(57)【要約】【課題】  バイオセンサを用いて対照溶液と実際の患者又は使用者のサンプルとを自動的に識別するための方法及びその装置を提供する。【解決手段】  作用電極と対電極とを有する電気化学セルに対照溶液を供給する。電気化学セルに電気パルスを印加し、これらの出力信号を測定する。測定した夫々の信号の比較に基づいて、測定器は、サンプルが対照溶液であるのか、それとも実際の患者又は使用者のサンプルであるのか、を判定することができる。【選択図】  なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオセンサを用いて、対照溶液と、実際の患者又は使用者のサンプルと、を自動的に識別するシステムであって、
サンプル受容領域と、
分析物に対して特異的な酸化還元酵素と、可逆的に酸化及び還元されることが可能な第１の電子メディエータと、を含んで構成される反応試薬システムと、及び、
既知かつ所定濃度の前記分析物と、電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な第２の電子メディエータと、を含む対照溶液を識別するように構成される識別システムと、
を含んで構成されるシステム。
【請求項２】
前記分析物は、グルコースである請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の電子メディエータは、前記分析物の測定に干渉しない請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の電子メディエータは、ルテニウム含有物質である請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記ルテニウム含有物質は、ヘキサアンミンルテニウム（III）トリクロリドを含む請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の電子メディエータは、フェロセンジカルボン酸である請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の電子メディエータは、フェロセンカルボン酸である請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の電子メディエータは、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）である請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第２の電子メディエータは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸である請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２の電子メディエータは、前記第１の電子メディエータの電位領域と識別可能な電位領域で酸化又は還元される請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の電子メディエータは、前記第１の電子メディエータの酸化又は還元に用いる電位に比べて、少なくとも０．２ボルトの電位差で酸化又は還元される請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の電子メディエータの酸化還元電位は、前記第２の電子メディエータの酸化還元電位と異なる請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
バイオセンサを用いて、対照溶液と、実際の患者又は使用者のサンプルと、を自動的に識別する方法であって、
（ａ）（ｉ）間隔を空けて配置された作用電極及び対電極と、
（ｉｉ）分析物に対して特異的な酵素を含んで構成される酸化還元試薬システムと、
を含んで構成される電気化学セルを設置すること、
（ｂ）既知かつ所定濃度の前記分析物を含む対照溶液を前記セルに供給すること、
（ｂ）前記セルに第１の電気パルスを印加して第１の発生電気特性を測定すること、
（ｃ）前記セルに第２の電気パルスを印加して第２の発生電気特性を測定すること、
（ｄ）前記第１の発生電気特性の測定値と前記第２の発生電気特性の測定値とを比較すること、及び、
（ｅ）前記（ｄ）で行われた比較の結果に基づいて対照溶液の有無を判定すること、
を含んで構成される方法。
【請求項１４】
前記分析物は、グルコースである請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、マルチステップクロノアンペロメトリーにより得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、矩形波ボルタンメトリーにより得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、微分パルスアンペロメトリーにより得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、サイクリックボルタンメトリーにより得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記電気化学セルを設置することは、可逆的に酸化及び還元されることが可能な第１の電子メディエータを供給することを含んで構成され、前記対照溶液は、電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な第２の電子メディエータを含む請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記（ｂ）のステップにより前記第１の電子メディエータの酸化又は還元を行い、かつ、前記（ｃ）のステップにより前記第２の電子メディエータの酸化又は還元を行う請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の電子メディエータは、前記第１の電子メディエータの酸化又は還元に用いる電位に比べて、少なくとも０．２ボルトの電位差で酸化又は還元される請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の電子メディエータの酸化還元電位は、前記第２の電子メディエータの酸化還元電位と異なる請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の電子メディエータは、フェロセンジカルボン酸である請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の電子メディエータは、フェロセンカルボン酸である請求項１９記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の電子メディエータは、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）である請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の電子メディエータは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸である請求項１９記載の方法。
【請求項２７】
バイオセンサシステムの較正時に用いられる液状の対照溶液であって、
既知かつ所定の濃度の分析物と、
電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な電子メディエータと、
を含む液状の対照溶液。
【請求項２８】
前記対照溶液は、前記分析物に対して特異的な酸化還元酵素と、可逆的に酸化及び還元されることが可能な他の電子メディエータと、を含むバイオセンサシステムに用いられるように構成されており、前記対照溶液に含まれる前記電子メディエータは、前記他の電子メディエータの酸化又は還元に用いる電位に比べて、少なくとも０．２ボルトの電位差で酸化又は還元される請求項２７記載の液状の対照溶液。
