JP2002340853A - 血糖値測定装置および半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定精度がより高く、また、オフセット電圧
や製造ばらつきを補償してより正確な測定結果が得られ
る血糖値測定装置を提供する。 【解決手段】 血糖値センサ２による血糖値の測定結果
のＡＤ変換に、ΔΣ型ＡＤＣ６を用いて分解能を高める
ことにより、高精度の測定結果を得ることができる。ま
た、スイッチ２０を閉じるとセンスアンプ３のオフセッ
ト電圧が測定でき、この測定結果を用いることにより、
オフセット電圧の補償が可能となる。さらに、血糖値セ
ンサ２の電気特性を擬似した擬似抵抗２６に通電して測
定した結果を用いることにより、製造ばらつきによる測
定値の個体差を補償することができる。以上により、よ
り正確で精度の高い血糖値測定装置を実現することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血糖値測定装置に
関するものであり、特に、血糖値センサに流れる電流を
デジタル処理して血糖値を表示する技術に属する。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、特開平１１−１７４０２２号
公報に開示された従来の血糖値測定装置の構成を示す。
従来の血糖値測定装置は、スイッチ１と、血糖値センサ
２と、センスアンプ３と、抵抗値Ｒ０の帰還抵抗４と、
電圧電流変換回路３１と、積分型ＡＤ変換器（積分型Ａ
ＤＣ）３２とを備えている。

【０００３】血糖値センサ２の正極または負極に相当す
る下部電極はスイッチ１を介してＧＮＤレベルの電圧Ｖ
ｓｓに接続され、負極または正極に相当する上部電極は
センスアンプ３に接続されている。センスアンプ３の他
方の入力には信号の基準電圧Ｖｓｇが入力されている。
また、センスアンプ３には、入出力間に帰還抵抗４が接
続されている。そして、センスアンプ３のアナログ信号
出力である出力電圧Ｖｄａｔａは、電圧電流変換回路３
１によって電流に変換され、その後、積分型ＡＤＣ３２
によってデジタル信号Ｖｏｕｔに変換される。

【０００４】従来の血糖値測定装置の動作は次のとおり
である。

【０００５】血糖値センサ２の上部電極に電圧Ｖ０が、
そして下部電極に電圧Ｖｓｓが印加されることにより電
流Ｉａが流れ、帰還抵抗４に電圧Ｖａ（＝Ｉａ×Ｒ０）
が生じる。この結果、センスアンプ３の出力電圧Ｖｄａ
ｔａ＝Ｖａ＋Ｖｓｇとなる。電圧Ｖｄａｔａは、電圧電
流変換回路３１によって電流に変換され、続く積分型Ａ
ＤＣ３２によってＡＤ変換されて、デジタル信号Ｖｏｕ
ｔとして出力される。デジタル信号Ｖｏｕｔは、後段の
回路（たとえば、マイクロコンピュータなど）によって
処理され、血糖値が表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の血糖値測定装置
では、測定した血糖値が１０進数３桁の数字で表示され
る。しかし、近年、表示桁数がこれまでより１桁多い４
桁表示の血糖値測定装置が、市場から要求されてきてい
る。

【０００７】表示桁数を１桁増すためには、動作クロッ
クを速めないことを前提とした場合、測定精度をこれま
での１０倍にしなければならない。これには、血糖値の
測定時間を１０倍にする必要がある。しかし、現在の５
秒程度の測定時間が１分程度にまで伸びることとなり、
実際的でない。さらに、測定時間が長くなると、測定中
に測定値が変動してしまい、正確な測定結果を得ること
ができない。

【０００８】一方、測定時間を据え置き、動作クロック
を１０倍に速めて測定値の取り込み時間間隔を１０分の
１に短縮することも考えられる。しかし、積分型ＡＤＣ
３２では、十分な分解能の測定結果を得ることができな
い。さらに、動作クロックを速めると消費電力が増大す
るため、特に、装置を電池で駆動することを考慮する
と、電池の消耗が早まり、実際的でない。

【０００９】また、測定精度を向上することにより、こ
れまで無視することのできたセンスアンプ３の入力端子
間のオフセット電圧や、血糖値測定装置の製造ばらつき
による血糖値センサ２の印加電圧の不均一さが測定結果
に影響を及ぼすようになる。したがって、精度の高い正
確な測定結果を得るためには、オフセット電圧や製造ば
らつきの補償をしなければならない。しかし、従来の血
糖値測定装置ではこれが極めて困難である。

【００１０】その他、血糖値センサの高性能化や機能拡
張などへの対応も要求される。従来の血糖値測定装置で
用いられる血糖値センサ２の端子数は２個であり、両端
には電圧Ｖ０および電圧Ｖｓｓが印加されるようになっ
ている。しかし、センサの高性能化（たとえば、用いら
れる酵素の改良・進歩など）や機能拡張（たとえば、測
定対象の多様化に伴う端子数の増加）を考慮すると、セ
ンサの両端に印加される電圧を自由に変更でき、また、
多端子のセンサが接続できるような装置が求められる。

【００１１】上記の問題に鑑み、本発明は、より測定精
度を高め、オフセット電圧や製造ばらつきを補償し、ま
た、血糖値センサの高性能化や機能拡張に対応し得る血
糖値測定装置を実現することを課題とする。さらに、血
糖値測定装置用の半導体集積回路の提供も、あわせて課
題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明が講じた手段は、血糖値測定装置
として、血糖値センサを受容して所定の電圧を印加する
ことにより、前記血糖値センサに流れる血糖値に応じた
電流を検知して出力するセンサ受容部と、前記センサ受
容部から出力された電流を電圧に変換する電流電圧変換
器と、前記電流電圧変換器からのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するΔΣ型ＡＤ変換器とを備えたものとす
る。

