(57)【要約】  試料流体中の分析対象を定量的に測定する装置は、触媒を有する電気化学セルを保持するホルダーと、電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを発生する波形発生器と、電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を検出する検出器と、電流信号を記憶する記憶装置と、電流信号を分析対象の濃度と関連付ける処理装置と、を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料流体中の分析対象を定量的に測定する方法であって、
少なくとも１つの触媒を有する電気化学セルに分析対象を含有する試料流体を加える工程と、
前記電気化学セルに対して、電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを適用する工程と、
前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を測定する工程と、
前記電流信号を前記試料流体中の前記分析対象の量と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電圧バイアスは、一定値を有する直流（ＤＣ）成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電圧バイアスは、時間変化値を有する直流（ＤＣ）成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
更に、
電荷量を計算するために前記電流信号を一定期間にわたって積分する工程と、
前記電荷量を前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の頂点同士を結合する工程と、
前記測定期間におけるある時点での前記曲線の大きさを決定する工程と、
前記大きさを前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の谷間同士を結合する工程と、
前記測定期間におけるある時点での前記曲線の大きさを決定する工程と、
前記大きさを前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の頂点同士を結合する工程と、
電荷量を計算するために前記曲線を一定期間にわたって積分する工程と、
前記電荷量を前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の谷間同士を結合する工程と、
電荷量を計算するために前記曲線を一定期間にわたって積分する工程と、
前記電荷量を前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定期間は、およそ０．５〜６０秒の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記分析対象はグルコースであり、前記少なくとも１つの触媒はグルコースオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記分析対象はコレステロール又はコレステロールエステルの少なくとも１つを含み、前記少なくとも１つの触媒はコレステロールオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記分析対象は、物質代謝産物、ホルモン、生理的成分、バイオマーカー、薬物又は非治療的化合物の１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記分析対象は、トリグリセリド、乳酸、Ｔ４、ＴＳＨ、アルブミン、ヘモグロビン、タンパク質、炭水化物、脂質、デオキシリボ核酸、リボ核酸、抗癲癇剤、抗生物質、重金属又は毒素の１つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
試料流体中の分析対象を定量的に測定する装置であって、
少なくとも１つの触媒を有する電気化学セルを保持するホルダーと、
電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを発生する電圧発生器と、
前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を検出する検出器と、
前記電流信号を記憶する記憶装置と、