【請求項２９】
前記対照溶液は、前記分析物に対して特異的な酸化還元酵素と、可逆的に酸化及び還元されることが可能な他の電子メディエータと、を含むバイオセンサシステムに用いられるように構成されており、前記対照溶液に含まれる前記電子メディエータの酸化還元電位は、前記他の電子メディエータの酸化還元電位と異なる請求項２７記載の液状の対照溶液。
【請求項３０】
前記電子メディエータは、フェロセンジカルボン酸である請求項２７記載の液状の対照溶液。
【請求項３１】
前記電子メディエータは、フェロセンカルボン酸である請求項２７記載の液状の対照溶液。
【請求項３２】
前記電子メディエータは、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）である請求項２７記載の液状の対照溶液。
【請求項３３】
前記電子メディエータは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸である請求項２７記載の液状の対照溶液。
【請求項３４】
前記分析物は、グルコースである請求項２７記載の液状の対照溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年５月４日出願の米国特許出願第１１／４１７，２２５号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、診断テストの分野に関し、詳細には、サンプル中の物質濃度を測定する診断テストシステムに関する。
【０００３】
本発明は、血液のような体液中の分析物を正確に測定するバイオセンサシステム及びその方法に関する。このシステムは、テスト用対照溶液（control solution）の使用と実際のサンプルの使用とを識別するための独特な工程及びシステムを含む。例えば、本発明は、バイオセンサが、対照溶液を、実際の患者又は使用者のサンプルと誤って識別することを防止するためのシステム及びその方法を提供する。
【背景技術】
【０００４】
電気化学センサは、液体サンプル中の物質の存在の検出及び測定の少なくとも一方をするために、長年にわたって用いられている。例えば、電気化学センサは、液体に含まれる１以上の分析物の存在を検出するために用いられている。１以上の分析物は、様々な物質を含むことが可能である。これら物質には、血液、尿、涙、精液、糞便、胃液、胆汁、汗、脳脊髄液、唾液、膣液（被検羊水を含む）、培養基などの生体サンプル及び他のあらゆる生体サンプルの少なくとも１つが含まれている。また、１以上の分析物には、食物、水、ワイン、プール用薬品、土壌、ガスなどの非生体サンプル及び他のあらゆる非生体サンプルの少なくとも１つが含まれてもよい。最も基本的には、電気化学センサは、少なくとも電子移動因子（「電子メディエータ」とも称される）と分析物特異バイオ触媒タンパク質（例えば、特定の酵素）とを含む試薬混合物と、１以上の電極と、を含んで構成される。このようなセンサは、電子メディエータと電極表面との間の電子移動に依存し、電気化学的酸化還元反応（electrochemical redox reaction）を測定することによって機能する。このようなセンサを電気化学バイオセンサシステム又は装置に用いる場合、電子移動反応が、液体サンプル中で測定される分析物の濃度と相関関係を有する電気信号に変換される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
血液又は血液由来成分、涙、尿及び唾液のような体液中の分析物を検出するために電気化学センサを使用することが重要になってきており、場合によっては、特定の個人の健康を維持するために不可欠になってきている。健康管理の分野において、例えば、糖尿病患者は、体液中の特定成分（例えば、グルコース）を監視する必要がある。例えば、コレステロール、タンパク質及びグルコースのような特定成分のレベル（濃度）を適宜監視するべく、人々が血液、尿、又は唾液のような体液のテストをするために、多くのシステムを利用することが可能である。不十分なインスリンの生成が血液中のグルコース濃度（血糖値）の適切な調節を妨げる膵臓障害である糖尿病を患っている患者は、基本的に、毎日、又はそれより頻繁に、血糖値を注意深く監視する必要がある。人々は血糖値を適宜監視するために、多くのシステムを利用することが可能である。これらのシステムは、一般に、使用者が血液サンプルを供給するテストストリップと、血液サンプル中のグルコース濃度を測定するためにテストストリップを「読み取る」測定器と、を含む。糖尿病患者による血糖値のこまめなテスト及び調整は、循環器疾患のリスクを低減することができるのみならず、目、神経、及び腎臓に対して重い障害をもたらすリスクを低減することができる。
【０００６】
代表的な電気化学バイオセンサは、本出願と共通の譲受人による出願の米国特許第６，７４３，６３５号（‘６３５特許）に開示されており、参照により本明細書にそのまま組み込まれる。‘６３５特許には、血液サンプル中のグルコース濃度を測定するために用いられる電気化学バイオセンサが開示されている。電気化学バイオセンサシステムは、テストストリップと測定器とを含んで構成されている。テストストリップは、サンプル室と、作用電極と、対電極と、充填−検出（fill-detect）電極と、により形成されるバイオセンサを含む。試薬層は、サンプル室内に配置されている。試薬層は、グルコースオキシダーゼ（glucose oxidase）又はグルコースデヒドロゲナーゼ（glucose dehydrogenase）のようなグルコースに対して特異的な酵素と、フェリシアン化カリウム（potassium ferricyanide）又はヘキサアンミンルテニウム（ruthenium hexaamine）のようなメディエータと、を含む。使用者がテストストリップ上のサンプル室に血液サンプルを供給すると、試薬が血液サンプル中のグルコースと反応する。測定器は、電気化学的酸化還元反応を生じさせるために電極間に電圧を印加する。作用電極と対電極との間に適切な電位差が生じると、電子メディエータが酸化され、これにより、血液サンプル中のグルコース濃度に応じた電流が発生する。測定器は、作用電極と対電極との間で流れる発生電流を測定し、この電流測定値に基づいてグルコース濃度を算出する。
【０００７】
バイオセンサの製造工程には内在的な偏差があるので、テストストリップ毎に、その動作が異なってしまう。このため、測定機器（例えば、測定器）をロット毎に較正する必要がある。現在、この較正は、測定機器により読み取られ、又は、使用者により測定機器に入力されるロット固有コードを用いて、自動的に行われる。そして、コードは、電気測定値の評価において測定器が用いるアルゴリズムを自動的に調整及び較正するために、測定器用のソフトウェアで用いられる。
【０００８】
ロット毎の差異は、製造工程や、化学試薬層の差異に起因することが多い。また、測定機器は、その測定精度に偏差を生じることもある。例えば、測定誤差は、テストストリップを長期保管することによって、又は、不適切に保管することによって、生じ得る。また、測定誤差は、オペレータが測定器を誤使用することによっても、生じ得る。それゆえ、測定機器自体の較正誤差を検出し、必要であれば、この誤差を除去するために、一定の間隔で、測定システムの機能的及び品質的な管理を行うことが必要である。これらの目的のために、測定システムの製造者は、測定システム用の対照溶液を提供している。この対照溶液は、通常、基本的に、既知かつ所定濃度の対象分析物を含む水溶性緩衝溶液から成る。
【０００９】
特定の測定器を初めて使用するとき、新しいロットのテストストリップを初めて使用するとき、測定器を落とした後（又はそれ以外で、潜在的なダメージを受けた後）、又は、サンプルから示された先の結果が通常の結果と合っていないとき又は予想結果と合っていないときに、使用者は頻繁に対照溶液を使用する。また、対照テストも定期的に行うことが可能である。対照溶液を用いてテストを行う際に、多くの測定器は、使用者が、特定の初期化テスト手続きを行うこと（例えば、特定コードを入力すること、又は、測定器上の特定のボタン又はキーを押すこと）を要求する。この初期化手続きでは、次の結果は対照溶液の測定結果を示し、実際の患者のサンプルの測定結果ではないことを、測定器に報知する。その後、対照溶液テストの結果に基づいて、測定器は、測定誤差を補償するために、必要に応じて、測定アルゴリズムを適切に較正する。
