專利名稱：血樣特定成分的濃度測(cè)量方法及濃度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含血細(xì)胞的血樣特定成分，如葡萄糖的濃度測(cè)量技術(shù)。
背景技術(shù)：
測(cè)量血樣中的特定成分，例如葡萄糖濃度的方法，有稱為電極法的方法。該方法是將與血樣中的葡萄糖濃度相關(guān)的信息輸出到與血樣接觸的電極，根據(jù)該輸出值計(jì)算葡萄糖濃度。電極法大致分為平衡點(diǎn)法(端點(diǎn)法)和微分法(速率法)。平衡點(diǎn)法根據(jù)來(lái)自電極的輸出隨時(shí)間的變化趨進(jìn)某一定值時(shí)的平衡值計(jì)算葡萄糖濃度。而微分法根據(jù)輸出值n次微分(n為正整數(shù))后的極大值計(jì)算葡萄糖濃度。
已知，在一般的電極法中，當(dāng)將含血細(xì)胞的全血用作血樣時(shí)，測(cè)量值會(huì)因受血細(xì)胞的影響而偏低。所以，在測(cè)量血液中的葡萄糖濃度時(shí)，人們將全血離心分離后除去血細(xì)胞后的血漿(或血清)用作血樣。使用該方法時(shí)，為調(diào)制血樣需進(jìn)行離心分離，所以不僅操作復(fù)雜，而且還存在著包括調(diào)制試樣在內(nèi)的整個(gè)測(cè)量操作所需時(shí)間延長(zhǎng)的問(wèn)題。為解決該問(wèn)題，曾有人想出了將平衡點(diǎn)法的計(jì)算結(jié)果與微分法的計(jì)算結(jié)果相關(guān)聯(lián)的方法(例如參照日本特公平7-37991號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平9-33533號(hào)公報(bào)以及日本特公平9-318634號(hào)公報(bào))。
日本特公平7-37991號(hào)公報(bào)所揭示的方法著眼于全血稀釋后的樣品用作血樣時(shí)因血細(xì)胞的存在而導(dǎo)致的表觀稀釋率與實(shí)際稀釋率的差異。采用該方法的前提是，在微分法中計(jì)算葡萄糖濃度時(shí)，至達(dá)到與極大值相應(yīng)的輸出為止的期間內(nèi)，從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的葡萄糖量小至可忽略不計(jì)。而日本特開(kāi)平9-33533號(hào)公報(bào)和日本特公平9-318634號(hào)公報(bào)所揭示的方法則考慮到了在微分法中計(jì)算葡萄糖濃度時(shí)至達(dá)到與極大值相應(yīng)的輸出為止的期間內(nèi)擴(kuò)散到血細(xì)胞外的葡萄糖的總量。在向血細(xì)胞外擴(kuò)散的葡萄糖總量與血細(xì)胞密度(紅細(xì)胞比例)之間建立聯(lián)系。
但上述任一方法均僅將測(cè)量精度差的原因歸因于血細(xì)胞密度。結(jié)果，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)血液中的葡萄糖濃度較低時(shí)(例如400mg/dL)，使用血漿(或血清)測(cè)量葡萄糖濃度時(shí)的相關(guān)程度高。而在血液中的葡萄糖濃度較高時(shí)(例如500mg/dL)，使用血漿(或血清)測(cè)量葡萄糖濃度時(shí)的相關(guān)程度低，測(cè)量值有偏低的趨勢(shì)。故就上述方法中的高濃度區(qū)域的測(cè)量精度及測(cè)量范圍而言，還有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，無(wú)需離心分離等復(fù)雜操作，就能在高濃度區(qū)域(例如，具體到葡萄糖為500mg/dL左右)以高精度測(cè)量含血細(xì)胞的血樣中的特定成分(例如葡萄糖)的濃度，并確保較較大量程。
