(57)【要約】本発明は、測定用具（２）を使用して試料液中の特定成分の濃度を測定する技術に関する。測定用具（２）としては、電気的物理量を測定するための第１〜第３検知要素（３１ａ〜３３ａ）が、この順序で、試料液の移動方向に並んだものが使用される。本発明では、第１、第２検知要素（３１ａ，３２ａ）の間が液絡したか否かを検知する第１検知ステップと、第２、第３検知要素（３１ａ，３３ａ）の間が液絡したか否かを検知する第２検知ステップと、第１〜第３検知要素（３１ａ〜３３ａ）を利用して電気的物理量を測定する測定ステップと、電気的物理量に基づいて特定成分の濃度を演算する演算ステップと、を含む濃度測定方法が提供される。本発明では、先の濃度測定方法を実現するための濃度測定装置（１）も提供される。
2003034055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定用具を使用して試料液中の特定成分の濃度を測定する方法であって、
上記測定用具として、試料液を移動させるためのキャピラリと、電気的物理量を測定するために利用される第１、第２および第３検知要素と、を備え、かつ、上記第１、第２および第３検知要素が、この順序で、試料液の移動方向の上流側から下流側に向けて並んだものを使用する場合において、
上記第１および第２検知要素の間が液絡したか否かを検知する第１検知ステップと、
上記第２および第３検知要素の間が液絡したか否かを検知する第２検知ステップと、
上記第１ないし第３検知要素のうちの少なくとも２つの検知要素を利用して演算用の電気的物理量を測定する測定ステップと、
上記演算用の電気的物理量に基づいて上記特定成分の濃度を演算する演算ステップと、
を含むことを特徴とする、濃度測定方法。
【請求項２】
上記第１検知ステップにおいて液絡が検知されてから上記検知第２ステップにおいて液絡が検知されるまでの所要時間を演算する所要時間演算ステップをさらに含んでおり、
上記演算ステップにおいては、上記所要時間を考慮して、上記特定成分の濃度が演算される、請求項１に記載の濃度測定方法。
【請求項３】
上記演算ステップは、上記演算用の電気的物理量または上記演算用の電気的物理量に基づいて得られる演算値を補正するための補正値にしたがって、上記演算用の電気的物理量または上記演算値を補正するデータ処理動作を含んでおり、
上記補正値としては、上記所要時間と補正値との関係を示す対応データに基づいて演算されたものが使用される、請求項２に記載の濃度測定方法。
【請求項４】
上記第２検知ステップにおいては、上記第１ないし第３検知要素の全てを利用して電気的物理量を測定し、かつ上記電気的物理量のタイムコースに基づいて、上記第２および第３検知要素の間が液絡したか否かを判断する、請求項１に記載の濃度測定方法。
【請求項５】
上記第２検知ステップにおいては、特定時間ごとに設定された複数の測定ポイントにおいて電気的物理量を測定し、かつ、測定ポイントごとに単位時間当たりの電流値変化量を演算し、この電流値変化量が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、上記第２および第３検知要素の間が液絡したと判断する、請求項４に記載の濃度測定方法。
【請求項６】
上記第２検知ステップにおいては、ある測定ポイントにおいて測定された電気的物理量と、当該測定ポイントの直前に設定された測定ポイントにおいて測定された電気的物理量との差分を計算し、その差分が予め設定された閾値よりも大きい場合に、上記第２および第３検知要素の間が液絡したと判断する、請求項４に記載の濃度測定方法。
【請求項７】
上記測定用具として、上記第３検知要素の表面積が、上記第１検知要素の表面積よりも大きなものを使用する、請求項４に記載の濃度測定方法。
【請求項８】
上記演算ステップにおいては、上記第２検知ステップにおいて上記第２および第３検知要素の間が液絡したと判断されてから一定時間経過後に測定される電気的物理量と、上記第２検知ステップにおいて上記第２および第３検知要素の間が液絡したと判断されたときに測定される電気的物理量との差分に基づいて、上記特定成分の濃度が演算される、請求項４に記載の濃度測定方法。
【請求項９】
上記第１検知ステップにおいて液絡が検知されてから上記第２ステップにおいて液絡が検知されるまでの所要時間を演算する所要時間演算ステップをさらに含んでおり、
上記演算ステップにおいては、上記所要時間を考慮して、上記特定成分の濃度が演算される、請求項４に記載の濃度測定方法。
【請求項１０】
上記試料液は、特定成分の濃度測定において誤差を生じさせる共存物質を含んでおり、かつ、
上記所要時間は、上記共存物質の影響を反映したものとして把握される、請求項２に記載の濃度測定方法。
【請求項１１】
上記試料液は、上記共存物質としての血球成分を含む血液である、請求項１０に記載の濃度測定方法。
【請求項１２】
上記特定成分は、グルコースである、請求項１１に記載の濃度測定方法。
【請求項１３】
測定用具を使用して試料液中の特定成分の濃度を測定するための装置であって、
上記測定用具として、試料液を移動させるためのキャピラリと、電気的物理量を測定するために利用される第１、第２および第３検知要素と、を備え、かつ、上記第１、第２および第３検知要素が、この順序で、試料液の移動方向の上流側から下流側に向けて並んだものが使用される濃度測定装置において、
上記第１および第２検知要素の間、および上記第２および第３検知要素の間が液絡したか否かを検知するための検知手段と、
