CN1271405C - 不合格判断方法和分析装置 - Google Patents

Abstract

分析装置(A)具有：在把试料导入传感器(2)的试药层(23)而且在一对电极(22a)(22b)上施加电压时，测量该一对电极间的电流的电流测量装置(42)，和根据规定基准时间以后的所述电流对所述试料进行分析的计算处理部(3)。分析装置(A)还具有以不合格判断装置(44)，观测经过所述基准时间前后的所述电流变化，而且在该电流变化方式与规定变化方式不同时判断传感器(2)为不正常。

Description

不合格判断方法和分析装置

技术领域

本发明涉及在利用传感器进行取样后的血液中的葡萄糖或胆固醇浓度测量等的分析处理的情况下用于判断该传感器是否合适的不合格判断方法以及用于实施该不合格判断方法的分析装置。

背景技术

作为用于测量血液等所希望的试料中特定成分浓度的传统技术，例如有专利第二800981号公报中记载的技术。该传统技术是利用配备有试药层和一对电极的生物传感器的电化学方法。在该方法，边在生物传感器的一对电极上加一定电压，边导入试料到上述生物传感器的试药层上，测量在上述一对电极间的电流。紧临在试料导入上述试药层上之后，起因于上述一对电极或试药层受浸润，电流增加。因而，如果该电流达到一定阈值，则据此可以判断有试料导入上述试药层。另一方面，上述试料中特定成分和上述试药层成分之间产生规定的化学反应，上述电流根据其反应程度进行变化。该反应程度与上述试料中特定成分浓度有关。因而，例如如果以上述电流达到上述一定阈值的时间作为基准，测量从该时间开始经过一定时间之后的电流大小，则根据该电流大小，可以求出上述试料中特定成分的浓度。

按照如上述那样进行分析处理的情况，希望可以判断使用的生物传感器是否合适。分析装置的用户不仅经常使用合适的生物传感器，往往使用例如已经使用过一次的、其包装开封后原封不动地长期放置(暴露)的生物传感器或者从制造日开始经长时间试药层成分引起变质的生物传感器。虽然用户误用这样不合适的生物传感器，但是用户未看出来照样进行分析处理，则不能得到合适的分析结果，该分析处理本身徒劳无益。也担心用户把不恰当的分析结果误解为合适的分析结果。

可是，现有状况是，尚未提出的确可能判断有关这样的生物传感器的不完备的技术。在上述专利第二800981号，虽然提出了用于检测试料对试药层的导入量不足的技术，但是利用该技术，可靠地检测生物传感器本身的不完备是困难的。

发明内容

本发明的目的是提供可能解决上述问题点的不合格判断方法。此外，本发明的另一目的是提供可以合适地实施这样的不合格判断方法的分析装置。

通过本发明第一侧面提供的不合格判断方法，它是如下所示的不合格判断方法，即：在传感器的试药层上导入试料的同时，边经一对电极在上述试药层以及上述试料上加电压，边测量其一对电极间的电流，以该电流达到预定的试料导入判断用阈值的时间作为基准时间，在根据该基准时间以后的上述电流进行上述试料分析的情况下，用于判断上述传感器是否合适的不合格判断方法，其特征为，观测跨越上述基准时间前后的上述电流变化，而且在该电流变化的方法与预定变化的方法不同时，则判断上述传感器不合适。

根据这样的不合格判断方法可以可靠地判断上述传感器是否正常(合适)。即：在传感器正常的情况和不正常的情况，上述基准时间前后的经过一定时间的电流变化方式有差异，在本发明根据该电流变化方式的差异，可以正确地判断传感器是否正常。尤其是在本发明为了着眼于不仅在上述基准时间以后，而且在上述基准时间以前的电流变化方式，使进行更加正确的不合格判断成为可能。因此，根据本发明，可以适当地减少或抑制如下的担忧：在传感器不正常的情况下，对此未看出来照样在其后徒劳地进行分析处理，或者利用不正常传感器把得到的不合适分析结果误认为合适分析结果。

在本发明，优选其构成是这样，从导入上述试料开始的一定时间是使上述一对电极间流过的电流广义单调增加的时间，而且上述基准时间以后的规定期间中的上述电流变化只是具有一定范围内梯度的狭义单调增加的情况下，判断为上述传感器是正常的，相反，除此之外的情况下判断为上述传感器不正常的。

