおいて各電極間に印加する電圧を可変制御することで、電圧印加器50は電極間に電圧を印加するとともに、電極間に流れる応答電流値を取得できる。 The measuring device 1 includes a voltage applicator 50 equipped with a power source. The voltage applicator 50 can be connected to each electrode through a connection circuit 200. The voltage applicator 50 also includes a current/voltage conversion circuit 51 that converts the current flowing between the electrodes into a voltage and outputs it, and an A/D conversion circuit 52 that converts the voltage value from the current/voltage conversion circuit 51 into a pulse. The control unit 100 turns on the desired switch corresponding to the electrode to be used and variably controls the voltage applied between each electrode at ground, so that the voltage applicator 50 can apply a voltage between the electrodes and obtain the value of the response current flowing between the electrodes.
測定装置1はさらに、所定のプログラムを実行する中央制御装置である制御部100を備える。制御部100は、電圧印加器50のA/D変換回路52からのパルスに基づいて第1情報及び第2情報に対応する測定値を示す測定データを取得する測定器60(第1情報を取得する場合は第1測定器61と称され、また、第2情報を取得する場合は第2測定器62と称される。)、第1導入及び第2導入を検知する導入検知器65(第1導入を検知する場合は第1検知器66と称され、また、第2導入を検知する場合は第2検知器67と称される。)、第1導入の検知から第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する時間判定器70と、時間判定器70における判定が肯定的な場合に、第1情報と第2情報とから測定対象物の濃度を演算する演算器80とを有する。 The measuring device 1 further includes a control unit 100, which is a central control device that executes a predetermined program. The control unit 100 includes a measuring device 60 (referred to as a first measuring device 61 when acquiring the first information, and as a second measuring device 62 when acquiring the second information) that acquires measurement data indicating measurement values corresponding to the first information and the second information based on pulses from the A/D conversion circuit 52 of the voltage applicator 50, an introduction detector 65 (referred to as a first detector 66 when detecting the first introduction, and as a second detector 67 when detecting the second introduction) that detects the first introduction and the second introduction, a time determiner 70 that determines whether the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold, and a calculator 80 that calculates the concentration of the object to be measured from the first information and the second information when the determination in the time determiner 70 is positive.
測定装置1はさらに、時間判定器70における判定が否定的な場合にエラー表示を行うエラー表示器90と、を有する。 The measuring device 1 further includes an error indicator 90 that displays an error if the determination in the time determiner 70 is negative.
以下、各検知工程及び各測定工程について、各スイッチの開閉状態を示した下記表1を参照しつつ説明する。 Each detection process and each measurement process will be explained below with reference to Table 1, which shows the open/closed state of each switch.
前記(1)で説明した第1検知工程では、第2下流電極23(本実施形態では第2対極22)と第1上流電極13(本実施形態では第1作用極11)とが使用される。第1検知工程では、まず、制御部100が第2対極用スイッチ222と第1作用極用グランドスイッチ311とを接続状態(CLOSE)とし、それ以外のスイッチは非接続状態(OPEN)となるように制御する(表1参照)。次に、電圧印加器50が、第2下流電極23(第2対極22)と第1上流電極13(第1作用極11)との間に定常電圧(たとえば、500mV)を印加する。この際、制御部100が第2対極用スイッチ222を所定周期で開閉するよう制御することで、これらの電極間に周期的にパルス電圧を印加することができる。第1上流電極13(第1作用極11)まで血液が導入されると、測定器60は印加したパルス電圧に対応する応答電流のピーク値を測定することができる。導入検知器65(「第1検知器66」)は、測定器60が測定した応答電流のピーク値が所定の電流閾値を超えたか否かを判断し、超えている場合に第1導入を検知する。 In the first detection step described in (1) above, the second downstream electrode 23 (the second counter electrode 22 in this embodiment) and the first upstream electrode 13 (the first working electrode 11 in this embodiment) are used. In the first detection step, the control unit 100 first controls the second counter electrode switch 222 and the first working electrode ground switch 311 to be in a connected state (CLOSE), and controls the other switches to be in a non-connected state (OPEN) (see Table 1). Next, the voltage applicator 50 applies a steady voltage (for example, 500 mV) between the second downstream electrode 23 (the second counter electrode 22) and the first upstream electrode 13 (the first working electrode 11). At this time, the control unit 100 controls the second counter electrode switch 222 to open and close at a predetermined period, so that a pulse voltage can be applied periodically between these electrodes. When blood is introduced up to the first upstream electrode 13 (the first working electrode 11), the measuring device 60 can measure the peak value of the response current corresponding to the applied pulse voltage. The introduction detector 65 ("first detector 66") determines whether the peak value of the response current measured by the measuring device 60 exceeds a predetermined current threshold, and if so, detects the first introduction.
なお、上記の本実施形態では、第2下流電極23(第2対極22)を作用極としている。バイオセンサ2に点着した血液が不足している場合、上流側に位置する電極上には比較的多い血液量が存在するものの、下流側の電極上では血液量が少ない状況となる。そこで、上流側に位置する第2下流電極23(第2対極22)を作用極とすることで、電流の流れが発生しやすくなるため、血液の不足を検知する精度を高くすることができる。 In the above embodiment, the second downstream electrode 23 (second counter electrode 22) is used as the working electrode. When there is a shortage of blood deposited on the biosensor 2, a relatively large amount of blood is present on the electrode located on the upstream side, but the amount of blood is small on the electrode located on the downstream side. Therefore, by using the second downstream electrode 23 (second counter electrode 22) located on the upstream side as the working electrode, it becomes easier for a current to flow, and the accuracy of detecting a shortage of blood can be improved.
一方、下流側に位置する第1上流電極13(第1作用極11)を作用極とした場合には、後述の第1測定工程における第1作用極11と、作用極を共通にすることができる。これにより、電気回路の構成を簡便にすることができる。この場合、第1作用極用スイッチ211と第2対極用グランドスイッチ322とが接続状態となるように制御することが必要となる。 On the other hand, when the first upstream electrode 13 (first working electrode 11) located downstream is used as the working electrode, it is possible to use the same working electrode as the first working electrode 11 in the first measurement step described below. This simplifies the configuration of the electrical circuit. In this case, it is necessary to control the first working electrode switch 211 and the second counter electrode ground switch 322 so that they are connected.
なお、図3においては、第2電極対20のうち下流側に位置する第2対極22を第2下流電極23としているが、第2作用極21を下流側に配置する場合には、第2作用極21が第2下流電極23となる。図3においてはまた、第1電極対10のうち上流側に位置する第1作用極11を第1上流電極13としているが、第1対極12を上流側に配置し、かつ、第1対極12の上にも試薬40が載置される場合には、第1対極12が第1上流電極13となる。印加されるパルス電圧の電圧値は、たとえば、50~1000mVの範囲、より好ましくは100~600mVの範囲で設定することが望ましい。また、応答電流のピーク値は、たとえば、0.3μA以上、より好ましくは0.7μA以上で設定することが望ましい。 In FIG. 3, the second counter electrode 22 located downstream of the second electrode pair 20 is the second downstream electrode 23, but when the second working electrode 21 is placed downstream, the second working electrode 21 becomes the second downstream electrode 23. In FIG. 3, the first working electrode 11 located upstream of the first electrode pair 10 is the first upstream electrode 13, but when the first counter electrode 12 is placed upstream and the reagent 40 is placed on the first counter electrode 12, the first counter electrode 12 becomes the first upstream electrode 13. The voltage value of the applied pulse voltage is desirably set, for example, in the range of 50 to 1000 mV, more preferably in the range of 100 to 600 mV. In addition, the peak value of the response current is desirably set, for example, to 0.3 μA or more, more preferably 0.7 μA or more.
