(57)【要約】本発明にかかる標準液及び定量方法は、絶縁基板に形成された対電極、測定電極を含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、測定装置の駆動電圧により電圧を印加し、その時に流れる電流値を測定することにより前記試料液中に含まれる基質を定量する場合において、前記測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液の中に還元性物質を含めるようし、これにより、前記標準液を測定した際には、還元性物質によって、第６図に示す時刻ｔ０とｔ１間の電流波形に大きな変化が生じ、測定中の検体液が前記標準液か試料液か、その検体液種を容易に判別することができる。
2004040286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定電極と対電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、駆動電源により電圧を印加し、前記試料液と前記試薬層との反応を電気化学的に測定して、該試料液中に含まれる基質を定量する測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液であって、
還元性物質を含む、ことを特徴とする標準液。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の標準液において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、
当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の標準液において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項４】
請求の範囲第１項ないし請求の範囲第３項のいずれかに記載の標準液において、
前記還元性物質は、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項５】
請求の範囲第１項ないし請求の範囲第４項のいずれかに記載の標準液において、
前記還元性物質は、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項６】
対電極と測定電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、測定装置の駆動電源により第１の電位を第１の期間印加した後、印加を一定期間停止し、該一定期間経過後、前記電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位を第２の期間印加して得られる酸化電流値に基づき、前記試料液中に含まれる基質を定量する方法において、
前記バイオセンサの電極部に、前記測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液として、還元性物質を含む標準液を供給し、
前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値及び、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値から、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにした、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項７】
請求の範囲第６項に記載の定量方法において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、
当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の定量方法において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである、
ことを特徴とした定量方法。
【請求項９】
請求の範囲第６項に記載の定量方法において、
前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値との比を用いて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにした、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項１０】
請求の範囲第６項に記載の定量方法において、
前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値とに基づいて、判別に用いる判別パラメータを算出し、該判別パラメータを独立変数とする判別関数を定義し、前記判別関数に前記判別パラメータの値を代入して得られる数値を判別指標とし、該判別指標に基づいて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにした、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項１１】
請求の範囲第６項に記載の定量方法において、
前記還元性物質は、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項１２】
請求の範囲第６項ないし請求の範囲第１１項いずれかに記載の定量方法において、
前記還元性物質は、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つである、
ことを特徴とする定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、バイオセンサに供給される検体液中の基質含有量を、バイオセンサ用の測定装置において電気化学的に定量する際に、該検体液が測定対象の試料液か、あるいは前記測定装置の測定精度を管理するための標準液かを自動的に判別する定量方法に関し、特に、前記検体液中の基質含有量の測定誤差による検体液種の判別ミスを低減する、検体液種を自動的に判別する定量方法、及びそのバイオセンサ用標準液に関する。
【背景技術】  バイオセンサとは、微生物、酵素、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の生物材料の分子認識能を利用し、生物材料を分子識別素子として応用した、検体中の基質含有量の定量をするセンサである。即ち、バイオセンサは、生物材料が目的の基質を認識したときに起こる反応、例えば微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、発光等を利用して、検体中に含まれる基質の含有量を定量する。
前述したような各種バイオセンサの中でも、例えば、グルコース、乳酸、コレステロール、アミノ酸用のバイオセンサである酵素センサの実用化が進んでおり、医療計測や食品工業に利用されている。この酵素センサは、検体（例えば血液などの試料液）に含まれる基質（例えばグルコースなど）と、酵素等との反応により生成される電子によって電子伝達体を還元し、該酵素センサ用の測定装置が、前記電子伝達体の還元量を電気化学的に計測することにより、検体中の基質含有量の定量分析を行うようになっている。
このように、人体の体液中に含まれる基質の定量は、特定の生理的異常の診断や治療において非常に重要であり、特に、糖尿病患者にとって、血液中のグルコース濃度を頻繁に把握する必要がある。
前記バイオセンサとしては、従来より様々な形態のものが提案されている。以下、第１図を用いて、従来のバイオセンサについて説明する。第１（ａ）図はバイオセンサの構成を示す分解斜視図であり、第１（ｂ）図は第１（ａ）図のバイオセンサの平面図である。
第１（ａ）図において、バイオセンサ１５は、ポリエチレンテレフタレート等からなる絶縁性の基板（以下、単に「基板」と称す。）１と、切欠部７を有するスペーサ６と、空気孔９が設けられた絶縁性の基板８と、試薬層５とを備え、前記絶縁性の基板８と前記基板１との間に、前記スペーサ６と前記試薬層５とが挟み込まれて一体に配置される。
前記基板１の表面には、例えば金やパラジウムなどの貴金属やカーボン等の電気伝導性物質からなる導体層１０が、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法によって形成され、該基板１上の導体層１０は、複数のスリットによって分割されて、対電極３、測定電極２及び検知電極４が形成されている。そして、前記対電極３上には、さらに略円弧状のスリット１３、１４が形成されている。なお、第１図では、前記導体層１０が基板１全面に形成されたものを示したが、該導体層１０は、基板１上の一部に形成されていればよく、また各電極２，３，４についても、基板１上の一部に形成されていればよい。
前記スペーサ６は、前記基板１上の対電極３、測定電極２及び検知電極４を覆うように配置される。そして、前記スペーサ６の前縁部中央に設けられた長方形の切欠部７によって検体供給路７ａが形成され、該検体供給路７ａの先端である検体点着部１５ａに、検体である血液等の試料液が点着されると、毛細管現象によって略水平方向に空気孔９に向かって吸引されていく。
前記試薬層５は、前記スペーサ６の切欠部７から露出している、前記基板１上の対電極３、測定電極２及び検知電極４に、酵素、電子受容体及び親水性高分子等を含有する試薬を塗布することで形成されるものであり、該基板１上の試薬の塗布による拡がりは、前記対電極３に形成された円弧状のスリット１３、１４により規制される。
ここで、前記試薬に含まれる酵素としては、グルコースオキシダーゼ、ラクテートオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを用いることができ、また、電子受容体としては、フェリシアン化カリウムが好ましいが、フェリシアン化カリウム以外にも、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメトルサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体などを用いることができる。ここで挙げたバイオセンサ１５の試薬層５に含有される酵素、電子受容体の具体例は、とりわけ、検体である人体の血液中に含まれる、基質であるグルコース、乳酸、コレステロールの含有量を定量することに適している。そして、このようなバイオセンサ１５を用いて、例えば、人体の血液中のグルコースの定量を行う際は、前記試薬層５に含有される酸化還元酵素として、グルコースデヒドロゲナーゼ、また電子受容体として、フェリシアン化カリウムを用いる。