在这里，本说明书的所谓“广义单调增加”指的是在存在数列α_n的情况下，在于a1≤a2≤a3≤……的关系单调增加的意思，也包含增加量为零的情况。所谓“狭义单调增加”指的是在存在数列α_n的情况下，在于a1＜a2＜a3……的关系单调增加的意思，不包含增加量为零的情况。

通过本发明第二侧面提供的分析装置，它是具备以下部件的分析装置，即：对具有导入试料的试药层以及用于在试药层上加电压的一对电极的传感器进行安装的安装部；和在上述一对电极上加电压时，可测量上述一对电极间电流的电流测量装置；以通过该电流测量装置测量的电流达到预定的试料导入判断用阈值的时间作为基准时间，在根据该基准时间以后的上述电流可能进行上述试料分析的计算处理装置，其特征为，具备不合格判断装置，观测经过上述基准时间前后的上述电流变化，而且在该电流变化方式与规定变化方式不同时，判断上述传感器为不正常。

根据具有这样构成的分析装置，可以恰当地实施由本发明第一侧面提供的不合格判断方法，可以期待与上述同样的效果。

优选，其构成如下，从导入上述试料到上述试药层开始的一定时间是使上述一对电极间的电流广义单调增加的时间，而且，在上述基准时间以后的规定期间中的上述电流变化只是具有一定范围内斜率的狭义单调增加的情况下，上述不合格判断装置判断上述传感器是正常的，相反除此以外的情况，判断为上述传感器不正常。

优选本发明具备通知装置，用于在由上述不合格判断装置判断上述传感器不正常时通知该信息。

优选，其构成如下，上述试药层是包含电子收容体的层，而且上述电流在上述基准时间前后的规定期间内产生从增加转为减少的变化的同时，该时的峰值超过一定值的情况下，上述不合格判断装置判断为上述传感器使用过，而且将该信息利用上述通知装置通知。

在这里，本说明书中的所谓“电子收容体”指的是在试料导入时从该试料的特定成分接收电子的同时，在施加电压时放出电子的物质。

优选，其构成如下，上述电流在上述基准时间前后的规定期间内产生从增加转为减少的变化的同时，该时的峰值在一定值以下的情况下，上述不合格判断装置判断为上述传感器是在一定期间以上处于过暴露状态，而且将该信息利用上述通知装置通知。

优选，其构成如下，上述不合格判断装置在判断上述传感器不正常时，且上述电流在上述基准时间前后的规定期间内不产生从增加转为减少的变化的情况下，判断为上述传感器过期了，该信息通过上述通知装置通知。

关于本发明的其它特征及优点从以下本发明的实施方式的说明中可以更加一目了然。

附图说明

图1是表示本发明的分析装置一例的电路方框图。

图2是表示生物传感器一例的立体图。

图3是图2表示的生物传感器的分解立体图。

图4是用于说明图1表示的分析装置的计算处理部的控制动作的流程图。

图5A是在生物传感器电极上所加电压的时序图，图5B是在生物传感器电极流过的电流时序图。

图6A～图6D是表示生物传感器电极流过的电流的变化方式的例子的说明图。

图7是表示不合格判断手法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明优选实施方式具体地加以说明。

图1是表示本发明的分析装置一例。在本实施方式的分析装置A使用图2以及图3表示的生物传感器。

正如图2以及图3所表示地，生物传感器2具有在基板24上面设置一对电极22a、22b和试药层23的构成。

试药层23伸展在一对电极22a、22b上。作为该试药层23用含有葡萄糖氧化酶(以下略称为「GOD」)和铁氰化钾的作为与例如血液中的葡萄糖反应的成分。铁氰化钾相当于电子收容体的一例。电子收容体的意味如已述。试药层23以及电极22a、22b的周围被绝缘膜29覆盖，在该绝缘膜29一侧方上设置与电极22a、22b导通的端子部27a、27b。

在基板24的上面叠层垫片25以及覆盖板26。在垫片25上设置宽度窄的槽21，如果在该槽21的前端开口部21a上附着液体状试料，则由于该试料通过毛细现象进入到槽21的进深部，所以导入到试药层23。

在覆盖板26上设置使槽21的一部分与外部连通的穴部28，以便合适地产生上述的毛细现象。

正如图1所示，本实施方式的分析装置A具备生物传感器安装部1、计算处理部3、生物传感器检测电路40、电压供给电路41、电流测量电路42、温度传感器43、不合格判断部44以及显示装置45。

