JP2008229269A

JP2008229269A - Rfid-tagged glucose sensor and measuring system

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Publication number: JP2008229269A
Application number: JP2007077426A
Authority: JP
Inventors: Akinari Sugiyama; 晃也杉山; Riichi Murakami; 理一村上; Akira Shinoi; 侃篠井; Hirokazu Sugiyama; 博一杉山
Original assignee: University of Tokushima NUC; Pegasusnet Co Ltd; Teruya Corp
Current assignee: University of Tokushima NUC; Pegasusnet Co Ltd; Teruya Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-10-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a RFID-tagged glucose sensor measuring for 24 hours without using a needle, and a measurement system with a simplified system structure by using it. <P>SOLUTION: The RFID-tagged glucose sensor receives a command signal for RFID tag communication transmitted from a leader, and it also receives a carrier signal transmitted from the leader and a RFID tag with a sensor input terminal which preforms the analysis of the sensor data corresponding to the command signal and memory treatment, and transmission control of the measurement data acquired by the treatment, and it is composed of a glucose sensor, which senses with a modulating signal acquired by dividing the carrier signal with a divider or direct-current electricity acquired by commutation, and a glucose sensor unit comprising a detector for changing the signal outputted from the sensor into a sensor data at the applicable level, and the sensor signal treatment is performed in the RFID-tagged glucose sensor and the measurement data are transmitted to the leader by RFID tag communication. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ボロンドープダイヤモンド薄膜によるグルコースセンサを内蔵したＲＦＩＤタグ及びこれを利用して生体中のグルコース濃度を容易に計測するシステムに関するものである。 The present invention relates to an RFID tag with a built-in glucose sensor using a boron-doped diamond thin film and a system for easily measuring a glucose concentration in a living body using the RFID tag.

近年、出生率減少に伴う少子高齢化により高齢者の人口割合が増大している。このような高齢社会における国の医療費は、２００４年で約３２兆円であり、更には２０１０年で約４０兆円，２０２５年では約７０兆円と予想されている。該医療費のうち特に老人医療費の増加が著しく、原因として入院医療費の高騰と入院期間の長期化が挙げられる。また、前記長期入院の原因として、大腿骨等の骨折，脳卒中，脳梗塞等により寝たきり状態となることにある。 In recent years, the population ratio of the elderly has increased due to the declining birthrate and aging population accompanying the decline in the birth rate. The cost of medical care in such an aging society is estimated to be about 32 trillion yen in 2004, about 40 trillion yen in 2010, and about 70 trillion yen in 2025. Among the medical expenses, especially the medical expenses for the elderly are remarkably increased, and the cause is a rise in hospitalized medical expenses and a prolonged hospitalization period. Further, the cause of the long-term hospitalization is that the patient becomes bedridden due to fractures of the femur, stroke, cerebral infarction, and the like.

今後の超高齢社会に向けて充実した医療を受けるためには、現行の医療制度や保険制度の見直しを図り、肥大化した医療費を削減する必要がある。このためには、日常の生活習慣を見直して健康な体の維持を図り傷病にかからないことを目的とする一次予防や、傷病の発生を予兆し、寝たきり患者の発生を減少させるための早期予兆検出を行う二次予防が必要となる。また最近、生活習慣病のうち内臓脂肪型肥満を原因とした高血圧，高脂血症，糖尿病は動脈硬化を引き起こし易くする状態いわゆるメタボリックシンドロームと呼ばれ、心筋梗塞，狭心症，脳梗塞等の生命に関わる重大な疾患の原因となることが判明されてきた。 In order to receive enhanced medical care for a super-aged society in the future, it is necessary to review the current medical system and insurance system and reduce the bloated medical expenses. For this purpose, we will review daily lifestyle habits to maintain a healthy body and prevent primary injury, and detect early signs to reduce the incidence of bedridden patients. Secondary prevention is necessary. Recently, hypertension, hyperlipidemia, and diabetes caused by visceral fat obesity among lifestyle-related diseases are called conditions that make arteriosclerosis easy to occur, so-called metabolic syndrome, such as myocardial infarction, angina, It has been found to cause serious life-threatening diseases.

このため、生活習慣病にかかるリスクの高い人（通常は健康体であるが健康診断等により生活習慣病の発症リスクを指摘されている人）の身体状況を、２４時間且つリアルタイムに行い、平常状態と異常状態との変化を比較して検出された異常信号を取得管理することにより、生活習慣病や骨折等の傷病の発生を予兆して寝たきり患者の発生を減少させるための早期予兆検出及び管理を行うサービスが必要となり、本願出願人は特願２００６−２１３８７９号公報の『疾病予兆管理サービス』を提案した。 For this reason, the physical condition of people who are at high risk for lifestyle-related diseases (usually those who are healthy bodies but who have been pointed out the risk of developing lifestyle-related diseases through medical examinations, etc.) is 24 hours a day in real time. Early sign detection to reduce the incidence of bedridden patients by predicting the occurrence of lifestyle-related diseases and fractures, etc. by acquiring and managing abnormal signals detected by comparing changes between status and abnormal status A service for performing management is required, and the applicant of the present application has proposed a “disease sign management service” disclosed in Japanese Patent Application No. 2006-213879.