前記(1)で説明した第2検知工程では、参照電極14(本実施形態では第1対極12)と血液検知極30とが使用される。第2検知工程では、まず、制御部100が第1対極用スイッチ212と血液検知極用グランドスイッチ330とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。次に、電圧印加器50が、参照電極14(第1対極12)と血液検知極30との間に定常電圧(たとえば、200mV)を印加する。この際、制御部100が第1対極用スイッチ212を所定周期で開閉するよう制御することで、これらの電極間に周期的にパルス電圧を印加することができる。血液検知極30まで血液が導入されると、測定器60は印加したパルス電圧に対応する応答電流のピーク値を測定することができる。導入検知器65(「第2検知器67」)は、測定器60が測定した応答電流のピーク値が所定の電流閾値を超えたか否かを判断し、超えている場合に第2導入を検知する。 In the second detection step described in (1) above, the reference electrode 14 (the first counter electrode 12 in this embodiment) and the blood detection electrode 30 are used. In the second detection step, the control unit 100 first controls the first counter electrode switch 212 and the blood detection electrode ground switch 330 to be in a connected state, and controls the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). Next, the voltage applicator 50 applies a steady voltage (for example, 200 mV) between the reference electrode 14 (the first counter electrode 12) and the blood detection electrode 30. At this time, the control unit 100 controls the first counter electrode switch 212 to open and close at a predetermined period, so that a pulse voltage can be applied periodically between these electrodes. When blood is introduced up to the blood detection electrode 30, the measuring device 60 can measure the peak value of the response current corresponding to the applied pulse voltage. The introduction detector 65 ("second detector 67") determines whether the peak value of the response current measured by the measuring device 60 exceeds a predetermined current threshold, and if so, detects the second introduction.
なお、本実施形態では、第1電極対10のうち下流側に位置する第1対極12を参照電極14としているが、上流側に位置する第1作用極11を参照電極14としてもよい。印加されるパルス電圧の電圧値は、たとえば、50~1000mVの範囲、より好ましくは100~600mVの範囲で設定することが望ましい。また、応答電流のピーク値は、たとえば、0.3μA以上、より好ましくは0.7μA以上で設定することが望ましい。また、本実施形態ではパルス電圧を印加したが、制御部100が第1対極用スイッチ212を常時接続状態とすることで、直流電圧を印加することもできる。この場合、直流電圧に応答する応答電流値のピーク値、又は初期応答から所定の時間経過後の電流値を測定器60が測定し、この電流値が所定の電流閾値を超えたか否かを導入検知器65(「第2検知器67」)が判断することによって、第2導入を検知してもよい。 In this embodiment, the first counter electrode 12 located downstream of the first electrode pair 10 is used as the reference electrode 14, but the first working electrode 11 located upstream may be used as the reference electrode 14. The voltage value of the applied pulse voltage is preferably set, for example, in the range of 50 to 1000 mV, more preferably in the range of 100 to 600 mV. The peak value of the response current is preferably set, for example, to 0.3 μA or more, more preferably 0.7 μA or more. In this embodiment, a pulse voltage is applied, but the control unit 100 can apply a DC voltage by keeping the first counter electrode switch 212 in a constant connection state. In this case, the measuring device 60 measures the peak value of the response current value responding to the DC voltage, or the current value after a predetermined time has elapsed since the initial response, and the introduction detector 65 ("second detector 67") can detect the second introduction by determining whether or not this current value exceeds a predetermined current threshold.
時間判定器70は、前記(1)で説明した時間判定工程を実施する。時間判定器70は、導入検知器65で検知した第1導入から、第2導入までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する。時間判定器70は、測定装置の制御部100において、所定のプログラムを実行する中央制御装置(CPU)をもって充てることができる。この時間閾値は、たとえば、20秒、より好ましくは10秒に設定することが望ましい。時間判定器70は、第1導入から第2導入までの時間がこの時間閾値以下である場合、血液の点着は正常に行われたと判定する。一方、第1導入の検知から第2導入の検知までの時間がこの時間閾値を超えていた場合、時間判定器70は、血液の不足か、あるいは二度目の点着が行われることで正常な点着が行われなかったと判定する。 The time determiner 70 performs the time determination process described in (1) above. The time determiner 70 determines whether the time from the first introduction to the second introduction detected by the introduction detector 65 is equal to or less than a predetermined time threshold. The time determiner 70 can be allocated by a central processing unit (CPU) that executes a predetermined program in the control unit 100 of the measuring device. It is desirable to set this time threshold to, for example, 20 seconds, and more preferably 10 seconds. If the time from the first introduction to the second introduction is equal to or less than this time threshold, the time determiner 70 determines that the blood was applied normally. On the other hand, if the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction exceeds this time threshold, the time determiner 70 determines that the application was not normal due to a lack of blood or a second application.
前記(1)で説明した第1測定工程では、第1電極対10、すなわち第1作用極11及び第1対極12が使用される。第1測定工程では、まず、制御部100が第1作用極用スイッチ211と第1対極用グランドスイッチ312とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。次に、電圧印加器50が、第1電極対10に直流電圧(たとえば、200mV)を印加すると、測定器60(第1測定器61)は、印加した直流電圧に対応する第1情報としての応答電流値を測定する。印加される直流電圧の電圧値は、たとえば、100~1000mVの範囲、より好ましくは200~500mVの範囲で設定することが望ましい。 In the first measurement step described in (1) above, the first electrode pair 10, i.e., the first working electrode 11 and the first counter electrode 12, are used. In the first measurement step, the control unit 100 first controls the first working electrode switch 211 and the first counter electrode ground switch 312 to be in a connected state, and controls the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). Next, when the voltage applicator 50 applies a DC voltage (e.g., 200 mV) to the first electrode pair 10, the meter 60 (first meter 61) measures a response current value as first information corresponding to the applied DC voltage. It is desirable to set the voltage value of the applied DC voltage in the range of, for example, 100 to 1000 mV, more preferably in the range of 200 to 500 mV.
第1測定器61で測定された応答電流値は、そのままの値で第1情報としてもよい。また、あらかじめ既知の濃度の測定対象物で測定した電流応答値で作成した検量線又は対比表との参照により、測定対象物の濃度に換算された値を第1情報としてもよい。 The response current value measured by the first measuring device 61 may be used as the first information as is. Also, a value converted into the concentration of the object to be measured by referring to a calibration curve or comparison table created from current response values measured in advance for an object to be measured of a known concentration may be used as the first information.