本發(fā)明人等為解決上述問(wèn)題，進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外的葡萄糖等特定成分的擴(kuò)散是以血細(xì)胞膜為介質(zhì)的輸送，即促進(jìn)擴(kuò)散，從而完成本發(fā)明。而促進(jìn)擴(kuò)散的擴(kuò)散速度與血細(xì)胞膜的擴(kuò)散能力相關(guān)。所以，特定成分，例如葡萄糖向血細(xì)胞外擴(kuò)散的速度不是與血細(xì)胞內(nèi)外的濃度差成正比的單純擴(kuò)散，而是有極限值。即，當(dāng)血細(xì)胞內(nèi)外的特定成分的濃度差達(dá)到某一定值以上時(shí)，無(wú)論特定成分的濃度差的大小是多少，可實(shí)現(xiàn)血細(xì)胞內(nèi)的特定成分，例如葡萄糖向血細(xì)胞外(血漿中)擴(kuò)散的速度為定值。所以，求取向血細(xì)胞外擴(kuò)散的特定成分，例如葡萄糖的總量時(shí)，僅考慮與血細(xì)胞量(血細(xì)胞密度)相關(guān)是不夠的，而還需考慮血細(xì)胞膜對(duì)特定成分，例如葡萄糖的輸送能力。當(dāng)擴(kuò)散速度為極限值或在接近極限值的高濃度區(qū)域內(nèi)，就更需考慮這一點(diǎn)。
所以，本發(fā)明提供了一種含血細(xì)胞的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，它考慮了上述特定成分從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的擴(kuò)散速度，計(jì)算得出上述特定成分的濃度。
擴(kuò)散速度(V)可如下式(1)的米-門(mén)方程式所示。
V=VmaxΔS/(Km+ΔS)-----(1)]]>在式(1)中，Vmax是特定成分從血細(xì)胞內(nèi)部向外部擴(kuò)散的可能的最大膜透過(guò)速度，Km是米凱利斯常數(shù)(V＝Vmax/2時(shí)的ΔS值)，ΔS是血細(xì)胞內(nèi)外特定成分的濃度差。
本發(fā)明的濃度測(cè)量方法，可適用于濃度測(cè)量，其典型例為葡萄糖濃度的測(cè)量，另外，還可適用于鉀離子或LDH(乳酸脫氫酶)等存在于血細(xì)胞內(nèi)的成分的濃度的測(cè)量。
本發(fā)明的濃度測(cè)量方法，包括經(jīng)例如檢測(cè)介質(zhì)得到與上述得失電子量相關(guān)的輸出值，并根據(jù)該輸出值隨時(shí)間變化趨進(jìn)某一定值時(shí)的平衡值，計(jì)算葡萄糖濃度(CEP)的第1步驟(相當(dāng)于平衡點(diǎn)法)；根據(jù)將上述輸出值隨時(shí)間變化的曲線進(jìn)行了n次微分(n為正整數(shù))后的極大值計(jì)算葡萄糖濃度(CDI)的第2步驟(相當(dāng)于微分法)；將最終葡萄糖濃度的計(jì)算值(CGL)與根據(jù)平衡值計(jì)算的葡萄糖濃度(CEP)的差值當(dāng)作上式(1)中的ΔS，而計(jì)算葡萄糖濃度的第3步驟。第2步驟的微分次數(shù)優(yōu)選為1次或2次。
在本發(fā)明中，最終葡萄糖濃度計(jì)算值(CGL)例如是根據(jù)將最終的葡萄糖濃度計(jì)算值(CGL)和根據(jù)上述平衡值計(jì)算的葡萄糖濃度(CEP)之間的差值(CGL-CEP)，與根據(jù)上述平衡值計(jì)算的葡萄糖濃度(CEP)和根據(jù)上述極大值計(jì)算的葡萄糖濃度(CDI)之間的差值(CEP-CDI)建立聯(lián)系的計(jì)算式計(jì)算而得。
具體而言，最終葡萄糖濃度計(jì)算值(CGL)是根據(jù)例如擴(kuò)散速度(V)與下式(2)相關(guān)聯(lián)的下式(2)而得。
CGL＝Km{b-(CEP-CDI)}/{(CEP-CDI)-b-aVmax}+CEP(2)式(2)中的a和b為常數(shù)。
本發(fā)明的濃度測(cè)量方法，根據(jù)例如葡萄糖和檢測(cè)介質(zhì)之間的得失電子量計(jì)算葡萄糖濃度。檢測(cè)介質(zhì)在例如電極法中適于電極本身或含電極的葡萄糖傳感器，在比色法中適于色素等顯色劑。在電極法中，檢測(cè)介質(zhì)的輸出例如可由給檢測(cè)介質(zhì)施加刺激(例如施加電學(xué)物理量(電壓等)時(shí)的響應(yīng)值(例如電學(xué)物理量(電流值等))而得。而在比色法中，檢測(cè)介質(zhì)(顯色劑)的輸出可由向檢測(cè)介質(zhì)(顯色劑)照射光后的反射光或透過(guò)光的光量而得。
