JPS6348018B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6348018B2 JPS6348018B2 JP55172665A JP17266580A JPS6348018B2 JP S6348018 B2 JPS6348018 B2 JP S6348018B2 JP 55172665 A JP55172665 A JP 55172665A JP 17266580 A JP17266580 A JP 17266580A JP S6348018 B2 JPS6348018 B2 JP S6348018B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- reaction
- sensor
- blood
- end point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Hematology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、固定化酵素膜と測定電極とを備え
てなる反応セルに検体血液または標準溶液(以
下、検体血液等という。)を注入し、該検体血液
等と前記固定化酵素膜との間で化学反応を生じさ
せ、該化学反応にもとづいて前記測定電極上に発
生する反応電流から検体血液等の血糖濃度値を測
定するようにした血糖分析計、特にこのような血
糖分析計における前記反応の終結時点(反応平衡
時ともいう。)の検出方法に関するものである。
てなる反応セルに検体血液または標準溶液(以
下、検体血液等という。)を注入し、該検体血液
等と前記固定化酵素膜との間で化学反応を生じさ
せ、該化学反応にもとづいて前記測定電極上に発
生する反応電流から検体血液等の血糖濃度値を測
定するようにした血糖分析計、特にこのような血
糖分析計における前記反応の終結時点(反応平衡
時ともいう。)の検出方法に関するものである。
第1図はこの種の血糖分析計の構成図である。
この第1図において、血糖濃度値に比例する反
応電流を測定するグルコース測定電極またはセン
サ1は、白金および銀電極表面上にグリコースオ
キシダーゼ膜を密着させて構成され、温度補正電
極2とゝもに、セルCE内にセツトされている。
緩衝液4は液体ポンプ3により吸引され、セル
CEに送り込まれてセルCE内の洗浄を行ない、反
応後は廃液5として廃棄される。エアポンプ6
は、反応セルCE内へ注入口OPから注入された検
体血液等をシリコンダイヤフラムSDを振動させ
ることによつて撹拌し、セルCE内の濃度を均一
にする。温度センサ7はセルブロツクの温度を検
出し、ヒータ8はこのセルブロツクの温度を人間
の体温(たとえば37℃)と同じに加熱する。した
がつて、セルCE内に注入された検体血液等は、
人間の体内と同じ温度に保持される。
応電流を測定するグルコース測定電極またはセン
サ1は、白金および銀電極表面上にグリコースオ
キシダーゼ膜を密着させて構成され、温度補正電
極2とゝもに、セルCE内にセツトされている。
緩衝液4は液体ポンプ3により吸引され、セル
CEに送り込まれてセルCE内の洗浄を行ない、反
応後は廃液5として廃棄される。エアポンプ6
は、反応セルCE内へ注入口OPから注入された検
体血液等をシリコンダイヤフラムSDを振動させ
ることによつて撹拌し、セルCE内の濃度を均一
にする。温度センサ7はセルブロツクの温度を検
出し、ヒータ8はこのセルブロツクの温度を人間
の体温(たとえば37℃)と同じに加熱する。した
がつて、セルCE内に注入された検体血液等は、
人間の体内と同じ温度に保持される。
マイクロコンピユータCPUから主としてなる
制御装置CCは、ラインL1〜L6によつて血糖分析
部GUと接続されており、ラインL1を介して測定
電極1からの反応電流を読取り、ラインL2を介
して測定値に対する温度補正量を読取り、ライン
L4,L5を介してセルブロツクの温度の測定およ
び制御を行ない、ラインL3およびL6を介して液
体ポンプ3およびエアポンプ6の動作を制御し、
ラインL7〜L11によつて各種スイツチMO1〜
MO4、DS1〜DS2、表示器DIおよびプリンタPと
接続されてこれらの入出力制御等、装置全体の制
御を行なう。なお、DS1は検体番号設定スイツ
チ、DS2は標準溶液値設定スイツチ、CALおよび
RUNはそれぞれ較正および運転状態を表わすモ
ード表示器、MO1〜MO4は、これらモードおよ
びプリンタPの紙送りならびにDS1のセツト等の
モード設定スイツチを表わす。
制御装置CCは、ラインL1〜L6によつて血糖分析