上記第１ないし第３検知要素のうちの少なくとも２つの検知要素を利用して演算用の電気的物理量を測定する電気的物理量測定手段と、
上記演算用の電気的物理量に基づいて上記特定成分の濃度を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする、濃度測定装置。
【請求項１４】
上記第１ないし第３検知要素から選択される少なくとも２つの検知要素の間に電圧を印加するための電圧印加手段をさらに備えており、かつ、
上記電気的物理量測定手段は、上記電圧印加手段によって電圧が印加されたときに、電流値として電気的物理量を測定するように構成されている、請求項１３に記載の濃度測定装置。
【請求項１５】
上記演算手段は、上記第１および第２検知要素の間が液絡してから、上記第２および上記第３検知要素の間が液絡するまでの所要時間を演算し、かつ上記所要時間を考慮して、特定成分の濃度を演算するように構成されている、請求項１３に記載の濃度測定装置。
【請求項１６】
上記電気的物理量測定手段は、特定時間ごとに設定された複数の測定ポイントにおいて電気的物理量を測定するように構成されており、
上記検知手段は、上記電気的物理量のタイムコースに基づいて、上記第２および第３検知要素の間が液絡した否かを判断するように構成されている、請求項１３に記載の濃度測定装置。
【請求項１７】
上記検知手段は、上記測定ポイントごとに単位時間当たりの電流値の変化量を演算し、この電流値の変化量が予め定められた閾値よりも大きい場合に、上記第２および上記第３検知要素の間が液絡したと判断するように構成されている、請求項１６に記載の濃度測定装置。
【請求項１８】
上記検知手段は、ある測定ポイントにおいて測定された電気的物理量と、当該測定ポイントの直前に設定された測定ポイントにおいて測定された電気的物理量との差分を計算し、その差分が予め設定された閾値よりも大きい場合に、上記第２および第３検知要素の間が液絡したと判断するように構成されている、請求項１６に記載の濃度測定装置。
【請求項１９】
上記演算手段は、上記検知手段において上記第２および第３検知要素の間が液絡したことが検知されてから一定時間経過後に測定される電気的物理量と、上記検知手段において上記第２および第３検知要素の間が液絡したことが検知されたときに測定される電気的物理量との差分に基づいて、上記特定成分の濃度を演算するように構成されている、請求項１６に記載の濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、試料液（たとえば血液や尿）中の特定成分（たとえばグルコースやコレステロール）の濃度を測定するための技術に関する。
背景技術
体液中の特定成分（たとえば血液中のグルコース）の濃度を測定する一般的な方法としては、酸化還元反応を利用したものがある。その一方で、自宅や出先などで簡易に血糖値の測定が行えるように、手のひらに収まるようなサイズの簡易血糖値測定装置が汎用されている。この簡易血糖値測定装置では、たとえば酵素反応場を提供するとともに使い捨てとして構成されたバイオセンサを装着した上で、このバイオセンサに血液を供給することにより血糖値の測定が行われる（たとえば日本国特公平８−１０２０８号公報参照）。
バイオセンサとしては、種々の形態のものが実用化されているが、たとえば本願の図１１および図１２に示したようなものがある。これらの図に示したバイオセンサ９は、基板９２、スペーサ９３、カバー９４およびこれらによって構成されたキャピラリ９５を有している。基板９２には、作用極９０および対極９１が形成されている。作用極９０および対極９１におけるキャピラリ９５内に位置する部分９０ａ，９１ａは、試薬部９６によって繋げられている。試薬部９６は、たとえば酸化還元酵素および電子伝達物質を含んでいる。カバー９４は、排気口９４ａを有しており、スペーサ９３を介して基板９２に積層されている。キャピラリ９５の内部は、スリット９３Ａの先端開放部９３ａおよび排気口９４ａを介して外部と連通している。
実際の濃度測定においては、たとえばバイオセンサ９を濃度測定装置に装着した状態でキャピラリ９５に血液が供給される。この血液は、毛細管現象によりキャピラリ９５内を排気口９４ａに向けて進行していき、その過程において、試薬部９６を溶解させ、キャピラリ９５内に液相反応系を構築する。一方、濃度測定装置においては、作用極９０と対極９１を利用して得られる応答電流値（あるいは応答電流値を変換して得られる応答電圧値）から、キャピラリ９５内に試料液が供給されたか否かが判断される。より具体的には、応答電流値（あるいは応答電圧値）が、予め設定した閾値以上であれば、血液が供給されたと判断する。
キャピラリ９５内の液相反応系においては、酸化還元酵素の触媒作用により、たとえば血液中のグルコースが酸化される一方で電子伝達物質が還元される。液相反応系に対して電圧が印加された場合には、電子伝達物質が酸化され（電子を放出し）、電子伝達物質が放出した電子が作用極９０に供給される。血糖値測定装置においては、作用極９０への電子供給量が酸化電流として測定され、この酸化電流値に基づいてグルコース濃度が演算される。
応答電流値は、作用極９０への電子供給量を反映しており、作用極９０への電子供給量は、酸化されたグルコースの量、すなわちグルコース濃度を反映している。しかしながら、血液中には赤血球などの血球成分が含まれており、この血球成分の量によって測定される応答電流値が影響を受けてしまう。その一方、血液中の血球成分の量（ヘマトクリット値）には個人差があり、またヘマトクリット値は、同一人であっても体調などによって変化するものである。したがって、測定対象者が異なる場合に限らず、同一人が測定する場合であっても、ヘマトクリット値の影響を受けて適切な測定が行えないことがある。ヘマトクリット値に限らず、血液の乳びの程度や血球成分の溶血の程度などが測定される応答電流値に影響を与えることがある。
