JPH10318963A - バイオセンサにおける周囲温度の効果を補正する方法及び装置 - Google Patents
バイオセンサにおける周囲温度の効果を補正する方法及び装置Info
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- JPH10318963A JPH10318963A JP10123008A JP12300898A JPH10318963A JP H10318963 A JPH10318963 A JP H10318963A JP 10123008 A JP10123008 A JP 10123008A JP 12300898 A JP12300898 A JP 12300898A JP H10318963 A JPH10318963 A JP H10318963A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バイオセンサにおける周囲温度の効果を補正
すること。 【解決手段】 測定した周囲温度値と分析対象物濃度実
測値とを、ある数式に代入することにより、補正濃度値
を得る。
すること。 【解決手段】 測定した周囲温度値と分析対象物濃度実
測値とを、ある数式に代入することにより、補正濃度値
を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオセンサに関
し、より詳細には、バイオセンサにおける周囲温度の効
果（effect）を補正するための新規で改良された方法及
び装置に関する。
し、より詳細には、バイオセンサにおける周囲温度の効
果（effect）を補正するための新規で改良された方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】体液中の分析対象物の定量は、特定の生
理的異常の診断及び管理に非常に重要である。たとえ
ば、特定の個人においては乳酸、コレステロール及びビ
リルビンをモニタすべきである。特に、食事におけるグ
ルコースの摂取を規制する手段として体液中のグルコー
ス濃度を頻繁にチェックしなければならない糖尿病患者
にとって、体液中のグルコースの測定は非常に重要であ
る。本明細書の開示の残りはグルコースの測定に当てら
れるが、本発明の手法及び装置は、適切な酵素を選択す
るならば、他の分析対象物の測定にも使用しうることが
理解されよう。流体中のグルコースの検出に理想的な診
断装置は、試験を管理する技術者側に高度な技術を要求
しないよう、簡単なものでなければならない。多くの場
合、これらの試験は患者によって管理され、そのこと
が、実施しやすい試験の必要性をさらに強調する。加え
て、このような装置は、長期的な貯蔵の状況を満たすの
に十分な安定性を有する要素に基づくべきである。
理的異常の診断及び管理に非常に重要である。たとえ
ば、特定の個人においては乳酸、コレステロール及びビ
リルビンをモニタすべきである。特に、食事におけるグ
ルコースの摂取を規制する手段として体液中のグルコー
ス濃度を頻繁にチェックしなければならない糖尿病患者
にとって、体液中のグルコースの測定は非常に重要であ
る。本明細書の開示の残りはグルコースの測定に当てら
れるが、本発明の手法及び装置は、適切な酵素を選択す
るならば、他の分析対象物の測定にも使用しうることが
理解されよう。流体中のグルコースの検出に理想的な診
断装置は、試験を管理する技術者側に高度な技術を要求
しないよう、簡単なものでなければならない。多くの場
合、これらの試験は患者によって管理され、そのこと
が、実施しやすい試験の必要性をさらに強調する。加え
て、このような装置は、長期的な貯蔵の状況を満たすの
に十分な安定性を有する要素に基づくべきである。
【０００３】流体中の分析対象物濃度を測定する方法
は、酵素と、その酵素に特異的な分析対象物及びその酵
素をその最初の酸化状態に維持する媒介物との間の電気
化学的反応に基づくことができる。適当な酸化還元酵素
には、オキシダーゼ、デヒドロゲナーゼ、カタラーゼ及
びペルオキシダーゼがある。たとえば、グルコースが分
析対象物である場合、グルコースオキシダーゼ及び酸素
との反応は、式（Ａ）によって示される。
は、酵素と、その酵素に特異的な分析対象物及びその酵
素をその最初の酸化状態に維持する媒介物との間の電気
化学的反応に基づくことができる。適当な酸化還元酵素
には、オキシダーゼ、デヒドロゲナーゼ、カタラーゼ及
びペルオキシダーゼがある。たとえば、グルコースが分
析対象物である場合、グルコースオキシダーゼ及び酸素
との反応は、式（Ａ）によって示される。
【０００４】
【化１】
【０００５】比色検定においては、放出された過酸化水
素が、ペルオキシダーゼの存在下で、試験流体中のグル
コース濃度に比例する、酸化還元指示薬の変色を生じさ
せる。比色試験は、酸化還元指示薬の変色を、既知のグ
ルコース濃度の試験流体を使用して得た変色と比較する
ための色標の使用により、半定量的にすることができ、
また、分光光度計によって結果を読み取ることにより、
より定量的にすることができるが、そのような結果は一
般に、電気化学的バイオセンサを使用する場合ほど正確