前記(1)で説明した第2測定工程では、第2電極対20、すなわち第2作用極21及び第2対極22が使用される。第2測定工程では、まず、前記第1情報を測定する前又は後のいずれかで、制御部100が第2作用極用スイッチ221と第2対極用グランドスイッチ322とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。次に、電圧印加器50が、第2電極対20に直流電圧(たとえば、3.5V)を印加すると、測定器60(第2測定器62)は、印加した直流電圧に対応する第2情報としての応答電流値を測定する。印加される直流電圧の電圧値は、たとえば、2~20Vの範囲、より好ましくは3~10Vの範囲で設定することが望ましい。 In the second measurement step described in (1) above, the second electrode pair 20, i.e., the second working electrode 21 and the second counter electrode 22, are used. In the second measurement step, first, either before or after measuring the first information, the control unit 100 controls the second working electrode switch 221 and the second counter electrode ground switch 322 to be in a connected state and the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). Next, when the voltage applicator 50 applies a DC voltage (e.g., 3.5 V) to the second electrode pair 20, the meter 60 (second meter 62) measures a response current value as second information corresponding to the applied DC voltage. It is desirable to set the voltage value of the applied DC voltage in the range of, for example, 2 to 20 V, more preferably in the range of 3 to 10 V.
第2測定器75で測定された応答電流値は、そのままの値で第2情報としてもよい。また、あらかじめ第2測定器62の測定項目(たとえば、ヘマトクリット値)について既知である別の血液で測定した電流応答値で作成した検量線又は対比表との参照により、測定項目の数値に換算された値を第2情報としてもよい。 The response current value measured by the second measuring device 75 may be used as the second information as is. Alternatively, the second information may be a value converted into a numerical value of a measurement item (e.g., hematocrit value) by referring to a calibration curve or comparison table created in advance using current response values measured with another blood sample that is known about the measurement item of the second measuring device 62.
演算器80は、前記(1)で説明した演算工程を実施する。すなわち、演算器80は、時間判定器70における判定が肯定的な場合に、第1情報と第2情報とから測定対象物の濃度を演算する。この演算器80は、測定装置の制御部において、所定のプログラムを実行する中央制御装置(CPU)をもって充てることができる。演算器80における測定対象物の演算については、前記(1)の演算工程での説明と同様である。 The calculator 80 performs the calculation process described in (1) above. That is, when the determination in the time determiner 70 is positive, the calculator 80 calculates the concentration of the object to be measured from the first information and the second information. This calculator 80 can be realized by a central processing unit (CPU) that executes a predetermined program in the control section of the measuring device. The calculation of the object to be measured in the calculator 80 is the same as that described in the calculation process in (1) above.
エラー表示器90は、前記(1)で説明したエラー処理工程において、時間判定器70における判定が否定的な場合、すなわち、第1導入の検知から第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値を超えていた場合に、たとえば、エラーメッセージを表示したり、音声による警告音を発する装置として実現される。たとえば、図1の測定装置1における表示画面1cをエラー表示器90として、これにエラーメッセージを表示させることができる。 The error indicator 90 is realized as a device that displays an error message or issues an audio warning sound when the time determiner 70 makes a negative judgment in the error processing step described in (1) above, i.e., when the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction exceeds a predetermined time threshold. For example, the display screen 1c in the measuring device 1 in FIG. 1 can be used as the error indicator 90 to display an error message.
(3)測定例
以下、本実施形態の測定方法の一例を、図4のフローチャートを参照しつつ説明する。この例では、第1情報としてグルコース値が、第2情報としてヘマトクリット値がそれぞれ測定される。なお、第1情報として取得されるグルコース値は、血液中のヘマトクリット値の影響を受けた値であり、第2情報として取得されるヘマトクリット値に基づいて補正する必要がある。
(3) Measurement Example Hereinafter, an example of the measurement method of this embodiment will be described with reference to the flowchart in Fig. 4. In this example, a glucose value is measured as the first information, and a hematocrit value is measured as the second information. Note that the glucose value obtained as the first information is a value influenced by the hematocrit value in the blood, and needs to be corrected based on the hematocrit value obtained as the second information.
図2に示すバイオセンサ2は、たとえば、幅6mm、長さ30mmの基板上に各電極を設けることで形成される。流路2aの幅は、たとえば、2mm、長さは4mmである。 The biosensor 2 shown in FIG. 2 is formed by providing each electrode on a substrate that is, for example, 6 mm wide and 30 mm long. The width of the flow channel 2a is, for example, 2 mm and the length is 4 mm.
まず、第1作用極11の上に載置される試薬40の組成の一例は、以下のとおりである。
塩化ヘキサアンミンルテニウム(III):38.9質量%
1-メトキシPES(同仁化学研究所):0.2質量%
SNデフォーマー1315(サンノプコ):0.1質量%
0.6Mリン酸緩衝液(pH7.0):8.8質量%
CHAPS(同仁化学研究所):4.0質量%
グリシン:4.0質量%
蒸留水:44.0質量%
First, an example of the composition of the reagent 40 placed on the first working electrode 11 is as follows.
Hexaammineruthenium(III) chloride: 38.9% by mass
1-Methoxy PES (Dojindo Laboratories): 0.2% by mass
SN Deformer 1315 (San Nopco): 0.1% by mass
0.6M phosphate buffer (pH 7.0): 8.8% by mass
CHAPS (Dojindo Chemical Research Institute): 4.0% by mass
Glycine: 4.0% by mass
Distilled water: 44.0% by mass
この組成の試薬40の0.1mgを、第1作用極11を中心とした、幅3mm、長さ1mmの領域に塗布する。なお、この領域は、下流側は第1対極12の半ばくらいまで、上流側は非導電領域45の半ばくらいまでを覆うように調整される。また、この試薬40が塗布された領域に、グルコース脱水素酵素(AMANO8、天野エンザイム)4.1ユニットが塗布される。 0.1 mg of reagent 40 with this composition is applied to an area 3 mm wide and 1 mm long, centered on the first working electrode 11. This area is adjusted so that it covers up to about the middle of the first counter electrode 12 on the downstream side and up to about the middle of the non-conductive area 45 on the upstream side. In addition, 4.1 units of glucose dehydrogenase (AMANO8, Amano Enzyme) are applied to the area where this reagent 40 has been applied.
このバイオセンサ2を、測定装置1の本体1aのコネクタ1dに装着する。そして、図4のS100に示す第1検知工程において、まず、制御部100が第2対極用スイッチ222と第1作用極用グランドスイッチ311とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。次に電圧印加器50によって、第2下流電極23と第1上流電極13との間に、500mVの定常電圧が印加される。続いて、流路2aに血液が点着され、第2下流電極23と第1上流電極13との上に血液が満たされると、測定器60によって0.7μA以上の電流が測定される。これによって、電極間が電気的に接続されたことを検知する。1回目の0.7μA以上の電流の検知の後、制御部100が第2対極用スイッチ222を2.5m秒間の所定周期で開閉制御することで、電極間に2.5m秒間の500mVの電圧印加と、2.5m秒間の印加停止とが繰り返されるパルス電圧が印加されるように、電圧印加方法が変更される。 This biosensor 2 is attached to the connector 1d of the main body 1a of the measuring device 1. Then, in the first detection step shown in S100 of FIG. 4, the control unit 100 first controls the second counter electrode switch 222 and the first working electrode ground switch 311 to be in a connected state, and the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). Next, the voltage applicator 50 applies a steady voltage of 500 mV between the second downstream electrode 23 and the first upstream electrode 13. Next, blood is applied to the flow path 2a, and when the blood fills the second downstream electrode 23 and the first upstream electrode 13, the measuring device 60 measures a current of 0.7 μA or more. This detects that the electrodes are electrically connected. After detecting a current of 0.7 μA or more for the first time, the control unit 100 controls the second counter electrode switch 222 to open and close at a predetermined cycle of 2.5 ms, changing the voltage application method so that a pulse voltage is applied between the electrodes in which a voltage of 500 mV is applied for 2.5 ms and then stopped for 2.5 ms.
