专利名称：试料分析方法
技术领域：
本发明涉及进行试料分析技术。
背景技术：
作为进行试料分析的一般方法，有利用氧化还原反应的技术。作 为一个例子，在日本国特开2001-330581号公报中说明了利用提供液相 反应场的生物传感器的定量法。如从本申请图6中可以预想到那样，上述公报中所述的生物传感 器构成是，利用通过隔片91在基板90上层叠盖92而形成毛细管，用 以测量血糖值。在基板90上形成作用极W、对极C和液体接界(liquid junction)检测电极S。图中没有表示，至少作用极W和对极C的端部 彼此连接，设置试药部。试药部含有氧化还原酶和电子传送物质。在该生物传感器9中，通过将血液供给毛细管内，在毛细管内， 形成包含氧化还原酶、电子传送物质和葡萄糖的液相反应场。这时， 在液相反应场中，在葡萄糖和电子传送物质之间进行电子的给与和接 收，电子传送物质成为还原体(或氧化体)。通过作用极W和对极C， 将电压加在液相反应场上，这样可在作用极W和还原体(氧化体) 之间进行电子给与和接收，可得到进行试料分析必要的分析用响应电 流。另一方面，通过液体接界检测电极S和作用极W (或对极C)， 将电压加在液相反应场上，这样，可利用液体接界检测电极S和作用 极W (或对极C)，得到判断毛细管内是否被试料充满时必要的检测用 响应电流。通过液体接界检测电极S和作用极W (或对极C)加电压， 在检测用的响应电流超过一定值时结束。即在确认液体接界检测电极S和作用极W (或对极C)之间的液体接界的情况下，由于血液到 达液体接界检测电极S，因此通过确认液体接界，可推论毛细管内被试 料充满。然而，利用上述定量法，检测用的响应电流的取得和分析用的响 应电流的取得同时进行。目卩，在取得分析用响应电流的目的以外，与此同时，还要利用液体接界检测电极s，将电压加在液相反场上。由于这样，本来用于测量分析用响应电流的葡萄糖的一部分，结果被利用 于试料供给的检测，在反应场上造成葡萄糖和还原体(氧化体)的浓 度产生偏差。结果，实际得到的分析用响应电流，必然不能适当地反 映葡萄糖浓度，另外，由于在各次测量中每一次的偏差程度不一样， 因此测量精度低。发明内容本发明的目的是要不降低分析精度，可以检测目标量的试料是否 供给反应场。本发明第一方面提供的一种试料分析方法，它可将电压加在包含试料的反应场上，根据这时得出的响应，进行试料的分析；该方法包 含下列步骤；测量用来进行试料分析所必要的计算的第一响应的第一 步骤；和在上述第一步骤之后进行的，测量为了判断是否将目标量的 试料供给上述反应场而必要的第二响应的第二步骤。在上述第一和第二步骤中，例如上述第一和第二响应作为电流测 量。当然，第一和第二响应作为电压、电容、光量等测量也可以。在上述第一和第二步骤中，利用从三个以上的电极中选择的二个 电极，将电压加在例如上述反应场上；这时，在上述第一步骤中选择 的二个电极的组合，与在上述第二步骤中选择的二个电极的组合不同。本发明的试料分析方法中，优选使用具有用于移动试料的毛细管 和形成上述3个以上的电极的基板的、且在上述毛细管内上述三个以 上的电极的一部分在上述试料的移动方向并列配置的分析用具。在这 种情况下，优选在上述第二步骤中，选择其一部分配置在相比于在上 述第一步骤中选择的二个电极而处于试料流动方向的下游侧的电极， 作为在测量上述第二响应时选择的二个电极中的至少一个电极。优选，在本发明的试料分析方法中，它还包含在执行上述第一 步骤时，判断在上述反应场中试料是否移动的第三步骤。在上述第一步骤中，例如在每一个特定时间，在多个测量点，测 量上述第一响应。