【００１０】
対照溶液テストの発生を適切に指示することは、測定器の適正な操作のためのみならず、正確な患者のテスト履歴を保持するためにも重要である。ある測定器において、（テスト日時及びサンプル測定結果を含む）患者のテスト履歴は、メモリに記録され、及び、特定の予め設定された警告条件に従って患者に警告する際の基礎データとして用いられる。対照溶液テストを行う際に使用者が測定器に対して正確に報知することを怠った場合、測定器は、そのテスト結果を、（対照溶液の単なる結果に反して）有効な患者のテスト結果であるとして誤って記録してしまう。このような不注意は、例えば、不正確又は不完全な患者の記録若しくは履歴が測定器のメモリに記録されるなど、多くの問題を引き起こしてしまう。更に、このような不正確性は、医師が不正確な患者情報に基づいて誤った診断をしてしまうという危険な事態をもたらす可能性がある。
【００１１】
従って、サンプル中の物質濃度を測定する分野において、対照溶液のサンプルを実際の患者又は使用者のサンプルと誤って指定する可能性を低下させるためのシステム及びその方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書にて開示される本発明の態様は、バイオセンサを用いて対照溶液と実際の患者又は使用者のサンプルとを自動的に識別するシステム及びその方法に関する。
【００１３】
本発明の一態様は、バイオセンサを用いて対照溶液と実際の患者又は使用者のサンプルとを自動的に識別するシステムを対象としており、このシステムは、サンプル受容領域と、反応試薬システムと、を含んで構成される。反応試薬システムは、分析物に対して特異的な酸化還元酵素と、可逆的に酸化及び還元されることが可能な第１の電子メディエータと、を含んで構成され、識別システムは、既知かつ所定濃度の分析物と電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な第２の電子メディエータとを含む対照溶液を識別するように構成される。
【００１４】
本発明の様々な態様において、上記システムは、以下の追加的な特徴のうち、１以上の特徴を含んでもよい。上記システムにおいて、分析物は、グルコースである。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、分析物の測定に干渉しない。上記システムにおいて、第１の電子メディエータは、ルテニウム含有物質である。上記システムにおいて、ルテニウム含有物質は、ヘキサアンミンルテニウム（III）トリクロリド（hexaamine (III) trichloride）を含む。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、フェロセンジカルボン酸（Ferrocene Dicarboxylic Acid）である。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、フェロセンカルボン酸（Ferrocenecarboxylic Acid）である。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、ゲンチシン酸（gentisic acid）（２，５−ジヒドロキシ安息香酸（2,5-dihydroxybenzoic acid））である。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸（2,3,4-trihydroxybenzoic acid）である。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、第１の電子メディエータの電位領域と識別可能な電位領域で、酸化又は還元される。上記システムにおいて、第２の電子メディエータは、第１の電子メディエータの酸化又は還元に用いる電位に比べて、少なくとも０．２ボルトの電位差で酸化又は還元される。上記システムにおいて、第１の電子メディエータの酸化還元電位（redox potential）は、第２の電子メディエータの酸化還元電位と異なる。
【００１５】
本発明の他の態様は、バイオセンサを用いて対照溶液と実際の患者又は使用者のサンプルとを自動的に識別する方法を対象にしており、この方法は、間隔を空けて配置された作用電極及び対電極と、分析物に対して特異的な酵素を含む酸化還元試薬システムと、を含んで構成される電気化学セルを設置することを含む。上記方法は、既知かつ所定濃度の分析物を含む対照溶液を反応セルに供給すること、反応セルに第１の電気パルスを印加して第１の発生電気特性を測定すること、反応セルに第２の電気パルスを印加して第２の発生電気特性を測定すること、第１の発生電気特性の測定値と第２の発生電気特性の測定値とを比較すること、及び、行われた比較の結果に基づいて対照溶液の有無を判定すること、を更に含んで構成される。
【００１６】
本発明の様々な態様において、上記方法は、以下の追加的な特徴のうち、１以上の特徴を含んでもよい。上記方法において、反応物は、グルコースである。上記方法において、測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、マルチステップクロノアンペロメトリー（multi-step chronoamperometry）により得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である。上記方法において、測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、矩形波ボルタンメトリー（square wave voltammetry）により得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である。上記方法において、測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、微分パルスアンペロメトリー（differential pulse amperometry）により得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である。上記方法において、測定される第１の発生電気特性及び第２の発生電気特性は、サイクリックボルタンメトリー（cyclic voltammetry）により得られた電流信号を含んで構成される電気化学信号である。上記方法において、電気化学セルを設置することは、可逆的に酸化及び還元されることが可能な第１の電子メディエータを供給することを含んで構成され、対照溶液は、電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な第２の電子メディエータを含む。上記方法において、対照溶液を供給することにより、第１の電子メディエータの酸化又は還元を行い、第２の電気パルスを印加することにより、第２の電子メディエータの酸化又は還元を行う。上記方法において、第２の電子メディエータは、第１の電子メディエータの酸化還元を行う際に用いられる電位に比べて、少なくとも０．２ボルトの電位差で酸化又は還元される。上記方法において、第１の電子メディエータの酸化還元電位は、第２の電子メディエータの酸化還元電位と異なる。上記方法において、第２の電子メディエータは、フェロセンジカルボン酸である。上記方法において、第２の電子メディエータは、フェロセンカルボン酸である。上記方法において、第２の電子メディエータは、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）である。上記方法において、第２の電子メディエータは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸である。