本發(fā)明還提供一種濃度測(cè)量裝置，用于測(cè)量含血細(xì)胞的血樣中的特定成分，其特征在于，具有用于測(cè)量反映上述特定成分濃度的響應(yīng)值的測(cè)量機(jī)構(gòu)；提取上述響應(yīng)值趨進(jìn)某一定值時(shí)的平衡值，根據(jù)該平衡值計(jì)算第1濃度(CEP)的計(jì)算機(jī)構(gòu)，上述計(jì)算機(jī)構(gòu)提取上述響應(yīng)值隨時(shí)間變化曲線的n次微分(n為正整數(shù))后的n次微分的極大值，根據(jù)該極大值計(jì)算第2濃度(CDI)，并按下式(3)計(jì)算最終的特定成分濃度(CGL)。
CGL＝Km{b-(CEP-CDI)}/{(CEP-CDI)-b-aVmax}+CEP(3)式(3)中的a和b為常數(shù)，Vmax是特定成分從血細(xì)胞內(nèi)部向外部擴(kuò)散的可能的最大膜透過(guò)速度，Km是米凱利斯常數(shù)(CGL＝Vmax/2時(shí)的(CEP-CDI)值)。
本發(fā)明的分析裝置的結(jié)構(gòu)需可適用于濃度測(cè)量，其典型例為葡萄糖濃度的測(cè)量，另外也可適用于鉀離子或LDH(乳酸脫氫酶)等濃度的測(cè)量。
測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量例如葡萄糖和檢測(cè)介質(zhì)之間的得失電子量。測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量給檢測(cè)介質(zhì)施加刺激(例如電位差)時(shí)的響應(yīng)值(電流值)。具體而言，測(cè)量機(jī)構(gòu)具有固定了例如氧化還原酶的傳感器部和用于測(cè)量電流值的電流測(cè)量部。
測(cè)量機(jī)構(gòu)還可將顯色劑用作檢測(cè)介質(zhì)，利用光學(xué)方法測(cè)量響應(yīng)值。
另外，在本發(fā)明中，只要未特別限定，則言及血樣時(shí)，就至少包括全血、全血稀釋液、全血離心分離后的上清液，該上清液的稀釋液。


圖1為本發(fā)明的葡萄糖濃度測(cè)量裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1所示葡萄糖濃度測(cè)量裝置的框圖。
圖3為圖1和圖2所示測(cè)量單元中測(cè)得電流值隨時(shí)間變化和電流值一次微分值隨時(shí)間變化的示意圖。
圖4為血漿葡萄糖濃度(CGL)、由平衡點(diǎn)法算得的葡萄糖濃度(CEP)和由(一次)微分法算得的葡萄糖濃度(CDI)、血細(xì)胞密度(Hct)之間關(guān)系的示意圖。
圖5為血漿葡萄糖濃度的由各算式算得的葡萄糖濃度之間的相關(guān)性的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示葡萄糖濃度測(cè)量裝置1使用全血測(cè)量葡萄糖濃度，用于在測(cè)量單元2中得到與含血細(xì)胞的血樣(全血稀釋液)中的葡萄糖濃度相應(yīng)的信息。測(cè)量單元2具有反應(yīng)槽20、傳感器部21、電源22和電流值測(cè)量部23。
反應(yīng)槽20不僅用于提供全血與緩沖液混合調(diào)制血樣的場(chǎng)所，還提供使血樣所含葡萄糖與傳感器部21接觸的場(chǎng)所。在葡萄糖濃度測(cè)量裝置1中，全血和緩沖液自動(dòng)地向反應(yīng)槽20輸送，由反應(yīng)槽20排出結(jié)束測(cè)量后的血樣(廢液)。在葡萄糖濃度測(cè)量裝置1中，先向反應(yīng)槽輸送緩沖液，然后輸送全血。向反應(yīng)槽20輸送全血通過(guò)采樣器(圖示略)的噴嘴30進(jìn)行。全血供給量設(shè)為例如4～20μL。向反應(yīng)槽20供給緩沖液利用泵31的動(dòng)力進(jìn)行，而由反應(yīng)槽20排出廢液則利用泵32的動(dòng)力進(jìn)行。通過(guò)開(kāi)閉閥33選擇可向反應(yīng)槽20供給緩沖液的狀態(tài)和不能供給的狀態(tài)，而通過(guò)開(kāi)閉閥34選擇可從反應(yīng)槽20排出廢液的狀態(tài)和不能排出的狀態(tài)。