ヘマトクリット値の影響に関しては、たとえば血液のヘマトクリット値を予め測定しておき、このヘマトクリット値を勘案して血糖値を演算することにより対応する方法もある（たとえば日本国特開平１１−１９４１０８号公報参照）。
この方法では、血糖値測定装置に対してヘマトクリット値を入力する必要があるために測定作業が煩わしいものとなる。とくに、医療施設のように、多数の患者に対して同一の血糖値測定装置を使用し、しかも血糖値測定装置の使用頻度が高い場合には、ヘマトクリット値を入力する作業は煩わしいものである。また、血糖値測定装置を使用する前に、血糖値測定装置とは別の装置を用いて測定者のヘマトクリット値を測定する必要があり、この作業も煩わしさを助長する。
発明の開示
本発明は、使用者に負担を強いることなく、試料液中の共存成分の影響を考慮した適切な濃度測定を行えるようにすることを目的としている。
本発明の第１の側面において提供される濃度測定方法は、測定用具を使用して試料液中の特定成分の濃度を測定する方法であって、上記測定用具として、試料液を移動させるためのキャピラリと、電気的物理量を測定するために利用される第１、第２および第３検知要素と、を備え、かつ、上記第１、第２および第３検知要素が、この順序で、試料液の移動方向の上流側から下流側に向けて並んだものを使用する場合において、上記第１および第２検知要素の間が液絡したか否かを検知する第１検知ステップと、上記第２および第３検知要素の間が液絡したか否かを検知する第２検知ステップと、上記第１ないし第３検知要素のうちの少なくとも２つの検知要素を利用して演算用の電気的物理量を測定する測定ステップと、上記演算用の電気的物理量に基づいて上記特定成分の濃度を演算する演算ステップと、を含むことを特徴としている。
電気的物理量としては、たとえば電流、電圧、あるいは抵抗が挙げられる。
本発明の濃度測定方法は、第１検知ステップにおいて液絡が検知されてから第２検知ステップにおいて液絡が検知されるまでの所要時間を演算する所要時間演算ステップをさらに含んでいるのが好ましい。この場合、演算ステップにおいては、上記所要時間を考慮して特定成分の濃度を演算するのが好ましい。
演算ステップは、たとえば演算用の電気的物理量または上記演算用の電気的物理量に基づいて得られる演算値を補正するための補正値にしたがって、上記演算用の電気的物理量または上記演算値を補正するデータ処理動作を含んでいる。
演算値には、たとえば応答電流値として電気的物理量を測定した場合における応答電流値を電圧値に換算したもの、補正を施さずに演算により得られる濃度の演算値などが含まれる。補正値としては、上記所要時間と補正値との関係を示す対応データに基づいて演算したものを用いるのが好ましい。
第２検知ステップにおいては、第１ないし第３検知要素の全てを利用して電気的物理量を測定し、かつ上記電気的物理量のタイムコースに基づいて、上記第２および第３検知要素の間が液絡したか否かを判断するのが好ましい。
具体的には、たとえば第２検知ステップにおいては、特定時間ごとに設定された複数の測定ポイントにおいて電気的物理量を測定し、かつ、測定ポイントごとに単位時間当たりの電流値変化量を演算し、この電流値変化量が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、第２および第３検知要素の間が液絡したと判断される。第２検知ステップにおいては、ある測定ポイントにおいて測定された電気的物理量と、当該測定ポイントの直前に設定された測定ポイントにおいて測定された電気的物理量との差分を計算し、その差分が予め設定された閾値よりも大きい場合に、第２および第３検知要素の間が液絡したと判断するようにしてもよい。
測定用具としては、第３検知要素の表面積が、上記第１検知要索の表面積よりも大きなものを使用するのが好ましい。
演算ステップにおいては、第２検知ステップにおいて第２および第３検知要素の間が液絡したと判断されてから一定時間経過後に測定される電気的物理量と、第２検知ステップにおいて第２および第３検知要素の間が液絡したと判断されたときに測定される電気的物理量との差分に基づいて、特定成分の濃度を演算するのが好ましい。
試料液としては、たとえば特定成分の濃度測定において誤差を生じさせる共存物質を含んだものが使用される。この場合、所要時間は、上記共存物質の影響を反映したものとして把握される。たとえば、試料液が血液の場合には、測定誤差を生じさせる共存物質としての血球成分が挙げられ、特定成分としては、グルコースが挙げられる。試料液としては、尿、唾液などの他の生化学的試料が挙げられ、もちろん生化学試料以外の試料を使用することもできる。
本発明の第２の側面においては、測定用具を使用して試料液中の特定成分の濃度を測定するための装置であって、上記測定用具として、試料液を移動させるためのキャピラリと、電気的物理量を測定するために利用される第１、第２および第３検知要素と、を備え、かつ、上記第１、第２および第３検知要素が、この順序で、試料液の移動方向の上流側から下流側に向けて並んだものが使用される濃度測定装置において、上記第１および第２検知要素の間、および上記第２および第３検知要素の間が液絡したか否かを検知するための検知手段と、上記第１ないし第３検知要素のうちの少なくとも２つの検知要素を利用して演算用の電気的物理量を測定する電気的物理量測定手段と、上記演算用の電気的物理量に基づいて上記特定成分の濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする、濃度測定装置が提供される。