此时，在上述第三步骤中，在由多个测量点构成的 响应的时间过程中，通过判断在最初出现的第一峰值后是否出现第二 峰值，来判断试料是否在上述反应场中移动。在测量上述第一响应作为在上述各个测量点的响应电流的情况 下，在上述第三步骤中是否出现上述第二峰值的判断，通过如下来进 行比较在一个测量点测量的响应电流和在上述时间过程中的在上述 --个测量点以前的测量点处的响应电流，判断上述一个测量点的响应 电流是否比上述以前的测量点的响应电流大一定值以上。在上述第三步骤中，通过判断在与上述各个测量点的响应累计值 对应的时间过程中，是否出现弯曲点，来判定试料是否在上述反应场 中移动。在本发明的第二方面中，提供了一种试料分析方法，它可将电压 加在包含试料的反应场上，根据这时得出的响应，进行试料的分析； 其特征在于，该方法包含在每个特定时间和在多个测量点测量用于 进行试料分析必要的计算用的响应的步骤；和判断试料是否在上述反 应场中移动的追加步骤，其中，上述追加步骤，通过判断在由上述多 个测量点构成的响应时间过程中，在最初出现的第一峰值后是否出现 第二峰值，来判断试料是否在上述反应场中移动。该试料分析方法特征为，上述响应作为在上述各个测量点的响应 电流而来测量；而且此时，通过比较在一个测量点测量的响应电流和 在上述时间过程中的在上述1个测量点以前的测量点处的响应电流并 判断上述一个测量点的响应电流是否比上述以前的测量点的响应电流 大一定值以上，从而来判断追加步骤中是否出现上述第二峰值的判断。本发明的第三方面提供了一种试料分析方法，它可将电压加在包 含试料的反应场上，根据这时得出的响应，进行试料的分析，该方法 包含在每个特定时间，在多个测量点测量用于进行试料分析必要的 计算用的响应的步骤；和判断试料是否在上述反应场中移动的追加步 骤，其特征为，上述追加步骤通过判断在与上述各个测量点处的响应的累计值相对的时间过程中，是否出现弯曲点，来判断试料是否在上 述反应场中移动。本发明的第四方面提供了一种试料分析装置，它具有将电压加 在含有试料的反应场上的电压施加部件；测量将电压加在上述反应场上时的响应的响应测量部件；选择部件，用于选择测量在进行试料分 析所必要的计算时利用的第一响应的第一电压施加状态或测量在判断 是否将目标量的试料供给上述反应场时利用的第二响应的第二电压施 加状态；根据第一响应，进行试料分析所必需的计算的计算部件；根 据第二响应，判断是否将目标量的试料供给上述反应场的判断部件； 和用于对选择部件进行在选择第一电压施加状态后，选择第二电压施 加状态的控制部件。测量部件构成为测量例如第一和第二响应作为电流。本发明的试料分析装置构成为使用例如分析用具进行试料分析。 而且，作为分析用具，使用具有基板、移动试料的毛细管、在基板上 形成且其一部分在上述毛细管内在上述试料的移动方向并列并露出的 三个以上的电极的分析用具。此时，电压施加部件构成为例如利用从 三个以上的电极中选择的二个电极将电压加在上述反应场上；控制部 件构成为，控制选择部件，该选择部件，选择其一部分配置在相比于 在测量第一响应时选择的二个电极而处于试料流动方向的下游侧的电 极，作为在测量第二响应时选择二个电极中的至少一个电极。选择部件构成为例如具有单独地选择三个以上的电极与上述电压 施加部件电连接的状态和不连接的状态的开关。本发明的试料分析装置，构成为例如还具有判断在测量第一响应 时试料是否在上述反应场中移动用的追加的判断部件。此时，计算部 件优选构成为，在判断部件中判断没有供给目标量的试料或者在追加 的判断部件中判断试料移动了的情况下， 一方面视为错误；另一方面， 不论有无错误，还进行试料分析所必需的计算。本发明的试料分析装置，它还具有显示计算部件的计算结果和用 于进行视为错误的意思显示的显示部件。此时，在计算部件判断为错 误的情况下，显示部件显示错误的内容。本发明的第一 第四方面中，所谓"试料在反应场的移动"至少包含在追加供给试料时试料相对反应场移动的情况，和停止移动的试 料自然地或因施加振动等外界负荷而再移动的情况。