部GUと接続されており、ラインL1を介して測定
電極1からの反応電流を読取り、ラインL2を介
して測定値に対する温度補正量を読取り、ライン
L4,L5を介してセルブロツクの温度の測定およ
び制御を行ない、ラインL3およびL6を介して液
体ポンプ3およびエアポンプ6の動作を制御し、
ラインL7〜L11によつて各種スイツチMO1〜
MO4、DS1〜DS2、表示器DIおよびプリンタPと
接続されてこれらの入出力制御等、装置全体の制
御を行なう。なお、DS1は検体番号設定スイツ
チ、DS2は標準溶液値設定スイツチ、CALおよび
RUNはそれぞれ較正および運転状態を表わすモ
ード表示器、MO1〜MO4は、これらモードおよ
びプリンタPの紙送りならびにDS1のセツト等の
モード設定スイツチを表わす。
このような血糖分析計においては主として、暖
器→スタンバイ→セルの洗浄、サンプルの注入→
反応→セルの洗浄というように装置の状態を遷移
させながら各種の動作、測定等を行なう。これら
の各状態における主な機能は、それぞれ「暖器」
ではセンサ部のヒートアツプ、「スタンバイ」で
は測定READY(測定準備)または測定指令待ち、
「洗浄」ではセンサ部の緩衝液による洗浄、「注
入」では血液サンプルの注入または反応始点の検
出および次の反応状態への遷移、「反応」ではグ
リコース濃度への換算および表示である。そし
て、これらの各状態または過程においては、種々
のランプを表示または点滅させてオペレータに対
する状態表示等が行われる。このため、分析計の
各状態を或る状態から次の状態へ遷移させるため
には、各状態における遷移条件を検出、判断する
必要がある。
器→スタンバイ→セルの洗浄、サンプルの注入→
反応→セルの洗浄というように装置の状態を遷移
させながら各種の動作、測定等を行なう。これら
の各状態における主な機能は、それぞれ「暖器」
ではセンサ部のヒートアツプ、「スタンバイ」で
は測定READY(測定準備)または測定指令待ち、
「洗浄」ではセンサ部の緩衝液による洗浄、「注
入」では血液サンプルの注入または反応始点の検
出および次の反応状態への遷移、「反応」ではグ
リコース濃度への換算および表示である。そし
て、これらの各状態または過程においては、種々
のランプを表示または点滅させてオペレータに対
する状態表示等が行われる。このため、分析計の
各状態を或る状態から次の状態へ遷移させるため
には、各状態における遷移条件を検出、判断する
必要がある。
特に反応電流から血糖濃度値を換算して得るた
めには、化学反応がどの時点で平衡状態または終
結となつたかを正確に検出しなければ、精度のよ
い測定が出来ないことになる。
めには、化学反応がどの時点で平衡状態または終
結となつたかを正確に検出しなければ、精度のよ
い測定が出来ないことになる。
ところで、従来、この種の検出方式としては反
応の立上り点を基準点とし、この点から一定の時
間を決めて時限監視を行なう、つまり所定の時間
が経過したら反応は平衡または終結するものと仮
定して、その時間の監視のみに頼るものであつ
た。
応の立上り点を基準点とし、この点から一定の時
間を決めて時限監視を行なう、つまり所定の時間
が経過したら反応は平衡または終結するものと仮
定して、その時間の監視のみに頼るものであつ
た。
しかるに、上記のような血糖分析計において用
いられる固定化酵素膜は劣化、すなわち血糖分解
能の低下が早いという欠点を有しており、このた
め反応電流の変化が遅くなることが指摘されてい
る。
いられる固定化酵素膜は劣化、すなわち血糖分解
能の低下が早いという欠点を有しており、このた
め反応電流の変化が遅くなることが指摘されてい
る。
第2図は、このような事情を説明するためのセ
ンサの出力特性図である。
ンサの出力特性図である。
同図aは応答が早いセンサを用いたセンサ出力
特性図で、bは劣化したセンサのそれを示すもの
である。図からも明らかなように、応答の早いセ
ンサの場合は検体血液等の注入時点Iから急峻に
立上る曲線SO1となるのに対し、センサが劣化し
た場合はSO2で示されるようになだらかな曲線と
なる。したがつて、センサが劣化した場合は所定
の時間T1を監視するだけでは反応が飽和または
終結したのか、それとも進行中なのかを検出する
ことができず、正確な反応量の把渥が不可能とな
る。また、逆に反応の早いセンサの場合は、短時
間で飽和または終結状態になるにもかゝわらず、
所定の時間T1が経過しない間は測定が行われな
いこととなつて、この間の時間が無駄となり、し
たがつて血糖計の処理能力が低下するということ
になる。
特性図で、bは劣化したセンサのそれを示すもの