【００１３】請求項１の発明によると、ΔΣ型ＡＤ変換
器によって、電流電圧変換器からのアナログ信号がＡＤ
変換されることにより、高い分解能のデジタル信号を得
ることができる。これにより、測定時間は従来と同程度
で、血糖値測定装置の表示有効桁数を増すことが可能と
なる。

【００１４】請求項２の発明では、請求項１の血糖値測
定装置は、前記ΔΣ型ＡＤ変換器からのデジタル信号を
入力して前記電流電圧変換器におけるオフセット電圧の
補償を行うデジタル信号処理回路を備えたものとする。

【００１５】請求項２の発明によると、デジタル信号処
理回路によって、ΔΣ型ＡＤ変換器からのデジタル信号
に対してデジタル処理が行われることにより、測定値に
含まれる電流電圧変換器におけるオフセット電圧が補償
される。これにより、測定精度がより向上した血糖値測
定装置を実現することができる。

【００１６】請求項３の発明では、請求項１の血糖値測
定装置は、前記電流電圧変換器からのアナログ信号の値
を保持して前記ΔΣ型ＡＤ変換器に出力するサンプル・
ホールド回路を備えたものとする。

【００１７】請求項３の発明によると、サンプル・ホー
ルド回路によって保持された電流電圧変換器からのアナ
ログ信号の瞬間値を、ΔΣ型ＡＤ変換器によってデジタ
ル化することができる。こうしてデジタル化された瞬間
値を複数用いることにより、後段の回路によって、たと
えば、瞬間値の差を計算して、測定値に含まれる電流電
圧変換器におけるオフセット電圧を補償する等のデジタ
ル処理を施すことができるようになる。これにより、よ
り正確で高い測定精度の血糖値測定装置を実現すること
ができる。

【００１８】請求項４の発明では、請求項１のセンサ受
容部は、前記所定の電圧を設定変更可能に構成されてい
るものとする。

【００１９】請求項４の発明によると、血糖値センサに
印加する電圧を調整することができ、血糖値測定装置の
個体差に関係なく、どの血糖値測定装置でも一定の電圧
を印加することができる。これにより、個体差によるば
らつきのない、より正確な測定結果を示す血糖値測定装
置を実現することができる。

【００２０】請求項５の発明では、請求項１の電流電圧
変換器は、前記センサ受容部から出力された電流を入力
とするセンスアンプと、前記センスアンプの入出力間に
設けられた帰還抵抗と、前記帰還抵抗と並列に設けられ
たスイッチとを備えたものとする。

【００２１】請求項５の発明によると、スイッチを閉じ
ることにより、センスアンプの入力端子と出力端子の電
圧が等しくなり、出力電圧にオフセット電圧のみが現れ
るようにできる。そして、測定されたオフセット電圧
は、後段の回路、たとえば、マイクロコンピュータなど
に保持され、実際の測定結果に対して補償を行うことが
できるようになる。これにより、より正確で高い測定精
度の血糖値測定装置を実現することができる。

【００２２】請求項６の発明では、請求項１の血糖値セ
ンサは、正極または負極に複数の電極を有するものとす
る。そして、センサ受容部は、前記複数の電極に印加す
る電圧を切り替えるセレクタを備えたものとする。

【００２３】請求項６の発明によると、複数の電極を有
するさまざまなタイプの血糖値センサに対応した血糖値
測定装置を実現することができる。

【００２４】請求項７の発明では、請求項１の血糖値測
定装置は、前記血糖値センサの電気特性を擬似した擬似
抵抗と、前記電流電圧変換器の入力として、前記擬似抵
抗に流れる電流および前記センサ受容部から出力された
電流のいずれかを選択するセレクタとを備えたものとす
る。

【００２５】請求項７の発明によると、擬似抵抗に流れ
る電流が選択され、測定されることにより、実測値に対
して補正すべき値を知ることができる。そして、センサ
受容部から出力された電流が選択され、測定された値に
対して、補正をすることにより、より正確な測定値を得
ることができる。これにより、より正確で高い測定精度
の血糖値測定装置を実現することができる。

【００２６】請求項８の発明では、請求項１のセンサ受
容部は、前記電流の出力を遮断可能なスイッチと、前記
スイッチによって前記電流が遮断された状態で、前記血
糖値センサに所定の電圧を印加する手段とを備えたもの
とする。

【００２７】請求項８の発明によると、センサ受容部か
ら出力される電流が遮断された状態、つまり、センサ受
容部が電流電圧変換器から切り離された状態で、血糖値
センサに所定の電圧を印加することにより、センサ内の
化学反応を促進することができる。化学反応が促進され
た血糖値センサは、安定した測定結果を示す。これによ
り、より正確で高い測定精度の血糖値測定装置を実現す
ることができる。

【００２８】請求項９の発明では、請求項８の所定の電
圧を印加する手段は、前記血糖値センサの正極および負
極間を短絡可能なスイッチとする。

【００２９】請求項９の発明によると、血糖値センサの
正極および負極を同電位にして、センサ内の化学反応を
促進することができる。これにより、より正確で安定し
た血糖値を示す血糖値測定装置を実現することができ
る。

