专利名称：使用传感器的定量分析方法和定量分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用传感器，用电化学的方法测定在液体试样中所含被测成分浓度 的定量分析方法，以及进行此定量分析的装置。
背景技术：
作为给液体试样中的被检测成分进行定量的装置之一，使用传感器用电化学的 方法测定液体试样中被检测成分的浓度的方法是已知的。作为传感器，广泛使用了利用 毛细管现象向试剂层供给液体试样这样结构的毛细管方式的传感器。毛细管方式传感器 具有带吸入口的毛细管，在此毛细管内装有一对电极和层叠在电极上的试剂层。在此试 剂层上，根据被检测成分即定量的对象，含有氧化还原化学物质或氧化还原酶等规定的 反应系统所需要的各种试剂。在使用这样的传感器给液体试样中所含的被检测成分进行定量时，比如，该传 感器安装在定量分析装置上，在传感器上的毛细管吸入口上供给液体试样。此时，传感 器的一对电极与安装在定量分析装置上的电压施加装置电气连接。液体试样通过毛细管 现象在毛细管内移动，到达试剂层，将试剂层中所含的氧化还原剂等试剂溶解。这些试 剂的一部分和液体试样中的被检测成分发生特异性反应。此后，由定量分析装置给试剂 层施加规定的电压，根据被检测成分的浓度，在此一对电极之间通过电流。定量分析装 置测定此电流。基于所测定的电流和预先准备的检测量曲线或检测量公式，求出被检测 成分的浓度。比如，在测定血液中葡萄糖的浓度时，使用由含有葡萄糖氧化酶和铁氰化钾的 试剂层组成的生物传感器。在把血液引入此试剂层时，葡萄糖氧化酶通过葡萄糖氧化而 获得电子，铁氰化钾通过从葡萄糖氧化酶取得该电子而还原为亚铁氰化钾。如此就根据 血液中葡萄糖的浓度而生成亚铁氰化钾。如此，当在一对电极之间施加一定的电压时， 在该电极之间，根据亚铁氰化钾的浓度而流过电流。由于亚铁氰化钾的浓度和血液中的 葡萄糖浓度相对应，通过测定此电流就能够知道血液中葡萄糖的浓度。目前，作为使用传感器、用电化学方法测定液体试样中被检测成分浓度的定量 分析装置，已知使用的是一次性传感器，而且是采用电位步进法的自动定量分析装置。 这样的自动定量分析装置的一般结构是当把液体试样引入试剂层时自动地开始测试的动 作。具体说，如在图10中所示，当把传感器安装在定量分析装置上时，在传感器的一对 电极之间施加规定的电压。当向传感器的毛细管吸入口供给液体试样时，通过毛细管现 象把液体试样导入试剂层，流经电极之间的电流发生变化。自动定量分析装置根据此电 流的变化检测到液体试样已经导入了试剂层，停止在电极之间施加的电压(时刻U。经 过规定时间以后，自动定量分析装置重新在电极之间施加电压(时刻t2)，再测定流经电
5极之间的电流。然后，自动定量分析装置基于此测量结果和比如由检测量曲线或检测量 公式得到的表来确定被检测成分的浓度。但是，现有的这种自动定量分析装置，只是基于流经一对电极之间的电流来判 断液体试样是否导入了试剂层，没有考虑导入试剂层的液体试样的量就开始了测定。因 此在使用现有的自动定量分析装置时有时会因液体试样的量不足而错误地报出被检测成 分浓度。比如，在液体试样是血液的情况下，即使向传感器供给的血量是合适的，但由 于血细胞比容或黏度太高等原因，有时会发生由毛细管现象导入试剂层的血量不足的情 况。在供给传感器的血量不足的情况下，即使血细胞比容或黏度不高，到达试剂层的血 量也还是不足。在此情况下，在用上述现有的自动定量分析装置测定血液中的葡萄糖浓 度时，有时会得到包含不可允许误差的测量结果。特表平8-502，589号公报中公开了对流经测试室反应区域的电流设定两个阈 值，以此来识别向测试室供给的液体试样量是否充足的方法和装置。在此现有技术中， 预先设定第一个阈值，为的是检测液体试样是否已导入反应区域，预先设定第二个更大 的阈值，为的是检测此量对于继续进行的测量是否足够。此特表平8-502，589号公报中还公开了一种判断对依存于被检测成分浓度的流 经反应区域的电流，测定的电流值是否服从Cottrell (科特雷尔)公式的方法和装置。在 此现有技术中，要求出从开始测定时多个时间的电流值的和与其中一个电流值的比。同样，特表平5-502，727号公报也公开了一种对依存于被检测成分浓度的流经 反应区域的电流，判断所测定的电流值是否服从Cottrell公式的方法。在此现有技术中， 要求出从开始测定时两个不同时间的电流值的比。
发明内容