図5は、電圧印加と電流との関係を示すグラフである。上のグラフのように初期の定常電圧や2回目以降のパルス電圧が印加されると、下のグラフのように過渡応答を示すピークを有する電流が発生する。このピークの電流値であるピーク値が、0.7μAの閾値以上になったのを3回検知したかどうかが、S110に示す段階において、導入検知器65(第1検知器66)によって判断される。閾値以上のピーク値が3回検知されるまでは、電圧の印加が繰り返される。本実施形態では0.7μAの閾値が電流閾値を示す。なお、初期の電圧印加方法は、500mVの定常電圧ではなく、2回目以降と同様に2.5m秒間の500mVの電圧印加と、2.5m秒間の印加停止とが繰り返されるパルス電圧(交流電圧)であってもよい。 Figure 5 is a graph showing the relationship between voltage application and current. When an initial steady voltage or a second or subsequent pulse voltage is applied as in the upper graph, a current having a peak showing a transient response is generated as in the lower graph. At the stage shown in S110, the introduction detector 65 (first detector 66) judges whether the peak value, which is the current value of this peak, has been detected three times to be equal to or greater than the threshold value of 0.7 μA. The application of voltage is repeated until a peak value equal to or greater than the threshold value is detected three times. In this embodiment, the threshold value of 0.7 μA indicates the current threshold. Note that the initial voltage application method may not be a steady voltage of 500 mV, but may be a pulse voltage (AC voltage) in which a voltage of 500 mV is applied for 2.5 ms and then stopped for 2.5 ms, as in the second or subsequent times.
なお、図5に示すように、1回目のピーク値はその後のピーク値と比較して低い値となる傾向がある。1回目のピークを有する電流が発生する時点では、第1上流電極13の全面には血液が到達しておらず、また試薬も血液によって完全には溶解されていないためと考えられる。そのため、1回目のピーク値における電流閾値(第1電流閾値)を、その後のピーク値の電流閾値(第2電流閾値)が上回ることが好ましい。その1回目のピーク値における電流閾値は、たとえば、0.2~0.5μA、より好ましくは0.35μAとすることができる。 As shown in FIG. 5, the first peak value tends to be lower than subsequent peak values. This is thought to be because, at the time when the current having the first peak is generated, blood has not yet reached the entire surface of the first upstream electrode 13, and the reagent has not yet been completely dissolved by the blood. Therefore, it is preferable that the current threshold value (first current threshold value) at the first peak value is higher than the current threshold value (second current threshold value) at the subsequent peak value. The current threshold value at the first peak value can be, for example, 0.2 to 0.5 μA, and more preferably 0.35 μA.
S110に示す段階で閾値以上のピーク値が3回検知されて第1導入が検知されると、S120に示す第2検知工程において、まず、制御部100が第1対極用スイッチ212と血液検知極用グランドスイッチ330とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。この際、制御部100は電極間にはパルス電圧を印加することができるように第1対極用スイッチ212を2.5m秒間の所定周期で開閉制御する。すると、電圧印加器50によって、参照電極14と血液検知極30との間に、2.5m秒間の200mVの電圧印加と、2.5m秒間の印加停止とが繰り返される。そして、測定器60によって、図5と同様の電流のピーク値が検知される。このピーク値が、0.7μAの閾値以上になったのを3回検知したかどうかが、S130に示す段階において、導入検知器65(第2検知器67)によって判断される。この3回の検知がされなければ、S140に示す時間判定工程において、時間判定器70が、第1導入が検知されてから10秒の時間閾値が経過したかどうかを判定する。経過しなければ再びS120に示す段階で電圧の印加が繰り返される。一方、時間閾値が経過したと判定されると、S160に示すエラー処理工程において、エラー表示器90によってエラー処理が行われ、以後の処理は停止される。 When a peak value equal to or greater than the threshold is detected three times in the step shown in S110 and the first introduction is detected, in the second detection step shown in S120, the control unit 100 first controls the first counter electrode switch 212 and the blood detection electrode ground switch 330 to be in a connected state and the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). At this time, the control unit 100 controls the first counter electrode switch 212 to be opened and closed at a predetermined cycle of 2.5 ms so that a pulse voltage can be applied between the electrodes. Then, the voltage applicator 50 repeatedly applies a voltage of 200 mV between the reference electrode 14 and the blood detection electrode 30 for 2.5 ms and stops the application for 2.5 ms. Then, the measuring device 60 detects a peak value of the current similar to that in FIG. 5. In the step shown in S130, the introduction detector 65 (second detector 67) determines whether the peak value has been detected to be equal to or greater than the threshold value of 0.7 μA three times. If these three detections are not made, in the time determination step shown in S140, the time determiner 70 determines whether the time threshold of 10 seconds has elapsed since the first introduction was detected. If not, the voltage application is repeated at the stage shown in S120. On the other hand, if it is determined that the time threshold has elapsed, an error process is performed by the error indicator 90 at the error processing step shown in S160, and subsequent processing is stopped.
一方、S130に示す段階で閾値以上のピーク値が3回検知されて第2導入が検知されると、S150に示す時間判定工程において、時間判定器70が、第1導入が検知されてから第2導入の検知までに10秒の時間閾値が経過したかどうかを判定する。時間閾値が経過したと判定されると、S160に示すエラー処理工程において、エラー表示器90によってエラー処理が行われ、以後の処理は停止される。 On the other hand, if a peak value equal to or greater than the threshold is detected three times at the stage shown in S130 and a second introduction is detected, in the time determination step shown in S150, the time determiner 70 determines whether a time threshold of 10 seconds has elapsed between the detection of the first introduction and the detection of the second introduction. If it is determined that the time threshold has elapsed, in the error processing step shown in S160, an error is processed by the error indicator 90 and subsequent processing is stopped.
S150に示す段階で時間閾値が経過していないと判定されると、S170に示す第1測定工程において、測定器60(第1測定器61)によって第1情報が測定される。それと同時に、第2測定工程において、測定器60(第2測定器62)によって第2情報が測定される。 When it is determined at the stage shown in S150 that the time threshold has not elapsed, the first information is measured by the measuring device 60 (first measuring device 61) in the first measurement step shown in S170. At the same time, the second information is measured by the measuring device 60 (second measuring device 62) in the second measurement step.