【００３０】また、請求項１０の発明では、請求項８の
所定の電圧を印加する手段は、前記血糖値センサの正極
および負極に、互いに異なる所定の電圧を印加するか否
かをそれぞれ切り替える複数のスイッチとする。

【００３１】請求項１０の発明によると、複数のスイッ
チによって切り替えを行うことにより、血糖値センサに
互いに異なるさまざまな所定の電圧を印加することがで
きる。これにより、血糖値センサのタイプに応じ、最適
な電圧を印加して、センサ内の化学反応を促進すること
ができる。したがって、さまざまなタイプの血糖値セン
サに対応可能で、より正確で安定した血糖値を示す血糖
値測定装置を実現することができる。

【００３２】請求項１１の発明では、血糖値測定装置と
して、血糖値に応じた電流を流す血糖値センサと、前記
血糖値センサに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変
換器と、前記電流電圧変換器からのアナログ信号をデジ
タル信号に変換するΔΣ型ＡＤ変換器とを備えたものと
する。

【００３３】そして、請求項１２の発明が講じた手段
は、血糖値測定装置を実現する半導体集積回路として、
血糖値に応じた電流を流す血糖値センサからの電流を入
力する第１の端子と、前記第１の端子に入力された電流
を電圧に変換するセンスアンプと、前記センスアンプの
入出力間に帰還抵抗を接続可能な第２の端子と、前記セ
ンスアンプからのアナログ信号をデジタル信号に変換す
るΔΣ型ＡＤ変換器とを備えたものとする。

【００３４】請求項１３の発明では、請求項１２の半導
体集積回路は、前記血糖値センサの電気特性を擬似した
擬似抵抗に流れる電流を入力する第３の端子と、前記セ
ンスアンプの入力として、前記第１および第３の端子に
入力された電流のいずれかを選択するセレクタとを備え
たものとする。

【００３５】請求項１４の発明では、請求項１２の半導
体集積回路は、Ｃ−ＭＯＳで回路構成されたものとす
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００３７】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実施
形態に係る血糖値測定装置は、従来の血糖値測定装置に
おける電圧電流変換回路３１および積分型ＡＤＣ３２に
替えて、ΔΣ型ＡＤ変換器（ΔΣ型ＡＤＣ）６を備えた
ものであり、測定精度の向上を図ったものである。

【００３８】以下に、本実施形態に係る血糖値測定装置
の動作について説明する。

【００３９】まず、血糖値センサ２がセンサ受容部４０
に挿入するなどして取り付けられる。血糖値センサ２
は、血液を付着させて所定の電圧を印加することによ
り、センサ内の酵素と血液中のブドウ糖とが化学反応を
起こし、それに応じた、つまり血糖値に応じた電流を流
すものである。また、センサ受容部４０は、血糖値セン
サ２の電極４１に接続するための端子５１と、電極４２
に接続するための端子５２と、スイッチ１と、スイッチ
１に供給される基準電圧Ｖｓｓとからなる部分を指す。

【００４０】そして、センサ受容部４０によって、端子
５１から電極４１に電圧Ｖ０が、端子５２から電極４２
に電圧Ｖｓｓが印加されることにより、血糖値センサ２
に電流Ｉａが流れ、センスアンプ３に出力される。

【００４１】センスアンプ３の入出力間には、端子５
３、５４を介して帰還抵抗４が接続されており、センス
アンプ３および帰還抵抗４は、入力した電流信号を電圧
信号として出力する電流電圧変換器を構成している。セ
ンサ受容部４０から出力された電流Ｉａは、端子５３、
５４に接続された帰還抵抗４を流れ、帰還抵抗４に電圧
Ｖａ（＝Ｉａ×Ｒ０）が生じ、センスアンプ３の出力電
圧Ｖｄａｔａ＝Ｖａ＋Ｖｓｇとなる。

【００４２】そして、電圧Ｖｄａｔａはスイッチ５を介
してΔΣ型ＡＤＣ６に入力され、ＡＤ変換された後、デ
ジタル信号Ｖｏｕｔとして出力される。ΔΣ型ＡＤＣ６
は、積分型ＡＤＣ３２と比べて高い分解能のデジタル信
号Ｖｏｕｔを出力することができる。こうして出力され
た高い分解能のデジタル信号Ｖｏｕｔは、後段の回路に
よって処理され、有効数字が４桁の測定結果が表示され
る。

【００４３】以上、本実施形態によると、ＡＤ変換器と
してΔΣ型ＡＤＣ６を用いることにより、高い分解能の
ＡＤ変換が可能となり、高い測定精度の血糖値測定装置
を実現することができる。なお、血糖値センサ２は、セ
ンサ受容部４０に取り付けられるとしたが、血糖値測定
装置に備えられたものでもよい。

【００４４】（第２の実施形態）図２は、本発明の第２
の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実施
形態に係る血糖値測定装置は、第１の実施形態に係る血
糖値測定装置におけるΔΣ型ＡＤＣ６の後段にデジタル
信号処理回路７が接続されたものであり、センスアンプ
３のオフセット電圧Ｖｏｆｆの補償を図ったものであ
る。