以下、前述した構成を有するバイオセンサ１５を用いて、検体中の基質の含有量を定量する場合について説明する。なお、ここでは、前記バイオセンサ１５で、人体の血液中に含まれるグルコースの定量に関して開示するが、前記バイオセンサ１５の試薬層５に含有する酵素を適切に選択することで、乳酸、コレステロールその他の基質を定量することも可能である。
まず、前記バイオセンサ１５の検体供給路７ａの検体点着部１５ａに、人体から摂取された血液を点着させると、該検体供給路７ａに吸引された血液に、前記試薬層５に含有されているグルコースデヒドロゲナーゼである前記酸化還元酵素と、フェリシアン化カリウムである前記電子受容体とが溶解し、これにより、血液中の基質であるグルコースと、前記酸化還元酵素との間で酵素反応が進行し、さらにこの酵素反応によって前記電子受容体であるフェリシアン化カリウムが還元されてフェロシアン化物（フェロシアン化カリウム）が生成される。なお、この一連の反応（酸化還元酵素の酵素反応、及び電子受容体の還元）は、主に前記検体供給路７ａで進行する。
そして、前述の還元された電子受容体であるフェロシアン化カリウムを電気化学的に酸化し、このとき得られる前述の電気化学的変化に伴う電流値を、後述するバイオセンサ用の測定装置において、導体層１０上の対電極３、測定電極２及び検知電極４により読み取り、その電流値により血液中のグルコース濃度を測定する。
そして、この検体液中の基質の定量は、第２図に示すように、前記バイオセンサ１５を、前記バイオセンサ用の測定装置１６に挿入することで行う。
以下、第２図を用いて、バイオセンサ１５及びバイオセンサ用の測定装置１６からなるバイオセンサシステムで、人体の血液中のグルコースを定量する動作について説明する。第２図は、従来におけるバイオセンサシステムの構成を示す図である。
まず、前記バイオセンサシステムの構成について説明すると、第２図に示すように、バイオセンサシステムは、前述のバイオセンサ１５と、該バイオセンサ１５を着脱自在に装着するバイオセンサ用の測定装置１６とを備え、該バイオセンサ１５の検体点着部１５ａに点着された検体中に含まれる基質の量を、該測定装置１６で定量するものである。そして、前記バイオセンサ用の測定装置１６は、前記バイオセンサ１５を着脱自在に装着する挿入部１７と、該バイオセンサの電極に電圧を印加する駆動電源（図示せず）と、該駆動電源により電圧印加されて得られた検体中の基質の定量結果を表示する表示部１８とを有している。なお、前記バイオセンサ用の測定装置１６と前記バイオセンサ１５の各電極との接続が、リード線であってもよい。
そして、このような構成を有するバイオセンサシステムを用いて、血液中のグルコースなどの基質の含有量を定量する場合、まず、ユーザは、前記バイオセンサ１５を測定装置１６に挿入する。そして、前記測定装置１６によって、前記バイオセンサ１５の基板１上の対電極３と測定電極２間に一定電圧が印加された状態で、ユーザは血液を検体点着部１５ａに点着する。点着された血液は、前記空気孔９に向かってバイオセンサ１５の内部に吸引されていき、これにより試薬層５の溶解が始まる。
このとき、測定装置１６は、前記バイオセンサ１５の電極２，３間に生じる電気的変化を検知して定量動作を開始する。
前記バイオセンサ用の測定装置１６側では、まず該測定装置１６に挿入されたバイオセンサ１５の電極２，３間に一定電圧を印加した後に、該バイオセンサ１５の酵素反応層である前記検体供給路７ａの検体点着部１５ａに血液である試薬液が点着されたことを検知後、前記電極２，３間への電圧の印加を一旦止め、一定時間後に再度定電圧を印加し、その際、該電極２，３間に流れる電流を測定することで、血液中のグルコースを定量し、血糖値を算出するものである（例えば、特開平３−２８７０６４号公報，第２項参照）。
このようなバイオセンサシステムにおける、近年の要求される性能としては、測定時間のさらなる短縮化が挙げられる。
しかし、前述のバイオセンサによって、高速で血液中の基質の定量を行う場合、検体である血液の粘性がその測定精度に大きな影響を及ぼす。このような問題を解決して、前記バイオンセンサによって高精度に測定を行う定量方法として、測定装置１６により、バイオセンサの対電極３，測定電極２間に第１の電位を第１の期間印加した後、電位を印加することを待機時間の間停止し、該待機時間経過後に、前記対電極３，測定電極２間に前記第１の電位よりも小さな電位である第２の電位を第２の期間印加して、出力される電流を測定する方法が開示されている（例えば、ＷＯ０２／４４７０５Ａ１公報，第２１項参照）。
さらに、昨今、血糖値を定量する小型簡易血糖値測定システムなどにおいては多種多様の機能を備えた商品が展開されており、例えば、該血糖値測定システムでは、特に測定データの管理や加工などといったデータマネージメントの分野に重点がおかれている。そして一般に、前述したバイオセンサ及び該バイオセンサ用の測定装置からなるバイオセンサシステムにおいては、その測定精度を維持、管理するために、専用の標準液を用いて測定精度の管理を定期的に行うようにしている。
ここで、従来における前記バイオセンサ用の標準液としては、水と、所定量のグルコースと、キタンサンと、反応速度調節剤としてのホスフェートとを含むものが開示されており（例えば、ＷＯ９３／２１９２８−Ａ公報，第１項参照）、また別の例として、グルコース測定に用いるための所定量のグルコースと、水と、増粘剤と、緩衝材と、防腐剤と、界面活性剤と、着色または色形成化合物との混合物を含む無血清対照試薬などが開示されている（例えば、ＷＯ９５／１３５３６−Ａ公報，第１項〜第８項参照）。
そして、前記標準液を用いて、測定装置の測定精度の管理を行うようにした従来のバイオセンサシステムでは、標準液の測定データが、通常の試料液として用いられる体液等の測定データと混同して処理されないようにするために、該バイオセンサシステムに標準液を導入する際に、事前に測定装置上で所定の手動操作で、前記標準液の測定モードに切り替えて、前記標準液の測定データと、試料液の測定データとを識別するといった対応がなされている。
これに対し、近年、自動的に検体液種を判別する手段が提供され、その方法としては、各検体である試料液毎に測定した電流値と該電流値の時間微分値との比を、各検体液を弁別する弁別パラメータとし、対象とする複数の検体液の種類を弁別するための、前記弁別パラメータを独立変数とする弁別関数を定義し、該弁別関数に前記弁別パラメータの値を代入して得られる数値を弁別指標とし、該弁別指標に基づいて、自動的にサンプルの種類を弁別するものが開示されている（例えば、ＷＯ０１／４０７８７Ａ１公報，第１項参照）。
しかしながら、前述した自動的に検体液種を判別する方法では、以下に示す様々な要因により、高精度に検体液種を判別することができず、実用化されていないという現状がある。
以下、第３図を用いてその要因について具体的に述べる。第３図は、バイオセンサシステムにおいて、従来の標準液、あるいは様々な条件の血液が点着されたバイオセンサに対して電圧が印加された際に測定される酸化電流値の波形を示す図であり、第３（ａ）図は、従来の標準液ａとヘマクリット値が異なる３種の血液ｂ〜ｄの電流波形を示し、第３（ｂ）図は、従来の標準液ａと異なる妨害物質を含んだ３種の血液ｅ〜ｆの電流波形を示し、第３（ｃ）図は、従来の標準液ａと環境温度の異なる３種の血液ｈ〜ｊの電流波形を示すものである。そして、第３図の測定は、第４図に示す測定プロファイルに基づいて測定されたものあり、詳細には、前述のＷＯ０２／４４７０５Ａ１公報に示されるように、測定装置１６が、各検体が点着されたバイオセンサの対電極３と測定電極２間に、第１電位を第１電位期間（時刻ｔ０からｔ１）印加した後、待機時間の間（時刻ｔ１からｔ２）印加を停止させ、該待機時間経過後に、前記第１の電位よりも小さな電位である第２電位を第２電位期間（時刻ｔ２からｔ３）印加するものとする。なお、ここでは第１電位を０．５Ｖ、第２電位を０．２Ｖ、そして第１電位期間を６秒、待機期間を６秒、第２電位期間を３秒として測定するが、この印加電位及び印加時間は、バイオセンサ１５に使用される電極素材や、試薬層５の条件により任意に設定する必要がある。
まず第１の要因に、試料液として用いられる血液の構成成分の個人差が挙げられる。
血液の粘性に影響を及ぼすヘマトクリット値は、ユーザによって様々であるため、ヘマトクリット値の異なる血液の電流波形は、第３（ａ）図の波形ｂ〜ｄに示されるように、様々な形状を示している。なお、第３（ａ）図中のａは従来の標準液、ｂはヘマクリット値２０％の血液、ｃはヘマクリット値４５％の血液、ｄはヘマクリット値６０％の血液の電流波形である。
また、測定値に影響を及ぼす様々な妨害物質と呼ばれる物質、例えばアスコルビン酸、尿酸、ビリルビンなどもユーザ毎に異なるため、前述した妨害物質を含んだ血液の電流波形は、第３（ｂ）図の波形ｅ〜ｇに示されるように、様々な形状を示している。なお、第３（ｂ）図中のｅはアスコルビン酸（１０ｍｇ／ｄｌ）を含んだ血液、ｆは尿酸（１０ｍｇ／ｄｌ）を含んだ血液、ｇはビリルビン（１０ｍｇ／ｄｌ）を含んだ血液の電流波形である。
そしてこの結果、第３（ａ），（ｂ）図からも明らかなように、従来の標準液の電流波形ａと、前述したような個人差のある血液の電流波形ｂ〜ｇとの差異が極めて少ないため、従来の標準液と各試料液との高精度な判別が困難となる。
次に第２の要因としては、血糖測定システムをユーザが使用する環境条件が異なることが挙げられる。
血糖測定システムを使用する環境条件は、ユーザによって様々であり、その使用環境条件、例えば環境温度が広範囲（例えば、１０℃から４０℃）にわたると、その環境温度により検体液中に含まれる基質と試薬層との溶解性、及びその反応速度が変化するため、環境条件の異なる血液の電流波形は、第３（ｃ）図の波形ｈ〜ｊに示されるように、様々な形状を示している。なお、第３（ｃ）図中のｈは環境温度が４０℃の血液、ｉは環境温度が２５℃の血液、ｊは環境温度が１０℃の血液の電流波形である。そして前述と同様、この場合も、第３（ｃ）図から明らかなように、従来の標準液の電流波形ａと、環境条件の異なる血液の電流波形ｈ〜ｊの差異が極めて少ないため、従来の標準液と各試料液との高精度な判別が困難となる。なお、第３（ｃ）図の従来の標準液ａの環境温度は２５℃であるとする。