第1情報の測定においては、まず、制御部100が第1作用極用スイッチ211と第1対極用グランドスイッチ312とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。次に、電圧印加器50によって第1電極対10で4.5秒間200mVの電圧が印加され、それに伴う応答電流値としての第1情報が、測定器60(第1測定器61)によって測定される。また、第2情報の測定においては、まず、制御部100が第2作用極用スイッチ221と第2対極用グランドスイッチ322とを接続状態とし、それ以外のスイッチは非接続状態となるように制御する(表1参照)。次に、電圧印加器50によって第2電極対20で1秒間3.5Vの電圧が印加され、それに伴う応答電流値としての第2情報が、測定器60(第2測定器62)によって測定される。 In measuring the first information, the control unit 100 first controls the first working electrode switch 211 and the first counter electrode ground switch 312 to be in a connected state, and controls the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). Next, the voltage applicator 50 applies a voltage of 200 mV to the first electrode pair 10 for 4.5 seconds, and the measurement device 60 (first measurement device 61) measures the first information as the corresponding response current value. In measuring the second information, the control unit 100 first controls the second working electrode switch 221 and the second counter electrode ground switch 322 to be in a connected state, and controls the other switches to be in a disconnected state (see Table 1). Next, the voltage applicator 50 applies a voltage of 3.5 V to the second electrode pair 20 for 1 second, and the measurement device 60 (second measurement device 62) measures the second information as the corresponding response current value.
そして、S180に示す演算工程において、演算器80によって、第1情報及び第2情報から、補正されたグルコース値が演算される。言い換えると、演算器80は第2情報として取得されるヘマトクリット値を用いて、血液中のヘマトクリット値の影響を受けた値である第1情報として取得されるグルコース値を補正する。なお、S170とS180との間で環境温度測定を行い、演算器80による演算のパラメータの1つとして用いることとしてもよい。 Then, in the calculation step shown in S180, the calculator 80 calculates a corrected glucose value from the first information and the second information. In other words, the calculator 80 uses the hematocrit value obtained as the second information to correct the glucose value obtained as the first information, which is a value influenced by the hematocrit value in the blood. Note that an environmental temperature measurement may be performed between S170 and S180 and used as one of the parameters for the calculation by the calculator 80.
本実施形態では、第1情報であるグルコース値を取得する第1電極対10又は第2情報であるヘマトクリット値を取得する第2電極対20の組み合わせをそのまま血液の導入検知に使用していない。すなわち、第1電極対10のうち試薬40が載置された第1上流電極13と、第2情報であるヘマトクリット値を取得する第2電極対のうち第2下流電極23とを用いて第1導入を検知している。それとともに、第1電極対10のうち参照電極14と、第1情報及び第2情報を取得することに寄与しない、流路2aの最下流に設けられた血液検知極30を用いて第2導入を検知している。このような、電圧を印加する電極の組み合わせを敢えて変更する変則的な電気回路構成及び制御部100によるスイッチの制御が行われている。 In this embodiment, the combination of the first electrode pair 10 for acquiring the glucose value, which is the first information, or the second electrode pair 20 for acquiring the hematocrit value, which is the second information, is not used as is to detect the introduction of blood. That is, the first introduction is detected using the first upstream electrode 13 of the first electrode pair 10 on which the reagent 40 is placed, and the second downstream electrode 23 of the second electrode pair for acquiring the hematocrit value, which is the second information. In addition, the second introduction is detected using the reference electrode 14 of the first electrode pair 10 and the blood detection electrode 30 provided at the most downstream of the flow path 2a, which does not contribute to acquiring the first information and the second information. In this way, an irregular electrical circuit configuration that intentionally changes the combination of electrodes to which a voltage is applied and switch control by the control unit 100 are performed.
このような処理によって、第1情報及び第2情報を従来通り測定しながら、第1導入の検知により、バイオセンサ2に点着されて流路2a中を流れた血液が初めて試薬40と接触した時点を検知することがでる。また、第2導入の検知により、第1電極対10及び第2電極対20の全てを血液が満たした時点を検知できるに至った。そして、時間判定工程で、第1導入の検知から、第2導入の検知までの時間、すなわち、血液が試薬40と初めて接触してから、第1電極対10及び第2電極対20の全てを血液が満たして測定準備が整うまでの時間が、所定の時間閾値以下かどうかを判定できるようになった。 By this process, while measuring the first information and the second information as before, it is possible to detect the time when the blood that has been deposited on the biosensor 2 and flowed through the flow path 2a first comes into contact with the reagent 40 by detecting the first introduction. In addition, it is now possible to detect the time when the blood fills the first electrode pair 10 and the second electrode pair 20 by detecting the second introduction. Then, in the time determination process, it is now possible to determine whether the time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction, i.e., the time from the first contact of the blood with the reagent 40 to the time when the blood fills the first electrode pair 10 and the second electrode pair 20 and is ready for measurement, is equal to or less than a predetermined time threshold.
本実施形態による検知方法によれば、1度目の点着で、バイオセンサ2に点着した血液量が試薬40と接触しない程度、すなわち第1上流電極13に到達しない程度に流路2aに導入されている場合には、試薬40は溶解していない。したがって、2度目の血液の点着によって第1電極対10及び第2電極対20の全てを血液が満たしさえすれば、正しい測定を行うことができ、バイオセンサを無用に廃棄することがなくなる。一方、1度目の点着で、バイオセンサに点着した血液量が試薬40と接触する程度、すなわち第1上流電極13には到達しているが、第1電極対10及び第2電極対20の全てを満たしていない程度に流路2aに血液が導入されている場合には、1度目に点着された血液によって試薬40が溶解している。このため、再度血液を点着すると、第1上流電極13上の溶解した試薬40が下流側へと押し流され、正確な応答電流値を測定できない。よって、このような場合はエラー表示器90によりエラー処理を実施し、ユーザへの不正確なグルコース値の報知を防ぐことができるようになった。 According to the detection method of this embodiment, when the amount of blood dispensed on the biosensor 2 in the first dispense is introduced into the flow path 2a to such an extent that it does not come into contact with the reagent 40, i.e., does not reach the first upstream electrode 13, the reagent 40 is not dissolved. Therefore, as long as the blood fills all of the first electrode pair 10 and the second electrode pair 20 with blood in the second dispense, a correct measurement can be performed, and the biosensor will not be discarded unnecessarily. On the other hand, when the amount of blood dispensed on the biosensor in the first dispense is introduced into the flow path 2a to such an extent that it comes into contact with the reagent 40, i.e., it reaches the first upstream electrode 13 but does not fill all of the first electrode pair 10 and the second electrode pair 20, the reagent 40 is dissolved by the blood dispensed the first time. Therefore, when blood is dispensed again, the dissolved reagent 40 on the first upstream electrode 13 is swept downstream, and an accurate response current value cannot be measured. Therefore, in such a case, an error process is performed by the error indicator 90, and it is possible to prevent an inaccurate glucose value from being notified to the user.
(4)第1検知工程の検証
上述の測定装置1を使用して、第1検知工程で使用される電極における電流の流れ方向を検討した。具体的には、第1検知工程(図4のS100参照)において、2.5m秒間500mVのパルス電圧印加と2.5m秒間の印加停止とを繰り返し、閾値以上の電流のピーク値を3回検知したときに第1導入を検知したと判定した。なお、バイオセンサ2に点着する血液量は、第1作用極11(第1上流電極13)には到達するが、第1対極12には到達しない量に調節した。
(4) Verification of the first detection step Using the above-mentioned measuring device 1, the direction of current flow in the electrodes used in the first detection step was examined. Specifically, in the first detection step (see S100 in FIG. 4), a pulse voltage of 500 mV was applied for 2.5 ms and then stopped for 2.5 ms, and it was determined that the first introduction was detected when a peak value of the current above the threshold was detected three times. The amount of blood deposited on the biosensor 2 was adjusted to an amount that reached the first working electrode 11 (first upstream electrode 13) but did not reach the first counter electrode 12.