である。図からも明らかなように、応答の早いセ
ンサの場合は検体血液等の注入時点Iから急峻に
立上る曲線SO1となるのに対し、センサが劣化し
た場合はSO2で示されるようになだらかな曲線と
なる。したがつて、センサが劣化した場合は所定
の時間T1を監視するだけでは反応が飽和または
終結したのか、それとも進行中なのかを検出する
ことができず、正確な反応量の把渥が不可能とな
る。また、逆に反応の早いセンサの場合は、短時
間で飽和または終結状態になるにもかゝわらず、
所定の時間T1が経過しない間は測定が行われな
いこととなつて、この間の時間が無駄となり、し
たがつて血糖計の処理能力が低下するということ
になる。
この発明は、上記に鑑みなされたもので、反応
の終結を容易に、しかも正確に検出することによ
り、上記のような欠点を除去し、精度のよい測定
を行ないうるようにすることを目的とするもので
ある。
の終結を容易に、しかも正確に検出することによ
り、上記のような欠点を除去し、精度のよい測定
を行ないうるようにすることを目的とするもので
ある。
この発明の特徴は、血糖分析計における固定化
酵素膜センサの出力を一定時間々隔でサンプリン
グして順次メモリに格納し、格納された一連のデ
ータをサンプリングの順序に応じて新しいものと
古いものとの2群に分けてそれぞれの平均値を算
出するとゝもにその差を求め、その差が所定の値
以下になつたとき、反応が終結したものとして、
そのとき格納されたデータのうちの一番新しいデ
ータによつて反応の終結点を検出しうるようにし
た点にある。
酵素膜センサの出力を一定時間々隔でサンプリン
グして順次メモリに格納し、格納された一連のデ
ータをサンプリングの順序に応じて新しいものと
古いものとの2群に分けてそれぞれの平均値を算
出するとゝもにその差を求め、その差が所定の値
以下になつたとき、反応が終結したものとして、
そのとき格納されたデータのうちの一番新しいデ
ータによつて反応の終結点を検出しうるようにし
た点にある。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
第3図はこの発明の実施例を示すブロツク図で
あり、第4図はこの発明による検出方法を説明す
るための説明図、第5図はこの発明による測定動
作を示す流れ図である。
あり、第4図はこの発明による検出方法を説明す
るための説明図、第5図はこの発明による測定動
作を示す流れ図である。
第3図において、グリコース測定電極またはセ
ンサの出力は差動増巾器21に与えられ、A/D
変換器22、バツフア23を介して制御装置を構
成するマイクロコンピユータCPUに与えられる。
なお、RAMはランダム・アクセス・メモリ
(RANDOM ACCESS MEMORY)である。
ンサの出力は差動増巾器21に与えられ、A/D
変換器22、バツフア23を介して制御装置を構
成するマイクロコンピユータCPUに与えられる。
なお、RAMはランダム・アクセス・メモリ
(RANDOM ACCESS MEMORY)である。
こゝで、反応セル内に検体血液等が注入される
と、グリコース測定電極またはセンサに化学反応
にもとづく反応電流が生じる。この反応電流は、
差動増巾器21によつて増巾されるとゝもに電圧
信号に変換され、さらにA/D変換器22でデイ
ジタル信号に変換されてマイクロコンピユータ
CPUへ与えられる。マイクロコンピユータCPU
は、検体の注入時(洗浄が終了し注入モードにな
つた時点)からセンサ出力を所定の時間々隔でサ
ンプリングし、各時点におけるサンプリングデー
タをRAMの所定のエリアDRへ格納する。ここ
で、RAMのエリアDRに、サンプリングデータ
が古い順に例えばD6〜D1の如く6個揃うと、マ
イクロコンピユータCPUでは、これら6点のデ
ータD1〜D6を3つずつの2組DA,D1,D2,D3お
よびDB,D4,D5,D6、つまり新しいデータの組
と古いデータの組との2組に分けて各々の平均値
を算出するとゝもに、これらの差を計算する。こ
れらの差は、測定値における直前の値に対する現
在値の変化分を表わしているものと考えられ、こ
の値が小さくなれば化学反応は飽和したものとし
て差しつかえないから、上記の差を所定値と比較
し、その差が所定値、例えば1mg/dl以下になつ
たとき反応の終結として検出する。その差が所定
値以下にならなかつた場合は、エリアDRから最
も古いデータD6を除く一方、こゝに最も新しい
データD0を入れ、D5〜D3からなる古いデータ群
と、D2〜D0からなる新しいデータ群との間で、
再び上記と同様の処理を行なう。かゝる処理は、