本発明の濃度測定装置は、第１ないし第３検知要素から選択される少なくとも２つの検知要素の間に電圧を印加するための電圧印加手段をさらに備えたものとして構成するのが好ましい。この場合、電気的物理量測定手段は、たとえば電圧印加手段によって電圧が印加されたときに、電流値として電気的物理量を測定するように構成される。もちろん、電気的物理量測定手段は、電気的物理量として抵抗値などを測定するように構成してもよい。
演算手段は、第１および第２検知要素の間が液絡してから、第２および第３検知要素の間が液絡するまでの所要時間を演算し、かつ上記所要時間を考慮して特定成分の濃度を演算するように構成するのが好ましい。
電気的物理量測定手段は、たとえば特定時間ごとに設定された複数の測定ポイントにおいて電気的物理量を測定するように構成される。これに対して検知手段は、電気的物理量のタイムコースに基づいて、第２および第３検知要素の間が液絡した否かを判断するように構成するのが好ましい。
具体的には、検知手段は、たとえば測定ポイントごとに単位時間当たりの電流値の変化量を演算し、この電流値の変化量が予め定められた閾値よりも大きい場合に、第２および第３検知要素の間が液絡したと判断するように構成される。検知手段は、第２検知ステップにおいては、ある測定ポイントにおいて測定された電気的物理量と、当該測定ポイントの直前に設定された測定ポイントにおいて測定された電気的物理量との差分を計算し、その差分が予め設定された閾値よりも大きい場合に、第２および第３検知要素の間が液絡したと判断するように構成してもよい。
演算手段は、たとえば検知手段において第２および第３検知要素の間が液絡したことが検知されてから一定時間経過後に測定される電気的物理量と、検知手段において第２および第３検知要素の間が液絡したことが検知されたときに測定される電気的物理量との差分に基づいて、特定成分の濃度を演算するように構成される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１ないし図５は、本発明の第１の実施の形態を説明するためのものである。
図１に示したように、濃度測定装置１は、バイオセンサ２を用いて試料液中の特定成分の濃度を測定するためものであり、制御部１０、記憶部１１、切換部１２、電圧印加部１３、電流値測定部１４、検知部１５、演算部１６および表示部１７を備えている。
図２および図３に示すように、バイオセンサ２は、基板３、第１および第２スペーサ４０，４１、およびカバー５を有しており、これらによってキャピラリ６が構成されている。
基板３の上面３０には、基板３の長手方向に延びる作用極３１、および第１および第２の対極３２，３３が形成されている。これらの電極３１〜３３は、基板３の短手方向に並んで配置され、かつ両端部３１ａ〜３３ａ，３１ｂ〜３３ｂが露出すようにして絶縁膜３４により覆われている。作用極３１、および第１および第２対極３２，３３の端部３１ａ〜３３ａの間は、試薬部３５により繋げられている。試薬部３５は、たとえば酸化還元酵素および電子伝達物質を含んだ固体状に形成されている。酸化還元酵素や電子伝達物質の種類は、測定対象成分の種類などに応じて選択され、たとえばグルコース濃度を測定する場合には、酸化還元酵素としてグルコースデヒドロゲナーゼやグルコースオキシダーゼが使用され、電子伝達物質としてフェリシアン化カリウムが使用される。
カバー５は、第１および第２スペーサ４０，４１を介して基板３に積層されている。第１および第２スペーサ４０，４１は、一定厚みを有するとともに、基板３の短手方向を一連に覆い、かつ長手方向に並んで配置されている。これにより、第１および第２スペーサ４０，４１は、キャピラリ６の内部における高さ寸法および幅寸法を規定し、ひいてはキャピラリ６の内部の形状を規定している。より具体的には、キャピラリ６は、基板３の短手方向に延びる内部空間を有するものとして形成され、かつ上記内部空間が開口部６０，６１を介してキャピラリ６の外部と連通したものとされている。
バイオセンサ２では、開口部６０から試料液を導入すれば、図４Ａ〜図４Ｄに示したように、試料液Ｂはキャピラリ６の内部を毛細管現象により開口部６１に向けて移動し、最終的には、図４Ｅに示したようにキャピラリ６の内部が試料液Ｂにより充填される。試料液Ｂの移動過程においては、試薬部３５は試料液により溶解させられる。これにより、キャピラリ６の内部に液相反応系が構築される。この液相反応系においては、酸化還元反応が生じ、測定対象成分の量に相関した反応生成物が得られる。測定対象成分がグルコースである場合には、たとえばグルコースが酸化される一方で、電子伝達物質が還元される。還元化された電子伝達物質は、たとえば作用極３１と、少なくとも一方の対極３２，３３とを介して液相反応系に電圧を印加することによって電子を放出する。電子伝達物質から放出された電子は、作用極３１に供給される。
図１に示した制御部１０は、各部１２〜１７の動作を制御するためのものである。