そして、第1作用極11(第1上流電極13)を作用極とし、第2対極22(第2下流電極23)を対極としたものを第1例とし、第2対極22(第2下流電極23)を作用極とし、第1作用極11(第1上流電極13)を対極としたものを第2例とした。さらに、第2対極22は使用せずに、第1作用極11と第1対極12との間で電圧印加したものを第3例とし、第1作用極11と血液検知極30との間で電圧印加したものを第4例とした。 The first example was a configuration in which the first working electrode 11 (first upstream electrode 13) was used as the working electrode and the second counter electrode 22 (second downstream electrode 23) was used as the counter electrode, and the second example was a configuration in which the second counter electrode 22 (second downstream electrode 23) was used as the working electrode and the first working electrode 11 (first upstream electrode 13) was used as the counter electrode. Furthermore, the third example was a configuration in which the second counter electrode 22 was not used and a voltage was applied between the first working electrode 11 and the first counter electrode 12, and the fourth example was a configuration in which a voltage was applied between the first working electrode 11 and the blood detection electrode 30.
その結果、第1例及び第2例のいずれも、血液の到達を検知することができ、第1作用極11(第1上流電極13)及び第2対極22(第2下流電極23)のどちらを作用極としても問題なく第1導入が検知できることが分かった。一方、血液が第1対極12にまで到達しなかった第3例及び第4例では、当然のことながら、電極間に電流が流れないため血液は検知されなかった。 As a result, it was found that in both the first and second examples, the arrival of blood could be detected, and the first introduction could be detected regardless of whether the first working electrode 11 (first upstream electrode 13) or the second counter electrode 22 (second downstream electrode 23) was used as the working electrode. On the other hand, in the third and fourth examples, in which blood did not reach the first counter electrode 12, naturally no current flowed between the electrodes, and therefore no blood was detected.
(5)第1検知工程におけるパルス電圧及び直流電圧の検証
上述の測定装置1を使用して、第1測定工程で印加される電圧が、パルス電圧と直流電圧とのどちらが適しているかを検証した。具体的には、バイオセンサ2において第1測定を行うために十分な量の血液を点着した状態で、2.5m秒間500mVのパルス電圧印加と2.5m秒間の印加停止とを繰り返す場合と、50m秒間500mVの直流電圧印加を行う場合とを検証した。
(5) Verification of Pulse Voltage and DC Voltage in the First Detection Step Verification was conducted as to whether a pulse voltage or a DC voltage was more suitable for the voltage applied in the first measurement step, using the above-described measurement device 1. Specifically, in a state where a sufficient amount of blood was applied to the biosensor 2 to perform the first measurement, verification was conducted in a case where a pulse voltage of 500 mV was applied for 2.5 ms and then stopped for 2.5 ms, and in a case where a DC voltage of 500 mV was applied for 50 ms.
まず、調整後間もないバイオセンサ2(以下、「通常センサ」と称する。)を用いて、グルコース値330mg/dlの血液を点着したパターン1において、パルス電圧を印加した場合の応答電流値は14.9μAであったのに対し、直流電圧を印加した場合の応答電流値は0.04μAであった。 First, using biosensor 2 (hereafter referred to as the "normal sensor") that had just been adjusted, in pattern 1 where blood with a glucose level of 330 mg/dl was deposited, the response current value when a pulse voltage was applied was 14.9 μA, whereas the response current value when a DC voltage was applied was 0.04 μA.
次に、調整後、50℃の温度環境下で3箇月保管して試薬の活性を低下させたバイオセンサ2(以下、「保管センサ」と称する。)を用いて、グルコース値330mg/dlの血液を点着したパターン2において、パルス電圧を印加した場合の応答電流値は14.7μAであったのに対し、直流電圧を印加した場合の応答電流値は0.02μAであった。パターン1の電流応答値に対するパターン2の応答電流値の減少率(すなわち、パターン1の電流応答値をX、パターン2の電流応答値をYとしたとき、「(X-Y)/X×100」で算出される数値)は、パルス電圧を印加した場合で1.3%であったのに対し、直流電圧を印加した場合では50%であった。 Next, using biosensor 2 (hereinafter referred to as the "storage sensor") that had been adjusted and then stored in a 50°C temperature environment for three months to reduce the activity of the reagent, blood with a glucose level of 330 mg/dl was deposited in pattern 2, where the response current value was 14.7 μA when a pulse voltage was applied, whereas the response current value was 0.02 μA when a DC voltage was applied. The rate of decrease in the response current value of pattern 2 relative to the current response value of pattern 1 (i.e., the value calculated by "(X-Y)/X x 100" where the current response value of pattern 1 is X and the current response value of pattern 2 is Y) was 1.3% when a pulse voltage was applied, whereas it was 50% when a DC voltage was applied.
そして、通常センサを用いて、グルコース値0mg/dlの血液を点着したパターン3において、パルス電圧を印加した場合の応答電流値は14.2μAであったのに対し、直流電圧を印加した場合の応答電流値は0.03μAであった。パターン1の電流応答値に対するパターン3の応答電流値の減少率(すなわち、パターン1の電流応答値をX、パターン3の電流応答値をZとしたとき、「(X-Z)/X×100」で算出される数値)は、パルス電圧を印加した場合で4.7%であったのに対し、直流電圧を印加した場合では25%であった。 In pattern 3, where blood with a glucose level of 0 mg/dl was deposited using a normal sensor, the response current value when a pulse voltage was applied was 14.2 μA, whereas the response current value when a DC voltage was applied was 0.03 μA. The rate of decrease in the response current value of pattern 3 relative to the current response value of pattern 1 (i.e., the value calculated by "(X-Z)/X x 100" where the current response value of pattern 1 is X and the current response value of pattern 3 is Z) was 4.7% when a pulse voltage was applied, whereas it was 25% when a DC voltage was applied.
パターン2及びパターン3における応答電流値の、パターン1に対する減少率を表したグラフが図6である。これによると、パルス電圧印加の場合、グルコース値の変化や、保管センサのような試薬の活性の変化に対する影響がほぼないのに対し、直流電圧印加の場合、これらの変化に対する感受性が高いことが分かった。これにより、直流電圧印加は、測定対象物の定量的な変化の検出に適している、といえる。一方で、パルス電圧印加は、測定条件や測定環境に余り影響されることがないため、電極間の電流の導通の有無を検出するのに適している、といえる。 Figure 6 is a graph showing the rate of decrease in response current values in patterns 2 and 3 compared to pattern 1. This shows that the application of a pulse voltage has almost no effect on changes in glucose values or changes in the activity of reagents such as stored sensors, whereas the application of a DC voltage is highly sensitive to these changes. This means that the application of a DC voltage is suitable for detecting quantitative changes in the object being measured. On the other hand, the application of a pulse voltage is not significantly affected by the measurement conditions or measurement environment, so it can be said to be suitable for detecting the presence or absence of current conduction between electrodes.
