專利名稱：測定裝置、測定系統(tǒng)和濃度測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體樣品中目標物質(zhì)的濃度的測定裝置、測定系統(tǒng)和濃度測定方法。
背景技術(shù)：
一直以來，作為測定血液等液體樣品的裝置，提出了利用通過酶的氧化還原反應 的測定系統(tǒng)。作為這樣的系統(tǒng)，例如提出了具有在絕緣性基板上形成的工作電極和反電極，和 包括在工作電極和反電極上設(shè)置的、以目標物質(zhì)作為基質(zhì)的氧化還原酶和電子介體的反應 層的生物傳感器；以及檢測通過在工作電極和反電極之間施加電壓而在兩電極間產(chǎn)生的電 流，基于該電流值，求出葡萄糖濃度的系統(tǒng)。然而，在這樣的測定系統(tǒng)中，由于易氧化的化合物(如抗壞血酸和尿酸)等干擾物 質(zhì)的存在，會引起電流值發(fā)生變動，無法進行正確的濃度測定的情況。由此，為得到目標物質(zhì)的正確濃度，提出了如下的方法，具有第1電極系統(tǒng)，檢測 血液成分的氧化還原反應中流過的電流值；第2電極系統(tǒng)，用于檢測血細胞量；和第3電極 系統(tǒng)，用于檢測干擾物質(zhì)量。通過在該第3電極系統(tǒng)的工作極上使用至少未被配置有介體 的生物傳感器，在該第3電極系統(tǒng)上施加1個電壓值的電壓，而得到反映干擾物質(zhì)濃度的電 流值，基于該電流值，來補正目標物質(zhì)的測定結(jié)果(專利文獻1和2)。專利文獻1 國際公開第2005/103669號小冊子專利文獻2 特開平11-344462號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于干擾物質(zhì)的各個種類的易氧化的電位不同等原因，現(xiàn)有的系統(tǒng)中，有著 無法排除干擾物質(zhì)的影響的情況。由此，希望有能夠更加正確地測定液體樣品中的目標物質(zhì)的裝置和方法。為達到此目的，第1測定裝置是測量滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器 上的樣品中的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置，包括安裝部，其用于安裝所述生物傳感器；電 壓施加部，其進行對所述第1電極系統(tǒng)施加第1電壓的第1電壓施加動作，和對所述第2電 極系統(tǒng)在互不相同的定時施加大小互不相同的兩種以上的第2電壓的第2電壓施加動作； 濃度獲取部，其基于施加所述第1電壓時的所述第1電極系統(tǒng)的電流值，獲取所述目標物質(zhì) 的濃度；和補正部，其基于所述第2電極系統(tǒng)的電流值的在所述第2電壓施加時的兩種以上 的所述定時之間的變化量，補正所述濃度獲取部所獲取的所述濃度。另外，第2測定裝置是測量滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的樣 品中的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置，包括安裝部，其用于安裝所述生物傳感器；電壓施加 部，其進行對所述第1電極系統(tǒng)施加第1電壓的第1電壓施加動作，和對所述第2電極系統(tǒng) 施加作為掃描電壓的第2電壓的第2電壓施加動作；濃度獲取部，其基于在施加所述第1電 壓時的所述第1電極系統(tǒng)的電流值，獲取所述目標物質(zhì)的濃度；和補正部，其基于所述第2
5電極系統(tǒng)的電流值的由所述第2電壓的掃描所帶來的變化量，補正所述濃度獲取部所獲取 的所述濃度。另外，第1測定系統(tǒng)具有生物傳感器和測定裝置。另外，第1濃度測定方法是測量滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的 樣品中的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置中的濃度測定方法，包括第1電壓施加步驟，對所述 第1電極系統(tǒng)施加第1電壓；濃度獲取步驟，基于所述第1電壓施加步驟中的所述第1電極 系統(tǒng)的電流值，獲取所述目標物質(zhì)的濃度；第2電壓施加步驟，對所述第2電極系統(tǒng)在互不 相同的定時施加大小互不相同的兩種以上的第2電壓；和補正步驟，基于所述第2電極系統(tǒng) 的電流值的在所述第2電壓施加步驟中的兩種以上的所述定時之間的變化量，補正在所述 濃度獲取步驟所獲取的所述濃度。另外，第2濃度測定方法是測量滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的 樣品中的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置中的濃度測定方法，包括第1電壓施加步驟，對所述 第1電極系統(tǒng)施加第1電壓；濃度獲取步驟，基于所述第1電壓施加步驟中的所述第1電極 系統(tǒng)的電流值，獲取所述目標物質(zhì)的濃度；第2電壓施加步驟，對所述第2電極系統(tǒng)施加作 為掃描電壓的第2電壓；和補正步驟，基于所述第2電極系統(tǒng)的電流值的由在所述第2測 定步驟的所述第2電壓的掃描所帶來的變化量，補正在所述濃度獲取步驟所獲取的所述濃 度。