【００１７】
本発明の他の態様は、バイオセンサシステムの較正時に用いられる液状の対照溶液を対象にしており、この液状の対照溶液は、既知かつ所定濃度の分析物と、電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な電子メディエータと、を含む。
【００１８】
様々な態様において、上記液状の対照溶液は、以下の追加的な特徴のうち、１以上の特徴を含んでもよい。上記液状の対照溶液において、対照溶液は、分析物に対して特異的な酸化還元酵素と、可逆的に酸化還元可能な他の電子メディエータと、を含むバイオセンサシステムに用いられるように構成される。上記液状の対照溶液において、対照溶液に含まれる電子メディエータは、他の電子メディエータの酸化又は還元に用いる電位に比べて、少なくとも０．２ボルトの電位差で酸化又は還元される。上記液状の対照溶液において、対照溶液は、分析物に対して特異的な酸化還元酵素と、可逆的に酸化及び還元されることが可能な他の電子メディエータと、を含むバイオセンサシステムに用いられるように構成される。上記液状の対照溶液において、対照溶液に含まれる電子メディエータの酸化還元電位は、他の電子メディエータの酸化還元電位と異なる。上記液状の対照溶液において、電子メディエータは、フェロセンジカルボン酸である。上記液状の対照溶液において、電子メディエータは、フェロセンカルボン酸である。上記液状の対照溶液において、電子メディエータは、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）である。上記液状の対照溶液において、電子メディエータは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸である。上記液状の対照溶液において、分析物は、グルコースである。
【００１９】
本発明の更なる目的及び効果は、以下の記載で一部が説明され、この一部の記載から本発明の更なる目的及び効果が明らかになるか、又は本発明の実施により確認することが可能である。本発明の目的及び効果は、添付の特許請求の範囲にて特に指摘した構成要素及び組み合わせによって実現され、達成される。
【００２０】
尚、上述した概略的な説明及び以下の詳細な説明は、単なる例示上及び説明上の記載であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本明細書の一部に組み込まれて構成される添付図面は、本発明の一実施形態を示し、本明細書の記載と共に、本発明の原理を説明するために用いられる。
【００２２】
本明細書では、特定物質（例えば、血液、尿、唾液及び涙から選択された体液や食品のような不均質な液体サンプル中の分析物）の濃度を測定するために開発された電気化学センサを提供する。最低限、基本的なバイオセンサは、少なくとも１つ以上の電極と、電子メディエータと測定すべき分析物に対して特異的な酸化還元酵素とを含んで構成される反応試薬システムと、を含む。一実施形態において、電子メディエータは、ヘキサアンミンルテニウム（III）トリクロリド（ruthenium hexaamine (III) trichloride）のようなルテニウム含有物質を含む。
【００２３】
本明細書で用いられているように、「作用電極」は、電気化学的な酸化反応及び還元反応の少なくとも一方が起こる電極であり、例えば、分析物、代表的な電子メディエータが酸化又は還元される。
【００２４】
「対電極」は、作用電極と対をなす電極である。作用電極と等しい大きさで反対の極性の電流が対電極に流れる。
【００２５】
「ＹＳＩ」又は「ＹＳＩ値」は、イエロー・スプリングス・インスツルメント（Yellow Springs Instrument）社製のグルコースアナライザ（例えば、YSI model 2300 Stat Plus）を用いて測定される特定の分析物の濃度を意味する。
【００２６】
上述したように、‘６３５特許には、血液サンプル中のグルコース濃度を測定するために用いられる電気化学バイオセンサが開示されている。電気化学バイオセンサシステムは、テストストリップと、測定器と、を含んで構成される。テストストリップは、サンプル室と、作用電極と、対電極と、充填−検出電極と、を含む。試薬層は、サンプル室内に配置され、通常、少なくとも作用電極の一部を対電極と同様に覆う。試薬層は、グルコースオキシダーゼ又はグルコースデヒドロゲナーゼのようなグルコースに対して特異的な酵素と、フェリシアン化カリウム又はヘキサアンミンルテニウムのようなメディエータと、を含む。
【００２７】
一実施形態において、グルコースオキシダーゼが、試薬層に用いられる。ここではグルコースオキシターゼを用いているが、これは単なる例示を意図したものであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、他の酵素を用いることも可能である。例えば、グルコースデヒドロゲナーゼは、グルコースバイオセンサで用いられる他の酵素である。同様に、フェリシアン化カリウムは、メディエータに可能なものとして挙げられ、他のメディエータに可能なものも考えられる。例えば、追加のメディエータには、ルテニウム、オスミウム、及び、有機酸化還元合成物が含まれるが、これらに限定されるものではない。一実施形態において、グルコースオキシダーゼは、サンプルテスト中に、グルコースをグルコン酸に酸化する反応を起こすと共に、フェリシアン化物をフェロシアン化物に還元する反応を起こす。対電極に関連して作用電極に適切な電圧を印加すると、フェロシアン化物はフェリシアン化物に酸化され、これにより、血液サンプル中のグルコース濃度に応じた電流が発生する。その後、測定器は、測定電流に基づいてグルコース濃度を算出し、該算出したグルコース濃度を使用者に表示する。
【００２８】
共通の譲受人であり同時係属出願である米国特許出願第１１／２４２，９２５号（参照によって、本明細書にそのまま組み込まれる）は、別の電位メディエータとしてヘキサアンミンルテニウムを用いることを開示している。ヘキサアンミンルテニウム［Ｒｕ（ＮＨ３）６］３＋を用いると、グルコースオキシダーゼが、グルコースをグルコン酸に酸化する反応を起こすと共に、［Ｒｕ（ＮＨ３）６］３＋を［Ｒｕ（ＮＨ３）６］２＋に還元する反応を起こす。グルコースデヒドロゲナーゼの場合は、酵素が、グルコースをグルコノ−１，５−ラクトン（glucono-1,5-lactone）に酸化すると共に、［Ｒｕ（ＮＨ３）６］３＋を［Ｒｕ（ＮＨ３）６］２＋に還元する。対電極に関連して作用電極に適切な電圧を印加すると、電子メディエータが酸化される。例えば、ヘキサアンミンルテニウム［Ｒｕ（ＮＨ３）６］２＋が［Ｒｕ（ＮＨ３）６］３＋に酸化され、これにより、血液サンプル中のグルコース濃度に応じた電流が発生する。
【００２９】
本発明のシステム及び方法は、電子メディエータと電極表面との間の電子移動に依存し、電気化学的酸化還元反応を測定することによって機能する。上述のように、これらの電子移動反応（例えば、上述したフェロシアン化物の反応又はヘキサアンミンルテニウムの反応）が、液体サンプル中で測定される分析物の濃度と相関関係を有する電気信号に変換される。より詳細には、電気信号は、対電極に関連して作用電極に（一定の単一パルス又は複数電位で明確に区別したパルスを含んで構成される）特定の電極電位入力を印加することによって生じる。
【００３０】
単一又は複数のパルスは、用いられる特定のストリップメディエータの酸化還元電位に応じる特定の所定電位で、セルに印加される。周知のように、物質の酸化還元電位は、水素と比較した物質の電子親和力（すなわち、物質の電気陰性度）の大きさを示す尺度（ボルトを用いる）であり、水素はゼロに設定される。水素よりも電気陰性度が更に高い物質（すなわち、酸化し得る物質）は、正の酸化還元電位を有する。水素よりも電気陰性度が低い物質（すなわち、還元し得る物質）は、負の酸化還元電位を有する。物質の特定酸化還元電位を測定する方法の１つとして、サイクリックボルタンメトリーがある。例えば、図１は、ヘキサアンミンルテニウム電子メディエータを有する薄膜金電極の使用に伴うサイクリックボルタモグラムである。図１に示すように、ヘキサアンミンルテニウム物質は、ｐＨ７．２５のリン酸緩衝溶液を用いた際に、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して約−０．２ボルトの負の酸化還元電位を示している。