本发明考虑到这样的情况，也考虑到依存于被检测成分浓度的电流不服从 Cottrell公式的情况，其目的是提供一种定量分析的方法和定量分析装置，能够基于所 测定的电流适当地检测出被导入传感器试剂层中的液体试样的状态，特别是检测出其不 足。按照本发明的第一方面，提供一种定量分析方法，该方法使用包括含有与液体 试样中被检测成分发生反应的试剂的试剂层和在该试剂层上施加电压用的第一电极和第 二电极的传感器，向试剂层中导入液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的浓度。 此方法包括测定在第一电极和第二电极之间施加电压而流经该第一和第二电极之间电流 的电流测定工序、基于所测定的电流而导出参数的参数导出工序以及基于参数和预先确 定的至少一个常数来判断导入试剂层的液体试样的状态的判断工序。按照本发明的第二方面，提供一种定量分析方法，该方法使用包括含有与液体 试样中的被检测成分发生反应的试剂的试剂层和在该试剂层上施加电压的第一和第二电 极的传感器，向试剂层导入液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的浓度。此方法 包括测定在第一电极和第二电极之间施加电压而流经该第一和第二电极之间电流的电流 测定工序、基于测定的电流导出参数的参数导出工序、和基于参数和预先确定的至少一 个常数判断导入试剂层中的液体试样是否不足的判断工序。
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此参数优选包括在规定时点流经第一电极和第二电极之间的电流值。此参数 优选包括流经第一电极和第二电极之间的电流在第一规定时点的电流值和在第二规定时 点的电流值之差。此参数优选包括的规定时点流经第一电极和第二电极之间电流的微分 值。此参数优选包括流经第一电极和第二电极之间的电流在第一规定时点的电流值和在 第二规定时点的电流值的第一差值除以在第一规定时点和第二规定时点之间所含的第三 规定时点的电流值所得到的第一值和在第四规定时点和第五规定时点电流值之间的第二 差值除以在第四规定时点和第五规定时点之间所含的第六规定时点的电流值所得到的第 二值之间的第三差值。优选多次进行包括电流测定工序、参数导出工序和判断工序的一系列工序，判 断在该多次判断工序中液体试样都不够的情况下，被导入试剂层的液体试样最终被决定 为不够。 优选电流测定工序在基于流经第一电极和第二电极之间的电流、检测出液体试 样被导入试剂层前至以后的第一期间之间继续，基于在第一期间之间所测定的电流推导 出至少一部分参数。包括电流测定工序、参数导出工序和判断工序的一系列工序，优选可以在把液 体试样引入试剂层以后，在第一电极和第二电极之间实质上没有流过电流的第二期间之 前和/或之后进行任意次。至少一个常数的至少一部分，优选根据液体试样的温度进行变更。按照本发明的第三方面，提供一种定量分析装置，该装置能够使用具有含能够 与液体试样中被检测成分发生反应的试剂的试剂层与在该试剂层上施加电压的第一电极 和第二电极的传感器，向试剂层中导入液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的浓 度。此装置包括在第一电极和第二电极之间施加电压的电压施加装置、测定流经第一电 极和第二电极之间电流的电流测定装置、基于由测定电流装置得到的测定结果计算出参 数的计算装置和基于由计算装置得到的参数和预先确定的至少一个常数来判断导入试剂 层的液体试样状态的判断装置。按照本发明的第四方面，提供一种定量分析装置，该装置能够使用具有含能够 与液体试样中被检测成分发生反应的试剂的试剂层与在该试剂层上施加电压用的第一电 极和第二电极的传感器，向试剂层中导入液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的 浓度。此装置包括在第一电极和第二电极之间施加电压的电压施加装置、测定流经第一 电极和第二电极之间电流的电流测定装置、基于由电流测定装置得到的测定结果计算出 参数的计算装置和基于由计算装置导出的参数和预先决定的至少一个常数判断液体试样 是否不足的判断装置。计算装置优选可导出在规定时点流经第一电极和第二电极之间电流的电流值， 作为参数的至少一部分。计算装置优选可导出第一规定时点和第二规定时点流经第一电 极和第二电极之间电流的电流值的差值，作为参数的至少一部分。计算装置优选可导出 流经第一电极和第二电极之间的电流在第一规定时点的电流值和在第二规定时点的电流 值的第一差值除以在第一规定时点和第二规定时点之间所含的第三规定时点的电流值所 得到的第一值、和在第四规定时点和第五规定时点电流值之间的第二差值除以在第四规 定时点和第五规定时点之间所含的第六规定时点的电流值所得到的第二值之间的第三差