このように従来の標準液では、電流波形が、試料液である様々な条件の血液の電流波形と極めて類似しているため、測定装置１６が、測定中の検体液種が標準液かあるいは試料液かを、測定により得た電流波形を元に自動判別を行うようにすることは、該検体液種の誤判別を招きやすく、このため、従来の測定装置１６では、前述したように手動操作により測定モードを切り換えるように構成せざるを得なかった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、高精度で、検体液種の判別ミスを削減可能なバイオセンサ用標準液、及び該標準液を用いて検体液種を自動的に判別する定量方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
前記課題を解決するために、本発明の標準液は、測定電極と対電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、駆動電源により電圧を印加し、前記試料液と前記試薬層との反応を電気化学的に測定して、該試料液中に含まれる基質を定量する測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液であって、還元性物質を含むものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすることなく容易に行える標準液を提供することができる。
さらに、本発明の標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである。
これにより、測定装置の測定精度を管理する際に用いる値である第２の電位を印加したときに流れる酸化電流値に影響を与えることなく、検体液種を判別できる標準液を提供することができる。
さらに、本発明の標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである。
これにより、標準液の酸化電流の電流波形に基づいて、検体液種を容易に判別することができる。
さらに、本発明の標準液は、前記還元性物質が、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである。
これにより、バイオセンサの電極部が、測定電極及び対電極に加えてＡｇ／ＡｇＣｌの参照電極も含んでいるときにも、測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行える標準液を提供することができる。
さらに、本発明の標準液は、前記還元性物質が、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つであるものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を判別ミスをすることなく容易に行える標準液を提供することができる。
また、本発明の定量方法は、対電極と測定電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、測定装置の駆動電源により第１の電位を第１の期間印加した後、印加を一定期間停止し、該一定期間経過後、前記電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位を第２の期間印加して得られる酸化電流値に基づき、前記試料液中に含まれる基質を定量する方法において、前記バイオセンサの電極部に、前記測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液として、還元性物質を含む標準液を供給し、前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値及び、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値から、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにしたものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行うことができる。
さらに、本発明の定量方法は、当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである。
これにより、測定装置の測定精度を管理する際に用いる値である第２の電位を印加したときに流れる酸化電流値に影響を与えることなく、検体液種を容易に判別することができる。
さらに、本発明の定量方法は、当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである。
これにより、標準液の酸化電流の電流波形に基づいて、検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行うことができる。
さらに、本発明の定量方法によれば、前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値との比を用いて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにしたものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行うことができる。
さらに、本発明の定量方法は、前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値とに基づいて、判別に用いる判別パラメータを算出し、該判別パラメータを独立変数とする判別関数を定義し、前記判別関数に前記判別パラメータの値を代入して得られる数値を判別指標とし、該判別指標に基づいて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにしたものである。
これにより、測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすることなく高精度に行うことができる。
さらに、本発明の定量方法は、前記還元性物質が、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである。
これにより、バイオセンサの電極部が、前記測定電極及び対電極に加えてＡｇ／ＡｇＣｌの参照電極も含んでいるときにも、測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く精度よく行える。
さらに、本発明の定量方法は、前記還元性物質が、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つであるものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすることなく、精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】  第１（ａ）図は、従来、及び本実施の形態１におけるバイオセンサの分解斜視図であり、第１（ｂ）図は、前記バイオセンサの平面図である。
第２（ａ）図は、従来、及び本実施の形態１におけるバイオセンサシステムを示す斜視図である。
第３（ａ）図は、従来の標準液とヘマトクリット値の異なる血液の電流波形を示す図であり、第３（ｂ）図は、従来の標準液と異なる妨害物質を含む血液の電流波形を示す図であり、第３（ｃ）図は、従来の標準液と、測定環境の異なる血液の電流波形を示す図である。
第４図は、従来、及び本実施の形態１における測定プロファイルを示す図である。
第５図は、本発明の実施の形態１にかかる還元性物質の酸化電流−電位曲線を示す図である。
第６図は、本発明の実施の形態１にかかる標準液と、従来の標準液と、標準的な血液の電流波形を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  実施の形態１．
本実施の形態１は、標準液の組成を改善し、従来と同様の構成を有するバイオセンサシステムにおいて、測定対象である検体の液種を自動判別可能にするものである。
以下、図を用いて、本実施の形態１にかかる標準液について説明する。
一般的に、バイオンセンサシステムにおいて、標準液を用いて測定精度の管理を行う際、まずバイオセンサに検体として標準液を点着し、第４図に示す測定プロファイルに基づいて酸化電流値を測定し、時刻ｔ３の時点の電流値のみに基づいて、標準液中の基質濃度が測定される。そして測定された基質濃度が所定の範囲内にあるかどうかを調べることによって、前記測定装置の精度管理が行われる。従って、前述したような測定装置の精度管理の動作に影響を与えることなく、測定中の検体が試料液なのかそれとも標準液なのかを、高精度に自動的に判別するためには、前記標準液の酸化電流値の前記時刻ｔ３の電流値を変えることなく、試料液と標準液の電流波形を区別できるようにすればよい。
そこで、本実施の形態１では、第４図の測定プロファイルにおける第１電位が印加される第１電位期間には、従来の標準液より大きい電流値が測定され、第２電位を印加される第２電位期間には、従来の標準液と同じ電流値が測定されるように従来の標準液の組成を改善し、該標準液の酸化電流波形をもとに、測定中の検体液種を自動判別可能なようにする。
以下、本実施の形態１にかかる標準液の組成と、その標準液を用いて検体液種を自動的に判別する定量方法について説明する。
まず、本実施の形態１にかかる標準液の組成を、従来の標準液の組成と比較しながら説明する。
（従来の標準液組成）
まず、グルコース測定に用いるための、所定量のグルコースとして低濃度４０ｍｇ／ｄＬ、中濃度１２０ｍｇ／ｄＬ、高濃度３５０ｍｇ／ｄＬの３つのタイプを準備する。そして、緩衝剤として、リン酸水素２ナトリウム６５ｍＭとリン酸２水素ナトリウム３５ｍＭとでｐＨ７．０に調整された緩衝液に、前記所定量のグルコースと、増粘剤として水溶性高分子のキタンサンガムを０．１ｗｔ％、防腐剤としてＳＵＰＥＬＣＯ社製のＰｒｏＣｌｉｎを０．０５ｗｔ％、着色剤として赤色４号を０．０４ｗｔ％配合し、グルコースの濃度が異なる３つのタイプの標準液を作製する。
（本発明の標準液組成）