【００３１】
従って、例えば、所望の電子移動反応がメディエータの還元反応である場合には、十分な負の酸化還元電位で負の電圧パルスを印加する。逆に、所望の電子移動反応がメディエータの酸化反応である場合には、十分な正の酸化還元電位で正の電圧パルスを印加する。セルへの特定の電極電位入力により、電流−時間過渡信号の形態の電気信号が生じる。換言すれば、最終的な濃度測定は、セル（すなわち、作用電極と対電極との間）に特定の電位を印加し、作用電極と対電極との間の時間に対する電流の変化を測定することにより得られる（アンペロメトリック電流応答として知られている）特定の電流−時間過渡信号に基づく。例えば、図２は、血液サンプル測定において、入力電圧パルスの印加中における時間に対する電流応答の変化を示すグラフである。
【００３２】
上述のように、一実施形態におけるメディエータは、ヘキサアンミンルテニウムである。一実施形態では、患者の血液サンプルのような液体サンプルがテストストリップのサンプル室に１回供給されると、ルテニウムを酸化するために、対電極に関連して作用電極に電圧パルスを印加する。一実施形態では、図１に示す十分な正の酸化還元電位である０．３ボルトの電位でパルスを印加し、これにより、メディエータが完全に［Ｒｕ（ＮＨ３）６］３＋に酸化されるので、血液サンプル中のグルコース濃度に応じた電流が発生する。
【００３３】
所望の酸化還元反応を確実に起こさせるために、印加される特定の電圧レベルは慎重に選択される。特定の印加電圧レベルを選択する際に考慮に入れられるファクターとしては、反応セルの探査電極（different electrode）コンポーネントの材質と、メディエータ物質の特定酸化還元電位と、が挙げられる。
【００３４】
較正用対照溶液と、実際の患者又は使用者の液体サンプルと、を識別するために、基礎分析物の濃度を測定する上述した基礎酸化還元反応応答と同じものを、本明細書で説明するシステム及びその方法では用いる。上述のように、対照溶液は、通常、基本的に、既知かつ所定濃度の対象分析物を含む水溶性緩衝溶液から成る。本システム及びその方法において、既知の特性を有する所定の物質を対照溶液に添加する。一実施形態において、対照溶液と液体サンプルとを識別するシステム及びその方法は、対照溶液に第２の酸化還元プローブ（「ＳＲＰ」：secondary redox probe）を追加することをベースに開発されている。このＳＲＰは、通常の分析物サンプルには存在しない物質、又は、容易に識別可能な濃度で存在する物質である。本明細書において、「酸化還元プローブ」は、酸化又は還元可能な物質を意味する。第１の酸化還元プローブは、例えば、上述のヘキサアンミンルテニウムのように、基礎分析物（又は他の重要なサンプルコンポーネント）を伴う特定のメディエータ物質に関連する。
【００３５】
特定の第２の酸化還元プローブは、対照溶液に添加され、かつ、電気化学的酸化還元反応を起こすことが可能な追加的な電子メディエータ物質を含むことができる。このため、上述のヘキサアンミンルテニウムメディエータと同様の方法で、第２の酸化還元プローブは、電圧パルスの印加に応答して電流を発生する。しかしながら、第２の酸化還元プローブは、それが著しく異なる酸化還元電位を示す点で、ヘキサアンミンルテニウム（すなわち、第１の酸化還元プローブ）、又は、上述した代替の第１のメディエータと異なっている。例えば、対照溶液の第２の酸化還元プローブは、第１の酸化還元プローブとオーバーラップしない酸化還元電位を有しなければならない。このため、第１の所定の電圧レベルを反応セルに印加すると、第１の酸化還元プローブは、要求どおりに、完全に還元又は酸化されるが、第２の酸化還元プローブは、還元又は酸化されない。次に、第２の電圧レベルを反応セルに印加すると、第２の酸化還元プローブは、要求どおりに、完全に還元又は酸化される。
【００３６】
第１の酸化還元プローブから生じる電流（アンペア）応答信号は、測定された基礎物質、例えば、（ルテニウムメディエータの場合は）グルコース濃度を示す。逆に、ＳＲＰの酸化又は還元により生じる電気化学的電流応答信号は、対照溶液中のＳＲＰ濃度の関数になり得る。従って、ＳＲＰを酸化又は還元する既知の電圧レベルの印加に従う特定の電流応答の存在は、現在のサンプルが対照溶液であり、かつ、実際の患者又使用者のサンプルではないことを、基礎をなす測定器に明確に報知することを可能にする。
【００３７】
ここで注意すべき重要な点は、この技術において、ＳＲＰが完全に酸化又は還元される必要はないという点である。ＳＲＰを含むサンプルとＳＲＰを含まないサンプルとの識別を可能にする電流応答を生じさせるために印加された電位によって、十分な酸化又は還元を単に生じさせるだけで十分である。
【００３８】
ＳＲＰとして機能することが可能な化合物群の幾つかは、遷移金属錯体、有機金属、有機染料、及び、その他の有機酸化還元活性分子を含む。以下は、ＳＲＰの特性を示す例示リストである。ＳＲＰは、以下の全ての特性を有することが好ましいが、以下の特性の全てを有する必要はない。
−  ＳＲＰは、グルコース測定に干渉してはならない（すなわち、ＳＲＰは、酵素、メディエータ、又はグルコースとの相互干渉が制限される）。
−  ＳＲＰは、メディエータの酸化還元電位領域から容易に識別可能な電位領域で酸化又は還元されなければならない。
−  ＳＲＰは、対照溶液に溶解可能でなければならない。
−  ＳＲＰは、対照溶液中で安定でなければならない。
【００３９】
電気化学活性化合物をＳＲＰとして用いるために、その電気化学活性化合物は、第１のメディエータと明確に異なる電位を有しなければならないが、それは極端に異なる電位ではないので、それを測定することは、結果として、過剰なバックグランド干渉になってしまう。例えば、ヘキサアンミンルテニウムをメディエータとして用いると、２つの好ましい（しかし、必須ではない）「ウインドウ」がＳＲＰの電位領域内に存在する。酸化ベースアプローチによれば、一方のウインドウは、約０．３Ｖ〜約１Ｖである。他方のウインドウは、還元ベースアプローチであり、約−０．１５Ｖ〜約−０．６Ｖである。ここで、本明細書に記載した数値は、極めて具体的な例として示したのみであり、一般原則として解釈されるべきではない。０．２Ｖでピークを有するＳＲＰ、又は、他の電位でピークを有するＳＲＰが好適な場合もありうる。ウインドウの実際の範囲は、第１の測定で要求される電位に依存する。
【００４０】
また、全てのＳＲＰが全てのグルコース濃度に適しているわけではない点に注意することも重要である。例えば、フェロセンジカルボン酸は、グルコース含有量が少量又は微量の対照溶液に、より適していることが知られているが、これに対し、ゲンチシン酸は、グルコース含有量が多量の対照溶液に、より適している。各々の実際の適用法は、当業者には明らかになるであろう。
【００４１】
電位領域の範囲と、第１の測定における干渉を回避するための選択と、の他に、正確にＳＲＰとして使用可能な物質であることに対する制限はほとんどない。これにより、多種多様な物質の使用が可能となる。これら物質としては、単純有機物、高分子、官能基を有するマイクロビーズ、遷移金属錯体、及び単純イオンが挙げられるが、これらに限定するものではない。ＳＲＰは、該ＳＲＰを酸化又は還元するための既知のボルトにおける所定の電位レベルに対して、実サンプル測定で同様の電流−時間過渡信号を生じない物質でなければならない。このため、ＳＲＰは、同一電位を印加したＳＲＰと実サンプルとの間で示される差異によって明確に選択されなければならない。
【００４２】