記憶部１１は、各部１２〜１７を動作させるために必要なプログラムやデータを記憶している。記憶部１１が記憶しているデータとしては、たとえば応答電流値（またはこれを換算して得られる電圧値）と血糖値との関係を示す検量線に関するもの、演算部１６における濃度演算において使用される補正値に関するものが挙げられる。補正値に関するデータは、たとえば作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間が液絡してから、作用極３１および第２の対極３３の端部３１ａ，３３ａの間が液絡するまでの所要時間との関係を示すテーブルや数式として記憶されている。
切換部１２は、第１および第２切換スイッチ１２ａ，１２ｂを有している。これらの切換スイッチ１２ａ，１２ｂは、制御部１０によって個別にオン・オフさせられる。したがって、第１および第２切換スイッチ１２ａ，１２ｂをオン・オフさせることにより、第１の対極３２あるいは第２の対極３３が電圧印加部１３や電流値測定部１４に導通接続されるか否かを選択することができる。
電圧印加部１３は、作用極３１と対極３２，３３との間に電圧を印加するためのものである。この電圧印加部１３は、乾電池や充電池などの直流電源を有している。
電流値測定部１４は、作用極３１と少なくとも一方の対極３２，３３との間に電圧を印加したときの応答電流値を測定するためのものである。
検知部１５は、キャピラリ６の内部に試料液を導入したときに、作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間が液絡したか否か、あるいは作用極３１および第２の対極３３の端部３１ａ，３３ａの間が液絡したか否かを判断するためのものである。
演算部１６は、作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間が液絡してから、作用極３１および第２の対極３３の端部３１ａ，３３ａの間が液絡するまでの所要時間を演算し、この所要時間から濃度演算に必要な補正値を演算し、あるいはこの補正値と電流値測定部１４において測定された電流値に基づいて、試料液中の特定成分における濃度を演算するためのものである。
表示部１７は、演算部１６における濃度演算結果の他、エラー表示などを行うためのものである。表示部１７は、たとえば液晶ディスプレイにより構成される。
制御部１０、記憶部１１、検知部１５、および演算部１６のそれぞれは、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを単独で、あるいはそれらを組み合わせて構成することができるが、上記各部１０，１１，１５，１６の全てを、１つのＣＰＵに対して複数のメモリを接続することにより構成することもできる。
以下、濃度測定装置１およびバイオセンサ２を用いた血糖値測定手法について、図１ないし図４に加えて、図５に示すフローチャートをも参照しつつ説明する。ただし、濃度測定装置１においては、バイオセンサ２を装着する前には、第１切換および第２切換スイッチ１１ａ，１１ｂがオン状態とされているものとする。
血糖値測定においては、まず濃度測定装置１に対してバイオセンサ２を装着し、バイオセンサ２の開口部６０または開口部６１を介して、キャピラリ６の内に血液を導入する。
一方、濃度測定装置１では、電圧印加部１３によってバイオセンサ２の作用極３１と第１の対極３２の間、および作用極３１と第２の対極３３の間に電圧を印加する（Ｓ１）。このとき、電流値測定部１４においては、応答電流値が測定される（Ｓ２）。
検知部１５では、作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間が血液によって液絡したか否か、あるいは作用極３１および第２に対極３３の端部３１ａ，３３ａの間が血液によって液絡したか否かが判断される（Ｓ３）。この判断は、検知部１５において、電流値測定部１４によって測定された応答電流値をモニタリングするとともに、応答電流値が予め定められた閾値よりも大きいか否かにより判断される。検知部１５においては、応答電流値が閾値よりも大きい場合には、たとえば図４Ｃに示したような状態となっていて、液絡が生じたと判断し（Ｓ３：ＹＥＳ）、そうでない場合には、たとえば図４Ａまたは図４Ｂに示した状態となっていて、液絡が生じていないと判断する（Ｓ３：ＮＯ）。
検知部１５において液絡が検知されない場合には（Ｓ３：ＮＯ）、検知部１５では液絡が検知されるまで（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｓ２の電流値測定およびＳ３の判断を繰り返し行う。この場合、Ｓ２での応答電流値の測定は、たとえば０．０５〜０．２ｓｅｃ毎に行われる。ただし、所定回数の判断を終え、あるいは一定時間経過しても液絡が検知されない場合には、エラー処理を行うようにしてもよい。
一方、検知部１５において液絡が検知された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、キャピラリ６の内部への血液の導入が開始されたと判断し、制御部１０が第１および第２切換スイッチ１２ａ，１２ｂのうちの片方の切換スイッチ１２ａ（１２ｂ）をオフ状態とする（Ｓ４）。たとえば、作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間の液絡が検知された場合には、開口部６１からキャピラリ６の内部に血液が導入されたと判断し、第１切換スイッチ１２ａをオフ状態とする。これにより、作用極３１および第２の対極３３を用いての電圧印加および電流値測定が可能な状態とされる。一方、作用極３１および第２の対極３３の端部３１ａ，３３ａの間の液絡が検知された場合には開口部６０からキャピラリ６の内部に血液が導入されたと判断し、第２切換スイッチ１２ｂをオフ状態とする。これにより、作用極３１および第１の対極３２を用いての電圧印加および電流値測定が可能な状態とされる。