でもないし、速やかに得られるものでもない。本明細書
に使用する「バイオセンサ」とは、適当な試料中の分析
対象物に対して選択的に応答し、その濃度を、生物学的
認識信号と物理化学的変換系との組み合わせにより、電
気信号に変換する分析装置をいう。その比較的高い精度
は別として、バイオセンサは、電気信号を直接発し、そ
れにより、簡略化された設計を容易にする機器である。
さらには、薄い化学薬品の層が電極に付着し、材料がほ
とんど消耗しないため、バイオセンサは低い材料費とい
う利点を提供する。
素が、ペルオキシダーゼの存在下で、試験流体中のグル
コース濃度に比例する、酸化還元指示薬の変色を生じさ
せる。比色試験は、酸化還元指示薬の変色を、既知のグ
ルコース濃度の試験流体を使用して得た変色と比較する
ための色標の使用により、半定量的にすることができ、
また、分光光度計によって結果を読み取ることにより、
より定量的にすることができるが、そのような結果は一
般に、電気化学的バイオセンサを使用する場合ほど正確
でもないし、速やかに得られるものでもない。本明細書
に使用する「バイオセンサ」とは、適当な試料中の分析
対象物に対して選択的に応答し、その濃度を、生物学的
認識信号と物理化学的変換系との組み合わせにより、電
気信号に変換する分析装置をいう。その比較的高い精度
は別として、バイオセンサは、電気信号を直接発し、そ
れにより、簡略化された設計を容易にする機器である。
さらには、薄い化学薬品の層が電極に付着し、材料がほ
とんど消耗しないため、バイオセンサは低い材料費とい
う利点を提供する。
【０００６】 Ｈ2 Ｏ2 → Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- （Ｂ）
【０００７】そして、この電子の流れを、グルコース濃
度と直接相関する電気信号に変換する。
度と直接相関する電気信号に変換する。
【０００８】式（Ａ）によって示される反応の初期段階
では、試料中に存在するグルコースが、酵素の酸化フラ
ビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）中心をその還元
形態（ＦＡＤＨ2)に変換する。これらの酸化還元中心は
本質的に酵素分子内で電気絶縁されているため、従来の
電極の表面への直接的な電子の移動は、許容不可能に高
い過電圧の非存在下では、測定可能な程度には起こらな
い。この系に対する改良は、電極と酵素との間の非生理
的酸化還元カップリングを使用して、（ＦＡＤＨ2)と電
極との間で電子を移動させることを含む。これを次式に
よって示す。式中、通常は「媒介物」と呼ばれる酸化還
元カップラをＭで表す。
では、試料中に存在するグルコースが、酵素の酸化フラ
ビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）中心をその還元
形態（ＦＡＤＨ2)に変換する。これらの酸化還元中心は
本質的に酵素分子内で電気絶縁されているため、従来の
電極の表面への直接的な電子の移動は、許容不可能に高
い過電圧の非存在下では、測定可能な程度には起こらな
い。この系に対する改良は、電極と酵素との間の非生理
的酸化還元カップリングを使用して、（ＦＡＤＨ2)と電
極との間で電子を移動させることを含む。これを次式に
よって示す。式中、通常は「媒介物」と呼ばれる酸化還
元カップラをＭで表す。
【０００９】グルコース＋ＧＯ（ＦＡＤ）→グルコノラ
クトン＋ＧＯ（ＦＡＤＨ2) ＧＯ（ＦＡＤＨ2)＋２ＭOX→ＧＯ（ＦＡＤ）＋２Ｍred
＋２Ｈ+ ２Ｍred →２ＭOX＋２ｅ- （電極で）
クトン＋ＧＯ（ＦＡＤＨ2) ＧＯ（ＦＡＤＨ2)＋２ＭOX→ＧＯ（ＦＡＤ）＋２Ｍred
＋２Ｈ+ ２Ｍred →２ＭOX＋２ｅ- （電極で）
【００１０】式中、ＧＯ（ＦＡＤ）はグルコースオキシ
ダーゼの酸化形態を表し、ＧＯ（ＦＡＤＨ2)はその還元
形態を示す。媒介種Ｍred は、電子を還元された酵素か
ら電極に移し、それにより酵素を酸化させて、その場で
それを再生させる。これは当然、経済性の理由から望ま
しい。媒介物を使用する主な目的は、センサの作用電位
を下げることである。理想的な媒介物は、電極におい
て、化学薬品層における不純物及び試料中の干渉物質が
酸化されず、それにより、干渉が最小限になるような低
い電位で再び酸化されるであろう。
ダーゼの酸化形態を表し、ＧＯ（ＦＡＤＨ2)はその還元
形態を示す。媒介種Ｍred は、電子を還元された酵素か
ら電極に移し、それにより酵素を酸化させて、その場で
それを再生させる。これは当然、経済性の理由から望ま
しい。媒介物を使用する主な目的は、センサの作用電位
を下げることである。理想的な媒介物は、電極におい
て、化学薬品層における不純物及び試料中の干渉物質が
酸化されず、それにより、干渉が最小限になるような低
い電位で再び酸化されるであろう。
【００１１】多くの化合物が、還元された酵素から電子
を受け、その電子を電極に移すそれらの能力により、媒
介物として有用である。分析定量における電子移動剤と
して有用であることが知られる媒介物には、米国特許第
４，７４６，６０７号明細書に開示された置換ベンゾ−