圖1是表示實施方式的測定系統(tǒng)的外觀的立體圖。圖2是表示生物傳感器的主要部分結(jié)構(gòu)的分解立體圖。圖3是表示測定裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的模塊圖。圖4A是表示干擾物質(zhì)的檢測時的電壓值的一概圖。圖4B是對于圖4A所示電壓施加的電流的響應曲線的一例。圖5A是表示目標物質(zhì)的檢測時的電壓值的一概圖。圖5B是對于圖5A所示電壓施加的電流的響應曲線的一例。圖6是補正量表的具體例。圖7A是表示含有醋氨酚的樣品的未補正值和補正后的值的與真值的背離度的曲 線圖。圖7B是表示含有抗壞血酸的樣品的未補正值和補正后的值的與真值的背離度的 曲線圖。圖8是表示干擾物質(zhì)的檢測時的電壓值的一概圖的另外的例子。圖9是表示比較方式的生物傳感器的分解立體圖。圖IOA是表示比較方式的測定工作時的電壓的一概圖。圖IOB是對于圖IOA的電壓施加的響應曲線。圖11是比較方式的補正量表。圖12A是表示比較方式的含有醋氨酚的樣品的未補正值和補正后的值的與真值 的背離度的曲線圖。圖12B是表示含有抗壞血酸的樣品的未補正值和補正后的值的與真值的背離度
6的曲線圖。符號說明100測定系統(tǒng)10生物傳感器IOa樣品導入口IOb樣品供應通道Ila第1工作電極lib第2工作電極Ilc檢測電極Ild反電極12試劑層13隔離器14 蓋子20測定裝置205基準電壓源(電壓施加部的一部分)206計算部(包括電壓施加部的一部分、濃度獲取部、補正部、補正量選擇部)206a CPU206b存儲器(存儲部)
具體實施例方式[1]第1實施方式(1-1)測定系統(tǒng)對于本實施方式所涉及的測定系統(tǒng)100的概要，參照圖1進行說明。圖1是表示 測定系統(tǒng)100的外觀的立體圖。如圖1所示，測定系統(tǒng)100具有生物傳感器10和測定裝置20。測定裝置20具有 顯示測定結(jié)果的顯示部21、和插入生物傳感器10的插入部(安裝部)22。顯示部21優(yōu)選 為使用液晶顯示屏。生物傳感器10在縱向一端具有樣品導入口 10a。在生物傳感器10的 縱向的兩個端部當中，與設(shè)有樣品導入口 IOa相反的端部，被插入測定裝置20的插入部22。此外，所謂液體樣品，不限于特定樣品，可以采用血液、汗、尿等來自生物體的液體 樣品，來自江河湖海等自然環(huán)境的液體樣品，和來自食品的液體樣品等各種樣品。另外，測定的目標物質(zhì)也不限于特定的物質(zhì)，而通過改變生物傳感器10的后述的 試劑層12中的酶等，可應對各種物質(zhì)。(1-2)生物傳感器對于生物傳感器10的詳細構(gòu)造，參照圖2的分解立體圖進行說明。如圖2所示，生物傳感器10具有基板11、基板11上配置的試劑層12、與基板11 的配置了試劑層12的一側(cè)的面對置配置的隔離器(spacer) 13、和配置為與基板11之間夾 有隔離器的蓋子14。在生物傳感器10的縱向的一端設(shè)有樣品導入口 10a?；?1具有由聚對苯二甲酸乙二醇酯等構(gòu)成的絕緣性基板111、和其表面上所形 成的電極層。電極層被激光等分割，由分割的電極層，形成第1工作電極11a、第2工作電極lib、檢測電極11c、和反電極lid。具體而言，第1工作電極11a、第2工作電極lib、檢測電 極11c、和反電極lld，從樣品導入口 IOa的近旁，向與樣品導入口 IOa分離的方向，沿著后 述的樣品供應通道IOb的縱向，按照反電極Ild的端部、第2工作電極lib的端部、第1工 作電極Ila的端部、和檢測電極Ilc的端部這樣的順序配置而形成。此外，在樣品供應通道 IOb的縱向，反電極Ild的一部分也被配置在第2工作電極lib和第1工作電極Ila之間。如后述，第1工作電極Ila和反電極lld，作為用于目標物質(zhì)的檢測的第1電極系 統(tǒng)而起作用；而第2工作電極lib和反電極lld，作為用于干擾物質(zhì)的檢測的第2電極系統(tǒng) 而起作用。試劑層12為含有酶的層，配置為與第1工作電極11a、檢測電極Ilc和反電極Ild 相接觸。試劑層12配置為不與第2工作電極lib相接觸。試劑層12中在含有酶的同時， 還可以含有電子介體等其它成分。作為酶，優(yōu)選使用以目標物質(zhì)為基質(zhì)的氧化還原酶。作為這樣的酶的例子，在目標 物質(zhì)為葡萄糖的情況下，可列舉葡萄糖氧化酶，或者葡萄糖脫氫酶；而在目標物質(zhì)為乳酸的 情況下，可列舉乳酸氧化酶，或者乳酸脫氫酶；而在目標物質(zhì)為膽固醇的情況下，可列舉膽 固醇酯酶，或者膽固醇氧化酶；而在目標物質(zhì)為乙醇的情況下，可列舉乙醇氧化酶；而在目 標物質(zhì)為膽紅素的情況下，可列舉膽紅素氧化酶等。酶不限于這些，而根據(jù)目標物質(zhì)恰當選 擇。此外，作為目標物質(zhì)，除了這些之外，還可以列舉甘油三酯、尿酸等。作為電子介體，優(yōu)選從例如赤血鹽、對苯醌、對苯醌衍生物、氧化型吩嗪硫酸甲酯、 亞甲藍、二茂鐵和二茂鐵衍生物等所組成的群中選擇至少一種。隔離器13為具有大致矩形的切口 131的板狀的部件。隔離器13，在生物傳感器 10的各部件組合的狀態(tài)下，形成由基板11、蓋子14、切口 131的里面所圍成的樣品供應通道 IOb0樣品供應通道IOb的一端成為樣品導入口 10a。蓋子14為平坦的板狀部件。蓋子14具有從與隔離器13相向的面貫穿至其反面 的氣孔14a。氣孔14a配置于后述的樣品供應通道IOb的上方、尤其是與樣品導入口 IOa — 側(cè)相對的樣品供應通道IOb的端部的上方。