【００４５】以下に、本実施形態に係る血糖値測定装置
の動作について説明する。

【００４６】まず、血糖値センサ２に流れる電流Ｉａを
測定する前に、センスアンプ３の入力端子間のオフセッ
ト電圧Ｖｏｆｆが測定される。この結果、センスアンプ
３に生じる出力電圧Ｖｄａｔａ０＝Ｖｓｇ＋Ｖｏｆｆが
ΔΣ型ＡＤＣ６によってＡＤ変換され、デジタル信号処
理回路７はこの結果を記憶する。

【００４７】その後、センサ受容部４０によって、血糖
値センサ２に電圧Ｖ０および電圧Ｖｓｓが印加され、セ
ンスアンプ３に出力電圧Ｖｄａｔａ＝Ｖａ＋Ｖｓｇ＋Ｖ
ｏｆｆが生じる。そして、電圧ＶｄａｔａはΔΣ型ＡＤ
Ｃ６によってＡＤ変換され、デジタル信号がデジタル信
号処理回路７に入力される。

【００４８】デジタル信号処理回路７は、入力した電圧
Ｖｄａｔａから先ほど記憶した電圧Ｖｄａｔａ０を引く
デジタル演算処理を行い、結果として、Ｖｄａｔａ−Ｖ
ｄａｔａ０＝Ｖａ＋Ｖｓｇ＋Ｖｏｆｆ―（Ｖｓｇ＋Ｖｏ
ｆｆ）＝Ｖａがデジタル信号Ｖｏｕｔとして出力され
る。このようにして、測定結果からオフセット電圧Ｖｏ
ｆｆが除去される。

【００４９】以上、本実施形態によると、デジタル信号
処理回路７によるデジタル演算処理よって、オフセット
電圧Ｖｏｆｆが補償されることにより、より正確で高い
測定精度の血糖値測定装置を実現することができる。

【００５０】（第３の実施形態）図３は、本発明の第３
の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実施
形態に係る血糖値測定装置は、第１の実施形態に係る血
糖値測定装置におけるセンスアンプ３とΔΣ型ＡＤＣ６
との間にサンプル・ホールド回路８が接続されたもので
あり、センスアンプ３のオフセット電圧Ｖｏｆｆの補償
を図ったものである。なお、ΔΣ型ＡＤＣ６はサンプル
・ホールド回路８から電圧Ｖｉｎを入力する。

【００５１】図４は、サンプル・ホールド回路８をスイ
ッチド・キャパシタ回路で実現した例を示す。センスア
ンプ３の出力は、スイッチ１０を介して、キャパシタ１
１、１３と、スイッチ１２とに接続されている。キャパ
シタ１１およびスイッチ１２の他端子は信号の基準電圧
Ｖｓｇに接続され、キャパシタ１３の他端子はオペアン
プ１６に接続されている。オペアンプ１６の他の入力に
は信号の基準電圧Ｖｓｇが接続され、出力はΔΣ型ＡＤ
Ｃ６に接続されている。また、オペアンプ１６の帰還部
分には、スイッチ１４およびキャパシタ１５が並列に接
続されている。

【００５２】次に、本実施形態に係る血糖値測定装置の
動作について説明する。

【００５３】まず、センサ受容部４０によって、血糖値
センサ２に電圧Ｖ０および電圧Ｖｓｓが印加されること
により、センスアンプ３に出力電圧Ｖｄａｔａ＝Ｖａ＋
Ｖｓｇ＋Ｖｏｆｆが生じる。ここで、スイッチ１０、１
２および１４を、図５に示すタイミングΦＡ、ΦＮＡお
よびΦＢでそれぞれ開閉する。ただし、同図中、Ｈｉｇ
ｈ区間は、スイッチが閉じていることを表す。図５に示
すようにスイッチ１０、１２および１４がそれぞれ開閉
されることにより、サンプル・ホールド回路８は、出力
電圧Ｖｄａｔａの瞬間値を保持する。

【００５４】例として、電圧Ｖｄａｔａが図６に示すよ
うに変化するときを考える。ここで、時刻Ｔａでは、電
圧Ｖｉｎａ＝Ｖａ＋Ｖｏｆｆ＋Ｖｓｇが保持され、一
方、時間Ｔｂでは、電圧Ｖｉｎｂ＝Ｖｂ＋Ｖｏｆｆ＋Ｖ
ｓｇが保持されるとする。時刻Ｔａ、Ｔｂにおいて、電
圧Ｖｉｎａ、ＶｉｎｂがΔΣ型ＡＤＣ６によってＡＤ変
換され、後段の回路に出力される。後段の回路は、電圧
Ｖｉｎの変化量、すなわちＶｉｎａ−Ｖｉｎｂ＝（Ｖａ
＋Ｖｏｆｆ＋Ｖｓｇ）―（Ｖｂ＋Ｖｏｆｆ＋Ｖｓｇ）＝
Ｖａ−Ｖｂを計算し、この値を測定結果として用いるこ
とにより、オフセット電圧Ｖｏｆｆを除去することがで
きる。

【００５５】以上、本実施形態によると、サンプル・ホ
ールド回路８によって保持された２つの測定値を用いる
ことにより、オフセット電圧Ｖｏｆｆを補償することが
でき、より正確で高い測定精度の血糖値測定装置を実現
することができる。また、サンプル・ホールド回路８
は、第２の実施形態に係るデジタル信号処理回路７に比
べ、非常に簡単で小規模な回路で実現することが可能で
ある。

