サンプル中の検体濃度を測定するためのシステム及び方法
【課題】サンプルの検体濃度を算出する方法を提供すること。
【解決手段】代表的な一実施形態では、本方法は、サンプルや、計器や、周囲環境等の温度変化の結果として生じる誤差を算出するためのステップを含む。不十分なサンプルは誤差を生じるため、他の代表的な実施形態では、本方法は、適切なサンプルが計器に提供されたか判定するためのステップを含む。本方法は、様々なメカニズムに組み込むことができるが、主として、血液サンプルのグルコース計器及び対照溶液計器のために向けられている。
【解決手段】代表的な一実施形態では、本方法は、サンプルや、計器や、周囲環境等の温度変化の結果として生じる誤差を算出するためのステップを含む。不十分なサンプルは誤差を生じるため、他の代表的な実施形態では、本方法は、適切なサンプルが計器に提供されたか判定するためのステップを含む。本方法は、様々なメカニズムに組み込むことができるが、主として、血液サンプルのグルコース計器及び対照溶液計器のために向けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」と題された、２００８年６月９日に出願の米国特許出願第６１／１３１，５７２号に基づき優先権を主張するものであり、その全ての開示内容を本明細書の一部として援用する。本出願は、以下の同時係属特許出願とも関係するものである：米国特許出願公報第２００７／０２３５３４７、名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓａｍｐｌｅ」、出願日２００６年３月３１日；米国特許出願公報第２００９／００８４６８７、名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｆｒｏｍ ａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓａｍｐｌｅ」、出願日２００８年９月１６日、及び米国特許出願第１２／３４９，０１７、名称「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」、出願２００９年１月６日、それぞれの全ての開示内容を本明細書の一部としてここに援用する。
【０００２】
本開示は、サンプル中の検体濃度を測定するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
生理学的流体中の検体の検出、例えば血液又は血液による運搬物は、今日の社会にとって重要性が増大し続けている。検体検出分析は、臨床試験、家庭試験などを含むさまざまな応用に用途が見出され、そうした試験の結果は多様な病状における診断や病気管理で優れた役割を果たしている。対象とする検体は糖尿病管理のためのグルコース、コレステロールなどである。この検体検出の重要性の増大に応えて、両臨床及び在宅用途に様々な検体検出プロトコル及び装置が開発されている。
【０００４】
検体検出に用いられる一つの方法は、電気化学的方法である。このような方式では、水性液体サンプルは２つの電極、例えば対極と作用電極を含む電気化学セル内のサンプル反応チャンバ内へ配置される。この検体は、検体濃度に相当する総量中で酸化還元試薬に反応して酸化性（又は還元性）物質を形成することができる。次いで、この酸化性（又は還元性）物質の存在は電気化学的に推定され、最初のサンプル中の検体の存在量と関係付けされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシステムは非効率及び／又は誤差の様々な影響を受けやすい。例えば、温度の変化はこの方法の結果に影響を与える。このことは、在宅への適用又は第三世界の諸国のように、この方法が制御されない環境で実行される場合に特に顕著である。誤差は、サンプルサイズが正確な結果を得るためには不適切な場合にも生ずる。測定される試験電流は、サンプルで湿潤された作用電極の面積に比例するため、試験片が部分的に満たされた場合には潜在的に不正確な結果を生じる可能性がある。このように、部分的に満たされた試験片は、ある条件下では、グルコース濃度は負のバイアスを受ける。ユーザーは、試験片の電極がサンプルで完全に覆われているかを判定することは困難である。本明細書に記載の分をも含め、多くの試験片は相対的に小さな容積（＜１マイクロリッター）持つものであり、ユーザーが電極の小さな非湿潤面積があるかを見定めて判定することは困難である。このことは、特に、視力の弱い糖尿病疾患者にとって問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
サンプルの検体濃度を算出するための方法には様々な態様がある。一態様においては、この方法は温度変化を明らかにするものであり、試験片にサンプルを適用すること、及び第１の時間区分の間、第１の電極と第２の電極との間に還元された媒介物質を第２の電極において酸化させるために十分である第１の電圧を印加することを含むものである。第２の試験電圧は、第２の時間区分の間、第１の電極と第２の電極との間に印加することができ、第２の試験電圧もまた、還元された媒介物質を第１の電極において酸化させるために十分である。第１のグルコース濃度は、第１の時間区分及び第２の時間区分の試験電流の値を基に算出することができる。また、試験用計器は、温度の値を測定することができる。この結果、温度補正されたグルコース濃度を、第１のグルコース濃度と温度の値とに基づいて算出することができる。
【０００７】
サンプルの検体濃度の算出法の別の態様では、この方法は、試験片がサンプルで十分に満たされているか否かを判定するように構成される。この方法は、試験片の第１の電極と第２の電極間に第１の試験電圧を印加することを含むものである。第１の試験電圧は、ＡＣ電圧成分とＤＣ電圧成分とを有することができる。ＡＣ電圧成分は、第１の試験電圧が印加された後の定められた時間に印加することができる。ＤＣ電圧成分は、第２の電極に制限試験電流を生じさせるに十分な大きさを有することができる。この結果、ＡＣ電圧成分による試験電流の一部を処理して容量値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】試験片の斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａの試験片の分解斜視図。
【図１Ｃ】図１Ａの試験片の遠端部分の分解斜視図。
【図２】図１Ａの試験片の底面図。
【図３】図１Ａの試験片の側面図。
【図４Ａ】図１Ａの試験片の上面図。
【図４Ｂ】図４Ａに示した試験片における遠端部分の４Ａ‐４Ａ矢視側面図。
【図５】試験片のコンタクトパッドと電気的に接続する試験用計器の概略図。
【図６】規定された時間区分に試験用計器が複数の試験電圧を印加したときの試験電圧の波形。
【図７】図６の試験電圧の波形により生成された試験過渡電流。
【図８】本実施形態のグルコース濃度を判定する方法について示すフローダイアグラム。
【図９】代表的な実施形態における血液グルコース濃度アルゴリズム及びヘマトクリット補正について示すフローダイアグラム。
【図１０】標準法を用いて測定されたヘマトクリットレベルと図１の試験片を用いて測定されたヘマトクリットレベルとの相関を示すグラフ。
【図１１】広範囲のヘマトクリットレベルを有する血液サンプルを用いて複数の試験片で試験したバイアスプロット。
【図１２】サンプルが血液の場合の温度補正を適用するための方法の一実施形態を示すフローダイアグラム。
【図１３】複数の試験片が、温度補正されない広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する血液サンプルを用いて試験されたバイアスプロット。
【図１４】複数の試験片が、温度補正された広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する血液サンプルを用いて試験されたバイアスプロット。
【図１５】サンプルが対照溶液の場合の温度補正を適用するための方法の一実施形態を示すフローダイアグラム。
【図１６】複数の試験片が、温度補正されない広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する対照溶液を用いて試験されたバイアスプロット。
【図１７】複数の試験片が、温度補正された広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する対照溶液を用いて試験されたバイアスプロット。
【図１８】システムエラーを同定する方法の実施形態を示すフローダイアグラム。
【図１９】図６の第３の試験電圧の間に血液サンプルの容量値が測定された場合における容量と参照グルコース測定（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）との相関を示すグラフ。
【図２０】図６（例えば、約１．３秒後）の第２の試験電圧の間に血液サンプルの容量値が測定された場合における容量と参照グルコース測定（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）との相関を示すグラフ。
【図２１】図６（例えば、約１．３秒後）の第２の試験電圧の間に対照溶液サンプルの容量値が測定された場合における容量と参照グルコース測定（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）との相関を示すグラフ。
【図２２】ユーザーが二重投与を行った場合（実線）及び二重投与を行わなかった場合（破線）の第２の試験時間区分における試験過渡電流を示す図。
【図２３】遅延開始エラーが生じた場合（実線）及び生じなかった場合（破線）の第２の試験時間区分における試験過渡電流を示す図。
【図２４】試験片が高抵抗トラックを有する場合（四角形）及び低抵抗トラック（三角形）第３の試験時間区分における試験過渡電流を示す図。
【図２５】高抵抗トラックを有する試験片のロットが低抵抗トラックを有する試験片のロットを識別することを示す複数の比の値を示すグラフ。
【図２６】スペーサと第１の電極（四角形）との間に漏洩を有する試験片ロット及び十分に低い量の漏洩（円形及び三角形）を有する試験片ロットにおける複数の試験過渡電流を示す図。
【図２７】異なる製造条件で作成された試験片ロットの液体の漏洩を同定するための複数の比の値を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、以下の詳細な説明と併用される添付の図面からより完全に理解される。
【００１０】
本明細書に開示された構造、機能、製造、並びに装置、システム及び方法の使用法の原理につき総合的な理解を与えるために確かな実施形態を記載する。これらの実施形態の一つ又は複数の例を添付の図面に示す。当業者は、特にここ記載されまた添付図面に示された装置及び方法は、代表的な実施形態であって本発明を限定するものではなく、かつ本開示の範囲は唯一請求項によって確定されることを理解するであろう。代表的な一実施形態に関連して示されるか又は記載された特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。このような変更や変形は本開示の範囲に含まれることを意図している。
【００１１】
本システム及び方法は、多種多様なサンプル中の多種多様な検体の判定に用いるのに適しており、かつ、特に全血、血漿、血清、間質液、又はそれらの派生物中の検体の判定の使用に適している。代表的な実施形態の一つとして、対電極を有する薄膜セルデザインと高速（例えば、試験時間５秒）の３−パルス電気化学的検出に基づくグルコース試験システムは、小サンプル（例えば、約０．４μＬ）を必要とし、血中グルコース測定の信頼性と精度の向上を齎すことができる。反応セル内では、サンプル中のグルコースは、グルコース脱水素酵素を用いてグルコノラクトンへと酸化され、また、電気化学的に活性な媒介物質は酵素からパラジウム作用電極へ電子を往復させるために用いることができる。ポテンショスタットは３−パルス電位波形を作動電極と対電極とに印加するために用いられ、その結果、グルコース濃度を算出するために用いられる過渡試験電流が生じる。その上、過渡試験電流から得られるさらなる情報は、サンプル充填剤を識別し、ヘマトクリット、温度変化、電気化学的活性成分による血液サンプルにおける変動を補正し、かつ可能性のあるシステムエラーを特定するために用いることができる。
【００１２】
本方法は、原理的に空間的に分離された第１及び第２電極及び試薬層を有する任意の種類の電気化学的セルに用いることができる。例えば、電気化学的セルは、試験片の形状を持つことも可能である。一態様において、試験片は、サンプル反応チャンバを規定するための薄いスペーサ又は試薬層が配置された区間により分離された二組の対電極を含むことができることである。当業者は、例えば、共面電極を有する試験片をも含め他の種類の試験片もまた本明細書に記載の方法に用いることができることを正しく理解しえよう。
【００１３】
図１Ａから４Ｂは、本明細書に記載の方法及びシステムでの使用に適した代表的な試験片６２の様々な図を示している。図１Ａに示すように、代表的な一実施形態においては、遠端部８０から近端部８２へ延在し、側縁部５６，５８を有する伸長体の試験片６２が提供される。図１Ｂに示されているように、試験片６２は第１の電極６６、第２の電極６４及び２組の電極層６４と６６の間に挟まれたスペーサ６０をも含んでいる。図１Ｂ及び４Ｂに示すように、第１の電極層６６は、第１の電極１６６、第一の接続トラック７６、及び第１のコンタクトパッド６７を含み、第１の接続トラック７６は、第１の電極１６６を第１のコンタクトパッド６７に電気的に接続する。ここで留意すべきは、図１Ｂ及び４Ｂに示されているように、第１の電極１６６は、試薬層７２の直下の第１の電極層６６の一部分であることである。同様に、図１Ｂ、図２、及び図４Ｂに示されているように、第２の電極層６４は、第２の電極１６４、第２の接続トラック７８及び第２のコンタクトパッド６３を含み、第２の接続トラック７８は第２の電極１６４を第２のコンタクトパッド６３に電気的に接続する。ここで留意すべきは、図４Ｂで示されているように、第２の電極１６４は、試薬層７２の上方の第２の電極層６４の一部分であることである。
【００１４】
図１Ｂ及び図４Ｂに示されているように、サンプル反応チャンバ６１は、第１の電極１６６、第２の電極１６４及び試験片６２の遠端部８０に近接したスペーサで定められる。図４Ｂに示されているように、第１の電極１６６及び第２の電極１６４は、それぞれサンプル反応チャンバ６１の底面及び上面を定めるものである。図４Ｂに示されているように、スペーサ６０の切り欠き領域６８はサンプル反応チャンバ６１の側壁を定めるものである。図１Ａから図１Ｃに示されているように、一態様においては、サンプル反応チャンバ６１は、サンプル注入口及び／又は排出口となるポート７０を有している。例えば、ポートの一つは、流体サンプルが侵入することを許し、別のポートは空気が排出することを許すものである。
【００１５】
代表的な実施形態において、サンプル反応チャンバ６１は、小さな容積を有することができる。例えば、チャンバ６１は、約０．１マイクロリッターから５マイクロリッター、約０．２マイクロリッターから３マイクロリッター、又は、好ましくは約０．３マイクロリッターから約１マイクロリッターの範囲の容積を有することができる。小さな容積を備えるために、カットアウト６８は約０．０１ｃｍ２から約０．２ｃｍ２、約０．０２ｃｍ２から約０．１５ｃｍ２、又は、好ましくは約０．０３ｃｍ２から約０．０８ｃｍ２の範囲の面積を持つことができる。さらに、第１の電極１６６及び第２の電極１６４は、約１ミクロンから約５００ミクロン、好ましくは約１０ミクロンから約４００ミクロンの間、さらに好ましくは約４０ミクロンから約２００ミクロンの間の範囲で間隔を保つことができる。相対的に近接した電極間隔は酸化還元サイクルが生じることをも許し、第１の電極１６６で生成された酸化された媒介物質は第２の電極１６４へ拡散して還元され、次いで第１の電極１６６へ拡散して戻されて再び酸化される。当業者は、様々なこのような容積、領域及び／又は電極の間隔は、本開示の精神と範囲に含まれることを正しく理解しえよう。
【００１６】
一実施形態において、第１の電極層６６及び第２の電極層６４は、金、パラジウム、カーボン、銀、プラチナ、酸化スズ、イリジウム、インジウム又はそれらの混合物（例えばインジウムがドープされた酸化スズ）から作られた導電物質で構成される。さらに、電極は、絶縁シート（表示されてはいない）上に導電物質をスパッタリング、無電解めっき、又はスクリーン印刷法で処理して形成することができる。一代表的な実施形態では、第１の電極層６６と第２の電極層６４はそれぞれパラジウム及び金をスパッタして作ることができる。スペーサ６０として採用できる好適な材料は、例えば、プラスチック（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン）、シリコン、セラミック、ガラス、接着剤及びそれらの組み合わせなどの種々の絶縁材料である。一実施形態として、スペーサ６０は、ポリエステルシートのそれぞれ反対面上に感圧性又は加熱活性性の接着剤が塗布されたものであってよい。当業者は、第１の電極層６６、第２の電極層６４、及び／又はスペーサ６０に用いられるその他の種々の物質も、本開示の精神並びに範囲内にあることを正しく理解しうるであろう。
【００１７】
サンプル反応チャンバ６１内の試薬層７２の処理を行なうために、様々なメカニズム及び／又はプロセスを利用することができる。例えば、試薬層７２には、サンプル反応チャンバ６１内でスロットコーティング、チューブ末端からの塗付、インクジェット処理、およびスクリーン印刷処理などのプロセスを用いて処理を施すことができる。一実施形態では、試薬層７２は、少なくとも媒介物質と酵素とを含むことができ、第１の電極１６６上へ堆積される。好適な媒介物質の例としては、フェリシアニド、フェロセン、フェロセン誘導物、オスミウムビピリジル錯体、及びキノン誘導物が挙げられる。好適な酵素の例としては、グルコースオキシターゼ、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）補助因子を用いたグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）補助因子を用いたＧＤＨ、及びフラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）補助因子を用いたＧＤＨが挙げられる［Ｅ．Ｃ．１．１．９９．１０］。試薬層７２は、３３ｍＭカリウム・シトラコネート、ｐＨ６．８，０．０３３％プルロニックＰ１０３、０．０１７％プルロニックＦ８７，０．８５ｍＭＣａＣｌ２，３０ｍＭスクロース、２８６μＭＰＱＱ，１５ｍｇ／ｍＬアポーＧＤＨ、及び０．６Ｍフェリシアニドを含む処方で作ることができる。又は、ＰＱＱを処方から外し、かつアポ−ＧＤＨをＦＡＤ−ＧＤＨで置き換えることができる。プルロニックスはエチレンオキシド及び酸化プロピレンに基づくブロック共重合体であり、消泡剤及び／又は湿潤剤として機能することができる。
【００１８】
この処方は、網目状パラジウムの上方約１５０μｍに支持され約１０ｍ／分で移動する１３号標準規格注射針を用いて、５７０μＬ／分の割合で適用することができる。又は、一定の試薬塗布密度を維持するために、試薬中の固体濃度を５０％増量し、流速を３８０μＬ／ｍｉｎに減速することができる。網目状パラジウムには、酵素処方を施す前に２−メルカプトエタンスルホン酸（ＭＥＳＡ）を塗布することができる。１．２ｍｍ幅のチャネルが切られた厚さ９５μｍのスペーサは、７０℃で試薬層及び網目状パラジウムまで積層することができる。次に、ＭＥＳＡ−塗布織布状金は、スペーサの反対側まで積層することができる。このスペーサは、相対的に高分子量を持つ線形飽和共重合ポリエステル樹脂であるバイテルのような熱可塑性プラスチックが両面に塗布されたＰＥＴで作ることができる。この結果生成される積層は、サンプル反応チャンバの充填経路の長さが約３．５ｍｍとなるようにカットされ、全容積は約０．４μＬとなる。
【００１９】
一実施形態として、試薬層７２は第１の電極１６６の面積よりも大きな面積を有することができる。この結果、スペーサ６０の一部は試薬層７２と重なり接する可能性がある。このスペーサ６０は、試薬層７２の一部がスペーサ６０と第１の電極１６６との間にあるにも関わらず、流体が第１電極１６６へ不透性を持つように構成されうる。スペーサ６０は、試薬層７２の一部分を部分的に混合又は溶解して、少なくとも全試験時間の間電極面積を明確に保つに十分な、第１の電極１６６に対する流体不透性結合を形成する。試薬層７２が十分に乾燥していないある種の環境では、スペーサ６０は、流体不透性シールを形成することができず、その結果、流体はスペーサ６０と第１の電極１６６との間に浸潤する可能性がある。このような漏洩事象は、グルコースの測定結果を不正確なものとする可能性がある。
【００２０】
第１の電極１６６又は第２の電極１６４の何れかは、印加電圧の強度及び／又は極性に従い、作用電極として機能することができる。作用電極は、還元された媒介物質濃度に比例する制限試験電流を測定することができる。例えば、もし電流制限体が還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）であれば、試験電圧が第２の電極１６４に対して酸化還元媒介物質の電位より十分に大きい限り、それは第１の電極１６６で酸化される。このような状況では、第１の電極１６６は作用電極として機能し第２の電極１６４は対電極／参照電極として機能する。当業者は、対電極／参照電極は単に参照電極又は対電極として参照してよいことに留意すべきである。制限酸化は、測定された酸化電流は、バルク溶液から作用電極面へ拡散する還元された媒介物質の流量に比例して全ての還元された媒介物質が作用電極面で消耗され枯渇した時に生じる。バルク溶液とは、枯渇領域内に還元された媒介物質が存在しない、作用電極から十分に離れた溶液の一部を指す。試験片６２に対して特に明記しない限り、以下、試験用計器１００により印加された電位は、全て第２の電極１６４に関して記述されるものであることに留意するべきである。
【００２１】
同様に、試験電流が酸化還元媒介物質の電位より十分に低ければ、その還元された媒介物質は、制限電流として第２の電極で酸化される。このような状況では、第２の電極１６４は、作用電極として機能し、第１の電極１６６は、対電極／参照電極として機能する。
【００２２】
分析を実行するに当り、最初に、サンプル反応チャンバ６１へある量の流体サンプルをポート７０経由で注入するなどの手順が行なわれる。一実施態様において、ポート７０及び／又はサンプル反応チャンバ６１は、毛細管現象により流体サンプルがサンプル反応チャンバ６１に充填されるように構成される。第１の電極１６６及び／又は第２の電極１６４は、サンプル反応チャンバ６１の毛細管現象を促進するために親水性試薬を塗布してよい。例えば、２−メルカプトエタンスルホン酸のような親水性部分を有するチオール誘導体試薬を、第１の電極及び／又は第２の電極に塗布してよい。
【００２３】
図５は、第１の導体パッド６７ａ、６７ｂ及び第２の導体パッド６３に接続する試験用計器１００を示す簡単な概略図である。図２に示されているように、第３の導体パッド６３は、Ｕ字ノッチ６５経由での試験用計器への電気的接続を確立するために用いられる。図５に示されているように、一実施形態では、試験用計器１００は、第２の電極コネクター１０１、第１の電極コネクター（１０２ａ、１０２ｂ）、試験電圧ユニット１０６、電流測定ユニット１０７、プロセッサー２１２、メモリーユニット２１０、及び画像表示装置２０２を有することができる。第１の導体パッド６７は、６７ａ及び６７ｂの２組の突起を有することができる。代表的な一実施形態では、第１の電極コネクター１０２ａ及び１０２ｂは、それぞれ独立に、突起６７ａ及び６７ｂへ接続することができる。第２の電極コネクター１０１は、第２の導体パッド６３に接続することができる。試験用計器１００は、突起６７ａと６７ｂとの間の抵抗、即ち電気的導通を測定して、試験片６２が試験用計器１００と電気的に導通しているか否かを判定することができる。当業者は、試験用計器１００は、試験片６２が試験用計器１００に対して適切に配置されているときを判定するために、多種多様なセンサー及び回路を用いることができることを正しく理解しえよう。
【００２４】
一実施形態において、試験用計器１００は、第１の導体パッド６７と第２の導体パッド６３との間に試験用の電圧及び／又は電流を加えることができる。試験用計器１００は、試験片が挿入されていることを一度認識すると作動し始め、流体検出モードを開始する。一実施形態において、流体検出モードでは、試験用計器１００は、約１マイクロアンペアの一定電流を第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に加える。試験片６２は当初は乾燥しているため、試験用計器１００は相対的に大きな電圧を測定するものであり、この電圧は試験用計器１００の内部のアナログーデジタル（Ａ／Ｄ）変換器で制限することができる。投与過程で流体サンプルが第１の電極１６６と第２の電極１６４との間の空隙を架橋すると、試験用計器１００は測定電圧が予め定められた閾値より低い値に減少したことを検出して自動的にグルコースの試験を開始する。
【００２５】
一実施形態として、図６に示すように、試験用計器１００は規定された時間、複数の電圧を印加してグルコースの試験を行なう。複数の試験電圧の印加には、第１の時間区分ｔ１の第１の試験電圧Ｖ１、第２の時間区分ｔ２の試験電圧Ｖ２、及び第３の時間区分ｔ３の第３の試験電圧Ｖ３が含まれる。グルコースの試験時間区分ｔＧはグルコース試験を行なうための総時間を示す（しかし、必ずしも全ての時間がグルコースの試験に関係する訳ではない）。グルコース試験時間区分ｔＧは、約１秒から５秒の範囲にある。さらに、図６に示すように、第２の試験電圧Ｖ２は直流（ＤＣ）試験電圧成分とこれに重畳した交流（ＡＣ）、即ち振動する試験電圧成分を含むことができる。この重畳された交流試験電圧成分は、ｔｃａｐで表された時間区分の間印加されるものである。図６の差込図は高周波ＡＣ成分を拡大したものである。