图1表示在本发明的试料分析装置中安装生物传感器的状态，对 于试料分析装置利用方框图表示，对于生物传感器利用平面图表示。图2为图1中所示的生物传感器的整体立体图。图3为图2所示的生物传感器的分解立体图。图4为用于说明试料分析装置的动作的流程图。图5A为表示试料分析时施加的电压的图形的一个例子的图，图 5B为表示对图5A所示的施加电压图形的响应电流和累计电荷量的时 间过程的一个例子的图；图5C为表示追加供给试料时的响应电流和累 计电荷量的时间过程的 一个例子的图。图6为表示现有的生物传感器的一个例子的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，具体地说明本发明的优选实施例。图l所示的试料分析装置l，安装着生物传感器2，它可测量试料 中的特定成分的浓度。如图2和图3所示，生物传感器2具有在基板20的第一面20a上 层叠隔片22和盖24的形式。隔片22具有细宽的槽21。盖24有孔23。 在与基板20的第一面20a相对而层叠隔片22和盖24的状态下，由基 板20、隔片22和盖24规定毛细管25。该毛细管25通过试料导入口 25a和孔23，与外部连通。即生物传感器2在通过试料导入口 25a，将 试料供给毛细管25的同时，从试料导入口25a供给的试料，利用毛细 管现象，向着孔23而在毛细管25内行进。在基板20的第一面20a上设有测量用电极26、 27，检测用电极 28、 29，和试药部30。试药部30例如作成容易溶解在水中的多孔类的 固定形状，将各个电极26 29的端部26a、 27a、 28a、 29a连接起来。 该试药部30例如含有氧化还原酶和氧化型的电子传送物质。这样构成的试药部30，在从试料导入口 25a导入的试料在毛细管25内行进的过程中，被试料溶解。这样，在毛细管25内形成与各个电 极26 29接触的液相反应场。在该液相反应场中，通过氧化还原酶的 催化作用，使试料中的特定成分例如氧化；另一方面，使电子传送物 质还原。如果利用各个电极26 29，将电压加在液相反应场上，电子 传送物质放出电子，则变为氧化型。放出的电子量，可以利用各个电 极26 29，测量作为响应电流图1所示的试料分析装置1具有端子10a 10d，第一 第四个 开关11a lld，电压施加部12，电流测量部13，检测部14，控制部 15,存储部16，计算部17和显示部18。当将生物传感器2安装在试料分析装置1中时，端子10a 10d与 各个电极26 29的端部26b 29b接触。电压施加部12用于将电压加在液相反应场上，由干电池或充电电 池等直流电源构成。电流测量部13用于测量将电压加在液相反应场上时的响应电流。第一 第四个开关lla lld用于选择各个端子10a 10d与电压施 加部12和电流测量部13导通的状态和不导通的状态。各个开关11a lld由控制部15单独地接通和断开。因此，通过选择各个开关11a lld 的接通和断开状态，可以选择将电压加在液相反应场上的电极26 29。检测部14检测是否利用生物传感器2进行分析。具体地是，检测 部14检测生物传感器2是否安装在浓度测量装置1上，试料是否导入 毛细管25中，毛细管25内是否被试料充满，或试料导入毛细管25中 后，试料是否移动。控制部15除了如上所述控制开关11a lld以外，还控制检测部14 和计算部17等的动作。