【００５６】（第４の実施形態）図７は、本発明の第４
の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実施
形態に係る血糖値測定装置は、第１の実施形態に係るセ
ンサ受容部４０と構成の異なるセンサ受容部４０Ａを備
えたものであり、半導体集積回路の製造ばらつきの補償
を図ったものである。センサ受容部４０Ａにおけるスイ
ッチ１には、設定変更が可能な電圧Ｖ１が供給されてい
る。

【００５７】以下に、本実施形態に係る血糖値測定装置
の動作について説明する。

【００５８】まず、センサ受容部４０によって、血糖値
センサ２に電圧Ｖ０および電圧Ｖ１が印加され、センス
アンプ３に出力電圧Ｖｄａｔａ＝Ｖａ＋Ｖｓｇが生じ
る。このとき、電圧Ｖ１を、たとえば、装置の製造検査
時に設定されたその装置に固有のパラメータ値に基づい
て調整するようにする。これにより、製造ばらつきがあ
っても、どの装置についても血糖値センサ２に所望の電
圧を印加することができる。

【００５９】以上、本実施形態によると、血糖値センサ
２に印加する電圧Ｖ１を設定変更可能にすることによ
り、製造ばらつきを補償することができ、より正確で高
い測定精度の血糖値測定装置を実現することができる。

【００６０】（第５の実施形態）図８は、本発明の第５
の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実施
形態に係る血糖値測定装置は、第４の実施形態に係る血
糖値測定装置における帰還抵抗４と並列にスイッチ２０
を備えたものであり、センスアンプ３のオフセット電圧
Ｖｏｆｆの補償を図ったものである。

【００６１】以下に、本実施形態に係る血糖値測定装置
の動作について説明する。

【００６２】まず、スイッチ１を開き、スイッチ２０を
閉じた状態で、センスアンプ３のオフセット電圧Ｖｏｆ
ｆを測定する。スイッチ１が開かれているとき、帰還抵
抗４には電流が流れず、センスアンプ３に出力電圧Ｖｄ
ａｔａ０＝Ｖｓｇ＋Ｖｏｆｆが生じる。電圧Ｖｄａｔａ
０はΔΣ型ＡＤＣ６によってＡＤ変換され、後段の回路
に記憶される。

【００６３】次に、図９に示すように、スイッチ１を閉
じ、スイッチ２０を開いた状態で、センサ受容部４０Ａ
によって、血糖値センサ２に電圧Ｖ０および電圧Ｖ１が
印加されることにより、センスアンプ３に出力電圧Ｖｄ
ａｔａ＝Ｖａ＋Ｖｓｇ＋Ｖｏｆｆが生じる。そして、Δ
Σ型ＡＤＣ６によってＡＤ変換されたデジタル信号Ｖｏ
ｕｔを後段の回路で処理する際、先に記憶した電圧Ｖｄ
ａｔａ０が引かれる。これにより、Ｖｄａｔａ−Ｖｄａ
ｔａ０＝Ｖａ＋Ｖｓｇ＋Ｖｏｆｆ−（Ｖｓｇ＋Ｖｏｆ
ｆ）＝Ｖａを得て、オフセット電圧Ｖｏｆｆを除去する
ことができる。

【００６４】以上、本実施形態によると、スイッチ２０
を閉じることにより、オフセット電圧Ｖｏｆｆを測定す
ることができる。そして、スイッチ２０を開いて測定し
た値からオフセット電圧Ｖｏｆｆを引くことにより、オ
フセット電圧Ｖｏｆｆを補償することができ、より正確
で高い測定精度の血糖値測定装置を実現することができ
る。

【００６５】（第６の実施形態）図１０は、本発明の第
６の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実
施形態に係る血糖値測定装置は、第５の実施形態に係る
血糖値測定装置における血糖値センサ２に替えて、複数
の下部電極４２、４３、４４および４５を有する血糖値
センサ２５を取り付けることができるようにしたもので
あり、センサの高性能化・機能拡張への対応を図ったも
のである。

【００６６】本実施形態において、センサ受容部４０Ｂ
は、血糖値センサ２の電極４１に接続するための端子５
１と、電極４２〜４４に接続するための端子５２、５
５、５６および５７と、スイッチ２１、２２、２３およ
び２４と、スイッチ２１〜２４に供給される基準電圧Ｖ
１１、Ｖ１２、Ｖ１３およびＶ１４とからなる部分を指
す。そして、これらスイッチ２１〜２４は、電極４２〜
４５に印加する電圧を必要に応じて切り替えるセレクタ
の役割をする。

【００６７】以上、本実施形態によると、センサ受容部
４０Ｂに多数の端子およびその端子にそれぞれスイッチ
を設け、さまざまな基準電圧を供給できるような構成に
することにより、将来的な血糖値センサの高性能化や機
能拡張に対応し得る血糖値測定装置を実現することがで
きる。

【００６８】なお、図１０では、血糖値センサ２５の下
部電極数およびそれに接続されたスイッチならびに基準
電圧は４組として示されているが、これをｎ組（ｎは２
以上の整数）として構成することができる。

【００６９】（第７の実施形態）図１１は、本発明の第
７の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実
施形態に係る血糖値測定装置は、第５の実施形態に係る
血糖値測定装置において、センサ受容部４０Ａと並列に
設けられた擬似抵抗２６と、擬似抵抗２６に設けられた
スイッチ３０とを備えたものであり、半導体集積回路の
製造ばらつきの補償を図ったものである。

