(57)【要約】  バイオセンサのアッセイに適当な時点で検査シーケンスタイマーを始動することができるように、試料による検査チャンバの充填がほぼ停止した時点の判定を可能とする方法及びシステムについて記載する。この判定を用いて、バイオセンサの最初の充填後にバイオセンサが更なる流体試料によって充填されたか否かを評価することもできる。これらの方法及びシステムにより、より正確な分析物の検査結果を得ることができる。【選択図】図７Ｄ
2015534090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査ストリップと、該検査ストリップの少なくとも２つの電極に接続された対応するコネクタを受容するように構成された検査ストリップポートに結合されたマイクロプロセッサを有する分析物モニタとによって、流体試料から分析物濃度を決定する方法であって、
流体試料を前記少なくとも２つの電極上に付着する工程と、
前記少なくとも２つの電極により前記流体試料のキャパシタンスを測定する工程と、
前記測定する工程において測定されたキャパシタンスが、第１の閾値を上回るか否かを評価する工程と、
前記測定されたキャパシタンスが前記第１の閾値を上回らない場合には、測定する工程を再び繰り返し、前記測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回る場合には、流体試料のキャパシタンスを確定する工程と、
前記確定する工程において確定されたキャパシタンスが、以前のキャパシタンスの測定値よりも小さいか又は実質的に同じであるかを評価する工程と、
前記確定されたキャパシタンスが以前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合には、確定する工程を再び行い、前記確定されたキャパシタンスが以前の試料のキャパシタンスの測定値と実質的に同じであるか又は小さい場合には、前記確定されたキャパシタンスを第１のキャパシタンス値として保存し、保存する工程の直後に検査シーケンス時間クロックを０に設定することによって、分析物測定検査シーケンス間隔の開始時間を規定する工程と、
測定シーケンス間隔の間に、前記少なくとも２つの電極に、前記検査シーケンス時間クロックの時点０から開始して一連の電位を印加する工程と、
測定検査シーケンス間隔の間に、前記少なくとも２つの電極から過渡電流出力をサンプリングして一連の過渡電流出力を得る工程と、
前記サンプリング工程の前記一連の過渡電流出力から分析物濃度を計算する工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
検査ストリップと、該検査ストリップの少なくとも２つの電極に接続された対応するコネクタを受容するように構成された検査ストリップポートに結合されたマイクロプロセッサを有する分析物モニタとによって、流体試料から分析物濃度を決定する方法であって、
流体試料を前記少なくとも２つの電極上に付着する工程と、
前記少なくとも２つの電極により前記流体試料のキャパシタンスを測定する工程と、
前記測定する工程において測定されたキャパシタンスが、第１の閾値を上回るか否かを評価する工程と、
前記測定されたキャパシタンスが前記第１の閾値を上回らない場合には、測定する工程を再び繰り返し、前記測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回る場合には、流体試料のキャパシタンスを確定する工程と、
前記確定する工程において確定されたキャパシタンスが、以前のキャパシタンスの測定値と実質的に同じであるか又は小さいかを評価する工程と、
前記確定されたキャパシタンスが以前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合には、確定する工程を再び行い、前記確定されたキャパシタンスが以前の試料のキャパシタンスの測定値と実質的に同じであるか又は小さい場合には、前記確定されたキャパシタンスを第１のキャパシタンス値として保存し、保存する工程の直後に検査シーケンス時間クロックを０に設定することによって、分析物測定検査シーケンス間隔の開始時間を規定する工程と、
測定シーケンス間隔の間に、前記少なくとも２つの電極に、前記検査シーケンス時間クロックの時点０から開始して一連の電位を印加する工程と、
前記時間クロックを０に設定する工程の後、前記検査シーケンス間隔の間のキャパシタンスを測定する工程と、
前記検査シーケンス間隔の間に測定されたキャパシタンスを第２のキャパシタンスとして保存する工程と、
前記第２のキャパシタンスの大きさが、前記第１のキャパシタンスよりも大きいか否かを評価する工程と、
前記評価する工程が、前記第２のキャパシタンスが前記第１のキャパシタンスよりも大きいことを示した場合に、前記検査シーケンス時間クロックの開始後に更なる流体試料が加えられたことによるエラーを通知する工程と、
を含む、方法。
【請求項３】
検査ストリップと、該検査ストリップの少なくとも２つの電極に接続された対応するコネクタを受容するように構成された検査ストリップポートに結合されたマイクロプロセッサを有する分析物モニタとによって、流体試料の分析物測定検査シーケンスの開始時間を決定するための方法であって、
流体試料を前記少なくとも２つの電極上に付着する工程と、
前記少なくとも２つの電極により前記流体試料のキャパシタンスを測定する工程と、
前記測定する工程において測定されたキャパシタンスが、第１の閾値を上回るか否かを評価する工程と、
前記測定されたキャパシタンスが前記第１の閾値を上回らない場合には、測定する工程を再び繰り返し、前記測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回る場合には、流体試料のキャパシタンスを確定する工程と、
前記確定する工程において確定されたキャパシタンスが、以前のキャパシタンスの測定値と実質的に同じであるか又は小さいかを評価する工程と、
前記確定されたキャパシタンスが以前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合には、確定する工程を再び行い、前記確定されたキャパシタンスが以前の試料のキャパシタンスの測定値と実質的に同じであるか又は小さい場合には、前記確定されたキャパシタンスを第１のキャパシタンス値として保存し、保存する工程の直後に検査シーケンス時間クロックを０に設定することによって、分析物測定検査シーケンス間隔の開始時間を規定する工程と、
を含む、方法。
【請求項４】
前記測定する工程が、所定の周波数の交流信号を前記少なくとも２つの電極に印加することと、前記少なくとも２つの電極から位相信号を測定することと、を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の閾値が約１０ｎＦである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
分析物がグルコースを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
分析物検査ストリップであって、
基材の上に配置された試薬を有する該基材と、
検査チャンバ内で前記試薬に近接する少なくとも２つの電極と、
を含む分析物検査ストリップと、
分析物測定器であって、
前記２つの電極と接続するように配置されたストリップポートコネクタと、
電源と、
前記ストリップポートコネクタ及び前記電源と電気的に接続されることにより、前記検査ストリップが前記ストリップポートコネクタに挿入され、流体試料が前記検査チャンバ内に付着されると、前記流体試料が前記検査チャンバの充填を停止した時点を決定することによって分析物検査シーケンスの開始時間を規定するマイクロコントローラと、
含む分析物測定器と、
を有する、分析物測定システム。
【請求項８】