新しいデータ群と古いデータ群の各平均値の差が
所定値以下になるまで、繰り返し行なわれる。そ
の後、該差が所定値以下になつたら、そのとき用
いた最も新しいデータが得られた点を反応終結点
として検出する。なお、上記において各平均値の
差は正であつても負であつても、所定の値以下と
なつたら反応終結とみなすことゝする。
と、グリコース測定電極またはセンサに化学反応
にもとづく反応電流が生じる。この反応電流は、
差動増巾器21によつて増巾されるとゝもに電圧
信号に変換され、さらにA/D変換器22でデイ
ジタル信号に変換されてマイクロコンピユータ
CPUへ与えられる。マイクロコンピユータCPU
は、検体の注入時(洗浄が終了し注入モードにな
つた時点)からセンサ出力を所定の時間々隔でサ
ンプリングし、各時点におけるサンプリングデー
タをRAMの所定のエリアDRへ格納する。ここ
で、RAMのエリアDRに、サンプリングデータ
が古い順に例えばD6〜D1の如く6個揃うと、マ
イクロコンピユータCPUでは、これら6点のデ
ータD1〜D6を3つずつの2組DA,D1,D2,D3お
よびDB,D4,D5,D6、つまり新しいデータの組
と古いデータの組との2組に分けて各々の平均値
を算出するとゝもに、これらの差を計算する。こ
れらの差は、測定値における直前の値に対する現
在値の変化分を表わしているものと考えられ、こ
の値が小さくなれば化学反応は飽和したものとし
て差しつかえないから、上記の差を所定値と比較
し、その差が所定値、例えば1mg/dl以下になつ
たとき反応の終結として検出する。その差が所定
値以下にならなかつた場合は、エリアDRから最
も古いデータD6を除く一方、こゝに最も新しい
データD0を入れ、D5〜D3からなる古いデータ群
と、D2〜D0からなる新しいデータ群との間で、
再び上記と同様の処理を行なう。かゝる処理は、
新しいデータ群と古いデータ群の各平均値の差が
所定値以下になるまで、繰り返し行なわれる。そ
の後、該差が所定値以下になつたら、そのとき用
いた最も新しいデータが得られた点を反応終結点
として検出する。なお、上記において各平均値の
差は正であつても負であつても、所定の値以下と
なつたら反応終結とみなすことゝする。
上記処理は、任意の2つの点のサンプル値の差
を求める、いわゆるデイジタル微分操作の一種で
あるが、こゝでは新しいデータ群と古いデータ群
との各平均値の差をとることで、1点ずつの場合
よりもさらに安定な検出できるようにしている。
を求める、いわゆるデイジタル微分操作の一種で
あるが、こゝでは新しいデータ群と古いデータ群
との各平均値の差をとることで、1点ずつの場合
よりもさらに安定な検出できるようにしている。
第4図にセンサ出力とサンプリングデータとの
関係を示す。こゝにはセンサ出力S0に対し、時間
T2の間に6個のデータD6〜D1がサンプリングさ
れた例が示されている。
関係を示す。こゝにはセンサ出力S0に対し、時間
T2の間に6個のデータD6〜D1がサンプリングさ
れた例が示されている。
こうして反応の終結が検出されると、この時の
センサ出力を血糖濃度値に換算するとゝもに、表
示が行われることになるが、前にも説明したよう
に酵素膜センサが劣化して応答が遅くなり、反応
終結の検出に時間がかゝる場合も考えられるの
で、この場合は第5図に示すように一定時間の監
視ロを行ない、所定の時間が経過した場合は測定
完了ハとみなして次の状態へと遷移する。
センサ出力を血糖濃度値に換算するとゝもに、表
示が行われることになるが、前にも説明したよう
に酵素膜センサが劣化して応答が遅くなり、反応
終結の検出に時間がかゝる場合も考えられるの
で、この場合は第5図に示すように一定時間の監
視ロを行ない、所定の時間が経過した場合は測定
完了ハとみなして次の状態へと遷移する。
なお、上記の例ではサンプリングした6個のデ
ータをランダム・アクセス・メモリに記憶するよ
うにしたが、採用するデータの数またはメモリの
種類は上記に限定されるものでないことは明らか
である。
ータをランダム・アクセス・メモリに記憶するよ
うにしたが、採用するデータの数またはメモリの
種類は上記に限定されるものでないことは明らか
である。
また、以上では血糖分析計について説明した
が、この発明は固定化酵素膜と測定電極とからな
る酵素膜センサを備えた分析または測定装置一般
に広く適用できるものである。
が、この発明は固定化酵素膜と測定電極とからな
る酵素膜センサを備えた分析または測定装置一般
に広く適用できるものである。
この発明によれば、反応の終結が容易かつ正確
に検出されるので、血糖計の処理能力が著しく増
