(57)【要約】【課題】安定化前の測定値から安定化後に得られる測定値を推定する測定値推定方法を提供すること。【解決手段】対象特性値が既知で異なる複数の試料をそれぞれ経時的に測定し、その微分値の最大値と試料の特性値との関係を数式化し、所定の試料の測定最大微分値から特性値を推定することを特徴とする測定値推定方法である。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象特性値が既知で異なる複数の試料をそれぞれ経時的に測定し、
その微分値の最大値と試料の特性値との関係を数式化し、
所定の試料の測定最大微分値から特性値を推定する
ことを特徴とする測定値推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定値推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気化学センサには、高感度、高精度で測定時間を要しても測定することに意義のある、いわゆるプロフェッショナルユースの高性能センサと、小型で簡便に扱える簡易型センサとに分類される。
【０００３】
この簡易型センサでは、前述のプロフェッショナルユースの高性能センサとは異なり、小型であり、簡易な構造であるとともに、さらに迅速に測定結果が得られることが求められる。
【０００４】
一般的に、アルコールセンサ等の電気化学センサを用いて測定を行う際に、電気化学センサのセンサ出力が安定し、センサ出力が定常状態となった時点で、安定するのを待ってから測定している。
【０００５】
しかしながら、電気化学センサ、特に簡易型センサの中でも、例えば、電解液中でのイオン移動速度・反応時間・電極面積・反応生成物移動速度などが測定結果に影響するので、それらの条件により、それらの条件により測定に要する期間が長くなってしまうので、センサ出力が定常状態となるまでの時間である応答時間に影響を与える場合がある。
【０００６】
また、電気化学センサを構成する電極の電極面に、例えば、酵素膜等の反応層を設ける必要がある場合には、さらに応答時間が長くなり、迅速に測定結果を得ることが困難であるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解消し、安定化前の測定値から安定化後に得られる測定値を推定する測定値推定方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の測定値推定方法は、対象特性値が既知で異なる複数の試料をそれぞれ経時的に測定し、その微分値の最大値と試料の特性値との関係を数式化し、所定の試料の測定最大微分値から特性値を推定する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、安定化前の測定値から安定化後に得られる測定値を推定する測定値推定方法を提供することができる。したがって、それにより、安定化を待たずに正しい測定値が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明の測定値推定方法は、対象特性値が既知で異なる複数の試料をそれぞれ経時的に測定し、その微分値の最大値と試料の特性値との関係を数式化し、所定の試料の測定最大微分値から特性値を推定することを特徴とする。以下に、測定に用いるセンサ等を詳しく説明する。
【００１１】
なお、各種測定に使用される電気化学センサとしては、ガスセンサ、濃度センサ、温度センサ、酵素センサ、バイオセンサ、ｐＨ電極等、様々な測定において、変化量を電気信号に変換して、目的とする値を測定することのできる様々な電気化学センサを採用できる。本実施形態においては、電気化学センサとしては、バイオセンサ１を例示している。
【００１２】
このバイオセンサ１は、アルコールセンサとして用いられる。バイオセンサ１の用途としては、アルコールセンサの用途であるが、これに限定されず、適宜、様々な用途に用いられ、その用途に応じて、適宜構造を変更してもよい。
【００１３】
[バイオセンサ]