7值，作为参数的至少一部分。优选多次进行由电流测定装置、计算装置和判断装置进行的一系列协同动作， 在所有该多次协同动作中，判断装置都判断为液体试样不足的情况下，最终确定为导入 试剂层中的液体试样不足。电流测定装置优选在基于流过第一电极和第二电极之间的电流、检测出液体试 样已导入试剂层前，到以后的第一期间之间动作，而计算装置基于在此第一期间测定的 电流导出参数的至少一部分。由电流测定装置、计算装置和判断装置进行的一连串协同动作，优选向试剂层 导入液体试样后，在第一电极和第二电极之间实质上没有流过电流的第二期间之前和/ 或之后进行任意次数。判断装置优选根据液体试样的温度变更至少一个常数的至少一部分。按照本发明的第五方面，提供一种定量分析方法，该方法使用具有含能够与液 体试样中的被检测成分反应的试剂的试剂层以及在该试剂层上施加电压的第一电极和第 二电极的传感器，向试剂层导入液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的浓度。此 方法包括在第一期间当中测定在第一电极和第二电极之间施加电压时流经第一电极和 第二电极之间电流的第一电流测定工序、在第一期间的途中向试剂层导入液体试样的液 体试样导入工序、基于在第一电流测定工序中测定的电流来导出参数的第一参数导出工 序、基于在第一参数导出工序中得到的参数和预先确定的至少一个第一常数判断导入试 剂层的液体试样是否不足的第一判断工序、在第二期间当中，在第一电极和第二电极之 间实质上没有施加电压的反应进行工序、测定在第三期间当中的第一电极和第二电极之 间施加电压而流经该第一电极和第二电极之间的电流的第二电流测定工序、基于在该第 二电流测定工序中测定的电流导出参数的第二参数导出工序和基于在第二参数导出工序 中得到的参数和预先确定的至少一个第二常数，判断导入试剂层中的液体试样是否不足 的第二判断工序。包括第一电流测定工序、第一参数导出工序和第一判断工序的第一个一连串工 序和/或包括第二电流测定工序、第二参数导出工序和第二判断工序的第二个一连串工 序优选分别进行多次，在所有的第一个一连串工序中的第一判断工序中，或在所有的第 二个一连串工序中的第二判断工序中都判断为液体试样不足的情况下，才能最终确定导 入试剂层中的液体试样为不足。
图1是作为使用传感器的本发明定量分析装置的概略电路方块图。图2是传感器的立体图。图3是图2所示的传感器的分解立体图。图4是由图1所示的定量分析装置进行分析动作的流程图。图5表示在测定极和对极之间施加的电压随时间的变化，以及流经测定极和对 极之间的电流随时间变化的图。图6表示在测定极和对极之间停止施加电压前，流经测定极和对极之间的电流 随时间变化的情况。
图7表示在测定极和对极之间重新施加电压后，Ι/ΔΙ值随时间变化的情况。图8表示在测定极和对极之间重新施加电压后，I/Δ I值与导入试剂层的血量之 间的关系。图9表示用图1所示的定量分析装置得到的实验结果。图10表示在现有的定量分析装置中，施加的电压随时间变化以及测定电流随时 间变化的情况。
具体实施例方式下面，参照附图具体说明本发明的优选实施方式。图1是使用传感器的本发明定量分析装置的大致电路方块图。在本实施方式 中，用此定量分析装置测定血液中的葡萄糖浓度。因此，在本实施方式中使用的传感器 21被分类为生物传感器。此定量分析装置包括CPU(中央处理器)1、ROM(只读存储 器)2、RAM(随机存取存储器)3、接口电路4、电压供给电路5、电流测定电路6、模 /数变换电路7、传感器检测电路8、温度传感器9以及显示装置10。CPU1、ROM 2、 RAM 3和界面电路互相由总线连接。电压供给电路5、电流测定电路6、模/数变换电 路7、传感器检测电路8、温度传感器9以及显示装置10都连接到接口电路4上。在此 定量分析装置中安装有传感器21的状态中，电压供给电路5的一对输出端连接着传感器 21的测定极22和对极23。CPU 1控制着整个的定量分析装置。ROM 2储存使CPU 1动作的程序或数据。 RAM3给CPUl提供工作区，储存各种数据等。接口电路4控制电压供给电路5、电流测 定电路6、模/数变换电路7、传感器检测电路8、温度传感器9以及显示装置10和CPU 1之间的通讯。电压供给电路5在CPU 1控制下向传感器21的测定极22和对极23之间 施加一定的电压。电流测定电路6测定流经测定极22和对极23之间的电流，即由电压 供给电路5供给传感器21的电流，输出相应于测定值的电压。模/数变换电路7把来自 电流测定电路6的模拟电压变换为数字数据供给接口电路4。传感器检测电路8检测传感 器21正确地安装在定量分析装置上，通过接口电路4把检测信号供给CPUl。温度传感 器9检测定量分析装置的环境温度或液体试样温度，通过接口电路把检测信号供给CPU 1。显示装置10在CPU 1的控制下把有关葡萄糖浓度的测定结果或血量不足的警告等各 种信息显示在显示画面上。图2是传感器21的立体图。图3是传感器21的分解立体图。传感器21具有 由基板24、间隔件25和盖子26组成的层叠结构。基板24在图中的右侧具有前端部，在 与此相反的一侧具有基端部。间隔件25和盖子26具有与基板24的前端部侧相一致的形 状，在露出基板24基端部的同时层叠在基板24上。在基板24前端部附近形成互相平行的测定极22和对极23。测定极22连接在 导体27的一端。导体27的另一端延续到基板24的基端部向外边露出。对极23连接在 导体28的一端。导体28的另一端延续到基板24的基端部向外边露出。在基板24上， 在和间隔件25之间形成薄的绝缘层29。在绝缘层29上形成用于露出测定极22的一部 分的开口部29a，以及用于露出对极23的一部分的开口部29b。