【００７０】擬似抵抗２６は、血糖値センサ２の電気特
性を擬似したものである。流れる電流がＩａであるよう
な血糖値センサ２を擬似した擬似抵抗２６の抵抗値Ｒｓ
は、Ｒｓ＝（Ｖ０−Ｖ１）／Ｉａとなる。また、スイッ
チ３０は、スイッチ１とともに、擬似抵抗２６に流れる
電流およびセンサ受容部４０Ａから出力された電流のい
ずれかを選択し、センスアンプ３に出力するためのセレ
クタの役割をする。

【００７１】擬似抵抗２６は、血糖値測定装置の製品検
査時および毎回の装置立ち上げ時に用いられる。製品検
査時においては、スイッチ１を開き、スイッチ３０を閉
じた状態、つまり、擬似抵抗２６に流れる電流が選択さ
れた状態での測定値と、擬似抵抗２６の抵抗値Ｒｓに対
応した血糖値とが一致するように、血糖値測定装置の各
種パラメータが決定され、製品ごとの固有値として設定
される。これにより、製造ばらつき等による特性変動を
補正することができる。

【００７２】毎回の装置立ち上げ時においては、擬似抵
抗２６として、たとえば、温度に応じて抵抗値が変化す
るサーミスタを設け、このサーミスタに流れる電流が測
定され、測定値がゼロとなるように各種パラメータが初
期化される。その後、このパラメータ値に基づいて実際
の血糖値の測定結果を補正することにより、動作環境に
応じた特性変動をも補正することができる。

【００７３】次に、本実施形態に係る血糖値測定装置の
半導体集積回路の構成を図１２に示す。半導体集積回路
１００は、本発明における第１の端子としての端子５
１、５２を有し、血糖値センサ２が接続可能である。ま
た、第２の端子としての端子５３、５４を有し、帰還抵
抗４が接続可能である。そして、第３の端子としての端
子５８、５９を有し、擬似抵抗２６が接続可能である。
処理部６０は、ΔΣＡＤＣ６が出力するデジタル信号Ｖ
ｏｕｔを処理し、オフセット電圧の補償などを行う。こ
の処理部６０として、たとえば、マイクロコンピュータ
などを組み込むことにより、１チップで血糖値測定装置
を実現することが可能である。

【００７４】なお、半導体集積回路１００は、たとえ
ば、Ｃ−ＭＯＳで回路構成をすることができる。また、
帰還抵抗４および擬似抵抗２６は、半導体集積回路１０
０に接続可能なものであるとしたが、半導体集積回路１
００に備えられたものでもよい。

【００７５】以上、本実施形態によると、製造ばらつき
による特性変動を、製造段階および毎回の装置立ち上げ
時に補正することができ、より正確で高い測定精度の血
糖値測定装置を実現することができる。

【００７６】（第８の実施形態）図１３は、本発明の第
８の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実
施形態に係る血糖値測定装置は、第７の実施形態に係る
センサ受容部４０Ａと構成の異なるセンサ受容部４０Ｃ
を備えたものであり、血糖値センサ２における化学反応
の促進を図ったものである。センサ受容部４０Ｃは、セ
ンサ受容部４０Ａに、血糖値センサ２の電極４１、４２
間を短絡可能なスイッチ２７と、端子５１とセンスアン
プ３との間に設けられ、電流の出力を遮断可能なスイッ
チ２８とを追加したものである。

【００７７】図１３に示すように、スイッチ１、２８を
開き、スイッチ２７を閉じた状態にすることにより、血
糖値センサ２は装置から切り離され、電極４１、４２の
電位が同電位に固定される。これにより、血糖値センサ
２に電圧を印加しない状態で、センサ内の酵素と血液中
のブドウ糖との初期段階における化学反応を促進するこ
とができる。そして、化学反応が促進された後に、図１
４に示すように、スイッチ２７を開き、スイッチ１、２
８を閉じて電流Ｉａを測定することにより、より正確で
安定した血糖値を得ることができる。

【００７８】以上、本実施形態によると、測定前に血糖
値センサ２の電極４１、４２間の電位を同電位に保った
状態で化学反応を促進させることにより、より正確で安
定した血糖値を示す血糖値測定装置を実現することがで
きる。

【００７９】（第９の実施形態）図１５は、本発明の第
９の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。本実
施形態に係る血糖値測定装置は、第８の実施形態に係る
センサ受容部４０Ｃと構成の異なるセンサ受容部４０Ｄ
を備えたものであり、血糖値センサ２に電圧を印加した
状態で、センサ内の化学反応の促進することを図ったも
のである。センサ受容部４０Ｄにおいて、スイッチ２７
の一端が、血糖値センサ２の電極４２側でなく、基準電
圧Ｖｓｓに接続されている。

【００８０】図１５に示すように、スイッチ２８を開
き、スイッチ１、２７を閉じた状態にすることにより、
血糖値センサ２は装置から切り離され、電極４１、４２
間に電圧Ｖ１−Ｖｓｓが印加される。これにより、第７
の実施形態とは異なる条件、つまり、電圧を印加した状
態で、センサ内の酵素と血液中のブドウ糖との初期段階
における化学反応を促進することができる。

【００８１】将来的な血糖値センサ２の改良を考慮する
と、血糖値センサ２の電極４１、４２間の電位を同電位
にするよりも、電位差を持たせる方が、化学反応を促進
できる場合も予想される。