特願２００６−２１３８７９Japanese Patent Application No. 2006-213879

上記公報に記載した身体の各測定部位に取り付けるセンサは特に限定はしていないものの、例えば糖尿病予兆を検出するための血糖値測定であれば、生体より血液を採取して血糖測定器にて分析を行う方法が一般的である。しかし、近年においては、血液中の血糖値と尿中の尿糖値がほぼ比例関係にあることから、尿を採取して尿糖値を測定する方法も行われており、該方法は血液採取に伴う苦痛もないことから普及が見込まれるものである。しかしながら、前記尿中の尿糖値を測定する方法であっても尿を採取するという作業と尿糖測定器にセットして分析を行うという作業が必要であり、２４時間且つリアルタイムに血糖値又は尿糖値すなわち生体中のグルコース濃度を計測することができないという問題点があった。このため、急激な血糖値異常（高血糖又は低血糖）により病院に運ばれる人も少なくなかった。 Although the sensor attached to each measurement site of the body described in the above publication is not particularly limited, for example, blood glucose is collected from a living body and analyzed by a blood glucose meter if it is a blood glucose level measurement for detecting a sign of diabetes The method of performing is general. However, in recent years, since the blood glucose level in blood and the urine sugar value in urine are almost proportional to each other, a method for collecting urine and measuring the urine sugar value has also been performed. The dissemination is expected because there is no pain. However, even in the method for measuring the urine sugar level in the urine, the work of collecting urine and the work of setting it in a urine sugar measuring device and performing the analysis are necessary. There is a problem that the urine sugar value, that is, the glucose concentration in the living body cannot be measured. For this reason, there are not a few people who are brought to the hospital due to sudden abnormal blood sugar levels (high blood sugar or low blood sugar).

本発明は、上記のような問題点を解決するために成されたものであり、血液や尿を採取することなく生体中のグルコース濃度を計測すること及び専用の測定器も不要で２４時間且つリアルタイムに計測することが可能な、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサと、該ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いることによりシステム構築を簡素化して生体中のグルコース濃度を容易に計測することができる計測システムを提供することを目的とする。なお、本明細書中においては、血糖値と尿糖値とが比例関係にあることから、生体中の血糖値濃度又は尿糖値濃度を計測するセンサを単にグルコースセンサと称する。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to measure the glucose concentration in the living body without collecting blood and urine and to use a dedicated measuring device for 24 hours. A glucose sensor with a built-in RFID tag that can be measured in real time, and a measurement system that can easily measure the glucose concentration in a living body by simplifying the system construction by using the glucose sensor with a built-in RFID tag The purpose is to provide. In the present specification, since the blood glucose level and the urine sugar level are in a proportional relationship, the sensor that measures the blood glucose level concentration or the urine sugar level concentration in the living body is simply referred to as a glucose sensor.

上記課題を解決するため、本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサにあっては、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号に対応してセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグと、前記リーダーから送信されるキャリア信号を受信し、該キャリア信号を分周して得られた変調信号又は整流して得られた直流電源によりグルコース濃度のセンシングを行うグルコースセンサと該グルコースセンサより出力される信号を適性レベルのセンサデータに変換する検出器にて成るグルコースセンサユニットとにて構成し且つ針を使用せず皮膚に直接貼付するシート状構造とし、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信することにより、システム構築を簡素化して生体中のグルコース濃度を容易に計測することができることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the RFID tag built-in glucose sensor of the present invention receives a command signal for RFID tag communication transmitted from a reader, and analyzes and records sensor data corresponding to the command signal. An RFID tag with a sensor input terminal that performs processing and transmission control of measurement data obtained by the processing, and a carrier signal transmitted from the reader, and a modulation signal obtained by dividing the carrier signal or A needle comprising a glucose sensor that senses glucose concentration with a DC power source obtained by rectification, and a glucose sensor unit comprising a detector that converts a signal output from the glucose sensor into sensor data of an appropriate level A sheet-like structure that is attached directly to the skin without using the Performs signal processing, by transmitting the measurement data in the RFID tag communication to the reader, characterized in that it is possible to simplify the system construction for measuring glucose concentration in a living body easily.

上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグは、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ及びＲＦＩＤチップと、グルコースセンサ及び検出器にセンサ駆動用電源を供給するための電源回路と、前記グルコースセンサ及び検出器にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器とにて構成する。 The RFID tag with sensor input terminal includes an antenna and an RFID chip for receiving a command signal for RFID tag communication transmitted from a reader, and a power supply circuit for supplying sensor driving power to a glucose sensor and a detector. And an A / D converter for analyzing the sensor data obtained by the glucose sensor and the detector.

上記グルコースセンサユニットは、リーダーから送信されるキャリア信号を受信するためのアンテナ及び前記キャリア信号を分周して変調信号を得るための分周回路又は前記キャリア信号を整流して直流電源を得るための整流回路と、前記変調信号又は直流電源によりグルコース濃度のセンシングを行うグルコースセンサと、前記グルコースセンサより出力される位相差信号又は電圧信号より適性レベルのセンサデータを出力する検出器とにて構成する。 The glucose sensor unit includes an antenna for receiving a carrier signal transmitted from a reader, a frequency dividing circuit for dividing the carrier signal to obtain a modulation signal, or a DC power source by rectifying the carrier signal. A rectifier circuit, a glucose sensor that senses glucose concentration using the modulation signal or a DC power source, and a detector that outputs sensor data at an appropriate level from the phase difference signal or voltage signal output from the glucose sensor. To do.