在基板24上，从绝缘膜 29的上方开始设有试剂层30，使其架在测定极22和对极23上。试剂层30含有葡萄糖氧化酶和铁氰化钾。在图3中，为了描述出试剂层30的下方，把试剂层30表示为半透 明的状态。间隔件25具有由图中右侧的前端部向另外一端延续的缝隙。此缝隙在基板24 和盖子26之间形成一个毛细管31及其吸入口 31a，用来通过毛细管现象把作为液体试样 的血液导入试剂层30中。盖子26具有空气孔32。毛细管31通过此空气孔32与大气连通。图4是由图1所示的定量分析装置进行分析动作的流程图。图5表示在本分析 动作中，在测定极22和对极23之间施加的电压随时间的变化，以及相应于该施加电压的 变化流经测定极22和对极23的电流随时间的变化。在步骤Sl中，CPUl判断传感器21是否适当地设置在定量分析装置上。具体 说，首先，如果传感器设置得适合于定量分析装置，传感器检测电路8就将检测时检测 的信号通过接口电路4供给CPUl。此时，CPUl检测有无来自传感器检测电路8的检 测信号，根据接收的检测信号判断出传感器21的设置是合适的。如果传感器21的设置是合适的(Si 是)，在步骤S2中CPU 1就测定试剂层30 的温度。具体说，CPU 1基于由温度传感器9检测的信号来检查定量分析装置的环境温 度，把该温度存储在RAM3中。在步骤Sl中，如果传感器21设置得不合适(Si 否)， 则返回步骤Sl直到传感器21设置得合适。然后，在步骤S3中，CPUl开始取样。具体说，CPUl控制电压供给电路5， 在测定极22和对极23之间施加电压。此电压比如说是500mV。在施加电压时，电流测 定电路6 —直在测定流经测定极22和对极23之间的电流，把与测定的电流相对应的电压 送到模/数变换电路7。来自电流测定电路6的电压通过模/数变换电路7在规定的取样 频率下进行取样，变换为电流数据。CPU 1每隔规定时间就由模/数变换电路7读取电 流数据，并将其存储在RAM 3中。然后，在步骤S4中，CPU 1判断血液是否导入了试剂层30。具体说，CPUl 基于来自模/数变换电路7的电流数据检查流经测定极22和对极23之间的电流是否达到 预先确定的阈值。如果血液已经被导入试剂层30，通过在试剂层30当中的反应，流经测 定极22和对极23之间的电流就发生变化。CPU 1调查此电流的变化。如果血液被导入试剂层30 (S4 是)，CPU 1在步骤S5中就开始第一定时。如 在图5中所示，第一定时是使得在由时刻Ici到时刻I1期间，在测定极22和对极23之间持 续施加电压的定时。时刻Ici表示把血液导入试剂层30的时点。在本实施方式中，由时 刻k到时刻I1的时间是比如1秒。在图上没有显示，然而，这样的第一定时是由将规定频 率的时钟信号计数的计数器实现的。在步骤S4中，如果血液没有被导入试剂层30 (S4: 否)，就返回进行步骤S4直到将血液导入试剂层30。然后，在步骤S6中，CPUl判断被导入试剂层30中的血量是否不足。具体说， CPUl检索储存在RAM 3中的电流数据，基于如下公式(1)检查血量是否不足。在公式 (1)中，1(0.0)是在时刻t(l时的电流数据，即电流值。1(-0.2)是在to以前0.2秒时的电 流数据。a和b都是预先由试验确定的储存在ROM 2中的常数。ROM 2以表格的形式 储存随温度而变化的常数b。CPUl从RAM 3读出由温度传感器9检测的温度数据，基 于该温度数据从ROM 2的表格读出常数b。这就是说，常数b根据温度的变化有选择地使用。CPU 1在公式(1)成立的情况下，判断导入试剂层30中的血量不足。I (0.0)-al (-0.2) <b.........(1)在步骤S6中血量被判断为不足的情况下(S6 是)，在步骤S7中，CPU 1再次 判断导入试剂层30中的血量是否不足。之所以再次进行判断，是因为在时刻Ici附近流经 测定极22和对极23之间的电流很微弱，而且不稳定。在经过时刻Itl以后，在测定极22 和对极23之间施加电压和继续进行电流测定，再次判断血量是否不足就能够确保判断的 正确性。具体说，CPUl检索储存在RAM 3中的电流数据，基于如下公式(2)检查血量 是否不足。在公式⑵中，1(0.0)是在时刻to时的电流数据。1(0.2)是在从时刻t(l开始 0.2秒后的电流数据。因此，公式(2)的运算是在取得从时刻t(l开始0.2秒以后的电流数 据后进行的。c和d都是预先用试验确定并储存在ROM 2中的常数。ROM 2根据不同 的温度以表格的形式储存常数d的值。CPU 1由RAM 3读出被温度传感器9检测的温度 数据，基于其温度数据从ROM 2的表格中读出常数d。这就是说常数d是根据温度变化 选择性地使用。在公式(2)成立的情况下，CPU 1判断为导入试剂层30的血量不足。I (0.2)-Cl (0.0) <d.........(2)在步骤S7没有判断血量不足的情况下(S7 否)，在步骤S8中CPUl判断第一 定时是否已经到时。