前記マイクロコントローラが、試料による検査チャンバの充填が停止したとマイクロコントローラが判定した時点で検査タイミングクロックを始動させ、それぞれの時間間隔にわたって前記少なくとも２つの電極に一連の電位を印加し、同じそれぞれの時間間隔にわたって過渡電流出力をサンプリングし、前記サンプリングされた過渡電流出力から分析物濃度を計算するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
分析物がグルコースを含む、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権情報）
本出願は、米国特許法第１１９条及び第１２０条、並びにパリ条約の下、２０１２年１１月９日に出願された先の出願である米国特許出願第１３／６７３，１１９号（代理人整理番号ＣＩＬ５０３６ＵＳＮＰ）に基づく優先権の利益を主張するものであり、当該出願を恰もその全体が本明細書に記載されているかのように参照により本明細書に援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、血液又は血液由来の製品などの生理学的流体中の分析物を検出することが、今日の社会では重要性を増している。分析物検出アッセイは、臨床検査、家庭検査などを含む様々な用途で用いられており、こうした検査の結果は、広範な疾病状態の診断及び管理において重要な役割を果たしている。目的となる分析物としては、糖尿病の管理のためのグルコース、コレステロールなどが挙げられる。こうした分析物検出の重要性の高まりに応じて、臨床的使用と家庭における使用との両方に対応する多様な分析物検出プロトコール及び装置が開発されてきた。
【０００３】
分析物検出に用いられる方法の種類の１つに電気化学的方法がある。こうした方法では、水性液体試料が、例えば、対電極及び作用電極のような２つの電極を含む電気化学セル内の試料受容チャンバに入れられる。分析物を酸化還元試薬と反応させて、分析物濃度に対応した量の酸化性（又は還元性）物質を形成させる。次いで、存在する酸化性（又は還元性）物質の量を電気化学的に推定して、初期試料中に存在する分析物の量と関連付ける。
【０００４】
こうしたシステムは、非効率性又は誤差を様々な形で生じやすい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
出願人は、参照開始時間からの正確な間隔の関数として特定の出力電流測定のシークエンスが行われる参照開始時間は、流体試料が、バイオセンサの検査チャンバ内への流入を停止した時点が正確に求められない場合には最適とならない可能性があることを認識するに至った。よって、出願人は、試料がバイオセンサの検査チャンバ内への流入を実質的に停止した時点の決定に基づいて、検査測定シークエンスを開始する時点を決定することを可能とする新規な方法をこれまでに発見した。
【０００６】
一態様では、検査ストリップ及び分析物モニタによって流体試料から分析物濃度を決定する方法が提供される。分析物モニタは、検査ストリップポートに結合され、検査ストリップの少なくとも２つの電極に接続された対応するコネクタを受容するように構成されたマイクロプロセッサを有する。本方法は、流体試料を少なくとも２つの電極上に付着する工程と、少なくとも２つの電極により流体試料のキャパシタンスを測定する工程と、測定工程において測定されたキャパシタンスが、第１の閾値を上回るか否かを評価する工程と、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回らない場合には、測定工程を再び繰り返し、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回る場合には、流体試料のキャパシタンスを確定する工程と、確定工程において確定されたキャパシタンスが、その前のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はこれよりも小さいかを評価する工程と、確定されたキャパシタンスがその前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合には、確定工程を再び行い、確定されたキャパシタンスがその前の試料のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はこれよりも小さい場合には、確定されたキャパシタンスを第１のキャパシタンス値として保存し、保存工程の直後に検査シーケンス時間クロックを０に設定することによって、分析物測定検査シーケンス間隔の開始時間を規定する工程と、測定シーケンス間隔の間に、少なくとも２つの電極に、検査シーケンス時間クロックの時点０から開始して一連の電位を印加する工程と、測定検査シーケンス間隔の間に、少なくとも２つの電極から過渡電流出力をサンプリングして一連の過渡電流出力を得る工程と、サンプリング工程の一連の過渡電流出力から分析物濃度を計算する工程と、によって実現することができる。
【０００７】
別の態様では、検査ストリップ及び分析物モニタによって、流体試料から分析物濃度を決定する方法が提供される。分析物モニタは、検査ストリップポートに結合され、検査ストリップの少なくとも２つの電極に接続された対応するコネクタを受容するように構成されたマイクロプロセッサを有する。本方法は、流体試料を少なくとも２つの電極上に付着する工程と、少なくとも２つの電極により流体試料のキャパシタンスを測定する工程と、測定工程において測定されたキャパシタンスが、第１の閾値を上回るか否かを評価する工程と、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回らない場合には、測定工程を再び繰り返し、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回る場合には、流体試料のキャパシタンスを確定する工程と、確定工程において確定されたキャパシタンスが、その前のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はこれよりも小さいかを評価する工程と、確定されたキャパシタンスがその前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合には、確定工程を再び行い、確定されたキャパシタンスがその前の試料のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はこれよりも小さい場合には、確定されたキャパシタンスを第１のキャパシタンス値として保存し、保存工程の直後に検査シーケンス時間クロックを０に設定することによって、分析物測定検査シーケンス間隔の開始時間を規定する工程と、測定シーケンス間隔の間に、少なくとも２つの電極に、検査シーケンス時間クロックの時点０から開始して一連の電位を印加する工程と、時間クロックを０に設定する工程の後、検査シーケンス間隔の間のキャパシタンスを測定する工程と、検査シーケンス間隔の間に測定されたキャパシタンスを第２のキャパシタンスとして保存する工程と、第２のキャパシタンスの大きさが、第１のキャパシタンスよりも大きいか否かを評価する工程と、評価する工程が、第２のキャパシタンスが第１のキャパシタンスよりも大きいことを示した場合に、検査シーケンス時間クロックの開始後に更なる流体試料が加えられたことによるエラーを通知する工程と、によって実現することができる。
【０００８】