【００２６】
任意の時間区分で測定される多値試験電流は、ナノ秒当り約１回から１００ミリ秒当り１回の範囲の頻度で発生されてよい。直列に３試験電圧を用いた一実施形態が記述されているが、当業者は、グルコース試験には異なる数の開回路及び試験電圧を用いることができることを正しく理解しえよう。例えば、代替実施形態の一つとして、グルコース試験は、第１の時間区分の間は開回路、第２の時間区分の間は第２の試験電圧、また第３の時間区分の間は第３の試験電圧を含むことができる。当業者は、名称「第１の」、「第２の」及び「第３の」は、便宜上選択されるものであり、必ずしも試験電圧が印加される順序を反映するものではないことを正確に理解しえよう。例えば、一実施形態では、第３の試験電圧が第１及び第２試験電圧の印加に先行して印加される電位波形を用いることができる。
【００２７】
一度グルコース試験が始まると、試験用計器１００は第１の試験電圧Ｖ１（例えば図６で−２０ｍＶ）を第１の時間区分ｔ１（例えば図６で１秒）の間印加することができる。第１の時間区分ｔ１は、約０．１秒から約３秒の範囲であり、好ましくは０．２秒から２秒の範囲であり、かつ最も好ましくは約０．３秒から約１秒の範囲である。
【００２８】
この第１の時間区分ｔ１は、サンプル反応チャンバ６１がサンプルで十分に満たされ、また試薬層７２が少なくとも部分的に溶解又は溶媒和するに十分な長さである。一態様では、第１の試験電圧Ｖ１は、相対的に少量の還元又は酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に相対的に近い値である。図７は、第１の時間区分ｔ１の間に、第２の時間区分ｔ２及び第３の時間区分ｔ３に比べて相対的に少量の電流が観察されることを表している。例えば、フェリシアニドおよび／またはフェロシアニドを媒介物質に用いた場合、第１の試験電圧Ｖ１は、約−１００ｍＶから約−１ｍＶの範囲、好ましくは約−５０ｍＶから約−５ｍＶ、最も好ましくは約−３０ｍＶから約−１０ｍＶの範囲に設定できる。
【００２９】
第１の試験電圧Ｖ１を印加後、試験用計器１００は、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に試験電圧Ｖ２（例えば、図６で−０．３Ｖ）を第２の時間区分ｔ２の間印加する。この第２の試験電圧Ｖ２は、制限酸化電流が第２の電極１６４で測定されるように、媒介物質酸化還元電位に対して十分大きな負の値を持つ。例えば、媒介物質にフェリシアニド及び／又はフェロシアニドを用いた場合、第２の試験電圧Ｖ２は、約−６００ｍＶから約ゼロｍＶの範囲、好ましくは約−６００ｍＶから約−１００ｍＶの範囲、更に好ましくは約−３００ｍＶとなる。
【００３０】
第２の時間区分ｔ２は、還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の生成速度を制限酸化電流強度に基づいてモニターすることができるように、十分に長くあるべきである。還元された媒介物質は、試薬層７２による酵素反応により生成される。第２の時間区分ｔ２の間において、還元された媒介物質の制限量は、第２の電極１６４で酸化され、また酸化された媒介物質の非制限量は第１の電極１６６で還元されて、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に濃度勾配が生じる。
【００３１】
代表的な実施形態において、第２の時間区分ｔ２もまた十分な量のフェリシアニドが第２の電極１６４で生成されることができるように十分に長くあるべきである。第３の試験電圧Ｖ３の間に第１の電極１６６でフェロシアニドを酸化させるための制限電流が測定されるように、第２の電極１６４において十分な量のフェリシアニドが要求される。第２の時間区分ｔ２は６０秒より短ければよく、好ましくは約１秒から約１０秒の範囲であり、さらに好ましくは約２秒から約５秒の範囲である。同様に、図６でｔｃａｐと指示された時間区分は、また時間の範囲を超えて持続してもよいが、一代表的な実施形態では約２０ミリ秒の長さである。一代表的な実施形態として、重畳された交流試験電圧成分は、第２の試験電圧Ｖ２を印加後、約０．３秒から０．４秒後に印加されて、周波数約１０９Ｈｚ、振幅約＋／−５０ｍＶの正弦波を誘発する。
【００３２】
図７は、第２の時間区分ｔ２の初めの相対的に小さなピークｉｐｂと、ピークに続く第２の時間区分ｔ２の間絶対値が漸増する酸化電流を表している。この小さなピークｉｐｂは、約１秒時点での還元された媒介物質の枯渇開始により現れる。この小さなピークｉｐｂの後の酸化電流の絶対値の漸増は、試薬層７２によるフェロシアニドの発生により引き起こされるものであり、このフェロシアニドは次いで第２の電極１６４へと拡散する。
【００３３】
第２の試験電圧Ｖ２を印加後、第３の時間区分ｔ３の間（例えば図６で１秒）、試験用計器１００は、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に第３の試験電圧Ｖ３（例えば、図６の約＋０．３Ｖ）を印加する。第３の試験電圧Ｖ３は、第１の電極１６６で制限酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に対して十分大きな正値であってよい。例えば、媒介物質としてフェリシアニド及び／又はフェロシアニドを用いる場合、第３の試験電圧Ｖ３は、約ゼロｍＶから約６００ｍＶの範囲にあり、好ましくは１００ｍＶから６００ｍＶの範囲にあり、更に好ましくは３００ｍＶである。
【００３４】
第３の時間区分ｔ３は、第１の電極１６６の近傍で還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の拡散を酸化電流強度に基づいてモニターするために十分な長さであってよい。第３の時間区分ｔ３の間、還元された媒介物質の制限量が第１の電極１６６で酸化され、また非制限量の酸化された媒介物質が第２の電極１６４で還元される。第３の時間区分ｔ３は、約０．１秒から約５秒の範囲にあり、好ましくは約０．３秒から３秒の範囲にあり、更に好ましくは０．５秒から２秒の範囲にある。
【００３５】
図７は、第３の時間区分ｔ３の始まりにある相対的に大きなピークｉｐｃとこれに続く定常電流値ｉｓｓへと減少する電流を表している。一実施形態において、第２の試験電圧Ｖ２は第１の極性を有することができ、また第３の試験電圧Ｖ３は、第１の極性と逆極性である第２の極性を有してよい。他の実施形態では、第２の試験電圧Ｖ２は、酸化還元性媒介物質の電位に対して十分に負であり、また第３の試験電圧Ｖ３は、酸化還元媒介物質電位に対して十分に正である。第３の試験電圧Ｖ３は、第２の試験電圧Ｖ２の直後に印加してよい。しかしながら、当業者は、第２及び第３の試験電圧の大きさ及び極性は、検体濃度を判定する方法に従って選択することができることを正確に理解しえよう。
【００３６】
図８は、フローダイアグラムによるグルコース濃度の一判定法を示すものである。ユーザーは、試験片を試験用計器に挿入し、その試験片にサンプルを注ぐ。ステップ１８０２に示されているように、試験用計器は、サンプルの存在を検出して試験電圧を印加する。ステップ１８０４に示されているように、試験電圧に応答して、試験用計器は試験電流を測定する。次いで、試験用計器のマイクロプロセッサーは、正確なグルコース測定が行なわれ、またシステムエラーが無いことを保証するように、結果として得られた試験電流値を処理する。
【００３７】
この方法における他のステップでは、ステップ１８０６に示されているように、対照溶液（ＣＳ）／血液識別試験を行なうことができる。ステップ１８０８に示されているように、ＣＳ／血液識別試験でサンプルが血液であると判定された場合には、方法１８００は、以下のステップを含む一連のステップへ移行する：血中グルコースアルゴリズムの適用１８１０、ヘマトクリット補正１８１２、血液温度補正１８１４、及びエラーチェック１０００；また、ＣＳ／血液識別試験がサンプルがＣＳである（即ち、血液ではない）と判定された場合には、方法１８００は、以下の一連のステップへと移行する：ＣＳグルコースアルゴリズム１８２４の適用、ＣＳ温度補正１８２６及びエラーチェック１０００。エラーチェック１０００を実行後、何らかのエラーがあるか否かを判定するためにステップ１８１８が実行される。ステップ１８２０に示されているように、エラーが無ければ、試験用計器はグルコース濃度を出力するが、エラーがあれば、ステップ１８２２に示されているように試験用計器はエラーメッセージを出力する。
【００３８】
対照溶液（ＣＳ）／血液識別試験
ＣＳ／血液識別試験１８０６には、第１の参照値及び第２の参照値を用いることができる。第１の参照値は、第１の時間区分ｔ１の間の電流値に基づくものであり、第２の参照値は、第２の時間区分ｔ２と第３の時間区分ｔ３の両区分の間の電流値に基づくものである。一実施形態では、図６の試験電圧波形を用いる場合、第１の参照値は第１の過渡電流時間に得られた電流値の総和を取ることにより得ることができる。非制限例では、第１の参照値ｉｓｕｍは、数式１により表される。
【数１】
ここで、項ｉｓｕｍは、電流値の総和であり、ｔは時間である。第２の参照値は、残留反応指数と呼ばれるものであり、数式２に示されているように、第２の時間区分の間の電流値と第３の時間区分の間の電流値との第７番目の比Ｒ７により取得される。
【数２】
ここで、ａｂｓは絶対値関数、及び３．８と４．１５は、この特定の例におけるそれぞれ第２及び第３の時間区分の秒で表された時間である。サンプルが参照溶液であるか又は血液であるかを数式１の第１の参照値及び数式２の第２の参照値に基づいて判定するために、識別基準を用いることができる。例えば、数式１の第１の参照値は予め定められた閾値と比較することができ、また数式２の第２の参照値は予め定められた閾値関数と比較することができる。この予め定められた閾値は、約１２マイクロアンペアである。この予め定められた閾値関数は、数式１の第１の参照値を用いた関数に基づくものである。さらに厳密に言えば、この予め定められた閾値関数は数式３のようになる。
【数３】
ここで、Ｚ１は、例えば約０．２のような定数である。かくして、ＣＳ／血液識別試験１８０６は、もし数式４のようであればサンプルを血液であると特定することができる。
【数４】
その他の場合には、サンプルは、参照溶液である。
【００３９】
血液グルコースアルゴリズム
サンプルが血液であると同定されれば、試験電流値に対してステップ１８１０の血液グルコースアルゴリズムが実行される。数式４に示されるグルコースアルゴリズムを用いて、第１のグルコース濃度Ｇ１が算出される。
【数５】
【００４０】
ここで、ｉ１は第１の試験電流、ｉ２は第２の試験電流、ｉ３は第３の試験電流であり、またａ、ｐ及びｚは、実験的に得ることができる校正定数である。数式４の全ての試験電流値（例えばｉ１、ｉ２、及びｉ３）には、電流の絶対値を用いる。第１の試験電流値ｉ１と第２の試験電流値ｉ２とは、第３の時間区分ｔ３の間に現れる予め定められた試験電流の一つ以上の平均値又は総和として定義されるものである。第３の試験電流値ｉ３は、第２の時間区分ｔ２の間に現れる予め定められた試験電流の一つ以上の平均値又は総和として定義されるものである。当業者は、名称「第１」、「第２」、及び「第３」は便宜上選択されたものであり、必ずしも電流値が算出される順序を反映するものではないことを正しく理解しえよう。
【００４１】
数式４は、さらに正確なグルコース濃度を与えるように変更することができる。数式５に示されているように、ｉ１項は、試験電流値の単純な総和の平均を用いる代わりに、ピーク電流値ｉｐｂとｉｐｃと定常状態電流ｉｓｓを含むように定義することができる。
【数６】
ここで、定常電流ｉｓｓの算出は、数学モデル、外挿、事前に定められた時間区分の間の平均、それらの組み合わせ、又は定常電流を算出するための任意の数のその他の方法に基づいて行なうことができる。ｉｓｓを算出するための方法のいくつかの例が米国特許第５，９４２，１０２及び６，４１３，４１０に見出され、この各々の全ての内容を本明細書の一部として援用する。
【００４２】
又は、ｉｓｓは５秒の時点の試験電流値に定数Ｋ８（例えば０．６７８）を乗ずることにより推定することができる。かくして、ｉｓｓ〜 ｉ（５） ｘ Ｋ８となる。Ｋ８項は数式６を用いて推定することができる。
【数７】
ここで、数０．９７５は、第３の試験電圧Ｖ３が印加されてからの秒数であってｉ（５）に相当し、約０．９５秒から１秒にわたる線形変化を仮定しての、０．９５から１秒の間の平均電流であり、Ｄ項は、血中における拡散係数であって典型的には約５ ｘ １０−６ ｃｍ２／ｓｅｃであり、また項Ｌは、スペーサ６０の高さを表し、約０．００９５ｃｍであると仮定する。
【００４３】
再び数式５に戻り、図６及び図７における試験電圧と試験電流波形に基づけば、ｉｐｃは、４．１秒時点における電流値であり、ｉｐｂは、１．１秒時点における試験電流値である。
【００４４】
数式４に戻り、ｉ２は次式で定義される。
【数８】
また、ｉ３は次式で定義される。
【数９】
【００４５】
数式７に示されるように、数式５は数式４と結合されて、血液サンプル中の内因性及び／又は外因性の干渉物の存在を補正してさらに正確なグルコース濃度を判定するための式を生成することができる。
【数１０】
第１のグルコース濃度Ｇ１は、血液グルコースアルゴリズムの出力であり、項ａ、ｐ及びｚは実験的に導出できる定数である。
【００４６】
ＣＳグルコースアルゴリズム
サンプルがＣＳと識別されれば、ステップ１８２４のＣＳグルコースアルゴリズムは、試験電流値を用いて実行することができる。ＣＳに対するａ、ｐ及びｚの値は、血液に対する値とは異なるが、ＣＳに対する第１のグルコース濃度Ｇ１は上記数式７を用いて算出することができる。
【００４７】
異常ヘマトクリットレベルにおける検体検出
内因性の干渉物に加えて、ある環境下での異常ヘマトクリットレベルは、グルコース測定の精度に影響を与える。それゆえに、サンプルが異常ヘマトクリットレベル（例えば約２０％又は約６０％）を有する場合でも正確である第２のグルコース濃度Ｇ２を与えるようにＧ１を修正して、ヘマトクリット補正１８１２を行なうことができる。
【００４８】
ここに、異常ヘマトクリットサンプル中のグルコース濃度を正確に測定する方法及びシステムが提供される。例えば、図９は、異常ヘマトクリットレベルを有する血液サンプルを説明する正確なグルコース濃度を算出するための方法２０００を示すフローダイアグラムである。ステップ２００１に示されるように、ユーザーは、サンプルを試験片に加えることにより試験を開始する。ステップ２００２に示されるように、第１の試験電圧Ｖ１は第１の時間区分ｔ１の間印加される。ステップ２００４に示されるように、その結果生じる試験電流は、第１の時間区分ｔ１の間測定される。ステップ２００６に示めされるように、第１の時間区分ｔ１の後に、第２の試験電圧Ｖ２が第２の時間区分ｔ２の間印加される。ステップ２００８に示されるように、結果として生じる試験電流は、第２の時間区分ｔ２の間測定される。第２の時間区分ｔ２の後に、第３の試験電圧Ｖ３が第３の時間区分ｔ３の間印加される。ステップ２０１２に示されるように、次いで、結果として生じる試験電流が第３の時間区分ｔ３の間測定される。
【００４９】
ステップ２０１４に示されるように、試験電流値は、試験用計器により集められているので、第１のグルコース濃度Ｇ１を算出することが可能である。第１のグルコース濃度Ｇ１は、数式４又は７を用いて算出することができる。次いで、ステップ２０１６に示されているように、ヘマトクリットレベルＨを算出することができる。
【００５０】
ヘマトクリットレベルは、グルコース試験時間区分ｔＧの間に取得された試験電流値を用いて推定することができる。又は、ヘマトクリットレベルＨは、第２の時間区分ｔ２と第３の時間区分ｔ３の間で取得された試験電流値を用いて推定してもよい。一実施形態では、ヘマトクリットレベルＨは、第１のグルコース濃度Ｇ１及びｉ２に基づいたヘマトクリット算出式を用いて推定することができる。代表的なヘマトクリット算出式を数式８に示す。
【数１１】
ここで、Ｈは、ヘマトクリットレベル、ｉ２は、第２の時間区分における少なくとも一電流値、Ｋ５は、第５の定数、Ｋ６は、第６の定数、及びＫ７は、第７の定数である。ＧＤＨ−ＰＱＱが酵素の場合、Ｋ５、Ｋ６及びＫ７は、それぞれ約―７６、５６及び２５０である。ＦＡＤ−ＧＤＨが酵素の場合、Ｋ５，Ｋ６及びＫ７は、それぞれ約―７３．５、５８．８及び２１３である。図１０は、数式８を用いて推定されたヘマトクリットレベルが、標準法を用いて測定された実際のヘマトクリットレベルと略線形な相関を持つことを示している。
【００５１】
ステップ２０１８に示されるように、ステップ２０１６でヘマトクリットレベルＨが算出されると、その算出値は予め定められたより下位のヘマトクリットレベルＨＬと比較される。この、下位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＬは、約３０％とすることができる。ステップ２０２０に示されるように、もしヘマトクリットレベルＨが下位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＬよりも低ければ、第１のグルコース濃度Ｇ１は、上位の予め定められたグルコース濃度ＧＵと比較される。上位の予め定められたグルコース濃度ＧＵは、約３００ｍｇ／ｄＬであってよい。ステップ２０２２に示されるように、ヘマトクリットレベルＨが下位のヘマトクリットレベルＨＬより低くなければ、そのヘマトクリットレベルＨは、上位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＬと比較される。この上位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＵは、約５０％である。ステップ２０２８に示されるように、ヘマトクリットレベルＨがＨＵよりも大きい場合には、第１のグルコース濃度Ｇ１は、下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬと比較される。この下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬは、約１００ｍｇ／ｄＬとしてもよい。ステップ２０１８及び２０２２は、ヘマトクリットレベルＨがＨＬ以上であり、かつＨＵ以下であれば、ステップ２０３４に示されているように、方法２０００は、第１のグルコース濃度Ｇ１を出力することを示している。
【００５２】
第１のグルコース濃度Ｇ１が上位の予め定められたグルコース濃度ＧＵより低い場合には、ステップ２０２４に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第１の関数を用いることができる。この第１の関数は、数式９の形式を持つ。
【数１２】
ここで、Ｋ１は、第１の定数であり、ＨＬは、下位の予め定められたヘマトクリットレベルである。一実施形態として、Ｋ１及びＨＬは、それぞれ約−０．００４及び３０％である。
【００５３】
しかしながら、第１のグルコース濃度Ｇ１が上位の予め定められたグルコースレベルＧＵ以上であれば、ステップ２０２６に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第２の関数を用いることができる。第２の関数は、数式１０の形式をとることができる。
【数１３】
ここで、Ｋ２は、第２の定数であり、またＧｍａｘは予め定められた最大グルコース濃度である。一実施形態として、Ｋ２及びＧｍａｘは、それぞれ約−０．００４及び約６００ｍｇ／ｄＬとしてよい。数式９及び１０に対する補正値Ｃｏｒｒは、約−５から約ゼロの範囲に制限することができる。このため、Ｃｏｒｒが−５より小さければ、Ｃｏｒｒは−５に設定され、またＣｏｒｒがゼロより大きければ、Ｃｏｒｒはゼロに設定される。
【００５４】
もし第１のグルコース濃度Ｇ１が下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬ未満であれば、ステップ２０３０に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第３の関数を用いることができる。この第３の関数は、数式１１の形式をとることができる。
【数１４】
しかしながら、第１のグルコース濃度Ｇ１が下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬ以上であれば、ステップ２０３２に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第４の関数を用いることができる。この第４の関数は、数式１２の形式をとることができる。
【数１５】
ここで、Ｋ４は、第４の定数であって約０．０１１としてよい。数式１２に対する補正値Ｃｏｒｒは、約ゼロから約６の範囲に制限してよい。このため、Ｃｏｒｒは、ゼロより小さければゼロに設定され、６より大きければ６に設定される。
【００５５】
ステップ２０２４において、第１の関数を用いてＣｏｒｒを算出した後、ステップ２０３６において、第１のグルコース濃度が１００ｍｇ／ｄＬと比較される。第１のグルコース濃度が１００ｍｇ／ｄＬ未満であれば、ステップ２０３８に示されるように、第１の補正式を用いて第２のグルコース濃度が算出される。１００ｍｇ／ｄＬは、グルコース閾値を表し、かつ制限数と解釈されるべきではないことに注意すべきである。一実施形態として、グルコース閾値は、約７０ｍｇ／ｄＬから約１００ｍｇ／ｄＬの範囲である。第１の補正式は、数式１３の形式をとることができる。
【数１６】
第１のグルコース濃度Ｇ１がステップ２０３６に基づき１００ｍｇ／ｄＬ以上であれば、第２のグルコース濃度Ｇ２は、ステップ２０４０に示されているように、第２の補正式を用いて算出される。第２の補正式は、数式１４の形式をとることができる。
【数１７】
第２のグルコース濃度Ｇ２は、ステップ２０３８又は２０４０の何れかで算出された後、ステップ２０４２でグルコース測定値として出力される。
【００５６】
ステップ２０２６、２０３０又は２０３２でＣｏｒｒを算出後、ステップ２０４０に示されているように、第２のグルコース濃度Ｇ２は、数式１４を用いて算出することができる。Ｃｏｒｒが（第３の関数に対して）ゼロに等しい場合、第２のグルコースＧ２は、第１のグルコース濃度Ｇ１と等しくなり、ステップ２０４２においてグルコース測定値として出力される。
【００５７】
異常ヘマトクリットレベルを有する血液サンプル中の正確なグルコース濃度を算出するための方法２０００は、数人のドナーからの血液を用いて実証された。図１１は、広範囲のヘマトクリットレベル及びグルコース濃度を有する血液にバイアスを与えて複数の試験片で試験したバイアスプロットを表している。更に具体的にいえば、図１１は、広範囲のヘマトクリットを有する全血サンプルが新しい試験システムの正確さ及び精度に及ぼす影響を表している。図に示されているように、ＹＳＩ２７００（Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、オハイオ州イエロースプリング）に関するセンサー応答の偏りが、血漿グルコース濃度に対して描画されている。このデータは、３バッチのセンサーと４人の血液ドナーとを用いて得られたものである。ヘマトクリットは、サンプルにグルコースを注入する前に２０％（四角形）、３７−４５％（円）又は６０％（三角形）に調整された。これらのデータは、電気化学的測定に対する薄層セル及び３―パルス解決法が、血中グルコース試験システムの試験性能を改善する機会を提供することを示唆している。このため、ヘマトクリットレベルＨ及び第１のグルコース濃度Ｇ１に依存する補正値Ｃｏｒｒを用いることにより、血液サンプルが異常ヘマトクリットレベルを有する場合においてさえも、さらに正確に第２のグルコース濃度Ｇ２を測定することができる。
【００５８】
血液温度補正
図８へ戻り、温度の低減効果でグルコース濃度の正確さの改善を図るために、血液温度補正１８１４を試験電流値に適用することができる。温度補正されたグルコース濃度を算出するための方法は、温度の値の測定と第２の補正値Ｃｏｒｒ２の算出とを含む。この第２の補正値Ｃｏｒｒ２は、温度の値と第１のグルコース濃度Ｇ１又は第２のグルコース濃度Ｇ２の何れかに基づくものであるが、Ｇ１及びＧ２は前述したように温度補正を含まない。従って、第２の補正値Ｃｏｒｒ２は、グルコース濃度Ｇ１又はＧ２を温度補正するために用いられる。
【００５９】
図１２は、血液温度補正を適用するための方法１８１４の一実施形態を示すフローダイアグラムである。はじめに、例えばステップ１８１０による第１のグルコース濃度Ｇ１又はステップ１８１２による第２のグルコース濃度Ｇ２などの温度補正がなされていないグルコース濃度が取得される。血液温度補正は、Ｇ１又はＧ２の何れかで実施されるが、簡単のため、Ｇ２を用いて血液の温度補正につき記述する。
【００６０】
方法１８１４におけるステップ１９１０に示されるように、ある温度値が測定される。この温度は、サーミスタ又はその他の試験用計器に組み込まれた温度表示装置、又はその他の数多の方法又は手段を用いて測定することができる。続いて、その温度の値Ｔが第１の温度閾値Ｔ１より大きいか否かを判定するための判定が行なわれる。図１２に示されるように、この温度閾値Ｔ１は約１５℃である。温度の値Ｔが１５℃より大きければ、ステップ１９１４に示されるように、第２の補正値Ｃｏｒｒ２を決定するために第１の温度関数が適用される。温度の値Ｔが１５℃以下であれば、ステップ１９１６に示されるように、第２の補正値Ｃｏｒｒを決定するために第２の温度関数が適用される。
【００６１】
第２の補正値Ｃｏｒｒ２を算出するための第１の温度関数は、数式１５の形式に表される。
【数１８】