反應(yīng)槽20中設(shè)有攪拌子35。該攪拌子35用于在向反應(yīng)槽20輸送了緩沖液和全血后對(duì)其進(jìn)行攪拌混合，它由起動(dòng)器36帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
傳感器部21用于輸出與血樣中的葡萄糖的得失電子量相應(yīng)的電學(xué)物理量，并可重復(fù)使用。該傳感器部21具有例如未圖示的酶固定層和電極。酶固定層含有例如葡糖氧化酶(GOD)或葡糖脫氫酶(GOH)。另外，電極結(jié)構(gòu)可根據(jù)酶固定層中所含酶的種類而選擇。例如，當(dāng)酶使用GOD時(shí)，電極使用過(guò)氧化氫電極。
電源22用于向傳感器部21的電極加電壓。電源22可使用例如直流電源，電極所加電壓設(shè)為例如100～500mV。
電流值測(cè)量部23用于測(cè)量傳感器部21的電極與葡萄糖之間的得失電子量，當(dāng)作電流值。當(dāng)考慮酶使用GOD、電極使用過(guò)氧化氫電極的情況時(shí)，在傳感器部21的酶固定層，因GOD的作用而使葡萄糖分解為葡萄糖酸和過(guò)氧化氫。過(guò)氧化氫因加在傳感器部21電極上的電壓而被還原，向陽(yáng)極供電子而分解為氧離子和氫離子。此時(shí)，利用輸送到陽(yáng)極的電子而在陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生電流，由電流測(cè)量部23測(cè)定此時(shí)的電流。將向反應(yīng)槽20供給全血的時(shí)刻設(shè)作0點(diǎn)，則在電流測(cè)量部23，測(cè)得電流如圖3所示的時(shí)程。
如圖2所示，葡萄糖濃度測(cè)量裝置1還具有控制部4和計(jì)算部5。
控制部4用于控制各部動(dòng)作。具體而言，控制部4用于控制噴嘴30的移動(dòng)和全血的吸引·排出動(dòng)作、泵31和32的動(dòng)作、閥33和34的動(dòng)作和起動(dòng)器36(攪拌子35(參照?qǐng)D1)的轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng))。該控制部4還控制測(cè)量單元2的動(dòng)作。具體而言，控制部4控制圖1所示電源22，選擇給傳感器21的電極施加或不加電壓的狀態(tài)，并控制電流值測(cè)量部23，以控制測(cè)量電流值的時(shí)機(jī)。由控制部4控制測(cè)量動(dòng)作，使電流值測(cè)量部23以例如50～200μsec的間隔反復(fù)測(cè)量電流值。
另外，圖2所示計(jì)算部5用于根據(jù)電流值測(cè)量部23(參照?qǐng)D1)的測(cè)量結(jié)果計(jì)算全血中的葡萄糖濃度。該計(jì)算部5儲(chǔ)存了計(jì)算所需的程序，其動(dòng)作由控制部4控制。在本實(shí)施方式中，計(jì)算部5根據(jù)下式(4)所示算式計(jì)算全血中的葡萄糖濃度(CGL)。
CGL＝Km{b-(CEP-CDI)}/{(CEP-CDI)-b-aVmax}+CEP(4)式(4)中，CEP為平衡點(diǎn)法中算得的葡萄糖濃度，CDI為微分法中算得的葡萄糖濃度，Km為米凱利斯常數(shù)(V＝Vmax/2時(shí)的(CEP-CDI)值)，Vmax是特定成分從血細(xì)胞內(nèi)部向外部擴(kuò)散的可能的最大膜透過(guò)速度，a和b為常數(shù)。