更なる態様では、検査ストリップ及び分析物モニタによって、流体試料から分析物濃度を決定する方法が提供される。分析物モニタは、検査ストリップポートに結合され、検査ストリップの少なくとも２つの電極に接続された対応するコネクタを受容するように構成されたマイクロプロセッサを有する。流体試料を少なくとも２つの電極上に付着する工程と、少なくとも２つの電極により流体試料のキャパシタンスを測定する工程と、測定工程において測定されたキャパシタンスが、第１の閾値を上回るか否かを評価する工程と、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回らない場合には、測定工程を再び繰り返し、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回る場合には、流体試料のキャパシタンスを確定する工程と、確定工程において確定されたキャパシタンスが、その前のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はこれよりも小さいかを評価する工程と、確定されたキャパシタンスがその前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合には、確定工程を再び行い、確定されたキャパシタンスがその前の試料のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はこれよりも小さい場合には、確定されたキャパシタンスを第１のキャパシタンス値として保存し、保存工程の直後に検査シーケンス時間クロックを０に設定することによって、分析物測定検査シーケンス間隔の開始時間を規定する工程と、によって実現することができる。
【０００９】
いっそう更なる態様では、少なくとも１つの分析物検査ストリップ及び検査測定器を有する分析物測定システムが提供される。少なくとも１つの分析物試験ストリップは、その上に配置された試薬を有する基材と、試験チャンバ内の試薬に近接する少なくとも２つの電極と、を含む。分析物測定器は、２つの電極に接続するように配置されたストリップポートコネクタと、電源と、マイクロコントローラと、を含む。マイクロコントローラは、ストリップポートコネクタ及び電源と電気的に接続されることにより、検査ストリップがストリップポートコネクタに挿入され、流体試料が検査チャンバ内に付着されると、流体試料が検査チャンバの充填を停止した時点を決定することによって分析物検査シーケンスの開始時間を規定する。
【００１０】
上記の態様のそれぞれにおいて、以下の特徴のそれぞれを、上記の態様のそれぞれと、又は互いと組み合わせて用いることができる。これらの特徴としては、例えば、所定の周波数の交流信号を少なくとも２つの電極に印加し、少なくとも２つの電極から位相信号を測定すること、キャパシタンス測定用の約１０ｎＦの第１の閾値が含まれ、分析物はグルコースであってよい。
【００１１】
これら及び他の実施形態、特徴並びに利点は、以下に述べる本発明の様々な例示的な実施形態のより詳細な説明を、はじめに簡単に述べる付属の図面とあわせて参照することによって、当業者にとって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本明細書に援用し、本明細書の一部をなす添付図面は、現時点における本発明の好ましい実施形態を示したものであって、上記に述べた一般的説明及び下記に述べる詳細な説明と共に、本発明の特徴を説明する役割を果たすものである（同様の数字は同様の要素を表す）。
【図１Ａ】好ましい血糖測定システムを示す。
【図１Ｂ】図１Ａの測定器内に配置された様々な構成部品を示す。
【図１Ｃ】本明細書に開示されるシステム及び方法における使用に適した、組み立てられた検査ストリップの斜視図を示す。
【図１Ｄ】本明細書に開示されるシステム及び方法で用いるのに適した、組み立てられていない検査ストリップの分解斜視図を示す。
【図１Ｅ】本明細書に開示されるシステム及び方法で用いるのに適した検査ストリップの近位部の拡大斜視図を示す。
【図２】本明細書に開示される検査ストリップの一実施形態の底面図である。
【図３】図２の検査ストリップの側面図である。
【図４Ａ】図３の検査ストリップの上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの検査ストリップの近位部の部分側面図である。
【図５】本明細書に開示される検査ストリップの一部と電気的にインターフェースをとる検査測定器を示す簡略図である。
【図６Ａ】図５の検査測定器によって、作用及び対電極に対して定められた時間間隔の間、印加される３つのパルス電位波形の例を示す。
【図６Ｂ】生理学的試料によって生成された過渡電流ＣＴを示す。
【図７Ａ】図６Ａの異なる時間間隔について参照データとして開始時間を設定するための最初の試料充填の検出を示す。
【図７Ｂ】最初の充填検出及び体積の検出についてキャパシタンスを測定することが可能なバイオセンサのキャパシタンスモデルを示す。
【図７Ｃ】図７Ｂのバイオセンサモデルを表す電子回路を示す。
【図７Ｄ】充填時間と、経時的な充填速度の変化率と、充填レベルと、キャパシタンスとの間の関係を、時間に対する充填レベル及びキャパシタンスの関数として示す。
【図８Ａ】ある試料体積を有するバイオセンサの最初の充填が達成された時点を判定するための第１の方法を示す。
【図８Ｂ】バイオセンサの最初の充填を体積充足率の検出と比較して、バイオセンサに更なる試料が再適用されたか否かを判定する第２の方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明は、図面を参照しつつ読まれるべきもので、異なる図面中、同様の要素は同様の参照符号にて示してある。図面は、必ずしも一定の縮尺を有さず、選択された実施形態を示したものであって、本発明の範囲を限定しようとするものではない。詳細な説明は、本発明の原理を限定するものではなく、あくまでも例として説明するものである。この説明文は、当業者による発明の製造及び使用を明確に可能ならしめるものであり、出願時における発明を実施するための最良の形態と考えられるものを含む、発明の複数の実施形態、適応例、変形例、代替例、並びに使用例を述べるものである。
【００１４】
本明細書で使用する任意の数値又は数値の範囲についての「約」又は「およそ」という用語は、構成要素の一部又は構成要素の集合が本明細書に記載の意図された目的に沿って機能することを可能とするような、好適な寸法の許容誤差を示すものである。更に、本明細書で用いる「患者」、「ホスト」、「ユーザー」、及び「被験者」という用語は、任意のヒト又は動物患者を指し、システム又は方法をヒトにおける使用に限定することを目的としたものではないが、ヒト患者における本発明の使用は好ましい実施形態を代表するものである。
【００１５】
図１Ａは、測定器１０と、グルコース検査ストリップ６２の形態のバイオセンサとを含む、糖尿病管理システムを図示する。測定器（測定器ユニット）は、分析物測定及び管理ユニット、グルコース測定器、測定器、及び分析物測定デバイスと呼ばれる場合もあることに留意されたい。一実施形態において、測定器ユニットは、インスリン送達デバイス、更なる分析物検査デバイス、及び薬物送達デバイスと組み合わされてもよい。測定器ユニットは、ケーブル又は好適なワイヤレス技術、例えば、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ及び同様のものなどによって、リモートコンピュータ又はリモートサーバーと接続されてもよい。
【００１６】
再び図１Ａを参照すると、グルコース測定器又は測定器ユニット１０は、ハウジング１１、ユーザーインターフェースボタン（１６、１８、及び２０）、ディスプレイ１４、及びストリップポート開口部２２を含むことができる。ユーザーインターフェースボタン（１６、１８、及び２０）は、データの入力、メニューのナビゲーション、及びコマンドの実行を可能とするように構成することができる。ユーザーインターフェースボタン１８は、２方向トグルスイッチの形態であってよい。データには、分析物濃度又は個人の日常の生活習慣に関連した情報を表す値が含まれ得る。日常の生活習慣に関連した情報には、個人の食物摂取、薬の使用、健康診断の実施、並びに一般的健康状態及び運動レベルを挙げることができる。メータ１０の電子要素は、ハウジング１１内部の回路基板３４上に配置され得る。
【００１７】