ここで、Ｃｏｒｒ２は補正値、Ｋ９は第９番目の定数（例えばＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．５７及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．８９）、Ｔは温度の値、ＴＲＴは室温の値（例えば２２℃）、Ｋ１０は第１０番目の定数（例えばＧＤＨ−ＰＱＱに対しては０．０００２３及びＦＡＤ−ＧＤＨに対しては０．０００７７）及びＧ２は第２のグルコース濃度である。ＴがＴＲＴに略等しい場合には、Ｃｏｒｒ２は、約ゼロである。ある例では、第１の温度関数は、所定の周囲条件では変動が縮小するような室温での補正を原則的に行なわないように構成できる。第２の補正値Ｃｏｒｒ２を算出するための第２の温度関数は、数式１６の形式にできる。
【数１９】
ここで、Ｃｏｒｒ２は補正値、Ｋ１１は第１１番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．５７及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．８９）、Ｔは温度の値、ＴＲＴは室温の値、Ｋ１２は第１２番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．０００２３及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．０００７７）、Ｇ１は第１のグルコース濃度、Ｋ１３は第１３番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．６３及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して１．６５）、Ｔ１は第１の温度閾値及びＫ１４は第１４番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．００３８及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．００２９）である。
【００６２】
ステップ１９１４又は１９１６を用いてＣｏｒｒ２が算出された後、Ｃｏｒｒ２が予め定められた範囲に収まるよう保証するために、２〜３の打ち切り処理が行なわれ、これにより異常値の危険性が軽減される。ある実施形態では、ステップ１９１８及び／又はステップ１９２２を用いてＣｏｒｒ２の範囲を−１０から＋１０の範囲に制限することができる。ステップ１９１８では、Ｃｏｒｒ２が１０より大きいか否かの判定が行なわれる。Ｃｏｒｒ２が１０より大きければ、ステップ１９２０に示されているように、Ｃｏｒｒ２は１０に設定される。Ｃｏｒｒ２が１０以下であれば、次いで、ステップ１９２２に示されるように、Ｃｏｒｒ２が−１０未満であるか否かの判定が行なわれる。ステップ１９２４に示されるように、Ｃｏｒｒ２が−１０未満であれば、Ｃｏｒｒ２は−１０に設定される。Ｃｏｒｒ２の値が既に−１０と＋１０の範囲にあれば、一般的に打ち切り処理は不要である。
【００６３】
Ｃｏｒｒ２が決定されると、ステップ１９２８又はステップ１９３０の何れかを用いて、温度補正されたグルコース濃度を算出することができる。ステップ１９２６において、温度補正されていないグルコース濃度（例えばＧ２）が１００ｍｇ／ｄＬであるか否かの判定が行なわれる。Ｇ２が１００ｍｇ／ｄＬ未満であれば、温度補正されたグルコース濃度Ｇ３は、補正値Ｃｏｒｒ２を第２のグルコース濃度Ｇ２に加えることにより、数式１７を用いて算出することができる。
【数２０】
Ｇ２が１００ｍｇ／ｄＬ以上であれば、温度補正されたグルコース濃度Ｇ３は、Ｃｏｒｒ２を１００で割って１を加え、これに第２のグルコース濃度Ｇ２を乗ずることにより、数式１８を用いて算出することができる。
【数２１】
【００６４】
温度の影響が補正された第３のグルコース濃度が決定されると、ステップ１９３２に示されるように、第３のグルコース濃度は、出力される。
【００６５】
血液温度補正に対するこの方法１８１４は、グローブボックス中の血液を用いて約５℃から４５℃の温度範囲にわたり実証された。この血液サンプルは、約２０から５０％の範囲のヘマトクリット、及び約２０から６００ｍｇ／ｄＬ範囲相当の血漿グルコース濃度を有するものであった。グローブボックスは、予め定められた温度を保持することができる密閉室であった。グローブボックスのグローブ部は、外部の試験者がグローブボックスの内部でグルコース試験を実施できるようになっていた。試験者は、試験用計器に試験片を挿入し、試験資料は制御された温度及び相対湿度（ＲＨ）の環境で採取された。ＲＨは、試験期間中、サンプル液滴の蒸発を相対的に低いレベルに維持するために、約６０％に維持された。一般的に、ＲＨは、試験用計器上での凝結を防ぐために、高くしすぎるべきではない。血液は、グローブボックスの外部で３７℃の温度平衡下におかれ、パラフィルム上へピペットで移され、迅速にグローブボックス内へ移され、試験片へ注がれた。この細かいところまで配慮された方法は、指から採血された毛細血管の血の投与シミュレーションを可能にするものであった。図１３は、試験用計器に温度補償機能が備えられていない場合の血液試験の結果には、実質上、温度バイアスがかかっていることを示している。バイアスの約８３．４％のみが参照グルコース濃度の１５％、即ち１５ｍｇ／ｄＬ内にあったためである。対照的に、図１４に見られるように、試験用計器に温度補償がある場合には、血液試験の結果のバイアスは、はるかに少ない。図１３の結果と比較した場合、参照グルコース値の１５％、即ち１５ｍｇ／ｄＬ範囲外のバイアス率は、はるかに僅少であったためである。
【００６６】
対照溶液温度補償
図１５は、ＣＳ温度補正を適用する方法１８２６の一実施形態を描写するフローダイアグラムである。このＣＳ温度補正は、Ｃｏｒｒ２を算出するための温度関数が異なる点を除き、血液温度補正に類似している。
【００６７】
はじめに、例えばステップ１８２４から得られた第１のグルコース濃度のように、温度補正を施されていないグルコース濃度が得られる。次いで、ステップ１９１０に示されるように、温度の値が測定される。ステップ１９３４に示されるように、ＣＳに対する第２の補正値Ｃｏｒｒ２を測定するために第３の温度関数が適用される。第２の補正値Ｃｏｒｒ２を算出するための第３の温度関数は、数式１９の形式となる。
【数２２】
ここで、Ｋ１５は第１５番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．２７及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．２７５）、Ｔは温度の値、ＴＲＴは室温（例えば２２℃）、Ｋ１６は第１６番目の定数（例えばＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．００１１、及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．０００１４）及びＧ２は第２のグルコース濃度である。
【００６８】
ステップ１９３４を用いてＣｏｒｒ２が算出された後、Ｃｏｒｒ２が予め定められた範囲に収まるよう保証するために、２〜３の打ち切り処理が行なわれる。一実施形態として、図２０に示されるように、ステップ１９１８及び／又は１９２２を用いてＣｏｒｒ２を−１０から＋１０の範囲となるように制限することができる。ステップ１９１８において、Ｃｏｒｒ２が１０より大きいか否かが決定される。Ｃｏｒｒ２が１０より大きければ、ステップ１９２０に示されているように、Ｃｏｒｒ２を１０に設定することができる。Ｃｏｒｒ２が１０以下ならば、ステップ１９２２に示されるように、Ｃｏｒｒ２が−１０未満であるか否かの判定がなされる。ステップ１９２４に示されるように、Ｃｏｒｒ２は−１０未満であれば−１０に設定される。
【００６９】
Ｃｏｒｒ２が決定されると、ステップ１９２８又は１９３０を用いてＣＳに対して温度補正されたグルコース濃度を算出することができる。ステップ１９２６において、温度補償がされていないグルコース濃度（例えばＧ１）が１００ｍｇ／ｄＬ未満であるか否かの決定が行なわれる。Ｇ１が１００ｍｇ／ｄＬ未満であれば、ステップ１９２８に示されるように、Ｇ１＋Ｃｏｒｒ２によって第３のグルコース濃度Ｇ３が算出される。Ｇ１が１００ｍｇ／ｄＬ以上であれば、ステップ１９３０に示されるように、温度補正濃度を得るためにＣｏｒｒ２を１００で割り、１を加算し、第２のグルコース濃度を乗じることにより第３のグルコース濃度Ｇ３を算出することができる。温度の影響が補正されたＣＳに対する第３のグルコース濃度が算出されると、ステップ１９３２に示されているように、方法１８００の次のステップ又はエラーチェック１０００に対して、この値が出力される。
【００７０】
ＣＳ温度補正のための方法１８２６は、約５℃から４５℃の温度範囲のグローブボックス中で実証された。相対湿度（ＲＨ）は、約６０％に維持された。図１６は、計器に温度補正機能がない場合、ＣＳの結果には実質的な温度バイアスがかかっていることを示している。結果のかなりの部分が参照グルコース値の１５％即ち１５ｍｇ／ｄＬの範囲外となるためである。対照的に、図１７に見られるように、試験用計器に温度補正がある場合には、血液試験の結果におけるバイアスははるかに僅少である。グルコース値の１５％、即ち１５ｍｇ／ｄＬの範囲外には測定結果は無かったためである。
【００７１】
システムエラーの同定
試験を実行する場合のユーザーエラー、試験用計器エラー、及び試験片不良を含む多様なシステムエラーを同定するための様々な実施形態もまた提供される。システムは、部分充填又は二重充填されたサンプルチャンバを用いた試験を識別できるように構成される。また、このシステムは、試験の完全性を危うくするサンプルチャンバからの漏洩状態、及び／又はシステムのある部分（例えば、試験片）の損傷状態を同定可能に構成される。
【００７２】
例えば、図１８は、検体測定の実施時のシステムエラーを同定する方法１０００の典型的な実施形態を示すフローダイアグラムである。ステップ１００２に示されるように、ユーザーは、サンプルを試験片に加えることにより試験を開始する。サンプルが加えられた後、ステップ１００４ａに示されているように、試験用計器は、第１の時間区分ｔ１の間、第１の試験電圧Ｖ１を印加する。次いで、ステップ１００５ａに示されるように、結果として生じた試験電流が第１の時間区分ｔ１の間測定される。第１の時間区分ｔ１の間、試験用計器は、二重投与チェック１００６ａ及び最大電流チェック１０１２ａを実行する。二重投与チェック１００６ａ又は最大電流チェック１０１２ａが失敗した場合、試験用計器は、ステップ１０２８に示すようにエラーメッセージを表示する。二重投与チェック１００６ａ及び最大電流チェック１０１２ａの両方がパスすれば、ステップ１００４ｂに示されるように、試験用計器は、第２の時間区分の間、第２の試験電圧を印加することができる。
【００７３】
結果として生じる試験電流は、ステップ１００５ｂに示されるように、第２の時間区分ｔ２の間測定される。第２の試験電圧Ｖ２の印加の間、試験用計器は十分量チェック１０３０、二重投与チェック１００６ｂ、最大電流チェック１０１２ｂ及び最小電流チェック１０１４ｂを実行する。ステップ１０３０、１００６ｂ、１０１２ｂ又は１０１４ｂの一つを失敗すれば、ステップ１０２８に示すように、試験用計器は、エラーメッセージを表示する。ステップ１０３０、１００６ｂ、１０１２ｂ及び１０１４ｂのチェック全てをパスすれば、ステップ１００４ｃに示されるように、試験用計器は、第３の電圧Ｖ３を印加する。
【００７４】
結果として生じた試験電流は、ステップ１００５ｃに示されるように、第３の時間区分に対して測定される。第３の電圧Ｖ３の印加している間、試験用計器は、二重投与チェック１００６ｃ、最大電流チェック１０１２ｃ、最小電流チェック１０１４ｃ、高抵抗チェック１０２２ｃ及びサンプル漏洩チェック１０２４ｃを実行することができる。ステップ１００６ｃ、１０１２ｃ、１０１４ｃ、１０２２ｃ及び１０２４ｃの全てのチェックをパスすれば、ステップ１０２６に示されているように、試験用計器は、グルコース濃度を表示する。ステップ１００６ｃ、１０１２ｃ、１０１４ｃ、１０２２ｃ及び１０２４ｃのチェックの一つに失敗すれば、ステップ１０２８に示されているように、試験用計器は、エラーメッセージを表示する。以下にシステムチェック及びそのようなシステムチェックを用いてどのようにエラーが同定されるかを記述する。
【００７５】
十分量チェック
十分量チェックを行なうための実施形態の一つとして、容量測定が用いられる。容量測定は、原理的に電極―溶液界面にイオン層が形成された結果生じるイオン二重層容量を測定するものである。この容量の大きさは、サンプルで覆われた電極の面積に比例する。一旦、容量の大きさが測定されると、その値が閾値よりも大きければ、その試験片は、正確な測定を行なうために十分な溶液容積を有するものであり、グルコース濃度が出力される。しかし、その値が閾値以下であれば、その試験片は、正確な測定を行なうために十分な溶液容積を有するものではなく、エラーメッセージが出力される。
【００７６】
非制限実施例として、試験片上の容量検査を行なうための方法および装置が米国特許第７，１９５，７０４号及び第７，１９９，５９４号に記載されており、それぞれの全ての開示内容を本明細書の一部として援用する。容量を測定するための一方法では、その試験片に直流成分並びに振動成分が印加される。このような事例では、容量値を決定するために、以下に詳述するように、結果として生じる試験電流を数学的に処理して算出する。
【００７７】
一般的に、制限試験電流が明確な境界面を有する（即ち、容量測定中に面積が変化しない）作用電極に現れる場合には、電気化学試験片により最も正確で精密な容量測定を行なうことができる。時不変で明確な電極境界面は、前記の電極とスペーサ間がしっかり密封されている場合に現れる。試験電流は、グルコースの酸化または電気化学的腐食の何れかの原因で電流が急激に変化しているときでなければ、比較的一定である。または、グルコースの酸化に起因して見られることがある、信号の増加が電気化学的崩壊に伴う信号の減少と実質的に平衡している時間もまた容量を測定するために適した時間区分である。
【００７８】
サンプルのスペーサ６０と第１の電極６６との間で漏洩がある場合には、第１の電極１６６の表面電位はサンプルを投与後に時間と共に変化する可能性がある。 試験片の一実施形態では、試薬層７２は、スペーサ６０と第１の電極層６６との間の試薬層７２の一部を齎すカットアウト領域６８よりも大きな面積を有することができる。 ある環境下では、試薬層７２の一部をスペーサ６０と第１の電極６６との間に置くことは、試験時の湿潤電極領域を増加させる。この結果、試験中に、第１の電極の面積を時間と共に増大させる漏洩が生じ、これが順次容量測定を歪める可能性がある。
【００７９】
これと対照的に、第２の電極１６４とスペーサとの間には試薬層が無いため、第１の電極１６６に比べて第２の電極１６４の面積は時間的に一層安定している。このため、サンプルはスペーサ６０と第２の電極１６４との間で漏洩が少ない傾向がある。第２の電極１６４における制限試験電流を用いる容量測定は、このように、試験中に面積が変化しないためさらに精密である。
【００８０】
図６に戻り、試験片中で液体が検出されると、その液体の充填具合をモニターし、また、対照溶液と血液とを識別するために約１秒間、第１の試験電圧Ｖ１（例えば、−２０ｍＶ）を電極間に印加する。数式１において、試験電流は約０．０５から１秒まで用いられる。この第１の試験電圧は、第１の電極と第２の電極で起きる電気化学的反応によりセル中のフェロシアニドの分布が可能な限り乱されないように、相対的に低く設定される（即ち、試験電圧は、媒介物質の酸化還元電位の大きさと同程度である）。
【００８１】
第２の試験電圧Ｖ２（例えば、−３００ｍＶ）は、更に大きな絶対振幅を有するものであって、第２の電極１６４で制限電流が測定されるように第１の試験電圧Ｖ１の後に印加される。第２の試験電圧Ｖ２は、ＡＣ電圧成分とＤＣ電圧成分とを含むことができる。ＡＣ電圧成分は、第２の試験電圧Ｖ２印加後の予め定められた時間に印加され、かつ、周波数が約１０９Ｈｚ、振幅が約＋／−５０ｍＶの正弦波とすることができる。好適な実施形態では、この予め定められた時間は、第２の試験電圧Ｖ２の印加後の約０．３秒から約０．４秒の範囲の時間である。または、予め定められた時間は、時間の関数としての試験過渡電流のスロープが約ゼロの時間である。他の実施形態では、予め定められた時間は、ピーク電流値（例えばｉｐｂ）が約５０％減少するために必要な時間である。ＤＣ電圧に関しては、この成分は第１の試験電圧の開始時に印加することができる。このＤＣ電圧成分は、第２の電極で制限試験電流を生じさせるに十分な大きさ、例えば、この第２の電極に対して約−０．３Ｖである。
【００８２】
図４Ｂによる場合、試薬層７２は、絶対ピーク電流Ｉｐｂの大きさを絶対ピーク電流ｉｐｃの大きさに比べて相対的に低くさせる第２の電極１６４上へは塗布されない。試薬層７２は、検体の存在下で還元された媒介物質を生成するように構成され、第１の電極に近接した還元された媒介物質の総量が相対的に大きな絶対ピーク電流ｉｐｃに関与する。一実施形態では、少なくとも試薬層７２の酵素部分は、サンプルが試験片に投与される場合、第１の電極から第２の電極へ実質的に拡散しないように構成することができる。
【００８３】
ｉｐｂ後の試験電流は、約１．３秒の平坦領域へ落ち着く傾向があり、次いで、この電流は、試薬層７２が塗布された第１の電極１６６で生成された還元された媒介物質が、試薬層７２の塗布がされていない第２の電極１６４へ拡散するに従い再び増加する。一般的に、グルコースアルゴリズムは、約１．３から１．４秒の試験時間区分の前後の試験電流値を必要とする。例えば、数式７では、ｉｐｂは１．１秒で測定され、試験電流は、次式に用いるためにその１．４秒後に測定される。
【数２３】
【００８４】
一実施形態として、容量測定は、約１．３秒から約１．４秒の比較的平坦な電流値領域で行なわれる。一般的に、容量が１秒前で測定されると、この容量測定は、ＣＳ／血液識別試験１８０６に用いる相対的に低い第１の試験電圧Ｖ１に干渉することとなる。例えば、−２０ｍＶの直流電圧成分に重畳した＋／−５０ｍＶオーダーの交流電圧成分は、測定された試験電流に著しい摂動を引き起こす。交流電圧成分は、第１の試験電圧に干渉するのみならず１．４秒後に測定される試験電流をも著しく摂動させ、同様に血中グルコースアルゴリズム１８１０にも悪影響を与えることとなる。数多の試験並びに実験により、驚くべきことに、約１．３秒から約１．４秒の間の時間で容量測定を行えば、ＣＳ／血液識別試験あるいはグルコースアルゴリズムに妨害されることの無い、正確かつ高精度の測定ができることが最終的に確認できた。
【００８５】
第２の試験電圧Ｖ２の後に、第３の試験電流Ｖ３（例えば＋３００ｍＶ）が印加され、試薬層７２が塗布された第１の電極１６６で測定されるべき試験電流が生じる。第１の電極上に試薬層を設けることによりスペーサ層と電極層との間における液体の浸透が可能となり、これにより電極面積が増大する。
【００８６】
図６に示すように、代表的な実施形態の一つとして、１０９Ｈｚ ＡＣ試験電圧（±５０ｍＶ ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）が時間区分ｔｃａｐの間に２周期分印加される。その第１の周期は、状態調節パルスとして用いられ、第２の周期は容量を測定するために用いられる。容量の推定値は、交流（ＡＣ）電流波形の一部分にわたる試験電流を加算し、直流（ＤＣ）電流オフセットを減算し、ＡＣ試験電圧の振幅およびＡＣ周波数でその結果を正規化することにより得られる。この算出は、サンプルで充填された場合の試験片サンプルチャンバに左右される試験片の容量の基準を規定する。
【００８７】
一実施形態として、この容量は、入力ＡＣ電圧がＤＣオフセットと交差する点、即ち、入力電圧のＡＣ成分がゼロとなる時点（ゼロ交差点）のどちらかの側でＡＣ波長の四分の一の時間にわたり試験電流を加算することにより測定される。以下に、これが容量の測度に如何にして変換されるかを詳述する。数式２０は、試験電流強度を時間区分ｔｃａｐの間の時間関数として表している。
【数２４】
ここに、項
【数２５】
は、一定の試験電圧成分により誘起させられた試験電流を表す。一般に、ＤＣ電流成分は（フェロシアニドを生成する進行性グルコース反応のために）時間に対して線形に変化すると考えられ、このために、時間ゼロ（ゼロ交差点）におけるＤＣ電流であるｉ０およびＤＣ電流の時間変化のスロープｓにより表される。ＡＣ電流成分は次式により表される。
【数２６】
ここで、Ｉは電流波形の振幅、ωはその角周波数、およびφは入力電圧波形に対する位相シフトである。項ωはまた次式により表される。
【数２７】
ここで、ｆはヘルツで表されたＡＣ波形の周波数である。項Ｉは、また数式２１のように示される。
【数２８】
ここで、Ｖは印加電圧信号の振幅であり、｜Ｚ｜は、複素インピーダンスの大きさである。項｜Ｚ｜はまた数式２２のように表すことができる。
【数２９】
ここで、Ｒはインピーダンスの実数部、およびＣは、容量である。
【００８８】
数式２０は、ゼロ交差点前の四分の一波長からゼロ交差点後の四分の一波長まで積分されて数式２３が求まる。
【数３０】
この式は簡略化されて数式２４となる。
【数３１】
数式２１を数式２０へ代入し、次いで数式２３へ代入して整理することにより、数式２５が得られる。
【数３２】
数式２５の積分項は、数式２６に表された電流の総和を用いて近似することができる。
【数３３】
ここに、試験電流ｉｋは、ゼロ交差点前の四分の一波長からゼロ交差点後の四分の一波長まで加算される。数式２６を数式２５へ代入することにより数式２７が得られる。
【数３４】
この式で、ＤＣオフセット電流ｉ０は、ゼロ交差点前後の正弦の一周期にわたる試験電流を平均化することにより得られる。
【００８９】
他の実施形態においては、容量測定は、電圧ゼロ交差点前後の電流ではなく、電流の最大ＡＣ成分を加算して行われる。このため、数式２６において、電圧ゼロ交差点前後の四分の一波長の加算ではなく、試験電流は、電流最大値前後の四分の一波長の区間で積分される。これは、ＡＣ励起に応答する回路素子が純容量性であることと同じであり、このためφはπ／２である。従って、数式２４は、数式２８にまとめられる。
【数３５】
非塗布電極は、電流の流れの直流成分、即ち実数成分がＡＣ励起で用いられる電圧の範囲にわたり電圧と独立であるように分極されるため、これはこの場合において妥当な仮定である。従って、ＡＣ励起に応答するインピーダンスの実数部は無限大となり、純容量性素子であることを意味する。次いで、数式２８は、数式２５と用いられて、積分近似を必要としない簡略な容量式となる。最終的な結果、電流を電圧ゼロ交差点の前後で加算するのではなく、ＡＣ電流成分の最大値の前後で加算するとき、容量測定は一層高精度となる。
【００９０】
代表的な一実施形態として、試験用計器のマイクロプロセッサは、グルコース濃度の算出に際し重い負荷を負うこととなる。このような場合、容量データ収集は、試験の開始時点ではなく、終始途上で行われる必要があるため、グルコース濃度の測定が完了するまで容量測定データの処理を延期する必要がある。このため、グルコース測定部分の測定が完了すると容量を算出することができ、また、容量が予め定められた閾値より小さければ、部分充填エラーフラグを立てることとなる。
【００９１】
ある環境下では、容量の測定は、周囲の温度に左右される。電極充填量を測定するために正確かつ精密な方法で容量を測定するために、数式２９に示されているように、血液の温度補正を用いて温度の影響を除去することができる。
【数３６】
ここに、Ｃａｐｃｏｒｒは、温度補正容量値、Ｃａｐは、容量およびＴは、温度である。
【００９２】
温度の影響は、数式３０に示されるように、ＣＳに対する温度補正を用いて除去することができる。
【数３７】
数式２９および３０から得られた温度補正容量値は、部分的に充填された試験片の同定に用いることができる。
【００９３】
下記の表１に例証されているように、血液と対照溶液に対しては、異なる温度補正容量閾値が必要である。閾値は、一般的に、平均より低い４標準偏差単位に設定するとよい。統計的には、これは、完全充填が部分充填と同定されない確度が９９．９９４％に等しいことである。血液に対する温度補正容量閾値は、４５０ｎＦであり、対照溶液に対する相当値は約５６０ｎＦである。これらの値は、試験用計器のメモリ部にプログラムされる。これに代わる実施形態では、閾値を操作者の使用目的に従って調節することができる。
【００９４】
【表１】
【００９５】
図１９のグラフは、容量と参照グルコース測定結果（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）に対するバイアスとの相関を表している。測定されたグルコース濃度は、基準測定装置を用いて行われたグルコース測定結果とバイアスとを比較することにより、バイアスに変換された。数片の試験片が多様な血液量で充填され、また、容量およびグルコース濃度が図６の試験電圧波形を用いて測定された。さらに詳しくは、この容量は、試験電流が相対的に大きくかつ時間に対して迅速に減少する第３の試験電圧区分で測定された。さらに、容量測定は、試薬層被膜が施された第１の電極上に制限試験電流が現れる区分で行われた。
【００９６】
ＹＳＩに対するバイアスの主因が液体による電極の部分被覆率ならば、ＹＳＩバイアスとの相関がとられた場合、容量の値は、相対的に散乱の少ない直線となるべきである。例えば、ＹＳＩに対する５０％の負バイアスは、容量が完全充填試験片と比較して５０％減少することに相当する。このため、試験片―試験片バイアス変動が相対的に小さければ、図１９におけるデータ点の相対的に大きな散乱は、容量測定の相対的に大きな変動に起因するものとみなされる。容量変動は、一般に試験電流値が相対的に一定でない第３の試験電圧区分で容量測定を行うことにより生じる。
【００９７】
容量測定における相対的に大きな散乱は、非常に多くの完全充填試験片を不合格とすることになる。さらに、大きな容量変動は、容量測定のいくつかをバイアスが低いものとし、そのため、十分充填閾値より低いものとし、部分充填であると誤って同定することとなる。
【００９８】