存储部16除了存储测量线数据等各种程序外，还存储实行程序所 必要的数据。测量线数据表示测量的响应电流(或变换响应电流得到 的电压值，或从响应电流得到的电荷量的累计值)和特定成分的浓度 的关系。计算部17根据由电流测量部13测量的响应电流，计算试料的特 定成分的浓度。显示部18用于显示计算部17计算的结果和错误等。该显示部18由液晶显示器等构成。另外，检测部14，控制部15，存储部16和计算部17可分别单独 由CPU、 ROM和RAM或它们组合构成。以下，在图1基础上，参照图4和图5说明在利用生物传感器2 和试料分析装置1的试料分析顺序的一个例子中，利用电流测量法方 法测量血液中的葡萄糖浓度情况的例子。在进行试料分析前的阶段中， 第一 第四个开关11a lld全部处在断开状态。首先，判断在试料分析装置1中是否安装生物传感器2 (Sl)。这 种判断是在利用例如光传感器和压力传感器等传感器的同时，根据从 传感器的输出，在检测部14中判断的。在检测部14判断生物传感器2安装在试料分析装置1上的情况下 (Sl;是)，控制部15使第一和第二开关lla、 11d处在接通状态(S2)。 在这个状态下，利用电压施加部12，在测量用电极26， 27之间产生定 电压V (参照图5A的实线(W-C))。另一方面，在检测部14中，判断血液是否导入毛细管25内(S3)。 判断血液是否导入是通过利用测量用电极26、 27测量的响应电流是否 超过预先确定的阈值I,(参见图5B)来进行的。S卩血液导入毛细管 25内的检测是通过测量用电极26、 27之间导通，血液能否到达至少是 设有这些电极26、 27的部分来判断的。当检测部14判断血液没有导入毛细管25内时(S3:否)，反复进行 S3的判断，直至可以确认血液导入为止。在反复进行给定次数的S3 判断或者从S3的判断开始，经过给定时间不能确认血液导入时，则终 止S3的判断，作为错误处理。与此相对，在检测部14判断血液导入毛细管25内的情况下(S3-是)，则在电流测量部13中，每隔一定时间测量响应电流(S4)。在毛细管25中，血液的导入使试药部30溶解，在毛细管25内部 形成包含氧化还原酶、电子传送物质和葡萄糖的液相反应场。在该液 相反应场中，例如从葡萄糖中取出电子，将该电子供给电子传送物质， 电子传送物质成为还原体。另一方面，通过在测量用电极26、 27之间 产生的电位差，将电压加在液相反场上。这样，电子放出到测量用电 极26，还原体回复至氧化体。在这种电子传递中，在电流测量部13测量的响应电流与还原体放出的电子即从葡萄糖中取出的电子量相 关，进而可以反映葡萄糖的浓度。在进行响应电流测量时(S4)，在计算部17中从确认导入血液(S3: 是)开始，判断是否经过给定时间(S5)。在S5中，在判断没有经过 给定时间的情况下(S5:否)，反复进行由电流测量部13进行的响应 电流测量(S4)直至在计算部17中判断经过给定时间为止(S5:是)。响应电流的测量间隔设定为0.02 0.2秒，将测量的响应电流例如 与测量时间一起，存储在存储部16中。当计算部17判断经过给定时间时(S5:是)，使第一和第二开关 lla、 lld处在断开状态，另一方面，使第三和第四开关llb、 llc处在 接通状态(S6)。在这个状态下，利用电压施加部12，在检测用电极 28， 29之间产生定电压V (参见图5A的点线(Sl-S2))。另一方面，利用检测部14判断在毛细管25中是否有血液移动 (S7)。在图5B和图5C所示的响应电流的时间过程中，通过检测在 最初表现的第一峰值Pl后，是否出现第二峰值P2来判断血液是否移 动。