片方の切換スイッチ１２ａ（１２ｂ）をオフ状態とした後は、電流値測定部１４によって応答電流値を測定し（Ｓ５）、検知部１５において再び液絡の検知が行われる（Ｓ６）。Ｓ６では、たとえばＳ３において作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間の液絡が検知された場合には、作用極３１および第２の対極３２の端部３１ａ，３３ａの間が液絡したか否かが検知される。一方、Ｓ３において作用極３１および第２の対極３３の端部３１ａ，３３ａの間の液絡が検知された場合には、作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間が液絡したか否かが検知される。Ｓ６における液絡が生じているか否かの判断、および液絡が検知されない場合（Ｓ６：ＮＯ）の処理については、Ｓ３の場合と同様にして行われる。
Ｓ６において液絡が検知された場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、演算部１６では、Ｓ３において液絡が検知（図４Ｃ参照）されてからＳ６において液絡が検知（図４Ｄ参照）されるまでの所要時間を演算し（Ｓ７）、この所要時間から補正値を演算する（Ｓ８）。補正値は、記憶部１１に記憶されている所要時間と補正値との関係を示す対応テーブルに基づいて演算される。補正値は、演算用の応答電流値（またはこれを換算して得られる電圧値）を補正するためのものとして取得してもよいし、検量線を用いて演算される演算値を補正するためのものとして取得してもよい。
一方、検知部１５においては、Ｓ６において液絡が検知されてから一定時間が経過したか否かが判断される（Ｓ９）。この判断は、検知部１５において一定時間が経過したと判断されるまで（Ｓ９：ＹＥＳ）、繰り返し行われる。検知部１５において一定時間が経過したと判断された場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、制御部１０がＳ４においてオフ状態にした切換スイッチ１２ａ（１２ｂ）をオン状態にし（Ｓ１０）、電流値測定部１４において演算用の応答電流値を測定する（Ｓ１１）。ただし、Ｓ１１での電流値測定においては、必ずしもＳ４においてオフ状態にした切換スイッチ１２ａ（１２ｂ）をオン状態にする必要はない。また、Ｓ６において液絡が検知されてから特定時間ごとに応答電流値を測定し、Ｓ６での液絡検知から一定時間経過後の応答電流値をサンプリングして、そのサンプリングした応答電流値を演算用の応答電流値として採用してもよい。Ｓ１１での応答電流値の取得は、Ｓ３において液絡が検知されてから一定時間経過後に行うようにしてもよい。
次いで、演算部１６においては、演算用の応答電流値および補正値に基づいて血糖値が演算される（Ｓ１２）。血糖値の演算は、たとえば応答電流値（またはこれを換算して得られる電圧値）と血糖値との関係を示す検量線を用いて行われる。Ｓ１２での演算結果は、表示部１７において表示される（Ｓ１３）。
試料液として全血を用いる場合には、試料液の中には測定対象成分以外に血球成分が含まれていることになる。血液における血球成分の割合は、ヘマトクリット値として表され、このヘマトクリット値の大小は測定値に影響を与える。一方、ヘマトクリット値の大きな血液ほど粘度が高くなり、キャピラリ６の内部での移動速度が小さくなる。したがって、キャピラリ６の内部における血液の移動速度を考慮して血糖値の演算を行えば、ヘマトクリット値の影響を考慮したより適切な演算値を得ることができる。
本実施の形態では、たとえば作用極３１および第１の対極３２の端部３１ａ，３２ａの間が液絡してから、作用極３１および第２の対極３３の端部３１ａ，３３ａの間が液絡するまでの時間を測定することにより、濃度測定装置１において血液の移動速度が把握されるようになっている。そのため、血液のヘマトクリット値を予め測定しておいたり、あるいは濃度測定装置１に対してヘマトクリット値を入力する必要がない。これにより、血糖値の測定を行う際の測定者や使用者の負担が軽減され、しかもヘマトクリット値を考慮したより適切な測定結果が得られる。
図６ないし図１０は、本発明の第２の実施の形態を説明するためのものである。これらの図においては、先の実施の形態において説明した部材や要素などと同様なものについて同一の符号を付してあり、それらについての重複説明は以下においては省略する。
図７および図８に示したように、バイオセンサ２′は、基板３′、スペーサ４′、およびカバー５′を有しており、これらによってキャピラリ６′が構成されている。
基板３′の上面３０′には、作用極３１′および対極３２′が形成されている。作用極３１′は、大部分が基板３′の長手方向に延びており、かつ端部３１ａ′が基板３の短手方向に延びている。対極３２′は、大部分が基板３′の長手方向に延びている。対極３２′の端部３２Ａには、短手方向に延びる２つの延出部３２Ａａ，３２Ａｂが設けられている。第２延出部３２Ａｂは、第１延出部３２Ａａに比べて表面積が大きくなされている。もちろん、第１および第２延出部３２Ａａ，３２Ａｂは、同程度の大きさに形成されていてもよい。
第１および第２延出部３２Ａａ，３２Ａｂの間には、作用極３１′の端部３１ａ′が位置している。第１延出部３２Ａａ、端部３１ａ′、および第２延出部３２Ａｂが基板３の長手方向に並んでおり、これらの部分３１ａ′，３２Ａａ，３２Ａｂを繋ぐようにして試薬部３５が設けられている。