式(4)不僅是平衡點(diǎn)法和微分法的組合算式，而且還考慮到了葡萄糖向血細(xì)胞外擴(kuò)散的速度?，F(xiàn)對(duì)平衡點(diǎn)法和微分法進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，并對(duì)算式(4)的計(jì)算根據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。
在圖1所示的電流值測(cè)量部23中，可觀察到如圖3所示時(shí)程的電流。具體而言，電流值(I)在圖1所示的反應(yīng)槽20內(nèi)供給了待測(cè)物的時(shí)刻開(kāi)始上升，經(jīng)一定時(shí)間后趨近平衡值(EP)。平衡值(EP)的大小與待測(cè)物中的葡萄糖濃度相關(guān)。所以，通過(guò)先期研究表示平衡值(EP)與葡萄糖濃度之間關(guān)系的測(cè)量線，就可根據(jù)平衡值(EP)計(jì)算葡萄糖濃度。這就是平衡點(diǎn)法。而微分法是根據(jù)電流時(shí)程n次微分后的極大值計(jì)算葡萄糖濃度。例如，圖3表示了電流值的一次微分值(dI/dt)的時(shí)程，該時(shí)程的極大值(DI)與電流值(I)的變化速度的最大值、即反應(yīng)初始速度的最大值相應(yīng)。由于該最大值與葡萄糖濃度相關(guān)，所以在一次微分法中，可根據(jù)一次微分值(dI/dt)的極大值(DI)計(jì)算葡萄糖濃度。
但平衡點(diǎn)法和微分法具有受全血的血細(xì)胞比例，即血細(xì)胞密度(Hct)影響的問(wèn)題。即，如圖4所示，全血的血細(xì)胞比例(Hct)愈大，則由平衡點(diǎn)法算得的葡萄糖濃度(CEP)和由(一次)微分法算得的葡萄糖濃度(CDI)就愈偏離血漿中的葡萄糖濃度(葡萄糖實(shí)際濃度)(CGL)。與平衡點(diǎn)法相比，微分法比的這一趨勢(shì)更明顯。
平衡點(diǎn)法和微分法中受Hct的影響的理由有，例如，將全血稀釋后的表觀稀釋率與實(shí)際稀釋率不同，Hct愈大，則稀釋率差異愈大。根據(jù)該理由，可解釋為何Hct愈大，計(jì)算值與實(shí)際值的偏差愈大。但尚不能充分解釋，為何與平衡點(diǎn)法相比，微分法易受Hct的影響。
如果考慮平衡點(diǎn)法與微分法的不同，上述方法的較大不同點(diǎn)可舉出用于計(jì)算的電流值的取樣時(shí)機(jī)。即，由圖3可知，平衡點(diǎn)法是在電流值(I)達(dá)到平衡值(EP)的時(shí)刻取計(jì)算用電流值(EP)，而微分法是在電流值(I)上升時(shí)刻取計(jì)算用電流值(一次微分值(dI/dt))。
這種取樣時(shí)機(jī)的不同，表現(xiàn)為從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的葡萄糖量的不同。所測(cè)電流值為存在于血細(xì)胞外的葡萄糖向傳感器部21輸送的電子，存在于血細(xì)胞外的葡萄糖的量為本來(lái)存在于血細(xì)胞外的葡萄糖和從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的葡萄糖的總和。所以，如測(cè)量電流值的時(shí)機(jī)不同，則從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的葡萄糖對(duì)測(cè)得電流值的影響程度也不同。
因此，基于不同電流值取樣時(shí)機(jī)的平衡點(diǎn)法與微分法之間的差值(CEP-CDI)可表示為擴(kuò)散速度的函數(shù)。如下式(5)所示，暫假設(shè)計(jì)算值之差(CEP-CDI)為擴(kuò)散速度(V)的一次函數(shù)。如圖4點(diǎn)劃線所示，因計(jì)算值之差(CEP-CDI)與Hct成正比，故可知該假設(shè)成立。