在本实施方式中，CPUl检查从时刻^开始经过1秒以后是否到达 时刻ti。如果在步骤S8中第一定时没有到时(S8:否)，那么就返回步骤S8直到第一定 时到时。如果第一定时已经到时(S8 是)，则在步骤S9中，CPU 1控制电压供给电路 5停止在测定极22和对极23之间施加电压。在步骤S6中没有判断血量不足的情况下(S6:否)，不进行步骤S7，而是进行 步骤S8。在步骤S7中判断血量不足的情况下(S7 是)，则在步骤S18中CPU 1在显 示装置10的显示画面上表示出表示血量不足的警告，处理结束。而在步骤S7判断导入 试剂层30中的血量不足的情况下，不进行葡萄糖浓度的测定。由于血量不足很有可能不 能准确地测定葡萄糖浓度，会白白浪费时间。在步骤S6和步骤S7中的任何一个当中， 只有每个都判断为血量不足，才能在步骤S8中显示出表示血量不足的警告。在步骤S9中停止施加电压以后，在步骤S 10中，CPUl开始第二定时，如在图 5中所示，第二定时是为了使从时刻I1到时刻I2期间继续停止施加电压的定时，在本实施 方式中，由时刻I1到时刻I2的时间是比如24秒，因此由时刻to到时刻I2的时间就是25 秒。在图上没有显示出，然而，第二定时是通过将规定频率的时钟信号进行计数的计数 器实现的。在测定极22和对极23之间停止施加电压的24秒期间，在试剂层30中进行 化学反应。其结果，在第二定时到时时，就完成了为血液中葡萄糖浓度进行电化学测定 的准备。然后，在步骤Sll中，CPUl判断第二定时是否到时。在本实施方式中，CPUl 检查是否由时刻^经过了 24秒到达时刻t2。如果在步骤Sll中第二定时没有到时(Sll 否)，就返回步骤Sll直到第二定时到时。如果第二定时已经到时(Sll :是)，就在步 骤S 12中由CPU 1控制电压供给电路5，重新在测定极22和对极23之间施加电压。然后，在步骤S 13中，CPUl判断导入试剂层30中的血量是否不足。具体说， CPUl检索出在RAM3中储存的电流数据，基于如下公式(3)检查血量是否不足。在公 式(3)中，1(25.5)是在时刻tQ的25.5秒后的电流数据。ΔI (25.5)是由在时刻tQ的25.5秒后的电流数据值减去时刻^的26.0秒后的电流数据值得到的数值。1(27.5)是在时刻tQ 的27.5秒后的电流数据值。ΔΙ(27.5)是由在时刻Itl的27.5秒后的电流数据值减去时刻t(l 的28.0秒后的电流数据值得到的数值。为此，公式(3)的运算要在取得时刻tQ的28.0秒 后的电流数据以后进行。e和f是预先由试验确定的并储存于ROM2中的常数。ROM2 根据不同的温度以表格的形式储存常数f的值。CPUl由RAM 3读出由温度传感器9检 测的温度数据，基于此温度数据由
在步骤S13中判定为血量不足的情况下(S13 是)，在步骤S14中CPU 1再次 判断导入试剂层30中的血量是否不足。之所以再次进行判断，是因为要防止血量不是不 足而被误判为不足。具体说，CPUl检索在RAM 3中储存的电流数据，基于如下公式 (4)检查血量是否不足。在公式(4)中，1(27.5)是在时刻Ici的27.5秒后的电流数据。 ΔΙ(27.5)是由在时刻tQ的27.5秒后的电流数据值减去时刻tQ的28.0秒后的电流数据值得 到的数值。1(29.5)是在时刻Ici的29.5秒后的电流数据值。ΔΙ(29.5)是由在时刻tQ的 29.5秒后的电流数据值减去时刻tQ的30.0秒后的电流数据值得到的数值。为此，公式(4) 的运算要在取得时刻tQ的30.0秒后的电流数据以后进行。g和h是预先由实验确定并储 存于ROM 2中的常数。ROM 2根据不同的温度以表格的形式储存常数h的值。CPUl 从RAM 3读出由温度传感器9检测的温度数据，基于此温度数据由ROM 2的表格中读出 常数h。这就是说，常数h是根据温度的变化而选择性地使用的。在公式(4)成立的情 况下，CPUl判定导入试剂层30中的血量不足。在步骤S14中判定血量不是不足的情况下(S 14 否)，在步骤S 15中CPU 1基 于在RAM 3中储存的电流数据，计算出导入试剂层30中的血液的葡萄糖浓度。此时使 用的电流数据是在比如由时刻^经过30秒后的电流值。在进行此运算时，参照了预先由 试验求出的检量线、检量式或利用它们制作的表格。有关此运算，和现有的定量分析装 置是一样的，这里就省略了详细的说明。在步骤S 13中判定为不是血量不足的情况下(S 13 否)，不进行步骤S14，而 进行步骤S15。在步骤S14中判定为血量不足的情况下(S14:是)，就在步骤S17中由 CPU 1在显示装置10的显示画面上表示出血量不足的警告，进入步骤S15。在步骤S13 和步骤S14中在只有每一个都判定导入试剂层30中的血量为不足的情况下，才能在步骤 S17中发出表示血量不足的警告。然后在步骤S16中，CPU 1把由运算求出的葡萄糖浓度显示在显示装置10的显 示画面上，处理就此结束。在此时点，在测定极22和对极23之间停止施加电压。