生物传感器安装部1具有使生物传感器装卸自如的结构，如果在该生物传感器安装部1上安装生物传感器，则生物传感器2的端子部27a、27b应当电连接电压供给电路41。计算处理部3由例如CPU和与CPU连接的恰当的存储器构成，执行如后述所示的各部的动作控制或数据处理。电压供给电路41通过计算处理部3的控制对生物传感器2的一对电极22a、22b加上预定的电压。电流测量电路42测量一对电极22a、22b间的电流，而且把该测量数据输出到计算处理部3和不合格判断部44。该电流测量以一定周期(例如50ms的周期)进行。

不合格判断部44具有根据由电流测量电路42测量的电流变化方式判断生物传感器2是否正常的功能，关于该判断的具体手法后述。该不合格判断部44可以与计算处理部3一体化构成。在生物传感器2合适地安装在生物传感器安装部1时，生物传感器检测电路40对此加以检测，而且该信息的信号输出到计算处理部3。温度传感器43测量生物传感器2的周边温度，而且把该数据输出到计算处理部3。显示装置件45通过计算处理部3的控制可显示所希望的图像，例如由液晶显示装置或者CRT构成。该显示装置件45相当于本发明所谓的通知装置的一例。

其次，关于用上述的生物传感器2以及分析装置A的分析处理手法，进行该处理时的不合格判断方法以及计算处理部3的动作处理的顺序，参照图4的流程图加以说明。在本实施方式，以取样得到的血液中葡萄糖的浓度进行测量的情况作为一例，加以说明。

首先，生物传感器2安装在生物传感器安装部1上，这由生物传感器检测电路40来加以检测(S1：是)，则计算处理部3存储由温度传感43检测的温度数据(S2)。该温度数据可以用于补偿葡萄糖浓度测量值。接着计算处理部3通过驱动电压供给电路41在生物传感器2的一对电极22a、22b上加例如500mV程度的规定值电压(S3)。与此相伴，电流测量电路42开始测量一对电极22a、22b间的电流。加到一对电极22a、22b间的电压，如图5A所表示的那样，经过时间T1、T2分2次进行。如后述所示，通过第一次时间T1的电压施加进行有关分析处理的不合格判断，而通过第二次的时间T2的电压施加得到葡萄糖浓度的测量结果。

在第一次时间T1加电压时，如果把血液导入到生物传感器2的试药层23，使一对电极22a、22b间导通。因此，如用图5B的符号N1所示的曲线那样，在导入后的时刻t0以后，一对电极22a、22b间的电流增加。如果该电流达到预定阈值Th1，则计算处理部3判断为血液导入到试药层23(S5：是)。其际的时间t1成为基准时间。

如果计算处理部3从时刻t1开始经过一定时间(例如1秒)(S6：是)，则从终止第一次加电压开始，在不合格判断部44进行不合格判断(S7)。由于为了理解该不合格判断，有必要理解葡萄糖浓度测量处理的内容，关于其内容后述。该不合格判断结果在判断为生物传感器2正常的情况(S8：是)，计算处理部3其后进行用于葡萄糖浓度测量的控制(S9)，执行通过显示装置件45显示该结果数据的处理(S10)。

葡萄糖浓度的测量处理，如例如图5A表示的那样，在终止第一次加电压的时刻t2以后的一定期间(例如25秒)是，从中断对一对电极22a、22b的电压施加，促进血液中葡萄糖和试药层23中的GOD以及铁氰化钾之间的反应开始进行。如果到达经过上述一定期间后的时刻t3，则开始对一对电极22a、22b加第二次电压。其际的电压值例如取500mV。接着，在从时刻t3开始经过规定时间(例如5秒)后的时刻t4，测量一对电极22a、22b间的电流，把该电流值换算为葡萄糖的浓度。如果具体地示出在这些一连串过程中的反应，则如以下化学式1所示。

在加第二次电压时流过的电流与上述反应生成的亚铁氰化钾浓度成比例。此外，该亚铁氰化钾浓度与血液中的葡萄糖浓度成比例。因此可以从时刻t4的电流大小求出葡萄糖浓度。

其次，对不合格判断方法的具体内容加以说明。

首先，在生物传感器2是正常的情况和不正常的情况下，如以下所述，经过时刻t1前后的电流变化方式各异。

在生物传感器2是正常的情况下，如图6A所表示的，在紧临血液导入的时刻t0之后的1秒钟程度以内，一对电极22a、22b之间的电流只进行广义单调增加。更具体地说，在为基准时间刻t1前的期间Ta的电流变化只是广义单调增加的同时，在时刻t1以后的一定期间Tb(例如零点几秒程度)的电流变化只为具有一定范围内的斜率的狭义单调增加。这种情况下的电流增加，如描出比较光滑的曲线或者描出大体直线那样作，其斜率未急剧地变化。这是由于在紧临导入之后，生物传感器2的试药层23和试料的特定成分之间的反应只发生一点点，通过其后进行的反应，该反应电流才逐渐增加的缘故。