(6)その他
上述の実施形態の測定装置1では、1つの電圧印加器50が第1検知工程及び第2検知工程並びに第1測定工程及び第2測定工程における電極間への電圧印加を行っていた。しかし、別の実施形態の測定装置1では、この態様に限らず、各工程ごと又はいくつかの工程ごとに電圧印加を担当する電圧印加器50を測定装置1に複数設けることとしてもよい。
(6) Others In the measuring device 1 of the above embodiment, one voltage applicator 50 applies a voltage between the electrodes in the first detection step, the second detection step, and the first measurement step, and the second measurement step. However, in the measuring device 1 of another embodiment, the present invention is not limited to this configuration, and the measuring device 1 may be provided with a plurality of voltage applicators 50 each responsible for applying a voltage for each step or for each of several steps.
また、上記の実施形態の測定装置では、各電極にパルス電圧を印加する際、制御部100は各スイッチの開閉制御を行っていた。しかし、別の実施形態の測定装置1では、各スイッチは設けずに、電圧印加器50から直接パルス電圧を各電極に印加することとしてもよい。 In addition, in the measurement device of the above embodiment, when applying a pulse voltage to each electrode, the control unit 100 controls the opening and closing of each switch. However, in another embodiment of the measurement device 1, each switch may not be provided, and the pulse voltage may be applied directly to each electrode from the voltage applicator 50.
本発明は、バイオセンサを利用した携帯型の血糖測定値又は血糖自己測定メータとして利用可能である。また、血糖以外の測定項目が測定可能な測定装置としても利用可能である。 The present invention can be used as a portable blood glucose measurement device or blood glucose self-measurement meter that uses a biosensor. It can also be used as a measurement device that can measure items other than blood glucose.
1 測定装置 1a本体 1b 挿入口
1c 表示画面 1d コネクタ
2 バイオセンサ 2a 流路 2b 被覆領域
2c コネクタ領域 2d 血液供給口 2e 空気孔
10 第1電極対 11 第1作用極 11a リード部
12 第1対極 12a リード部
13 第1上流電極 14 参照電極
20 第2電極対 21 第2作用極 21a リード部
22 第2対極 22a リード部
23 第2下流電極
30 血液検知極 30a リード部
40 試薬 45 非導電領域
50 電圧印加器 51 電流/電圧変換回路 52 A/D変換回路
60 測定器 61 第1測定器 62 第2測定器
65 導入検知器 66 第1検知器 67 第2検知器
70 時間判定機 80 演算器 90 エラー表示器
100 制御部
200 接続回路
211 第1作用極用スイッチ 212 第1対極用スイッチ
221 第2作用極用スイッチ 222 第2対極用スイッチ
230 血液検知極用スイッチ
311 第1作用極用グランドスイッチ 312 第1対極用グランドスイッチ
321 第2作用極用グランドスイッチ 322 第2対極用グランドスイッチ
330 血液検知極用グランドスイッチ
1 Measuring device 1a Main body 1b Insertion port 1c Display screen 1d Connector 2 Biosensor 2a Flow path 2b Covered area 2c Connector area 2d Blood supply port 2e Air hole 10 First electrode pair 11 First working electrode 11a Lead portion 12 First counter electrode 12a Lead portion 13 First upstream electrode 14 Reference electrode 20 Second electrode pair 21 Second working electrode 21a Lead portion 22 Second counter electrode 22a Lead portion 23 Second downstream electrode 30 Blood detection electrode 30a Lead portion 40 Reagent 45 Non-conductive area 50 Voltage applicator 51 Current/voltage conversion circuit 52 A/D conversion circuit 60 Measuring device 61 First measuring device 62 Second measuring device 65 Introduction detector 66 First detector 67 Second detector 70 Time determination device 80 Calculating device 90 Error display 100 Control unit 200 Connection circuit 211 First working electrode switch 212 First counter electrode switch 221 Second working electrode switch 222 Second counter electrode switch 230 Blood detection electrode switch 311 First working electrode ground switch 312 First counter electrode ground switch 321 Second working electrode ground switch 322 Second counter electrode ground switch 330 Blood detection electrode ground switch
Claims (10)
血液中の測定対象物を測定するために、前記流路内に形成された第1作用極及び第1対極からなる第1電極対と、
前記流路において前記第1電極対の上流側に形成されるとともに第2作用極及び第2対極からなる第2電極対と、
前記流路において前記第1電極対の下流側に形成される血液検知極と、
少なくとも前記第1作用極に載置されるとともに前記測定対象物と反応する試薬と、
を有するバイオセンサを用いて、前記測定対象物を測定する測定方法であって、
前記第2電極対のうち下流側に位置する電極である第2下流電極と、前記第1電極対のうち上流側に位置しかつ前記試薬が載置されている電極である第1上流電極との間で、前記第1上流電極までの血液の導入である第1導入を検知する第1検知工程と、
前記第1電極対のうちのいずれかの電極である参照電極と、前記血液検知極との間で、前記血液検知極までの血液の導入である第2導入を検知する第2検知工程と、
前記第1導入の検知から、前記第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する時間判定工程と、
前記第1電極対を用いて前記測定対象物に関連する第1情報を取得する第1測定工程と、
前記第2電極対を用いて前記測定対象物に関連する第2情報を取得する第2測定工程と、
前記時間判定工程における判定が所定の時間閾値以下である場合に、前記第1情報と前記第2情報とから前記測定対象物の濃度を演算する演算工程と、
前記時間判定工程における判定が所定の時間閾値を超えた場合にエラー処理を行うエラー処理工程と、
を有する、測定方法。 a flow path into which blood containing a measurement target is introduced;
a first electrode pair including a first working electrode and a first counter electrode formed in the flow path for measuring a measurement target substance in blood;
a second electrode pair formed upstream of the first electrode pair in the flow path and including a second working electrode and a second counter electrode;
a blood detection electrode formed in the flow path downstream of the first electrode pair;
A reagent that is placed on at least the first working electrode and reacts with the object to be measured;
A measurement method for measuring a measurement object using a biosensor having
a first detection step of detecting a first introduction of blood between a second downstream electrode, which is an electrode located downstream of the second electrode pair, and a first upstream electrode, which is an electrode located upstream of the first electrode pair and on which the reagent is placed, to the first upstream electrode;
a second detection step of detecting a second introduction of blood between a reference electrode, which is one of the first electrode pair, and the blood detection electrode, the second introduction being the introduction of blood to the blood detection electrode;
a time determination step of determining whether a time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold;
a first measurement step of acquiring first information related to the object to be measured using the first electrode pair;
a second measurement step of acquiring second information related to the object to be measured using the second electrode pair;
a calculation step of calculating a concentration of the object to be measured from the first information and the second information when the determination in the time determination step is equal to or shorter than a predetermined time threshold value;
an error processing step of performing an error processing when the determination in the time determination step exceeds a predetermined time threshold;
The measuring method has the following features.