使用生物傳感器10時，使用者可以在樣品導入口 IOa上滴液體樣品。滴在樣品導 入口 IOa的液體樣品，由于毛細現(xiàn)象，在樣品供應通道IOb內(nèi)，進入生物傳感器10的深處， 到達第2工作電極lib和反電極lld，接下來到達第1工作電極Ila和檢測電極11c。例如測定系統(tǒng)100用于血糖值測定的情況下，使用者可將自身的手指、手掌或是 手腕等穿刺，擠出少量血液，將該血液作為液體樣品提供給測定。(1-3)測定裝置對測定裝置20的主要部分的結(jié)構(gòu)，參照圖3的模塊圖進行說明。如圖3所示，測定裝置20在上述結(jié)構(gòu)之外，還具有在生物傳感器10、和生物傳感器 10的電極lla、llb、llc和Ild當中至少兩個電極之間施加電壓的控制電路200?？刂齐娐?00如圖3所示，具有4個連接器201a、201b、201c和201d、切換電路 202、電流/電壓變換電路203、模擬/數(shù)字變換電路(以下稱為A/D變換電路)204、基準電 壓源(電壓施加部的一部分)205、和計算部206。計算部206如后述，作為電壓施加部的一 部分、濃度獲取部、補正部、和補正量選擇部而起作用。如圖3所示，連接器201a、201b、201c和201d在生物傳感器10插入到插入部22中的狀態(tài)下，分別與第1工作電極11a、第2工作電極lib、檢測電極11c、和反電極Ild連接。切換電路202，或者切換與基準電壓源205連接的電極，或者切換對各電極施加的 電壓值。電流/電壓變換電路203，根據(jù)從控制電路所發(fā)給的指示獲取電流值的信號，將與 電流/電壓變換電路203所連接的兩個電極間流過的電流量變換為電壓值。之后，變換過 的電壓值由A/D變換電路204變換為數(shù)字值，輸入CPU206a，存放于計算部206的存儲器。計算部206具有CPU (Central Processing Unit，中央處理器)206a、和存儲器(存 儲部)206b。存儲器中具有用于決定血液樣品中的目標物質(zhì)的濃度的換算表Tbl、和用于決 定該濃度的補正量的補正量表Tb2。計算部206基于上述存放的電壓值，通過參照換算表Tbl，計算出目標物質(zhì)的臨時 濃度。計算部206進一步使用補正量表Tb2中的補正量，決定目標物質(zhì)的最終濃度。這些 處理的詳情后述。另外，計算部206除了作為濃度獲取部和補正部的功能之外，還具有切換電路202 的切換控制、來自A/D變換電路204的輸入、作為施加電壓部的基準電壓源205的電壓控 制、濃度測定和補正量選擇時的時間的測定(定時器功能)、向顯示部21的顯示數(shù)據(jù)的輸 出、和與外部設(shè)備的通信功能，還進行測定裝置20的整體的控制。計算部206的各種功能，通過CPU206a讀出并執(zhí)行在未圖示的R0M(Read Only Memory只讀存儲器)中存放的程序而實現(xiàn)。(1-4)濃度測定生物傳感器10插入測定裝置20的插入部22時，接收來自計算部206的CPU206a 的指令，切換電路202通過連接器201a將第1工作電極Ila連接至基準電壓源205，經(jīng)過連 接器201c將檢測電極Ilc連接至電流/電壓變換電路203。然后在此狀態(tài)下，在生物傳感 器10的樣品導入口 IOa滴上液體樣品，進一步地該液體樣品由于毛細現(xiàn)象而進入樣品供應 通道IOb內(nèi)，到達檢測電極Ilc時，第1工作電極Ila和檢測電極Ilc之間的電流值發(fā)生變 化。其結(jié)果是，對計算部206輸入的電壓值改變(增大)。該變化由CPU206a檢測。然后以 該檢測為觸發(fā)，進行下面(a)和(b)的工作。(a)干擾物質(zhì)的檢測在圖4A中示出干擾物質(zhì)的檢測時的電壓值的一概圖(profile)。圖4A的縱軸表 示施加電壓值(V)，橫軸表示時間(秒)。如圖4A所示，以檢測到液體樣品的導入的時刻為0，計算部206的CPU206a開始時 間tl、t2、t3和t4的計時。時間tl t4，只要滿足tl < t2 < t3 < t4的關(guān)系就可以，而不限于具體的數(shù)值。 時間tl t4，可根據(jù)樣品供應通道IOb的長度(生物傳感器10的縱向的長度)、寬度(生 物傳感器10的橫向的長度)、試劑層12的組成、試劑層12的向液體樣品的易溶性等而恰當 地設(shè)定。根據(jù)來自CPU206a的指令，切換電路202保持第2工作電極lib與基準電壓源205 的連接，和反電極Ild與電流/電壓變換電路203的連接，直到時間t4的計時結(jié)束為止。從計時開始(時間0)直到經(jīng)過時間tl為止，也就是第1步驟Sl中，根據(jù)CPU206a 的指令，在第2工作電極lib與反電極Ild之間所施加的電壓為開路電壓。