前記電流信号を前記測定対象の濃度と関連付ける処理装置と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の１つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記電圧バイアスは、前記測定期間にわたって一定値を有する直流（ＤＣ）成分を含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記電圧バイアスは、前記測定期間にわたって時間変化する値を有する直流（ＤＣ）成分を含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記測定期間は、およそ０．５〜６０秒の範囲であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記分析対象はグルコースであり、前記少なくとも１つの触媒はグルコースオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記分析対象はコレステロール又はコレステロールエステルの１つを含み、前記少なくとも１つの触媒はコレステロールオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
前記分析対象は、物質代謝産物、ホルモン、生理的成分、バイオマーカー、薬物又は非治療的化合物の１つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２５】
試料流体中のグルコースを定量的に測定する装置であって、
グルコースオキシダーゼを有する電気化学セルを保持するホルダーと、
電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを発生する電圧発生器と、
前記電気化学セルを介して一定測定期間に、前記電位プロフィールに応答して生成された電流信号を検出する検出器と、
前記電流信号を記憶する記憶装置と、
前記電流信号を前記分析対象の濃度と関連付ける処理装置と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記電位プロフィールは、およそ０．１Ｖから１．０Ｖまでの範囲の電圧バイアスを含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記電位プロフィールは、およそ０．０１Ｖから０．５Ｖまでの範囲の振幅を有する正弦波を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記電位プロフィールは、およそ０．５Ｈｚから１００Ｈｚまでの範囲の周波数を有する正弦波を含むことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年７月２２日出願の台湾出願第０９３１２１８６１号の優先権を主張する。当該台湾出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
背景
発明の分野
本発明は、一般には電気化学検出に関し、又より詳細には流体試料中の分析対象の濃度を定量的に測定するための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
生物医学的な技術分野において、潜在的な疾病を診断するために、又は健康状態を監視するために、人の体液を分析するべくバイオセンサーが開発されてきた。バイオセンサーは、少なくとも、試料流体中の分析対象の選択的認識のための生物学的要素と、更なる分析のために生物学的信号をリレーするためのトランスデューサ（変換器）装置と、を有する分析装置である。例えば、バイオセンサーは、特定の個人における乳酸塩、コレステロール、ビリルビン、及びグルコース（ブドウ糖）を監視するために一般的に用いられる。特に、血液などの体液中のグルコースの濃度の測定は、糖尿病の個人にとって重大であり、彼等は、彼等の食事におけるグルコース摂取を規制する手段、及び治療効果を監視する手段として、彼等の血液中のグルコースのレベルを頻繁にチェックする必要がある。毎日のインシュリン注射及び食物摂取の厳格な管理を通した血糖の適切な維持管理を伴えば、糖尿病患者のための予後診断は、１型糖尿病の患者にとって優れたものである。糖尿病の個人においては血糖値は綿密に追跡されなければならないため、グルコースの検出のための理想的なバイオセンサーは、精度を妥協することなく単純で操作が簡単である必要がある。
【０００４】
電気化学においては、電気学と化学との間の相互作用は、電気化学反応からの電流、電位（ポテンシャル）、及び電荷（チャージ）に関係する。概して、電位差測定法（ポテンシオメトリック）と電流測定法（アンペロメトリック）との２つのタイプの電気化学測定法がある。電位差測定法の技術は、電流フローを伴わない静的な技術であり、カルシウムイオン、カリウムイオン、及びフッ化物イオンなどのイオン種を監視するために広く用いられてきた。電流測定法の技術は、電位（差）を適用（印加）することによって電子伝達反応を駆動するように用いられる。測定される応答電流は、標的とする分析対象の存在及び／又は濃度に関係している。電流測定法のバイオセンサーは、実用的、高速、且つ、日常的な、検査分析対象の測定を可能にする。
