JP5597262B2 - Ac測定方法に基づく試料の特性評価 - Google Patents
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Description
実施例1の目的は、液体試料中のグルコース診断に対して、関連する周波数範囲を特定することであった。この例で利用されたグルコーステストストリップは、図1に記載された仕組みにしたがって反応し、またこの特定の例に関しては図4に記載された仕組みに詳述されるデュアルメディエータシステムを含んでいた。第1のメディエータは、酵素補因子(NAD)から電子を受け取れる置換フェナジン(cPES)である。このメディエータは、また、高速の可逆な反応に加われる。理解されるべきは、これは、低電位のAC励起信号のみを印加することにより、たとえ高周波の測定に関連付けられた時間軸であっても、メディエータの酸化型と還元型(cPES対HcPES)との間での変換を達成でき、また、セルインピーダンスに、対応する変化を生みだすことができることを表していることである。第2のメディエータはニトロソアニリン(NA)であって、これは酵素反応の存在下でキノンジイミンフォームに変換され、また、印加電位の下で金の電極と電子を交換できる。
工程1:電気化学的ストリップに、129(lin3)mg/dl、524(lin5)mg/dl、および1000(lin1000)mg/dlのグルコースを含んでいる対照溶液が添加された。
工程2:試料が検出されるとすぐに、12mVRMSの電位差のAC信号が、ストリップ上の作用および対抗電極の間に印加された。AC励起が従来の方法、すなわち、高周波から低周波への掃引として印加される場合には、例えば20000〜10Hzの周波数範囲をカバーするために必要な測定時間は10秒を超える。しかしながら、膜の水和および膨張などの他のプロセスがこの時間枠で生じ、インピーダンス応答に寄与した。このような時間に依存した事象から酵素反応を分離するために、AC信号が、単一の周波数で、5秒間所定のグルコースストリップに印加された。測定は、選択された周波数範囲で所望の周波数の数が繰り返された。ナイキストおよびボードプロットは、その後、滴定検出後の所定の時間(例えば、3秒)で、個々の測定からインピーダンスを検討することにより、再構築される。
工程3:印加されたAC入力の下で、図4に記載された一連の反応が行われた。
実施例2は、単一の低振幅(12mVRMS)電位差のAC励起信号を、滴下検出から5秒間、20000〜100Hzの範囲をカバーする異なる周波数で印加することを含んでいた。簡略化のために、実施例2は2つの部分に分割された。1つ目の部分はグルコース濃度およびヘマトクリットの影響を調べることに焦点を当てた。1つ目の部分では、50mg/dl、150mg/dl、および500mg/dlの目標のグルコース濃度、ならびに、室温で調整された20%、45%、および70%の目標ヘマトクリット値を使って9つの溶液が調製された。2つ目の部分はヘマトクリットおよび温度の影響を調べることにのみ焦点を当てた。2つ目の部分では、9つの溶液が調製され、そのそれぞれが、120mg/dlの血中グルコース濃度と、ストリップが4℃、24℃、または40℃で平衡化された後に測定された、20%、45%、または70%のヘマトクリット値を含んでいる。
図7は、50、150、および500mg/dlのグルコース、ならびに、室温で20、45、および70パーセントに調整されたヘマトクリットを含んでいる血液溶液を添加した場合に、cPES/NA化学成分に対して得られた9つのナイキストプロットを含んでいる。ナイキストプロットは、ヘマトクリットおよびグルコース濃度の影響は、ほぼZre軸に沿っていることを示唆している。
Rs:溶液の抵抗
Rct:電荷移送に対する抵抗、すなわち、反応速度の程度を表し、反応が速いほど、または表面濃度が高いほどRctは小さい。
CPEw:拡散容量
CPEdl:不均質界面に対する二重層の容量
実施例2.2でも同様の分析が行われた。図10は、120mg/dlのグルコース、ならびに4℃、24℃、および40℃での1分間の平衡化後に20%、45%、または70%に調整されたヘマトクリットを含んでいる血液溶液を添加した場合に、cPES/NA化学成分に対して得られた9つのナイキストプロットを含んでいる。
上記の実施例で提示されたグルコース検出は、電子を電極表面へとさらに移送できると共に、グルコース濃度に比例するセルインピーダンスに変化を生じさせる2つのメディエータと連結された特異的な酵素反応に基づいていた。この化学的性質は、メディエータの1つを取り除くことによってさらに単純化され得る。この場合、図4に示される反応の仕組みは、図12に示される反応の仕組みに変わる。
Claims (9)
- 血液試料におけるグルコース濃度を決定するための方法であって、
最大で12mVRMSの低い印加電位差においてリニアな誘導電流応答を生み出すメディエータシステムを備えた電気化学的テストストリップを提供することと、ここで、前記メディエータシステムは、フェナジン、キノン類および遷移金属錯体からなる群から選ばれるメディエータを含んでいる、
前記血液試料を前記メディエータシステムに取り入れ、前記テストストリップの電極と接触させることと、
前記テストストリップの電極間に前記血液試料にわたって電位差として、交流電流の励起信号を印加することと、ここで、前記交流電流の励起信号は、最大12mVRMSの低電位で2000Hz未満の複数の低周波信号、および、最大12mVRMSの低電位で周波数が2000Hzよりも高い高周波信号を含んでいる、
前記血液試料のグルコース濃度を決定することと、ここで、前記グルコース濃度を決定することが、前記複数の低周波信号に対する複数の低周波応答を測定すること、前記高周波信号に対する高周波応答を測定すること、前記複数の低周波応答に基づいて前記血液試料の推定グルコース濃度を得ること、および、前記高周波応答に基づいて、1つまたは2つ以上の、誤差を引き起こす変化性の物について前記血液試料のグルコース濃度を補正することを含んでいる、
前記交流電流の励起信号を作り出すために、前記複数の低周波信号および前記高周波信号を重畳すること
とを含んでいる方法。 - 前記1つまたは2つ以上の、誤差を引き起こす変化性の物が、ヘマトクリットおよび/または温度を含み、
前記グルコース濃度を補正することが、前記高周波応答に基づいて前記ヘマトクリットおよび/または温度に対して補正することを含む
ことをさらに含んでいる請求項1記載の方法。 - 前記高周波信号および前記複数の低周波信号が、同一の振幅を有する請求項1または2記載の方法。
- 前記交流電流の励起信号が、1つの変形において、少なくとも6つの周波数を含む波形を含んでいる請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の低周波信号のそれぞれが、1Hz以上で2000Hz未満の範囲から選択される請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数の低周波信号のそれぞれが、100Hz〜1000Hzの範囲から選択される請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記低周波応答を測定すること、および/または前記高周波応答を測定することが、位相角、大きさ、抵抗、容量、および/またはインピーダンスを測定することを、独立して含んでいる請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記メディエータが、単一のメディエータ型のシステム、またはデュアルメディエータ型のシステムを含んでいる請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記グルコース濃度を決定することが、前記低周波および高周波応答の、モデルに基づくデータ評価を用いることを含んでおり、前記モデルの成分が、前記グルコース濃度、および前記1つまたは2つ以上の、誤差を引き起こす変化性の物を推定するために使用される請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
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