及びナフトキノン類；欧州特許第０３５４４４１号公報
に具体的に開示されたＮ酸化物、ニトロソ化合物、ヒド
ロキシルアミン類及びオキシン類；欧州特許第０３３０
５１７号公報に開示されたフラビン類、フェナジン類、
フェノチアジン類、インドフェノール類、置換１，４−
ベンゾキノン類及びインダミン類ならびに米国特許第
３，７９１，９８８号明細書に記載されたフェナジニウ
ム／フェノキサジニウム塩がある。生物学的酸化還元系
の電気化学的媒介物の包括的考察を、Analytica Clinic
a Acta. 140 （1982）の１〜１８頁に見いだすことがで
きる。
を受け、その電子を電極に移すそれらの能力により、媒
介物として有用である。分析定量における電子移動剤と
して有用であることが知られる媒介物には、米国特許第
４，７４６，６０７号明細書に開示された置換ベンゾ−
及びナフトキノン類；欧州特許第０３５４４４１号公報
に具体的に開示されたＮ酸化物、ニトロソ化合物、ヒド
ロキシルアミン類及びオキシン類；欧州特許第０３３０
５１７号公報に開示されたフラビン類、フェナジン類、
フェノチアジン類、インドフェノール類、置換１，４−
ベンゾキノン類及びインダミン類ならびに米国特許第
３，７９１，９８８号明細書に記載されたフェナジニウ
ム／フェノキサジニウム塩がある。生物学的酸化還元系
の電気化学的媒介物の包括的考察を、Analytica Clinic
a Acta. 140 （1982）の１〜１８頁に見いだすことがで
きる。
【００１２】比較的venerable な媒介物には、Schlapfe
r らにより、Clinica Chimica Acta. 57（1974）の２８
３〜２８９頁に論じられている、フェリシアン化物とし
ても知られるヘキサシアノ鉄酸塩がある。米国特許第
４，９２９，５４５号明細書には、可溶性フェリシアン
化化合物を可溶性第二鉄化合物と組み合わせた組成物を
使用して、試料中の分析対象物を酵素的に測定すること
が開示されている。式（Ａ）において、フェリシアン化
物の鉄塩で酸素を置換すると、フェリシアン化物がグル
コースオキシダーゼ酵素から電子を受けることによって
フェロシアン化物に還元されるため、次のようになる。
r らにより、Clinica Chimica Acta. 57（1974）の２８
３〜２８９頁に論じられている、フェリシアン化物とし
ても知られるヘキサシアノ鉄酸塩がある。米国特許第
４，９２９，５４５号明細書には、可溶性フェリシアン
化化合物を可溶性第二鉄化合物と組み合わせた組成物を
使用して、試料中の分析対象物を酵素的に測定すること
が開示されている。式（Ａ）において、フェリシアン化
物の鉄塩で酸素を置換すると、フェリシアン化物がグル
コースオキシダーゼ酵素から電子を受けることによって
フェロシアン化物に還元されるため、次のようになる。
【００１３】
【化２】
【００１４】この反応を表すもう一つの方法は、以下の
式（Ｃ）の使用による。
式（Ｃ）の使用による。
【００１５】
【化３】
【００１６】放出される電子は、試験流体中のグルコー
スの量に正比例し、電位を流体に印加したとき発生する
電流を測定することにより、グルコースの量に相関させ
ることができる。陽極でのフェロシアン化物の酸化がこ
のサイクルを再び始める。
スの量に正比例し、電位を流体に印加したとき発生する
電流を測定することにより、グルコースの量に相関させ
ることができる。陽極でのフェロシアン化物の酸化がこ
のサイクルを再び始める。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の重要な目的
は、バイオセンサにおける周囲温度の効果を補正するた
めの新規で改良された方法及び装置を提供し、バイオセ
ンサによって識別される分析対象物濃度値における周囲
温度の効果を除く、又は最小限にするような方法及び装
置を提供し、従来技術の欠点の多くを解消するような方
法及び装置を提供することである。
は、バイオセンサにおける周囲温度の効果を補正するた
めの新規で改良された方法及び装置を提供し、バイオセ
ンサによって識別される分析対象物濃度値における周囲
温度の効果を除く、又は最小限にするような方法及び装
置を提供し、従来技術の欠点の多くを解消するような方
法及び装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】簡潔に述べると、バイオ
センサにおける周囲温度の効果を補正するための方法及
び装置が提供される。まず周囲温度値を測定する。次
に、試料をバイオセンサに適用し、試料中に発生した電
流を測定する。分析対象物濃度実測値を標準応答曲線に
よって電流から計算する。そして、測定した周囲温度値
を使用して、分析対象物実測濃度を修正し、それによ
り、分析対象物測定の精度を高める。
センサにおける周囲温度の効果を補正するための方法及
び装置が提供される。まず周囲温度値を測定する。次
に、試料をバイオセンサに適用し、試料中に発生した電
流を測定する。分析対象物濃度実測値を標準応答曲線に
よって電流から計算する。そして、測定した周囲温度値
を使用して、分析対象物実測濃度を修正し、それによ
り、分析対象物測定の精度を高める。