【０００５】
電流測定法の装置の開発における成功は、グルコース、コレステロール、及び種々の薬物を含むいくつかの生体分子のための、電流測定法による検定（評価）をもたらした。一般に、電流測定法のバイオセンサーは、絶縁基板と、２個又は３個の電極と、誘電体層と、触媒としての酵素及び分析対象の酵素酸化中の電子伝達を導入するための少なくとも１つの酸化還元メディエータを収容する領域と、を有する。反応は、分析対象を含有する試料液が反応領域上に加えられた時に進む。メッシュスプレッド（網目展開）と毛管現象との２つの物理的効果が、適用（添加）された試料の反応領域上での一様な分配をガイドするために一般的に用いられている。そして、酸化還元を誘発するために、制御された電位が電極間に適用される。従って、検査分析対象は酸化され、そして付随して起こる酵素とメディエータとの連鎖反応から電子が生成される。適用される電位は、拡散律則電解酸化（diffusion-limited electrooxidation）を駆動するのに十分であるが、不適切な化学反応を活性化するのには不十分である必要がある。短時間の遅延の後、電気化学的な酸化還元によって生成された電流が観察及び測定され、そしてこの電流が試料中の分析対象の存在及び／又は量と関連付けられる。
【０００６】
電流測定法による検出のための従来の技術の例は、ジェンショー（Genshaw）らに対する「電流測定法のセンサーにおけるバイアス低減のための装置」と題された米国特許番号５，６２０，５７９（以下「‘５７９特許」という）、及びスズミンスキ（Szuminsky）らに対する「電流測定法による診断分析のための方法及び装置」と題された米国特許番号ＲＥ．３６，２６８（以下「‘２６８特許」という）に見出すことができる。これらの各参考文献は、電位を供給して電気化学反応を誘発するための異なる方法を提案する。‘５７９特許は、バーンオフ電圧電位である第１の電位を電流測定法のセンサーに適用し、次いでリード電圧電位である第２の電位をその電流測定法のセンサーに適用することによって、分析対象の濃度を測定するための方法を開示する。バーンオフ電圧電位に応答する第１の電流及びリード電圧電位に応答する第２の電流が、分析対象の測定精度を増大するべくバイアス補正値を計算するために測定される。
【０００７】
‘２６８特許は、体液中の生物学的に重要な化合物を定量的に測定するための方法を開示する。‘２６８特許では、電気化学反応の初期段階で如何なる電圧をも供給せず、その初期段階での望まない電力消費を避ける。一定期間後、試料に定電圧が適用されて、そして対応するコットレル電流が測定される。
【０００８】
新世代のバイオセンサーの傾向は、高速応答時間及び更なる高分解能（解像度）の方法論に焦点を合わせている。検出のための改善された信号分解能（解像度）及び効率的な電力消費を達成することができる電気化学検出装置又は方法の提供が望まれる。電気化学反応を誘発するために供給される電位のプロフィール（プロファイル）を修飾することによって検出を達成することもまた望まれる。
【発明の開示】
【０００９】
発明の要約
本発明は、電気化学反応を増進させることができ、又改善された信号分解能を達成することができる装置及び方法に向けられる。本発明は、電気化学反応を誘発（トリガー）するための、電圧バイアスと正弦波などの交流部分とを有する電位プロフィールを提案する。この電位プロフィールを供給することによって、電気化学反応は増進され、又結果的に信号分可能が改善される。本発明の一実施態様によると、分析対象を定量的に測定するための方法であって、酵素を有する電気化学セルに分析対象を含有する試料流体を加える工程と、前記電気化学セルに対して電位プロフィールを適用する工程と、前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を測定する工程と、前記電流信号を前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、を有する方法が提供される。
【００１０】
更に、本発明によると、試料流体中の分析対象の量を測定するための装置であって、触媒を有する電気化学セルを保持するためのホルダーと、電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを発生するための波形発生器と、前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を検出するための検出器と、前記測定期間において検出される前記電流信号を記憶するための記憶装置（メモリー）と、前記電流信号を前記分析対象の濃度と関連付けるための処理装置（プロセッサー）と、を有する装置が提供される。