本発明の標準液は、前記従来の標準液から、緩衝剤のリン酸水素２ナトリウムとリン酸２水素ナトリウムとを除き、代わりに、還元性物質としてＢｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、（以下、単に、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓとする。）を５０ｍＭ添加し、さらに、塩酸を添加してｐＨ７．０に調整する。その他は、全て従来までの標準液と同様に、３つのタイプの所定量のグルコース、増粘剤、防腐剤、着色剤を配合して、グルコースの濃度が異なる３つのタイプの標準液を作製する。なお、本発明の標準液においては、還元性物質として配合したＢｉｓ−Ｔｒｉｓに、塩酸を加えてｐＨ７．０に調整されて緩衝剤として作用するため、リン酸緩衝剤を添加する必要がない。
ここで、本実施の形態１にかかる標準液に添加した還元性物質の水溶液を、バイオンセンサに点着し、該バイオセンサの対電極３−測定電極２間に印加する電圧を０．１Ｖから０．７Ｖまでスイープさせた際の酸化電流を測定すると、第５図に示すようになる。
第５図から明らかなように、本実施の形態１にかかる標準液に添加した還元性物質は、印加電圧が高くなればなるほどその電流値が大きくなっている。
従って、このような還元性物質が添加された本実施の形態１にかかる標準液を第４図の測定プロファイルに基づいて測定すると、該還元性物質から発生する酸化電流が、第１電位を印加する期間（第１電位期間）大きく流れるため、本実施の形態１にかかる標準液の電流波形は、第５図に示す第１電位を印加した際に検出される電流値ｉ１が、標準液中に含まれるグルコースと酵素反応により発生した酸化電流にプラスされ、大きな酸化電流が検出される。第６図は、バイオセンサシステムにおいて、本実施の形態１にかかる標準液Ａ、従来の標準液ａ、及び標準的な血液（ヘマクリット値４５％の血液）ｋが各々点着されたバイオセンサに対して電圧が印加された際に測定される酸化電流値の波形を示す図である。第６図に示すように、本実施の形態１にかかる標準液Ａは、第２電位期間の電流波形は従来の標準液ａとほぼ同じであるが、第１電位期間の電流値は、前記従来の標準液ａや血液検体ｋに比べて高い電流硫が検出される。従って、本実施の形態１の標準液を用いれば、従来においては判別が困難であった標準液と血液検体とを、測定装置１６により確実に自動判別することが可能となる。
そして、その検体液種の判別方法は、得られた各電流波形の第２電位期間の電流値と、第１電位期間の電流値との比を単純に比較すればよく、その比が最も大きいものを標準液であると判断すればよい。
しかしながら、前述したように、バイオセンサシステムにおいて測定する各検体には、ヘマクリット値や妨害物質含有量等の様々な条件差があるため、本実施の形態１の標準液を用いて、その際に検出した複数の電流波形の第１電位期間と第２電位期間の電流値の比を単純に比較するだけでは、検体液種の高精度な判別指標とはなり得ない場合もありうる。そこで、本実施の形態１では、各検体の第１電位期間と第２電位期間の比を単純に比較するのではなく、判別関数を用いた判別方法により各検体の判別を行う。
つまり、第４図に示した測定プロファイルのように、６秒間の第１電位期間、６秒間の待機期間、３秒間の第２電位期間からなる、三つの連続した印加条件で計測された電流値より判別に用いる判別パラメータを算出し、該算出した判別パラメータを独立変数とする判別関数を定義し、該判別関数に前記判別パラメータの値を代入して得られる数値を判別指標とし、該判別指標に基づいて、検体液種を判別する。
なお、具体的な判別関数は、前記ＷＯ０１／４０７８７Ａ１公報の実施例と同様に作成するものとし、血液検体を測定した際に得られた電流波形より判別パラメータを算出し、同様に標準液検体を測定した際に得られた電流波形より判別パラメータを算出して、２つのグループを最も良く分離する一次関数を判別関数とする。
ここで用いた、判別パラメータ、及び判別関数は、標準液の組成毎に異なるが、特に、第１電位期間の電流と、第２電位期間の電流の比を判別パラメータの少なくとも一つとすることで、標準液と血液検体との判別が容易になる。
表１、２は、本発明の標準液と、従来の標準液とを用いて、実際に検体液種の判別をおこなった例を示したものである。
測定を行った検体は、標準液が３濃度（４０ｍｇ／ｄＬ、１２０ｍｇ／ｄＬ、３５０ｍｇ／ｄＬ）、そして血液検体が６種類のグルコース濃度（４０ｍｇ／ｄＬ、８０ｍｇ／ｄＬ、１２０ｍｇ／ｄＬ、２００ｍｇ／ｄＬ、３５０ｍｇ／ｄＬ、４２０ｍｇ／ｄＬ）それぞれについて、Ｈｃｔ濃度を３濃度（２０％、４５％、６０％）づつ調整した１８検体である。
そして、各検体につき、作製時期の異なる２０個のセンサロットを用いて、繰り返し１０回づつの評価を実施した。なお、標準液については作製時期の異なる２０個のセンサロットを用いて２０回づつの評価を実施した。
本発明の標準液を用いた場合の評価結果、及び従来の標準液を用いた場合の評価結果はそれぞれ（表１）、（表２）の示す通りである。
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2004040286.tif 000004
以上の結果、従来の標準液を用いた判別においては、若干の誤判別が発生していたのが、本発明の還元性物質を含んだ標準液においては、非常に高い精度の判別が可能となった。
このように、本実施の形態１では、標準液として、還元性物質を含む標準液を用いるようにしたので、標準液の第１電位期間の酸化電流が、従来の標準液に比べて大きくなるため、第２電位期間に流れる酸化電流と第１電位期間に流れる酸化電流との比を単純に比較することで、標準液と試料液である血液との判別が容易になり、これにより、測定装置１６が検体種液の判別を自動的に行うことが可能となる。さらに、前述したような判別関数を用いれば、より高精度に検体種液の判別を自動的に行うことが可能となる。
なお、本実施の形態１においては、第１電位を０．５Ｖ、第２電位を０．２Ｖとしたが、第５図に示すような、還元性物質を溶解した水溶液の酸化電流−電位曲線挙動は、測定に用いるバイオセンサ１５の電極による影響、また還元性物質の種類による影響、該還元性物質を溶解した水溶液の粘度、あるいはｐＨによる影響、環境温度による影響など様々な影響により異なる曲線挙動を示すため、前記バイオセンサ１５に印加する第１，第２電位は、標準液に添加する還元性物質を溶解した水溶液の、印加電圧をスイープさせて測定した酸化電流−電位曲線挙動を元に、酸化電流ｉ２が前記酸化電流ｉ１に比べて小さい酸化電流を生じさせる組み合わせを選択するようにすればよい。そして、第１，第２電位の組み合わせとしては、前記酸化電流ｉ１が前記酸化電流ｉ２に比べて１μＡ以上大きくなる組み合わせが適当であり、特に、前記酸化電流ｉ１が酸化電流ｉ２に比べて５μＡ大きければ、より精度の高い効果が得られる。
また、ここでは、本標準液に含まれる還元性物質がＢｉｓ−Ｔｒｉｓである場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではない。
つまり、本実施の形態１の標準液に添加する還元性物質は、前記バイオセンサにおいて、前記測定電極２と対電極３間に第１電位を印加した場合に酸化電流を流し、且つ第１電位より小さい第２電位を印加した場合に、第１電位を印加したときに流れる酸化電流よりも小さい酸化電流を流す物質であれば、前記同様の効果が得られる。
例えば、前記還元性物質が、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルーアセトアミノフェン等のいずれか一つであっても、同様の効果が期待できる。
また、本実施の形態１においては、緩衝液として、グッドの緩衝剤である還元性物質Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓに、塩酸を加えてｐＨ７．０に調整したグッド緩衝液を使用したが、そのほかのグッドの緩衝剤である、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ（以下単に、ＢＥＳとする。）、ＡＤＡ、ＭＯＰＳ、ＭＯＰＳＯ、ＴＡＰＳＯ、ＴＥＳ、あるいはＡＣＥＳなどのいずれか一つの緩衝剤よりそれぞれグッドの緩衝液を調製して使用しても、同様の効果が確認された。
さらに、本実施の形態１においては、還元性物質Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓを５０ｍＭ配合した場合について述べたが、容易に溶解できるＢｉｓ−Ｔｒｉｓ量であれば同様の効果が得られ、その配合濃度は１ｍＭ〜２００ｍＭが適当であり、より好ましくは、１０ｍＭ〜１００ｍＭである。ただし、前記還元性物質から発生する酸化電流量は、還元性物質の配合濃度に比例するため、他の血液検体と区別可能とするために必要な酸化電流量にあった還元性物質を任意に配合してやればよい。
さらに、本実施の形態１においては、バイオセンサ１５の対電極３と測定電極２間に電圧を印加するものについて説明したが、より精度の高い結果を得るために、バイオセンサの切欠部７内に参照極としてＡｇ／ＡｇＣｌを設置したバイオセンサ（図示せず）を用いてもよい。そしてこのようなバイオセンサを用いる場合、標準液に配合する還元性物質としては、該バイオセンサに設置された参照極に対して、測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖの電位のとき酸化電流を生じる還元性物質であれば、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】  本発明の定量方法及び標準液は、バイオセンサ及び該バイオセンサ用の測定装置からなるバイオセンサシステムにおいて、検体液種が標準液か試料液かを前記測定装置自身が自動判別する際に、その検体液種の判別ミスをなくすものとして極めて有用である。
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年4月27日(2005.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定電極と対電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、駆動電源により電圧を印加し、前記試料液と前記試薬層との反応を電気化学的に測定して、該試料液中に含まれる基質を定量する測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液であって、