【００１９】本発明の特徴によると、以下の式を解くこ
とによって分析対象物濃度値を計算する。
とによって分析対象物濃度値を計算する。
【００２０】
【数４】
【００２１】式中、Ｇ1 は、前記分析対象物濃度実測値
であり、Ｔ2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ
１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２は所定のパラメータである。
であり、Ｔ2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ
１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２は所定のパラメータである。
【００２２】
【発明の実施の形態】ここで図面を参照すると、図１に
は、本発明の原理にしたがって構成された、全体を符号
１００で示すバイオセンサシステムのブロック図が示さ
れている。バイオセンサシステム１００は、マイクロプ
ロセッサ１０２を、プログラム及びユーザデータを記憶
するための関連のメモリ１０４とともに含む。試験値、
たとえば血中グルコース試験値を記録するため、バイオ
センサ１０８に結合されたメータ１０６がマイクロプロ
セッサ１０２によって動作的に制御される。バイオセン
サシステム１００の血液試験シーケンスモードを実行す
るため、ユーザのＯＮ／ＯＦＦ入力操作に応答するライ
ン１１０のＯＮ／ＯＦＦ入力がマイクロプロセッサ１０
２に結合されている。バイオセンサ１００のシステム機
能モードを選択的に実行するため、ユーザ入力操作に対
応するライン１１２のシステム機能入力がマイクロプロ
セッサ１０２に結合されている。本発明によると、ライ
ン１２０で示す信号入力がマイクロプロセッサ１０２に
結合されて、サーミスタ１２２からの温度情報を提供す
る。マイクロプロセッサ１０２は、図２に示す本発明の
方法を実行するのに適したプログラミングを含む。
は、本発明の原理にしたがって構成された、全体を符号
１００で示すバイオセンサシステムのブロック図が示さ
れている。バイオセンサシステム１００は、マイクロプ
ロセッサ１０２を、プログラム及びユーザデータを記憶
するための関連のメモリ１０４とともに含む。試験値、
たとえば血中グルコース試験値を記録するため、バイオ
センサ１０８に結合されたメータ１０６がマイクロプロ
セッサ１０２によって動作的に制御される。バイオセン
サシステム１００の血液試験シーケンスモードを実行す
るため、ユーザのＯＮ／ＯＦＦ入力操作に応答するライ
ン１１０のＯＮ／ＯＦＦ入力がマイクロプロセッサ１０
２に結合されている。バイオセンサ１００のシステム機
能モードを選択的に実行するため、ユーザ入力操作に対
応するライン１１２のシステム機能入力がマイクロプロ
セッサ１０２に結合されている。本発明によると、ライ
ン１２０で示す信号入力がマイクロプロセッサ１０２に
結合されて、サーミスタ１２２からの温度情報を提供す
る。マイクロプロセッサ１０２は、図２に示す本発明の
方法を実行するのに適したプログラミングを含む。
【００２３】試験結果をはじめとする情報をユーザに表
示するため、表示装置１５０がマイクロプロセッサ１０
２に結合されている。バッテリ残量の状態を検出するた
め、バッテリモニタ１６０がマイクロプロセッサ１０２
に結合されている。所定のシステム状態を検出し、バイ
オセンサシステム１００のユーザにアラーム表示を発す
るため、アラーム１６２がマイクロプロセッサ１０２に
結合されている。データポート又は通信インタフェース
１６４が、接続されたコンピュータ（図示せず）との間
でデータをやり取りする。
示するため、表示装置１５０がマイクロプロセッサ１０
２に結合されている。バッテリ残量の状態を検出するた
め、バッテリモニタ１６０がマイクロプロセッサ１０２
に結合されている。所定のシステム状態を検出し、バイ
オセンサシステム１００のユーザにアラーム表示を発す
るため、アラーム１６２がマイクロプロセッサ１０２に
結合されている。データポート又は通信インタフェース
１６４が、接続されたコンピュータ（図示せず）との間
でデータをやり取りする。
【００２４】本発明にしたがって、温度の偏りを減らす
ため、バイオセンサシステム１００は、好ましい実施態
様の温度補正方法を実行する。
ため、バイオセンサシステム１００は、好ましい実施態
様の温度補正方法を実行する。
【００２５】図２を参照すると、バイオセンサ１０８に
おける周囲温度の効果を補正する方法にしたがってバイ
オセンサプロセッサ１０２によって実行される論理ステ
ップがブロック２００で始まる。まず、「計器温度Ｔ２
を測定する」と記されたブロック２０２で、周囲温度を
測定する。次に、ブロック２０４で、センサ電流を測定
する。次に、ブロック２０６で、測定した電流値を分析
対象物濃度値、たとえばグルコース濃度値（実測濃度）
に変換する。そして、ブロック２０８で、最終的なグル
コース濃度計算において温度の効果の補正を実行する。
温度補正されたグルコース濃度は、以下の式にしたがっ
て計算する。
おける周囲温度の効果を補正する方法にしたがってバイ