また、本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムにあっては、リーダー及び当該リーダーと無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサにて構成したものを１ユニットとし、システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成し、２４時間リアルタイムに生体中のグルコース濃度を計測する。 Further, in the measurement system using the RFID tag built-in glucose sensor of the present invention, the reader and one or more RFID tag built-in glucose sensors capable of transmitting measurement data by performing wireless communication with the reader. One unit or a plurality of units are connected to a network according to the scale of the system, and the glucose concentration in the living body is measured in real time for 24 hours.

上記リーダーは、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びグルコースセンサの駆動を行うためのＲＦＩＤ通信部と、外部ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵと、メモリ，クロック及び電源部とにて構成する。 The reader includes an RFID communication unit for performing wireless communication between the RFID tags with sensor input terminals in the glucose sensor with a built-in RFID tag and driving the glucose sensor, a network communication unit for communicating with an external network, It comprises a CPU for controlling each communication unit, a memory, a clock, and a power supply unit.

また、リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ内のグルコースセンサの駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用する。 In addition, the carrier used for wireless communication between the reader and the RFID tag with a sensor input terminal in the glucose sensor with a built-in RFID tag and for driving the glucose sensor in the glucose sensor with a built-in RFID tag is defined by the Radio Law for RFID communication. Use the same frequency and radio wave transmission level.

なお、上記グルコースセンサとは、ダイヤモンド電極にボロンを高濃度にドープして導電性を持たせた導電性ダイヤモンド電極で構成され、該グルコースセンサを生体の皮膚に直接貼付することにより、皮膚から分泌された汗などを媒体として生体中のグルコース濃度を計測するものであり、針による血液採取を不要とするものである。該グルコースセンサは、微小化及び薄膜化が可能であり、生体中のグルコース濃度の微少変化を高感度でセンシングできるものである。なお、上記ボロンの他にリン又は窒素などをドープしても導電性ダイヤモンド電極は形成される。 The glucose sensor is composed of a conductive diamond electrode in which boron is doped in a diamond electrode at a high concentration to make it conductive, and the glucose sensor is secreted from the skin by directly attaching it to the skin of a living body. The glucose concentration in the living body is measured using the perspired sweat or the like as a medium, and blood collection with a needle is unnecessary. The glucose sensor can be miniaturized and thinned, and can sense a minute change in the glucose concentration in a living body with high sensitivity. Note that a conductive diamond electrode can be formed by doping phosphorus, nitrogen, or the like in addition to boron.

本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ及び計測システムによれば、針による血液の採取又は尿の採取と専用の測定器を用いることなく生体中のグルコース濃度を２４時間且つリアルタイムに計測することができるという効果を奏する。また、リーダーとＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ間との無線通信及びグルコースセンサの駆動に用いるキャリア周波数をＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数で統一したため、リーダーの設置個数が少なく済み、システム構築が簡素化されるという効果も奏する。このため、急激な血糖値異常（高血糖又は低血糖）の発生を未然に防止することができるという絶大なる効果を奏する。 According to the glucose sensor and measurement system with a built-in RFID tag of the present invention, glucose concentration in a living body can be measured in real time for 24 hours without using a blood sampling or urine sampling with a needle and a dedicated measuring instrument. There is an effect. The carrier frequency used for wireless communication between the reader and the RFID tag with sensor input terminal in the glucose sensor with a built-in RFID tag and for driving the glucose sensor is unified with the frequency defined by the Radio Law for RFID communication. The number of installations can be reduced, and the system construction can be simplified. For this reason, there is a great effect that it is possible to prevent the occurrence of sudden blood sugar level abnormalities (high blood sugar or low blood sugar).

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを構成する概略回路ブロック図であり、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３は、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信し、該コマンド信号に対応してセンサデータの解析及び記録処理と該処理にて得られた計測データの伝送制御を行うセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４と、前記リーダーから送信されるキャリア信号を受信し、該キャリア信号を分周して得られた変調信号又は整流して得られた直流電源によりグルコース濃度のセンシングを行うグルコースセンサ１２と該グルコースセンサ１２より出力される信号を適性レベルのセンサデータに変換する検出器１３にて成るグルコースセンサユニット６とにて構成し且つ針を使用せず皮膚に直接貼付するシート状構造とし、当該ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内でセンサ信号処理を行い、ＲＦＩＤタグ通信にて計測データを前記リーダーに送信することにより、システム構築を簡素化して生体中のグルコース濃度を容易に計測することができる。 FIG. 1 is a schematic circuit block diagram of a glucose sensor with a built-in RFID tag according to the present invention. A glucose sensor 3 with a built-in RFID tag receives a command signal for RFID tag communication transmitted from a reader, and the command signal Corresponding to the RFID tag 4 with sensor input terminal for performing sensor data analysis and recording processing and transmission control of measurement data obtained by the processing, and receiving the carrier signal transmitted from the reader, Glucose sensor 12 for sensing glucose concentration with a modulation signal obtained by frequency division or a DC power source obtained by rectification, and a detector for converting a signal output from glucose sensor 12 into sensor data of an appropriate level And a glucose sensor unit 6 consisting of 13 and directly sticking to the skin without using a needle The sensor structure is processed in the RFID tag built-in glucose sensor 3 and the measurement data is transmitted to the reader by RFID tag communication, thereby simplifying the system construction and reducing the glucose concentration in the living body. It can be easily measured.