【００１１】
本発明の更なる特徴及び利点は、一部は以下の記載において説明され、又一部はその記載から明白であり、或いは本発明を実施することによって知り得るだろう。本発明の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される要素及び組み合わせを用いて実現され又達成されるだろう。
【００１２】
上述の要約及び以下の詳細な説明は両方とも、典型的で説明的なものであるに過ぎず、特許を請求する本発明を制限するものではないことを理解されたい。
【００１３】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の一実施態様を図解するものであり、又記述と共に本発明の原理の説明に供するものである。
【００１４】
以下、本発明の実施態様である添付の図面に示された一例をより詳細に参照する。可能な限り、同一又は同様の部分を参照するためには全図面を通して同一の参照番号が用いられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の詳細な説明
図１は、本発明の一実施態様に従う、試料（サンプル）流体中の分析対象の濃度を測定するためのシステム１０のブロック図である。試料流体は、限定されるものではないが、血液、リンパ液、唾液、膣及び肛門の分泌物、尿、糞便、汗、涙、及びその他の体液を含む。図１を参照して、システム１０は、マイクロプロセッサー（マイクロ処理装置）１２、波形発生器１４、セル２０、検出器２１、及び記憶装置（メモリー）２６を有する。
【００１６】
電位プロフィールは、セル２０における電気化学反応を誘発するように設定される。電位プロフィールは、電圧バイアス及び交流部分を有する。交流部分は、ある振幅、及びある周波数での送信を有しており、正弦波、三角波、矩形波、又はそれらの組み合わせを含む。ある濃度の分析対象を含有するある容積の検査試料がセル２０に加えられる。マイクロプロセッサー１２は、検査試料の適用（添加）に応答して、波形発生器１４が設計されたプロフィールに従う電位を発生することを可能とする。例えばナショナル・インスツルメンツ（National Instruments）［テキサス州  オースティン］製のＤＡＱカードなどの種々の市販のデータ収集装置を、波形発生器１４として用いることができる。本発明に従う一実施態様において、分析対象としてグルコースが選択される場合には、電位プロフィールは、０．４Ｖ（ボルト）の電圧バイアスと、０．１Ｖの振幅及び１Ｈｚ（ヘルツ）の周波数を有する正弦波である交流部分と、を有する。一態様では、電圧バイアスは、測定期間にわたって一定値を有する直流（ＤＣ）成分を含む。別の態様では、電圧バイアスは、測定期間にわって時間変化する直流（ＤＣ）成分を含む。更に、分析対象としてグルコースが選択される本発明に従う他の実施態様では、電圧バイアスは、一定又は時間変化（時間依存性）のいずれかである、およそ０．１Ｖから１．０Ｖまでの範囲の値を有していてよく、又正弦波は、０．５Ｈｚから１００Ｈｚまでの範囲の周波数にて、およそ０．０１Ｖから０．５Ｖまでの範囲の振幅を有していてよい。電圧バイアス、振幅及び周波数は、セル２０が変わった場合には変化してよい。
【００１７】
グルコースの測定に向けられた実施態様について議論するが、当業者は、本発明の方法及び装置は、酵素などの適切な触媒を選択することによって、その他の分析対象の測定のためにも用い得ることを理解するだろう。分析対象の例は、グルコース、コレステロール、トリグリセリド又は乳酸などの物質代謝産物、Ｔ４又はＴＳＨ（甲状腺刺激ホルモン）などのホルモン、アルブミン又はヘモグロビンなどの生理的成分、タンパク質、脂質、炭水化物、デオキシリボ核酸又はリボ核酸を含むバイオマーカー（生物指標）、抗癲癇剤又は抗生物質などの薬物、又は重金属又は毒素などの非治療的化合物を含む。
【００１８】
波形発生器１４によって生成された電位プロフィールは、セル２０に適用（印加）される。そこで電気化学反応が起こる電気化学セルであるセル２０は、予めそこに適用されている酵素を収容している。電気化学反応は、少なくとも１つの電子伝達作用物質を介して起こる。生体分子Ａを考えると、酸化還元プロセスは次の反応式によって記述される（「ｏｘ」は酸化型；「ｒｅｄ」は還元型）。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
生体分子Ａは、適切な酵素の存在下で、電子伝達作用物質ＣによってＢへと酸化される。次いで、電子伝達作用物質Ｃは、セル２０の電極において酸化される。下記式中ｎは整数である。電子は電極によって集められ、そして結果として生じる電流が測定される。