オセンサプロセッサ１０２によって実行される論理ステ
ップがブロック２００で始まる。まず、「計器温度Ｔ２
を測定する」と記されたブロック２０２で、周囲温度を
測定する。次に、ブロック２０４で、センサ電流を測定
する。次に、ブロック２０６で、測定した電流値を分析
対象物濃度値、たとえばグルコース濃度値（実測濃度）
に変換する。そして、ブロック２０８で、最終的なグル
コース濃度計算において温度の効果の補正を実行する。
温度補正されたグルコース濃度は、以下の式にしたがっ
て計算する。
【００２６】
【数５】
【００２７】式中、Ｇ1 は、前記分析対象物濃度実測値
であり、Ｔ2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ
１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２は所定のパラメータである。こ
うして、ブロック２１０でシーケンスは完了する。
であり、Ｔ2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ
１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２は所定のパラメータである。こ
うして、ブロック２１０でシーケンスは完了する。
【００２８】電流測定バイオセンサ１０８は温度に敏感
であることが知られている。この温度の効果は、作用電
極に対する媒介物の拡散が温度依存性であるために起こ
る。拡散は通常、温度１℃あたり１〜２％の偏りの影響
を誘発する。したがって、１０℃程度の低温は約−２５
％の偏りのある結果をもたらし、４０℃程度の高温は約
＋２５％の偏りのある結果をもたらすであろう。システ
ム１００計器は、０〜５０℃の結果を出す。唯一利用可
能な温度測定は、計器中のサーミスタから得られる。温
度の偏りを減らすために、温度補正アルゴリズムを開発
することが必要であった。
であることが知られている。この温度の効果は、作用電
極に対する媒介物の拡散が温度依存性であるために起こ
る。拡散は通常、温度１℃あたり１〜２％の偏りの影響
を誘発する。したがって、１０℃程度の低温は約−２５
％の偏りのある結果をもたらし、４０℃程度の高温は約
＋２５％の偏りのある結果をもたらすであろう。システ
ム１００計器は、０〜５０℃の結果を出す。唯一利用可
能な温度測定は、計器中のサーミスタから得られる。温
度の偏りを減らすために、温度補正アルゴリズムを開発
することが必要であった。
【００２９】バイオセンサシステム１００全血グルコー
ス検定により、遭遇すると予想される全グルコース範囲
（５０〜６００mg/dL)及び温度範囲（１０〜４０℃）に
わたって温度の効果を実験的に測定した。実際の血中グ
ルコース読み取り値及び試料温度を測定した。センサ１
０８の６種のロットについてこれを実施した。いわゆる
「複利」温度補正方法を使用したときは、いくつかのロ
ットが極端な温度で−１０％〜−１３％の偏り率を有し
ていた。「複利」温度補正方法の公式は次のとおりであ
る。
ス検定により、遭遇すると予想される全グルコース範囲
（５０〜６００mg/dL)及び温度範囲（１０〜４０℃）に
わたって温度の効果を実験的に測定した。実際の血中グ
ルコース読み取り値及び試料温度を測定した。センサ１
０８の６種のロットについてこれを実施した。いわゆる
「複利」温度補正方法を使用したときは、いくつかのロ
ットが極端な温度で−１０％〜−１３％の偏り率を有し
ていた。「複利」温度補正方法の公式は次のとおりであ
る。
【００３０】 式１ Ｇ2 ＝Ｇ1 ＊（１＋ｔｃ／１００)25-T
【００３１】式中、Ｇ1 は、グルコース実測濃度であ
り、ｔｃは、実験的に決定された温度係数であり、Ｔは
試料温度である。
り、ｔｃは、実験的に決定された温度係数であり、Ｔは
試料温度である。
【００３２】温度係数ｔｃがグルコース濃度とともに変
化したため、「複利」アルゴリズムはうまく働かなかっ
た。変化する温度係数の問題を扱うため、「多項式」補
正アルゴリズムが開発された。多項式補正アルゴリズム
を使用することにより、偏り率が＋／−１０％の範囲に
制限された。多項式補正方法の式を式２に記す。両方の
方法の絶対偏りの総計が、この多項式補正方法がより小
さな全体偏りを有するということを示した。また、２℃
及び４９℃の非常に極端な温度でも、多項式補正方法は
より小さな偏り（１３．５％未満）を示し、それに対
し、複利方法では−２５％もの大きさであった。
化したため、「複利」アルゴリズムはうまく働かなかっ
た。変化する温度係数の問題を扱うため、「多項式」補
正アルゴリズムが開発された。多項式補正アルゴリズム
を使用することにより、偏り率が＋／−１０％の範囲に
制限された。多項式補正方法の式を式２に記す。両方の
方法の絶対偏りの総計が、この多項式補正方法がより小
さな全体偏りを有するということを示した。また、２℃
及び４９℃の非常に極端な温度でも、多項式補正方法は
より小さな偏り（１３．５％未満）を示し、それに対
し、複利方法では−２５％もの大きさであった。
【００３３】したがって、多項式補正方法は、「複利」
補正方法を上回る改善を提供した。