CEP-CDI＝aV+b (5)另外，在式(5)中，a和b為常數(shù)，該常數(shù)的其中一個(gè)作用就是修正葡萄糖濃度測(cè)量裝置1制造時(shí)產(chǎn)生的各制品間的誤差，如傳感器21的靈敏度誤差和測(cè)量單元2的電路系統(tǒng)(如電流值測(cè)量部23)的誤差。常數(shù)a和b可由試差法求得，例如假設(shè)0.5≤a≤2.0、-10≤b≤10的范圍內(nèi)。而對(duì)葡萄糖向血細(xì)胞外的擴(kuò)散進(jìn)行研究后可知，葡萄糖向血細(xì)胞外的擴(kuò)散速度不與血細(xì)胞內(nèi)外的葡萄糖的濃度之差成正比，最大速度有極限。已知，葡萄糖向血細(xì)胞外的擴(kuò)散速度一般與米凱利斯式相關(guān)的。所以，將下式(6)所示米凱利斯式代入式(5)后整理，即得到上述式(4)。而將式(6)代入式(5)，得到ΔS=CGL-CEP.]]>V=VmaxΔS/(Km+ΔS)---(6)]]>在本發(fā)明中，在考慮到血細(xì)胞中所含葡萄糖向血細(xì)胞外擴(kuò)散的速度的情況下，計(jì)算最終葡萄糖濃度。為此，在本發(fā)明中，無(wú)論血細(xì)胞內(nèi)外的葡萄糖濃度差的大小是多少，均能進(jìn)行恰當(dāng)反映了葡萄糖向血細(xì)胞外的擴(kuò)散量的計(jì)算。結(jié)果，即使是高濃度血樣，也可進(jìn)行高精度的濃度測(cè)量，并可確保較大的量程。這一點(diǎn)可由后述實(shí)施例證明。
本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施方式，還可有各種變形。即，本發(fā)明關(guān)鍵在于考慮到特定成分(如葡萄糖)向血細(xì)胞外的擴(kuò)散速度，而計(jì)算式的擴(kuò)散速度的考慮方法可進(jìn)行各種變換。例如，也可將平衡點(diǎn)法和微分法的計(jì)算值之差(CEP-CDI)表示為擴(kuò)散速度的二次及其以上的高次函數(shù)或其它函數(shù)，得到計(jì)算式。而也可采用不同于米凱利斯式的算式，作成與葡萄糖向血細(xì)胞外的擴(kuò)散速度(V)相關(guān)的公式。而在建立擴(kuò)散速度(V)與米凱利斯式的關(guān)系時(shí)，ΔS除可由CGL-CEP求得，也可由例如ΔS=k(CGL-CEP)]]>(k為常數(shù))，或ΔS=(CGL-CDI)]]>求得。
在上述葡萄糖濃度測(cè)量裝置1中，測(cè)量單元2的傳感器部21可利用電極法而反復(fù)使用，但只要是用于得到與血樣中的葡萄糖濃度相關(guān)的輸出的結(jié)構(gòu)，就不必限于上述的測(cè)量單元2的結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明也可用在使用一次性葡萄糖傳感器測(cè)量葡萄糖濃度的情況下，或利用比色測(cè)量葡萄糖濃度的情況下。
當(dāng)然，本發(fā)明也可用于測(cè)量葡萄糖之外的血細(xì)胞所含特定成分，例如鉀離子或LDH(乳酸脫氫酶)的濃度。
實(shí)施例下面，就來(lái)證明根據(jù)式(4)計(jì)算而得的葡萄糖濃度，即使在較高濃度區(qū)域與血漿中的葡萄糖濃度的相關(guān)性也很好，且可由利用式(4)的計(jì)算方法確保較大量程。
在本實(shí)施例中，對(duì)不同葡萄糖濃度的多種全血，按照式(4)(本發(fā)明計(jì)算式)、下式(7)(現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算式)和平衡點(diǎn)法測(cè)量了葡萄糖濃度。其中，在式(4)中，a＝0.97、b＝-4、Km＝150.6、Vmax＝224.7，式(7)中，a＝0.68、b＝5.07。
CGL＝CEP+a×(CEP-CDI)+b (7)另外，為便于對(duì)比，對(duì)上述多種全血進(jìn)行由離心分離得到的血漿的葡萄糖濃度的測(cè)定。而血漿的葡萄糖濃度使用日本愛(ài)科來(lái)株式會(huì)社制GA-1160進(jìn)行測(cè)量。而根據(jù)使用GA-1160測(cè)得的電流值，對(duì)式(4)(本發(fā)明計(jì)算式)、式(7)(現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算式)以及平衡點(diǎn)法的計(jì)算所需的平衡值(EP)和極大值(DI)進(jìn)行取值。