上記センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、リーダーから送信されるＲＦＩＤタグ通信用のコマンド信号を受信するためのアンテナ５及びＲＦＩＤチップ８と、グルコースセンサ１２及び検出器１３にセンサ駆動用電源１０を供給するための電源回路と、前記グルコースセンサ１２及び検出器１３にて得られたセンサデータの解析処理を行うためのＡ／Ｄ変換器９とにて構成する。なお、該Ａ／Ｄ変換器９は、ＲＦＩＤチップ８に内蔵して一体化したものであっても構わない。 The RFID tag 4 with a sensor input terminal supplies a sensor driving power source 10 to an antenna 5 and an RFID chip 8 for receiving an RFID tag communication command signal transmitted from a reader, and a glucose sensor 12 and a detector 13. Power supply circuit, and an A / D converter 9 for analyzing sensor data obtained by the glucose sensor 12 and the detector 13. The A / D converter 9 may be integrated in the RFID chip 8.

上記グルコースセンサユニット６は、リーダーから送信されるキャリア信号を受信するためのアンテナ７及び前記キャリア信号を分周して変調信号を得るための分周回路１１又は前記キャリア信号を整流して直流電源を得るための整流回路１１と、前記変調信号又は直流電源によりグルコース濃度のセンシングを行うグルコースセンサ１２と、前記グルコースセンサ１２より出力される位相差信号又は電圧信号より適性レベルのセンサデータを出力する検出器１３とにて構成する。 The glucose sensor unit 6 includes an antenna 7 for receiving a carrier signal transmitted from a reader and a frequency dividing circuit 11 for dividing the carrier signal to obtain a modulation signal, or a DC power source by rectifying the carrier signal. A rectifier circuit 11 for obtaining a glucose concentration, a glucose sensor 12 for sensing a glucose concentration by the modulation signal or a DC power source, and a sensor data of an appropriate level from a phase difference signal or a voltage signal output from the glucose sensor 12 The detector 13 is configured.

次に、図２は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムの概略構成図であり、計測システムは、リーダー１及び当該リーダー１と無線通信を行うことにより計測データの伝送が行える１個乃至複数のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３にて構成したものを１ユニットとし、計測システムの規模により１ユニット乃至複数ユニットをネットワークに接続して構成し、２４時間リアルタイムに生体中のグルコース濃度を計測する。なお、前記ネットワークは、インターネットやイントラネットなどが一般的であるが、特に限定するものではない。また、小規模であればスタンドアロンであっても構わない。また、該ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３は、生体中のグルコース濃度を計測する箇所に直接貼り付けることができる構造とする。このため、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、パッシブ動作を行うバッテリーレス型が好適となる。 Next, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a measurement system using the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. The measurement system can transmit measurement data by performing wireless communication with the reader 1 and the reader 1. Consists of one or more built-in RFID tag-type glucose sensors 3 as one unit, and one or more units are connected to a network according to the scale of the measurement system. Measure. The network is generally the Internet or an intranet, but is not particularly limited. If it is small, it may be a stand-alone. The RFID tag built-in glucose sensor 3 has a structure that can be directly attached to a location where the glucose concentration in a living body is measured. For this reason, the RFID tag 4 with a sensor input terminal in the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag is preferably a batteryless type that performs a passive operation.

次に、図３は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムで用いるリーダーの概略回路ブロック図であり、リーダー１は、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４間との無線通信及びグルコースセンサ１２の駆動を行うためのアンテナ２及びＲＦＩＤ通信部１４と、ネットワークと通信を行うためのネットワーク通信部１６と、前記各通信部の制御を行うためのＣＰＵ１５と、メモリ１７，クロック１８及び電源部１９とにて構成する。 FIG. 3 is a schematic circuit block diagram of a reader used in the measurement system using the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. The reader 1 is a RFID tag with a sensor input terminal in the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag. An antenna 2 and an RFID communication unit 14 for performing wireless communication with each other and driving the glucose sensor 12, a network communication unit 16 for communicating with a network, and a CPU 15 for controlling each of the communication units , Memory 17, clock 18 and power supply unit 19.

また、リーダー１とＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４間との無線通信及びＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のグルコースセンサ１２の駆動に用いるキャリアは、ＲＦＩＤ通信用として電波法で定められた周波数及び電波送信レベルを使用し、例えば９５３ＭＨｚ帯が好適となる。該９５３ＭＨｚ帯は、遠隔型ＲＦＩＤタグ通信で用いられる周波数であり、通信距離はパッシブ動作であっても３〜５ｍ程度ある。 The carrier used for wireless communication between the reader 1 and the RFID tag 4 with the sensor input terminal in the glucose sensor 3 with built-in RFID tag and for driving the glucose sensor 12 in the glucose sensor 3 with built-in RFID tag is used for RFID communication. The frequency and radio wave transmission level defined by the Radio Law are used, and for example, the 953 MHz band is suitable. The 953 MHz band is a frequency used in remote RFID tag communication, and the communication distance is about 3 to 5 m even in passive operation.