補正方法を上回る改善を提供した。
【００３４】種々の温度でグルコース検定を実施したの
ち、２４℃（試料温度）標準応答曲線によって温度ごと
の電流応答を計算して、グルコース実測濃度を得た。
ち、２４℃（試料温度）標準応答曲線によって温度ごと
の電流応答を計算して、グルコース実測濃度を得た。
【００３５】そして、グルコース実測濃度及び試料温度
を使用して、以下の式を使用して補正グルコース濃度を
計算した。
を使用して、以下の式を使用して補正グルコース濃度を
計算した。
【００３６】
【数６】
【００３７】式中、Ｇ1 は、グルコース実測濃度であ
り、Ｔ2 は試料温度であり、Ｉ１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２
は所定の係数である。これらの係数は実験的に決定し
た。詳細は、以下の手順の例を参照すること。
り、Ｔ2 は試料温度であり、Ｉ１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２
は所定の係数である。これらの係数は実験的に決定し
た。詳細は、以下の手順の例を参照すること。
【００３８】表１は、温度補正結果の例を示す。Ｔ2 は
試料温度である。ＧR は基準グルコース値である。Ｉ
は、測定された電流である。Ｇ1 は、グルコース実測濃
度である（温度補正なし）。％Ｂは、温度補正なしの偏
り率である。Ｇ2 は、温度補正したグルコース濃度であ
る。％Ｂc は、温度補正後の偏り率である。
試料温度である。ＧR は基準グルコース値である。Ｉ
は、測定された電流である。Ｇ1 は、グルコース実測濃
度である（温度補正なし）。％Ｂは、温度補正なしの偏
り率である。Ｇ2 は、温度補正したグルコース濃度であ
る。％Ｂc は、温度補正後の偏り率である。
【００３９】データは、補正アルゴリズムを適用する前
及び適用した後の偏り率を示す。アルゴリズム及び係数
は、１０〜４０℃の極端な温度で偏り率を＋／−７％以
内に減らすことができた。
及び適用した後の偏り率を示す。アルゴリズム及び係数
は、１０〜４０℃の極端な温度で偏り率を＋／−７％以
内に減らすことができた。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【実施例】以下、温度補正係数（式２のＩ1 、Ｉ2 、Ｓ
1 、Ｓ2 ）を決定するために使用される手法の例を記載
する。まず、１人のドナーから得た静脈ヘパリン化全血
（４５％ヘマトクリット）を種々のグルコース濃度の近
くにスパイクし（値は、Yellow Springs Instrument
（ＹＳＩ）基準方法によって決定し、既知の試料干渉に
関して補正した）、システム１００計器中、種々の環境
室温度で試験した（表１、たとえば８．７、１６．７、
２３．９、３０．６及び３８．２℃x での５０及び４０
０mg/dL グルコースの試料）。Yellow Springs Instrum
ent 及び方法は、Conradらによる１９８９年２月の「Jo
urnal of Pediatrics 」２８１〜２８７頁及びBurmeist
erらによる「Analytical Letters」２８（４）、５８１
〜５９２（１９９５）に記載されている。気化冷却を防
ぐため、高い相対湿度（６５〜８５％）を室中に維持
し、試料を室温に平衡化した。このようにして、温度の
効果が化学薬品からしか出ないようにした。グルコース
スパイクごとに実際の試料温度を測定した。試料温度を
測定するため、０．０００５インチのサーモカップルを
化学薬品なしのセンサに挿入し、血液をセンサに加えた
のち、秒ごとに温度データを収集した。
1 、Ｓ2 ）を決定するために使用される手法の例を記載
する。まず、１人のドナーから得た静脈ヘパリン化全血
（４５％ヘマトクリット）を種々のグルコース濃度の近
くにスパイクし（値は、Yellow Springs Instrument
（ＹＳＩ）基準方法によって決定し、既知の試料干渉に
関して補正した）、システム１００計器中、種々の環境
室温度で試験した（表１、たとえば８．７、１６．７、
２３．９、３０．６及び３８．２℃x での５０及び４０
０mg/dL グルコースの試料）。Yellow Springs Instrum
ent 及び方法は、Conradらによる１９８９年２月の「Jo
urnal of Pediatrics 」２８１〜２８７頁及びBurmeist
erらによる「Analytical Letters」２８（４）、５８１
〜５９２（１９９５）に記載されている。気化冷却を防
ぐため、高い相対湿度（６５〜８５％）を室中に維持
し、試料を室温に平衡化した。このようにして、温度の
効果が化学薬品からしか出ないようにした。グルコース
スパイクごとに実際の試料温度を測定した。試料温度を
測定するため、０．０００５インチのサーモカップルを
化学薬品なしのセンサに挿入し、血液をセンサに加えた
のち、秒ごとに温度データを収集した。
【００４２】
【表２】
【００４３】次に、各温度で、ちょうど５０、１００、
２００、４００及び６００mg/dL グルコースで、表２で
決定した傾き及び切片を使用する曲線により、電流応答
