JP2008507691A - 電気化学検出方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は、一般には電気化学検出に関し、又より詳細には流体試料中の分析対象の濃度を定量的に測定するための方法及び装置に関するものである。
生物医学的な技術分野において、潜在的な疾病を診断するために、又は健康状態を監視するために、人の体液を分析するべくバイオセンサーが開発されてきた。バイオセンサーは、少なくとも、試料流体中の分析対象の選択的認識のための生物学的要素と、更なる分析のために生物学的信号をリレーするためのトランスデューサ(変換器)装置と、を有する分析装置である。例えば、バイオセンサーは、特定の個人における乳酸塩、コレステロール、ビリルビン、及びグルコース(ブドウ糖)を監視するために一般的に用いられる。特に、血液などの体液中のグルコースの濃度の測定は、糖尿病の個人にとって重大であり、彼等は、彼等の食事におけるグルコース摂取を規制する手段、及び治療効果を監視する手段として、彼等の血液中のグルコースのレベルを頻繁にチェックする必要がある。毎日のインシュリン注射及び食物摂取の厳格な管理を通した血糖の適切な維持管理を伴えば、糖尿病患者のための予後診断は、1型糖尿病の患者にとって優れたものである。糖尿病の個人においては血糖値は綿密に追跡されなければならないため、グルコースの検出のための理想的なバイオセンサーは、精度を妥協することなく単純で操作が簡単である必要がある。
本発明は、電気化学反応を増進させることができ、又改善された信号分解能を達成することができる装置及び方法に向けられる。本発明は、電気化学反応を誘発(トリガー)するための、電圧バイアスと正弦波などの交流部分とを有する電位プロフィールを提案する。この電位プロフィールを供給することによって、電気化学反応は増進され、又結果的に信号分可能が改善される。本発明の一実施態様によると、分析対象を定量的に測定するための方法であって、酵素を有する電気化学セルに分析対象を含有する試料流体を加える工程と、前記電気化学セルに対して電位プロフィールを適用する工程と、前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を測定する工程と、前記電流信号を前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、を有する方法が提供される。
図1は、本発明の一実施態様に従う、試料(サンプル)流体中の分析対象の濃度を測定するためのシステム10のブロック図である。試料流体は、限定されるものではないが、血液、リンパ液、唾液、膣及び肛門の分泌物、尿、糞便、汗、涙、及びその他の体液を含む。図1を参照して、システム10は、マイクロプロセッサー(マイクロ処理装置)12、波形発生器14、セル20、検出器21、及び記憶装置(メモリー)26を有する。
Claims (28)
- 試料流体中の分析対象を定量的に測定する方法であって、
少なくとも1つの触媒を有する電気化学セルに分析対象を含有する試料流体を加える工程と、
前記電気化学セルに対して、電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを適用する工程と、
前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を測定する工程と、
前記電流信号を前記試料流体中の前記分析対象の量と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記電圧バイアスは、一定値を有する直流(DC)成分を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記電圧バイアスは、時間変化値を有する直流(DC)成分を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 更に、
電荷量を計算するために前記電流信号を一定期間にわたって積分する工程と、
前記電荷量を前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の頂点同士を結合する工程と、
前記測定期間におけるある時点での前記曲線の大きさを決定する工程と、
前記大きさを前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の谷間同士を結合する工程と、
前記測定期間におけるある時点での前記曲線の大きさを決定する工程と、
前記大きさを前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の頂点同士を結合する工程と、
電荷量を計算するために前記曲線を一定期間にわたって積分する工程と、
前記電荷量を前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 更に、
曲線を生成するために前記測定期間における前記電流信号の谷間同士を結合する工程と、
電荷量を計算するために前記曲線を一定期間にわたって積分する工程と、
前記電荷量を前記試料流体中の前記分析対象の濃度と関連付ける工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記測定期間は、およそ0.5〜60秒の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記分析対象はグルコースであり、前記少なくとも1つの触媒はグルコースオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記分析対象はコレステロール又はコレステロールエステルの少なくとも1つを含み、前記少なくとも1つの触媒はコレステロールオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記分析対象は、物質代謝産物、ホルモン、生理的成分、バイオマーカー、薬物又は非治療的化合物の1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記分析対象は、トリグリセリド、乳酸、T4、TSH、アルブミン、ヘモグロビン、タンパク質、炭水化物、脂質、デオキシリボ核酸、リボ核酸、抗癲癇剤、抗生物質、重金属又は毒素の1つを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 試料流体中の分析対象を定量的に測定する装置であって、
少なくとも1つの触媒を有する電気化学セルを保持するホルダーと、
電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを発生する電圧発生器と、
前記電気化学セルを介して一定測定期間に電流信号を検出する検出器と、
前記電流信号を記憶する記憶装置と、
前記電流信号を前記測定対象の濃度と関連付ける処理装置と、
を有することを特徴とする装置。 - 前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の1つを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記電圧バイアスは、前記測定期間にわたって一定値を有する直流(DC)成分を含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記電圧バイアスは、前記測定期間にわたって時間変化する値を有する直流(DC)成分を含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記交流部分は、正弦波、三角波又は矩形波の組み合わせを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記測定期間は、およそ0.5〜60秒の範囲であることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記分析対象はグルコースであり、前記少なくとも1つの触媒はグルコースオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記分析対象はコレステロール又はコレステロールエステルの1つを含み、前記少なくとも1つの触媒はコレステロールオキシダーゼを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記分析対象は、物質代謝産物、ホルモン、生理的成分、バイオマーカー、薬物又は非治療的化合物の1つを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 試料流体中のグルコースを定量的に測定する装置であって、
グルコースオキシダーゼを有する電気化学セルを保持するホルダーと、
電圧バイアス及び交流部分を有する電位プロフィールを発生する電圧発生器と、
前記電気化学セルを介して一定測定期間に、前記電位プロフィールに応答して生成された電流信号を検出する検出器と、
前記電流信号を記憶する記憶装置と、
前記電流信号を前記分析対象の濃度と関連付ける処理装置と、
を有することを特徴とする装置。 - 前記電位プロフィールは、およそ0.1Vから1.0Vまでの範囲の電圧バイアスを含むことを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記電位プロフィールは、およそ0.01Vから0.5Vまでの範囲の振幅を有する正弦波を含むことを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記電位プロフィールは、およそ0.5Hzから100Hzまでの範囲の周波数を有する正弦波を含むことを特徴とする請求項25に記載の装置。
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