当血液不移动时，如图5B所示，在出现第一峰值P1后，响应电 流随着时间的经过单调减小。与此相对，当血液移动时，在毛细管25 中的葡萄糖浓度分布变化，在测量用电极26的端部26a周围存在的葡 萄糖浓度增大。由于这样，在有血液移动的情况下，当血液移动时， 响应电流增大，如图5C所示，出现第二峰值P2。因此，通过检测有 无第二峰值P2，可以判断血液是否移动。这种血液移动的现象，当在S3中，确认血液导入(S3:是)后， 将血液追加供给毛细管25中时，或者停止移动的血液，自然地或通过 加振动等外加负荷再移动时会出现。通过比较例如在各个测量点A的响应电流12，和该测量点A前面 的测量点B处的响应电流l3，可判断有无第二峰值P2。更具体地说， 在各个测量点A处的响应电流12比测量点B处的响应电流13大一定值 以上的情况下，则判断出现第二峰值P2。这样，当出现第二峰值P2 时(参照图5C)，检测部14判断在毛细管25中血液移动；当不出现 第二峰值时(参照图5B)，则判断没有血液移动。另外，由于噪声成分的影响和测量误差影响，不管血液移不移动，测量点A处的响应电流还是比测量点B处的响应电流大。这种现象， 在缩短间隔的情况下更显著地表现出来。在这种情况下，可以将上述 的一定值设定为考虑噪声成分影响和测量误差的值。在检测部14判断血液移动的情况下(S7:是)，检测部14认为是 血液移动引起的错误(S8)。在检测部14判断血液不移动的情况下(S7:是)或在S8中，检 测部P14认为是错误的情况下，检测部14判断是否将目标量的血液供 给毛细管25内(S9)。是否供给目标量的血液，是通过毛细管25内是否被试料充满来判 断的。这种判断，通过利用检测用电极28、 29测量的响应电流超过阈 值h (参照图5B)，来进行的。利用检测用电极28、 29测量的响应电 流超过阀值Ii (参照图5B)，可推论出血液至少进行至检测用电极28、 29的部分，血液充满毛细管25内。因此，如果利用检测用电极28、 29测量响应电流，可判断目标量的血液是否供给毛细管25。另外，S9判断用的响应电流的测量，可以在从S6中加电压开始， 经过给定时间后只进行一次；也可以在给定时间内反复进行。当检测部14判断没有将目标量的血液供给毛细管25内时(S9: 否)，检测部14认为是血液供给不足的错误(SIO)。当检测部14判断将目标量的血液供给毛细管25内时(S9:是)， 或在S10中，检测部14认为是错误时，在计算部17中，根据经过该 给定时间时的响应电流，进行葡萄糖浓度的计算(Sll)。葡萄糖浓度 的计算可根据表示例如预先求出的响应电流和葡萄糖浓度的关系的测 量线或对应表等进行。由计算部17计算的结果(血溏值)，在显示部18中显示(S12)。 另一方面，在检测部14认为是错误(S8， S10)的情况下(S13:是)， 在显示部18中进行作为错误的意思的显示(S14)。作为意指错误的显 示，即使表示单纯是测量不能正常进行也可以，也可以是理解错误的 内容(例如，血液的移动或血液供给量不足)的显示。在试料分析装置1中，当在S1中判断没有生物传感器2时(Sl: 否)、在S3中，在检测部14没有认出错误(S8， S10)时(S13:否)、 和进行错误意思的显示时(S14)，终止浓度测量动作。另外，血液移动的判断(S7)和目标量的血液的供给的判断(S9), 可以在葡萄糖浓度计算(S11)后进行，也可以调换S7和S9的顺序号。在本实施例中，先进行可得到计算血液中的葡萄糖浓度而必需的 计算用响应电流的电压施加，再进行可得到用于判断是否供给目标量的血液的检测用响应电流的电压施加。即在得到计算用的响应电流的期间，不进行为了得到检测用的响应电流而加电压。