を測定した。これらの計算した電流値を使用して、表３
に提供される２４℃の曲線によってグルコース実測濃度
を決定した。
２００、４００及び６００mg/dL グルコースで、表２で
決定した傾き及び切片を使用する曲線により、電流応答
を測定した。これらの計算した電流値を使用して、表３
に提供される２４℃の曲線によってグルコース実測濃度
を決定した。
【００４４】
【表３】
【００４５】次に、血液のスパイクごとに、グルコース
実測濃度（Ｇ1)を試料温度（Ｔ2)に対してプロットし
た。二次多項式曲線を使用してプロットを当てはめ、表
４で提供されるように、そのグルコース濃度のａ１及び
ａ２定数を得た。たとえば、コンピュータプログラム、
たとえばAdvanced Graphics Software社によるSlidewri
te又は他の同等な曲線当てはめプログラムを使用するこ
とができる。
実測濃度（Ｇ1)を試料温度（Ｔ2)に対してプロットし
た。二次多項式曲線を使用してプロットを当てはめ、表
４で提供されるように、そのグルコース濃度のａ１及び
ａ２定数を得た。たとえば、コンピュータプログラム、
たとえばAdvanced Graphics Software社によるSlidewri
te又は他の同等な曲線当てはめプログラムを使用するこ
とができる。
【００４６】
【表４】
【００４７】種々のグルコース濃度について得られたａ
１値をグルコース濃度に対してプロットした。直線当て
はめ（linear fit）を使用してデータをプロットし、係
数Ｓ１（直線当てはめの傾き）及びＩ１（直線当てはめ
の切片）を生成した。Advanced Graphics Software社に
よるＰＣ上のSlidewriteプログラム又は他の同等な曲線
当てはめプログラムを使用することができる。
１値をグルコース濃度に対してプロットした。直線当て
はめ（linear fit）を使用してデータをプロットし、係
数Ｓ１（直線当てはめの傾き）及びＩ１（直線当てはめ
の切片）を生成した。Advanced Graphics Software社に
よるＰＣ上のSlidewriteプログラム又は他の同等な曲線
当てはめプログラムを使用することができる。
【００４８】また、種々のグルコース濃度について得ら
れたａ２値をグルコース濃度に対してプロットした。直
線当てはめを使用してデータをプロットし、係数Ｓ２
（直線当てはめの傾き）及びＩ２（直線当てはめの切
片）を生成した。
れたａ２値をグルコース濃度に対してプロットした。直
線当てはめを使用してデータをプロットし、係数Ｓ２
（直線当てはめの傾き）及びＩ２（直線当てはめの切
片）を生成した。
【００４９】アルゴリズムを誘導するため、各グルコー
ス濃度で、グルコース実測濃度（Ｇ1)を二次多項式関係
で試料温度（Ｔ2)に相関させた。
ス濃度で、グルコース実測濃度（Ｇ1)を二次多項式関係
で試料温度（Ｔ2)に相関させた。
【００５０】すなわち、式３ Ｇ1 ＝（Ｔ2 2）＊ａ２＋
Ｔ2 ＊ａ１＋ａ０
Ｔ2 ＊ａ１＋ａ０
【００５１】２４℃の試料温度では、Ｇ2 （補正）＝Ｇ
1 （実測）
1 （実測）
【００５２】すなわち、式４ Ｇ2 ＝（２４2)＊ａ２＋
２４＊ａ１＋ａ０
２４＊ａ１＋ａ０
【００５３】式（２）から式（３）を引くと、 式５ Ｇ2 −Ｇ1 ＝（Ｔ2 2−２４2)＊ａ２＋（Ｔ2 −２
４）＊ａ１
４）＊ａ１
【００５４】ステップ４及び５で生成した直線プロット
から、 式６ ａ１＝Ｓ１＊Ｇ2 ＋Ｉ１ 及び 式７ ａ２＝Ｓ２＊Ｇ2 ＋Ｉ２
から、 式６ ａ１＝Ｓ１＊Ｇ2 ＋Ｉ１ 及び 式７ ａ２＝Ｓ２＊Ｇ2 ＋Ｉ２
【００５５】式（５）、（６）及び（７）を合わせる
と、式（２）が得られる。
と、式（２）が得られる。
【００５６】図面に示す発明の実施態様を詳細に参照し
ながら本発明を説明したが、これらの詳細は、請求の範
囲に係る発明の範囲を限定するものではない。
ながら本発明を説明したが、これらの詳細は、請求の範
囲に係る発明の範囲を限定するものではない。
【図１】本発明のバイオセンサを表すブロック図であ
る。
る。
【図２】バイオセンサにおける周囲温度の効果を補正す
るため、本発明の方法にしたがって図１のバイオセンサ
によって実行される論理ステップを説明する流れ図であ
る。
るため、本発明の方法にしたがって図１のバイオセンサ
によって実行される論理ステップを説明する流れ図であ
る。
１００ バイオセンサシステム １０２ マイクロプロセッサ １０４ メモリ １０６ メータ １０８ バイオセンサ １２２ サーミスタ １５０ 表示装置 １６０ バッテリモニタ １６２ アラーム １６４ データポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キン−ファイ・イップ アメリカ合衆国、インデイアナ州、46516、 エルクハート、イースト・ジャクソン・ブ ールバード 2220
Claims (19)
- 【請求項１】 バイオセンサにおける周囲温度の効果を
補正する方法において、 周囲温度値を測定する工程と、 試料をバイオセンサに適用し、試料中に発生した電流を
測定する工程と、 前記測定した周囲温度値を使用して分析対象物濃度を計