在步 骤S13和步骤S14当中只有每个都判定为血量不足的情况下，才在步骤S17中在显示葡萄 糖浓度的同时也会显示出表示此信息的警告。图6表示在步骤S9中在停止向测定极22和对极23之间施加电压前，流经测定极22和对极23之间的电流随时间变化的例子。在图6当中，横轴表示时间，纵轴表示 流经测定极22和对极23之间的电流值。横轴的0相当于在试剂层30中导入血液进行检 知的时刻^。曲线A表示导入试剂层30中的血量充分时的电流变化，而曲线B表示血 量不充分时的电流变化。由图6可以看出，无论在血量充分还是不充分的情况下，在时 刻k的0.2秒前的电流值I(-0.2)和在时刻Itl的0.2秒后的电流值1(0.2)都是彼此不同的。 因此，在上述步骤S6和步骤S7中，通过使用基于试验而适当设定的常数a、b以及常数 C、d，能够由公式(1)和(2)适当地判断导入试剂层30中的血量是否不足。图7表示在步骤S12中，在测定极22和对极23之间重新施加电压后，Ι/ΔΙ值 随时间变化的例子。在图7中，横轴表示时间，纵轴表示Ι/ΔΙ。用横轴表示的时间相 当于从检知把血液导入试剂层30时的时刻Ici开始的时间。曲线C表示在导入试剂层30 中的血量充分时的I/ΔI值，曲线D表示血量不充分时的I/ΔI值。I/ΔI值用如下公式 (5)表示。在公式(5)中，I(t)是由Ici开始经过t秒时流经测定极22和对极23之间的电 流值。 ——=-—.................C 5 )
ΔΙ I(t)-I(t + 0.5)图8表示在步骤S12中在测定极22和对极23之间重新施加电压后的I/ΔI值和 导入试剂层30中的血量之间的关系。在图8中，横轴表示Ι(27.5)/ΔΙ(27.5)，纵轴表 示Ι(29.5)/ΔΙ(29.5)。〇表示导入试剂层30的血量充分的情况，X表示血量不充分的情 况。如在图8中可以看出的，以直线E为界，在直线E以上，导入试剂层30中的血量 充分，在直线E以下，血量不充分。在横轴表示Ι(25.5)/ΔΙ(25.5)，纵轴表示1(27.5)/ ΔΙ(27.5)的情况下也得到和图8同样的结果。因此，在上述步骤S13和步骤S14中，通 过使用基于试验适当设定的常数e、f和常数g、h，能够由公式(3)和公式(4)适当地判 断导入试剂层30中的血量是否不足。通过本发明的定量分析方法和实现该方法的定量分析装置，使用流经测定极22 和对极23之间的电流而导出的参数判断血量是否不足。因此，通过利用此判断的结果， 就能够有效地降低由于导入传感器21的试剂层30中作为液体试样的血液不足而产生的误 测量。在判断血量是否不足时，由于考虑到由温度传感器9检测的温度，就能够防止由 于定量分析装置的环境温度变化所造成的误判断。在检测把血液导入试剂层30的时刻Itl以后，在直到I1的比如1秒之间，继续在 试剂层30上施加规定的电压，使用基于在此期间测定的电流所导出的参数来判断血液的 不足。因此，在早期就能够以很好的精度判断导入试剂层30中的血液是否不足。在导入血液后，为了促进在试剂层30中的反应，在一定期间内停止向试剂层30 施加电压，此后在测定极22和对极23之间施加电压来测定葡萄糖的浓度。因此，为了 在早期就检测血液不足，而不进行无效的测定，优选在停止施加电压的期间开始前就能 够正确地判断出血液不足。但是，在刚到时刻Ici后，由于流经测定极22和对极23之间 的电流很小而且不稳定，要是与现有的定量分析装置一样，在时刻^就开始停止施加电 压的期间，就很难正确地判断血量的不足。更具体说，目前认为如果仅在时刻Ici判断血 液是否导入试剂层30就可以了，这有助于缩短总分析时间，具有充分降低设定判断阈值 的倾向。因此，由于在时刻Ici的流经测定极22和对极23之间的电流极小而且不稳定，在仅仅使用达到判断阈值以前的电流值判断血量不足的情况下，很难得到一定正确的判 断结果。与此相反，在本实施方式中，在测定极22和对极23之间施加电压从时刻tQ开 始，经过一段特定的时间持续到时刻t1;使用基于在此期间流经测定极22和对极23之间 的电流而推导出的参数来判断血液的不足，力图防止误判断。在本实施方式中，准备了步骤S6和步骤S7的两次判断以及步骤S13和步骤S14 的两次判断。只有在这些两次判断中每一次都显示血液不足的情况下，最终才能判定导 入试剂层30的血量为不足。为此，能够很好地防止由于流经测定极22和对极23的电流 不稳定而造成的把不是血液不足而误判断为血液不足。在本实施方式中，在测定极22和对极23上停止施加电压期间的前后进行是否血 液不足的判断。因此，在停止施加电压期间前进行判断，能够很好地防止无效的测定时 间的浪费。此外，在停止施加电压期间后进行判断，能够很好地防止把不是血液不足最 终误判为血液不足。用上述定量分析装置在如下的条件下进行试验。使用不同浓度的三种葡萄糖水溶液代替血液作为液体试样。低浓度的葡萄糖水 溶液含葡萄糖54mg/dL、苯甲酸lg/L、酸性红0.1g/L。中浓度的葡萄糖水溶液含葡萄糖 86mg/dL、苯甲酸lg/L、酸性红0.1g/L。