为此，由于血 液的供给检测用的电压施加，则基于用于得到计算用的响应电流的葡 萄糖浓度的电子传送物质的还原体被消耗，因此，在得到计算用的响 应电流阶段，液相反应场的电子传送物质的还原体浓度不会产生偏差。 结果，通过检测血液的供给，也不会降低测量精度。在本实施例中，即使在检测部14认为是错误的情况下(S8， SIO)， 仍然进行血糖值的计算(Sll)，显示计算结果(S12)。因此，与单纯 作为错误处理中止测量的情况比较，在测量动作中无论是否有错误， 即使作为参考数据也得到测量结果。其结果，可以抑制生物传感器无 意义的使用。另外，如果显示错误的意思(S14)，则显示部18显示的 测量结果可以明确为参考数据；又如果显示错误的内容，则使用者可 以抑制重复相同的失败。当然，本发明不是仅限于上述实施例。例如，在生物传感器2上 形成的电极为一个检测电极、作用极和对极共计三个也可以。在这种 情况下，可以利用检测用电极和作用极(或对极)进行试料供给的检为了得到检测试料导入用和计算用的响应电流而加电压，不一定 需要连续地进行。S卩，当检测试料导入时，可以中止施加电压，从那 时经过一定时间后，再加电压，用于得到计算用的响应电流也可以。在本实施例中，以利用电流分析法方法测量血糖值的方法作为例 子进行说明，但本发明也可适用于利用电量分析法方法测量血糖值的 情况。在采用电量分析法方法的情况下，测量从通过加电压而检测血 液导入至经过一定时间后的响应电流，根据累加该响应电流得到的电 量，计算血糖值。在取得计算用的响应电流后，再通过加电压取得检 测用的响应电流，检测检测体是否适当地导入。另一方面，在电量的 时间过程中，通过是否出现弯曲点，判断有无血液的移动。即如图5B的双点划线所示，在没有血液移动的情况下，电量随时间的变化单调地增加，而在有血液流的情况下，如图5C的双点划线所示，在电量 随时间的变化中，在血液移动的时刻，出现弯曲点Q。因此，通过判 断有无弯曲点Q，可以判断有无血液移动。
权利要求
1. 一种试料分析方法，将电压加在包含试料的反应场上，根据这时得出的响应，进行试料的分析，该方法包括在每个特定时间和多个测量点测量为了进行试料分析所必要的计算用的响应的步骤，和判断试料是否在所述反应场中移动的追加步骤，其特征为，所述追加步骤，通过判断在由所述多个测量点构成的响应的时间过程中在最初出现的第一峰值之后是否出现第二峰值从而来判断试料是否在所述反应场中移动，在出现第二峰值时判断为所述试料移动了。
2. 如权利要求1所述的试料分析方法，其特征为， 所述响应在所述各个测量点作为响应电流来测量，而且 在所述追加步骤中，通过比较在一个测量点测量的响应电流和在所述时间过程中的在所述一个测量点之前的测量点的响应电流，判断 所述一个测量点的响应电流是否比所述以前的测量点的响应电流大一 定值以上，来判断是否出现所述第二峰值。
全文摘要
本发明涉及一种试料分析方法，将电压加在包含试料的反应场上，根据这时得出的响应，进行试料的分析，该方法包括在每个特定时间和多个测量点测量为了进行试料分析所必要的计算用的响应的步骤，和判断试料是否在所述反应场中移动的追加步骤，其特征为，所述追加步骤，通过判断在由所述多个测量点构成的响应的时间过程中在最初出现的第一峰值之后是否出现第二峰值从而来判断试料是否在所述反应场中移动，在出现第二峰值时判断为所述试料移动了。
文档编号G01N27/416GK101271106SQ200810098858
公开日2008年9月24日 申请日期2003年7月23日 优先权日2002年7月25日
发明者佐藤义治, 胜木幸治 申请人:爱科来株式会社