図４は図１における検出器が位相検出器の場合の動作原理図であり、センシングの変化により計測信号と基準信号に位相変化が生じる用途に適応する。この場合、検出器１３の一方の入力端子に基準信号を入力し、他方の入力端子に計測信号を入力すると、内蔵ログアンプにて信号レベルを適正に調整した後、両信号の位相差を演算してアナログ信号（電圧信号）で出力するものである。この型のＩＣとして、例えばアナログデバイセズ社のＡＤ８３０２があり、位相差の測定範囲は−１８０〜＋１８０°で±９０°の違いを区別しないのが一般的であるため、−９０°を中心とする０〜−１８０°又は＋９０°を中心とする０〜＋１８０°の範囲となる。出力電圧は、−１８０〜０°の範囲で０〜１．８Ｖ、０〜＋１８０°の範囲で１．８Ｖ〜０Ｖであり、どちらか一方の位相範囲を使用する。このように、検出器１３は前記ＩＣ又は同等の機能を有したＩＣを使用する。 FIG. 4 is an operation principle diagram in the case where the detector in FIG. 1 is a phase detector. In this case, when a reference signal is input to one input terminal of the detector 13 and a measurement signal is input to the other input terminal, the signal level is appropriately adjusted by the built-in log amplifier, and then the phase difference between the two signals is calculated. Thus, an analog signal (voltage signal) is output. As this type of IC, for example, there is AD8302 of Analog Devices, Inc., and the phase difference measurement range is -180 to + 180 °, and it is common not to distinguish the difference of ± 90 °. The range is 0 to + 180 ° centered on 0 to −180 ° or + 90 °. The output voltage is 0 to 1.8 V in the range of −180 to 0 °, 1.8 V to 0 V in the range of 0 to + 180 °, and one of the phase ranges is used. Thus, the detector 13 uses the IC or an IC having an equivalent function.

図５は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第一実施例の回路ブロック図であり、センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４は、グルコースセンサユニット６からのセンサデータをＡ／Ｄ変換器９で計測データに変換して得られたシリアルデータを入力し、読出しコマンドにてリーダー１に送信するなどの機能を有するＲＦＩＤチップ８と、該ＲＦＩＤチップ８にアンテナ５を接続して構成する。 FIG. 5 is a circuit block diagram of the first embodiment of the RFID tag with sensor input terminal in the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. The RFID tag 4 with sensor input terminal receives sensor data from the glucose sensor unit 6 as A. An RFID chip 8 having a function of inputting serial data obtained by conversion into measurement data by the / D converter 9 and transmitting it to the reader 1 by a read command, and an antenna 5 connected to the RFID chip 8 Configure.

上記アンテナ５はリーダー１と電磁波による無線通信を行うため、ＲＦＩＤチップ８内又は一部ＲＦＩＤチップ８外の同調キャパシタ（図示せず）から成る同調回路２０に接続し、９５３ＭＨｚ帯等のキャリア周波数に同調させて共振回路を構成する。 Since the antenna 5 performs radio communication with the reader 1 by electromagnetic waves, the antenna 5 is connected to a tuning circuit 20 including a tuning capacitor (not shown) inside the RFID chip 8 or partly outside the RFID chip 8, and has a carrier frequency such as a 953 MHz band. A resonance circuit is formed by tuning.

上記同調回路２０の後段には、リーダー１のアンテナ２から出力された電磁波が当該センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４のアンテナ５を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形を検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路２１を接続する。 In the subsequent stage of the tuning circuit 20, the voltage waveform of the induced electromotive force generated when the electromagnetic wave output from the antenna 2 of the reader 1 passes through the antenna 5 of the RFID tag 4 with the sensor input terminal is detected. A rectifier circuit 21 is connected to extract a DC voltage by rectifying the electromotive force by half wave or full wave.

次に、上記整流回路２１の後段には、検波したキャリアを分周してシステム用のクロックを生成するためのクロック生成回路２２と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子（図示せず）により変調動作を行うための変復調回路２３と、上記直流電圧を安定化して当該ＲＦＩＤチップ８及び周辺回路に回路電源を供給したり、充電用コンデンサ２５に充電電圧を供給するための電源回路２４を接続する。該電源回路２４は、グルコースセンサユニット６を駆動するセンサ駆動用電源１０の供給にも使用される。 Next, after the rectifier circuit 21, a clock generation circuit 22 for dividing the detected carrier to generate a system clock, and a demodulation operation for extracting a signal from the carrier at the time of signal reception are performed. A modulation / demodulation circuit 23 for performing a modulation operation by a switching element (not shown) during transmission, stabilizes the DC voltage, supplies circuit power to the RFID chip 8 and peripheral circuits, and charges the charging capacitor 25. A power supply circuit 24 for supplying voltage is connected. The power supply circuit 24 is also used to supply a sensor driving power supply 10 that drives the glucose sensor unit 6.