還元性物質を含む、
ことを特徴とする標準液。
【請求項２】
請求項１に記載の標準液において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、
当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項３】
請求項２に記載の標準液において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の標準液において、
前記還元性物質は、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の標準液において、
前記還元性物質は、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つである、
ことを特徴とする標準液。
【請求項６】
対電極と測定電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、測定装置の駆動電源により第１の電位を第１の期間印加した後、印加を一定期間停止し、該一定期間経過後、前記電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位を第２の期間印加して得られる酸化電流値に基づき、前記試料液中に含まれる基質を定量する方法において、
前記バイオセンサの電極部に、前記測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液として、還元性物質を含む標準液を供給し、
前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値及び、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値から、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにした、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項７】
請求項６に記載の定量方法において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、
当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項８】
請求項７に記載の定量方法において、
当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである、
ことを特徴とした定量方法。
【請求項９】
請求項６に記載の定量方法において、
前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値との比を用いて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにした、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の定量方法において、
前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値とに基づいて、判別に用いる判別パラメータを算出し、該判別パラメータを独立変数とする判別関数を定義し、前記判別関数に前記判別パラメータの値を代入して得られる数値を判別指標とし、該判別指標に基づいて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにした、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の定量方法において、
前記還元性物質は、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである、
ことを特徴とする定量方法。
【請求項１２】
請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の定量方法において、
前記還元性物質は、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つである、
ことを特徴とする定量方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンサに供給される検体液中の基質含有量を、バイオセンサ用の測定装置において電気化学的に定量する際に、該検体液が測定対象の試料液か、あるいは前記測定装置の測定精度を管理するための標準液かを自動的に判別する定量方法に関し、特に、前記検体液中の基質含有量の測定誤差による検体液種の判別ミスを低減する、検体液種を自動的に判別する定量方法、及びそのバイオセンサ用標準液に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサとは、微生物、酵素、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の生物材料の分子認識能を利用し、生物材料を分子識別素子として応用した、検体中の基質含有量の定量をするセンサである。即ち、バイオセンサは、生物材料が目的の基質を認識したときに起こる反応、例えば微生物の呼吸による酸素の消費、酵素反応、発光等を利用して、検体中に含まれる基質の含有量を定量する。
【０００３】
前述したような各種バイオセンサの中でも、例えば、グルコース、乳酸、コレステロール、アミノ酸用のバイオセンサである酵素センサの実用化が進んでおり、医療計測や食品工業に利用されている。この酵素センサは、検体（例えば血液などの試料液）に含まれる基質（例えばグルコースなど）と、酵素等との反応により生成される電子によって電子伝達体を還元し、該酵素センサ用の測定装置が、前記電子伝達体の還元量を電気化学的に計測することにより、検体中の基質含有量の定量分析を行うようになっている。
【０００４】
このように、人体の体液中に含まれる基質の定量は、特定の生理的異常の診断や治療において非常に重要であり、特に、糖尿病患者にとって、血液中のグルコース濃度を頻繁に把握する必要がある。
【０００５】
前記バイオセンサとしては、従来より様々な形態のものが提案されている。以下、図１を用いて、従来のバイオセンサについて説明する。図１（ａ）はバイオセンサの構成を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のバイオセンサの平面図である。
【０００６】
図１（ａ）において、バイオセンサ１５は、ポリエチレンテレフタレート等からなる絶縁性の基板（以下、単に「基板」と称す。）１と、切欠部７を有するスペーサ６と、空気孔９が設けられた絶縁性の基板８と、試薬層５とを備え、前記絶縁性の基板８と前記基板１との間に、前記スペーサ６と前記試薬層５とが挟み込まれて一体に配置される。
【０００７】
前記基板１の表面には、例えば金やパラジウムなどの貴金属やカーボン等の電気伝導性物質からなる導体層１０が、スクリーン印刷法やスパッタリング蒸着法によって形成され、該基板１上の導体層１０は、複数のスリットによって分割されて、対電極３、測定電極２及び検知電極４が形成されている。そして、前記対電極３上には、さらに略円弧状のスリット１３、１４が形成されている。なお、図１では、前記導体層１０が基板１全面に形成されたものを示したが、該導体層１０は、基板１上の一部に形成されていればよく、また各電極２，３，４についても、基板１上の一部に形成されていればよい。
【０００８】
前記スペーサ６は、前記基板１上の対電極３、測定電極２及び検知電極４を覆うように配置される。そして、前記スペーサ６の前縁部中央に設けられた長方形の切欠部７によって検体供給路７ａが形成され、該検体供給路７ａの先端である検体点着部１５ａに、検体である血液等の試料液が点着されると、毛細管現象によって略水平方向に空気孔９に向かって吸引されていく。
【０００９】
前記試薬層５は、前記スペーサ６の切欠部７から露出している、前記基板１上の対電極３、測定電極２及び検知電極４に、酵素、電子受容体及び親水性高分子等を含有する試薬を塗布することで形成されるものであり、該基板１上の試薬の塗布による拡がりは、前記対電極３に形成された円弧状のスリット１３、１４により規制される。
【００１０】
ここで、前記試薬に含まれる酵素としては、グルコースオキシダーゼ、ラクテートオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレステロールエステラーゼ、ウリカーゼ、アスコルビン酸オキシダーゼ、ビリルビンオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼなどを用いることができ、また、電子受容体としては、フェリシアン化カリウムが好ましいが、フェリシアン化カリウム以外にも、ｐ−ベンゾキノン及びその誘導体、フェナジンメチトルサルフェート、メチレンブルー、フェロセン及びその誘導体などを用いることができる。ここで挙げたバイオセンサ１５の試薬層５に含有される酵素、電子受容体の具体例は、とりわけ、検体である人体の血液中に含まれる、基質であるグルコース、乳酸、コレステロールの含有量を定量することに適している。そして、このようなバイオセンサ１５を用いて、例えば、人体の血液中のグルコースの定量を行う際は、前記試薬層５に含有される酸化還元酵素として、グルコースデヒドロゲナーゼ、また電子受容体として、フェリシアン化カリウムを用いる。
【００１１】
以下、前述した構成を有するバイオセンサ１５を用いて、検体中の基質の含有量を定量する場合について説明する。なお、ここでは、前記バイオセンサ１５で、人体の血液中に含まれるグルコースの定量に関して開示するが、前記バイオセンサ１５の試薬層５に含有する酵素を適切に選択することで、乳酸、コレステロールその他の基質を定量することも可能である。
【００１２】
まず、前記バイオセンサ１５の検体供給路７ａの検体点着部１５ａに、人体から摂取された血液を点着させると、該検体供給路７ａに吸引された血液に、前記試薬層５に含有されているグルコースデヒドロゲナーゼである前記酸化還元酵素と、フェリシアン化カリウムである前記電子受容体とが溶解し、これにより、血液中の基質であるグルコースと、前記酸化還元酵素との間で酵素反応が進行し、さらにこの酵素反応によって前記電子受容体であるフェリシアン化カリウムが還元されてフェロシアン化物（フェロシアン化カリウム）が生成される。なお、この一連の反応（酸化還元酵素の酵素反応、及び電子受容体の還元）は、主に前記検体供給路７ａで進行する。