図２０のグラフは、（約１．３秒時点で測定された）容量と基準グルコース測定値（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）に対するバイアスとの相関を表している。数片の試験片がさまざまな量の血液で充填され、また容量およびグルコース濃度は、図６の試験電圧波形を用いて測定された。さらに詳しくは、この容量は、試験電圧が相対的に一定な第２の試験電圧Ｖ２の時間区分で測定された。さらに、容量測定は、試薬層被膜のない第２の電極上に制限試験電流が生じる時間区分で行われた。図１９に比べて、図２０のデータは容量値の散乱が少ないことを表している。
【００９９】
図２１のグラフは、（約１．３秒で測定された）容量と基準グルコース測定値（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）との相関を表している。数片の試験片が色々な量のＣＳで充填され、また、図６の試験電圧波形を用いて容量およびグルコース濃度が測定された。図２０と同様に、図２１のデータは、この時間区分の間で実行された場合、容量は相対的に変動量が少ないことを表している。
【０１００】
二重投与
二重投与は、ユーザーが不十分な血液量をサンプル反応チャンバに注ぎ、続いて、更にこのサンプル反応チャンバを満たすために血液を追加投与する場合に起こる。ユーザーの指先または不安定な指から搾り出された血液量は、二重投与事故を起こすことがある。今までに開示されたシステム及び方法は、このような二重投与事故を識別するように構成することができる。例えば、図２２は、試験過渡電流を表し、この過渡期間には、第２の検査時間区分ｔ２の間にユーザーが二重投与を行いスパイクが観測される（実線を参照）。二重投与事故が無い場合には、試験過渡電流はピークを持たない（図２２の破線を参照）。
【０１０１】
二重投与は、グルコース試験の測定値を不正確なものとする。このため、二重投与を識別し、計器が潜在的に不正確な測定値を出力する代わりにエラーメッセージを出力するようにすることが好適である。電極の一部分のみがサンプルで湿潤する場合には、電極面積が実質的に減少するため、二重投与では、まず、観測される試験電流量の減少が生じる。一度ユーザーが第２番目の投与を行うと、有効電極面積の急激な増大および乱れのために、より多くの還元された媒介物質が作用電極近傍に運ばれるため、電流スパイクが発生する。さらに、試薬層の一部は、全試験時間に渡りサンプルによって湿潤されないため、フェロシアニドの生成は、より少ない。このため、グルコースアルゴリズムで用いられる試験電流が二重投与により抑制されたり強調されれば、グルコース測定の結果は、不正確となる。
【０１０２】
二重投与の同定方法（１００６ａ、１００６ｂまたは１００６ｃ）には、第２の試験電流および第３の試験電流の測定が含まれ、この第２の試験電流は第３の試験電流の前に現れる。第３の試験電流の絶対値と第２の試験電流の絶対値との差に基づいて二重投与を同定する数式を用いることができる。この差が予め定められた閾値より大きければ、試験用計器は、二重投与を示すエラーメッセージを出力する。二重投与を同定するための方法は、試験電流が試験用計器によって収集されるにつれて直列に複数回実行される。この数式は、二重投与が生じたか否かを決定するための差Ｚ２を算出する数式３１の形式を有する。
【数３８】
ここに、ｉ（ｔ）は第２の試験電流、ｉ（ｔ＋ｘ）は第３の試験電流、ｔは第２の試験電流の時間、およびｘは電流測定間の時間の増分である。値Ｚ２が予め定められた約３マイクロアンペアの閾値より大きければ、試験用計器は、二重投与によるエラーメッセージを出力する。ここに開示された予め定められた閾値は、試験片１００および図６の試験電圧波形の使用法を説明するものである。図６において、作用電極および参照電極共に面積約０．０４２ｃｍ２を有し、２電極間の距離は、約９０ミクロンから約１００ミクロンの範囲にある。当業者には明らかなように、この様な予め定められた閾値は試験片のデザイン、試験電圧波形およびそのほかの要因により変わる。
【０１０３】
二重投与を特定するための他の実施形態（例えば、１００６ａ、１００６ｂまたは１００６ｃ）において、一方法には、第１の試験電流、第２の試験電流および第３の試験電流の測定が含まれ、第１の試験電流は第２の試験電流の前に生じ、また第３の試験電流は第２の試験電流の後に生じる。二重投与を特定するために、第２の試験電流の絶対値から第１の試験電流を減算し、かつ第３の試験電流の絶対値を減算して２倍する数式が用いられる。この数式は、二重投与が生じたか否かを決定するために総和Ｙを算出するための数式３２の形式となる。
【数３９】
ここに、ｉ（ｔ）は第２の試験電流、ｉ（ｔ−ｘ）は第１の試験電流、ｉ（ｔ＋ｘ）は第３男試験電流、ｔは第２の試験電流の時間、およびｘは測定値間の時間の増分、およびａｂｓは絶対値関数を表す。もし加算値Ｙが予め定められた閾値より大きければ、試験用計器は、二重投与によるエラーメッセージを出力してよい。この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１、第２の時間区分ｔ２および第３の時間区分ｔ３に対して異なる値に設定してよい。
【０１０４】
一実施形態では、この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１に対して約２マイクロアンペア、第２の時間区分ｔ２に対して約２マイクロアンペア、および第３の時間区分ｔ３に対して約３マイクロアンペアである。この予め定められた閾値は、試験用計器中のノイズ、試験電流測定の周波数、電極の面積、電極間の距離、二重投与の偽陽性検出率、および二重投与の偽陰性検出率などの要因の結果により調節される。数式３２を用いた二重投与特定法は、試験過渡電流の複数の部分で実施される。なお、第１の試験電流と第３の試験電流は、基線補正をもたらすため、二重投与特定に対して数式３２は数式３１より正確である。図６の試験電圧波形を用いる場合、ピークは典型的には時間区間の始に現れるため、二重投与チェックは第１、第２および第３の時間区分の開始時点の直後に実施される。例えば、ゼロ秒から約０．３秒、１．０５秒および４．０５秒は二重投与チェックから除外される。
【０１０５】
最大電流チェック
図１２のステップ１０１２ａ、１０１２ｂおよび１０１２ｃに述べられているように、最大電流チェックは、試験用計器エラーあるいは試験片欠陥を特定するために用いることができる。試験用計器エラーの例は、血液が、投与されてから遅い時点で検出される場合に見られる。欠陥試験片の例は、第１と第２の電極とがショートした場合に見られる。図２３は、試験過渡電流を表し、試験用計器は試験片中への血液投与の直後を検出していない（実線参照）。このようなシナリオにおいて、遅延開始は、第２の試験電圧Ｖ２が印加される前に相当量のフェロシアニドを生成し相対的に大きな試験電流が観測される。対照的に、血液が注がれたときに試験用計器が試験電圧波形を適切に開始させると、図２３に破線で示されているように、第２の時間区分に対する試験電流値はより少なくなる。
【０１０６】
遅延開始により、不正確なグルコース測定結果が生じる。このため、遅延開始を特定し、計器に不正確な測定結果を出力させる代わりにエラーメッセージを出力させることが好適であろう。遅延開始では、試薬層がフェロシアニドを生成するより多くの時間があるため、測定された試験電流値はさらに大きくなる。このため、増加した試験電流値は、グルコース濃度の確度を歪めやすい。
【０１０７】
試験用計器のエラーに加えて、第１と第２の電極間のショートは、試験電流を増加させることとなる。この増加の大きさは、第１の電極と第２の電極間の分流抵抗の大きさに左右される。分流抵抗が相対的に小さければ、相対的に大きな正バイアスが試験電流にかかり、潜在的に不正確なグルコース応答を引き起こす。
【０１０８】
最大電流チェック（１０１２ａ、１０１２ｂおよび１０１２ｃ）は、全ての測定された試験電流値の絶対値を予め定められた閾値と比較し、測定された試験電流の値の絶対値の一つが予め定められた閾値より大きい場合には、エラーメッセージを出力する。この予め定められた閾値は、第１、第２、および第３の検査時間区分（ｔ１、ｔ２、およびｔ３）に対して異なった値に設定することができる。一実施形態において、この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１に対して約５０マイクロアンペア、第２の時間区分ｔ２に対して約３００マイクロアンペアおよび第３の時間区分ｔ３に対して約３０００マイクロアンペアである。
【０１０９】
最小電流チェック
図１８のステップ１０１４ｂおよび１０１４ｃで述べられているように、最小電流チェックは、グルコース試験の誤スタート、試験用計器による不適切な時間シフトおよび早期試験片除去を特定するために用いることができる。誤スタートは、試験片にサンプルが未注入の状態で試験用計器がグルコース試験を開始する場合に起きる。試験用計器に何らかの事情で検査を開始させる状況の例は、静電気放電（ＥＳＤ）または第１と第２の電極間の一時的なショートである。このような状況では、試験片に液体サンプルが注がれていなくても試験を開始させる相対的に大きな電流が、少なくともショートの瞬間に合わせて観測される。
【０１１０】
手順によらずグルコース検査が開始された場合、試験片にサンプルが注がれていなくても試験用計器は低グルコースとの観測結果を出力する。それゆえ、試験用計器が誤った低グルコース検査結果を出力しないように、手順によらないグルコース試験の開始を特定することが好適であろう。その代わりに、試験用計器は、試験を再開するためユーザーに同じ試験片を再挿入する、または新しい試験片を挿入することを指示するエラーメッセージを与えるべきである。
【０１１１】
試験用計器による時間シフトエラーは、第３の試験電圧Ｖ３が早期または遅延して印加された場合に生じる。第３の試験電圧Ｖ３の早期印加は、第２の時間区分ｔ２の終点で、負の極性で相対的に小さな電流値に代えて、正の極性を持つ相対的に大きな試験電流を生じさせるであろう。第３の試験電流Ｖ３の印加の遅延は、第３の時間区分の始に、正の極性で相対的に大きな電流値に代えて、負の極性の相対的に小さな電流値を生じさせるであろう。第３の電圧Ｖ３の両早期および遅延印加に対して、不正確なグルコース測定結果が生じる可能性がある。それ故、不正確なグルコース測定結果が現れないように、最小電流チェックを用いて、試験用計器により時間シフトエラーを特定することが好ましい。
【０１１２】
グルコース試験の終了前に、意図せず試験片を試験用計器から取り外すことも、不正確なグルコースの測定結果を生じさせる。試験片の除去は、試験電流をゼロに近くに変化させ、潜在的に不正確なグルコース測定結果を生じさせる。従って、不正確なグルコース測定結果を表示する代わりにエラーメッセージが与えられるように、最小電流チェックを用いて意図しない試験片の除去を特定することが好適である。
【０１１３】
この最小電流チェックは、第２及び第３の時間区分（ｔ２とｔ３）の間に測定された全ての試験電流値の絶対値を、予め定められた閾値と比較し、測定された試験電流値の絶対値の一つが予め定められた閾値より小さければ、エラーメッセージを出力する。この予め定められた閾値は、第２及び第３の試験時間区分で異なる値に設定してもよい。しかしながら、一実施形態においては、この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１および第２の時間区分ｔ２に対して約１マイクロアンペアである。最小電流チェックは、第１の試験電圧Ｖ１は大きさが媒介物質の酸化還元電位に近いため試験電流値が相対的に小さいので、第１の時間区分に対しては実行しないことに注意されたい。
【０１１４】
高抵抗トラック
図１８のステップ１０２２ｃに記述されているように、不正確なグルコース測定値を齎す高抵抗トラックが試験片上に検出されることがある。高抵抗トラックは、絶縁性スクラッチを持つ試験片上または汚染された電極面に現れる。スパッタ金膜またはスパッタパラジウム膜で電極層が作成された場所では、スクラッチは、試験片の取り扱い中および製造中に容易に生じうる。例えば、第１の電極層６６上の一方の外側縁５６から他の外側縁５８にわたるスクラッチは、第１のコンタクトパッド６７と第１の電極１６６との間の抵抗を増大させる。スパッタ金属膜は、普通非常に薄く（例えば１０から５０ｎｍ）、試験片の取り扱い中および製造中に傷つきやすい。更に、スパッタ金属膜は、例えば炭化水素のような揮発性化合物に晒されて汚染される。この露出により、電極面上に抵抗を増大させる絶縁物膜が形成される。高抵抗トラックを形成する他の考えうる状況は、スパッタ金属膜が薄すぎる場合（例えば＜＜１０ｎｍ）である。高抵抗トラックを生じさせるさらに別の状況は、試験用計器のコネクターが試験片コンタクトパッドと十分な導電性接続を形成しない場合である。例えば、試験用計器のコネクター上に存在する乾燥血液は、試験片接続パッドへの十分な導電性接続を妨げる。
【０１１５】
図２４は、第３時間区分ｔ３における、高抵抗トラック（四角形）および低抵抗トラック（三角形）を持つ試験片に対応する２組の試験過渡電流を表している。電極と電極接続パッド間の十分大きな高トラック抵抗Ｒは、有効に印加された試験電圧Ｖｅｆｆの強度を大幅に減衰させ、これは、順次、結果として生じる試験電流強度を減衰させる。有効試験電圧Ｖｅｆｆは、数式３３で記述される。
【数４０】
一般に、試験電流が普通最大強度を示す第３の時間区分ｔ３の始めでＶｅｆｆは最大の減衰を伴う。第３の時間区分ｔ３の始めの相対的に大きなＲと相対的に大きな試験電流の組み合わせは、印加された試験電圧中に著しい減衰を生じさせる。図２４、ｔ＝４．０５秒に示されているように、これは、第３の時間区分ｔ３の始めにおいて結果として生じる電流の減衰を引き起こす。約４．０５秒におけるピーク電流のこのような減衰が生じると、グルコース濃度の算出値は不正確なものとなる。印加電圧の著しい減衰を回避するために、Ｒは、相対的に小さな値でなくてはならない（即ち、低トラック抵抗）。一実施形態においては、低抵抗トラックは一平方当り約１２オーム未満の抵抗率を持つ電極層で表すことができ、また、高抵抗トラックは一平方当り約４０オームより大きい抵抗率を持つ電極層で表すことができる。
【０１１６】
試験片が高トラック抵抗を有するか否かを決定するには、いずれも第３の時間区分ｔ３の間に現れる第１の試験電流ｉ１と第２の試験電流ｉ２に基づく数式を用いることができる。第１の試験電流ｉ１は、強度が最大または最大に近い第３の時間区分ｔ３のほぼ始まり（即ち、４．０５秒）で測定される。第２の試験電流ｉ２は、強度が最小または最小に近い第３の時間区分ｔ３のほぼ終点（例えば５秒）で測定してよい。
【０１１７】
高トラック抵抗を特定するための数式は、数式３４の形式を持つことができる。
【数４１】
第１の比Ｒ１が予め定められた閾値より大きければ、試験用計器は試験片が高抵抗トラックを有することによるエラーメッセージを出力してよい。予め定められた閾値は、約１．２としてよい。第１の試験電流ｉ１が概ね最大電流値であるということは重要である、というのは、数式３３に従えば、それが抵抗変化に対して最も感度が高いからである。第１の試験電流ｉ１が、最小電流値にさらに近いある時間に測定されれば、数式３４は高抵抗トラックが存在するか否かを決定するに当り感度がより低くなるであろう。低抵抗試験片を試験する場合に、第１の比Ｒ１の変化が相対的に低ければ利点がある。この相対的に低い変化は、誤って高抵抗トラック試験片を特定する可能性を減少させる。本明細書に確定され記述されているように、低抵抗トラックを持つ試験片に対する第１の比Ｒ１の変動は、第１の試験電流値ｉ１が第３の試験電圧Ｖ３の印加直後の電流値で定義される場合、第３の時間区分ｔ３での電流値の総和とは対照的に、約４倍低い、低抵抗試験電流片に対する第１の比Ｒ１に大きな変動がある場合、高抵抗トラックを誤って特定する確率は増加する。
【０１１８】
図２５は、高抵抗トラックを持つ試験片のロットと低抵抗トラックを有する試験片のロットの２組の試験片ロットに対し数式３４を用いて算出された複数のＲ１の値を表すグラフである。試験片の一組のロットは、炭化水素を含むガスに数週間晒して意図的に汚染したパラジウム電極を用いて故意に高抵抗を持つように作成された。第２の試験片ロットは、故意に電極面を汚染することなく製造された。汚染を防ぐために、試薬層で覆う前に一巻のスパッタで覆われたパラジウムをＭＥＳＡで覆った。全ての低抵抗試験片は汚染されたのもではなく、それらのＲ１の値は１．１未満であり、数式３４は低トラック抵抗試験片を特定できることが示された。同様に、故意に汚染された、本質的に高抵抗の試験片は全て１．１より大きなＲ１の値を持ち、数式３４が高トラック抵抗試験片を特定できることが示された。
【０１１９】
漏洩
図１８のステップ１０２４ｃに既に述べられているように、スペーサ６０が第１の電極層６６と十分な強度の液体不浸透性シールを形成することができない場合、試験片上に漏洩が検出される。漏洩は、液体がスペーサ６０と第１の電極１６６との間、および／または第２の電極１６４との間に漏れた場合に現れる。図４Ｂは、スペーサ６０の壁に直接に隣接している試薬層７２を表していることに注意されたい。しかしながら、漏洩がさらに生じやすい他の実施形態（示されていない）においては、試薬層７２は、試薬層７２の一部をスペーサ６０と第１の電極層６６との間に生じさせるカットアウト層６８よりも大きな面積を有する。ある環境下では、試薬層７２の一部をスペーサ６０と第１の電極層６６との間に配置することは、液体不浸透性シールの形成を阻害する。その結果、第１の電極１６６上の何れかに実質的にさらに大きな面積を作る漏洩が生じ、順次、これが不正確なグルコースの測定結果を引き起こす。第１の電極１６６と第２の電極１６４の間の面積の非対称性は、図２６に図解するように試験過渡電流を歪め、そこでは第３の時間区分ｔ３の間に余分な盛り上がりが現れる。
【０１２０】
図１６は、３組の異なるタイプの試験片ロットに対する第３の時間区分ｔ３の間の試験過渡電流を表し、試験片ロット１（四角形）にはスペーサと第１の電極の間に液体の漏洩がある。試験片ロット１は、ドライヤー設定を用いて作成されたが試薬層は、十分には乾燥させなかった。また、試験片ロット１は加圧設定でラミネートされたが、電極への不浸透性シールは十分には形成されなかった。本来は、試薬層はスペーサ６０の粘性部分が試薬層と混ざり合い、さらに第１の電極層１６６への液体不浸透性シールを形成するように、試薬層は十分に乾燥しているものである。さらに、スペーサ６０の粘性部分が第１の電極層１６６に対して液体不浸透性シールを形成するように、十分な圧力が加えられるものである。試験片ロット２は、約２週間、３７℃で保管されたということを除き、試験片ロット１と同様にして下処理された。試験片ロット２の保管により、スペーサは、電極への液体不浸透性シールを作りながら再形成した。試験片ロット３は、試薬層を乾燥させるに十分なドライヤー設定を用いて作られ、また、液体不浸透性シールを形成するに十分な加圧設定を用いてラミネートされた。両試験片ロット２および３（それぞれ三角形および円）は、図２６に示されているように、試験片１（四角形）に比べて試験電流強度が急速に減少することを表している。
【０１２１】
試験片漏洩があるか否かの判定は、第１の試験電流、第２の試験電流、第３の試験電流、及び第３の試験時間区分に生じる第４の試験電流に基づいて行なわれる。第２の比の第１の対数は、第１の試験電流ｉ１および第２の試験電流ｉ２に基づいて算出される。第３の比の第２の対数は、第３の試験電流ｉ３と第４の試験電流ｉ４とに基づいて算出できる。第４の比Ｒ４を第１の対数と第２の対数とに基づいて算出するために、ある数式を用いることができる。第４の比が予め定められた比未満であれば、試験用計器は、漏洩によるエラーメッセージを出力する。この予め定められた閾値は、０．９５から１の範囲の値である。漏洩を判定するための数式は、数式３５の形式を取ることができる。
【数４２】
一実施形態において、第１の試験電流ｉ１および第２の試験電流ｉ２は、第３の時間区分ｔ３に現れる２組の概ね最大の電流値であり、第４の試験電流ｉ４は、第３の時間区分に現れる最小の電流値であり、また、第３の試験電流ｉ３は、第４の試験時間と第３の試験時間との差が第２の試験時間と第１の試験時間との差より大きくなるように選ばれる。一具体例では、第１の試験電流、第２の試験電流、第３の試験電流、および第４の試験電流は、それぞれ約４．１秒、４．２秒、４．５秒および５秒に測定される。
【０１２２】
図２７は、図２６に対して記述された３組の試験片ロットに対して数式３５を用いて算出された複数のＲ４の値を表すグラフである。これにより、試験片ロット１は、１未満の第４の比を有し、また、試験片ロット２と３は両方とも１より大きな第４の比を有し、数式３５が試験片漏洩を成功裏に特定できることを示している。
【０１２３】
これに代わる実施形態では、試験片が漏洩を有するか否かの決定は、数式３５に示されているように、４つの試験電流値を用いる代わりに３つの試験電流のみに基づく数式を用いて実行される。これらの３つの試験電流値は、第１の試験電流ｉ１、第３の試験電流ｉ３、および第３の検査時間区分ｔ３に現れる第４の試験電流ｉ４を含む。第５の比の第３の対数は、第１の試験電流ｉ１と第３の試験電流ｉ３に基づいて算出されてよい。第３の比の第２の対数は、第３の試験電流ｉ３と第４の試験電流ｉ４とに基づいて算出してよい。第６の比Ｒ６を第３の対数と第２の対数とに基づいて算出するために、一つの数式が用いられる。Ｒ６が予め定められた比未満であれば、試験用計器は、漏洩によるエラーメッセージを出力する。漏洩を識別するための数式は、数式３６の形式を取ることができる。
【数４３】
【０１２４】
当業者は、上述した実施形態に基づく本開示の特徴並びに利点を更に正確に理解するであろう。従って、本開示は、添付の請求項による指示を除き、特別に図示され記述された内容に限定されるべきものではない。本明細書に引用された全ての出版物および参照文献は、その全ての開示内容を本明細書の一部として明示的に援用する。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」と題された、２００８年６月９日に出願の米国特許出願第６１／１３１，５７２号に基づき優先権を主張するものであり、その全ての開示内容を本明細書の一部として援用する。本出願は、以下の同時係属特許出願とも関係するものである：米国特許出願公報第２００７／０２３５３４７、名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓａｍｐｌｅ」、出願日２００６年３月３１日；米国特許出願公報第２００９／００８４６８７、名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｆｒｏｍ ａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓａｍｐｌｅ」、出願日２００８年９月１６日、及び米国特許出願第１２／３４９，０１７、名称「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」、出願２００９年１月６日、それぞれの全ての開示内容を本明細書の一部としてここに援用する。
【０００２】
本開示は、サンプル中の検体濃度を測定するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
生理学的流体中の検体の検出、例えば血液又は血液による運搬物は、今日の社会にとって重要性が増大し続けている。検体検出分析は、臨床試験、家庭試験などを含むさまざまな応用に用途が見出され、そうした試験の結果は多様な病状における診断や病気管理で優れた役割を果たしている。対象とする検体は糖尿病管理のためのグルコース、コレステロールなどである。この検体検出の重要性の増大に応えて、両臨床及び在宅用途に様々な検体検出プロトコル及び装置が開発されている。
【０００４】
検体検出に用いられる一つの方法は、電気化学的方法である。このような方式では、水性液体サンプルは２つの電極、例えば対極と作用電極を含む電気化学セル内のサンプル反応チャンバ内へ配置される。この検体は、検体濃度に相当する総量中で酸化還元試薬に反応して酸化性（又は還元性）物質を形成することができる。次いで、この酸化性（又は還元性）物質の存在は電気化学的に推定され、最初のサンプル中の検体の存在量と関係付けされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシステムは非効率及び／又は誤差の様々な影響を受けやすい。例えば、温度の変化はこの方法の結果に影響を与える。このことは、在宅への適用又は第三世界の諸国のように、この方法が制御されない環境で実行される場合に特に顕著である。誤差は、サンプルサイズが正確な結果を得るためには不適切な場合にも生ずる。測定される試験電流は、サンプルで湿潤された作用電極の面積に比例するため、試験片が部分的に満たされた場合には潜在的に不正確な結果を生じる可能性がある。このように、部分的に満たされた試験片は、ある条件下では、グルコース濃度は負のバイアスを受ける。ユーザーは、試験片の電極がサンプルで完全に覆われているかを判定することは困難である。本明細書に記載の分をも含め、多くの試験片は相対的に小さな容積（＜１マイクロリッター）持つものであり、ユーザーが電極の小さな非湿潤面積があるかを見定めて判定することは困難である。このことは、特に、視力の弱い糖尿病疾患者にとって問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
サンプルの検体濃度を算出するための方法には様々な態様がある。一態様においては、この方法は温度変化を明らかにするものであり、試験片にサンプルを適用すること、及び第１の時間区分の間、第１の電極と第２の電極との間に還元された媒介物質を第２の電極において酸化させるために十分である第１の電圧を印加することを含むものである。第２の試験電圧は、第２の時間区分の間、第１の電極と第２の電極との間に印加することができ、第２の試験電圧もまた、還元された媒介物質を第１の電極において酸化させるために十分である。第１のグルコース濃度は、第１の時間区分及び第２の時間区分の試験電流の値を基に算出することができる。また、試験用計器は、温度の値を測定することができる。この結果、温度補正されたグルコース濃度を、第１のグルコース濃度と温度の値とに基づいて算出することができる。