次に、上記変復調回路２３の後段には、該変復調回路２３の制御や不揮発性メモリであるＦＲＡＭ（Ferroelectric RAM：米国Ramtron社の登録商標）２７に対する当該ＲＦＩＤチップ８のＩＤデータや計測データ等の書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路２６を接続する。該ロジック回路２６には、外部のＡ／Ｄ変換器９で得られたシリアルデータを入力するためのクロック信号（ＣＬＫ）とシリアル入力信号（ＳＩ）の端子を設ける。 Next, after the modulation / demodulation circuit 23, control of the modulation / demodulation circuit 23 and ID data and measurement data of the RFID chip 8 with respect to FRAM (Ferroelectric RAM: a registered trademark of Ramtron, USA) 27 which is a nonvolatile memory, A logic circuit 26 for performing writing or reading control is connected. The logic circuit 26 is provided with terminals for a clock signal (CLK) and a serial input signal (SI) for inputting serial data obtained by the external A / D converter 9.

上記ＦＲＡＭ２７は強誘電体型の不揮発性メモリであり、回路電源がＯＦＦになっても当該ＲＦＩＤチップ８のＩＤデータや計測データ等は消失することはない。また、データの書込み電圧は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。また、書込み又は読出し速度はＤＲＡＭと同等であり、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリよりはるかに高速であるという特徴を持つものである。このように、不揮発性メモリとしてはＦＲＡＭ２７が好適であるが、他のメモリを使用しても構わない。 The FRAM 27 is a ferroelectric nonvolatile memory, and the ID data, measurement data, etc. of the RFID chip 8 are not lost even when the circuit power is turned off. In addition, since the data write voltage does not need to be boosted to a high voltage unlike an EEPROM or a flash memory, the booster circuit is simplified. Further, the writing or reading speed is equivalent to that of DRAM, and is characterized by being much faster than EEPROM and flash memory. Thus, although FRAM27 is suitable as a non-volatile memory, you may use another memory.

また、図６は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第二実施例の回路ブロック図であり、基本的には上記第一実施例と同様であるが、外部のＡ／Ｄ変換器９をＡ／Ｄ変換回路２８として内蔵した点のみが異なる。この場合、前記Ａ／Ｄ変換回路２８には、グルコースセンサユニット６で得られたセンサデータを入力するためのアナログ入力信号（Ａｉ）の端子を設ける。何れの実施例においても、センサデータは、Ａ／Ｄ変換器９又はＡ／Ｄ変換回路２８に内蔵のスケーラーアンプ（図示せず）にて適正レベルにスケーリングした後、Ａ／Ｄ変換を行うことにより計測データが得られる。なお、前記Ａ／Ｄ変換器９又はＡ／Ｄ変換回路２８の入力端子が複数チャンネルある場合は、グルコースセンサユニット６も複数用意して計測することにより、計測精度が向上することになる。 FIG. 6 is a circuit block diagram of a second embodiment of the RFID tag with a sensor input terminal in the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention, which is basically the same as the first embodiment, The only difference is that the A / D converter 9 is incorporated as an A / D conversion circuit 28. In this case, the A / D converter circuit 28 is provided with an analog input signal (Ai) terminal for inputting sensor data obtained by the glucose sensor unit 6. In any of the embodiments, the sensor data is A / D converted after being scaled to an appropriate level by a scaler amplifier (not shown) built in the A / D converter 9 or the A / D conversion circuit 28. Measurement data can be obtained. When the input terminal of the A / D converter 9 or the A / D conversion circuit 28 has a plurality of channels, the measurement accuracy is improved by preparing a plurality of glucose sensor units 6 and measuring them.

次に、計測システムの動作概要をフローチャートを用いて説明する。 Next, an outline of the operation of the measurement system will be described using a flowchart.

図７は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムの計測開始時の一実施例のフローチャートである。該動作ではまず、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部１４よりＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３に対し、計測開始コマンドを送信する。（ステップＳ１−１）該コマンド信号は、キャリアにマンチェスタ符号を重畳した変調波である。 FIG. 7 is a flowchart of an embodiment at the start of measurement of the measurement system using the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. In the operation, first, a measurement start command is transmitted to the RFID tag built-in glucose sensor 3 from the RFID communication unit 14 in the reader 1. (Step S1-1) The command signal is a modulated wave in which a Manchester code is superimposed on a carrier.

次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４のアンテナ５で受信される。（ステップＳ１−２）この時、該アンテナ５及びＲＦＩＤチップ８内の同調回路２０にて変調信号が共振し、誘導起電力が発生する。そこで、該誘導起電力をＲＦＩＤチップ８内の電源回路２４より充電用コンデンサ２５に充電し、当該ＲＦＩＤチップ８及び周辺回路用電源並びにグルコースセンサユニット６を駆動するセンサ駆動用電源１０とする。（ステップＳ１−３） Next, the command signal is received by the antenna 5 of the RFID tag 4 with a sensor input terminal in the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag. (Step S1-2) At this time, the modulation signal resonates in the tuning circuit 20 in the antenna 5 and the RFID chip 8, and an induced electromotive force is generated. Therefore, the induced electromotive force is charged into the charging capacitor 25 from the power supply circuit 24 in the RFID chip 8, so that the RFID chip 8, peripheral circuit power supply, and glucose sensor unit 6 are driven. (Step S1-3)