高浓度的葡萄糖水溶液含葡萄糖286mg/dL、苯 甲酸lg/L、酸性红0.1g/L。在测定极22和对基23之间施加电压的激励曲线和基于测定 电流推导出的参数，以及使用这些参数进行判断的运算式都和上述的实施方式相同。在 实验中使用的传感器21的个数，对低浓度、中浓度和高浓度葡萄糖水溶液分别为50个。 在它们当中，在50个中有25个供给不充分量的葡萄糖水溶液，其余25个供给充分量的 水溶液。在此，所谓不充分量是1.2 1.5 μ L，充分量是2 μ L。图9表示在这样的条件下的实验结果。无论葡萄糖浓度的高低如何，以不充分 量供给时，最终确定为血量不充分的概率是100%，在以充分量供给时，最终确定为血量 不充分的概率是0%。无论葡萄糖浓度的高低如何，都没有发生误判断。在本发明中，作为判断被导入试剂层30中的血量是否不足的参数，也可以用电 流的微分值dl/dt代替流经测定极22和对极23之间的电流值和在一定时间内电流的差分 值ΔΙ。在上述实施方式中，可以基于测定时刻彼此不同的两个测定电流判断血量是否不 足，但也可以基于在规定时点的一个测定电流进行判断。在上述实施方式中，只有在连 续进行的两次判断都表示血量不足的情况下，才能最终确定为血量不足。或者只有在连 续进行的三次判断都表示血量不足的情况下，才能最终确定为血量不足。在上述实施方 式中，在停止在测定极22和对极23之间施加电压期间的前后，分别判断血量是否不足， 但也可以只在其中任何一方的情况下判断。在上述实施方式中，在第二定时的动作中， 可以停止在测定极22和对极23之间施加电压，但也可以在电极间继续施加实质上不产生 电流的低电压。在上述实施方式中，可采用电位步进法，但本发明不限于电位步进法。 在上述实施方式中，说明了液体试样是血液，被检测成分是葡萄糖的情况，但本发明不 限于此。在上述实施方式中，说明了检测液体试样不足的例子，但在不是液体试样的供 给量充足而检测不足的情况下，可以判断为液体试样的血细胞比容和黏度太高等原因， 因此由本发明也能够检测血细胞比容和黏度等液体试样的状态。
权利要求
1.一种定量分析方法，该方法使用具有含有与液体试样中的被检测成分发生反应的 试剂的试剂层和在该试剂层上施加电压用的第一和第二电极的传感器，向所述试剂层导 入所述液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的浓度，其特征在于，此方法包括在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，测定流经该第一和第二 电极之间的电流的电流测定工序、基于测定的所述电流导出参数的参数导出工序、和基于所述参数，判断导入所述试剂层中的所述液体试样是否不足的判断工序，多次进行包括所述电流测定工序、所述参数导出工序和所述判断工序的一连串工 序，在该多个判断工序中全都判断为所述液体试样不足的情况下，最终确定为导入所述 试剂层中的所述液体试样不足。
2.如权利要求1所述的定量分析方法，其特征在于，所述参数包括流经所述第一电极 和所述第二电极之间的电流在多个时点中各时点的电流值。
3.如权利要求1所述的定量分析方法，其特征在于，所述参数包括流经所述第一电极 和所述第二电极之间的电流在第一规定时点的第一电流值和在第二规定时点的第二电流 值之间的差。
4.如权利要求1所述的定量分析方法，其特征在于，所述参数包括流经所述第一电极 和所述第二电极之间的电流在多个时点中各时点的微分值。
5.如权利要求1所述的定量分析方法，其特征在于，所述参数包括用流经所述第一电 极和所述第二电极之间的电流在第一规定时点的电流值和在第二规定时点的电流值的第 一差值除以在所述第一规定时点和所述第二规定时点之间所含的第三规定时点的电流值 所得到的第一值、和用在第四规定时点的电流值和第五规定时点的电流值之间的第二差 值除以在所述第四规定时点和所述第五规定时点之间所含的第六规定时点的电流值所得 到的第二值之间的第三差值。
6.如权利要求1所述的定量分析方法，其特征在于，所述电流测定工序在基于流经 所述第一电极和所述第二电极之间的电流、检测出所述液体试样被导入所述试剂层前至 之后的第一期间之间继续、基于在所述第一期间之间测定的电流导出至少一部分所述参 数。
7.如权利要求1所述的定量分析方法，其特征在于，包括所述电流测定工序、所述参 数导出工序和所述判断工序的一系列工序，可在把所述液体试样引入所述试剂层之后， 在所述第一电极和所述第二电极之间实质上没有流过电流的第二期间之前和/或之后进 行任意次。