図１は、バイオセンサ１の分解斜視図である。図１に示されるように、バイオセンサ１は、多孔質担体２Ａに酵素を担持して成り、酵素反応が可能な程度にその表面を露出する感応部２と、第１内部絶縁材３及び第１外部絶縁材５で、また第２内部絶縁材６及び第２外部絶縁材８で相互に絶縁されると共に、前記感応部２に電気的に結合され、かつ前記感応部２に対して実質的に無積層状態に形成されて成る、第１電極４及び第２電極７からなる一対の電極とを備えて成る。
【００１４】
更に言うと、図１に示されるバイオセンサ１は、略長方形のシート状をなす感応部２と、
この感応部２の一端にてこの感応部２における一方の面の一部を覆蓋するようにこの感応部２に貼付されたシート状の第１内部絶縁材３と、
この第１内部絶縁材３の前記感応部２とは反対側の表面に形成され、前記感応部２に電気的に接触する第１電極４と、
前記第１内部絶縁材３とで前記第１電極４を挟み込むように、しかも前記第１電極４の、感応部２とは反対側の端部における表面が露出するように形成され、前記第１内部絶縁材３と第１電極４とで積層体を形成する第１外部絶縁材５と、
前記感応部２の、前記第１内部絶縁材３が貼付されたのとは反対側の面の一部を覆蓋するように前記感応部２に貼付され、かつ、前記感応部２に貼付されていない部分全体が前記第１内部絶縁材３と貼付されてなるシート状の第２内部絶縁材６と、
前記感応部２の、前記第２内部絶縁材６が貼付された表面であって、この第２内部絶縁材６が覆蓋していない面全体を覆蓋し、かつ、前記第２内部絶縁材６の、前記第１内部絶縁材３が貼付された面とは反対側の面全体を覆蓋して成る第２電極７と、
前記第２内部絶縁材６とで前記第２電極７を挟み込むように、しかも前記第２電極７の、前記感応部２とは反対側の端部における表面が露出するように、前記第２電極７の表面に形成され、前記第２内部絶縁材６と前記第２電極７とで積層体を形成する第２外部絶縁材８と、
を備えて成る。
【００１５】
バイオセンサ１によるアルコールの濃度測定の測定手順については、図１〜５を参照し、以下に述べる。なお、図２は、バイオセンサ１で所定成分を検出する装置構成を原理的に示す原理説明図である。図３は、アルコールのサンプルを用いた際のバイオセンサの出力電流と測定時間との関係を表すグラフである。図４は、アルコールのサンプルを用いた際の、dI/dtと時間との関係を示すグラフである。図５は、アルコールのサンプルを用いた際の、各サンプルの出力電流と濃度との関係を示す検量線のグラフである。
【００１６】
[測定値推定方法]
まず、対象特性値が既知で異なる複数の試料として、濃度Ｃn(n＝１、２、３・・・・、ｎ；ｎは、２以上の自然数)が各々異なるアルコールのサンプルを用意する。そして、図３に示されるように、濃度Ｃn(n＝１、２、３・・・・、ｎ；ｎは、２以上の自然数)のサンプルに対して、それぞれ経時的にセンサ出力電流Ｉの測定を行う。なお、本実施形態においては、各条件としての濃度Ｃnは、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の３条件を取り、Ｃ１は、１mmol/L、Ｃ２は、2mmol/L、Ｃ３は、5mmol/Lである。
【００１７】
なお、測定に使用するバイオセンサ１は、このバイオセンサ１を保持するホルダ（図示略）に保持され、ポテンシオスタット９に電気的に接続される。このポテンシオスタット９（図２参照）は、バイオセンサ１の電極に一定電位を印加し、サンプル測定時に電極に生じる電流（センサ出力電流Ｉ）を入力する。この際、バイオセンサ１の先端部分は、測定対象物を測定可能な位置にまで近づけている状態である。
【００１８】
次に、センサ出力電流Ｉに対して微分処理を行う。ここで、微分処理を行う方法としては、経時変化測定結果を直接、微分回路に入力して、直接的に微分処理を行う方法や、経時変化測定結果を一旦記録しておき、後にまとめて、コンピュータ等で微分処理を行う方法等が挙げられる。
【００１９】
また、それぞれの経時変化測定結果としてのセンサ出力電流Ｉに対して微分処理を行う際に、dI/dtは、電流値を時間に対して微分したものである。ここで、ｔ＝ｔ1におけるdI/dt（ｔ＝ｔ1）を採用する。ここで、ｔ＝ｔ1は、図４に示されるように、ｔ＝０から、センサ出力電流Iが定常状態になる時間ｔ＝ｔstまでの間の時間である（Ｓ０２）。ここで、ｔ＝ｔ1は、dI/dtが、最大値を取る時間である。また、定常状態になる時間ｔ＝ｔstは、dI/dt＝０となる時間である。