大される、と云う利点がもたらされる。
に検出されるので、血糖計の処理能力が著しく増
大される、と云う利点がもたらされる。
第1図は、血糖分析計全体の構成を示す構成
図、第2図はセンサの出力特性が異なる場合を比
較して説明する説明図、第3図はこの発明の実施
例を示すブロツク図、第4図はこの発明による検
出方法を説明するための説明図、第5図はこの発
明による測定動作を示す流れ図である。 符号説明 1…グリコース測定電極またはセン
サ、21…差動増巾器、22…A/D変換器、2
3…バツフア、CPU…マイクロコンピユータ、
RAM…ランダム・アクセス・メモリ、CE…反応
セル、OP…注入口、GU…分析計。
図、第2図はセンサの出力特性が異なる場合を比
較して説明する説明図、第3図はこの発明の実施
例を示すブロツク図、第4図はこの発明による検
出方法を説明するための説明図、第5図はこの発
明による測定動作を示す流れ図である。 符号説明 1…グリコース測定電極またはセン
サ、21…差動増巾器、22…A/D変換器、2
3…バツフア、CPU…マイクロコンピユータ、
RAM…ランダム・アクセス・メモリ、CE…反応
セル、OP…注入口、GU…分析計。
Claims (1)
- 1 固定化酵素膜および測定電極からなる酵素膜
センサを備えてなる反応セルに検体血液を注入す
ることによつて化学反応を生じさせ、該化学反応
にもとづいて前記センサに発生する反応電流から
検体血液の血糖濃度値を測定するようにした血糖
分析計における前記反応の終結点検出方法であつ
て、前記センサ出力を一定時間々隔でサンプリン
グし、得られたサンプリングデータを順次メモリ
へ格納し、最初はデータ数が所定数に達したらこ
れをサンプリング順に同数ずつの古いデータ群と
新しいデータ群とにわけてそれぞれの平均値とそ
の差を算出し、以後は新しいデータをサンプリン
グする毎に前記古いデータ群のうち最も古いデー
タを破棄して前記新しいデータ群のうち最も古い
データを前記古いデータ群に移し、かつ新たにサ
ンプリングされた最新のデータを前記新しいデー
タ群のデータとして加えて前記と同様の処理を行
ない、前記差が所定の値を越えたとき、前記デー
タのうち最新のデータが得られた点を前記反応の
終結点として検出することを特徴とする反応終結
点検出方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55172665A JPS5797437A (en) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Detection system for reaction ending point |
| US06/313,666 US4407959A (en) | 1980-10-29 | 1981-10-21 | Blood sugar analyzing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55172665A JPS5797437A (en) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Detection system for reaction ending point |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5797437A JPS5797437A (en) | 1982-06-17 |
| JPS6348018B2 true JPS6348018B2 (ja) | 1988-09-27 |
Family
ID=15946096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55172665A Granted JPS5797437A (en) | 1980-10-29 | 1980-12-09 | Detection system for reaction ending point |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5797437A (ja) |
-
1980
- 1980-12-09 JP JP55172665A patent/JPS5797437A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5797437A (en) | 1982-06-17 |
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