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時間tl的計時結(jié)束后，直到時間t2的計時結(jié)束為止，也就是第2步驟S2(第2電 壓施加步驟)中，在第2工作電極lib與反電極Ild之間施加閉路電壓(第2電壓)。時間t2的計時結(jié)束后，直到時間t3的計時結(jié)束為止，也就是第3步驟S3中，在第 2工作電極lib與反電極Ild之間所施加的電壓為開路電壓。時間t3的計時結(jié)束后，直到時間t4的計時結(jié)束為止，也就是第4步驟S4(第2電 壓施加步驟)中，在第2工作電極lib與反電極Ild之間施加閉路電壓v2(第2電壓)。時間tl t4優(yōu)選設(shè)定為，在受到液體樣品中的目標物質(zhì)的氧化還原反應的影響 之前，也就是在溶解的試劑層到達第2工作電極上之前，進行第2步驟S2和第4步驟S4的 電壓施加。更具體而言，第1步驟Sl的長度(即時間tl)可在0秒以上、1秒以下的范圍內(nèi)設(shè) 定，第2步驟S2的長度(即時間(t2-tl))可在0.5秒以上、1.0秒以下的范圍內(nèi)設(shè)定，第3 步驟S3的長度(即時間(t3-t2))可在0.5秒以上、3.0秒以下的范圍內(nèi)設(shè)定，第4步驟S4 的長度(即時間(t4-t3))可在1.0秒以上、3.0秒以下的范圍內(nèi)設(shè)定。電壓vl和v2，優(yōu)選為在進行各種干擾物質(zhì)的氧化還原反應的電位以上。另外，電 壓vl和v2，優(yōu)選設(shè)定為低于發(fā)生水的電解的值。由此，液體樣品自身不會電解，能得到干擾 物質(zhì)的正確的測定結(jié)果。發(fā)生水的電解的電壓值，根據(jù)傳感器的電極構(gòu)造等而改變，但在例 如2. OV左右。另外，電壓vl優(yōu)選為小于電壓v2。這是由于根據(jù)干擾物質(zhì)的種類，氧化還原的電 位不同的原因。更具體而言，電壓vl優(yōu)選設(shè)定為某種干擾物質(zhì)會發(fā)生氧化還原反應，而其 它的干擾物質(zhì)則不易發(fā)生氧化還原反應的值。然后，電壓2設(shè)定為雙方的干擾物質(zhì)都會發(fā) 生氧化還原反應的值。通過將電壓vl和v2作這樣的設(shè)定，根據(jù)干擾物質(zhì)的種類，后述的電 流值的變化量(也就是斜率)成為互不相同的值，所以可以根據(jù)干擾物質(zhì)的種類而補正目 標物質(zhì)的濃度測定值。因此，電壓vl優(yōu)選為設(shè)定于0. IV^ vl ^ 1.0V的范圍內(nèi)，更加優(yōu)先為設(shè)定于 0. IV ^ vl ^ 0. 3V 的范圍內(nèi)。另外，電壓v2優(yōu)選為設(shè)定于0. IV ^ v2 ^ 1.0V的范圍內(nèi)，更加優(yōu)先為設(shè)定于 0. 4V ^ v2 ^ 0. 8V 的范圍內(nèi)。圖4B中示出具體的電流響應曲線。圖4B的響應曲線中，縱軸表示響應電流值 (μ A)，橫軸表示時間(秒)。圖4Β的曲線A(實線)、Β(細虛線)、和C(粗虛線)是表示除了液體樣品不同之 外，在相同條件下測定的電流值的曲線。曲線A是關(guān)于葡萄糖濃度調(diào)整為100mg/dL(分升) 的血液的、未添加干擾物質(zhì)的樣品A的響應曲線；曲線B是關(guān)于在曲線A的血液中添加醋 氨酚使?jié)舛葹?0mg/ml的樣品B的響應曲線；曲線C是關(guān)于在曲線A的血液中添加抗壞血 酸使?jié)舛葹?0mg/ml的樣品C的響應曲線。此外對這些樣品，繼續(xù)進行了后述的步驟S5 S7。在任一測定中，都使用了 FAD-GDH(以黃素腺嘌呤二核苷酸作為輔酶的葡萄糖脫 氫酶，以下稱為FAD-GDH)作為氧化還原酶。另外，第1步驟Sl進行1秒鐘，第2步驟S2進 行0. 5秒鐘，第3步驟S3進行1秒鐘，第4步驟S4進行1秒鐘，作為整體進行3. 5秒鐘的 電流值測定。電壓vl為0. 3V，電壓v2為0. 6V。
如圖4B所示，施加電壓越大，檢測電流值也變得越大，而波形則根據(jù)有無干擾物 質(zhì)、和干擾物質(zhì)的種類而不同。計算部206的CPU206a，對于一種樣品所得的電流值當中，計算出從第2步驟S2的 電流值的最大值到第4步驟S4的電流的最大值為止的斜率。具體而言，如圖4B所示，所有的波形中，都是第2步驟S2的電流值在電壓vl的施 加開始時為最大，第4步驟S4的電流值在電壓v2的施加開始時為最大。CPU206a對波形 A，計算從第2步驟S2開始時的電流值Ial至第4步驟S4開始時的電流值Ia2為止的斜率 a ；對波形B，也計算在同樣的定時所得的從電流值Ibl至Ib2為止的斜率b ；對波形C，也計 算在同樣的定時所得的從電流值Icl至Ic2為止的斜率C。斜率a、b和c在圖4B中以直 線表示。如此，計算部206通過計算各施加電壓值的響應電流值的最大值之間的斜率，可 減低濃度補正的誤差。如后述，時間t4的計時結(jié)束時的電流值(最終響應值ia2、ib2、和ic2)也可用于 濃度補正。這些斜率和最終響應值存放于計算部206內(nèi)的存儲器206b中。此外，所謂“斜率”，由于是指縱軸分量(電流值)的增加量/橫軸分量(時間)的 增加量，所以是單位時間內(nèi)的電流值的增加量。另外，如上所述，實際中計算部206在斜率a c的計算時所用的是電流值變換為 電壓值的值。然而，由于由變換而得的電壓值反映了電流的大小，所以為了說明的方便，使 用了“電流值”這樣的用語。(b)目標物質(zhì)的檢測如上所述，以第1工作電極Ila和檢測電極Ilc之間的電流值的變化為觸發(fā)，進行 以下的動作。也就是說，目標物質(zhì)的檢測與所述(a)欄的干擾物質(zhì)的檢測是平行進行的。此 外，目標物質(zhì)的檢測的開始定時不限于此。檢測到液體樣品到達檢測電極Ilc時，根據(jù)CPU206a輸出指令，則切換電路202連 接第1工作電極Ila和基準電壓源205，連接反電極Ild和電流/電壓變換電路203，進行 目標物質(zhì)(例如葡萄糖)的檢測。