【００２０】
さらに、図５に示されるように、それぞれのdI/dt（ｔ＝ｔ1）と前記複数の測定対象物としてのアルコールの各条件（濃度Ｃn(n＝１、２、３・・・・、ｎ；ｎは、２以上の自然数)）との関係に対して、各サンプルの出力電流と濃度との関係を示す検量線を作成し、最小自乗法により、数式化する。
【００２１】
なお、この図５においては、本願発明に係るdI/dt（ｔ＝ｔ1）における検量線および従来技術に係るdI/dt（ｔ＝ｔst）における検量線の両方を記載している。ここで、ｔ1は、t＝0からｔ＝ｔstの中間に存在する時刻である。また、本実施形態においては、本願発明に係るdI/dt（ｔ＝ｔ1）を得ることができる時間、すなわち、ｔ1は、約３０秒である。これに対して、従来技術に係るdI/dt（ｔ＝ｔst）を得ることができる時間、すなわち、ｔstは、約１８０秒である。
【００２２】
この図５に示されるように、（ｔ＝ｔ1）においても、（ｔ＝ｔst）においても、アルコール濃度Ｃnと、センサ出力電流Iとの対応関係を導くことができる。そして、本願発明のほうが、従来技術よりも、短い時間で、この対応関係を得ることができる。
【００２３】
次に、図２に示されるように、ポテンシオスタット９で検出された検出電流は、ＡＤ変換器１０でデジタル信号に変換され、この検出信号に対応するデジタル信号をコンピュータ１１に取り込む。
【００２４】
このコンピュータ１１により得られたdI/dtと前記複数の測定対象物としてのアルコールの各条件（濃度Ｃn(n＝１、２、３・・・・、ｎ；ｎは、２以上の自然数)）との関係を示す検量線と、任意に測定した測定対象物としてのアルコールの測定直後の測定結果と、を照合する。すなわち、このコンピュータ１１に格納されている検量線（図５参照）からあらかじめバイオセンサ１で検出したアルコールの濃度をすぐさま算出し、モニター１２で濃度を表示するようにすることができる。
【００２５】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）センサ出力電流Ｉを得て、このセンサ出力電流Ｉを微分処理する。すると、dI/dtと複数の測定対象物としてのアルコールの各条件（濃度Ｃn(n＝１、２、３・・・・、ｎ；ｎは、２以上の自然数)）との関係を示す検量線が作成され、数式が得られる。その後、得られた数式としての検量線と、任意に測定した測定対象物の測定直後の測定結果と、を照合することで、測定後すぐ（ｔ＝ｔ1）の測定結果よりアルコールの濃度が求められるから、定常状態（ｔ＝ｔst）になるまで測定を続ける必要がないので、安定化後に得られる測定値を推定することができる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、測定に用いるバイオセンサの分解斜視図である。
【図２】図２は、バイオセンサで所定成分を検出する装置構成を原理的に示す原理説明図である。
【図３】図３は、アルコールのサンプルを用いた際のバイオセンサの出力電流と測定時間との関係を表すグラフである。
【図４】図４は、アルコールのサンプルを用いた際の、dI/dtと時間との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、アルコールのサンプルを用いた際の、各サンプルの出力電流と濃度との関係を示す検量線のグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１      バイオセンサ（電気化学センサ）
２      感応部
２Ａ    多孔質担体
３      第１内部絶縁材
４      第１電極
５      第１外部絶縁材
６      第２内部絶縁材
７      第２電極
８      第２外部絶縁材
９      ポテンシオスタット
１０      ＡＤ変換器
１１      コンピュータ
１２      モニター
【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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