スペーサ４′は、キャピラリ６′の内部の高さ寸法を規定するためのものである。このスペーサ４′には、先端部が開放したスリット４０′が形成されている。スリット４０′は、キャピラリ６′の内部の幅寸法を規定するためのものであり、スリット４０′における先端の開放部は、キャピラリ６′の内部に試料液を導入するための供給口６０′を構成するためのものである。
カバー５′は、排出口５０′を有している。排出口５０′は、キャピラリ６′の内部の気体を外部に排出するためのものであり、キャピラリ６′の内部と連通している。
これに対して、図６に示した濃度測定装置１′は、図１に示した本発明の第１の実施の形態の濃度測定装置１と同様に、制御部１０、記憶部１１、電圧印加部１３、電流値測定部１４、検知部１５、演算部１６および表示部１７を備えている。ただし、図７および図８に示したように、バイオセンサ２′の対極３２′が１つであるため、図６に示した濃度測定装置１′においては、切換部が省略されている。また、濃度測定装置１′の記憶部１１に記憶されているプログラムおよびデータは、先に説明した濃度測定装置１（図１参照）のものとは一部異なったものとなっている。
次に、濃度測定装置１′およびバイオセンサ２′を用いた血糖値測定手法について、図６ないし図８に加えて、図９および図１０に示すフローチャートをも参照して説明する。
血糖値測定においては、まず濃度測定装置１′に対してバイオセンサ２′を装着し、バイオセンサ２′の供給口６０′を介して、キャピラリ６′の内に血液を導入する。
一方、濃度測定装置１′では、電圧印加部１３によってバイオセンサ２′の作用極３１′と対極３２′との間に電圧を印加する（Ｓ２１）。このとき、電流値測定部１４においては、応答電流値が測定され（Ｓ２２）、この応答電流値に基づいて、作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第１延出部３２Ａａとの間が血液によって液絡したか否かが判断される（Ｓ２３）。この判断は、検知部１５において電流値測定部１２によって測定された応答電流値をモニタリングするとともに、応答電流値が予め定められた閾値よりも大きいか否かにより判断される。検知部１５においては、応答電流値が閾値よりも大きい場合には、作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第１延出部３２Ａａとのに液絡が生じたと判断し（Ｓ２３：ＹＥＳ）、そうでない場合には、液絡が生じていないと判断する（Ｓ２３：ＮＯ）。
検知部１５において液絡が検知されない場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、検知部１５では液絡が検知されるまで（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｓ２２における応答電流値の測定およびＳ２３の判断を繰り返し行う。この場合、Ｓ２２における応答電流値の測定は、たとえば０．０５〜０．２ｓｅｃ毎に行われる。ただし、Ｓ２３における判断を所定回数終え、あるいは一定時間経過しても液絡が検知されない場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、エラー処理を行うようにしてもよい。
一方、検知部１５において液絡が検知された場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、検知部１５はキャピラリ６′の内部への血液の導入が開始されたと判断し、作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第２延出部３２Ａｂとの間が血液によって液絡したか否かが判断される（Ｓ２４）。Ｓ２４により、キャピラリ６′の内部に測定に必要な量の血液が供給されたか否かが判断される。Ｓ２４における液絡検知処理は、たとえば図１０に示したフローチャートに則して行われる。
液絡検知処理においては、電流値測定部１４において一定時間ごとに応答電流値の測定が行われるが、最初の測定によって応答電流値Ａを取得し（Ｓ３１）、次のサンプリングによって、応答電流値Ｂを得る（Ｓ３２）。次いで、応答電流値Ｂから応答電流値Ａを差し引いて、増加量αを演算する（Ｓ３３）。次に、次のサンプリングによって、応答電流値Ｃが得るとともに（Ｓ３４）、この応答電流値Ｃから前回の応答電流値Ｂを差し引いて、増加量βを演算する（Ｓ３５）。
次に、この増加量βと前回の増加量αとの差分が、予め設定された閾値γよりも大きいか否かを判別し（Ｓ３６）、今回の増加量βと前回の増加量αとの差分が閾値γよりも大きければ（Ｓ３６：ＹＥＳ）、検知部１５は、作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第２延出部３２Ａｂとの間が血液によって液絡したと判断する（Ｓ３７）。一方、今回の増加量βと前回の増加量αの差分が閾値γよりも小さければ（Ｓ３６：ＮＯ）、検知部１５は液絡が生じていないと判断し、今回の測定電流値Ｃを電流値Ｂとおき（Ｓ３８）、今回の増加量βを前回の増加量αとおき（Ｓ３９）、次回の測定電流値を得ることにより、Ｓ３１〜Ｓ３６までの手順を繰り返す。