次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のグルコースセンサユニット６のアンテナ７でも受信され、分周回路１１にて分周して変調信号を生成する。（ステップＳ１−４）該変調信号は、グルコースセンサ１２の駆動信号として用いられると共に、基準信号として前記検出器１３に入力する。（ステップＳ１−５）次に、グルコースセンサ１２にてグルコース濃度のセンシングを行い、得られた計測信号を同様に前記検出器１３に入力する。（ステップＳ１−６）なお、該方式はグルコースセンサ１２の駆動信号として変調信号を用いる場合の例であるが、直流電源のみで行う場合には分周回路１１を整流回路１１に変えることにより実施される。 Next, the command signal is also received by the antenna 7 of the glucose sensor unit 6 in the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag, and is divided by the frequency dividing circuit 11 to generate a modulation signal. (Step S1-4) The modulation signal is used as a drive signal for the glucose sensor 12 and input to the detector 13 as a reference signal. (Step S1-5) Next, the glucose sensor 12 senses the glucose concentration, and the obtained measurement signal is input to the detector 13 in the same manner. (Step S1-6) This method is an example in which a modulation signal is used as a drive signal for the glucose sensor 12, but in the case where only the DC power source is used, the frequency dividing circuit 11 is changed to the rectifying circuit 11. Is done.

次に、上記検出器１３にて得られたセンサデータを、センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４内のＡ／Ｄ変換器９又はＲＦＩＤチップ８に内蔵のＡ／Ｄ変換回路２８に入力し、計測データとしてデジタルデータに変換する。（ステップＳ１−７）その後、ＲＦＩＤチップ８内のロジック回路２６の制御により前記計測データをＦＲＡＭ２７に書込む。（ステップＳ１−８）以上のようにして、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３により、生体中のグルコース濃度の計測が行われる。 Next, the sensor data obtained by the detector 13 is input to the A / D converter 9 in the RFID tag 4 with the sensor input terminal or the A / D conversion circuit 28 built in the RFID chip 8, and the measurement data As digital data. (Step S1-7) Thereafter, the measurement data is written into the FRAM 27 under the control of the logic circuit 26 in the RFID chip 8. (Step S1-8) The glucose concentration in the living body is measured by the RFID tag built-in glucose sensor 3 as described above.

図８は本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムの計測データ読出し時のフローチャートである。該動作ではまず、リーダー１内のＲＦＩＤ通信部１４よりＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３に対し、データ読出しコマンドを送信する。（ステップＳ２−１） FIG. 8 is a flowchart when reading measurement data of the measurement system using the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. In the operation, first, a data read command is transmitted to the RFID tag built-in glucose sensor 3 from the RFID communication unit 14 in the reader 1. (Step S2-1)

次に、上記コマンド信号は、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のＲＦＩＤタグ４のアンテナ５で受信される。（ステップＳ２−２） Next, the command signal is received by the antenna 5 of the RFID tag 4 in the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag. (Step S2-2)

次に、ＲＦＩＤチップ８内のロジック回路２６の制御により計測データをＦＲＡＭ２７より読出す。（ステップＳ２−３） Next, the measurement data is read from the FRAM 27 under the control of the logic circuit 26 in the RFID chip 8. (Step S2-3)

次に、キャリア信号に対して上記計測データで変調をかけ、リーダー１に応答することによりデータ読出しが行われる。（ステップＳ２−４） Next, data is read by modulating the carrier signal with the measurement data and responding to the reader 1. (Step S2-4)

以上のようにして、該ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３内のセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグ４及びグルコースセンサユニット６が同一のリーダー１と無線通信を行うため、システム構築を簡素化した計測システムが得られることになる。 As described above, since the RFID tag 4 with a sensor input terminal and the glucose sensor unit 6 in the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag perform wireless communication with the same reader 1, a measurement system with simplified system construction is obtained. Will be.

上記においては、ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ３を用いることによりシステム構築を簡素化して生体中のグルコース濃度を容易に計測することができる計測システムについて説明したが、計測対象をグルコース濃度だけに限定せず、他のセンサを併用すれば、体温や血圧など複数の生体情報を得ることができる。 In the above description, the measurement system that simplifies the system construction by using the glucose sensor 3 with a built-in RFID tag and can easily measure the glucose concentration in the living body has been described. However, the measurement target is limited to only the glucose concentration. If other sensors are used together, a plurality of pieces of biological information such as body temperature and blood pressure can be obtained.