図１Ｂは、回路基板３４の上面上に配置された電子構成要素を（概略的な形で）示す。上面の電子構成要素には、ストリップポートコネクタ２２、オペアンプ回路３５、マイクロコントローラ３８、ディスプレイコネクタ１４ａ、不揮発性メモリ４０、クロック４２、及び第１の無線モジュール４６が含まれる。下面上の電子構成要素としては、電池コネクタ（図示せず）及びデータポート１３を挙げることができる。マイクロコントローラ３８は、ストリップポートコネクタ２２、オペアンプ回路３５、第１の無線モジュール４６、ディスプレイ１４、不揮発性メモリ４０、クロック４２、電池、データポート１３、並びにユーザーインターフェースボタン（１６、１８、及び２０）に電気的に接続され得る。
【００１８】
オペアンプ回路３５は、ポテンシオスタット機能及び電流測定機能の一部を提供するように構成された２つ以上のオペアンプを含み得る。ポテンシオスタット機能とは、検査ストリップの少なくとも２つの電極間に検査電圧を印加することを指し得る。電流機能とは、加えられた検査電圧によって生じる検査電流を測定することを指し得る。電流測定は、電流電圧変換器によって行うことができる。マイクロコントローラ３８は、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ＭＳＰ  ４３０などの混合シグナルマイクロプロセッサ（ＭＳＰ）の形態であってよい。ＴＩ−ＭＳＰ  ４３０は、ポテンシオスタット機能及び電流測定機能の一部を実行するようにも構成され得る。更に、ＭＳＰ  ４３０は揮発性及び不揮発性メモリも含み得る。別の実施形態では、電子部品の多くは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形態のマイクロコントローラと一体化されてもよい。
【００１９】
ストリップポートコネクタ２２は、検査ストリップと電気的接続を形成するように構成されてもよい。ディスプレイコネクタ１４ａは、ディスプレイ１４に取り付けるように構成されてもよい。ディスプレイ１４は、測定されたグルコース濃度を報告し、生活習慣に関連した情報の入力を容易にするための、液晶ディスプレイの形態であってよい。ディスプレイ１４は、場合により背面照明を含んでもよい。データポート１３は、接続リード線に取り付けられた好適なコネクタを受容することにより、血糖メータ１０をパーソナルコンピュータなどの外部デバイスに接続することができるようになっている。データポート１３は、例えば、シリアル、ＵＳＢ、又はパラレルポートなど、データ送信を可能にする任意のポートであってよい。クロック４２は、ユーザーが位置する地理的領域に関連する現在時刻を維持し、また時間を計測するように構成され得る。測定器ユニットは、例えば、電池などの電源に電気的に接続されるように構成され得る。
【００２０】
図１Ｃ〜図１Ｅ、図２、図３、及び図４Ｂは、本明細書に記載の方法及びシステムと共に使用するのに適した例示的な検査ストリップ６２の様々な図を示す。代表的な実施形態では、図１Ｃに図示されるように、遠位端８０から近位端８２まで延び、かつ側縁部５６、５８を有する細長い本体を含む検査ストリップ６２が提供される。図１Ｄに示されるように、検査ストリップ６２はまた、第１の電極層６６と、第２の電極層６４と、２つの電極層６４と６６との間に挟まれるスペーサ６０と、を含む。第１の電極層６６は、第１の電極６６と、第１の接続トラック７６と、第１の接触パッド６７と、を含むことができ、図１Ｄ及び図４Ｂに示されるように、第１の接続トラック７６は、第１の電極６６を第１の接触パッド６７に電気的に接続する。図１Ｄ及び図４Ｂに示されるように、第１の電極６６は、試薬層７２の直下にある第１の電極層６６の部分であることに留意されたい。同様に、第２の電極層６４は、第２の電極６４と、第２の接続トラック７８と、第２の接触パッド６３と、を含むことができ、図１Ｄ、図２、及び図４Ｂに示されるように、第２の接続トラック７８は、第２の電極６４を第２の接触パッド６３に電気的に接続する。図４Ｂが示すように、第２の電極６４は、試薬層７２の上方にある第２の電極層６４の部分であることに留意されたい。
【００２１】
図に示されるように、試料受容チャンバ６１は、図１Ｄ及び図４Ｂに示されるように、第１の電極６６、第２の電極６４、及び検査ストリップ６２の遠位端８０の近くのスペーサ６０によって画定される。第１の電極６６及び第２の電極６４は、図４Ｂに図示されるように、試料受容チャンバ６１の底部及び上部をそれぞれ画定することができる。スペーサ６０の切り欠き領域６８は、図４Ｂに図示されるように、試料受容チャンバ６１の壁部を画定することができる。一態様において、試料受容チャンバ６１は、図１Ｃ〜図１Ｅに示されるように、試料入口又は脱気孔を提供するポート７０を含んでもよい。例えば、ポートの１つは流体試料が入るのを可能にし、他のポートは空気が出るのを可能にし得る。
【００２２】
代表的な実施形態では、試料受容チャンバ６１（若しくは検査セル又は検査チャンバ）の容量は小さくてもよい。例えば、チャンバ６１は、約０．１マイクロリットル〜約５マイクロリットル、約０．２マイクロリットル〜約３マイクロリットル、又は好ましくは、約０．３マイクロリットル〜約１マイクロリットルの範囲内の容量を有してもよい。小さな試料容量を提供するために、切り欠き６８は、約０．０１ｃｍ２〜約０．２ｃｍ２、約０．０２ｃｍ２〜約０．１５ｃｍ２、又は好ましくは、約０．０３ｃｍ２〜約０．０８ｃｍ２の範囲の面積を有してもよい。更に、第１の電極６６及び第２の電極６４は、約１マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲、好ましくは約１０マイクロメートル〜約４００マイクロメートルの範囲、より好ましくは約４０マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの範囲内で離間していてもよい。電極の間隔が比較的近いことは、酸化還元サイクルを発生させることも可能となり、その場合、第１の電極６６で発生する酸化された媒介物質は、第２の電極６４に拡散して還元され、続いて第１の電極６６に拡散して戻って再び酸化される。電極の様々なそうした容量、面積、又は間隔は、本開示の趣旨及び範囲内であることを当業者なら理解するであろう。
【００２３】
一実施形態において、第１の電極層６６及び第２の電極層６４は、金、パラジウム、炭、銀、プラチナ、酸化スズ、イリジウム、インジウム、又はこれらの組み合わせ（例えば、インジウムドープ酸化スズ）などの材料から形成される導電材料であってもよい。更に、電極は、スパッタリング、化学めっき法、又はスクリーン印刷法によって導電材料を絶縁シート（図示せず）の上に配置することによって形成されてもよい。１つの代表的な実施形態において、第１の電極層６６及び第２の電極層６４は、それぞれ、スパッタされたパラジウム及びスパッタされた金から作製することができる。スペーサ６０として使用することができる好適な材料としては、例えば、プラスチック（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン）、シリコン、セラミック、ガラス、接着剤、及びこれらの組み合わせなどの様々な絶縁材料が挙げられる。一実施形態において、スペーサ６０は、ポリエステルのシートの両面にコーティングされた両面接着剤の形態であってもよく、その場合、接着剤は、感圧性接着剤又は加熱活性化接着剤であってもよい。第１の電極層６６、第２の電極層６４、又はスペーサ６０用の種々のその他の材料が、本開示の趣旨及び範囲内である点に出願人は触れておく。
【００２４】