算し、それにより、分析対象物測定の精度を高める工程
と、を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記分析対象物濃度値を計算する工程
が、前記測定された電流を分析対象物濃度実測値に変換
し、式 【数１】 （式中、Ｇ1 は、前記分析対象物濃度実測値であり、Ｔ
2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ１、Ｉ２、
Ｓ１及びＳ２は所定の値である）を使用して補正分析対
象物濃度値を計算する工程を含む、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 Ｉ１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２が実験的に決
定される係数である、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 分析対象物がグルコースである、請求項
１記載の方法。 - 【請求項５】 前記分析対象物濃度値を計算する工程
が、多項式を解く工程を含み、前記多項式が、前記測定
された周囲温度値を含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記多項式が、変換された測定電流値
と、実験的に決定される所定の係数とを含む、請求項５
記載の方法。 - 【請求項７】 バイオセンサにおける周囲温度の効果を
補正するための装置において、 周囲温度値を測定するための手段と、 バイオセンサに適用される試料に応答して、試料中に発
生した電流を測定するための手段と、 前記測定した周囲温度値を使用して分析対象物濃度を計
算し、それにより、分析対象物測定の精度を高めるため
の手段と、を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項８】 所定の試験シーケンスを実行するための
プロセッサ手段を含み、前記周囲温度値を測定するため
の前記手段が、前記プロセッサ手段に結合されたサーミ
スタを含む、請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 前記分析対象物濃度値を計算するための
前記手段が、多項式を解くための手段を含み、前記多項
式が、前記測定された周囲温度値を含む、請求項７記載
の装置。 - 【請求項１０】 前記多項式が、変換された測定電流値
と、実験的に決定される所定の係数とを含む、請求項７
記載の装置。 - 【請求項１１】 前記分析対象物濃度値を計算するため
の前記手段が、前記測定された電流を分析対象物濃度実
測値に変換し、式 【数２】 （式中、Ｇ1 は、前記分析対象物濃度実測値であり、Ｔ
2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ１、Ｉ２、
Ｓ１及びＳ２は所定の値である）を使用して補正分析対
象物濃度値を計算するための手段を含む、請求項７記載
の装置。 - 【請求項１２】 Ｉ１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２が実験的に
決定される係数である、請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 分析対象物がグルコースである、請求
項７記載の装置。 - 【請求項１４】 バイオセンサに適用される前記試料に
応答して、試料中に発生した前記電流を測定するための
前記手段が、試料中に発生した前記電流を表す信号を受
けるための、バイオセンサに結合されたプロセッサ手段
を含む、請求項７記載の装置。 - 【請求項１５】 前記分析対象物濃度値を計算するため
の前記手段が、前記周囲温度測定手段及び前記電流測定
手段に結合されたプロセッサ手段を含み、前記測定値及
び所定の係数値を使用して所定の式を解くための手段を
含む、請求項７記載の装置。 - 【請求項１６】 ユーザ試料を受けるためのバイオセン
サ手段と、 試料中に発生した電流を測定するための、前記ユーザ試
料受け手段に応答するプロセッサ手段と、 周囲温度値を測定するための手段と、 前記測定された周囲温度値を使用して分析対象物濃度値
を計算し、それにより、分析対象物測定の精度を高める
ための手段と、を含むことを特徴とするバイオセンサ。 - 【請求項１７】 前記プロセッサ手段が、前記測定され
た電流を分析対象物濃度実測値に変換し、式 【数３】 （式中、Ｇ1 は、前記分析対象物濃度実測値であり、Ｔ
2 は、前記測定された周囲温度値であり、Ｉ１、Ｉ２、
Ｓ１及びＳ２は所定の値である）を使用して補正分析対
象物濃度値を計算するための手段を含む、請求項１６記
載のバイオセンサ。 - 【請求項１８】 Ｉ１、Ｉ２、Ｓ１及びＳ２が実験的に
決定される係数である、請求項１７記載のバイオセン
サ。 - 【請求項１９】 前記周囲温度値を測定するための前記
手段が、前記プロセッサ手段に結合されたサーミスタを
含む、請求項１６記載のバイオセンサ。
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