液體樣品到達試劑層12時，由于試劑層12溶解于液體樣品中，就形成了含有液體 樣品和氧化還原酶的反應樣品；由反應樣品中的氧化還原反應，漸漸開始生成電子介體的 氧化劑或是還原劑。CPU206a通過檢測第1工作電極1 Ia和反電極1 Id之間的電流值的變化，可檢測出 該氧化劑或還原劑的濃度，也就是目標物質(zhì)的濃度。圖5A中示出目標物質(zhì)的檢測時的電壓值的一概圖。圖5A的縱軸表示施加電壓值 (V)，橫軸表示時間(秒)。計算部206的CPU206a如上所述，以檢測到第1工作電極Ila和檢測電極Ilc之 間的電流值的變化的時刻為“0”，開始時間T1、T2、和Τ3的計時。時間Tl Τ3，只要滿足Tl < Τ2 < Τ3的關(guān)系，且是對目標物質(zhì)的濃度測定可得到 充足的電流值的數(shù)值，就不限于具體的數(shù)值。時間Tl Τ3，可考慮目標物質(zhì)的種類、生物傳 感器10的結(jié)構(gòu)、試劑層12的組成等各種條件而設(shè)定。
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如圖5A所示，從計時開始(時間0)直到經(jīng)過時間Tl為止，也就是第5步驟S5 (第 1電壓施加步驟)中，根據(jù)CPU206a的指令，在第1工作電極Ila與反電極Ild之間施加閉 路電壓Va(第1電壓)。時間Tl的計時結(jié)束后，直到時間T2的計時結(jié)束為止，也就是第6步驟S6中，在第 1工作電極Ila與反電極Ild之間所施加的電壓為開路電壓。時間T2的計時結(jié)束后，直到時間T3的計時結(jié)束為止，也就是第7步驟S7(第1電 壓施加步驟)中，在第1工作電極Ila與反電極Ild之間施加閉路電壓Vb (第1電壓)。此處，第5步驟S5的電壓的施加為液體樣品的預處理，而實際上目標物質(zhì)的濃度 測定所用的是第7步驟S7中所得的電流值。通常電壓Va設(shè)定為大于Vb。電壓Vb設(shè)定為可 使由酶反應所生成的還原性電子載體氧化的程度，或是可使氧化性電子載體還原的程度。圖5B中示出具體的電流響應曲線，圖5B的響應曲線中，縱軸表示響應電流值 (μΑ)，橫軸表示時間(秒)。此外，樣品的組成和所用的酶等，如所述(a)欄中所述。這樣的情況下，圖5B所示的例中，第5步驟S5為2秒鐘，第6步驟S6為1秒鐘， 第7步驟S7為2秒鐘，步驟S5 S7為5秒鐘。電壓Va為0. 60V,電壓Vb為0. 40V。圖5B的曲線A、B和C分別為由第1工作電極Ila和反電極Ild之間所施加的施 加電壓而得的電流值。如上所述，圖4B的曲線A、B和C分別為由第2工作電極lib和反電 極Ild之間所施加的施加電壓而得的電流值。也就是說，測定裝置20中，可使用不同的工 作電極來并行執(zhí)行兩個處理(a)和(b)。(c)濃度計算CPU206a基于所述(b)欄的處理所得的T3的電流值，從換算表Tbl中，選擇該電流 值所對應的濃度為臨時濃度(濃度獲取步驟)。上述的圖5B的例中，換算表Tbl包括電流值和與之關(guān)聯(lián)的葡萄糖濃度。也就是說， CPU206a將第7步驟S7結(jié)束時所得的電流值，即第7步驟S7中所得電流值的最小值，與換 算表Tbl的電流值相比較，選擇相應的電流值所對應的葡萄糖濃度作為臨時濃度。此外，該臨時濃度中，如圖5B的A、B所示，由于有因各種干擾物質(zhì)(醋氨酚、抗壞 血酸)的存在所帶來的對響應電流值的影響，所以需要對此進行補正(消除)。(d)補正CPU206a基于上述(a)欄的處理所得的斜率值，從換算表Tb2中，選擇補正量，用該 補正量補正上述(c)欄的處理所得的濃度，作為最終的測定結(jié)果。上述圖4B和圖5B的例所用的補正量表Tb2的具體例示于圖6。如圖6所示，補正 量表Tb2具有與斜率值和臨時濃度兩者關(guān)聯(lián)的補正量。CPU206a基于上述(a)欄的處理所得的斜率值、上述(a)欄的處理所得的最終響應 值(Int (μ A))、和上述(a)欄的處理所得的臨時濃度，而選擇補正量(補正量選擇步驟)。CPU206a基于所選擇的補正量，補正所述(c)中目標物質(zhì)的濃度的測定結(jié)果(補正 步驟)。(實施例)對圖4B和圖5B的例的處理，作更為詳細的說明。首先，圖5B的例中，基于所得的電流值，從換算表Tbl選擇了濃度的情況下，即未 進行補正的情況下，以圖7A和圖7B中的實線表示所得的濃度與真值之間的背離度(％ )。圖7A和圖7B中，橫軸為干擾物質(zhì)的濃度，縱軸為與真值的背離度(％ )。此外，真值的背離 度為0%。如圖7A所示，醋氨酚濃度為10mg/ml的情況下，與真值的背離度為+8%。另外，如 圖7B所示，抗壞血酸濃度為10mg/ml的情況下，與真值的背離度為+18%。接下來，對進行本實施方式的處理的情況進行說明。首先，對干擾物質(zhì)為醋氨酚的樣品B進行說明。上述(a)欄的處理中，如圖4B所 示，對于樣品B，第2步驟S2的電流的峰值(最大值)Ibl為1. 4 μ Α。像這樣的峰值Ibl小， 是由于醋氨酚的氧化還原電位高的特性所致。然而，第4步驟S4中，由于施加了大如0.6V的電壓，所以峰值Ib2表示了如 4. A大的值。將這兩個峰值作線性回歸所求出的斜率b為2. 6。另外，最終響應值ib2 為 1. 38 μ A0由于上述(c)的處理中計算出的葡萄糖濃度為108mg/dL，所以選擇對應于葡萄糖 濃度100mg/dL、斜率彡2. 4、Int為1.38 μ A的補正量。如圖6所示，因為補正量為-10%， 所以補正結(jié)果所得濃度為97. 2mg/dL。