前記第2下流電極と前記第1上流電極との間にパルス電圧を印加する工程と、
前記印加したパルス電圧に対応する応答電流のピーク値を測定する工程と、
前記測定したピーク値が所定の電流閾値を超えたか否かを判断し、超えた回数が所定回数以上の場合に前記第1導入を検知する導入検知工程と、
を含んでなる、請求項1に記載の測定方法。 The first detection step includes:
applying a pulse voltage between the second downstream electrode and the first upstream electrode;
measuring a peak value of a response current corresponding to the applied pulse voltage;
an introduction detection step of determining whether the measured peak value exceeds a predetermined current threshold value, and detecting the first introduction when the number of times the measured peak value exceeds a predetermined number of times or more;
The method of claim 1, comprising:
前記第1電極対に直流電圧を印加する工程と、
前記印加した直流電圧に対応する、前記第1情報としての応答電流値を測定する工程と、
を含んでなり、
前記第2測定工程は、
前記第2電極対に直流電圧を印加する工程と、
前記印加した直流電圧に対応する、前記第2情報としての応答電流値を測定する工程と、
を含んでなる、請求項1又は請求項2に記載の測定方法。 The first measuring step includes:
applying a DC voltage to the first electrode pair;
measuring a response current value as the first information corresponding to the applied DC voltage;
comprising
The second measuring step includes:
applying a DC voltage to the second electrode pair;
measuring a response current value as the second information corresponding to the applied DC voltage;
The method of claim 1 or 2, comprising:
血液中の測定対象物を測定するために、前記流路内に形成された第1作用極及び第1対極からなる第1電極対と、
前記流路において前記第1電極対の上流側に形成されるとともに第2作用極及び第2対極からなる第2電極対と、
前記流路において前記第1電極対の下流側に形成される血液検知極と、
少なくとも前記第1作用極に載置されるとともに前記測定対象物と反応する試薬と、
を有するバイオセンサと、
前記第2電極対のうち下流側に位置する電極である第2下流電極と、前記第1電極対のうち上流側に位置しかつ前記試薬が載置されている電極である第1上流電極との間で、前記第1上流電極までの血液の導入である第1導入を検知する第1検知器と、
前記第1電極対のうちのいずれかの電極である参照電極と、前記血液検知極との間で、前記血液検知極までの血液の導入である第2導入を検知する第2検知器と、
前記第1導入の検知から、前記第2導入の検知までの時間が所定の時間閾値以下かどうかを判定する時間判定器と、
前記第1電極対を用いて前記測定対象物に関連する第1情報を取得する第1測定器と、
前記第2電極対を用いて前記測定対象物に関連する第2情報を取得する第2測定器と、
前記時間判定器における判定が所定の時間閾値以下である場合に、前記第1情報と前記第2情報とから前記測定対象物の濃度を演算する演算器と、
前記時間判定器における判定が所定の時間閾値を超えた場合にエラー表示を行うエラー表示器と、
を有する、測定装置。 a flow path into which blood containing a measurement target is introduced;
a first electrode pair including a first working electrode and a first counter electrode formed in the flow path for measuring a measurement target substance in blood;
a second electrode pair formed upstream of the first electrode pair in the flow path and including a second working electrode and a second counter electrode;
a blood detection electrode formed in the flow path downstream of the first electrode pair;
A reagent that is placed on at least the first working electrode and reacts with the object to be measured;
A biosensor having
a first detector that detects a first introduction of blood between a second downstream electrode, which is an electrode located downstream of the second electrode pair, and a first upstream electrode, which is an electrode located upstream of the first electrode pair and on which the reagent is placed, and the first introduction is the introduction of blood to the first upstream electrode;
a second detector that detects a second introduction of blood between a reference electrode, which is one of the first electrode pair, and the blood detection electrode, the second introduction being the introduction of blood to the blood detection electrode;
a time determiner that determines whether a time from the detection of the first introduction to the detection of the second introduction is equal to or less than a predetermined time threshold;
a first measuring device that acquires first information related to the measurement target using the first electrode pair;
a second measuring device that acquires second information related to the object to be measured using the second electrode pair;
a calculator that calculates a concentration of the object to be measured from the first information and the second information when the determination by the time determiner is equal to or shorter than a predetermined time threshold;
an error indicator that displays an error when the determination by the time determiner exceeds a predetermined time threshold;
A measuring device having
前記電圧印加器とそれぞれの電極との間を接続するスイッチを有する接続回路と、
前記スイッチの開閉を制御する制御部と、
前記電圧印加器が印加した電圧に対応する応答電流を測定する測定器と、を有する請求項4に記載の測定装置。 a voltage applicator that applies a voltage between the electrodes of the biosensor;
a connection circuit having a switch for connecting between the voltage applicator and each of the electrodes;
A control unit that controls opening and closing of the switch;
5. The measuring device according to claim 4, further comprising a measuring device for measuring a response current corresponding to the voltage applied by the voltage applicator.
前記電圧印加器は、前記第2下流電極と前記第1上流電極との間にパルス電圧を印加し、
前記測定器は、前記印加したパルス電圧に対応する応答電流のピーク値を測定し、
前記第1検知器は、前記測定したピーク値が所定の電流閾値を超えていると前記第1導入を検知する、請求項5に記載の測定装置。 the control unit controls a switch of the connection circuit so as to connect the second downstream electrode and the first upstream electrode;
the voltage applicator applies a pulse voltage between the second downstream electrode and the first upstream electrode;
The measuring device measures a peak value of a response current corresponding to the applied pulse voltage,
6. The measurement device of claim 5, wherein the first detector detects the first introduction when the measured peak value exceeds a predetermined current threshold.
前記電圧印加器は、前記参照電極と前記血液検知極との間に電圧を印加し、
前記測定器は、前記印加した電圧に対応する応答電流値を測定し、
前記第2検知器は、前記測定した応答電流値が所定の電流閾値を超えていると前記第2導入を検知する、請求項6又は請求項7に記載の測定装置。 the control unit controls a switch of the connection circuit so as to connect the reference electrode and the blood detection electrode;
The voltage applicator applies a voltage between the reference electrode and the blood detection electrode,
The measuring device measures a response current value corresponding to the applied voltage,
The measurement device according to claim 6 or 7, wherein the second detector detects the second introduction when the measured response current value exceeds a predetermined current threshold value.
前記電圧印加器は、前記第1電極対に直流電圧を印加し、
前記測定器は、前記印加した直流電圧に対応する、前記第1情報としての応答電流値を測定するとともに、
前記制御部は、前記第1情報を測定する前又は後のいずれかで、前記第2電極対が接続するように、前記接続回路のスイッチを制御し、
前記電圧印加器は、前記第2電極対に直流電圧を印加し、
前記測定器は、前記印加した直流電圧に対応する、前記第2情報としての応答電流値を測定する、請求項5から請求項9までのいずれか1項に記載の測定装置。 the control unit controls a switch of the connection circuit so as to connect the first electrode pair;
The voltage applicator applies a DC voltage to the first electrode pair,
The measuring device measures a response current value corresponding to the applied DC voltage as the first information, and
The control unit controls a switch of the connection circuit so that the second electrode pair is connected either before or after measuring the first information;
The voltage applicator applies a DC voltage to the second electrode pair,
The measurement device according to claim 5 , wherein the measurement device measures a response current value, as the second information, corresponding to the applied DC voltage.
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