8.一种定量分析装置，该装置使用具有含能够与液体试样中被检测成分发生反应的 试剂的试剂层、和在该试剂层上施加电压用的第一电极和第二电极的传感器，向所述试 剂层中导入所述液体试样、用电化学的方法测定所述被检测成分的浓度，其特征在于，此装置包括在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压的电压施加装置、测定流经所述第一电极和所述第二电极之间电流的电流测定装置、基于由所述电流测定装置得到的测定结果计算出参数的计算装置，和基于由所述计算装置导出的参数判断液体试样是否不足的判断装置，多次进行由所述电流测定装置、所述计算装置和所述判断装置进行的一系列协同动作，在所有该多次协同动作中，所述判断装置都判断为所述液体试样不足的情况下，最 终确定为导入所述试剂层中的所述液体试样为不足。
9.如权利要求8所述的定量分析装置，其特征在于，所述计算装置导出流经所述第一 电极和所述第二电极之间的电流在多个时点中各时点的电流值，作为所述参数的至少一 部分。
10.如权利要求8所述的定量分析装置，其特征在于，所述计算装置导出流经所述第 一电极和所述第二电极的电流在第一规定时点的电流值和在第二规定时点的电流值的差 值，作为所述参数的至少一部分。
11.如权利要求8所述的定量分析装置，其特征在于，所述计算装置导出在规定时点 流经所述第一电极和所述第二电极之间的电流的微分值，作为所述参数的至少一部分。
12.如权利要求8所述的定量分析装置，其特征在于，所述计算装置导出用流经所述 第一电极和所述第二电极之间的电流在第一规定时点的电流值和在第二规定时点的电流 值的第一差值除以在所述第一规定时点和所述第二规定时点之间所含的第三规定时点的 电流值所得到的第一值、和用在第四规定时点的电流值和第五规定时点的电流值之间的 第二差值除以在所述第四规定时点和所述第五规定时点之间所含的第六规定时点的电流 值所得到的第二值之间的第三差值，作为所述参数的至少一部分。
13.如权利要求8所述的定量分析装置，其特征在于，所述电流测定装置在基于流过 所述第一电极和所述第二电极之间的电流、检测出所述液体试样已导入所述试剂层前至 以后的第一期间之间动作，所述计算装置基于在所述第一期间测定的电流导出所述参数 的至少一部分。
14.如权利要求8所述的定量分析装置，其特征在于，由所述电流测定装置、所述计 算装置和所述判断装置进行的一连串协同动作，在所述试剂层导入所述液体试样后，在 所述第一电极和所述第二电极之间实质上没有流过电流的第二期间之前和/或之后进行 任意次。
15.一种定量分析方法，该方法使用具有含能够与液体试样中的被检测成分反应的试 剂的试剂层和在该试剂层上施加电压用的第一电极和第二电极的传感器，向所述试剂层 导入所述液体试样、用电化学的方法测定所述被检测成分的浓度，其特征在于，此方法包括在第一期间当中在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，测定流 经所述第一电极和所述第二电极之间的电流的第一电流测定工序、在所述第一期间的途中向所述试剂层导入所述液体试样的液体试样导入工序、基于在所述第一电流测定工序中测定的所述电流来导出参数的第一参数导出工序、基于在所述第一参数导出工序中得到的所述参数，判断导入所述试剂层的所述液体 试样是否不足的第一判断工序、在所述第二期间当中，在所述第一电极和所述第二电极之间实质上没有施加电压的 反应进行工序、在第三期间当中在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，测定流经该第一电 极和第二电极之间的电流的第二电流测定工序、基于在所述第二电流测定工序中测定的所述电流导出参数的第二参数导出工序，和基于在所述第二参数导出工序中得到的所述参数，判断导入所述试剂层中的所述液体试样是否不足的第二判断工序。
16.如权利要求15所述的定量分析方法，其特征在于，分别多次进行包括第一电流测 定工序、第一参数导出工序和第一判断工序的第一个一连串工序和/或包括第二电流测 定工序、第二参数导出工序和第二判断工序的第二个一连串工序，在所有的第一个一连 串工序中的第一判断工序中，或在所有的第二个一连串工序中的第二判断工序中都判断 为液体试样不足的情况下，最终确定导入所述试剂层中的所述液体试样为不足。
全文摘要
本发明提供一种定量分析方法，该方法使用具有含有与液体试样中的被检测成分发生反应的试剂的试剂层(30)和在该试剂层(30)上施加电压用的第一和第二电极(22、23)的传感器，向试剂层(30)导入液体试样、用电化学的方法测定被检测成分的浓度。此方法包括在第一电极(22)和第二电极(23)之间施加电压，测定流经该第一和第二电极(22、23)之间的电流的电流测定工序、基于测定的电流导出参数的参数导出工序、和基于这些参数判断导入试剂层(30)中的液体试样是否不足的判断工序，多次进行包括电流测定工序、参数导出工序和判断工序的一连串工序，在该多个判断工序中全都判断为所述液体试样不足的情况下，最终确定为导入所述试剂层中的所述液体试样不足。
文档编号G01N33/487GK102012389SQ201010508539
公开日2011年4月13日 申请日期2002年1月15日 优先权日2001年1月17日
发明者井上洋一, 池滝和雄 申请人:爱科来株式会社