【０００７】
サンプルの検体濃度の算出法の別の態様では、この方法は、試験片がサンプルで十分に満たされているか否かを判定するように構成される。この方法は、試験片の第１の電極と第２の電極間に第１の試験電圧を印加することを含むものである。第１の試験電圧は、ＡＣ電圧成分とＤＣ電圧成分とを有することができる。ＡＣ電圧成分は、第１の試験電圧が印加された後の定められた時間に印加することができる。ＤＣ電圧成分は、第２の電極に制限試験電流を生じさせるに十分な大きさを有することができる。この結果、ＡＣ電圧成分による試験電流の一部を処理して容量値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】試験片の斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａの試験片の分解斜視図。
【図１Ｃ】図１Ａの試験片の遠端部分の分解斜視図。
【図２】図１Ａの試験片の底面図。
【図３】図１Ａの試験片の側面図。
【図４Ａ】図１Ａの試験片の上面図。
【図４Ｂ】図４Ａに示した試験片における遠端部分の４Ａ‐４Ａ矢視側面図。
【図５】試験片のコンタクトパッドと電気的に接続する試験用計器の概略図。
【図６】規定された時間区分に試験用計器が複数の試験電圧を印加したときの試験電圧の波形。
【図７】図６の試験電圧の波形により生成された試験過渡電流。
【図８】本実施形態のグルコース濃度を判定する方法について示すフローダイアグラム。
【図９】代表的な実施形態における血液グルコース濃度アルゴリズム及びヘマトクリット補正について示すフローダイアグラム。
【図１０】標準法を用いて測定されたヘマトクリットレベルと図１の試験片を用いて測定されたヘマトクリットレベルとの相関を示すグラフ。
【図１１】広範囲のヘマトクリットレベルを有する血液サンプルを用いて複数の試験片で試験したバイアスプロット。
【図１２】サンプルが血液の場合の温度補正を適用するための方法の一実施形態を示すフローダイアグラム。
【図１３】複数の試験片が、温度補正されない広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する血液サンプルを用いて試験されたバイアスプロット。
【図１４】複数の試験片が、温度補正された広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する血液サンプルを用いて試験されたバイアスプロット。
【図１５】サンプルが対照溶液の場合の温度補正を適用するための方法の一実施形態を示すフローダイアグラム。
【図１６】複数の試験片が、温度補正されない広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する対照溶液を用いて試験されたバイアスプロット。
【図１７】複数の試験片が、温度補正された広範囲のヘマトクリットレベル、広範囲のグルコースレベル、及び広範囲の温度レベルを有する対照溶液を用いて試験されたバイアスプロット。
【図１８】システムエラーを同定する方法の実施形態を示すフローダイアグラム。
【図１９】図６の第３の試験電圧の間に血液サンプルの容量値が測定された場合における容量と参照グルコース測定（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）との相関を示すグラフ。
【図２０】図６（例えば、約１．３秒後）の第２の試験電圧の間に血液サンプルの容量値が測定された場合における容量と参照グルコース測定（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）との相関を示すグラフ。
【図２１】図６（例えば、約１．３秒後）の第２の試験電圧の間に対照溶液サンプルの容量値が測定された場合における容量と参照グルコース測定（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）との相関を示すグラフ。
【図２２】ユーザーが二重投与を行った場合（実線）及び二重投与を行わなかった場合（破線）の第２の試験時間区分における試験過渡電流を示す図。
【図２３】遅延開始エラーが生じた場合（実線）及び生じなかった場合（破線）の第２の試験時間区分における試験過渡電流を示す図。
【図２４】試験片が高抵抗トラックを有する場合（四角形）及び低抵抗トラック（三角形）第３の試験時間区分における試験過渡電流を示す図。
【図２５】高抵抗トラックを有する試験片のロットが低抵抗トラックを有する試験片のロットを識別することを示す複数の比の値を示すグラフ。
【図２６】スペーサと第１の電極（四角形）との間に漏洩を有する試験片ロット及び十分に低い量の漏洩（円形及び三角形）を有する試験片ロットにおける複数の試験過渡電流を示す図。
【図２７】異なる製造条件で作成された試験片ロットの液体の漏洩を同定するための複数の比の値を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、以下の詳細な説明と併用される添付の図面からより完全に理解される。
【００１０】
本明細書に開示された構造、機能、製造、並びに装置、システム及び方法の使用法の原理につき総合的な理解を与えるために確かな実施形態を記載する。これらの実施形態の一つ又は複数の例を添付の図面に示す。当業者は、特にここ記載されまた添付図面に示された装置及び方法は、代表的な実施形態であって本発明を限定するものではなく、かつ本開示の範囲は唯一請求項によって確定されることを理解するであろう。代表的な一実施形態に関連して示されるか又は記載された特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。このような変更や変形は本開示の範囲に含まれることを意図している。
【００１１】
本システム及び方法は、多種多様なサンプル中の多種多様な検体の判定に用いるのに適しており、かつ、特に全血、血漿、血清、間質液、又はそれらの派生物中の検体の判定の使用に適している。代表的な実施形態の一つとして、対電極を有する薄膜セルデザインと高速（例えば、試験時間５秒）の３−パルス電気化学的検出に基づくグルコース試験システムは、小サンプル（例えば、約０．４μＬ）を必要とし、血中グルコース測定の信頼性と精度の向上を齎すことができる。反応セル内では、サンプル中のグルコースは、グルコース脱水素酵素を用いてグルコノラクトンへと酸化され、また、電気化学的に活性な媒介物質は酵素からパラジウム作用電極へ電子を往復させるために用いることができる。ポテンショスタットは３−パルス電位波形を作動電極と対電極とに印加するために用いられ、その結果、グルコース濃度を算出するために用いられる過渡試験電流が生じる。その上、過渡試験電流から得られるさらなる情報は、サンプル充填剤を識別し、ヘマトクリット、温度変化、電気化学的活性成分による血液サンプルにおける変動を補正し、かつ可能性のあるシステムエラーを特定するために用いることができる。
【００１２】
本方法は、原理的に空間的に分離された第１及び第２電極及び試薬層を有する任意の種類の電気化学的セルに用いることができる。例えば、電気化学的セルは、試験片の形状を持つことも可能である。一態様において、試験片は、サンプル反応チャンバを規定するための薄いスペーサ又は試薬層が配置された区間により分離された二組の対電極を含むことができることである。当業者は、例えば、共面電極を有する試験片をも含め他の種類の試験片もまた本明細書に記載の方法に用いることができることを正しく理解しえよう。
【００１３】
図１Ａから４Ｂは、本明細書に記載の方法及びシステムでの使用に適した代表的な試験片６２の様々な図を示している。図１Ａに示すように、代表的な一実施形態においては、遠端部８０から近端部８２へ延在し、側縁部５６，５８を有する伸長体の試験片６２が提供される。図１Ｂに示されているように、試験片６２は第１の電極６６、第２の電極６４及び２組の電極層６４と６６の間に挟まれたスペーサ６０をも含んでいる。図１Ｂ及び４Ｂに示すように、第１の電極層６６は、第１の電極１６６、第一の接続トラック７６、及び第１のコンタクトパッド６７を含み、第１の接続トラック７６は、第１の電極１６６を第１のコンタクトパッド６７に電気的に接続する。ここで留意すべきは、図１Ｂ及び４Ｂに示されているように、第１の電極１６６は、試薬層７２の直下の第１の電極層６６の一部分であることである。同様に、図１Ｂ、図２、及び図４Ｂに示されているように、第２の電極層６４は、第２の電極１６４、第２の接続トラック７８及び第２のコンタクトパッド６３を含み、第２の接続トラック７８は第２の電極１６４を第２のコンタクトパッド６３に電気的に接続する。ここで留意すべきは、図４Ｂで示されているように、第２の電極１６４は、試薬層７２の上方の第２の電極層６４の一部分であることである。
【００１４】
図１Ｂ及び図４Ｂに示されているように、サンプル反応チャンバ６１は、第１の電極１６６、第２の電極１６４及び試験片６２の遠端部８０に近接したスペーサで定められる。図４Ｂに示されているように、第１の電極１６６及び第２の電極１６４は、それぞれサンプル反応チャンバ６１の底面及び上面を定めるものである。図４Ｂに示されているように、スペーサ６０の切り欠き領域６８はサンプル反応チャンバ６１の側壁を定めるものである。図１Ａから図１Ｃに示されているように、一態様においては、サンプル反応チャンバ６１は、サンプル注入口及び／又は排出口となるポート７０を有している。例えば、ポートの一つは、流体サンプルが侵入することを許し、別のポートは空気が排出することを許すものである。
【００１５】
代表的な実施形態において、サンプル反応チャンバ６１は、小さな容積を有することができる。例えば、チャンバ６１は、約０．１マイクロリッターから５マイクロリッター、約０．２マイクロリッターから３マイクロリッター、又は、好ましくは約０．３マイクロリッターから約１マイクロリッターの範囲の容積を有することができる。小さな容積を備えるために、カットアウト６８は約０．０１ｃｍ２から約０．２ｃｍ２、約０．０２ｃｍ２から約０．１５ｃｍ２、又は、好ましくは約０．０３ｃｍ２から約０．０８ｃｍ２の範囲の面積を持つことができる。さらに、第１の電極１６６及び第２の電極１６４は、約１ミクロンから約５００ミクロン、好ましくは約１０ミクロンから約４００ミクロンの間、さらに好ましくは約４０ミクロンから約２００ミクロンの間の範囲で間隔を保つことができる。相対的に近接した電極間隔は酸化還元サイクルが生じることをも許し、第１の電極１６６で生成された酸化された媒介物質は第２の電極１６４へ拡散して還元され、次いで第１の電極１６６へ拡散して戻されて再び酸化される。当業者は、様々なこのような容積、領域及び／又は電極の間隔は、本開示の精神と範囲に含まれることを正しく理解しえよう。
【００１６】
一実施形態において、第１の電極層６６及び第２の電極層６４は、金、パラジウム、カーボン、銀、プラチナ、酸化スズ、イリジウム、インジウム又はそれらの混合物（例えばインジウムがドープされた酸化スズ）から作られた導電物質で構成される。さらに、電極は、絶縁シート（表示されてはいない）上に導電物質をスパッタリング、無電解めっき、又はスクリーン印刷法で処理して形成することができる。一代表的な実施形態では、第１の電極層６６と第２の電極層６４はそれぞれパラジウム及び金をスパッタして作ることができる。スペーサ６０として採用できる好適な材料は、例えば、プラスチック（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン）、シリコン、セラミック、ガラス、接着剤及びそれらの組み合わせなどの種々の絶縁材料である。一実施形態として、スペーサ６０は、ポリエステルシートのそれぞれ反対面上に感圧性又は加熱活性性の接着剤が塗布されたものであってよい。当業者は、第１の電極層６６、第２の電極層６４、及び／又はスペーサ６０に用いられるその他の種々の物質も、本開示の精神並びに範囲内にあることを正しく理解しうるであろう。
【００１７】
サンプル反応チャンバ６１内の試薬層７２の処理を行なうために、様々なメカニズム及び／又はプロセスを利用することができる。例えば、試薬層７２には、サンプル反応チャンバ６１内でスロットコーティング、チューブ末端からの塗付、インクジェット処理、およびスクリーン印刷処理などのプロセスを用いて処理を施すことができる。一実施形態では、試薬層７２は、少なくとも媒介物質と酵素とを含むことができ、第１の電極１６６上へ堆積される。好適な媒介物質の例としては、フェリシアニド、フェロセン、フェロセン誘導物、オスミウムビピリジル錯体、及びキノン誘導物が挙げられる。好適な酵素の例としては、グルコースオキシターゼ、ピロロキノリンキノン（ＰＱＱ）補助因子を用いたグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）補助因子を用いたＧＤＨ、及びフラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）補助因子を用いたＧＤＨが挙げられる［Ｅ．Ｃ．１．１．９９．１０］。試薬層７２は、３３ｍＭカリウム・シトラコネート、ｐＨ６．８，０．０３３％プルロニックＰ１０３、０．０１７％プルロニックＦ８７，０．８５ｍＭＣａＣｌ２，３０ｍＭスクロース、２８６μＭＰＱＱ，１５ｍｇ／ｍＬアポーＧＤＨ、及び０．６Ｍフェリシアニドを含む処方で作ることができる。又は、ＰＱＱを処方から外し、かつアポ−ＧＤＨをＦＡＤ−ＧＤＨで置き換えることができる。プルロニックスはエチレンオキシド及び酸化プロピレンに基づくブロック共重合体であり、消泡剤及び／又は湿潤剤として機能することができる。
【００１８】
この処方は、網目状パラジウムの上方約１５０μｍに支持され約１０ｍ／分で移動する１３号標準規格注射針を用いて、５７０μＬ／分の割合で適用することができる。又は、一定の試薬塗布密度を維持するために、試薬中の固体濃度を５０％増量し、流速を３８０μＬ／ｍｉｎに減速することができる。網目状パラジウムには、酵素処方を施す前に２−メルカプトエタンスルホン酸（ＭＥＳＡ）を塗布することができる。１．２ｍｍ幅のチャネルが切られた厚さ９５μｍのスペーサは、７０℃で試薬層及び網目状パラジウムまで積層することができる。次に、ＭＥＳＡ−塗布織布状金は、スペーサの反対側まで積層することができる。このスペーサは、相対的に高分子量を持つ線形飽和共重合ポリエステル樹脂であるバイテルのような熱可塑性プラスチックが両面に塗布されたＰＥＴで作ることができる。この結果生成される積層は、サンプル反応チャンバの充填経路の長さが約３．５ｍｍとなるようにカットされ、全容積は約０．４μＬとなる。
【００１９】
一実施形態として、試薬層７２は第１の電極１６６の面積よりも大きな面積を有することができる。この結果、スペーサ６０の一部は試薬層７２と重なり接する可能性がある。このスペーサ６０は、試薬層７２の一部がスペーサ６０と第１の電極１６６との間にあるにも関わらず、流体が第１電極１６６へ不透性を持つように構成されうる。スペーサ６０は、試薬層７２の一部分を部分的に混合又は溶解して、少なくとも全試験時間の間電極面積を明確に保つに十分な、第１の電極１６６に対する流体不透性結合を形成する。試薬層７２が十分に乾燥していないある種の環境では、スペーサ６０は、流体不透性シールを形成することができず、その結果、流体はスペーサ６０と第１の電極１６６との間に浸潤する可能性がある。このような漏洩事象は、グルコースの測定結果を不正確なものとする可能性がある。
【００２０】
第１の電極１６６又は第２の電極１６４の何れかは、印加電圧の強度及び／又は極性に従い、作用電極として機能することができる。作用電極は、還元された媒介物質濃度に比例する制限試験電流を測定することができる。例えば、もし電流制限体が還元された媒介物質（例えば、フェロシアニド）であれば、試験電圧が第２の電極１６４に対して酸化還元媒介物質の電位より十分に大きい限り、それは第１の電極１６６で酸化される。このような状況では、第１の電極１６６は作用電極として機能し第２の電極１６４は対電極／参照電極として機能する。当業者は、対電極／参照電極は単に参照電極又は対電極として参照してよいことに留意すべきである。制限酸化は、測定された酸化電流は、バルク溶液から作用電極面へ拡散する還元された媒介物質の流量に比例して全ての還元された媒介物質が作用電極面で消耗され枯渇した時に生じる。バルク溶液とは、枯渇領域内に還元された媒介物質が存在しない、作用電極から十分に離れた溶液の一部を指す。試験片６２に対して特に明記しない限り、以下、試験用計器１００により印加された電位は、全て第２の電極１６４に関して記述されるものであることに留意するべきである。
【００２１】
同様に、試験電流が酸化還元媒介物質の電位より十分に低ければ、その還元された媒介物質は、制限電流として第２の電極で酸化される。このような状況では、第２の電極１６４は、作用電極として機能し、第１の電極１６６は、対電極／参照電極として機能する。
【００２２】
分析を実行するに当り、最初に、サンプル反応チャンバ６１へある量の流体サンプルをポート７０経由で注入するなどの手順が行なわれる。一実施態様において、ポート７０及び／又はサンプル反応チャンバ６１は、毛細管現象により流体サンプルがサンプル反応チャンバ６１に充填されるように構成される。第１の電極１６６及び／又は第２の電極１６４は、サンプル反応チャンバ６１の毛細管現象を促進するために親水性試薬を塗布してよい。例えば、２−メルカプトエタンスルホン酸のような親水性部分を有するチオール誘導体試薬を、第１の電極及び／又は第２の電極に塗布してよい。
【００２３】
図５は、第１の導体パッド６７ａ、６７ｂ及び第２の導体パッド６３に接続する試験用計器１００を示す簡単な概略図である。図２に示されているように、第３の導体パッド６３は、Ｕ字ノッチ６５経由での試験用計器への電気的接続を確立するために用いられる。図５に示されているように、一実施形態では、試験用計器１００は、第２の電極コネクター１０１、第１の電極コネクター（１０２ａ、１０２ｂ）、試験電圧ユニット１０６、電流測定ユニット１０７、プロセッサー２１２、メモリーユニット２１０、及び画像表示装置２０２を有することができる。第１の導体パッド６７は、６７ａ及び６７ｂの２組の突起を有することができる。代表的な一実施形態では、第１の電極コネクター１０２ａ及び１０２ｂは、それぞれ独立に、突起６７ａ及び６７ｂへ接続することができる。第２の電極コネクター１０１は、第２の導体パッド６３に接続することができる。試験用計器１００は、突起６７ａと６７ｂとの間の抵抗、即ち電気的導通を測定して、試験片６２が試験用計器１００と電気的に導通しているか否かを判定することができる。当業者は、試験用計器１００は、試験片６２が試験用計器１００に対して適切に配置されているときを判定するために、多種多様なセンサー及び回路を用いることができることを正しく理解しえよう。
【００２４】
一実施形態において、試験用計器１００は、第１の導体パッド６７と第２の導体パッド６３との間に試験用の電圧及び／又は電流を加えることができる。試験用計器１００は、試験片が挿入されていることを一度認識すると作動し始め、流体検出モードを開始する。一実施形態において、流体検出モードでは、試験用計器１００は、約１マイクロアンペアの一定電流を第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に加える。試験片６２は当初は乾燥しているため、試験用計器１００は相対的に大きな電圧を測定するものであり、この電圧は試験用計器１００の内部のアナログーデジタル（Ａ／Ｄ）変換器で制限することができる。投与過程で流体サンプルが第１の電極１６６と第２の電極１６４との間の空隙を架橋すると、試験用計器１００は測定電圧が予め定められた閾値より低い値に減少したことを検出して自動的にグルコースの試験を開始する。
【００２５】
一実施形態として、図６に示すように、試験用計器１００は規定された時間、複数の電圧を印加してグルコースの試験を行なう。複数の試験電圧の印加には、第１の時間区分ｔ１の第１の試験電圧Ｖ１、第２の時間区分ｔ２の試験電圧Ｖ２、及び第３の時間区分ｔ３の第３の試験電圧Ｖ３が含まれる。グルコースの試験時間区分ｔＧはグルコース試験を行なうための総時間を示す（しかし、必ずしも全ての時間がグルコースの試験に関係する訳ではない）。グルコース試験時間区分ｔＧは、約１秒から５秒の範囲にある。さらに、図６に示すように、第２の試験電圧Ｖ２は直流（ＤＣ）試験電圧成分とこれに重畳した交流（ＡＣ）、即ち振動する試験電圧成分を含むことができる。この重畳された交流試験電圧成分は、ｔｃａｐで表された時間区分の間印加されるものである。図６の差込図は高周波ＡＣ成分を拡大したものである。
【００２６】
任意の時間区分で測定される多値試験電流は、ナノ秒当り約１回から１００ミリ秒当り１回の範囲の頻度で発生されてよい。直列に３試験電圧を用いた一実施形態が記述されているが、当業者は、グルコース試験には異なる数の開回路及び試験電圧を用いることができることを正しく理解しえよう。例えば、代替実施形態の一つとして、グルコース試験は、第１の時間区分の間は開回路、第２の時間区分の間は第２の試験電圧、また第３の時間区分の間は第３の試験電圧を含むことができる。当業者は、名称「第１の」、「第２の」及び「第３の」は、便宜上選択されるものであり、必ずしも試験電圧が印加される順序を反映するものではないことを正確に理解しえよう。例えば、一実施形態では、第３の試験電圧が第１及び第２試験電圧の印加に先行して印加される電位波形を用いることができる。
【００２７】
一度グルコース試験が始まると、試験用計器１００は第１の試験電圧Ｖ１（例えば図６で−２０ｍＶ）を第１の時間区分ｔ１（例えば図６で１秒）の間印加することができる。第１の時間区分ｔ１は、約０．１秒から約３秒の範囲であり、好ましくは０．２秒から２秒の範囲であり、かつ最も好ましくは約０．３秒から約１秒の範囲である。
【００２８】
この第１の時間区分ｔ１は、サンプル反応チャンバ６１がサンプルで十分に満たされ、また試薬層７２が少なくとも部分的に溶解又は溶媒和するに十分な長さである。一態様では、第１の試験電圧Ｖ１は、相対的に少量の還元又は酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に相対的に近い値である。図７は、第１の時間区分ｔ１の間に、第２の時間区分ｔ２及び第３の時間区分ｔ３に比べて相対的に少量の電流が観察されることを表している。例えば、フェリシアニドおよび／またはフェロシアニドを媒介物質に用いた場合、第１の試験電圧Ｖ１は、約−１００ｍＶから約−１ｍＶの範囲、好ましくは約−５０ｍＶから約−５ｍＶ、最も好ましくは約−３０ｍＶから約−１０ｍＶの範囲に設定できる。
【００２９】
第１の試験電圧Ｖ１を印加後、試験用計器１００は、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に試験電圧Ｖ２（例えば、図６で−０．３Ｖ）を第２の時間区分ｔ２の間印加する。この第２の試験電圧Ｖ２は、制限酸化電流が第２の電極１６４で測定されるように、媒介物質酸化還元電位に対して十分大きな負の値を持つ。例えば、媒介物質にフェリシアニド及び／又はフェロシアニドを用いた場合、第２の試験電圧Ｖ２は、約−６００ｍＶから約ゼロｍＶの範囲、好ましくは約−６００ｍＶから約−１００ｍＶの範囲、更に好ましくは約−３００ｍＶとなる。
【００３０】
第２の時間区分ｔ２は、還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の生成速度を制限酸化電流強度に基づいてモニターすることができるように、十分に長くあるべきである。還元された媒介物質は、試薬層７２による酵素反応により生成される。第２の時間区分ｔ２の間において、還元された媒介物質の制限量は、第２の電極１６４で酸化され、また酸化された媒介物質の非制限量は第１の電極１６６で還元されて、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に濃度勾配が生じる。
【００３１】
代表的な実施形態において、第２の時間区分ｔ２もまた十分な量のフェリシアニドが第２の電極１６４で生成されることができるように十分に長くあるべきである。第３の試験電圧Ｖ３の間に第１の電極１６６でフェロシアニドを酸化させるための制限電流が測定されるように、第２の電極１６４において十分な量のフェリシアニドが要求される。第２の時間区分ｔ２は６０秒より短ければよく、好ましくは約１秒から約１０秒の範囲であり、さらに好ましくは約２秒から約５秒の範囲である。同様に、図６でｔｃａｐと指示された時間区分は、また時間の範囲を超えて持続してもよいが、一代表的な実施形態では約２０ミリ秒の長さである。一代表的な実施形態として、重畳された交流試験電圧成分は、第２の試験電圧Ｖ２を印加後、約０．３秒から０．４秒後に印加されて、周波数約１０９Ｈｚ、振幅約＋／−５０ｍＶの正弦波を誘発する。
【００３２】
図７は、第２の時間区分ｔ２の初めの相対的に小さなピークｉｐｂと、ピークに続く第２の時間区分ｔ２の間絶対値が漸増する酸化電流を表している。この小さなピークｉｐｂは、約１秒時点での還元された媒介物質の枯渇開始により現れる。この小さなピークｉｐｂの後の酸化電流の絶対値の漸増は、試薬層７２によるフェロシアニドの発生により引き起こされるものであり、このフェロシアニドは次いで第２の電極１６４へと拡散する。
【００３３】
第２の試験電圧Ｖ２を印加後、第３の時間区分ｔ３の間（例えば図６で１秒）、試験用計器１００は、第１の電極１６６と第２の電極１６４との間に第３の試験電圧Ｖ３（例えば、図６の約＋０．３Ｖ）を印加する。第３の試験電圧Ｖ３は、第１の電極１６６で制限酸化電流が測定されるように、媒介物質の酸化還元電位に対して十分大きな正値であってよい。例えば、媒介物質としてフェリシアニド及び／又はフェロシアニドを用いる場合、第３の試験電圧Ｖ３は、約ゼロｍＶから約６００ｍＶの範囲にあり、好ましくは１００ｍＶから６００ｍＶの範囲にあり、更に好ましくは３００ｍＶである。
【００３４】