如圖7A所示，如此所得的補正后的濃度，比未補正的值更接近真值。接下來，對干擾物質(zhì)為抗壞血酸的樣品C進行說明。在上述(a)欄的處理中，如圖4B所示，對于樣品C，第2步驟S2的電流的峰值(最 大值)Icl為3. 6 μ A ；另夕卜，第4步驟S4中，峰值Ic2為4. 2 μ Α。將這兩個峰值作線性回歸 所求出的斜率c為0.6。另外，最終響應值ic2為1.65 μ A。由于上述(c)的處理中計算出的葡萄糖濃度為118mg/dL，所以選擇對應于葡萄糖 濃度100mg/dL、斜率彡1.5、Int為1.65 μ A的補正量。如圖6所示，因為補正量為-16%， 所以補正結(jié)果所得濃度為99. lmg/dL。[2]其它實施方式(2-1)第1實施方式的測定裝置20在上述(a)的處理中，在大小不同的2個電壓 值下分別測定電流值，通過從這些電流值之間的斜率而決定對干擾物質(zhì)的補正量，而可以 測定正確的濃度。然而，本發(fā)明不限于此，也可以在3個以上的電壓值下得到電流值，基于通過將這 3個以上的電流值作線性回歸所得的斜率，而選擇補正量?？梢缘玫绞┘与妷悍N類越多、精度越提高的效果。(2-2)在補正量的決定時所用的“斜率”，在得到3個以上的電流值的情況下，也可 以通過選擇其中一部分進行線性回歸而得到。(2-3)也可以基于斜率以外的電流值的變化量而選擇補正量。例如，也可以在2個 電壓值下測定電流值，CPU計算出所得2個電流值的差，CPU基于這個差而選擇補正量。(2-4)第1實施方式中，第2步驟S2和第4步驟S4中，在一個步驟內(nèi)的電壓值一 定。也就是說，第1實施方式中，第2步驟和第4步驟，是對第2電極系統(tǒng)(第2工作電極 lib和反電極lid)施加為了得到補正量的決定所用的電流值的第2電壓的第2電壓施加步 驟。換言之，第1實施方式的測定裝置20中，第2步驟S2和第4步驟S4中，執(zhí)行第2電壓 施加工作。然后，第1實施方式中，在施加電壓vl作為第2電壓之后，施加大于電壓vl的 電壓v2。
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然而，第2電壓施加工作、第2電壓步驟、和第2電壓不限于此。例如，計算部206 可以使從基準電壓源205施加至第2工作電極lib的電壓成為掃描(swe印)狀。也就是說， 計算部206可以使第2電壓的電壓值連續(xù)變化。尤其電壓值優(yōu)選被控制為隨著時間的推移 而單調(diào)增加。掃描時各步驟的電壓值，也如已述那樣。更加具體而言，如圖8所示，電壓值優(yōu)選被控制為隨著時間的推移而線性增加。圖8中省略了時間t2和t3。另外，時間tl設(shè)定為0。電壓值vl和v2如已述。本實施方式中，目標物質(zhì)的檢測的流程也可以與第1實施方式相同。(2-5)另外，如上所述，可以從電流值的峰值之間的變化量來決定補正量，但也可 以基于峰值以外的定時的電流值來得到變化量。(2-6)補正量和臨時濃度的決定方法，除了從表中選擇以外，也可以使用由校準曲 線計算等方法。(2-7)第1實施方式中，第1電極系統(tǒng)和第2電極系統(tǒng)共有1個反電極lid。然而， 第1電極系統(tǒng)和第2電極系統(tǒng)也可以分別有各自的反電極。(2-8)第1實施方式中，試劑層12配置為避開第2工作極lib上。然而，也可以在 第2工作電極上配置與用于目標物質(zhì)檢測的試劑層所不同的試劑層。所謂不同的試劑層， 換言之可以是“組成為不同的試劑層”，作為這樣的試劑層，可以列舉例如不含有酶的試劑層等。(2-9)第1實施方式中，作為第1電壓步驟，執(zhí)行第5步驟S5和第7步驟S7。換 言之，第1實施方式的測定裝置20中，第5步驟S5和第7步驟S7中，執(zhí)行第1電壓施加工 作。然后，作為第1電壓，第5步驟S5中施加電壓Va，之后的第7步驟S7中，施加小于電壓 Va的電壓Vb。然后，基于電壓Vb施加時的電流值，進行目標物質(zhì)的濃度測定。然而，第1電壓施加工作、第1電壓步驟、和第1電壓不限于此，而結(jié)合目標物質(zhì)的 種類、生物傳感器的構(gòu)造、和其它的各種條件，在目標物質(zhì)的濃度可測定的范圍內(nèi)，是可以 變動的。[3]比較方式以下對于比較方式所涉及的測定系統(tǒng)進行說明。此外，對具有與已經(jīng)說明的部件 相同功能的部件，附以相同的符號，省略其說明。如圖9的分解立體圖所示，該測定系統(tǒng)的生物傳感器300，除了具有代替基板11的 基板311以外，與上述生物傳感器10為相同的結(jié)構(gòu)?；?11具有第1工作電極11a、檢測 電極11c、和反電極lld，而不具有第2工作電極。另外，試劑層12配置為與第1工作電極 11a、檢測電極Ilc和反電極Ild的所有相接觸。另外，本方式的測定系統(tǒng)，測定裝置(未圖示)的測定工作也不相同。圖IOA的測定工作時的電壓的一概圖在圖IOB中表示為響應曲線。如圖IOA和圖 IOB所示，本方式的測定裝置在施加一定的電壓V之下，從時間0開始至t為止，測定電流值。然后，CPU基于圖IOB的電流值，參照換算表得到臨時濃度。然后CPU基于時間t 所得的最終響應值，從圖11所示表中選擇補正量，補正臨時濃度。圖12A中表示以本方式的測定系統(tǒng)測定并補正含有醋氨酚的樣品中的葡萄糖濃 度時的與真值的背離度(％ )。圖12B中表示使用以抗壞血酸作為樣品時的背離度。