各測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果示于圖5。由該圖可知，根據(jù)平衡點(diǎn)法算得的葡萄糖濃度與血漿的葡萄糖濃度有很大偏差。由式(7)(現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)算式)算得的葡萄糖濃度與平衡點(diǎn)法相比，與血漿的葡萄糖濃度的相關(guān)性高，但在高濃度(500mg/dL左右)范圍內(nèi)，葡萄糖濃度愈高，與血漿葡萄糖濃度的偏差越大。反之，根據(jù)式(4)(本發(fā)明的計(jì)算式)計(jì)算而得的葡萄糖濃度包括在高濃度區(qū)域內(nèi)，與血漿的葡萄糖濃度的相關(guān)性也很高。由此可知，根據(jù)式(4)(本發(fā)明的計(jì)算式)求得的葡萄糖濃度，不僅可提高高濃度范圍的測(cè)量精度，且可確保較大量程。
權(quán)利要求
1.含血細(xì)胞的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，考慮了所述特定成分從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的擴(kuò)散速度，計(jì)算得出所述特定成分的濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，所述擴(kuò)散速度(V)可如下式(1)的米-門(mén)方程式所示，V＝VmaxΔS/(Km+ΔS) (1)在式(1)中，Vmax是特定成分從血細(xì)胞內(nèi)部向外部擴(kuò)散的可能的最大膜透過(guò)速度，Km是米凱利斯常數(shù)(V＝Vmax/2時(shí)的ΔS值)，ΔS是血細(xì)胞內(nèi)外特定成分的濃度差。
3.如權(quán)利要求1和2所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，所述特定成分為葡萄糖。
4.如權(quán)利要求3所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，根據(jù)葡萄糖和檢測(cè)介質(zhì)之間的得失電子量計(jì)算葡萄糖濃度。
5.如權(quán)利要求4所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，包括通過(guò)檢測(cè)介質(zhì)得到與所述得失電子量相關(guān)的輸出值，并根據(jù)所述輸出值隨時(shí)間的變化趨進(jìn)某一定值時(shí)的平衡值計(jì)算葡萄糖濃度(CEP)的第1步驟；根據(jù)將所述輸出值隨時(shí)間變化的曲線進(jìn)行了n次微分后的極大值計(jì)算葡萄糖濃度(CDI)的第2步驟，其中，n為正整數(shù)；以最終葡萄糖濃度的計(jì)算值(CGL)與根據(jù)平衡值計(jì)算的葡萄糖濃度(CEP)的差值為所述式(1)中的ΔS，計(jì)算葡萄糖濃度的第3步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，所述第2步驟的n次微分值采用1次或2次微分的微分值。
7.如權(quán)利要求5所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，根據(jù)將最終的葡萄糖濃度計(jì)算值(CGL)和根據(jù)所述平衡值計(jì)算的葡萄糖濃度(CEP)之間的差值(CGL-CEP)，與根據(jù)所述平衡值計(jì)算的葡萄糖濃度(CEP)和根據(jù)所述極大值計(jì)算的葡萄糖濃度(CDI)之間的差值(CEP-CDI)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算式計(jì)算得到最終葡萄糖濃度計(jì)算值(CGL)。