ＳＲＰは、２ステップの電圧波形を印加するサンプル測定の間に用いられる。第１のステップでは、第１のプローブの信号を一般的な方法により作用電極で測定する。この初期のパルスの後に、第２のパルス（異なる電位パルス）を作用電極に印加する。この第２のパルスは、第２の酸化還元プローブ（「ＳＲＰ」）の信号を測定するように設定されている。これらパルスは、負の電位（還元）又は正の電位（酸化）である。ＳＲＰの好ましいタイプは、用いられる第１のプローブに依存する。初期の濃度レベルを数値化するために酸化アプローチを用いるセンサの場合、酸化ベースＳＲＰアプローチは、第１の測定ステップがＳＲＰ検出ステップと同一であることにより、還元ベースＳＲＰアプローチに比べて実施が容易であるので、有利である。これにより、第１の測定で用いる電極群（セット）と同一のものを用いてＳＲＰの測定を行うことができる。
【００４３】
従って、酸化ベースＳＲＰアプローチを用いることは、測定器の構造を単純化し、その上、他の効果をもたらすので、（還元ベースアプローチのために必要とされる）４電極システムを形成するために充填検出電極を用いる必要性を取り除くことが可能である。
【００４４】
酸化の場合、２ステップ電位アプローチを用いることが可能である。この場合、測定は作用電極としてアノードを用いて行われる。第１の電位ステップは、第１の測定のための現在のベースラインを設定する。その後、電位をＳＲＰの酸化に必要な高さまで上昇させる。
【００４５】
当然のことながら、ＳＲＰ物質を含まないサンプルでは、印加した第２の電位レベルは、ＳＲＰの存在を示す信号特性を生じさせない。これにより、サンプルが対照溶液ではないことが付属の測定器に報知される。これは、実サンプルのマトリックスが、ＳＲＰ物質の効力によって対照溶液が示す特性信号強度を有しないからである。従って、ＳＲＰが対照溶液に添加されるときには、ＳＲＰを含む対照溶液サンプルとＳＲＰを含まない溶液サンプル（例えば、患者の実際の血液サンプル）とを識別するために、第２の印加入力電圧に対応する所定の反応応答を用いることができる。
【００４６】
図３を参照すると、ＳＲＰの一実施例が示されている。図３は、本開示の一実施形態に従う、別電位のＳＲＰ電子メディエータを用いた際のリニアスイープボルタモグラムを示している。図３は、フェロセンジカルボン酸物質のリニアスイープボルタモグラムを示している。このリニアスイープボルタモグラムは、実際の血液サンプルと共に（すなわち、実際のテスト状態で）測定されたフェロセンジカルボン酸の応答を示している。図３と図１とを比較すると、フェロセンジカルボン酸は、少なくとも酸化ピーク（例えば、約０．７ボルト箇所）がヘキサアンミンルテニウムメディエータの酸化のピークとかなり異なっていることがわかる。従って、第１のプローブとしてルテニウムメディエータを用いたときに、フェロセンジカルボン酸のＳＲＰは、酸化ベースアプローチにおいて第１のプローブから一層容易に識別することが可能となる。このため、測定中に、ヘキサアンミンルテニウムメディエータは第１の電位パルスの印加後に酸化され、フェロセンジカルボン酸メディエータは第２の電位パルス（第１の電位パルスとは異なる電位パルス）の印加後に酸化される。この他、フェロセンカルボン酸をＳＲＰとして用いることが可能である。
【００４７】
図４を参照すると、ＳＲＰの他の実施例が示されている。図４は、本開示の一実施形態に従う、別電位のＳＲＰ電子メディエータを用いた際のリニアスイープボルタモグラムを示している。図４は、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）物質のリニアスイープボルタモグラムを示している。ゲンチシン酸のピーク（最も左のピーク）とルテニウムのピーク（最も右のピーク）とを比較すると、ゲンチシン酸は、少なくとも酸化のピーク（例えば、約０．８１ボルト箇所）がヘキサアンミンルテニウムメディエータの酸化のピークとかなり異なっていることがわかる。従って、第１のプローブとしてルテニウムメディエータを用いたときに、ゲンチシン酸のＳＲＰは、酸化ベースアプローチにおいて第１のプローブから一層容易に識別することが可能となる。このため、測定中に、ヘキサアンミンルテニウムメディエータは第１の電位パルスの印加後に酸化され、ゲンチシン酸メディエータは第２の電位パルス（第１の電位パルスとは異なる電位パルス）の印加後に酸化される。上記ボルタモグラムは、ＳＲＰとして単純有機物及び遷移金属化合物を用いた場合であっても良好に示される。
【００４８】
用いられるＳＲＰの濃度は、ＳＲＰの特異性に依存している。多くの場合、濃度はＳＲＰの固有な属性又は化学的性質によって制限される。例えば、ＳＲＰは特定の濃度のみで溶解することが可能であり、また、ＳＲＰは高濃度において第１の測定に影響し始める可能性がある。また、注意すべき重要なことは、ＳＲＰを測定するために電圧が用いられることである。適切な信号を測定するために、非常に強い信号を示すＳＲＰは、その少量が添加されることのみを必要とする。本実施形態で述べたＳＲＰの用途に関しては、１０〜２０ｍＭのＳＲＰを対照溶液中に混合させることにより、第１の測定における干渉のような不要な副作用なしで、適切な信号を十分に生成することが可能である。
【００４９】
ＳＲＰにとって好ましい特性は、ＳＲＰが第１の酸化還元プローブの酸化還元電位と異なる酸化還元電位を有することである。従って、任意の特定システムにおける特定ＳＲＰ候補物質の酸化還元電位の高さに対する下方の境界は、第１のプローブが測定される電位となり得る。ＳＲＰ法において、第２のパルス電位は、慎重に選択される。所定の測定に対して可能な限り低い酸化還元電位のＳＲＰ物質を用いると、有利である。これは、酸化還元電位が低くなるほど、バックグランド信号の低減が期待されるからである。それゆえ、結果として得られる応答では、発生する意図しない酸化還元反応の影響による誤りが更に低減される。意図しない反応は、センサシステムに印加される電位が対照溶液中の追加的な成分による意図しない酸化（又は、還元ベースアプローチにおける還元）を引き起こす場合に起こり得る。また、対照溶液中の水は、例えば、非常に高電位で部分的に酸化し得る。
【００５０】
更に、このテストは、単純な２成分の結果を用いた定性的なものであり、定量的なものとは対照的である。サンプルは、対照溶液であるか又は対照溶液ではないか、のいずれかである。従って、強い信号を与えるために十分なＳＲＰを添加することによって、対照溶液と実際のサンプルとを容易に識別することが可能となる。上述したように、ＳＲＰ物質にとって好ましい特性は、ＳＲＰが第１の酸化還元プローブの酸化還元電位と異なる酸化還元電位を有することである。従って、任意の特定システムにおける特定ＳＲＰ候補物質の酸化還元電位の高さに対する下方の境界は、第１のプローブが測定される電位となり得る。
【００５１】
他の実施形態において、本発明のシステム及びその方法は、共通の譲受人であり同時係属出願である、２００６年４月１１日出願の米国特許出願第１１／４０１，４５８号（参照によって、本明細書にそのまま組み込まれる）に記載されたシステム及びその方法と組み合わせることが可能である。この特許出願において、患者の血液サンプルの特定ヘマトクリット値を測定及び評価するために、ＳＲＰが実際のストリップ用化学物質に添加されている。それゆえ、ヘマトクリット補正を決定するためのみならず、対照溶液を識別するためにＳＲＰ物質を用いるセンサシステム及びその方法において、追加的な要因（例えば、患者の体液サンプル中に存在する干渉因子（interferant））は、測定中に反応セルに印加する電位の選択に影響を及ぼし得る。
【００５２】
同時係属出願である米国特許出願第１１／４０１，４５８号に記載されているように、例えば、血液のような体液は、非常に複雑なマトリックスであり、多くの干渉因子が存在している。これらの干渉因子は、ＳＲＰ信号のシフトの原因となるので、ヘマトクリット補正を誤らせてしまう可能性がある。このため、上記組み合わせシステムにおいても、所定の測定時に対して可能な限り低い酸化還元電位のＳＲＰ物質を用いると、有利である。これは、酸化還元電位が低くなるほど、干渉因子プールでの酸化還元反応が低減されるからである。それゆえ、結果として得られる応答では、干渉因子に発生する意図しない酸化還元反応の影響による誤りが更に低減される。