本比較方式中，無法確定液體樣品中包括的含有醋氨酚的樣品與含有抗壞血酸的 樣品的占有比例。為此，只能進行預先推測液體樣品中含有的各種干擾物質(zhì)的比例的以相 同的補正量而進行的補正。也就是說，根據(jù)干擾物質(zhì)的種類，本比較方式中，因為盡管對目標物質(zhì)的檢測結(jié)果 的影響度不同，還是以相同的補正量進行補正，所以如圖12A所示，對于含有醋氨酚的樣品 是過度補正；而如圖12B所示對于抗壞血酸則是補正不足。其結(jié)果是補正后的值與真值的 背離度變大。對此，上述的實施例中，雖然醋氨酚和抗壞血酸使用相同的表，但因為基于電流值 的斜率而選擇補正值，所以可以根據(jù)干擾物質(zhì)而選擇不同的補正值，可以進行更為合適的 補正。
權(quán)利要求
一種測定裝置，測定滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的樣品中的目標物質(zhì)的濃度，其特征在于，包括安裝部，其用于安裝所述生物傳感器；電壓施加部，其進行對所述第1電極系統(tǒng)施加第1電壓的第1電壓施加動作和對所述第2電極系統(tǒng)在互不相同的定時施加大小互不相同的兩種以上的第2電壓的第2電壓施加動作；濃度獲取部，其基于施加了所述第1電壓時的所述第1電極系統(tǒng)的電流值，獲取所述目標物質(zhì)的濃度；和補正部，其基于所述第2電極系統(tǒng)的電流值的在所述第2電壓施加時的兩種以上的所述定時之間的變化量，補正所述濃度獲取部所獲取的所述濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定裝置，其特征在于，所述電壓施加部，在施加了作為所述第2電壓的某一大小的電壓之后，施加比該電壓 更大的電壓。
3.一種測定裝置，測定滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的樣品中的目標 物質(zhì)的濃度，其特征在于，包括安裝部，其用于安裝所述生物傳感器；電壓施加部，其進行對所述第1電極系統(tǒng)施加第1電壓的第1電壓施加動作和對所述 第2電極系統(tǒng)施加作為掃描電壓的第2電壓的第2電壓施加動作；濃度獲取部，其基于在施加了所述第1電壓時的所述第1電極系統(tǒng)的電流值，獲取所述 目標物質(zhì)的濃度；和補正部，其基于所述第2電極系統(tǒng)的電流值的由所述第2電壓的掃描所帶來的變化量， 補正所述濃度獲取部所獲取的所述濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測定裝置，其特征在于，所述電壓施加部，隨時間的經(jīng)過，使所述第2電壓的大小增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測定裝置，其特征在于，所述電壓施加部，隨時間的經(jīng)過，使所述第2電壓的大小線性增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的測定裝置，其特征在于，所述電壓施加部，在施加了作為所述第1電壓的某一大小的電壓之后，施加比該電壓 更小的電壓；所述濃度獲取部基于所述第1電壓中的后一個電壓施加時的所述第1電極系統(tǒng)的電流 值獲取所述目標物質(zhì)的濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的測定裝置，其特征在于，所述補正部基于在大小不同的電壓下所測定的電流值間的單位時間內(nèi)的變化量，進行 補正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的測定裝置，其特征在于，所述補正部包括存儲部，其存儲多個補正量；和補正量選擇部，其根據(jù)所述變化量，從所述存儲部內(nèi)的補正量中選擇用于所述補正的 補正量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的測定裝置，其特征在于， 所述補正部包括存儲部，其存儲多個補正量；和所述補正量選擇部，根據(jù)所述變化量和所述濃度獲取部所獲取的濃度，從所述存儲部 內(nèi)的補正量中選擇用于所述補正的補正量。
10.一種測定系統(tǒng)，其特征在于，包括具有第1電極系統(tǒng)和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器；和 權(quán)利要求1至9中的任意一項所述的測定裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測定系統(tǒng)，其特征在于， 所述第1電極系統(tǒng)具有第1工作電極和反電極； 所述第2電極系統(tǒng)具有第2工作電極和所述反電極；所述生物傳感器還具有至少配置在所述第1工作電極上的試劑層；和配置在第2工 作電極上、且包括與所述第1電極系統(tǒng)上的試劑層中的試劑不同的試劑的試劑層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測定系統(tǒng)，其特征在于， 所述第1電極系統(tǒng)具有第1工作電極和反電極； 所述第2電極系統(tǒng)具有第2工作電極和所述反電極；所述生物傳感器還具有至少配置在所述第1工作電極上、且未配置在所述第2工作電 極上的試劑層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的測定系統(tǒng)，其特征在于， 