【００１３】
そして、前述の還元された電子受容体であるフェロシアン化カリウムを電気化学的に酸化し、このとき得られる前述の電気化学的変化に伴う電流値を、後述するバイオセンサ用の測定装置において、導体層１０上の対電極３、測定電極２及び検知電極４により読み取り、その電流値により血液中のグルコース濃度を測定する。
【００１４】
そして、この検体液中の基質の定量は、図２に示すように、前記バイオセンサ１５を、前記バイオセンサ用の測定装置１６に挿入することで行う。
以下、図２を用いて、バイオセンサ１５及びバイオセンサ用の測定装置１６からなるバイオセンサシステムで、人体の血液中のグルコースを定量する動作について説明する。図２は、従来におけるバイオセンサシステムの構成を示す図である。
【００１５】
まず、前記バイオセンサシステムの構成について説明すると、図２に示すように、バイオセンサシステムは、前述のバイオセンサ１５と、該バイオセンサ１５を着脱自在に装着するバイオセンサ用の測定装置１６とを備え、該バイオセンサ１５の検体点着部１５ａに点着された検体中に含まれる基質の量を、該測定装置１６で定量するものである。そして、前記バイオセンサ用の測定装置１６は、前記バイオセンサ１５を着脱自在に装着する挿入部１７と、該バイオセンサの電極に電圧を印加する駆動電源（図示せず）と、該駆動電源により電圧印加されて得られた検体中の基質の定量結果を表示する表示部１８とを有している。なお、前記バイオセンサ用の測定装置１６と前記バイオセンサ１５の各電極との接続が、リード線であってもよい。
【００１６】
そして、このような構成を有するバイオセンサシステムを用いて、血液中のグルコースなどの基質の含有量を定量する場合、まず、ユーザは、前記バイオセンサ１５を測定装置１６に挿入する。そして、前記測定装置１６によって、前記バイオセンサ１５の基板１上の対電極３と測定電極２間に一定電圧が印加された状態で、ユーザは血液を検体点着部１５ａに点着する。点着された血液は、前記空気孔９に向かってバイオセンサ１５の内部に吸引されていき、これにより試薬層５の溶解が始まる。
このとき、測定装置１６は、前記バイオセンサ１５の電極２，３間に生じる電気的変化を検知して定量動作を開始する。
【００１７】
前記バイオセンサ用の測定装置１６側では、まず該測定装置１６に挿入されたバイオセンサ１５の電極２，３間に一定電圧を印加した後に、該バイオセンサ１５の酵素反応層である前記検体供給路７ａの検体点着部１５ａに血液である試薬液が点着されたことを検知後、前記電極２，３間への電圧の印加を一旦止め、一定時間後に再度定電圧を印加し、その際、該電極２，３間に流れる電流を測定することで、血液中のグルコースを定量し、血糖値を算出するものである（例えば、特開平３−２８７０６４号公報，請求項２参照）。
このようなバイオセンサシステムにおける、近年の要求される性能としては、測定時間のさらなる短縮化が挙げられる。
【００１８】
しかし、前述のバイオセンサによって、高速で血液中の基質の定量を行う場合、検体である血液の粘性がその測定精度に大きな影響を及ぼす。このような問題を解決して、前記バイオンセンサによって高精度に測定を行う定量方法として、測定装置１６により、バイオセンサの対電極３，測定電極２間に第１の電位を第１の期間印加した後、電位を印加することを待機時間の間停止し、該待機時間経過後に、前記対電極３，測定電極２間に前記第１の電位よりも小さな電位である第２の電位を第２の期間印加して、出力される電流を測定する方法が開示されている（例えば、ＷＯ０２／４４７０５Ａ１公報，第２１項参照）。
【００１９】
さらに、昨今、血糖値を定量する小型簡易血糖値測定システムなどにおいては多種多様の機能を備えた商品が展開されており、例えば、該血糖値測定システムでは、特に測定データの管理や加工などといったデータマネージメントの分野に重点がおかれている。そして一般に、前述したバイオセンサ及び該バイオセンサ用の測定装置からなるバイオセンサシステムにおいては、その測定精度を維持、管理するために、専用の標準液を用いて測定精度の管理を定期的に行うようにしている。
【００２０】
ここで、従来における前記バイオセンサ用の標準液としては、水と、所定量のグルコースと、キサンタンと、反応速度調節剤としてのホスフェートとを含むものが開示されており（例えば、ＷＯ９３／２１９２８−Ａ公報，第１項参照）、また別の例として、グルコース測定に用いるための所定量のグルコースと、水と、増粘剤と、緩衝剤と、防腐剤と、界面活性剤と、着色または色形成化合物との混合物を含む無血清対照試薬などが開示されている（例えば、ＷＯ９５／１３５３６−Ａ公報，第１項〜第８項参照）。
【００２１】
そして、前記標準液を用いて、測定装置の測定精度の管理を行うようにした従来のバイオセンサシステムでは、標準液の測定データが、通常の試料液として用いられる体液等の測定データと混同して処理されないようにするために、該バイオセンサシステムに標準液を導入する際に、事前に測定装置上で所定の手動操作で、前記標準液の測定モードに切り替えて、前記標準液の測定データと、試料液の測定データとを識別するといった対応がなされている。
【００２２】
これに対し、近年、自動的に検体液種を判別する手段が提供され、その方法としては、各検体である試料液毎に測定した電流値と該電流値の時間微分値との比を、各検体液を弁別する弁別パラメータとし、対象とする複数の検体液の種類を弁別するための、前記弁別パラメータを独立変数とする弁別関数を定義し、該弁別関数に前記弁別パラメータの値を代入して得られる数値を弁別指標とし、該弁別指標に基づいて、自動的にサンプルの種類を弁別するものが開示されている（例えば、ＷＯ０１／４０７８７Ａ１公報，第１項参照）。
【００２３】
しかしながら、前述した自動的に検体液種を判別する方法では、以下に示す様々な要因により、高精度に検体液種を判別することができず、実用化されていないという現状がある。
以下、図３を用いてその要因について具体的に述べる。図３は、バイオセンサシステムにおいて、従来の標準液、あるいは様々な条件の血液が点着されたバイオセンサに対して電圧が印加された際に測定される酸化電流値の波形を示す図であり、図３（ａ）は、従来の標準液ａとヘマトクリット値が異なる３種の血液ｂ〜ｄの電流波形を示し、図３（ｂ）は、従来の標準液ａと異なる妨害物質を含んだ３種の血液ｅ〜ｆの電流波形を示し、図３（ｃ）は、従来の標準液ａと環境温度の異なる３種の血液ｈ〜ｊの電流波形を示すものである。そして、図３の測定は、図４に示す測定プロファイルに基づいて測定されたものあり、詳細には、前述のＷＯ０２／４４７０５Ａ１公報に示されるように、測定装置１６が、各検体が点着されたバイオセンサの対電極３と測定電極２間に、第１電位を第１電位期間（時刻ｔ０からｔ１）印加した後、待機時間の間（時刻ｔ１からｔ２）印加を停止させ、該待機時間経過後に、前記第１の電位よりも小さな電位である第２電位を第２電位期間（時刻ｔ２からｔ３）印加するものとする。なお、ここでは第１電位を０．５Ｖ、第２電位を０．２Ｖ、そして第１電位期間を６秒、待機期間を６秒、第２電位期間を３秒として測定するが、この印加電位及び印加時間は、バイオセンサ１５に使用される電極素材や、試薬層５の条件により任意に設定する必要がある。
【００２４】
まず第１の要因に、試料液として用いられる血液の構成成分の個人差が挙げられる。
血液の粘性に影響を及ぼすヘマトクリット値は、ユーザによって様々であるため、ヘマトクリット値の異なる血液の電流波形は、図３（ａ）の波形ｂ〜ｄに示されるように、様々な形状を示している。なお、図３（ａ）中のａは従来の標準液、ｂはヘマトクリット値２０％の血液、ｃはヘマトクリット値４５％の血液、ｄはヘマトクリット値６０％の血液の電流波形である。
【００２５】
また、測定値に影響を及ぼす様々な妨害物質と呼ばれる物質、例えばアスコルビン酸、尿酸、ビリルビンなどもユーザ毎に異なるため、前述した妨害物質を含んだ血液の電流波形は、図３（ｂ）の波形ｅ〜ｇに示されるように、様々な形状を示している。なお、図３（ｂ）中のｅはアスコルビン酸（１０ｍｇ／ｄｌ）を含んだ血液、ｆは尿酸（１０ｍｇ／ｄｌ）を含んだ血液、ｇはビリルビン（１０ｍｇ／ｄｌ）を含んだ血液の電流波形である。
【００２６】
そしてこの結果、図３（ａ），（ｂ）からも明らかなように、従来の標準液の電流波形ａと、前述したような個人差のある血液の電流波形ｂ〜ｇとの差異が極めて少ないため、従来の標準液と各試料液との高精度な判別が困難となる。
【００２７】
次に第２の要因としては、血糖測定システムをユーザが使用する環境条件が異なることが挙げられる。
血糖測定システムを使用する環境条件は、ユーザによって様々であり、その使用環境条件、例えば環境温度が広範囲（例えば、１０℃から４０℃）にわたると、その環境温度により検体液中に含まれる基質と試薬層との溶解性、及びその反応速度が変化するため、環境条件の異なる血液の電流波形は、図３（ｃ）の波形ｈ〜ｊに示されるように、様々な形状を示している。なお、図３（ｃ）中のｈは環境温度が４０℃の血液、ｉは環境温度が２５℃の血液、ｊは環境温度が１０℃の血液の電流波形である。そして前述と同様、この場合も、図３（ｃ）から明らかなように、従来の標準液の電流波形ａと、環境条件の異なる血液の電流波形ｈ〜ｊの差異が極めて少ないため、従来の標準液と各試料液との高精度な判別が困難となる。なお、図３（ｃ）の従来の標準液ａの環境温度は２５℃であるとする。
【００２８】
このように従来の標準液では、電流波形が、試料液である様々な条件の血液の電流波形と極めて類似しているため、測定装置１６が、測定中の検体液種が標準液かあるいは試料液かを、測定により得た電流波形を元に自動判別を行うようにすることは、該検体液種の誤判別を招きやすく、このため、従来の測定装置１６では、前述したように手動操作により測定モードを切り換えるように構成せざるを得なかった。
【００２９】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、高精度で、検体液種の判別ミスを削減可能なバイオセンサ用標準液、及び該標準液を用いて検体液種を自動的に判別する定量方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００３０】