【００５３】
説明のために、図５において、２つの酸化ベースのＳＲＰ物質が比較されている。図５において、一方のＳＲＰはゲンチシン酸であり、図４で既に開示されている。他方のＳＲＰは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸であり、ゲンチシン酸の誘導体である。これら２つのＳＲＰは構造的に類似しているが、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸は、より低い酸化還元電位を有する。図５のリニアスイープボルタモグラムは、２つの血液サンプルを示している。ここで、一方のサンプルは、ゲンチシン酸化学物質を含み（電位が０．９ボルト箇所でＹ軸の値が約−３．４×１０−５アンペアを示す曲線）、他方のサンプルは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸化学物質を含む（電位が０．９ボルト箇所でＹ軸の値が約−０．７×１０−５アンペアを示す曲線）。ピークの高さにおける差異は無視すべきである。これは、スキャン速度が２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸のスイープ（掃引）に対して５倍の遅さであり、これにより信号強度が低下するからである。図５に示すテストは、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸が０．６３Ｖ近傍に酸化還元ピークを有する一方、ゲンチシン酸が０．８３Ｖ近傍にピークを有することを明らかにしている。この０．２Ｖの電位差が、重要である。バックグランド信号のクロノアンペロメトリックテストは、酸化還元ピークの差異を明らかにすることが可能である。
【００５４】
本発明のシステム及びその方法において、ＳＲＰを含む対照溶液は、実サンプルから明確に識別可能である。従って、測定器の電子装置は、対照溶液の測定が行われるときと、実際の患者又は使用者のサンプルが測定されるときと、を認識及び識別するようにプログラミングされている。対照溶液と実サンプルとの差異を測定器に報知する方法は、印加電圧をシフトする入力波形を用いて実現される。図６は、対電極に関連して作用電極に印加される特定の入力電位波形を示す図である。詳細は後述するが、図６の入力波形の印加により生じる電流−時間過渡信号は、結果として、対照溶液を実サンプルから識別するために用いられる信号となる。
【００５５】
図６に示すように、１秒間の待ち時間の後に、０．３ボルトの第１のパルスを４秒間印加する。第１のパルスの印加終了時期（すなわち、図の時刻５．０秒）に、電流応答の測定を行う。第１のパルスを４秒間印加した後に、約０．８５ボルトの第２のパルスを印加する。図では印加時間は１秒未満であるが、反応力学に応じて、第２のパルスを４秒まで、又はそれ以上、印加できる。ここで、第２のパルス印加中の実際の測定は、第２のパルスの印加開始の０．１秒後、又は、図６の時刻ｔ＝５．１秒で、実施される。その後、時刻５．１秒での信号値の差異を測定し、これを時刻５．０秒での信号値から減算して、電流応答信号の変化量を得る。この測定では、勾配補正を行う必要はない。
【００５６】
先の実施形態において用いられた時間は、サンプルに特異的であり、範囲の制限を目的としたものではない点に注意すべきである。ＳＲＰ測定を、第２のパルスの印加を開始した後の任意の時刻で行うことが可能である。それゆえ、上述の実施形態において、ＳＲＰを、例えば、時刻Ｔ＝５．０１秒で測定することが可能である。同様に、ＳＲＰを、時刻Ｔ＝５．５秒で測定することが可能であり、テスト時間が長い場合には、時刻Ｔ＝７．５秒の時点であっても測定することが可能である。これは図７で明示されている。この図において、ＳＲＰがドープされたサンプルは、ＳＲＰ測定ステップで明確に識別可能であり、使用者の時間削減のために、コストを増加させることなく、又は、測定器を複雑にすることなく、テスト時間を可及的に短縮することができる。
【００５７】
測定される基礎成分に対応する特定の電子メディエータを適切に酸化又は還元するために、第１のパルスの電圧レベルが予め設定される。例えば、メディエータが上述のヘキサアンミンルテニウムであれば、０．３ボルトの電圧が選択される。ＳＲＰ物質を含む特定の電子メディエータを適切に酸化又は還元するために、第２のパルスの電圧レベルが予め設定される。例えば、本発明に従うテスト対照溶液に添加されたゲンチシン酸のＳＲＰ物質を酸化するために、０．８５ボルトの電圧が選択される。
【００５８】
本発明の識別システムを説明するために、例えば、ＳＲＰを含まない対照溶液、ＳＲＰを含む対照溶液、及び、実サンプル（例えば、患者の血液、唾液、又は、尿）のような複数のサンプルに、図６の入力波形を印加する。図７は、２つのサンプルの電流−時間過渡応答を示している。第１のサンプルは、既知かつ所定のグルコース濃度を有する標準的な水溶性緩衝対照溶液を含んでおり、図７では実線を用いて示されている。第２のサンプルは、既知かつ所定のグルコース濃度を有し、かつ、所定のＳＲＰ成分濃度を有する水溶性緩衝対照溶液を含んでおり、図７では点線を用いて示されている。より詳細には、図７の第２のサンプルは、ゲンチシン酸を含んで構成されるＳＲＰを含む。２つのサンプルには、図６に示したものと同一の入力波形が印加される。図７のＸ軸に沿って示された２本の矢印は、図６の入力波形に対応する時刻を示している。
【００５９】
図７に示すように、両方のサンプルは、第１のパルス（すなわち、グルコース測定ステップ）に対して相対的に同一の電流応答信号を示す。時刻４．１秒（図６の入力波形における０．８５ボルトのパルスの印加開始の０．１秒後であり、図の右側の矢印で示される）を参照すると、第１のサンプルは、増加パルスを時刻４．０秒で印加する直前に測定した信号と相対的な変化をほとんど示していない。対照的に、第２のサンプルは、より高い強度の（すなわち、より負であって、Ｘ軸から更に離れている）アンペアレベルの電流応答信号を示している。上述のように、第１のサンプルは、既知かつ所定のグルコース濃度を有する標準的な水溶性緩衝対照溶液を含み、第２のサンプルは、第１のサンプルと同一の対照溶液にゲンチシン酸ＳＲＰを添加した対照溶液を含む。従って、ＳＲＰにより特徴付けられた溶液（図７の点線で示される溶液）は、ＳＲＰ成分を含まない溶液から容易に識別される。
【００６０】
また、図８も、２つのサンプルの電流−時間過渡応答を示している。２つのサンプルの夫々は、各々の応答曲線で示されている。２つのサンプルには、図６に示したものと同一の入力波形が夫々に印加される。図８のＸ軸に沿って示された２本の矢印は、図６の入力波形に対応する時刻を示している。第１のサンプルは、既知のグルコース濃度を有する実際の患者の血液を含んでおり、図８では実線を用いて示されている。第２のサンプルは、血液サンプルと同一で所定のグルコース濃度を有し、かつ、所定のＳＲＰ成分濃度を有する水溶性緩衝対照溶液を含んでおり、図８では点線を用いて示されている。より詳細には、図８の第２のサンプルは、ゲンチシン酸を含んで構成されるＳＲＰを含む。
【００６１】
図８に示すように、２つのサンプルは、第１のパルス（すなわち、グルコース測定ステップ）に対して相対的に同一の電流応答信号を示す。時刻４．１秒（図６の入力波形における０．８５ボルトのパルスの印加開始の０．１秒後であり、図の右側の矢印で示される）を参照すると、第１のサンプルは、増加パルスを時刻４．０秒で印加する直前に測定した信号と相対的な変化をほとんど示していない。対照的に、第２のサンプルは、より高い強度の（すなわち、より負であって、Ｘ軸から更に離れている）アンペアレベルの電流応答信号を明確に示している。第１のサンプルは、既知のグルコース濃度を有する実際の患者の血液を含む。第２のサンプルは、ゲンチシン酸ＳＲＰを添加した対照溶液を含む。２つの異なる対照溶液に関する図７の図示と同様に、図８のＳＲＰにより特徴付けられた溶液は、明らかにＳＲＰ成分を含まない血液サンプルから容易に識別される。