第１の電極６６又は第２の電極６４のいずれかは、印加された試験電圧の大きさ又は極性に応じて、作用電極の機能を実行することができる。作用電極は、還元された媒介物質の濃度に比例する限界検査電流を測定することができる。例えば、電流制限種が還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）の場合、第２の電極６４に関して検査電圧が酸化還元媒介物質の電位よりも十分に大きい限り、その媒介物質は第１の電極６６で酸化され得る。このような状況では、第１の電極６６は作用電極の機能を果たし、第２の電極６４は対電極／参照電極の機能を果たす。対電極／参照電極を単に参照電極又は対電極として参照してもよいことに出願人は触れておく。制限酸化は、測定された酸化電流が、バルク溶液から作用電極表面へ拡散する還元された媒介物質の流量に比例するように、全ての還元された媒介物質が作用電極面で枯渇したときに生じる。「バルク溶液」という用語は、枯渇領域内に還元された媒介物質が位置しない、作用電極から十分に離れた溶液の一部を指す。検査ストリップ６２に関して特に明記しない限り、以下、検査測定器１０により印加された電位は全て、第２の電極６４に関して記述されるものであることに留意すべきである。
【００２５】
同様に、検査電圧が酸化還元媒介物質の電位より十分に低い場合には、その還元された媒介物質は次に、制限電流として第２の電極６４で酸化され得る。このような状況では、第２の電極６４は作用電極の機能を実行し、第１の電極６６は対電極／参照電極の機能を実行する。
【００２６】
初めに、分析は、所定量の流体試料をポート７０を介して試料受容チャンバ６１内に導入することを含み得る。一態様において、ポート７０又は試料受容チャンバ６１は、毛細管作用により流体試料が試料受容チャンバ６１を充填するように構成され得る。第１の電極６６又は第２の電極６４は、試料受容チャンバ６１の毛管現象を促進するために、親水性試薬でコーティングされてもよい。例えば、２−メルカプトエタンスルホン酸などの親水性部分を有するチオール誘導体化試薬を、第１の電極又は第２の電極にコーティングしてもよい。
【００２７】
上記のストリップ６２の分析では、試薬層７２は、ＰＱＱ補助因子をベースとしたグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）及びフェリシアニドを含むことができる。別の実施形態では、ＰＱＱ補助因子をベースとした酵素ＧＤＨは、ＦＡＤ補助因子をベースとした酵素ＧＤＨと置き換えられてもよい。血液又は対照溶液が試料反応チャンバ内に投入されると、グルコースは、下の化学変化Ｔ．１に示されるように、ＧＤＨ（ｏｘ）により酸化され、このプロセスにおいてＧＤＨ（ｏｘ）をＧＤＨ（ｒｅｄ）に変化させる。ＧＤＨ（ｏｘ）はＧＤＨの酸化状態を指し、ＧＤＨ（ｒｅｄ）はＧＤＨの還元状態を指すことに留意されたい。
Ｔ．１  Ｄ−グルコース＋ＧＤＨ（ｏｘ）→グルコン酸＋ＧＤＨ（ｒｅｄ）
【００２８】
次に、ＧＤＨ（ｒｅｄ）は、下の化学変化Ｔ．２に示すように、フェリシアニド（即ち、酸化された媒介物質又はＦｅ（ＣＮ）６３−）により活性化した酸化状態に戻る。ＧＤＨ（ｏｘ）を再生する処理において、Ｔ．２に示すように、フェロシアニド（即ち、還元された媒介物質又はＦｅ（ＣＮ）６４−）がこの反応により生成される。
Ｔ．２  ＧＤＨ（ｒｅｄ）＋２Ｆｅ（ＣＮ）６３−→ＧＤＨ（ｏｘ）＋２Ｆｅ（ＣＮ）６４−
【００２９】
図５は、第１の接触パッド６７ａ、６７ｂ及び第２の接触パッド６３とインターフェースをとる検査測定器１００を示す簡略図を提供する。図２に図示されるように、第２の接触パッド６３を使用して、検査測定器に対する電気的接続を、Ｕ字形の切欠き部６５を介して確立することができる。一実施形態において、検査測定器１００は、図５に示されるように、第２の電極コネクタ１０１と、第１の電極コネクタ（１０２ａ、１０２ｂ）と、検査電圧ユニット１０６と、電流測定ユニット１０７と、プロセッサ２１２と、記憶装置２１０と、表示装置２０２とを備え得る。第１の接触パッド６７は、６７ａ及び６７ｂで表わされる２つのプロングを含むことができる。１つの代表的な実施形態において、第１の電極コネクタ１０２ａ及び１０２ｂはそれぞれ、プロング６７ａ及び６７ｂに別々に接続される。第２の電極コネクタ１０１は、第２の接触パッド６３に接続することができる。検査測定器１００は、検査ストリップ６２が検査測定器１０に電気的に接続されているか否かを判定するために、プロング６７ａと６７ｂとの間の抵抗又は電気的導通を測定することができる。ここで電極６４及び６６を用い、交流信号を用いて試料の物理特性を検出することができる。あるいは、別の更なる電極を検査チャンバ内に設けることによって交流信号を用いた試料の物理特性を可能としてもよい。
【００３０】
測定器１０は、複数の電圧を検査ストリップ６２に印加し、かつ検査ストリップ６２の検査チャンバ内の電気化学反応により生じる過渡電流出力を測定するために使用されてもよい電子回路を含んでもよい。測定器１０は、本明細書に開示されるように、流体試料中の分析物濃度を判定する方法のための一連の命令を含む信号プロセッサも含んでもよい。
【００３１】
知られているように、ユーザーは、検査ストリップを検査測定器のストリップポートコネクタに挿入することで検査ストリップの少なくとも２つの電極をストリップ測定回路と接続させる。これにより測定器１００が起動され、測定器１００は、第１の接触パッド６７と第２の接触パッド６３との間に、試験電圧又は電流を印加することができる。工程６０２においてストリップ６２が挿入されたことを試験測定器１００が認識した時点で、試験測定器１００が流体検出モードを開始する。流体検出モードでは、検査測定器１００は、約１マイクロアンペアの定電流を第１の電極６６と第２の電極６４との間に印加する。検査ストリップ６２は最初乾燥しているため、検査測定器１０によって測定される電圧は比較的大きい。流体試料が検査チャンバ上に付着されると、試料は第１の電極６６と第２の電極６４との間の間隙を架橋し、検査測定器１００は、所定の閾値よりも低い、測定電圧の低下を測定し、これにより検査測定器１０は、第１の電圧Ｅ１を印加することによりグルコース検査を自動的に開始する。
【００３２】
図６Ａにおいて、試料中の分析物は、ストリップ充填（図７Ａ）の検出により設定され、第１の長さｔ１の間、電位をＥ１に設定する検査シーケンスタイマーによって、Ｔ＝０における検査シーケンスの開始とともに開始する検査チャンバ内における電気化学反応によって１つの形態（例えば、グルコース）から別の形態（例えば、グルコン酸）に変換される。システムは、第１の電圧をＥ１から、第１の電圧と異なる第２の電圧Ｅ２に第２の長さｔ２の間、切り換える（図６Ａ）ことによって進行し、次いでシステムは、第２の電圧を、第２の電圧Ｅ２と異なる第３の電圧Ｅ３に第３の長さｔ３の間変化させる（図６Ａ）。
【００３３】
図６Ａは、所定の間隔で検査ストリップ６２に印加される複数の検査電圧の例示的な図である。複数の検査電圧は、充填検出回路が、試料が加えられたことを示した場合に、システムが開始時間（Ｔ＝０）を設定することで開始する第１の時間間隔ｔ１にわたった第１の検査電圧Ｅ１を含み得る。ｔ１後、第２の時間間隔ｔ２にわたった第２の検査電圧Ｅ２が印加され、第３の時間間隔ｔ３にわたって第３の検査電圧Ｅ３が印加される。第３の電圧Ｅ３の起電力の大きさ、極性、又はこれら両方の組み合わせは、第２の検査電圧Ｅ２と異なっていてもよい。好ましい実施形態において、Ｅ３はＥ２と同じ大きさであるが、極性が逆であってもよい。グルコース試験の時間間隔ｔＧは、グルコース試験を実施する時間量を示す（但し、グルコース試験に関連する全算出期間とは限らない）。グルコース試験の時間間隔ｔＧは、約１．１秒〜約５秒の範囲であってもよい。更に、図６Ａに図示されるように、第２の試験電圧Ｅ２は、直流（ＤＣ）検査電圧成分及び重畳された交流（ＡＣ）、すなわち交互に振動する検査電圧成分を含んでもよい。重畳された交流又は振動検査電圧成分は、ｔｃａｐで示される時間間隔にわたって印加される。この重畳された交流電圧は、ストリップが、充分な量の検査対象となる流体試料を有しているか否かを判定するために用いられる。電気化学的検査を行うための充分な量を判定するためのこの方法の詳細については、米国特許第７，１９５，７０４号、同第６，８７２，２９８号、同第６，８５６，１２５号、同第６，７９７，１５０号に図示及び説明されており、これらの文書の複写を補遺に添付し、恰も本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に援用するものである。