【００２１】
【化２】
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【００２２】
当業者は、同じ結果を達成できる多くの異なる反応機構があることを理解するだろう。式１及び２は、そのような反応機構の非制限的な例である。
【００２３】
一例として、グルコース分子と２個のフェリシアン化物アニオンとは、グルコースオキシダーゼ（ブドウ糖酸化酵素）の存在下で、次の式によって、グルコノラクトン（gluconolacton）、２個のフェロシアン化物アニオン、及び２個のプロトンを生成する。
【００２４】
【化３】
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【００２５】
グルコース存在量は、フェロシアン化物アニオンをフェリシアン化物アニオンへと電解酸化すること、及び渡された電荷を測定することによって検定（評価）される。上述のプロセスは、次の式によって記述される。
【００２６】
【化４】
2008507691.tif 000006
【００２７】
本発明の好ましい一実施態様では、グルコースのための適切な酵素はグルコースオキシダーゼであり、そして電気化学セル２０における試薬は次の処方、即ち、６００ｕ／ｍｌのグルコースオキシダーゼ、０．４Ｍのフェリシアン化カリウム、０．１Ｍのリン酸緩衝液、０．５Ｍの塩化カリウム、及び２．０ｇ／ｄｌのゼラチンを含む。
【００２８】
別の例では、試料流体中に含まれる総コレステロール量（コレステロール及びコレステロールエステルを含んでいてよい）が測定対象である。セル２０内に提供される適切な酵素は、コレステロールエステラーゼ及びコレステロールオキシダーゼを含む。コレステロールエステルは、下記式で示されるように、コレステロールエステラーゼの存在下でコレステロールへと加水分解される。
【００２９】
【化５】
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【００３０】
次いで、コレステロールは、下記式で示されるように、コレステノンへと酸化される。
【００３１】
【化６】
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【００３２】
総コレステロール量は、フェロシアン化物アニオンをフェリシアン化物アニオンへと電解酸化すること、及び渡された電荷を測定することによって検定（評価）される。
【００３３】
【化７】
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【００３４】
検出器２１は、セル２０からの出力電流信号を検出する。マイクロプロセッサー１２は、その電流信号を処理及び分析し、そして処理された電流信号をグルコースの濃度と関連付ける。電流信号を処理するための方法については、図４を参照して詳細に議論する。記憶装置２６は、処理されたデータ及び同一の電位プロフィールの下での電流と濃度との関係（電流−濃度相関）を記憶する。システム１０は更に、検出結果の表示のための表示装置（図示せず）を有していてよい。
【００３５】
図２は、本発明の一実施態様に従う、分析対象の濃度を測定するための装置４０の概略図である。図２を参照して、装置４０は、ホルダー４２、検出器４３、波形発生器４４、マイクロプロセッサー４５及び記憶装置４６を有する。ホルダー４２は、セル２０を受容して保持する。記憶装置４６には、例えば、分析対象の種々の濃度とそれに対応する電流レベルとの関係である、濃度と電流との関係（濃度−電流相関）を特定する、ルックアップテーブルが格納（保存）されている。波形発生器４４は、その濃度と電流との関係（濃度−電流相関）を確立するために用いられたものと実質的に同一のプロフィールを有する電位プロフィールを発生する。この電位プロフィールは、セル２０に対して適用される。検出器４３は、セル２０から供給される電流信号を検出する。マイクロプロセッサー４５は、その電流信号を処理し、そして処理結果を濃度と関連付ける。
【００３６】
装置４０に挿入されるようになっているセル２０は、導電性接点（群）２０２と、導電性接点（群）２０２に電気的に接続された（図示せず）電極（群）２０４、２０６と、を有する。電極（群）２０４、２０６は、分析対象のための酵素などの適切な触媒が供給されている反応領域２０８に配置されている。分析対象を含有する試料液が、反応領域２０８においてセル２０に加えられると、分析対象及び電子伝達作用物質が関与する反応が、式１及び２に関して上述したようにして進む。その後、波形発生器４４からの電位プロフィールがセル２０に対して適用されると、式２及び４に関して上述したようにして生成された電流フローが装置４０によって検出される。検出された電流レベルは、マッピング、線形補間又はその他の方法によって、記憶装置４６内に記憶されているルックアップテーブルと比較される。装置４０の指示器（インジケータ，表示器）４８は、その試料液についてのグルコースレベルを表示する。