前記課題を解決するために、本発明の標準液は、測定電極と対電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、駆動電源により電圧を印加し、前記試料液と前記試薬層との反応を電気化学的に測定して、該試料液中に含まれる基質を定量する測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液であって、還元性物質を含むものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすることなく容易に行える標準液を提供することができる。
【００３１】
さらに、本発明の標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである。
これにより、測定装置の測定精度を管理する際に用いる値である第２の電位を印加したときに流れる酸化電流値に影響を与えることなく、検体液種を判別できる標準液を提供することができる。
【００３２】
さらに、本発明の標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである。
これにより、標準液の酸化電流の電流波形に基づいて、検体液種を容易に判別することができる。
【００３３】
さらに、本発明の標準液は、前記還元性物質が、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである。
これにより、バイオセンサの電極部が、測定電極及び対電極に加えてＡｇ／ＡｇＣｌの参照電極も含んでいるときにも、測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行える標準液を提供することができる。
【００３４】
さらに、本発明の標準液は、前記還元性物質が、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つであるものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を判別ミスをすることなく容易に行える標準液を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の定量方法は、対電極と測定電極とを含む電極部、及び該電極部に供給される試料液と反応する試薬層を有するバイオセンサの電極部に、測定装置の駆動電源により第１の電位を第１の期間印加した後、印加を一定期間停止し、該一定期間経過後、前記電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位を第２の期間印加して得られる酸化電流値に基づき、前記試料液中に含まれる基質を定量する方法において、前記バイオセンサの電極部に、前記測定装置の測定精度を管理するのに用いる標準液として、還元性物質を含む標準液を供給し、前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値及び、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値から、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにしたものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行うことができる。
【００３６】
さらに、本発明の定量方法は、当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に第１の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極に前記第１の電位が印加されたときと明確に異なる酸化電流波形を示し、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位より小さい第２の電位が印加されたとき、前記試料液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第２の電位が印加されたときと類似した酸化電流波形を示すものである。
これにより、測定装置の測定精度を管理する際に用いる値である第２の電位を印加したときに流れる酸化電流値に影響を与えることなく、検体液種を容易に判別することができる。
【００３７】
さらに、本発明の定量方法は、当該標準液は、前記測定装置の駆動電源によって、当該標準液が供給されたバイオセンサの電極部に前記第１の電位が印加されたときに流れる酸化電流値が、前記第２の電位が印加されたときに流れる酸化電流値より大きいものである。
これにより、標準液の酸化電流の電流波形に基づいて、検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行うことができる。
【００３８】
さらに、本発明の定量方法によれば、前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値との比を用いて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにしたものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く容易に行うことができる。
【００３９】
さらに、本発明の定量方法は、前記第１の電位を印加して得られる酸化電流値と、前記第２の電位を印加して得られる酸化電流値とに基づいて、判別に用いる判別パラメータを算出し、該判別パラメータを独立変数とする判別関数を定義し、前記判別関数に前記判別パラメータの値を代入して得られる数値を判別指標とし、該判別指標に基づいて、前記バイオセンサに供給される検体の液種が、前記試料液であるか前記標準液であるかを判別するようにしたものである。
これにより、測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすることなく高精度に行うことができる。
【００４０】
さらに、本発明の定量方法は、前記還元性物質が、Ａｇ／ＡｇＣｌの参照電極に対して、前記測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖのときに酸化されるものである。
これにより、バイオセンサの電極部が、前記測定電極及び対電極に加えてＡｇ／ＡｇＣｌの参照電極も含んでいるときにも、測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすること無く精度よく行える。
【００４１】
さらに、本発明の定量方法は、前記還元性物質が、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、アセトアミノフェンの少なくとも一つであるものである。
これにより、従来では困難であった測定装置による検体液種の判別を、判別ミスをすることなく、精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
（実施の形態１）
本実施の形態１は、標準液の組成を改善し、従来と同様の構成を有するバイオセンサシステムにおいて、測定対象である検体の液種を自動判別可能にするものである。
【００４３】
以下、図を用いて、本実施の形態１にかかる標準液について説明する。
一般的に、バイオンセンサシステムにおいて、標準液を用いて測定精度の管理を行う際、まずバイオセンサに検体として標準液を点着し、図４に示す測定プロファイルに基づいて酸化電流値を測定し、時刻ｔ３の時点の電流値のみに基づいて、標準液中の基質濃度が測定される。そして測定された基質濃度が所定の範囲内にあるかどうかを調べることによって、前記測定装置の精度管理が行われる。従って、前述したような測定装置の精度管理の動作に影響を与えることなく、測定中の検体が試料液なのかそれとも標準液なのかを、高精度に自動的に判別するためには、前記標準液の酸化電流値の前記時刻ｔ３の電流値を変えることなく、試料液と標準液の電流波形を区別できるようにすればよい。
【００４４】
そこで、本実施の形態１では、図４の測定プロファイルにおける第１電位が印加される第１電位期間には、従来の標準液より大きい電流値が測定され、第２電位を印加される第２電位期間には、従来の標準液と同じ電流値が測定されるように従来の標準液の組成を改善し、該標準液の酸化電流波形をもとに、測定中の検体液種を自動判別可能なようにする。
【００４５】
以下、本実施の形態１にかかる標準液の組成と、その標準液を用いて検体液種を自動的に判別する定量方法について説明する。
まず、本実施の形態１にかかる標準液の組成を、従来の標準液の組成と比較しながら説明する。
【００４６】
（従来の標準液組成）
まず、グルコース測定に用いるための、所定量のグルコースとして低濃度４０ｍｇ／ｄＬ、中濃度１２０ｍｇ／ｄＬ、高濃度３５０ｍｇ／ｄＬの３つのタイプを準備する。そして、緩衝剤として、リン酸水素２ナトリウム６５ｍＭとリン酸２水素ナトリウム３５ｍＭとでｐＨ７．０に調整された緩衝液に、前記所定量のグルコースと、増粘剤として水溶性高分子のキサンタンガムを０．１ｗｔ％、防腐剤としてＳＵＰＥＬＣＯ社製のＰｒｏＣｌｉｎを０．０５ｗｔ％、着色剤として赤色４号を０．０４ｗｔ％配合し、グルコースの濃度が異なる３つのタイプの標準液を作製する。
【００４７】
（本発明の標準液組成）
本発明の標準液は、前記従来の標準液から、緩衝剤のリン酸水素２ナトリウムとリン酸２水素ナトリウムとを除き、代わりに、還元性物質としてＢｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｍｉｎｏｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ｍｅｔｈａｎｅ、（以下、単に、Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓとする。）を５０ｍＭ添加し、さらに、塩酸を添加してｐＨ７．０に調整する。その他は、全て従来までの標準液と同様に、３つのタイプの所定量のグルコース、増粘剤、防腐剤、着色剤を配合して、グルコースの濃度が異なる３つのタイプの標準液を作製する。なお、本発明の標準液においては、還元性物質として配合したＢｉｓ−Ｔｒｉｓに、塩酸を加えてｐＨ７．０に調整されて緩衝剤として作用するため、リン酸緩衝剤を添加する必要がない。
【００４８】