与上述情况不同，在生物传感器2是使用过的、而且处于干燥状态下，如图6B所示，如果对试药层3有血液导入，则电流急剧增加之后开始下降。更具体地讲，尽管在时刻t1前的期间Ta的电流的变化与图6A同样的，只是广义单调增加，但是在时刻t1以后一定期间Tb内，出现从电流的广义单调增加转变为下降的所谓特异变化。这认为在生物传感器2在葡萄糖浓度的测量处理中已经使用的情况下，在使用过的试药层23中残留保存电子的亚铁氰化钾，在紧临导入血液后一定期间内，从该亚铁氰化钾一齐放出电子的缘故。

生物传感器2由于在空气中长时间暴露，该试药层23吸收了空气中的湿气在预定量以上时，如图6C所示，紧临血液导入试药层23后，尽管电流急剧增加，但是其后经电流减少期间开始转变为广义单调增加。更具体地讲，在时刻t1前后的期间Ta、Tb之间，与图6B的情况同样，观测到电流从增加转变为减少的变化。在图6C，在时刻t1前产生那样的变化，而在取较小的阈值Th1的情况下，在时刻t1后应当产生那样的变化。认为产生这样变化的原因是，如果试药层23包含多量湿气，则在紧临血液导后的导电性变好。但是，在同一图6C的情况，电流从增加转为减少时的峰值P2与图6B的情况下的峰值P1加以比较，则小得多。

生物传感器2通过一定期间以上密封包装原封不动地放置而成为过期的情况下，如图6D所示，在紧临血液导入试药层23后，电流急剧地增加，其后转变为缓慢地增加。在这种情况下，与图6C的情况不同，不能看作所谓电流增加后减少的现象。这样的电流变化起因于试药层23成分的经时变化，而时刻t1以后的斜率也比生物传感器2正常的情况要小。

不合格判断部44预先存储上述所示的电流变化方式的数据。而且，该不合格判断部44判断由电流测量电路42测量的电流变化方式是否与其中任一个相当。参照图7的流程图对其加以说明。

首先，在时刻t1的进行试料导入检测之前的电流变化只是一定范围内斜率的广义单调增加的同时(S20：是)，在导入检测后一定期间Tb，电流只进行一定范围内的斜率的狭义单调增加时(S21：是)，判断为生物传感器2正常(S22)。

与此相反，是在与上述电流变化不对应的情况(S20：否，S21：否)，即使在期间Ta、Tb的任一期间电流也不产生从增加转为减少的变化的情况下(S23：否)，判断为生物传感器2过期(S27)。正如参照图6D所说明的那样，即使在生物传感器2过期的情况，电流也只产生广义单调增加，而在该情况下，由于在紧临试料导入后电流急剧地增加，其时的斜率往往超过一定值，而且其后电流增加的程度急剧地变小，其时的斜率往往变得比规定值还小，所以通过电流增加时的斜率是否在一定范围内可以恰当地判断生物传感器是否过期。

与上述不同，在期间Ta、Tb，产生电流从增加转为减小的变化(S23：是)，而且，其时的峰值为超过一定值的大值时(S24：是)，判断为生物传感器2是使用过的(S25)。在上述峰值处于上述一定值以下时(S24：否)，判断为生物传感器2为长时间暴露(S26)。

上述的不合格判断结果判断为生物传感器2不正常时(图4的S8：No)，计算处理部3从在显示装置件45上显示其不正常的信息的内容(S11)开始，中断其后的处理。用户通过看上述显示，可以知道生物传感器2不正常的信息以及其理由。因而，用户可以使用正常的生物传感器在其后恰当地重做葡萄糖浓度测量作业。但是，本发明并不限于此，即使在生物传感器2不正常时，在上述之后也可以进行葡萄糖浓度测量，而且也能以其测量结果作为参考值，由显示装置45所显示。