【００３７】
図３Ａは、種々の濃度で分析対象を含有する試料流体に対して定電圧を適用（印加）した実験結果を示すプロットである。図３Ａを参照すると、０．４Ｖの定電圧が、それぞれ２３０ｍｇ／ｄｌ、１１１ｍｇ／ｄｌ、８０ｍｇ／ｄｌ及び０ｍｇ／ｄｌの濃度でグルコースを含有する試料流体に適用されている。これらの試料流体のグルコース濃度は、下記の各反応に基づくカラメトリー法（比色分析法）（colometric method）によって決定した。
【００３８】
【化８】
2008507691.tif 000010
【００３９】
応答電流は、曲線Ｌ230DC、Ｌ111DC、Ｌ80DC及びＬ0DCによって表される。初期段階、例えば、０〜０．５秒においては、不安定な電気化学反応に起因して不安定な電流が発生することがある。更に、応答電流の大きさ（規模）は、電気化学反応が進むことで、時間と共に低下する。
【００４０】
図３Ｂは、本発明の一実施態様に従って、種々の濃度で分析対象を含有する試料流体に対して電位プロフィールを適用（印加）した実験結果を示すプロットである。図３Ｂを参照すると、０．４Ｖの電圧バイアスと、０．１Ｖの振幅及び１Ｈｚの周波数を有する正弦波と、を有して成る電位プロフィールが、それぞれ２３０ｍｇ／ｄｌ、１１１ｍｇ／ｄｌ、８０ｍｇ／ｄｌ及び０ｍｇ／ｄｌの濃度でグルコースを含む電気化学セルに適用されている。
【００４１】
応答電流は、曲線Ｌ230AC、Ｌ111AC、Ｌ80AC及びＬ0ACによって表される。米国糖尿病患者協会（American Diabetics Association：ＡＤＡ）によると、血糖は、標準的には食前において５０〜１００ｍｇ／ｄｌの範囲に収まり、食後において概ね１７０ｍｇ／ｄｌ未満のレベルまで上昇する。上記選択範囲である０〜２３０ｍｇ／ｄｌは、糖尿病の個人を対象とすることができるものであり、ＡＤＡによって提唱される標準の範囲よりも広い範囲である。
【００４２】
図３Ｃは、試料流体に対して定電圧を適用した実験結果と、電位プロフィールを適用した実験結果との比較を示すプロットである。図３Ｃを参照すると、曲線Ｌ111DC1、Ｌ111DC2は、それぞれ０．４Ｖ、０．５Ｖの定電圧を１１１ｍｇ／ｄｌのグルコースを含有する試料流体に対して適用することによって測定された応答電流信号を表す。又、曲線Ｌ111ACは、０．４Ｖの電圧バイアスと、０．１Ｖの振幅及び１Ｈｚの周波数を有する正弦波と、を有して成る電位プロフィールを、１１１ｍｇ／ｄｌのグルコースを含む電気化学セルに対して適当することによって測定された応答電流信号を表す。曲線Ｌ111ACは、曲線Ｌ111DC1及びＬ111DC2と比較して、より高い電流応答（感度）を有し、それによってより高い分解能を有することが分かる。特に、曲線Ｌ111ACと曲線Ｌ111DC2とを互いに比較し合うと、曲線Ｌ111ACは曲線Ｌ111DC2よりも高い分解能を有しており、これは電位プロフィールを用いる方法が有利であることを意味する。
【００４３】
図４は、本発明の一実施態様に従う、電流信号を処理するための方法を説明するプロットである。図４を参照すると、図３Ｂに示される曲線Ｌ80ACに関する一例として、曲線Ｌ80ACの複数の頂点同士が、例えばカーブフィッティング（曲線のあてはめ）によって、頂点曲線ＬP80を形成するために結合（連結）されている。別の態様では、曲線Ｌ80ACの複数の谷間同士が、谷間曲線ＬV80を形成するために結合（連結）される。電流信号を分析対象、即ち、グルコースの濃度と関連付けるために、第１の例では、応答曲線の頂点曲線の電流の大きさが、およそ６０秒間の測定期間中のある時点において測定される。その時点は、如何なる不安定な反応の影響もない、応答曲線の安定電流領域から選択されるべきである。第２の例では、応答曲線の谷間曲線の電流の大きさが、ある時点で測定される。応答曲線Ｌ0AC、Ｌ80AC、Ｌ111AC及びＬ230ACに関する一例として、上記第１の例及び第２の例を表１において要約する。
【００４４】
表１は、電流信号を試料流体中の分析対象の量と関連付ける方法の実験結果を示す。特に、表１の第２欄及び第３欄は、それぞれ本発明の上述の第１の例、第２の例に従う方法について示しており、電流の大きさは電位プロフィール（図３Ｂに示されるものと同一）が適用された直後の４秒目（第４秒）において取り込まれている。因みに、表１の最後の欄は、定電圧が適用された直後の４秒目において電流の大きさを測定する方法について示している。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