第３の時間区分ｔ３は、第１の電極１６６の近傍で還元された媒介物質（例えばフェロシアニド）の拡散を酸化電流強度に基づいてモニターするために十分な長さであってよい。第３の時間区分ｔ３の間、還元された媒介物質の制限量が第１の電極１６６で酸化され、また非制限量の酸化された媒介物質が第２の電極１６４で還元される。第３の時間区分ｔ３は、約０．１秒から約５秒の範囲にあり、好ましくは約０．３秒から３秒の範囲にあり、更に好ましくは０．５秒から２秒の範囲にある。
【００３５】
図７は、第３の時間区分ｔ３の始まりにある相対的に大きなピークｉｐｃとこれに続く定常電流値ｉｓｓへと減少する電流を表している。一実施形態において、第２の試験電圧Ｖ２は第１の極性を有することができ、また第３の試験電圧Ｖ３は、第１の極性と逆極性である第２の極性を有してよい。他の実施形態では、第２の試験電圧Ｖ２は、酸化還元性媒介物質の電位に対して十分に負であり、また第３の試験電圧Ｖ３は、酸化還元媒介物質電位に対して十分に正である。第３の試験電圧Ｖ３は、第２の試験電圧Ｖ２の直後に印加してよい。しかしながら、当業者は、第２及び第３の試験電圧の大きさ及び極性は、検体濃度を判定する方法に従って選択することができることを正確に理解しえよう。
【００３６】
図８は、フローダイアグラムによるグルコース濃度の一判定法を示すものである。ユーザーは、試験片を試験用計器に挿入し、その試験片にサンプルを注ぐ。ステップ１８０２に示されているように、試験用計器は、サンプルの存在を検出して試験電圧を印加する。ステップ１８０４に示されているように、試験電圧に応答して、試験用計器は試験電流を測定する。次いで、試験用計器のマイクロプロセッサーは、正確なグルコース測定が行なわれ、またシステムエラーが無いことを保証するように、結果として得られた試験電流値を処理する。
【００３７】
この方法における他のステップでは、ステップ１８０６に示されているように、対照溶液（ＣＳ）／血液識別試験を行なうことができる。ステップ１８０８に示されているように、ＣＳ／血液識別試験でサンプルが血液であると判定された場合には、方法１８００は、以下のステップを含む一連のステップへ移行する：血中グルコースアルゴリズムの適用１８１０、ヘマトクリット補正１８１２、血液温度補正１８１４、及びエラーチェック１０００；また、ＣＳ／血液識別試験がサンプルがＣＳである（即ち、血液ではない）と判定された場合には、方法１８００は、以下の一連のステップへと移行する：ＣＳグルコースアルゴリズム１８２４の適用、ＣＳ温度補正１８２６及びエラーチェック１０００。エラーチェック１０００を実行後、何らかのエラーがあるか否かを判定するためにステップ１８１８が実行される。ステップ１８２０に示されているように、エラーが無ければ、試験用計器はグルコース濃度を出力するが、エラーがあれば、ステップ１８２２に示されているように試験用計器はエラーメッセージを出力する。
【００３８】
対照溶液（ＣＳ）／血液識別試験
ＣＳ／血液識別試験１８０６には、第１の参照値及び第２の参照値を用いることができる。第１の参照値は、第１の時間区分ｔ１の間の電流値に基づくものであり、第２の参照値は、第２の時間区分ｔ２と第３の時間区分ｔ３の両区分の間の電流値に基づくものである。一実施形態では、図６の試験電圧波形を用いる場合、第１の参照値は第１の過渡電流時間に得られた電流値の総和を取ることにより得ることができる。非制限例では、第１の参照値ｉｓｕｍは、数式１により表される。
【数１】
ここで、項ｉｓｕｍは、電流値の総和であり、ｔは時間である。第２の参照値は、残留反応指数と呼ばれるものであり、数式２に示されているように、第２の時間区分の間の電流値と第３の時間区分の間の電流値との第７番目の比Ｒ７により取得される。
【数２】
ここで、ａｂｓは絶対値関数、及び３．８と４．１５は、この特定の例におけるそれぞれ第２及び第３の時間区分の秒で表された時間である。サンプルが参照溶液であるか又は血液であるかを数式１の第１の参照値及び数式２の第２の参照値に基づいて判定するために、識別基準を用いることができる。例えば、数式１の第１の参照値は予め定められた閾値と比較することができ、また数式２の第２の参照値は予め定められた閾値関数と比較することができる。この予め定められた閾値は、約１２マイクロアンペアである。この予め定められた閾値関数は、数式１の第１の参照値を用いた関数に基づくものである。さらに厳密に言えば、この予め定められた閾値関数は数式３のようになる。
【数３】
ここで、Ｚ１は、例えば約０．２のような定数である。かくして、ＣＳ／血液識別試験１８０６は、もし数式４のようであればサンプルを血液であると特定することができる。
【数４】
その他の場合には、サンプルは、参照溶液である。
【００３９】
血液グルコースアルゴリズム
サンプルが血液であると同定されれば、試験電流値に対してステップ１８１０の血液グルコースアルゴリズムが実行される。数式４に示されるグルコースアルゴリズムを用いて、第１のグルコース濃度Ｇ１が算出される。
【数５】
【００４０】
ここで、ｉ１は第１の試験電流、ｉ２は第２の試験電流、ｉ３は第３の試験電流であり、またａ、ｐ及びｚは、実験的に得ることができる校正定数である。数式４の全ての試験電流値（例えばｉ１、ｉ２、及びｉ３）には、電流の絶対値を用いる。第１の試験電流値ｉ１と第２の試験電流値ｉ２とは、第３の時間区分ｔ３の間に現れる予め定められた試験電流の一つ以上の平均値又は総和として定義されるものである。第３の試験電流値ｉ３は、第２の時間区分ｔ２の間に現れる予め定められた試験電流の一つ以上の平均値又は総和として定義されるものである。当業者は、名称「第１」、「第２」、及び「第３」は便宜上選択されたものであり、必ずしも電流値が算出される順序を反映するものではないことを正しく理解しえよう。
【００４１】
数式４は、さらに正確なグルコース濃度を与えるように変更することができる。数式５に示されているように、ｉ１項は、試験電流値の単純な総和の平均を用いる代わりに、ピーク電流値ｉｐｂとｉｐｃと定常状態電流ｉｓｓを含むように定義することができる。
【数６】
ここで、定常電流ｉｓｓの算出は、数学モデル、外挿、事前に定められた時間区分の間の平均、それらの組み合わせ、又は定常電流を算出するための任意の数のその他の方法に基づいて行なうことができる。ｉｓｓを算出するための方法のいくつかの例が米国特許第５，９４２，１０２及び６，４１３，４１０に見出され、この各々の全ての内容を本明細書の一部として援用する。
【００４２】
又は、ｉｓｓは５秒の時点の試験電流値に定数Ｋ８（例えば０．６７８）を乗ずることにより推定することができる。かくして、ｉｓｓ〜 ｉ（５） ｘ Ｋ８となる。Ｋ８項は数式６を用いて推定することができる。
【数７】
ここで、数０．９７５は、第３の試験電圧Ｖ３が印加されてからの秒数であってｉ（５）に相当し、約０．９５秒から１秒にわたる線形変化を仮定しての、０．９５から１秒の間の平均電流であり、Ｄ項は、血中における拡散係数であって典型的には約５ ｘ １０−６ ｃｍ２／ｓｅｃであり、また項Ｌは、スペーサ６０の高さを表し、約０．００９５ｃｍであると仮定する。
【００４３】
再び数式５に戻り、図６及び図７における試験電圧と試験電流波形に基づけば、ｉｐｃは、４．１秒時点における電流値であり、ｉｐｂは、１．１秒時点における試験電流値である。
【００４４】
数式４に戻り、ｉ２は次式で定義される。
【数８】
また、ｉ３は次式で定義される。
【数９】
【００４５】
数式７に示されるように、数式５は数式４と結合されて、血液サンプル中の内因性及び／又は外因性の干渉物の存在を補正してさらに正確なグルコース濃度を判定するための式を生成することができる。
【数１０】
第１のグルコース濃度Ｇ１は、血液グルコースアルゴリズムの出力であり、項ａ、ｐ及びｚは実験的に導出できる定数である。
【００４６】
ＣＳグルコースアルゴリズム
サンプルがＣＳと識別されれば、ステップ１８２４のＣＳグルコースアルゴリズムは、試験電流値を用いて実行することができる。ＣＳに対するａ、ｐ及びｚの値は、血液に対する値とは異なるが、ＣＳに対する第１のグルコース濃度Ｇ１は上記数式７を用いて算出することができる。
【００４７】
異常ヘマトクリットレベルにおける検体検出
内因性の干渉物に加えて、ある環境下での異常ヘマトクリットレベルは、グルコース測定の精度に影響を与える。それゆえに、サンプルが異常ヘマトクリットレベル（例えば約２０％又は約６０％）を有する場合でも正確である第２のグルコース濃度Ｇ２を与えるようにＧ１を修正して、ヘマトクリット補正１８１２を行なうことができる。
【００４８】
ここに、異常ヘマトクリットサンプル中のグルコース濃度を正確に測定する方法及びシステムが提供される。例えば、図９は、異常ヘマトクリットレベルを有する血液サンプルを説明する正確なグルコース濃度を算出するための方法２０００を示すフローダイアグラムである。ステップ２００１に示されるように、ユーザーは、サンプルを試験片に加えることにより試験を開始する。ステップ２００２に示されるように、第１の試験電圧Ｖ１は第１の時間区分ｔ１の間印加される。ステップ２００４に示されるように、その結果生じる試験電流は、第１の時間区分ｔ１の間測定される。ステップ２００６に示めされるように、第１の時間区分ｔ１の後に、第２の試験電圧Ｖ２が第２の時間区分ｔ２の間印加される。ステップ２００８に示されるように、結果として生じる試験電流は、第２の時間区分ｔ２の間測定される。第２の時間区分ｔ２の後に、第３の試験電圧Ｖ３が第３の時間区分ｔ３の間印加される。ステップ２０１２に示されるように、次いで、結果として生じる試験電流が第３の時間区分ｔ３の間測定される。
【００４９】
ステップ２０１４に示されるように、試験電流値は、試験用計器により集められているので、第１のグルコース濃度Ｇ１を算出することが可能である。第１のグルコース濃度Ｇ１は、数式４又は７を用いて算出することができる。次いで、ステップ２０１６に示されているように、ヘマトクリットレベルＨを算出することができる。
【００５０】
ヘマトクリットレベルは、グルコース試験時間区分ｔＧの間に取得された試験電流値を用いて推定することができる。又は、ヘマトクリットレベルＨは、第２の時間区分ｔ２と第３の時間区分ｔ３の間で取得された試験電流値を用いて推定してもよい。一実施形態では、ヘマトクリットレベルＨは、第１のグルコース濃度Ｇ１及びｉ２に基づいたヘマトクリット算出式を用いて推定することができる。代表的なヘマトクリット算出式を数式８に示す。
【数１１】
ここで、Ｈは、ヘマトクリットレベル、ｉ２は、第２の時間区分における少なくとも一電流値、Ｋ５は、第５の定数、Ｋ６は、第６の定数、及びＫ７は、第７の定数である。ＧＤＨ−ＰＱＱが酵素の場合、Ｋ５、Ｋ６及びＫ７は、それぞれ約―７６、５６及び２５０である。ＦＡＤ−ＧＤＨが酵素の場合、Ｋ５，Ｋ６及びＫ７は、それぞれ約―７３．５、５８．８及び２１３である。図１０は、数式８を用いて推定されたヘマトクリットレベルが、標準法を用いて測定された実際のヘマトクリットレベルと略線形な相関を持つことを示している。
【００５１】
ステップ２０１８に示されるように、ステップ２０１６でヘマトクリットレベルＨが算出されると、その算出値は予め定められたより下位のヘマトクリットレベルＨＬと比較される。この、下位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＬは、約３０％とすることができる。ステップ２０２０に示されるように、もしヘマトクリットレベルＨが下位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＬよりも低ければ、第１のグルコース濃度Ｇ１は、上位の予め定められたグルコース濃度ＧＵと比較される。上位の予め定められたグルコース濃度ＧＵは、約３００ｍｇ／ｄＬであってよい。ステップ２０２２に示されるように、ヘマトクリットレベルＨが下位のヘマトクリットレベルＨＬより低くなければ、そのヘマトクリットレベルＨは、上位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＬと比較される。この上位の予め定められたヘマトクリットレベルＨＵは、約５０％である。ステップ２０２８に示されるように、ヘマトクリットレベルＨがＨＵよりも大きい場合には、第１のグルコース濃度Ｇ１は、下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬと比較される。この下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬは、約１００ｍｇ／ｄＬとしてもよい。ステップ２０１８及び２０２２は、ヘマトクリットレベルＨがＨＬ以上であり、かつＨＵ以下であれば、ステップ２０３４に示されているように、方法２０００は、第１のグルコース濃度Ｇ１を出力することを示している。
【００５２】
第１のグルコース濃度Ｇ１が上位の予め定められたグルコース濃度ＧＵより低い場合には、ステップ２０２４に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第１の関数を用いることができる。この第１の関数は、数式９の形式を持つ。
【数１２】
ここで、Ｋ１は、第１の定数であり、ＨＬは、下位の予め定められたヘマトクリットレベルである。一実施形態として、Ｋ１及びＨＬは、それぞれ約−０．００４及び３０％である。
【００５３】
しかしながら、第１のグルコース濃度Ｇ１が上位の予め定められたグルコースレベルＧＵ以上であれば、ステップ２０２６に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第２の関数を用いることができる。第２の関数は、数式１０の形式をとることができる。
【数１３】
ここで、Ｋ２は、第２の定数であり、またＧｍａｘは予め定められた最大グルコース濃度である。一実施形態として、Ｋ２及びＧｍａｘは、それぞれ約−０．００４及び約６００ｍｇ／ｄＬとしてよい。数式９及び１０に対する補正値Ｃｏｒｒは、約−５から約ゼロの範囲に制限することができる。このため、Ｃｏｒｒが−５より小さければ、Ｃｏｒｒは−５に設定され、またＣｏｒｒがゼロより大きければ、Ｃｏｒｒはゼロに設定される。
【００５４】
もし第１のグルコース濃度Ｇ１が下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬ未満であれば、ステップ２０３０に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第３の関数を用いることができる。この第３の関数は、数式１１の形式をとることができる。
【数１４】
しかしながら、第１のグルコース濃度Ｇ１が下位の予め定められたグルコース濃度ＧＬ以上であれば、ステップ２０３２に示されているように、補正値Ｃｏｒｒを算出するために第４の関数を用いることができる。この第４の関数は、数式１２の形式をとることができる。
【数１５】
ここで、Ｋ４は、第４の定数であって約０．０１１としてよい。数式１２に対する補正値Ｃｏｒｒは、約ゼロから約６の範囲に制限してよい。このため、Ｃｏｒｒは、ゼロより小さければゼロに設定され、６より大きければ６に設定される。
【００５５】
ステップ２０２４において、第１の関数を用いてＣｏｒｒを算出した後、ステップ２０３６において、第１のグルコース濃度が１００ｍｇ／ｄＬと比較される。第１のグルコース濃度が１００ｍｇ／ｄＬ未満であれば、ステップ２０３８に示されるように、第１の補正式を用いて第２のグルコース濃度が算出される。１００ｍｇ／ｄＬは、グルコース閾値を表し、かつ制限数と解釈されるべきではないことに注意すべきである。一実施形態として、グルコース閾値は、約７０ｍｇ／ｄＬから約１００ｍｇ／ｄＬの範囲である。第１の補正式は、数式１３の形式をとることができる。
【数１６】
第１のグルコース濃度Ｇ１がステップ２０３６に基づき１００ｍｇ／ｄＬ以上であれば、第２のグルコース濃度Ｇ２は、ステップ２０４０に示されているように、第２の補正式を用いて算出される。第２の補正式は、数式１４の形式をとることができる。
【数１７】
第２のグルコース濃度Ｇ２は、ステップ２０３８又は２０４０の何れかで算出された後、ステップ２０４２でグルコース測定値として出力される。
【００５６】
ステップ２０２６、２０３０又は２０３２でＣｏｒｒを算出後、ステップ２０４０に示されているように、第２のグルコース濃度Ｇ２は、数式１４を用いて算出することができる。Ｃｏｒｒが（第３の関数に対して）ゼロに等しい場合、第２のグルコースＧ２は、第１のグルコース濃度Ｇ１と等しくなり、ステップ２０４２においてグルコース測定値として出力される。
【００５７】
異常ヘマトクリットレベルを有する血液サンプル中の正確なグルコース濃度を算出するための方法２０００は、数人のドナーからの血液を用いて実証された。図１１は、広範囲のヘマトクリットレベル及びグルコース濃度を有する血液にバイアスを与えて複数の試験片で試験したバイアスプロットを表している。更に具体的にいえば、図１１は、広範囲のヘマトクリットを有する全血サンプルが新しい試験システムの正確さ及び精度に及ぼす影響を表している。図に示されているように、ＹＳＩ２７００（Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、オハイオ州イエロースプリング）に関するセンサー応答の偏りが、血漿グルコース濃度に対して描画されている。このデータは、３バッチのセンサーと４人の血液ドナーとを用いて得られたものである。ヘマトクリットは、サンプルにグルコースを注入する前に２０％（四角形）、３７−４５％（円）又は６０％（三角形）に調整された。これらのデータは、電気化学的測定に対する薄層セル及び３―パルス解決法が、血中グルコース試験システムの試験性能を改善する機会を提供することを示唆している。このため、ヘマトクリットレベルＨ及び第１のグルコース濃度Ｇ１に依存する補正値Ｃｏｒｒを用いることにより、血液サンプルが異常ヘマトクリットレベルを有する場合においてさえも、さらに正確に第２のグルコース濃度Ｇ２を測定することができる。
【００５８】
血液温度補正
図８へ戻り、温度の低減効果でグルコース濃度の正確さの改善を図るために、血液温度補正１８１４を試験電流値に適用することができる。温度補正されたグルコース濃度を算出するための方法は、温度の値の測定と第２の補正値Ｃｏｒｒ２の算出とを含む。この第２の補正値Ｃｏｒｒ２は、温度の値と第１のグルコース濃度Ｇ１又は第２のグルコース濃度Ｇ２の何れかに基づくものであるが、Ｇ１及びＧ２は前述したように温度補正を含まない。従って、第２の補正値Ｃｏｒｒ２は、グルコース濃度Ｇ１又はＧ２を温度補正するために用いられる。
【００５９】
図１２は、血液温度補正を適用するための方法１８１４の一実施形態を示すフローダイアグラムである。はじめに、例えばステップ１８１０による第１のグルコース濃度Ｇ１又はステップ１８１２による第２のグルコース濃度Ｇ２などの温度補正がなされていないグルコース濃度が取得される。血液温度補正は、Ｇ１又はＧ２の何れかで実施されるが、簡単のため、Ｇ２を用いて血液の温度補正につき記述する。
【００６０】
方法１８１４におけるステップ１９１０に示されるように、ある温度値が測定される。この温度は、サーミスタ又はその他の試験用計器に組み込まれた温度表示装置、又はその他の数多の方法又は手段を用いて測定することができる。続いて、その温度の値Ｔが第１の温度閾値Ｔ１より大きいか否かを判定するための判定が行なわれる。図１２に示されるように、この温度閾値Ｔ１は約１５℃である。温度の値Ｔが１５℃より大きければ、ステップ１９１４に示されるように、第２の補正値Ｃｏｒｒ２を決定するために第１の温度関数が適用される。温度の値Ｔが１５℃以下であれば、ステップ１９１６に示されるように、第２の補正値Ｃｏｒｒを決定するために第２の温度関数が適用される。
【００６１】
第２の補正値Ｃｏｒｒ２を算出するための第１の温度関数は、数式１５の形式に表される。
【数１８】
ここで、Ｃｏｒｒ２は補正値、Ｋ９は第９番目の定数（例えばＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．５７及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．８９）、Ｔは温度の値、ＴＲＴは室温の値（例えば２２℃）、Ｋ１０は第１０番目の定数（例えばＧＤＨ−ＰＱＱに対しては０．０００２３及びＦＡＤ−ＧＤＨに対しては０．０００７７）及びＧ２は第２のグルコース濃度である。ＴがＴＲＴに略等しい場合には、Ｃｏｒｒ２は、約ゼロである。ある例では、第１の温度関数は、所定の周囲条件では変動が縮小するような室温での補正を原則的に行なわないように構成できる。第２の補正値Ｃｏｒｒ２を算出するための第２の温度関数は、数式１６の形式にできる。
【数１９】
ここで、Ｃｏｒｒ２は補正値、Ｋ１１は第１１番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．５７及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．８９）、Ｔは温度の値、ＴＲＴは室温の値、Ｋ１２は第１２番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．０００２３及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．０００７７）、Ｇ１は第１のグルコース濃度、Ｋ１３は第１３番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．６３及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して１．６５）、Ｔ１は第１の温度閾値及びＫ１４は第１４番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．００３８及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．００２９）である。
【００６２】
ステップ１９１４又は１９１６を用いてＣｏｒｒ２が算出された後、Ｃｏｒｒ２が予め定められた範囲に収まるよう保証するために、２〜３の打ち切り処理が行なわれ、これにより異常値の危険性が軽減される。ある実施形態では、ステップ１９１８及び／又はステップ１９２２を用いてＣｏｒｒ２の範囲を−１０から＋１０の範囲に制限することができる。ステップ１９１８では、Ｃｏｒｒ２が１０より大きいか否かの判定が行なわれる。Ｃｏｒｒ２が１０より大きければ、ステップ１９２０に示されているように、Ｃｏｒｒ２は１０に設定される。Ｃｏｒｒ２が１０以下であれば、次いで、ステップ１９２２に示されるように、Ｃｏｒｒ２が−１０未満であるか否かの判定が行なわれる。ステップ１９２４に示されるように、Ｃｏｒｒ２が−１０未満であれば、Ｃｏｒｒ２は−１０に設定される。Ｃｏｒｒ２の値が既に−１０と＋１０の範囲にあれば、一般的に打ち切り処理は不要である。
【００６３】
Ｃｏｒｒ２が決定されると、ステップ１９２８又はステップ１９３０の何れかを用いて、温度補正されたグルコース濃度を算出することができる。ステップ１９２６において、温度補正されていないグルコース濃度（例えばＧ２）が１００ｍｇ／ｄＬであるか否かの判定が行なわれる。Ｇ２が１００ｍｇ／ｄＬ未満であれば、温度補正されたグルコース濃度Ｇ３は、補正値Ｃｏｒｒ２を第２のグルコース濃度Ｇ２に加えることにより、数式１７を用いて算出することができる。
【数２０】
Ｇ２が１００ｍｇ／ｄＬ以上であれば、温度補正されたグルコース濃度Ｇ３は、Ｃｏｒｒ２を１００で割って１を加え、これに第２のグルコース濃度Ｇ２を乗ずることにより、数式１８を用いて算出することができる。
【数２１】
【００６４】
温度の影響が補正された第３のグルコース濃度が決定されると、ステップ１９３２に示されるように、第３のグルコース濃度は、出力される。
【００６５】
血液温度補正に対するこの方法１８１４は、グローブボックス中の血液を用いて約５℃から４５℃の温度範囲にわたり実証された。この血液サンプルは、約２０から５０％の範囲のヘマトクリット、及び約２０から６００ｍｇ／ｄＬ範囲相当の血漿グルコース濃度を有するものであった。グローブボックスは、予め定められた温度を保持することができる密閉室であった。グローブボックスのグローブ部は、外部の試験者がグローブボックスの内部でグルコース試験を実施できるようになっていた。試験者は、試験用計器に試験片を挿入し、試験資料は制御された温度及び相対湿度（ＲＨ）の環境で採取された。ＲＨは、試験期間中、サンプル液滴の蒸発を相対的に低いレベルに維持するために、約６０％に維持された。一般的に、ＲＨは、試験用計器上での凝結を防ぐために、高くしすぎるべきではない。血液は、グローブボックスの外部で３７℃の温度平衡下におかれ、パラフィルム上へピペットで移され、迅速にグローブボックス内へ移され、試験片へ注がれた。この細かいところまで配慮された方法は、指から採血された毛細血管の血の投与シミュレーションを可能にするものであった。図１３は、試験用計器に温度補償機能が備えられていない場合の血液試験の結果には、実質上、温度バイアスがかかっていることを示している。バイアスの約８３．４％のみが参照グルコース濃度の１５％、即ち１５ｍｇ／ｄＬ内にあったためである。対照的に、図１４に見られるように、試験用計器に温度補償がある場合には、血液試験の結果のバイアスは、はるかに少ない。図１３の結果と比較した場合、参照グルコース値の１５％、即ち１５ｍｇ／ｄＬ範囲外のバイアス率は、はるかに僅少であったためである。
【００６６】
対照溶液温度補償
図１５は、ＣＳ温度補正を適用する方法１８２６の一実施形態を描写するフローダイアグラムである。このＣＳ温度補正は、Ｃｏｒｒ２を算出するための温度関数が異なる点を除き、血液温度補正に類似している。
【００６７】
はじめに、例えばステップ１８２４から得られた第１のグルコース濃度のように、温度補正を施されていないグルコース濃度が得られる。次いで、ステップ１９１０に示されるように、温度の値が測定される。ステップ１９３４に示されるように、ＣＳに対する第２の補正値Ｃｏｒｒ２を測定するために第３の温度関数が適用される。第２の補正値Ｃｏｒｒ２を算出するための第３の温度関数は、数式１９の形式となる。