本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを構成する概略回路ブロック図である。It is a schematic circuit block diagram which comprises the RFID tag built-in type glucose sensor of this invention. 本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the measurement system using the glucose tag built-in type glucose sensor of this invention. 本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムで用いるリーダーの概略回路ブロック図である。It is a schematic circuit block diagram of a reader used in a measurement system using a glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. 図１における検出器が位相検出器の場合の動作原理図である。FIG. 2 is an operation principle diagram when the detector in FIG. 1 is a phase detector. 本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第一実施例の回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram of a first embodiment of an RFID tag with a sensor input terminal in a glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention. 本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサにおけるセンサ入力端子付きＲＦＩＤタグの第二実施例の回路ブロック図である。It is a circuit block diagram of the 2nd Example of the RFID tag with a sensor input terminal in the glucose sensor with a built-in RFID tag of this invention. 本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムの計測開始時の一実施例のフローチャートである。It is a flowchart of one Example at the time of the measurement start of the measurement system using the glucose sensor with a built-in RFID tag of this invention. 本発明のＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサを用いた計測システムの計測データ読出し時のフローチャートである。It is a flowchart at the time of measurement data reading of the measurement system using the glucose sensor with a built-in RFID tag of the present invention.

Explanation of symbols

１リーダー
２アンテナ
３ＲＦＩＤタグ内蔵型グルコースセンサ
４センサ入力端子付きＲＦＩＤタグ
５アンテナ
６グルコースセンサユニット
７アンテナ
８ＲＦＩＤチップ
９Ａ／Ｄ変換器
１０センサ駆動用電源
１１分周回路又は整流回路
１２グルコースセンサ
１３検出器
１４ＲＦＩＤ通信部
１５ＣＰＵ
１６ネットワーク通信部
１７メモリ
１８クロック
１９電源部
２０同調回路
２１整流回路
２２クロック生成回路
２３変復調回路
２４電源回路
２５充電用コンデンサ
２６ロジック回路
２７ＦＲＡＭ
２８Ａ／Ｄ変換回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reader 2 Antenna 3 Glucose sensor with built-in RFID tag 4 RFID tag with sensor input terminal 5 Antenna 6 Glucose sensor unit 7 Antenna 8 RFID chip 9 A / D converter 10 Power source for driving sensor 11 Dividing circuit or rectifying circuit 12 Glucose sensor 13 Detector 14 RFID Communication Unit 15 CPU
16 Network Communication Unit 17 Memory 18 Clock 19 Power Supply Unit 20 Tuning Circuit 21 Rectification Circuit 22 Clock Generation Circuit 23 Modulation / Demodulation Circuit 24 Power Supply Circuit 25 Charging Capacitor 26 Logic Circuit 27 FRAM
28 A / D conversion circuit

Claims

In the RFID tag built-in glucose sensor, a command signal for RFID tag communication transmitted from a reader is received, sensor data analysis and recording processing corresponding to the command signal, and measurement obtained by the processing An RFID tag with a sensor input terminal for controlling data transmission and a carrier signal transmitted from the reader, and a modulated signal obtained by dividing the carrier signal or a rectified DC power supply for glucose. A sheet composed of a glucose sensor for sensing concentration and a glucose sensor unit comprising a detector for converting a signal output from the glucose sensor into sensor data of an appropriate level, and directly attached to the skin without using a needle The RFID tag is configured to perform sensor signal processing within the RFID tag built-in glucose sensor. By transmitting the measured data by Shin said reader and characterized in that it is possible to simplify the system construction for measuring glucose concentration in a living body easily, RFID tags embedded glucose sensor and measurement system.

The RFID tag with sensor input terminal includes an antenna and an RFID chip for receiving a command signal for RFID tag communication transmitted from a reader, and a power supply circuit for supplying sensor driving power to a glucose sensor and a detector. A glucose sensor with a built-in RFID tag according to claim 1, wherein the glucose sensor and the A / D converter for analyzing the sensor data obtained by the detector are used. Measuring system.

The glucose sensor unit includes an antenna for receiving a carrier signal transmitted from a reader, a frequency dividing circuit for dividing the carrier signal to obtain a modulation signal, or a DC power source by rectifying the carrier signal. A rectifier circuit, a glucose sensor that senses glucose concentration using the modulation signal or a DC power source, and a detector that outputs sensor data at an appropriate level from the phase difference signal or voltage signal output from the glucose sensor. The RFID tag built-in glucose sensor and measurement system according to claim 1, wherein:

In a measurement system using a glucose sensor with a built-in RFID tag, a measurement system composed of a reader and one or a plurality of glucose sensors with a built-in RFID tag that can transmit measurement data by wireless communication with the reader. 4. One unit or a plurality of units are connected to a network according to the scale of the system, and the glucose concentration in the living body is measured in real time for 24 hours, according to any one of claims 1 to 3. RFID tag built-in glucose sensor and measurement system.

The reader includes an RFID communication unit for performing wireless communication between the RFID tags with sensor input terminals in the glucose sensor with a built-in RFID tag and driving the glucose sensor, a network communication unit for communicating with an external network, 5. The RFID tag built-in glucose sensor and measurement system according to claim 1, comprising a CPU for controlling each of the communication units, a memory, a clock, and a power supply unit. .

The carrier used for wireless communication between the reader and the RFID tag with a sensor input terminal in the glucose sensor with a built-in RFID tag and for driving the glucose sensor in the glucose sensor with a built-in RFID tag is a frequency determined by the Radio Law for RFID communication. And the RFID tag built-in glucose sensor and measurement system according to any one of claims 1 to 5, wherein a radio wave transmission level is used.

The RFID tag built-in glucose sensor and measurement system according to any one of claims 1 to 6, wherein the RFID tag with a sensor input terminal is a battery-less type.