更に、第３の例では、電荷量を計算（算出）するために、応答曲線は一定期間にわたって積分される。第４の例では、電荷量を計算するために、応答曲線の頂点曲線が一定期間にわたって積分される。第５の例では、電荷量を計算するために、応答曲線の谷間曲線が一定期間にわたって積分される。カーブフィッティング及び積分などの演算は、マイクロプロセッサー１２において実行することができる。応答曲線Ｌ0AC、Ｌ80AC、Ｌ111AC及びＬ230ACに関する一例として、上記第３の例、第４の例及び第５の例を表２において要約する。
【００４７】
表２は、電流信号を分析対象の量と関連付ける他の方法の実験結果を示す。特に、表２の第２欄、第３欄及び第４欄は、それぞれ本発明の上述の第３の例、第４の例、第５の例に従う方法について示しており、曲線は電位プロフィールが適用された直後の１秒目から６秒目までの期間にわって積分されている。因みに、表２の最後の欄は、定電圧が適用された直後の同一の期間にわたって応答曲線を積分する方法について示している。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
図５は、本発明の一実施態様に従う、電流信号を分析対象の濃度と関連付けるための方法を示すフロー図である。図５を参照すると、ステップ５０２において、濃度の分析対象を含有する試料が、セル２０に適用される。次に、ステップ５０４において、電圧バイアス及び交流部分を含む電位プロフィールが、試料に適用される。次いで、ステップ５０６において、応答電流信号が測定される。ステップ５０８において、マイクロプロセッサー１２は、応答電流を処理して、分析対象に関する濃度と電流との関係（濃度−電流相関）を導き出す。応答電流の処理において、表１及び表２に関して上述したような本発明に従う方法を用いることができる。この濃度と電流との関係（濃度−電流相関）は、ルックアップテーブルの形態で記憶装置４６内に記憶することができる。
【００５０】
上述の本発明の好ましい実施態様の開示は、例示及び説明のために提示したものであり、網羅的であること或いは本発明を開示された厳密な形態に限定することを意図したものではない。上述の開示に鑑みれば、当業者には、本明細書に記載された実施態様の多くの変更及び修飾が明らかであろう。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲、及びその均等範囲によってのみ規定されるべきものである。
【００５１】
更に、本発明の代表的な実施態様を説明するに当たり、本明細書は、本発明の方法及び／又はプロセスを特定の一連のステップとして提示している場合がある。しかし、その方法又はプロセスが本明細書で説明されている特定のステップの順序に依存しない範囲においては、その方法又はプロセスは記載された特定の一連のステップに限定されるべきではない。当業者であれば、その他の一連のステップが可能であることを理解するだろう。従って、本明細書において説明されている特定のステップの順序は、特許請求の範囲の限定として解釈されるべきではない。更に、本発明の方法及び／又はプロセスに向けられた特許請求の範囲は、その各ステップが記載された順番で実行されることに限定されるべきではなく、当業者はその順番が変更可能であり、依然として本発明の精神及び範囲内にあることを容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の一実施態様に従う、試料流体中に含まれる分析対象の濃度を測定するためのシステムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施態様に従う、分析対象の濃度を測定するための装置の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、種々の濃度レベルで分析対象を含有する試料流体に対して定電圧を適用した実験結果を示すプロットである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施態様に従って、種々の濃度レベルで分析対象を含有する試料流体に対して電位プロフィールを適用した実験結果を示すプロットである。
【図３Ｃ】図３Ｃは、試料流体に対して定電圧を適用した実験結果と、電位プロフィールを適用した実験結果との比較を示すプロットである。
【図４】図４は、本発明の一実施態様に従う、電流信号を処理するための方法を説明するプロットである。
【図５】図５は、本発明の一実施態様に従う、電流信号を分析対象の濃度と関連付けるための方法を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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