【数２２】
ここで、Ｋ１５は第１５番目の定数（例えば、ＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．２７及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．２７５）、Ｔは温度の値、ＴＲＴは室温（例えば２２℃）、Ｋ１６は第１６番目の定数（例えばＧＤＨ−ＰＱＱに対して０．００１１、及びＦＡＤ−ＧＤＨに対して０．０００１４）及びＧ２は第２のグルコース濃度である。
【００６８】
ステップ１９３４を用いてＣｏｒｒ２が算出された後、Ｃｏｒｒ２が予め定められた範囲に収まるよう保証するために、２〜３の打ち切り処理が行なわれる。一実施形態として、図２０に示されるように、ステップ１９１８及び／又は１９２２を用いてＣｏｒｒ２を−１０から＋１０の範囲となるように制限することができる。ステップ１９１８において、Ｃｏｒｒ２が１０より大きいか否かが決定される。Ｃｏｒｒ２が１０より大きければ、ステップ１９２０に示されているように、Ｃｏｒｒ２を１０に設定することができる。Ｃｏｒｒ２が１０以下ならば、ステップ１９２２に示されるように、Ｃｏｒｒ２が−１０未満であるか否かの判定がなされる。ステップ１９２４に示されるように、Ｃｏｒｒ２は−１０未満であれば−１０に設定される。
【００６９】
Ｃｏｒｒ２が決定されると、ステップ１９２８又は１９３０を用いてＣＳに対して温度補正されたグルコース濃度を算出することができる。ステップ１９２６において、温度補償がされていないグルコース濃度（例えばＧ１）が１００ｍｇ／ｄＬ未満であるか否かの決定が行なわれる。Ｇ１が１００ｍｇ／ｄＬ未満であれば、ステップ１９２８に示されるように、Ｇ１＋Ｃｏｒｒ２によって第３のグルコース濃度Ｇ３が算出される。Ｇ１が１００ｍｇ／ｄＬ以上であれば、ステップ１９３０に示されるように、温度補正濃度を得るためにＣｏｒｒ２を１００で割り、１を加算し、第２のグルコース濃度を乗じることにより第３のグルコース濃度Ｇ３を算出することができる。温度の影響が補正されたＣＳに対する第３のグルコース濃度が算出されると、ステップ１９３２に示されているように、方法１８００の次のステップ又はエラーチェック１０００に対して、この値が出力される。
【００７０】
ＣＳ温度補正のための方法１８２６は、約５℃から４５℃の温度範囲のグローブボックス中で実証された。相対湿度（ＲＨ）は、約６０％に維持された。図１６は、計器に温度補正機能がない場合、ＣＳの結果には実質的な温度バイアスがかかっていることを示している。結果のかなりの部分が参照グルコース値の１５％即ち１５ｍｇ／ｄＬの範囲外となるためである。対照的に、図１７に見られるように、試験用計器に温度補正がある場合には、血液試験の結果におけるバイアスははるかに僅少である。グルコース値の１５％、即ち１５ｍｇ／ｄＬの範囲外には測定結果は無かったためである。
【００７１】
システムエラーの同定
試験を実行する場合のユーザーエラー、試験用計器エラー、及び試験片不良を含む多様なシステムエラーを同定するための様々な実施形態もまた提供される。システムは、部分充填又は二重充填されたサンプルチャンバを用いた試験を識別できるように構成される。また、このシステムは、試験の完全性を危うくするサンプルチャンバからの漏洩状態、及び／又はシステムのある部分（例えば、試験片）の損傷状態を同定可能に構成される。
【００７２】
例えば、図１８は、検体測定の実施時のシステムエラーを同定する方法１０００の典型的な実施形態を示すフローダイアグラムである。ステップ１００２に示されるように、ユーザーは、サンプルを試験片に加えることにより試験を開始する。サンプルが加えられた後、ステップ１００４ａに示されているように、試験用計器は、第１の時間区分ｔ１の間、第１の試験電圧Ｖ１を印加する。次いで、ステップ１００５ａに示されるように、結果として生じた試験電流が第１の時間区分ｔ１の間測定される。第１の時間区分ｔ１の間、試験用計器は、二重投与チェック１００６ａ及び最大電流チェック１０１２ａを実行する。二重投与チェック１００６ａ又は最大電流チェック１０１２ａが失敗した場合、試験用計器は、ステップ１０２８に示すようにエラーメッセージを表示する。二重投与チェック１００６ａ及び最大電流チェック１０１２ａの両方がパスすれば、ステップ１００４ｂに示されるように、試験用計器は、第２の時間区分の間、第２の試験電圧を印加することができる。
【００７３】
結果として生じる試験電流は、ステップ１００５ｂに示されるように、第２の時間区分ｔ２の間測定される。第２の試験電圧Ｖ２の印加の間、試験用計器は十分量チェック１０３０、二重投与チェック１００６ｂ、最大電流チェック１０１２ｂ及び最小電流チェック１０１４ｂを実行する。ステップ１０３０、１００６ｂ、１０１２ｂ又は１０１４ｂの一つを失敗すれば、ステップ１０２８に示すように、試験用計器は、エラーメッセージを表示する。ステップ１０３０、１００６ｂ、１０１２ｂ及び１０１４ｂのチェック全てをパスすれば、ステップ１００４ｃに示されるように、試験用計器は、第３の電圧Ｖ３を印加する。
【００７４】
結果として生じた試験電流は、ステップ１００５ｃに示されるように、第３の時間区分に対して測定される。第３の電圧Ｖ３の印加している間、試験用計器は、二重投与チェック１００６ｃ、最大電流チェック１０１２ｃ、最小電流チェック１０１４ｃ、高抵抗チェック１０２２ｃ及びサンプル漏洩チェック１０２４ｃを実行することができる。ステップ１００６ｃ、１０１２ｃ、１０１４ｃ、１０２２ｃ及び１０２４ｃの全てのチェックをパスすれば、ステップ１０２６に示されているように、試験用計器は、グルコース濃度を表示する。ステップ１００６ｃ、１０１２ｃ、１０１４ｃ、１０２２ｃ及び１０２４ｃのチェックの一つに失敗すれば、ステップ１０２８に示されているように、試験用計器は、エラーメッセージを表示する。以下にシステムチェック及びそのようなシステムチェックを用いてどのようにエラーが同定されるかを記述する。
【００７５】
十分量チェック
十分量チェックを行なうための実施形態の一つとして、容量測定が用いられる。容量測定は、原理的に電極―溶液界面にイオン層が形成された結果生じるイオン二重層容量を測定するものである。この容量の大きさは、サンプルで覆われた電極の面積に比例する。一旦、容量の大きさが測定されると、その値が閾値よりも大きければ、その試験片は、正確な測定を行なうために十分な溶液容積を有するものであり、グルコース濃度が出力される。しかし、その値が閾値以下であれば、その試験片は、正確な測定を行なうために十分な溶液容積を有するものではなく、エラーメッセージが出力される。
【００７６】
非制限実施例として、試験片上の容量検査を行なうための方法および装置が米国特許第７，１９５，７０４号及び第７，１９９，５９４号に記載されており、それぞれの全ての開示内容を本明細書の一部として援用する。容量を測定するための一方法では、その試験片に直流成分並びに振動成分が印加される。このような事例では、容量値を決定するために、以下に詳述するように、結果として生じる試験電流を数学的に処理して算出する。
【００７７】
一般的に、制限試験電流が明確な境界面を有する（即ち、容量測定中に面積が変化しない）作用電極に現れる場合には、電気化学試験片により最も正確で精密な容量測定を行なうことができる。時不変で明確な電極境界面は、前記の電極とスペーサ間がしっかり密封されている場合に現れる。試験電流は、グルコースの酸化または電気化学的腐食の何れかの原因で電流が急激に変化しているときでなければ、比較的一定である。または、グルコースの酸化に起因して見られることがある、信号の増加が電気化学的崩壊に伴う信号の減少と実質的に平衡している時間もまた容量を測定するために適した時間区分である。
【００７８】
サンプルのスペーサ６０と第１の電極６６との間で漏洩がある場合には、第１の電極１６６の表面電位はサンプルを投与後に時間と共に変化する可能性がある。 試験片の一実施形態では、試薬層７２は、スペーサ６０と第１の電極層６６との間の試薬層７２の一部を齎すカットアウト領域６８よりも大きな面積を有することができる。 ある環境下では、試薬層７２の一部をスペーサ６０と第１の電極６６との間に置くことは、試験時の湿潤電極領域を増加させる。この結果、試験中に、第１の電極の面積を時間と共に増大させる漏洩が生じ、これが順次容量測定を歪める可能性がある。
【００７９】
これと対照的に、第２の電極１６４とスペーサとの間には試薬層が無いため、第１の電極１６６に比べて第２の電極１６４の面積は時間的に一層安定している。このため、サンプルはスペーサ６０と第２の電極１６４との間で漏洩が少ない傾向がある。第２の電極１６４における制限試験電流を用いる容量測定は、このように、試験中に面積が変化しないためさらに精密である。
【００８０】
図６に戻り、試験片中で液体が検出されると、その液体の充填具合をモニターし、また、対照溶液と血液とを識別するために約１秒間、第１の試験電圧Ｖ１（例えば、−２０ｍＶ）を電極間に印加する。数式１において、試験電流は約０．０５から１秒まで用いられる。この第１の試験電圧は、第１の電極と第２の電極で起きる電気化学的反応によりセル中のフェロシアニドの分布が可能な限り乱されないように、相対的に低く設定される（即ち、試験電圧は、媒介物質の酸化還元電位の大きさと同程度である）。
【００８１】
第２の試験電圧Ｖ２（例えば、−３００ｍＶ）は、更に大きな絶対振幅を有するものであって、第２の電極１６４で制限電流が測定されるように第１の試験電圧Ｖ１の後に印加される。第２の試験電圧Ｖ２は、ＡＣ電圧成分とＤＣ電圧成分とを含むことができる。ＡＣ電圧成分は、第２の試験電圧Ｖ２印加後の予め定められた時間に印加され、かつ、周波数が約１０９Ｈｚ、振幅が約＋／−５０ｍＶの正弦波とすることができる。好適な実施形態では、この予め定められた時間は、第２の試験電圧Ｖ２の印加後の約０．３秒から約０．４秒の範囲の時間である。または、予め定められた時間は、時間の関数としての試験過渡電流のスロープが約ゼロの時間である。他の実施形態では、予め定められた時間は、ピーク電流値（例えばｉｐｂ）が約５０％減少するために必要な時間である。ＤＣ電圧に関しては、この成分は第１の試験電圧の開始時に印加することができる。このＤＣ電圧成分は、第２の電極で制限試験電流を生じさせるに十分な大きさ、例えば、この第２の電極に対して約−０．３Ｖである。
【００８２】
図４Ｂによる場合、試薬層７２は、絶対ピーク電流Ｉｐｂの大きさを絶対ピーク電流ｉｐｃの大きさに比べて相対的に低くさせる第２の電極１６４上へは塗布されない。試薬層７２は、検体の存在下で還元された媒介物質を生成するように構成され、第１の電極に近接した還元された媒介物質の総量が相対的に大きな絶対ピーク電流ｉｐｃに関与する。一実施形態では、少なくとも試薬層７２の酵素部分は、サンプルが試験片に投与される場合、第１の電極から第２の電極へ実質的に拡散しないように構成することができる。
【００８３】
ｉｐｂ後の試験電流は、約１．３秒の平坦領域へ落ち着く傾向があり、次いで、この電流は、試薬層７２が塗布された第１の電極１６６で生成された還元された媒介物質が、試薬層７２の塗布がされていない第２の電極１６４へ拡散するに従い再び増加する。一般的に、グルコースアルゴリズムは、約１．３から１．４秒の試験時間区分の前後の試験電流値を必要とする。例えば、数式７では、ｉｐｂは１．１秒で測定され、試験電流は、次式に用いるためにその１．４秒後に測定される。
【数２３】
【００８４】
一実施形態として、容量測定は、約１．３秒から約１．４秒の比較的平坦な電流値領域で行なわれる。一般的に、容量が１秒前で測定されると、この容量測定は、ＣＳ／血液識別試験１８０６に用いる相対的に低い第１の試験電圧Ｖ１に干渉することとなる。例えば、−２０ｍＶの直流電圧成分に重畳した＋／−５０ｍＶオーダーの交流電圧成分は、測定された試験電流に著しい摂動を引き起こす。交流電圧成分は、第１の試験電圧に干渉するのみならず１．４秒後に測定される試験電流をも著しく摂動させ、同様に血中グルコースアルゴリズム１８１０にも悪影響を与えることとなる。数多の試験並びに実験により、驚くべきことに、約１．３秒から約１．４秒の間の時間で容量測定を行えば、ＣＳ／血液識別試験あるいはグルコースアルゴリズムに妨害されることの無い、正確かつ高精度の測定ができることが最終的に確認できた。
【００８５】
第２の試験電圧Ｖ２の後に、第３の試験電流Ｖ３（例えば＋３００ｍＶ）が印加され、試薬層７２が塗布された第１の電極１６６で測定されるべき試験電流が生じる。第１の電極上に試薬層を設けることによりスペーサ層と電極層との間における液体の浸透が可能となり、これにより電極面積が増大する。
【００８６】
図６に示すように、代表的な実施形態の一つとして、１０９Ｈｚ ＡＣ試験電圧（±５０ｍＶ ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）が時間区分ｔｃａｐの間に２周期分印加される。その第１の周期は、状態調節パルスとして用いられ、第２の周期は容量を測定するために用いられる。容量の推定値は、交流（ＡＣ）電流波形の一部分にわたる試験電流を加算し、直流（ＤＣ）電流オフセットを減算し、ＡＣ試験電圧の振幅およびＡＣ周波数でその結果を正規化することにより得られる。この算出は、サンプルで充填された場合の試験片サンプルチャンバに左右される試験片の容量の基準を規定する。
【００８７】
一実施形態として、この容量は、入力ＡＣ電圧がＤＣオフセットと交差する点、即ち、入力電圧のＡＣ成分がゼロとなる時点（ゼロ交差点）のどちらかの側でＡＣ波長の四分の一の時間にわたり試験電流を加算することにより測定される。以下に、これが容量の測度に如何にして変換されるかを詳述する。数式２０は、試験電流強度を時間区分ｔｃａｐの間の時間関数として表している。
【数２４】
ここに、項
【数２５】
は、一定の試験電圧成分により誘起させられた試験電流を表す。一般に、ＤＣ電流成分は（フェロシアニドを生成する進行性グルコース反応のために）時間に対して線形に変化すると考えられ、このために、時間ゼロ（ゼロ交差点）におけるＤＣ電流であるｉ０およびＤＣ電流の時間変化のスロープｓにより表される。ＡＣ電流成分は次式により表される。
【数２６】
ここで、Ｉは電流波形の振幅、ωはその角周波数、およびφは入力電圧波形に対する位相シフトである。項ωはまた次式により表される。
【数２７】
ここで、ｆはヘルツで表されたＡＣ波形の周波数である。項Ｉは、また数式２１のように示される。
【数２８】
ここで、Ｖは印加電圧信号の振幅であり、｜Ｚ｜は、複素インピーダンスの大きさである。項｜Ｚ｜はまた数式２２のように表すことができる。
【数２９】
ここで、Ｒはインピーダンスの実数部、およびＣは、容量である。
【００８８】
数式２０は、ゼロ交差点前の四分の一波長からゼロ交差点後の四分の一波長まで積分されて数式２３が求まる。
【数３０】
この式は簡略化されて数式２４となる。
【数３１】
数式２１を数式２０へ代入し、次いで数式２３へ代入して整理することにより、数式２５が得られる。
【数３２】
数式２５の積分項は、数式２６に表された電流の総和を用いて近似することができる。
【数３３】
ここに、試験電流ｉｋは、ゼロ交差点前の四分の一波長からゼロ交差点後の四分の一波長まで加算される。数式２６を数式２５へ代入することにより数式２７が得られる。
【数３４】
この式で、ＤＣオフセット電流ｉ０は、ゼロ交差点前後の正弦の一周期にわたる試験電流を平均化することにより得られる。
【００８９】
他の実施形態においては、容量測定は、電圧ゼロ交差点前後の電流ではなく、電流の最大ＡＣ成分を加算して行われる。このため、数式２６において、電圧ゼロ交差点前後の四分の一波長の加算ではなく、試験電流は、電流最大値前後の四分の一波長の区間で積分される。これは、ＡＣ励起に応答する回路素子が純容量性であることと同じであり、このためφはπ／２である。従って、数式２４は、数式２８にまとめられる。
【数３５】
非塗布電極は、電流の流れの直流成分、即ち実数成分がＡＣ励起で用いられる電圧の範囲にわたり電圧と独立であるように分極されるため、これはこの場合において妥当な仮定である。従って、ＡＣ励起に応答するインピーダンスの実数部は無限大となり、純容量性素子であることを意味する。次いで、数式２８は、数式２５と用いられて、積分近似を必要としない簡略な容量式となる。最終的な結果、電流を電圧ゼロ交差点の前後で加算するのではなく、ＡＣ電流成分の最大値の前後で加算するとき、容量測定は一層高精度となる。
【００９０】
代表的な一実施形態として、試験用計器のマイクロプロセッサは、グルコース濃度の算出に際し重い負荷を負うこととなる。このような場合、容量データ収集は、試験の開始時点ではなく、終始途上で行われる必要があるため、グルコース濃度の測定が完了するまで容量測定データの処理を延期する必要がある。このため、グルコース測定部分の測定が完了すると容量を算出することができ、また、容量が予め定められた閾値より小さければ、部分充填エラーフラグを立てることとなる。
【００９１】
ある環境下では、容量の測定は、周囲の温度に左右される。電極充填量を測定するために正確かつ精密な方法で容量を測定するために、数式２９に示されているように、血液の温度補正を用いて温度の影響を除去することができる。
【数３６】
ここに、Ｃａｐｃｏｒｒは、温度補正容量値、Ｃａｐは、容量およびＴは、温度である。
【００９２】
温度の影響は、数式３０に示されるように、ＣＳに対する温度補正を用いて除去することができる。
【数３７】
数式２９および３０から得られた温度補正容量値は、部分的に充填された試験片の同定に用いることができる。
【００９３】
下記の表１に例証されているように、血液と対照溶液に対しては、異なる温度補正容量閾値が必要である。閾値は、一般的に、平均より低い４標準偏差単位に設定するとよい。統計的には、これは、完全充填が部分充填と同定されない確度が９９．９９４％に等しいことである。血液に対する温度補正容量閾値は、４５０ｎＦであり、対照溶液に対する相当値は約５６０ｎＦである。これらの値は、試験用計器のメモリ部にプログラムされる。これに代わる実施形態では、閾値を操作者の使用目的に従って調節することができる。
【００９４】
【表１】
【００９５】
図１９のグラフは、容量と参照グルコース測定結果（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）に対するバイアスとの相関を表している。測定されたグルコース濃度は、基準測定装置を用いて行われたグルコース測定結果とバイアスとを比較することにより、バイアスに変換された。数片の試験片が多様な血液量で充填され、また、容量およびグルコース濃度が図６の試験電圧波形を用いて測定された。さらに詳しくは、この容量は、試験電流が相対的に大きくかつ時間に対して迅速に減少する第３の試験電圧区分で測定された。さらに、容量測定は、試薬層被膜が施された第１の電極上に制限試験電流が現れる区分で行われた。
【００９６】
ＹＳＩに対するバイアスの主因が液体による電極の部分被覆率ならば、ＹＳＩバイアスとの相関がとられた場合、容量の値は、相対的に散乱の少ない直線となるべきである。例えば、ＹＳＩに対する５０％の負バイアスは、容量が完全充填試験片と比較して５０％減少することに相当する。このため、試験片―試験片バイアス変動が相対的に小さければ、図１９におけるデータ点の相対的に大きな散乱は、容量測定の相対的に大きな変動に起因するものとみなされる。容量変動は、一般に試験電流値が相対的に一定でない第３の試験電圧区分で容量測定を行うことにより生じる。
【００９７】
容量測定における相対的に大きな散乱は、非常に多くの完全充填試験片を不合格とすることになる。さらに、大きな容量変動は、容量測定のいくつかをバイアスが低いものとし、そのため、十分充填閾値より低いものとし、部分充填であると誤って同定することとなる。
【００９８】
図２０のグラフは、（約１．３秒時点で測定された）容量と基準グルコース測定値（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）に対するバイアスとの相関を表している。数片の試験片がさまざまな量の血液で充填され、また容量およびグルコース濃度は、図６の試験電圧波形を用いて測定された。さらに詳しくは、この容量は、試験電圧が相対的に一定な第２の試験電圧Ｖ２の時間区分で測定された。さらに、容量測定は、試薬層被膜のない第２の電極上に制限試験電流が生じる時間区分で行われた。図１９に比べて、図２０のデータは容量値の散乱が少ないことを表している。
【００９９】
図２１のグラフは、（約１．３秒で測定された）容量と基準グルコース測定値（ＹＳＩ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｓｐｒｉｎｇｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）との相関を表している。数片の試験片が色々な量のＣＳで充填され、また、図６の試験電圧波形を用いて容量およびグルコース濃度が測定された。図２０と同様に、図２１のデータは、この時間区分の間で実行された場合、容量は相対的に変動量が少ないことを表している。
【０１００】
二重投与
二重投与は、ユーザーが不十分な血液量をサンプル反応チャンバに注ぎ、続いて、更にこのサンプル反応チャンバを満たすために血液を追加投与する場合に起こる。ユーザーの指先または不安定な指から搾り出された血液量は、二重投与事故を起こすことがある。今までに開示されたシステム及び方法は、このような二重投与事故を識別するように構成することができる。例えば、図２２は、試験過渡電流を表し、この過渡期間には、第２の検査時間区分ｔ２の間にユーザーが二重投与を行いスパイクが観測される（実線を参照）。二重投与事故が無い場合には、試験過渡電流はピークを持たない（図２２の破線を参照）。
【０１０１】
二重投与は、グルコース試験の測定値を不正確なものとする。このため、二重投与を識別し、計器が潜在的に不正確な測定値を出力する代わりにエラーメッセージを出力するようにすることが好適である。電極の一部分のみがサンプルで湿潤する場合には、電極面積が実質的に減少するため、二重投与では、まず、観測される試験電流量の減少が生じる。一度ユーザーが第２番目の投与を行うと、有効電極面積の急激な増大および乱れのために、より多くの還元された媒介物質が作用電極近傍に運ばれるため、電流スパイクが発生する。さらに、試薬層の一部は、全試験時間に渡りサンプルによって湿潤されないため、フェロシアニドの生成は、より少ない。このため、グルコースアルゴリズムで用いられる試験電流が二重投与により抑制されたり強調されれば、グルコース測定の結果は、不正確となる。
【０１０２】
二重投与の同定方法（１００６ａ、１００６ｂまたは１００６ｃ）には、第２の試験電流および第３の試験電流の測定が含まれ、この第２の試験電流は第３の試験電流の前に現れる。第３の試験電流の絶対値と第２の試験電流の絶対値との差に基づいて二重投与を同定する数式を用いることができる。この差が予め定められた閾値より大きければ、試験用計器は、二重投与を示すエラーメッセージを出力する。二重投与を同定するための方法は、試験電流が試験用計器によって収集されるにつれて直列に複数回実行される。この数式は、二重投与が生じたか否かを決定するための差Ｚ２を算出する数式３１の形式を有する。
【数３８】
ここに、ｉ（ｔ）は第２の試験電流、ｉ（ｔ＋ｘ）は第３の試験電流、ｔは第２の試験電流の時間、およびｘは電流測定間の時間の増分である。値Ｚ２が予め定められた約３マイクロアンペアの閾値より大きければ、試験用計器は、二重投与によるエラーメッセージを出力する。ここに開示された予め定められた閾値は、試験片１００および図６の試験電圧波形の使用法を説明するものである。図６において、作用電極および参照電極共に面積約０．０４２ｃｍ２を有し、２電極間の距離は、約９０ミクロンから約１００ミクロンの範囲にある。当業者には明らかなように、この様な予め定められた閾値は試験片のデザイン、試験電圧波形およびそのほかの要因により変わる。
【０１０３】
二重投与を特定するための他の実施形態（例えば、１００６ａ、１００６ｂまたは１００６ｃ）において、一方法には、第１の試験電流、第２の試験電流および第３の試験電流の測定が含まれ、第１の試験電流は第２の試験電流の前に生じ、また第３の試験電流は第２の試験電流の後に生じる。二重投与を特定するために、第２の試験電流の絶対値から第１の試験電流を減算し、かつ第３の試験電流の絶対値を減算して２倍する数式が用いられる。この数式は、二重投与が生じたか否かを決定するために総和Ｙを算出するための数式３２の形式となる。
【数３９】
ここに、ｉ（ｔ）は第２の試験電流、ｉ（ｔ−ｘ）は第１の試験電流、ｉ（ｔ＋ｘ）は第３男試験電流、ｔは第２の試験電流の時間、およびｘは測定値間の時間の増分、およびａｂｓは絶対値関数を表す。もし加算値Ｙが予め定められた閾値より大きければ、試験用計器は、二重投与によるエラーメッセージを出力してよい。この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１、第２の時間区分ｔ２および第３の時間区分ｔ３に対して異なる値に設定してよい。
【０１０４】
一実施形態では、この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１に対して約２マイクロアンペア、第２の時間区分ｔ２に対して約２マイクロアンペア、および第３の時間区分ｔ３に対して約３マイクロアンペアである。この予め定められた閾値は、試験用計器中のノイズ、試験電流測定の周波数、電極の面積、電極間の距離、二重投与の偽陽性検出率、および二重投与の偽陰性検出率などの要因の結果により調節される。数式３２を用いた二重投与特定法は、試験過渡電流の複数の部分で実施される。なお、第１の試験電流と第３の試験電流は、基線補正をもたらすため、二重投与特定に対して数式３２は数式３１より正確である。図６の試験電圧波形を用いる場合、ピークは典型的には時間区間の始に現れるため、二重投与チェックは第１、第２および第３の時間区分の開始時点の直後に実施される。例えば、ゼロ秒から約０．３秒、１．０５秒および４．０５秒は二重投与チェックから除外される。
【０１０５】
最大電流チェック