キャピラリ６′の内部に構築された液相反応系においては酸化還元反応が進行し、バイオセンサ２′では第２延出部３２Ａｂの表面積が第１延出部３２Ａａの面積よりも大きくされている。そのため、第２延出部３２Ａｂの表面に血液が到達した場合には、測定される応答電流値に大きな変化が生じ得る。したがって、Ｓ２４における液絡検知処理においては、応答電流値の急激な変化に基づいて容易かつ確実に作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第２延出部３２Ａｂとの間が液絡したことを検知することができる。
一方、検知部１５においては、Ｓ２４（Ｓ３７）において液絡が検知されたときの応答電流値を取得する。この応答電流値は、たとえば記憶部１１において記憶される。検知部１５においてはさらに、Ｓ２４（Ｓ３７）において液絡が検知されてから一定時間が経過したか否かが判断される（Ｓ２６）。この判断は、検知部１５において一定時間が経過したと判断されるまで（Ｓ２６：ＹＥＳ）、繰り返し行われる。検知部１５において一定時間が経過したと判断された場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、電流値測定部１４において演算用の応答電流値を測定する（Ｓ２７）。ただし、Ｓ２４（Ｓ３７）において液絡が検知されてから特定時間ごとに応答電流値を測定し、Ｓ２４（Ｓ３７）での液絡検知から一定時間経過後の応答電流値をサンプリングして、そのサンプリングした応答電流値を演算用の応答電流値として採用してもよい。Ｓ２７での応答電流値の取得は、Ｓ２３において液絡が検知されてから一定時間経過後に行うようにしてもよい。
次いで、演算部１６においては、血糖値が演算される（Ｓ２８）。血糖値の演算は、たとえばＳ２７において測定した演算用の応答電流値とＳ２５において測定した応答電流値との差分を演算し、この差分と記憶部１１に記憶された検量線により行われる。血糖値の演算結果は、表示部１７に表示される（Ｓ２９）。
上述したように、従来においては、たとえば予め設定した閾値と、測定される応答電流値とを比較してキャピラリに対して測定に十分な量の血液が供給されたか否かを判断していた。これに対して、本実施形態では、作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第２延出部３２Ａｂとの間が液絡したことを応答電流値の増加量に基づいて検知するようにしている（Ｓ３６）。つまり、この方法では、従来のような閾値と応答電流値との比較というような絶対的な比較ではなく、測定される応答電流値相互間の相対的な比較により液絡の検知を行うようにしている。そのため、ヘマトクリット値の大小が測定される応答電流値に影響を与えるとしても、その影響を受けることなく液絡の検知を行うことができる。したがって、キャピラリ６′に対して測定に必要な量の血液が供給されたか否かということを、確実に検知することができるようになる。
本実施の形態では、Ｓ２８における血糖値の演算は、Ｓ２７において測定される応答電流値とＳ２５において測定される応答電流値との差分に基づいて行われる。この差分も相対的比較量であるため、ヘマトクリット値の大きさの影響を排除した濃度演算が可能となり、より適切な濃度測定を行うことがでるようになる。
本実施の形態においては、先に説明した第１の実施の形態と同様な補正を行うようにしてもよい。つまり、Ｓ２３において作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第１延出部３２Ａａとの間の液絡が検知されてから、Ｓ２４（Ｓ３７）において作用極３１′の端部３１ａ′と対極３２′の第２延出部３２Ａｂとの間の液絡が検知されるまでの所要時間を演算し、この所要時間に基づいて補正を行うようにしてもよい。
本発明は、上述した第１および第２の実施に形態において説明した例には限定されない。本発明は、たとえば試料液として血液以外のもの、たとえば尿を使用する場合、測定対象成分がグルコース以外のもの、たとえばコレステロールである場合などについて適用できる。本発明は、ヘマトクリット値に限らず、応答電流値に影響を与える他の要因、たとえば試料液の乳びの程度や溶血の程度を考慮した濃度測定にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態を説明するためのものであり、濃度測定装置にバイオセンサを装着した状態を示す模式図である。
図２は、図１に示されたバイオセンサの全体斜視図である。
図３は、図２に示したバイオセンサの分解斜視図である。
図４Ａ〜図４Ｅは、キャピラリ内における血液の移動状態を説明するためのものであり、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面に相当する断面図である。
図５は、濃度測定処理動作を説明するためのフローチャートである。
図６は、本発明の第２の実施の形態を説明するためのものであり、濃度測定装置にバイオセンサを装着した状態を示す模式図である。
図７は、図６に示されたバイオセンサの全体斜視図である。
図８は、図７に示したバイオセンサの分解斜視図である。
図９は、濃度測定処理動作を説明するためのフローチャートである。
図１０は、濃度測定処理動作における液絡検知処理を説明するためのフローチャートである。
図１１は、従来のバイセンサの一例を示す分解斜視図である。
図１２は、図１１に示したバイオセンサの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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