所述生物傳感器還包括樣品供應通道，其用于將液體樣品提供給所述第1和第2電極系統(tǒng)；和 樣品導入口，其用于向所述樣品供應通道導入液體樣品；所述第1電極系統(tǒng)在所述樣品供應通道中設(shè)置在與所述第2電極系統(tǒng)相比離所述樣品 導入口更遠的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任意一項所述的測定系統(tǒng)，其特征在于，所述目標物質(zhì)是從葡萄糖、乳酸、尿酸、膽紅素、膽固醇所組成的群中所選擇的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的測定系統(tǒng)，其特征在于， 所述第1電極系統(tǒng)上配置的試劑層含有氧化還原酶； 所述目標物質(zhì)是葡萄糖；所述氧化還原酶是葡萄糖氧化酶以及/或者葡萄糖脫氫酶。
16.一種濃度測定方法，是測定滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的樣品中 的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置中的濃度測定方法，其特征在于，包括第1電壓施加步驟，對所述第1電極系統(tǒng)施加第1電壓；濃度獲取步驟，基于所述第1電壓施加步驟中的所述第1電極系統(tǒng)的電流值，獲取所述 目標物質(zhì)的濃度；第2電壓施加步驟，對所述第2電極系統(tǒng)在互不相同的定時施加大小互不相同的兩種 以上的第2電壓；和補正步驟，基于所述第2電極系統(tǒng)的電流值的在所述第2電壓施加步驟中的兩種以上的所述定時之間的變化量，補正在所述濃度獲取步驟所獲取的所述濃度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的濃度測定方法，其特征在于，在所述第2電壓施加步驟中，在施加了作為所述第2電壓的某一大小的電壓之后，施加 比該電壓更大的電壓。
18.一種濃度測定方法，是測定滴在具有第1和第2電極系統(tǒng)的生物傳感器上的樣品中 的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置中的濃度測定方法，其特征在于，包括第1電壓施加步驟，對所述第1電極系統(tǒng)施加第1電壓；濃度獲取步驟，基于所述第1電壓施加步驟中的所述第1電極系統(tǒng)的電流值，獲取所述 目標物質(zhì)的濃度；第2電壓施加步驟，對所述第2電極系統(tǒng)施加作為掃描電壓的第2電壓；和 補正步驟，基于所述第2電極系統(tǒng)的電流值的由在所述第2測定步驟的所述第2電壓 的掃描所帶來的變化量，補正在所述濃度獲取步驟所獲取的所述濃度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的濃度測定方法，其特征在于，在所述第2電壓施加步驟中，隨時間的經(jīng)過，使第2電壓的大小增加。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的濃度測定方法，其特征在于，在所述第2電壓施加步驟中，隨時間的經(jīng)過，使第2電壓的大小線性增加。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中的任意一項所述的濃度測定方法，其特征在于， 所述第1電壓施加步驟中，在施加了作為所述第1電壓的某一大小的電壓之后，施加比該電壓更小的電壓；在所述濃度獲取步驟中，基于所述第1電壓中的后一個電壓施加時的所述第1電極系 統(tǒng)的電流值，獲取所述目標物質(zhì)的濃度。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中的任意一項所述的濃度測定方法，其特征在于， 所述補正步驟中，基于在大小不同的電壓下所測定的電流值間的單位時間內(nèi)的變化量，進行補正。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中的任意一項所述的濃度測定方法，其特征在于，所述補正步驟包括補正量選擇步驟，在所述補正量選擇步驟中，根據(jù)所述變化量，從多 個補正量中選擇與所述變化量對應的補正量。
24.根據(jù)權(quán)利要求16至23中的任意一項所述的濃度測定方法，其特征在于，包括補正量選擇步驟，在該補正量選擇步驟中根據(jù)所述變化量和在所述濃度測定步驟 所獲得的所述濃度選擇所述補正量。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至24中的任意一項所述的濃度測定方法，其特征在于，所述目標物質(zhì)是從葡萄糖、乳酸、尿酸、膽紅素、膽固醇所組成的群中所選擇的至少一種。
全文摘要
第1測定裝置是一種測量滴在生物傳感器上的樣品中的目標物質(zhì)的濃度的測定裝置，特別地構(gòu)成為，對生物傳感器的電極系統(tǒng)在互不相同的定時施加大小互不相同的兩種以上的電壓，基于電流值的變化量來補正濃度。
文檔編號G01N27/416GK101918822SQ200980101698
公開日2010年12月15日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者中村俊文, 伊藤佳洋, 山西永吏子, 德永博之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社