【００３４】
時間間隔のいずれかにおける複数の検査電流値の測定は、１マイクロ秒毎に約１回の測定から１００ミリ秒毎に約１回の測定の範囲のサンプリング頻度、好ましくは、約１０〜約５０ミリ秒毎に約１回の測定の頻度で行うことができる。ここでは３つの検査電圧が順次用いられる実施形態について述べているが、グルコース検査は、異なる数の開回路及び検査電圧を含んでもよい。例えば、別の実施形態として、グルコース検査は、第１の時間間隔における開回路と、第２の時間間隔における第２の検査電圧と、第３の時間間隔における第３の検査電圧とを含み得る。名称「第１」、「第２」、及び「第３」は便宜上選択されたものであり、検査電圧が印加される順番を必ずしも反映するものではないことに留意されたい。例えば、一実施形態では、第１及び第２の検査電圧を印加する前に第３の検査電圧が印加される電位波形を有してもよい。
【００３５】
この例示的なシステムでは、システムのプロセスは、第１の電極６６と第２の電極６４との間に第１の時間間隔ｔ１（例えば、図６Ａでは１秒）にわたって第１の検査電圧Ｅ１（例えば、図６Ａにおけるおよそ２０ｍＶ）を印加することができる。第１の時間間隔ｔ１は、約０．１秒〜約３秒の範囲、好ましくは約０．２秒〜約２秒の範囲、最も好ましくは約０．３秒〜約１．１秒の範囲とすることができる。
【００３６】
第１の時間間隔ｔ１は、試料受容又は検査チャンバ６１が完全に試料で充填され、試薬層７２が少なくとも部分的に溶解又は溶媒和し得るように充分な長さとすることができる。一態様において、第１の検査電圧Ｅ１は、比較的小さな還元又は酸化電流が測定されるように媒介物質の酸化還元電位に比較的に近い値とすることができる。図６Ｂは、第２の時間間隔ｔ２及び第３の時間間隔ｔ３と比べて、第１の時間間隔ｔ１の間に比較的小さな電流が観察されたことを示している。例えば、フェリシアニド又はフェロシアニドを媒介物質として用いた場合、図６Ａの第１の試験電圧Ｅ１は、約１ｍＶ〜約１００ｍＶの範囲、好ましくは約５ｍＶ〜約５０ｍＶの範囲、及び最も好ましくは約１０ｍＶ〜約３０ｍＶの範囲であり得る。印加電圧は、好ましい実施形態では正の値として与えられているが、負の領域の同じ電圧を用いて特許請求の範囲に記載される発明の所望の目的を達成することができる。
【００３７】
再び図６Ａを参照すると、第１の試験電圧Ｅ１を印加した後、検査測定器１０は、第１の電極６６と第２の電極６４との間に第２の試験電圧Ｅ２（例えば、図６Ａではおよそ３００ｍＶ）を、第２の時間間隔ｔ２（例えば、図６Ａでは約３秒間）にわたって印加する。第２の検査電圧Ｅ２は、第１の検査電圧Ｅ１と異なる値であってもよく、制限酸化電流が第２の電極６４で測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に対して充分に大きな負であってよい。例えば、フェリシアニド及びフェロシアニドを媒介物質として用いる場合、第２の試験電圧Ｅ２は、約０ｍＶ〜約６００ｍＶの範囲、好ましくは１００ｍＶ〜約６００ｍＶの範囲であってよく、より好ましくは約３００ｍＶである。
【００３８】
第２の時間間隔ｔ２は、還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）の生成速度を制限酸化電流の大きさに基づいて監視することができるように、充分に長くなければならない。還元された媒介物質は、試薬層７２による酵素反応により生成される。第２の時間間隔ｔ２の間、還元された媒介物質の制限量が第２の電極６４で酸化され、酸化された媒介物質の非制限量が第１の電極６６で還元されることで、第１の電極６６と第２の電極６４との間に濃度勾配が生じる。
【００３９】
例示的な実施形態では、第２の時間間隔ｔ２も、充分な量のフェリシアニドが第２の電極６４に分散され得るように、又は第１の電極上の試薬から分散され得るように、充分に長くなければならない。第３の検査電圧Ｅ３の間に、第１の電極６６でフェロシアニドを酸化させるための制限電流が測定されるように、第２の電極６４において充分な量のフェリシアニドが要求される。第２の時間間隔ｔ２は、約６０秒未満であってもよく、好ましくは約１．１秒〜約１０秒、より好ましくは約２秒〜約５秒の範囲であってもよい。同様に、図６Ａでｔｃａｐと指示された時間区分はまた、時間の範囲を超えて持続してもよいが、１つの代表的な実施形態では約２０ミリ秒の長さである。１つの代表的な実施形態において、重畳された交流検査電圧成分は、第２の検査電圧Ｅ２を印加後、約０．３秒〜約０．４秒後に印加されて、周波数約１０９Ｈｚ、振幅約＋／−５０ｍＶの正弦波を誘発する。
【００４０】
図６Ｂは、第２の時間間隔ｔ２の開始後の相対的に小さなピークｉｐｂと、その後に続く第２の時間間隔ｔ２の間の酸化電流の絶対値の漸増を示している。小さいピークｉｐｂは、第１の電圧Ｅ１から第２の電圧Ｅ２への遷移の後、内因性又は外因性の還元剤（例えば、尿酸）の酸化により発生する。その後、小さなピークｉｐｂが試薬層７２によるフェロシアニドの発生により引き起こされた後に酸化電流の絶対値が漸減し、このフェロシアニドは次いで第２の電極６４へと拡散する。
【００４１】
第２の試験電圧Ｅ２の印加後、検査測定器１０は、第３の時間間隔ｔ３（例えば、図６Ａで１秒）にわたって第１の電極６６と第２の電極６４との間に第３の試験電圧Ｅ３（例えば、図６Ａの約−３００ｍＶ）を印加する。第３の検査電圧Ｅ３は、第１の電極６６で制限酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に対して充分に大きな正の値とすることができる。例えば、フェリシアニド又はフェロシアニドを媒介物質として用いる場合、第３の試験電圧Ｅ３は、約０ｍＶ〜約−６００ｍＶの範囲、好ましくは約−１００ｍＶ〜約−６００ｍＶの範囲であってよく、より好ましくは約−３００ｍＶである。
【００４２】
第３の時間間隔ｔ３は、第１の電極６６の近傍で還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）の拡散を酸化電流強度に基づいてモニターするために充分な長さであってよい。第３の時間間隔ｔ３の間、還元された媒介物質の制限量が第１の電極６６で酸化され、また酸化された媒介物質の非制限量が第２の電極６４で還元される。第３の時間間隔ｔ３は、約０．１秒〜約５秒、好ましくは約０．３秒〜約３秒、より好ましくは約０．５秒〜約２秒の範囲であってもよい。
【００４３】
図６Ｂは第３の時間間隔ｔ３の始まりにある相対的に大きなピークｉｐｃと、これに続く定常電流ｉｓｓ値への減少を示している。一実施形態において、第２の試験電圧Ｅ２は第１の極性を有してもよく、また第３の試験電圧Ｅ３は、第１の極性と逆の第２の極性を有してもよい。他の実施形態では、第２の試験電圧Ｅ２は、媒介物質の酸化還元電位に対して充分に負であってもよく、また第３の試験電圧Ｅ３は、媒介物質の酸化還元電位に対して充分に正であってもよい。第３の検査電圧Ｅ３は、第２の検査電圧Ｅ２の直後に印加することができる。しかしながら、当業者は、第２及び第３の検査電圧の大きさ及び極性は、分析物濃度を判定する方法に従って選択することができることを理解するであろう。
【００４４】
図６Ｂを参照すると、システムは工程６１２において更に、第２の電圧から第３の電圧への変化後に電極からの過渡電流の第２の電流出力を測定し、次いでシステムは、第３の電圧が電極で維持された後の過渡電流の安定状態の電流出力を近似する電流を推定することによって進行する。
【００４５】