ここで、本実施の形態１にかかる標準液に添加した還元性物質の水溶液を、バイオンセンサに点着し、該バイオセンサの対電極３−測定電極２間に印加する電圧を０．１Ｖから０．７Ｖまでスイープさせた際の酸化電流を測定すると、図５に示すようになる。
【００４９】
図５から明らかなように、本実施の形態１にかかる標準液に添加した還元性物質は、印加電圧が高くなればなるほどその電流値が大きくなっている。
従って、このような還元性物質が添加された本実施の形態１にかかる標準液を図４の測定プロファイルに基づいて測定すると、該還元性物質から発生する酸化電流が、第１電位を印加する期間（第１電位期間）大きく流れるため、本実施の形態１にかかる標準液の電流波形は、図５に示す第１電位を印加した際に検出される電流値ｉ１が、標準液中に含まれるグルコースと酵素反応により発生した酸化電流にプラスされ、大きな酸化電流が検出される。図６は、バイオセンサシステムにおいて、本実施の形態１にかかる標準液Ａ、従来の標準液ａ、及び標準的な血液（ヘマトクリット値４５％の血液）ｋが各々点着されたバイオセンサに対して電圧が印加された際に測定される酸化電流値の波形を示す図である。図６に示すように、本実施の形態１にかかる標準液Ａは、第２電位期間の電流波形は従来の標準液ａとほぼ同じであるが、第１電位期間の電流値は、前記従来の標準液ａや血液検体ｋに比べて高い電流値が検出される。従って、本実施の形態１の標準液を用いれば、従来においては判別が困難であった標準液と血液検体とを、測定装置１６により確実に自動判別することが可能となる。
【００５０】
そして、その検体液種の判別方法は、得られた各電流波形の第２電位期間の電流値と、第１電位期間の電流値との比を単純に比較すればよく、その比が最も大きいものを標準液であると判断すればよい。
【００５１】
しかしながら、前述したように、バイオセンサシステムにおいて測定する各検体には、ヘマトクリット値や妨害物質含有量等の様々な条件差があるため、本実施の形態１の標準液を用いて、その際に検出した複数の電流波形の第１電位期間と第２電位期間の電流値の比を単純に比較するだけでは、検体液種の高精度な判別指標とはなり得ない場合もありうる。そこで、本実施の形態１では、各検体の第１電位期間と第２電位期間の比を単純に比較するのではなく、判別関数を用いた判別方法により各検体の判別を行う。
【００５２】
つまり、図４に示した測定プロファイルのように、６秒間の第１電位期間、６秒間の待機期間、３秒間の第２電位期間からなる、三つの連続した印加条件で計測された電流値より判別に用いる判別パラメータを算出し、該算出した判別パラメータを独立変数とする判別関数を定義し、該判別関数に前記判別パラメータの値を代入して得られる数値を判別指標とし、該判別指標に基づいて、検体液種を判別する。
【００５３】
なお、具体的な判別関数は、前記ＷＯ０１／４０７８７Ａ１公報の実施例と同様に作成するものとし、血液検体を測定した際に得られた電流波形より判別パラメータを算出し、同様に標準液検体を測定した際に得られた電流波形より判別パラメータを算出して、２つのグループを最も良く分離する一次関数を判別関数とする。
ここで用いた、判別パラメータ、及び判別関数は、標準液の組成毎に異なるが、特に、第１電位期間の電流と、第２電位期間の電流の比を判別パラメータの少なくとも一つとすることで、標準液と血液検体との判別が容易になる。
【００５４】
表１、２は、本発明の標準液と、従来の標準液とを用いて、実際に検体液種の判別をおこなった例を示したものである。
測定を行った検体は、標準液が３濃度（４０ｍｇ／ｄＬ、１２０ｍｇ／ｄＬ、３５０ｍｇ／ｄＬ）、そして血液検体が６種類のグルコース濃度（４０ｍｇ／ｄＬ、８０ｍｇ／ｄＬ、１２０ｍｇ／ｄＬ、２００ｍｇ／ｄＬ、３５０ｍｇ／ｄＬ、４２０ｍｇ／ｄＬ）それぞれについて、Ｈｃｔ濃度を３濃度（２０％、４５％、６０％）づつ調整した１８検体である。
【００５５】
そして、各検体につき、作製時期の異なる２０個のセンサロットを用いて、繰り返し１０回づつの評価を実施した。なお、標準液については作製時期の異なる２０個のセンサロットを用いて２０回づつの評価を実施した。
本発明の標準液を用いた場合の評価結果、及び従来の標準液を用いた場合の評価結果はそれぞれ（表１）、（表２）の示す通りである。
【００５６】
【表１】
2004040286.tif 000011
【００５７】
【表２】
2004040286.tif 000012
【００５８】
以上の結果、従来の標準液を用いた判別においては、若干の誤判別が発生していたのが、本発明の還元性物質を含んだ標準液においては、非常に高い精度の判別が可能となった。
このように、本実施の形態１では、標準液として、還元性物質を含む標準液を用いるようにしたので、標準液の第１電位期間の酸化電流が、従来の標準液に比べて大きくなるため、第２電位期間に流れる酸化電流と第１電位期間に流れる酸化電流との比を単純に比較することで、標準液と試料液である血液との判別が容易になり、これにより、測定装置１６が検体液種の判別を自動的に行うことが可能となる。さらに、前述したような判別関数を用いれば、より高精度に検体液種の判別を自動的に行うことが可能となる。
【００５９】
なお、本実施の形態１においては、第１電位を０．５Ｖ、第２電位を０．２Ｖとしたが、図５に示すような、還元性物質を溶解した水溶液の酸化電流−電位曲線挙動は、測定に用いるバイオセンサ１５の電極による影響、また還元性物質の種類による影響、該還元性物質を溶解した水溶液の粘度、あるいはｐＨによる影響、環境温度による影響など様々な影響により異なる曲線挙動を示すため、前記バイオセンサ１５に印加する第１，第２電位は、標準液に添加する還元性物質を溶解した水溶液の、印加電圧をスイープさせて測定した酸化電流−電位曲線挙動を元に、酸化電流ｉ２が前記酸化電流ｉ１に比べて小さい酸化電流を生じさせる組み合わせを選択するようにすればよい。そして、第１，第２電位の組み合わせとしては、前記酸化電流ｉ１が前記酸化電流ｉ２に比べて１μＡ以上大きくなる組み合わせが適当であり、特に、前記酸化電流ｉ１が酸化電流ｉ２に比べて５μＡ大きければ、より精度の高い効果が得られる。
【００６０】
また、ここでは、本標準液に含まれる還元性物質がＢｉｓ−Ｔｒｉｓである場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではない。
つまり、本実施の形態１の標準液に添加する還元性物質は、前記バイオセンサにおいて、前記測定電極２と対電極３間に第１電位を印加した場合に酸化電流を流し、且つ第１電位より小さい第２電位を印加した場合に、第１電位を印加したときに流れる酸化電流よりも小さい酸化電流を流す物質であれば、前記同様の効果が得られる。
例えば、前記還元性物質が、尿酸、ビリルビン、アスコルビン酸、メチレンブルー、アセトアミノフェン等のいずれか一つであっても、同様の効果が期待できる。
【００６１】
また、本実施の形態１においては、緩衝液として、グッドの緩衝剤である還元性物質Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓに、塩酸を加えてｐＨ７．０に調整したグッド緩衝液を使用したが、そのほかのグッドの緩衝剤である、Ｎ，Ｎ−Ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）−２−ａｍｉｎｏｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ（以下単に、ＢＥＳとする。）、ＡＤＡ、ＭＯＰＳ、ＭＯＰＳＯ、ＴＡＰＳＯ、ＴＥＳ、あるいはＡＣＥＳなどのいずれか一つの緩衝剤よりそれぞれグッドの緩衝液を調製して使用しても、同様の効果が確認された。
【００６２】
さらに、本実施の形態１においては、還元性物質Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓを５０ｍＭ配合した場合について述べたが、容易に溶解できるＢｉｓ−Ｔｒｉｓ量であれば同様の効果が得られ、その配合濃度は１ｍＭ〜２００ｍＭが適当であり、より好ましくは、１０ｍＭ〜１００ｍＭである。ただし、前記還元性物質から発生する酸化電流量は、還元性物質の配合濃度に比例するため、他の血液検体と区別可能とするために必要な酸化電流量にあった還元性物質を任意に配合してやればよい。
【００６３】
さらに、本実施の形態１においては、バイオセンサ１５の対電極３と測定電極２間に電圧を印加するものについて説明したが、より精度の高い結果を得るために、バイオセンサの切欠部７内に参照電極としてＡｇ／ＡｇＣｌを設置したバイオセンサ（図示せず）を用いてもよい。そしてこのようなバイオセンサを用いる場合、標準液に配合する還元性物質としては、該バイオセンサに設置された参照極に対して、測定電極の電位が０．１Ｖ〜１．０Ｖの電位のとき酸化電流を生じる還元性物質であれば、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の定量方法及び標準液は、バイオセンサ及び該バイオセンサ用の測定装置からなるバイオセンサシステムにおいて、検体液種が標準液か試料液かを前記測定装置自身が自動判別する際に、その検体液種の判別ミスをなくすものとして極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１（ａ）】従来、及び本実施の形態１におけるバイオセンサの分解斜視図である。
【図１（ｂ）】前記バイオセンサの平面図である。
【図２】従来、及び本実施の形態１におけるバイオセンサシステムを示す斜視図である。
【図３（ａ）】従来の標準液とヘマトクリット値の異なる血液の電流波形を示す図である。
【図３（ｂ）】従来の標準液と異なる妨害物質を含む血液の電流波形を示す図である。
【図３（ｃ）】従来の標準液と、測定環境の異なる血液の電流波形を示す図である。
【図４】従来、及び本実施の形態１における測定プロファイルを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる還元性物質の酸化電流−電位曲線を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる標準液と、従来の標準液と、標準的な血液の電流波形を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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