本发明的内容并不限于上述的实施方式。本发明的不合格判断方法的各种工序的具体构成是可以自如地作种种变更。本发明的分析装置的各部具体构成也可以自如地作种种变更设计。

例如，在上述的实施方式，列举了使用过、暴露、过期3种作为传感器不正常的例子，与观测到这些中的任何一种都不相应的电流变化时，作为其它的异常也由显示装置件显示。在本发明，甚至也不一定要判断传感器不正常时的具体理由，也可以只要单纯判断传感器是否正常。

在本发明，观测经过规定基准时间前后的一定期间的电流变化，根据它进行不合格判断，而上述一定期间的具体长短是根据试药层、试料、所加电压等条件进行合适选择的项目。此外，试料导入判断用阈值的具体数值也并不特别限定。由于越缩短电流测量周期，则越可能进行正确的不合格判断，所以优选，虽然如此，该周期也并不特别限定。

在进行电流测量的情况是在其测量值中往往包含噪声。本发明的不合格判断优选根据去除了该噪声以外的形状的电流变化而进行。

在本发明，也并不限定试料或试药层的种类等。作为传感器，不用说也可以使用与上述实施方式所说明的传感器构造不同的传感器。作为通知装置，也可以使用通过点亮灯或响警铃等促使用户注意的装置。

Claims (8)

1.一种不合格判断方法，在把试料导入传感器试药层的同时，经一对电极将电压施加在所述试药层和所述试料上，测量在该一对电极间的电流，以该电流达到预定的试料导入判断用阈值的时间作为基准时间，根据该基准时间以后的所述电流进行所述试料分析，在此情况下，判断所述传感器是否正常，其特征在于，

观测经过从导入所述试料开始的所述基准时间前的一定期间和所述基准时间后的一定期间的所述电流的变化，而且在该电流变化方式与由不合格判断装置存储的规定变化方式不同时，判断为所述传感器不正常，

所述一定期间的具体长度对应于所述试药层、所述试料、所述施加电压来选择。

2.根据权利要求1所述的不合格判断方法，其特征在于，

从所述试料导入所述试药层开始的所述基准时间前的一定期间是使所述一对电极间流过的电流广义单调增加的期间，而且

在所述基准时间以后的一定期间中的所述电流变化只具有一定范围内的斜率的狭义单调增加的情况下，判断为所述传感器正常，相反，在不是那样的情况下，判断为所述传感器不正常。

3.一种分析装置，包括：

对具有导入试料的试药层以及用于在该试药层上施加电压的一对电极的传感器进行安装的传感器安装部；

在所述一对电极上加电压时，可测量所述一对电极间电流的电流测量装置；和

计算处理装置，以通过该电流测量装置测量到的电流达到预定的试料导入判断用阈值的时间作为基准时间，而且根据该基准时间以后的所述电流，可对所述试料进行分析，其特征在于，

具备不合格判断装置，观测经过从导入所述试料开始的所述基准时间前的一定期间和所述基准时间后的一定期间的所述电流的变化，而且在该电流变化方式与所存储的规定变化方式不同时，判断为所述传感器不正常，

所述一定期间的具体长度对应于所述试药层、所述试料、所述施加电压来选择。

4.根据权利要求3所述的分析装置，其特征在于，

从所述试料被导入所述试药层开始的所述基准时间前的一定期间是使所述一对电极间的电流广义单调增加的期间，而且

结构为，所述不合格判断装置，在所述基准时间以后的一定期间中的所述电流变化只是具有一定范围内斜率的狭义单调增加的情况下，判断所述传感器正常，相反，在不是那样的情况下，判断为不正常。

5.根据权利要求3所述的分析装置，其特征在于，

具有在通过所述不合格判断装置判断为所述传感器为不正常时，通知该信息的通知装置。

6.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，

所述试药层包含电子收容体，而且

结构为，在所述电流在所述基准时间前后的规定期间内产生从增加转变为减小的变化时，在该时的峰值超过规定值的情况下，所述不合格判断装置判断所述传感器使用过，而且，通过所述通知装置通知该信息。

7.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，

结构为，在所述电流在所述基准时间前后的规定期间内，产生从增加转变为减少的变化的同时，该时的峰值为规定值以下的情况下，所述不合格判断装置判断所述传感器处于一定期间以上的暴露状态，而且，通过所述通知装置通知该信息。

8.根据权利要求5所述的分析装置，其特征在于，

结构为，在所述不合格判断装置判断为所述传感器不正常，且所述电流在所述基准时间前后的规定期间内不产生从增加转为减小的变化时，判断所述传感器为过期品，通过所述通知装置通知该信息。

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