【００８２】以上、本実施形態によると、測定前に血糖
値センサ２の電極４１、４２間に電位差を持たせた状態
で化学反応を促進させることにより、より正確で安定し
た血糖値を示す血糖値測定装置を実現することができ
る。

【００８３】（第１０の実施形態）図１６は、本発明の
第１０の実施形態に係る血糖値測定装置の構成を示す。
本実施形態に係る血糖値測定装置は、第９の実施形態に
係るセンサ受容部４０Ｄと構成の異なるセンサ受容部４
０Ｅを備えたものであり、血糖値センサ２に第９の実施
形態とは異なる電圧を印加した状態で、センサ内の化学
反応の促進することを図ったものである。センサ受容部
４０Ｅは、スイッチ１と並列に設けられたスイッチ２９
を有し、スイッチ２９には基準電圧Ｖ２が供給される。

【００８４】図１６に示すように、スイッチ１、２７を
閉じ、スイッチ２８、２９を開いた状態にすることによ
り、第９の実施形態と同様に、血糖値センサ２の電極４
１、４２間に電圧Ｖ１−Ｖｓｓを印加して、センサ内の
化学反応を促進することができる。さらに、図１７に示
すように、スイッチ２７、２９を閉じ、スイッチ１、２
８を開いた状態にすることにより、電極４１、４２間
に、上記と異なる電圧Ｖ２−Ｖｓｓを印加して、センサ
内の化学反応を促進することができる。

【００８５】以上、本実施形態によると、血糖値センサ
２の電極４１、４２間に複数の互いに異なる基準電圧を
印加することができ、血糖値センサ２のタイプに応じ、
最適な電圧を印加して、センサ内の初期段階の化学反応
を促進することができる。これにより、さまざまなタイ
プの血糖値センサに対応可能で、より正確で安定した血
糖値を示す血糖値測定装置を実現することができる。

【００８６】なお、図１６、１７において、血糖値セン
サ２の電極４２に印加可能な基準電圧およびスイッチと
して、電圧Ｖ１、Ｖ２およびスイッチ１、２９の２組の
みが示されているが、これをｎ組（ｎは３以上の整数）
に拡張しても、本発明による効果を得ることができる。

【００８７】以上、本発明において、血糖値センサ２、
２５は、血糖値を測定するものであるとしたが、血液中
の別の物質、たとえば、コレステロール値や乳酸値や免
疫値を測定可能なセンサを用いることにより、本発明の
血糖値測定装置は、それぞれコレステロール測定装置、
乳酸測定装置および免疫測定装置として機能する。ま
た、血糖値センサ２、２５を温度センサや受光素子に替
えることにより、温度測定装置や受光測定装置などとし
ても機能する。そして、これら装置においても、本発明
による効果と同様のものを得ることができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によると、電流電圧変換器のオフ
セット電圧や半導体集積回路の製造ばらつきを補償し
た、より正確で高い測定精度の血糖値測定装置を実現す
ることができる。これにより、測定結果の表示桁数をこ
れまでより増すことが可能となる。また、将来的に、血
糖値センサが高性能化した場合や機能が拡張した場合な
どに対応することが可能な血糖値測定装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る血糖値測定装置
の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る血糖値測定装置
の構成図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係る血糖値測定装置
の構成図である。