8.如權(quán)利要求7所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，在所述第3步驟中，根據(jù)下式(2)計(jì)算最終葡萄糖濃度(CGL)，CGL＝Km{b-(CEP-CDI)}/{(CEP-CDI)-b-aVmax}+CEP(2)式(2)中的a和b為常數(shù)。
9.如權(quán)利要求4所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，所述檢測(cè)介質(zhì)的輸出值由給所述檢測(cè)介質(zhì)施加刺激時(shí)的響應(yīng)值而得。
10.如權(quán)利要求9所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，以電位差的形式施加所述刺激，得到的所述響應(yīng)值為電流值。
11.如權(quán)利要求3所述的血樣中的特定成分的濃度測(cè)量方法，其特征在于，所述血樣為全血稀釋后的試樣。
12.濃度測(cè)量裝置，用于測(cè)量含血細(xì)胞的血樣中的特定成分，具有用于測(cè)量反映所述特定成分濃度的響應(yīng)值的測(cè)量機(jī)構(gòu)；和提取所述響應(yīng)值趨進(jìn)某一定值時(shí)的平衡值，根據(jù)該平衡值計(jì)算第1濃度(CEP)的計(jì)算機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)構(gòu)提取所述響應(yīng)值隨時(shí)間變化曲線的n次微分后的極大值，其中，n為正整數(shù)，根據(jù)該極大值計(jì)算第2濃度(CDI)，并按下式(3)計(jì)算最終的特定成分的濃度，CGL＝Km{b-(CEP-CDI)}/{(CEP-CDI)-b-aVmax}+CEP(3)式(3)中的a和b為常數(shù)，Vmax是特定成分從血細(xì)胞內(nèi)部向外部擴(kuò)散的可能的最大膜透過(guò)速度，Km是米凱利斯常數(shù)(CGL＝Vmax/2時(shí)的(CEP-CDI)值)。
13.如權(quán)利要求12所述的濃度測(cè)量裝置，其特征在于，所述特定成分為葡萄糖。
14.如權(quán)利要求13所述的濃度測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量所述響應(yīng)值，以得出葡萄糖和檢測(cè)介質(zhì)之間的得失電子量。
15.如權(quán)利要求14所述的濃度測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)量給所述檢測(cè)介質(zhì)施加刺激時(shí)的所述響應(yīng)值。
16.如權(quán)利要求15所述的濃度測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量機(jī)構(gòu)施加的所述刺激為電位差，測(cè)量的所述響應(yīng)值為電流值。
17.如權(quán)利要求16所述的濃度測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量機(jī)構(gòu)具有固定了氧化還原酶的傳感器部和用于測(cè)量電流值的電流測(cè)量部。
全文摘要
本發(fā)明涉及含血細(xì)胞的血樣中的特定成分，例如葡萄糖的濃度測(cè)量技術(shù)。在本發(fā)明中，考慮了上述特定成分從血細(xì)胞內(nèi)向血細(xì)胞外擴(kuò)散的擴(kuò)散速度，計(jì)算得出上述特定成分的濃度。在理想情況下，擴(kuò)散速度(V)可如下式所示的米－門(mén)方程式所示，V=V
文檔編號(hào)G01N27/327GK1609619SQ20041008646
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者杉山幸司, 高木毅 申請(qǐng)人:愛(ài)科來(lái)株式會(huì)社