過渡電流ＣＴからのグルコース濃度の測定については、発明の名称が「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｒａｐｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」である、２００５年９月３０日に出願され、２０１０年７月６日に特許を取得した米国特許第７，７４９，３７１号に見ることができ、当該特許の全容を本出願に参照により援用し、補遺の一部として本明細書に添付するものである。
【００４６】
出願人は、検査シーケンスの適当な開始時間（試料が付着された後、検査シーケンスクロックがＴ＝０に設定される時点）は、本明細書で用いられるバイオセンサの試料検知器の性質のために適当でない場合があることを見出した。第１、第２及び第３の間隔のタイミングを決めるためのクロックが、検査シーケンスを開始するための適当な時間に設定されていない場合、グルコース濃度を計算するために図６Ｂにおいて過渡電流ＣＴがサンプリングされる時点が適当なサンプリング時点ではない場合があり、これにより不正確又は更には誤ったグルコース値の結果につながる可能性がある。これは、バイオセンサ６２が別の試料検出電極を用いていないことによるものと考えられる。代わりに、バイオセンサ６２は、図７Ａに示されるように電極６３と電極６７とにわたって発生する電圧を監視しつつ、電極６３と電極６７との間に約６００ナノアンペアのほぼ一定の電流を流そうと試みる。
【００４７】
図７Ａを参照すると、システムは、ｔ開始後のＴ付着において試料が最初に付着される時点を決定することができるが、これは、いかなる量の試料も充分に低い抵抗を生じるためにシステムは任意の量の試料が時点Ｔ付着の近くで電極上に置かれると直ちに電圧の低下を検出することが可能であることによる。チャンバ６１上に最初に付着される所定量の試料が遅すぎて検査チャンバ６１が充填されない場合には問題が生じる。これを改善するため、システムは、ローリング平均電圧Ｕ平均が約０．５Ｖ以下となるまで２個の電極間で検出される電圧のローリング平均（Ｕ平均）を取るように設計されている。これにより、図６Ａのタイミング間隔ｔ１、ｔ２、及びｔ３を開始するために、システムがシーケンス検査タイミングクロックをＴ＝０に設定する際にシステムに時間遅れを組み込むことが可能となる。しかしながら、出願人は、流体試料がどれだけ速やかに、又はどれだけ遅く検査チャンバ６１を満たそうとも、遅れ時間は通常、約７５ミリ秒であることを見出した。試料が高い粘度を有する場合（ヘマトクリット値（％）が高い血液試料など）、７５ミリ秒は試料がチャンバに流入するのに充分な時間ではない場合がある。チャンバの充填が不充分であると、検査シーケンスクロックが時間間隔ｔ１、ｔ２、及びｔ３において０に設定される際に電気化学反応が意図したとおりに進行せず、不正確な結果につながり得る。一方、試料が低い内部摩擦又は低い粘度を有する場合（ヘマトクリット値（％）が低い血液試料など）、検査チャンバに極めて速やかに流入し得る試料となり、検査シーケンスクロックが０に設定される前であっても電気化学反応が所定の時間、進行し得る。その結果、低粘度又は高粘度の試料では、検査シーケンスは試料がチャンバに流入する前に開始してしまうか、又は検査シーケンス（検査シーケンスクロックは０に設定されている）は検査チャンバが完全に満たされる前であっても開始してしまう可能性がある。したがって、適当な時点に検査シーケンスの開始時間を設定することで、バイオセンサの正確性及び精度を更に高めることができると考えられる。
【００４８】
検査シーケンスタイムクロックが開始される前に検査チャンバ６１の充填が停止したことをシステムが検出できるようにするため、出願人は、試料充填プロセスのキャパシタンス検出を用いた新規な方法を実行した。この方法では、検査チャンバ６１に流入する試料のキャパシタンスを用いて、検査チャンバの試料液による充填が停止した時点を決定する。同時に、キャパシタンスを用いて、検査シーケンスが開始した時点で別の電位の問題を解決するために試料サイズの体積を推定することができる。
【００４９】
しかしながら、この方法の概説を述べる前に、本明細書に述べられるバイオセンサのキャパシタンス検出の簡単な説明を与えておくことは意義があろう。図７Ｂを参照すると、電極層を有するバイオセンサ検査ストリップ８０及び検査セル６１が、一連の抵抗器（図７Ｂに概略的な形態でＲＰｄ接点、ＲＰｄフィルム、ＲＡｕ接点、及びＲＡｕフィルム）として表され、検査セル６１が、図７Ｂにおいて、Ｒセルコンダクタンス及びＣ二重層を有する抵抗器−コンデンサ並列回路として表されている。本明細書に図７Ｃとして示されるように、ストリップ８０及び検査セル６１の抵抗器−コンデンサ並列回路の抵抗は、図７Ｃにおいて、バイオセンサの金及びパラジウム層に対する直列抵抗器Ｒストリップと、検査セル６１に対する抵抗器Ｒセル及びコンデンサＣの並列回路とを有する回路の形態でモデル化することができる。図７ＣのこのＲＣ回路では、システムは、周波数ｆ及び二乗平均平方（「ＲＭＳ」）振幅Ｖを有する交流電圧を生じ、全電流ｉＴをＲＭＳ値及び位相角φとして測定することが可能であり、検査セル６１のキャパシタンスＣを、ストリップ抵抗率Ｒストリップ及び測定回路によって生じるあらゆる位相シフトを説明するための適当なオフセットで導出することができる。詳細には、キャパシタンスＣは、下式１により求めることができる。
【００５０】
【数１】
2015534090.tif 000003
ただし、
ｉＴは全電流を表し、
φは位相角を表し、
ｆは、印加される信号の周波数を表し、
Ｖは、印加される信号の大きさを表す。
【００５１】
印加される信号の大きさは約５０ｍＶであり、周波数は約１０９Ｈｚである。このキャパシタンス測定法の更なる詳細については、同時係属中の米国特許出願公開第２０１１０２０８４３５号、同第２０１１０３０１８６１号、及び同第２０１１０３０９８４６号に見られるが、これらの出願を本明細書に恰もそれらの全体が記載されているかのように参照により援用する。
【００５２】
図７Ｄを参照すると、出願人は、試料のキャパシタンスを用いて、流体試料による検査チャンバの充填が停止して検査シーケンスを時間Ｔ＝０で開始することができる時点を求めることができることを見出した。詳細には、図７Ｄにおいて、高速デジタルカメラを使用して、充填段階におけるバイオセンサのキャパシタンス測定と比較して検査チャンバの充填が停止するか、又は実際に充填が完了した時点を求めた。図７Ｄから、適当な試料（例えば、血液、又はこの場合、このストリップで利用可能な最も粘度が高い、すなわち最高粘度のコントロール溶液であるコントロール溶液）が検査チャンバ上に付着されると、測定されるキャパシタンスは、ストリップ充填の開始からおよそ２００ミリ秒後にその速度及び方向（又は変曲）が急激に変化するまで増大したことが分かる。キャパシタンスの変曲点は、デジタルカメラで観察される実際の充填状態と比較的よく一致する。このため、キャパシタンス測定値の変曲点を用いて、流体試料による検査ストリップの充填が停止する時点を高い信頼度で示すことにより、検査シーケンスクロックＴを０に設定した状態で検査シーケンスを開始することができる。その結果、出願人は、検査ストリップのキャパシタンスの変曲挙動を利用して図８Ａ及び８Ｂに図示及び説明される新規な方法を実現したものである。
【００５３】