図１２のステップ１０１２ａ、１０１２ｂおよび１０１２ｃに述べられているように、最大電流チェックは、試験用計器エラーあるいは試験片欠陥を特定するために用いることができる。試験用計器エラーの例は、血液が、投与されてから遅い時点で検出される場合に見られる。欠陥試験片の例は、第１と第２の電極とがショートした場合に見られる。図２３は、試験過渡電流を表し、試験用計器は試験片中への血液投与の直後を検出していない（実線参照）。このようなシナリオにおいて、遅延開始は、第２の試験電圧Ｖ２が印加される前に相当量のフェロシアニドを生成し相対的に大きな試験電流が観測される。対照的に、血液が注がれたときに試験用計器が試験電圧波形を適切に開始させると、図２３に破線で示されているように、第２の時間区分に対する試験電流値はより少なくなる。
【０１０６】
遅延開始により、不正確なグルコース測定結果が生じる。このため、遅延開始を特定し、計器に不正確な測定結果を出力させる代わりにエラーメッセージを出力させることが好適であろう。遅延開始では、試薬層がフェロシアニドを生成するより多くの時間があるため、測定された試験電流値はさらに大きくなる。このため、増加した試験電流値は、グルコース濃度の確度を歪めやすい。
【０１０７】
試験用計器のエラーに加えて、第１と第２の電極間のショートは、試験電流を増加させることとなる。この増加の大きさは、第１の電極と第２の電極間の分流抵抗の大きさに左右される。分流抵抗が相対的に小さければ、相対的に大きな正バイアスが試験電流にかかり、潜在的に不正確なグルコース応答を引き起こす。
【０１０８】
最大電流チェック（１０１２ａ、１０１２ｂおよび１０１２ｃ）は、全ての測定された試験電流値の絶対値を予め定められた閾値と比較し、測定された試験電流の値の絶対値の一つが予め定められた閾値より大きい場合には、エラーメッセージを出力する。この予め定められた閾値は、第１、第２、および第３の検査時間区分（ｔ１、ｔ２、およびｔ３）に対して異なった値に設定することができる。一実施形態において、この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１に対して約５０マイクロアンペア、第２の時間区分ｔ２に対して約３００マイクロアンペアおよび第３の時間区分ｔ３に対して約３０００マイクロアンペアである。
【０１０９】
最小電流チェック
図１８のステップ１０１４ｂおよび１０１４ｃで述べられているように、最小電流チェックは、グルコース試験の誤スタート、試験用計器による不適切な時間シフトおよび早期試験片除去を特定するために用いることができる。誤スタートは、試験片にサンプルが未注入の状態で試験用計器がグルコース試験を開始する場合に起きる。試験用計器に何らかの事情で検査を開始させる状況の例は、静電気放電（ＥＳＤ）または第１と第２の電極間の一時的なショートである。このような状況では、試験片に液体サンプルが注がれていなくても試験を開始させる相対的に大きな電流が、少なくともショートの瞬間に合わせて観測される。
【０１１０】
手順によらずグルコース検査が開始された場合、試験片にサンプルが注がれていなくても試験用計器は低グルコースとの観測結果を出力する。それゆえ、試験用計器が誤った低グルコース検査結果を出力しないように、手順によらないグルコース試験の開始を特定することが好適であろう。その代わりに、試験用計器は、試験を再開するためユーザーに同じ試験片を再挿入する、または新しい試験片を挿入することを指示するエラーメッセージを与えるべきである。
【０１１１】
試験用計器による時間シフトエラーは、第３の試験電圧Ｖ３が早期または遅延して印加された場合に生じる。第３の試験電圧Ｖ３の早期印加は、第２の時間区分ｔ２の終点で、負の極性で相対的に小さな電流値に代えて、正の極性を持つ相対的に大きな試験電流を生じさせるであろう。第３の試験電流Ｖ３の印加の遅延は、第３の時間区分の始に、正の極性で相対的に大きな電流値に代えて、負の極性の相対的に小さな電流値を生じさせるであろう。第３の電圧Ｖ３の両早期および遅延印加に対して、不正確なグルコース測定結果が生じる可能性がある。それ故、不正確なグルコース測定結果が現れないように、最小電流チェックを用いて、試験用計器により時間シフトエラーを特定することが好ましい。
【０１１２】
グルコース試験の終了前に、意図せず試験片を試験用計器から取り外すことも、不正確なグルコースの測定結果を生じさせる。試験片の除去は、試験電流をゼロに近くに変化させ、潜在的に不正確なグルコース測定結果を生じさせる。従って、不正確なグルコース測定結果を表示する代わりにエラーメッセージが与えられるように、最小電流チェックを用いて意図しない試験片の除去を特定することが好適である。
【０１１３】
この最小電流チェックは、第２及び第３の時間区分（ｔ２とｔ３）の間に測定された全ての試験電流値の絶対値を、予め定められた閾値と比較し、測定された試験電流値の絶対値の一つが予め定められた閾値より小さければ、エラーメッセージを出力する。この予め定められた閾値は、第２及び第３の試験時間区分で異なる値に設定してもよい。しかしながら、一実施形態においては、この予め定められた閾値は、第１の時間区分ｔ１および第２の時間区分ｔ２に対して約１マイクロアンペアである。最小電流チェックは、第１の試験電圧Ｖ１は大きさが媒介物質の酸化還元電位に近いため試験電流値が相対的に小さいので、第１の時間区分に対しては実行しないことに注意されたい。
【０１１４】
高抵抗トラック
図１８のステップ１０２２ｃに記述されているように、不正確なグルコース測定値を齎す高抵抗トラックが試験片上に検出されることがある。高抵抗トラックは、絶縁性スクラッチを持つ試験片上または汚染された電極面に現れる。スパッタ金膜またはスパッタパラジウム膜で電極層が作成された場所では、スクラッチは、試験片の取り扱い中および製造中に容易に生じうる。例えば、第１の電極層６６上の一方の外側縁５６から他の外側縁５８にわたるスクラッチは、第１のコンタクトパッド６７と第１の電極１６６との間の抵抗を増大させる。スパッタ金属膜は、普通非常に薄く（例えば１０から５０ｎｍ）、試験片の取り扱い中および製造中に傷つきやすい。更に、スパッタ金属膜は、例えば炭化水素のような揮発性化合物に晒されて汚染される。この露出により、電極面上に抵抗を増大させる絶縁物膜が形成される。高抵抗トラックを形成する他の考えうる状況は、スパッタ金属膜が薄すぎる場合（例えば＜＜１０ｎｍ）である。高抵抗トラックを生じさせるさらに別の状況は、試験用計器のコネクターが試験片コンタクトパッドと十分な導電性接続を形成しない場合である。例えば、試験用計器のコネクター上に存在する乾燥血液は、試験片接続パッドへの十分な導電性接続を妨げる。
【０１１５】
図２４は、第３時間区分ｔ３における、高抵抗トラック（四角形）および低抵抗トラック（三角形）を持つ試験片に対応する２組の試験過渡電流を表している。電極と電極接続パッド間の十分大きな高トラック抵抗Ｒは、有効に印加された試験電圧Ｖｅｆｆの強度を大幅に減衰させ、これは、順次、結果として生じる試験電流強度を減衰させる。有効試験電圧Ｖｅｆｆは、数式３３で記述される。
【数４０】
一般に、試験電流が普通最大強度を示す第３の時間区分ｔ３の始めでＶｅｆｆは最大の減衰を伴う。第３の時間区分ｔ３の始めの相対的に大きなＲと相対的に大きな試験電流の組み合わせは、印加された試験電圧中に著しい減衰を生じさせる。図２４、ｔ＝４．０５秒に示されているように、これは、第３の時間区分ｔ３の始めにおいて結果として生じる電流の減衰を引き起こす。約４．０５秒におけるピーク電流のこのような減衰が生じると、グルコース濃度の算出値は不正確なものとなる。印加電圧の著しい減衰を回避するために、Ｒは、相対的に小さな値でなくてはならない（即ち、低トラック抵抗）。一実施形態においては、低抵抗トラックは一平方当り約１２オーム未満の抵抗率を持つ電極層で表すことができ、また、高抵抗トラックは一平方当り約４０オームより大きい抵抗率を持つ電極層で表すことができる。
【０１１６】
試験片が高トラック抵抗を有するか否かを決定するには、いずれも第３の時間区分ｔ３の間に現れる第１の試験電流ｉ１と第２の試験電流ｉ２に基づく数式を用いることができる。第１の試験電流ｉ１は、強度が最大または最大に近い第３の時間区分ｔ３のほぼ始まり（即ち、４．０５秒）で測定される。第２の試験電流ｉ２は、強度が最小または最小に近い第３の時間区分ｔ３のほぼ終点（例えば５秒）で測定してよい。
【０１１７】
高トラック抵抗を特定するための数式は、数式３４の形式を持つことができる。
【数４１】
第１の比Ｒ１が予め定められた閾値より大きければ、試験用計器は試験片が高抵抗トラックを有することによるエラーメッセージを出力してよい。予め定められた閾値は、約１．２としてよい。第１の試験電流ｉ１が概ね最大電流値であるということは重要である、というのは、数式３３に従えば、それが抵抗変化に対して最も感度が高いからである。第１の試験電流ｉ１が、最小電流値にさらに近いある時間に測定されれば、数式３４は高抵抗トラックが存在するか否かを決定するに当り感度がより低くなるであろう。低抵抗試験片を試験する場合に、第１の比Ｒ１の変化が相対的に低ければ利点がある。この相対的に低い変化は、誤って高抵抗トラック試験片を特定する可能性を減少させる。本明細書に確定され記述されているように、低抵抗トラックを持つ試験片に対する第１の比Ｒ１の変動は、第１の試験電流値ｉ１が第３の試験電圧Ｖ３の印加直後の電流値で定義される場合、第３の時間区分ｔ３での電流値の総和とは対照的に、約４倍低い、低抵抗試験電流片に対する第１の比Ｒ１に大きな変動がある場合、高抵抗トラックを誤って特定する確率は増加する。
【０１１８】
図２５は、高抵抗トラックを持つ試験片のロットと低抵抗トラックを有する試験片のロットの２組の試験片ロットに対し数式３４を用いて算出された複数のＲ１の値を表すグラフである。試験片の一組のロットは、炭化水素を含むガスに数週間晒して意図的に汚染したパラジウム電極を用いて故意に高抵抗を持つように作成された。第２の試験片ロットは、故意に電極面を汚染することなく製造された。汚染を防ぐために、試薬層で覆う前に一巻のスパッタで覆われたパラジウムをＭＥＳＡで覆った。全ての低抵抗試験片は汚染されたのもではなく、それらのＲ１の値は１．１未満であり、数式３４は低トラック抵抗試験片を特定できることが示された。同様に、故意に汚染された、本質的に高抵抗の試験片は全て１．１より大きなＲ１の値を持ち、数式３４が高トラック抵抗試験片を特定できることが示された。
【０１１９】
漏洩
図１８のステップ１０２４ｃに既に述べられているように、スペーサ６０が第１の電極層６６と十分な強度の液体不浸透性シールを形成することができない場合、試験片上に漏洩が検出される。漏洩は、液体がスペーサ６０と第１の電極１６６との間、および／または第２の電極１６４との間に漏れた場合に現れる。図４Ｂは、スペーサ６０の壁に直接に隣接している試薬層７２を表していることに注意されたい。しかしながら、漏洩がさらに生じやすい他の実施形態（示されていない）においては、試薬層７２は、試薬層７２の一部をスペーサ６０と第１の電極層６６との間に生じさせるカットアウト層６８よりも大きな面積を有する。ある環境下では、試薬層７２の一部をスペーサ６０と第１の電極層６６との間に配置することは、液体不浸透性シールの形成を阻害する。その結果、第１の電極１６６上の何れかに実質的にさらに大きな面積を作る漏洩が生じ、順次、これが不正確なグルコースの測定結果を引き起こす。第１の電極１６６と第２の電極１６４の間の面積の非対称性は、図２６に図解するように試験過渡電流を歪め、そこでは第３の時間区分ｔ３の間に余分な盛り上がりが現れる。
【０１２０】
図１６は、３組の異なるタイプの試験片ロットに対する第３の時間区分ｔ３の間の試験過渡電流を表し、試験片ロット１（四角形）にはスペーサと第１の電極の間に液体の漏洩がある。試験片ロット１は、ドライヤー設定を用いて作成されたが試薬層は、十分には乾燥させなかった。また、試験片ロット１は加圧設定でラミネートされたが、電極への不浸透性シールは十分には形成されなかった。本来は、試薬層はスペーサ６０の粘性部分が試薬層と混ざり合い、さらに第１の電極層１６６への液体不浸透性シールを形成するように、試薬層は十分に乾燥しているものである。さらに、スペーサ６０の粘性部分が第１の電極層１６６に対して液体不浸透性シールを形成するように、十分な圧力が加えられるものである。試験片ロット２は、約２週間、３７℃で保管されたということを除き、試験片ロット１と同様にして下処理された。試験片ロット２の保管により、スペーサは、電極への液体不浸透性シールを作りながら再形成した。試験片ロット３は、試薬層を乾燥させるに十分なドライヤー設定を用いて作られ、また、液体不浸透性シールを形成するに十分な加圧設定を用いてラミネートされた。両試験片ロット２および３（それぞれ三角形および円）は、図２６に示されているように、試験片１（四角形）に比べて試験電流強度が急速に減少することを表している。
【０１２１】
試験片漏洩があるか否かの判定は、第１の試験電流、第２の試験電流、第３の試験電流、及び第３の試験時間区分に生じる第４の試験電流に基づいて行なわれる。第２の比の第１の対数は、第１の試験電流ｉ１および第２の試験電流ｉ２に基づいて算出される。第３の比の第２の対数は、第３の試験電流ｉ３と第４の試験電流ｉ４とに基づいて算出できる。第４の比Ｒ４を第１の対数と第２の対数とに基づいて算出するために、ある数式を用いることができる。第４の比が予め定められた比未満であれば、試験用計器は、漏洩によるエラーメッセージを出力する。この予め定められた閾値は、０．９５から１の範囲の値である。漏洩を判定するための数式は、数式３５の形式を取ることができる。
【数４２】
一実施形態において、第１の試験電流ｉ１および第２の試験電流ｉ２は、第３の時間区分ｔ３に現れる２組の概ね最大の電流値であり、第４の試験電流ｉ４は、第３の時間区分に現れる最小の電流値であり、また、第３の試験電流ｉ３は、第４の試験時間と第３の試験時間との差が第２の試験時間と第１の試験時間との差より大きくなるように選ばれる。一具体例では、第１の試験電流、第２の試験電流、第３の試験電流、および第４の試験電流は、それぞれ約４．１秒、４．２秒、４．５秒および５秒に測定される。
【０１２２】
図２７は、図２６に対して記述された３組の試験片ロットに対して数式３５を用いて算出された複数のＲ４の値を表すグラフである。これにより、試験片ロット１は、１未満の第４の比を有し、また、試験片ロット２と３は両方とも１より大きな第４の比を有し、数式３５が試験片漏洩を成功裏に特定できることを示している。
【０１２３】
これに代わる実施形態では、試験片が漏洩を有するか否かの決定は、数式３５に示されているように、４つの試験電流値を用いる代わりに３つの試験電流のみに基づく数式を用いて実行される。これらの３つの試験電流値は、第１の試験電流ｉ１、第３の試験電流ｉ３、および第３の検査時間区分ｔ３に現れる第４の試験電流ｉ４を含む。第５の比の第３の対数は、第１の試験電流ｉ１と第３の試験電流ｉ３に基づいて算出されてよい。第３の比の第２の対数は、第３の試験電流ｉ３と第４の試験電流ｉ４とに基づいて算出してよい。第６の比Ｒ６を第３の対数と第２の対数とに基づいて算出するために、一つの数式が用いられる。Ｒ６が予め定められた比未満であれば、試験用計器は、漏洩によるエラーメッセージを出力する。漏洩を識別するための数式は、数式３６の形式を取ることができる。
【数４３】
【０１２４】
当業者は、上述した実施形態に基づく本開示の特徴並びに利点を更に正確に理解するであろう。従って、本開示は、添付の請求項による指示を除き、特別に図示され記述された内容に限定されるべきものではない。本明細書に引用された全ての出版物および参照文献は、その全ての開示内容を本明細書の一部として明示的に援用する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片がサンプルで十分に満たされているか否かを判定する方法であって、
試験片の第１の電極と第２の電極との間に第１の試験電圧を印加するステップであって、前記第１の試験電圧は、ＡＣ電圧成分とＤＣ電圧成分とを有し、前記ＡＣ電圧成分は、前記第１の試験電圧が印加された後の所定時間に印加され、前記ＤＣ電圧成分は、前記第２の電極に制限試験電流を生じさせるために十分な大きさを有し、前記第２の電極は、試薬層被膜を有さないステップと、
前記ＡＣ電圧成分による前記試験電流の一部を処理して容量値を得るステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記所定時間は、前記第１の試験電圧を印加後、約０．３秒から約０．４秒の範囲内である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定時間は、時間の関数としての試験過渡電流のスロープが約ゼロの時間である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定時間は、ピーク電流値が約５０％減少するために必要な時間である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記制限試験電流は、実質的に全ての還元された媒介物質が前記第２の電極の表面から消費したときの制限酸化試験電流である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の試験電圧の大きさは、前記第２の電極の還元された媒介物質を酸化させるために十分である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＤＣ電圧成分は、前記第１の試験電圧の開始時に印加される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＤＣ電圧成分は、前記第２の電極に対して約−０．３Ｖである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＡＣ電圧成分は、周波数が約１０９Ｈｚ、振幅が約＋／−５０ｍＶの正弦波である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記試薬層被膜は、前記第１の電極上である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記試薬層は、検体の存在下で還元された媒介物質を生成するように構成される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記試薬層は、媒介物質と酵素とを含み、前記酵素は、サンプルが前記試験片に導入されたときに、実質的に前記第１の電極から前記第２の電極に拡散しない請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の電極と前記第２の電極とは、対向面構成である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記容量値が予め定められた閾値を超える場合には、前記試験片が前記サンプルで十分に充填されていると判定するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記容量値が予め定められた閾値未満の場合には、前記試験片が前記サンプルで十分に充填されていないと判定するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＡＣ電圧成分及び前記ＤＣ電圧成分による前記試験電流の一部は、ゼロ電圧交差点前の約四分の一波長からゼロ電圧交差点後の約四分の一波長まで加算される請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＡＣ電圧成分及び前記ＤＣ電圧成分による前記試験電流の一部は、最大電流成分前の約四分の一波長から最大電流成分後の約四分の一波長まで加算される請求項１に記載の方法。
【請求項１】
試験片がサンプルで十分に満たされているか否かを判定する方法であって、
試験片の第１の電極と第２の電極との間に第１の試験電圧を印加するステップであって、前記第１の試験電圧は、ＡＣ電圧成分とＤＣ電圧成分とを有し、前記ＡＣ電圧成分は、前記第１の試験電圧が印加された後の所定時間に印加され、前記ＤＣ電圧成分は、前記第２の電極に制限試験電流を生じさせるために十分な大きさを有し、前記第２の電極は、試薬層被膜を有さないステップと、
前記ＡＣ電圧成分による前記試験電流の一部を処理して容量値を得るステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記所定時間は、前記第１の試験電圧を印加後、約０．３秒から約０．４秒の範囲内である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定時間は、時間の関数としての試験過渡電流のスロープが約ゼロの時間である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定時間は、ピーク電流値が約５０％減少するために必要な時間である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記制限試験電流は、実質的に全ての還元された媒介物質が前記第２の電極の表面から消費したときの制限酸化試験電流である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の試験電圧の大きさは、前記第２の電極の還元された媒介物質を酸化させるために十分である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＤＣ電圧成分は、前記第１の試験電圧の開始時に印加される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＤＣ電圧成分は、前記第２の電極に対して約−０．３Ｖである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＡＣ電圧成分は、周波数が約１０９Ｈｚ、振幅が約＋／−５０ｍＶの正弦波である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記試薬層被膜は、前記第１の電極上である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記試薬層は、検体の存在下で還元された媒介物質を生成するように構成される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記試薬層は、媒介物質と酵素とを含み、前記酵素は、サンプルが前記試験片に導入されたときに、実質的に前記第１の電極から前記第２の電極に拡散しない請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の電極と前記第２の電極とは、対向面構成である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記容量値が予め定められた閾値を超える場合には、前記試験片が前記サンプルで十分に充填されていると判定するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記容量値が予め定められた閾値未満の場合には、前記試験片が前記サンプルで十分に充填されていないと判定するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＡＣ電圧成分及び前記ＤＣ電圧成分による前記試験電流の一部は、ゼロ電圧交差点前の約四分の一波長からゼロ電圧交差点後の約四分の一波長まで加算される請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＡＣ電圧成分及び前記ＤＣ電圧成分による前記試験電流の一部は、最大電流成分前の約四分の一波長から最大電流成分後の約四分の一波長まで加算される請求項１に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−４０９７２（Ｐ２０１３−４０９７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６１６９３（Ｐ２０１２−２６１６９３）
【出願日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【分割の表示】特願２００９−１３７８５６（Ｐ２００９−１３７８５６）の分割
【原出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（５９６１５９５００）ライフスキャン・インコーポレイテッド (100)
【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｆｅｓｃａｎ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１０００ Ｇｉｂｒａｌｔａｒ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３５，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【分割の表示】特願２００９−１３７８５６（Ｐ２００９−１３７８５６）の分割
【原出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（５９６１５９５００）ライフスキャン・インコーポレイテッド (100)
【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｆｅｓｃａｎ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１０００ Ｇｉｂｒａｌｔａｒ Ｄｒｉｖｅ，Ｍｉｌｐｉｔａｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３５，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
[ Back to top ]