【００６２】
ＳＲＰを含む対照溶液の付着と実際の患者サンプルの付着とを識別するための具体的なアルゴリズムとしては、単純閾値テストが挙げられる。例えば、特定の閾値又は割合によって、時刻４．０秒での電流応答信号に比べて、時刻４．１秒での電流応答信号が大きくなる場合は、サンプルは対照溶液である。この種のアルゴリズムは、以下の表１に示される値によって、その妥当性が実証される。
【表１】
2009535648.tif 000003
【００６３】
上述したように、本発明のシステム及びその方法は、共通の譲受人であり同時係属出願である、２００６年４月１１日出願の米国特許出願第１１／４０１，４５８号に記載されたシステム及びその方法と組み合わされて用いられることが可能である。このような組み合わせシステムにおいて、ＳＲＰは、バイオセンサの化学物質と対照溶液製剤との両方に添加される。実際の患者のサンプルが供給されると、ＳＲＰはヘマトクリットを検出する。対照溶液サンプルが供給されると、幾つかの方法を用いて対照溶液サンプル中に存在する追加的なＳＲＰを測定することが可能である。初期に、上述の閾値テストと同様に、直接的に測定して比較する。他の方法では、通常のように、初期にヘマトクリット測定演算を行う。対照溶液中に存在する追加的なＳＲＰに起因して、この演算の出力は、実際の患者のサンプルから得られる出力と比べて、かなり異なっている（すなわち、実際の患者のサンプルから得られる値の範囲をかなり上回るか、又は、かなり下回る）。
【００６４】
更に他の実施形態では、対照溶液にＳＲＰ物質を添加する必要は全くないが、その代わりに、ストリップ用化学物質そのものにＳＲＰを添加する。この方法は、共通の譲受人であり同時係属出願である、２００６年４月１１日出願の米国特許出願第１１／４０１，４５８号に詳細に記載されている。この方法においては、センサにおけるストリップ用化学物質にＳＲＰが添加される。上記の測定演算は、米国特許出願第１１／４０１，４５８号の実施例で記載されているように行われる。ＳＲＰ物質がストリップ用化学物質中のみに存在する場合には、このような構成を、対照溶液（及び、特にあらゆるＳＲＰ物質を含まない対照溶液）と、実際の患者のサンプルと、を識別するために変更することができる。このようなシステムにおいて、考慮すべき重要なことは、対照溶液の粘性である。低い粘性を有する対照溶液は、非常に低いヘマトクリット値の血液を示す測定値を返すので、これにより、サンプルが実際は対照溶液であり、血液サンプルではないことを、測定器を用いて判定することが可能となる（すなわち、サンプルから算出されたヘマトクリット値が低すぎるので、サンプルは実際の患者の血液サンプルではないと判定される）。逆に、高い粘性を有する対照溶液は、異常に高いヘマトクリット値の血液を示す測定値を返すので、これにより、現在のサンプルが対照溶液であり、実際の患者の血液サンプルではないことを示すことが可能となる。
【００６５】
表１は、３種類のサンプルに関して、時刻４．０秒での電流測定値と時刻４．１秒での電流測定値との差分に基づいた平均値を示している。第１列は、ＳＲＰマーカーを含まない標準的な対照溶液を含むサンプルに対する平均差分値（アンペア）を示している。第２列（中央列）は、ＳＲＰマーカー成分が添加された対照溶液を含むサンプルに対する平均差分値（アンペア）を示している。そして、第３列は、４０％のヘマトクリット値を有する血液を含むサンプルに対する平均差分値（アンペア）を示している。
【００６６】
上述の表１及び表１の各値を棒グラフで表した図９に示すように、ＳＲＰ成分（又は「ＡＣＤ」（Automatic Control Solution）とも称される）を含む対照溶液に対する差分信号の強度は、ＳＲＰ成分を含まないサンプルに比べて、桁違いに高い。従って、差分信号は、対照溶液と実際の患者のサンプルとを識別する単純論理回路又はルーチンに用いることができる。例えば、血糖値測定器の場合には、先ず、測定器の電子装置は、ＳＲＰを含む場合に、対照溶液中のＳＲＰの酸化又は還元を引き起こすために、所定の継続時間を有する第２の電圧パルスを常時管理するようにプログラミングされる。次に、測定器は、差分信号又はデルタ値を算出する上述の論理アルゴリズム（デジタルプログラミング又はアナログ回路構成のいずれかによる論理アルゴリズム）を実行するようにプログラミングされる。上述したように、所定の閾値を超えたデルタ値は、較正用対照溶液の確認応答を引き起こすようにプログラミングされる。換言すれば、上述のような測定器による確認応答は、対照テストのデータが実際の患者の結果として誤って記憶されることを防ぐことができる。
【００６７】
基礎をなす測定器は、対照溶液であると識別したことを使用者に報知するようにプログラミングされることができる。例えば、測定器のディスプレイ上にグラフ表示を行うことが可能である。また、測定器は、使用者が対照溶液の付着を確認応答しなければならない問合せモードに入ることが可能である。一例として、使用者は、対照溶液であると識別したことを報知され、測定器の測定続行を許可するためにボタンを押すこと又は幾つかの他の入力を行うことが要求される。
【００６８】
ＳＲＰとして用いることが可能な候補として様々な物質を記載したが、これらは本発明の特許請求の範囲を限定することを目的としたものではない。明示的に記載した場合を除き、特定の物質は実施形態として単に記載されたものであり、本発明の特許請求の範囲を限定することを目的としたものではない。
【００６９】
上述の開示において用いた測定方法は、マルチステップクロノアンペロメトリーである。しかしながら、他のタイプの測定方法を本発明の利用に従い用いることが可能である。例えば、矩形波ボルタンメトリー、微分パルスアンペロメトリー、及び、サイクリックボルタンメトリーは、これら全てが本発明の測定で実行可能な手段として意図される。これは、本発明の範囲を特定の測定方法に限定することを意図したものではない。
【００７０】
本発明の他の実施形態は、本明細書を考察することにより、及び、本明細書にて開示された本発明を実施することにより、当業者にとって自明となるであろう。本明細書及び実施形態は単なる例示として考慮されるべきであり、本発明の真の範囲及び精神は、特許請求の範囲により示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ヘキサアンミンルテニウム電子メディエータを有する薄膜金電極を用いた際のサイクリックボルタモグラム
【図２】グルコース測定において、入力電圧パルス印加中の時間に対する電流応答の変化を示すグラフ
【図３】本発明の一実施形態に従う、フェロセンジカルボン酸を含む電子メディエータを用いた際のリニアスイープボルタモグラム
【図４】本発明の一実施形態に従う、ゲンチシン酸（２，５−ジヒドロキシ安息香酸）を含む電子メディエータを用いた際のリニアスイープボルタモグラム
【図５】本発明の一実施形態に従う、ゲンチシン酸を含む図４の電子メディエータと、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸を含む別の電子メディエータと、を比較した際の２つのリニアスイープボルタモグラムを示す図
【図６】本発明の一実施形態に従う、対電極に関連して作用電極に印加される特定の電位入力波形を示す図
【図７】２つの異なる対照溶液に対して図６の入力波形を印加した際の時間に対する電流応答の変化を示すグラフ
【図８】実際の液体サンプルと対照溶液とに対して図６の入力波形を印加した際の時間に対する電流応答の変化を示すグラフ
【図９】３つの異なるサンプルに関する信号応答強度の差異を示すグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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