図８Ａは、この新規な検査開始時間の設定方法を用いて試料中の分析物濃度を決定するためのロジック８００を示している。工程８０２は、測定器又はモニターが起動されることで開始するが、これは特定の測定器では、バイオセンサの挿入又は電源スイッチの作動によって行うことができる。工程８０４において検査チャンバ６１内の電極上に付着させ、工程８０６において試料のキャパシタンスを測定することができる。工程８０８において、測定工程において測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回るか否かについて評価が行われる。測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回らない場合、すなわち工程８０８が「いいえ」を返す場合、測定工程８０６が再び繰り返される。これに対して、測定されたキャパシタンスが第１の閾値を上回った場合、すなわち、工程８０８が「はい」を返す場合、工程８１０において流体試料の別のキャパシタンスが確定される。工程８１２において、工程８１０において確定されたキャパシタンスが、その前のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はそれよりも小さいかについて評価が行われる。確定されたキャパシタンスがその前のキャパシタンスの測定値よりも小さくない場合、すなわち工程８１２が「いいえ」を返す場合、確定工程８１０が再び実行され、確定されたキャパシタンスがその前の試料のキャパシタンスの測定値とほぼ同じであるか又はそれよりも小さい（すなわち工程８１２が「はい」を返す）場合、工程８１４において、確定されたキャパシタンスが第１のキャパシタンス値「Ｃ開始」として保存される。これと同時又はその直ぐ後、システムは更に、検査シーケンス時間のクロックを０に設定することによって、図６Ａ及び６Ｂにおけるグルコース測定の検査シーケンス間隔ＴＧの参照開始時間をシステムが定義することが可能となる。
【００５４】
簡単にまとめると、マイクロコントローラ１０６を含む本明細書に述べられるシステムは、（電極との接続を介して）流体試料による検査チャンバ６１の充填が停止した時点を（工程８０６〜８１２により、試料のキャパシタンスの変化の変曲点の検出により）決定することによって、分析物検査シーケンスの開始時間Ｔ＝０を定義することが可能である。説明を簡単にするため、このようなキャパシタンス測定は、第１に、流体試料が検査チャンバへの流入を停止したか否かを判定するためのものであり、第２に、充分な量が検査チャンバに流入したか否かを判定するためのものである点に留意されたい。
【００５５】
図８Ａを参照すると、工程８１６において、測定シーケンス間隔の間に、少なくとも２つの電極に図６Ａの検査シーケンス時間クロックの時点０から開始して一連の電位が印加される。工程８１８を参照すると、このロジックでは更に、測定検査シーケンス間隔において少なくとも２つの電極からの過渡電流出力ＣＴを測定又はサンプリングすることにより、一連の過渡電流出力が得られる（本明細書の図６Ｂに示される）。工程８２０において、分析物濃度（例えば、グルコース濃度）を式２〜４を用いて過渡電流出力から計算することができる。
【００５６】
【数２】
2015534090.tif 000004
ただし、
【００５７】
【数３】
2015534090.tif 000005
【００５８】
【数４】
2015534090.tif 000006
かつ、
ａ、ｂ、ｃ、ｐ、及びｚｇｒはグルコース計算係数である。
【００５９】
一実施形態では、ｐは約０．５２３であり、ａは約０．１４であり、ｚｇｒは約２である。
【００６０】
この例示的実施形態では、ｉｐｂはおよそ１．１秒の時点で測定された電流であり、ｉｐｃはおよそ４．１秒の時点のストリップ６２の電極から測定された電流であり、ｉｓｓはおよそ５秒の時点で測定された電流である。表記を簡単にするため、この既知のグルコース濃度計算のための式３は、式４として以下の表記で表すことができる。
【００６１】
【数５】
2015534090.tif 000007
【００６２】
印加電圧は、好ましい実施形態では正値として与えられているが、負の領域の同じ電圧を用いて特許請求される発明の所望の目的を実現することもできる。
【００６３】
再び図８Ａを参照すると、グルコース濃度が計算された時点で、システムは、その結果を工程８２２において通知することができる。本明細書で用いるところの「通知する」なる用語及びその語幹の変化形は、文字、音声、画像又はすべての通信の態様の組み合わせによってユーザーに通知がなされることを意味する。
【００６４】
出願人は、工程８１４で得られる全キャパシタンスＣ開始の決定には、検査ストリップの「二重試料供給」としても知られる、検査シーケンスの開始後に不正確な結果につながり得る、検査ストリップの最初の試料供給の後に検査ストリップにユーザーが更に試料を加える場合を検出するという別の利点もあることを更に見出したものである。検査チャンバ６１の二重又は多重試料供給を検出するため、出願人は、図８Ｂにロジック８００’によって図示及び説明される別の方法を考案した。
【００６５】
図８Ｂにおいて、参照符合とアスタリスクで示した工程は、図８Ａで述べた対応する参照符合と同じ機能を有するため、説明を簡潔にするために再び述べることはしない。そこで、出願人は、検査シーケンスクロックＴが０にリセットされ、検査シーケンスがこの時点で開始される工程８１７について述べる。図６Ａに示されるように、第１の電位Ｅ１は、第１の時間間隔ｔ１（図８Ａの工程８１６又は工程８１７において検査シーケンスクロックが０に設定されるＴ＝０から測定される）にわたって印加される。第１の時間間隔ｔ１後、第２の電位Ｅ２が第２の時間間隔ｔ２にわたって印加される。この時間間隔ｔ２（例えば、図６Ａにおいて約１．３秒の時点）の間、所定の周波数（約１０９Ｈｚ）の交流信号（ＡＣ）により、工程８２６において検査チャンバのキャパシタンスが決定され、工程８２８においてＣＡＰＴ２として保存される。出願人は、この第２のキャパシタンス測定は、第１のキャパシタンス測定と異なり、主として、充分な量の試料があるか否かを判定することを目的としたものである点に触れておく。この測定の詳細は、米国特許第６，８７２，２９８号に述べられており、当該特許を本明細書に恰もその全体が記載されているかのように援用するものである。
【００６６】
工程８３０において、第２の時間間隔におけるキャパシタンス（すなわちＣＡＰＴ２）が、第１の時間間隔ｔ１よりも前の初期充填段階において測定されたキャパシタンス（すなわちＣ開始）よりも大きいか否かについての評価が行われる。これが真である場合、ロジックは工程８３２に進み、最初の充填後に検査ストリップに複数回の試料供給があったというエラーが通知される。これに対して、評価工程８３０が「いいえ」を返した場合、ロジックは工程８３４に進み、検査シーケンスは上記に述べたように工程８１８、８２０、及び８２２に進む（図８Ａ）ことによって継続する。
【００６７】
出願人らは、この新規な方法があらゆる分析物の測定に適用可能であり、血糖値の測定に限定されない点に触れておく。例えば、当業者であれば、閾値及びキャパシタンスの測定に適宜変更を行い、尿酸、ケトン、コレステロール、クレアチンなどの他の分析物の測定にこの方法を本明細書に述べられるのと同じ趣旨及び意図で適用することが可能である。したがって、本発明を特定の変形例及び説明図に関して述べたが、当業者には本発明が上記に述べた変形例又は図に限定されない点は認識されるであろう。更に上述の方法並びに工程が特定の順序で起こる特定の事象を示している場合、当業者には特定の工程の順序が変更可能であり、そうした変更は本発明の変形例に従うものである点が認識されよう。更に、こうした工程のうちのあるものは、上述のように順次行われるが、場合に応じて並行したプロセスで同時に行われてもよい。したがって、開示の趣旨及び請求項に見出される本発明の同等物の範囲内にある本発明の変形が存在する範囲では、本特許請求がこうした変形例をも包含することが意図されるところである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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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５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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