【図４】図３のサンプル・ホールド回路をスイッチド・
キャパシタで実現したときの構成図である。

【図５】図４のスイッチド・キャパシタのスイッチング
のタイミング・チャートである。

【図６】図３の血糖値測定装置による測定値のサンプル
・ホールドを示すグラフである。

【図７】本発明の第４の実施形態に係る血糖値測定装置
の構成図である。

【図８】本発明の第５の実施形態に係る血糖値測定装置
の構成およびオフセット電圧を測定しているときのスイ
ッチの動作状態を示す図である。

【図９】図８の血糖値測定装置が血糖値を測定している
ときのスイッチの動作状態を示す図である。

【図１０】本発明の第６の実施形態に係る血糖値測定装
置の構成図である。

【図１１】本発明の第７の実施形態に係る血糖値測定装
置の構成図である。

【図１２】図１１の血糖値測定装置に係る半導体集積回
路の構成図である。

【図１３】本発明の第８の実施形態に係る血糖値測定装
置の構成およびセンサ内の化学反応を促進しているとき
のスイッチの動作状態を示す図である。

【図１４】図１３の血糖値測定装置が血糖値を測定して
いるときのスイッチの動作状態を示す図である。

【図１５】本発明の第９の実施形態に係る血糖値測定装
置の構成およびセンサ内の化学反応を促進しているとき
のスイッチの動作状態を示す図である。

【図１６】本発明の第１０の実施形態に係る血糖値測定
装置の構成およびセンサ内の化学反応を促進していると
きのスイッチの動作状態を示す図である。

【図１７】図１６の血糖値測定装置が別の条件でセンサ
内の化学反応を促進しているときのスイッチの動作状態
を示す図である。

【図１８】従来の血糖値測定装置の構成図である。

【符号の説明】

１ スイッチ（セレクタ、所定の電圧を印加する手段） ２ 血糖値センサ ３ センスアンプ（電流電圧変換器） ４ 帰還抵抗 ５ スイッチ ６ ΔΣ型ＡＤＣ（ΔΣ型ＡＤ変換器） ７ デジタル信号処理回路 ８ サンプル・ホールド回路 ２０ スイッチ（帰還抵抗と並列に設けられたスイッ
チ） ２１、２２、２３、２４ スイッチ（複数の電極に印加
する電圧を切り替えるセレクタ） ２５ 血糖値センサ ２６ 擬似抵抗 ２７ スイッチ（血糖値センサの正極および負極間を短
絡可能なスイッチ） ２８ スイッチ（電流の出力を遮断可能なスイッチ） ２９ スイッチ（所定の電圧を印加する手段） ３０ スイッチ（セレクタ） ４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ セン
サ受容部 ４１、４２、４３、４４、４５ 電極 ５１、５２、５５、５６、５７ 端子（第１の端子） ５３、５４ 端子（第２の端子） ５８、５９ 端子（第３の端子） １００ 半導体集積回路 Ｖｄａｔａ 出力電圧（アナログ信号） Ｖｏｕｔ デジタル信号 Ｖｏｆｆ オフセット電圧

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月１８日（２００２．２．１
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】本実施形態において、センサ受容部４０Ｂ
は、血糖値センサ２５の電極４１に接続するための端子
５１と、電極４２〜４５に接続するための端子５２、５
５、５６および５７と、スイッチ２１、２２、２３およ
び２４と、スイッチ２１〜２４に供給される基準電圧Ｖ
１１、Ｖ１２、Ｖ１３およびＶ１４とからなる部分を指
す。そして、これらスイッチ２１〜２４は、電極４２〜
４５に印加する電圧を必要に応じて切り替えるセレクタ
の役割をする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 忠義 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 徳野 吉宣 香川県高松市古新町８番地の１ 松下寿電 子工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G045 AA01 DA31 FB01 FB05

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 血糖値センサを受容して所定の電圧を印
   加することにより、前記血糖値センサに流れる血糖値に
   応じた電流を検知し、出力するセンサ受容部と、 前記センサ受容部から出力された電流を電圧に変換する
   電流電圧変換器と、 前記電流電圧変換器からのアナログ信号をデジタル信号
   に変換するΔΣ型ＡＤ変換器とを備えたことを特徴とす
   る血糖値測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記ΔΣ型ＡＤ変換器からのデジタル信号を入力し、前
   記電流電圧変換器におけるオフセット電圧の補償を行う
   デジタル信号処理回路を備えたことを特徴とする血糖値
   測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記電流電圧変換器からのアナログ信号の値を保持し、
   前記ΔΣ型ＡＤ変換器に出力するサンプル・ホールド回
   路を備えたことを特徴とする血糖値測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記センサ受容部は、 前記所定の電圧を、設定変更可能に構成されているもの
   であることを特徴とする血糖値測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記電流電圧変換器は、 前記センサ受容部から出力された電流を入力とするセン
   スアンプと、 前記センスアンプの入出力間に設けられた帰還抵抗と、 前記帰還抵抗と並列に設けられたスイッチとを備えたも
   のであることを特徴とする血糖値測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記血糖値センサは、 正極または負極に複数の電極を有するものであり、 前記センサ受容部は、 前記複数の電極に印加する電圧を切り替えるセレクタを
   備えたものであることを特徴とする血糖値測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記血糖値センサの電気特性を擬似した擬似抵抗と、 前記電流電圧変換器の入力として、前記擬似抵抗に流れ
   る電流および前記センサ受容部から出力された電流のい
   ずれかを選択するセレクタとを備えたことを特徴とする
   血糖値測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記センサ受容部は、 前記電流の出力を遮断可能なスイッチと、 前記スイッチによって前記電流が遮断された状態で、前
   記血糖値センサに所定の電圧を印加する手段とを備えた
   ものであることを特徴とする血糖値測定装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の血糖値測定装置におい
   て、 前記所定の電圧を印加する手段は、前記血糖値センサの
   正極および負極間を短絡可能なスイッチであることを特
   徴とする血糖値測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の血糖値測定装置におい
    て、 前記所定の電圧を印加する手段は、 前記血糖値センサの正極および負極に、互いに異なる所
    定の電圧を印加するか否かをそれぞれ切り替える複数の
    スイッチであることを特徴とする血糖値測定装置。
11. 【請求項１１】 血糖値に応じた電流を流す血糖値セン
    サと、 前記血糖値センサに流れる電流を電圧に変換する電流電
    圧変換器と、 前記電流電圧変換器からのアナログ信号をデジタル信号
    に変換するΔΣ型ＡＤ変換器とを備えたことを特徴とす
    る血糖値測定装置。
12. 【請求項１２】 血糖値に応じた電流を流す血糖値セン
    サからの電流を入力する第１の端子と、 前記第１の端子に入力された電流を電圧に変換するセン
    スアンプと、 前記センスアンプの入出力間に帰還抵抗を接続可能な第
    ２の端子と、 前記センスアンプからのアナログ信号をデジタル信号に
    変換するΔΣ型ＡＤ変換器とを備えたことを特徴とする
    半導体集積回路。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の半導体集積回路にお
    いて、 前記血糖値センサの電気特性を擬似した擬似抵抗に流れ
    る電流を入力する第３の端子と、 前記センスアンプの入力として、前記第１および第３の
    端子に入力された電流のいずれかを選択するセレクタと
    を備えたことを特徴とする半導体集積回路。
14. 【請求項１４】 請求項１２記載の半導体集積回路にお
    いて、 Ｃ−ＭＯＳで回路構成されたことを特徴とする半導体集
    積回路。