JP2011075411A - 検体の基質成分量の測定装置、バイオセンサ、および計測表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、バイオセンサと計測表示装置との接続を確認でき、かつ、バイオセンサの種類を特定できる測定装置、バイオセンサ、および計測表示装置を提供することにある。
【解決手段】基質成分量の測定装置１０はバイオセンサ１２とバイオセンサ１２が取り付けられる計測表示装置５０からなる。バイオセンサ１２は、検出用作用電極２２に対してチェック抵抗Ｒｘを介して接続されたチェック電極４０を備える。計測表示装置５０にバイオセンサ１２の取り付けの有無やバイオセンサ１２の種類を判別するチェック回路７０を備える。チェック回路７０は、第１チェック回路７２と第２チェック回路７４とを備える
【選択図】図１

Description

本発明は、検体の基質の成分量（濃度）を測定するための測定装置、バイオセンサ、および計測表示装置に関するものである。

従来、下記の特許文献をはじめとして種々のバイオセンサおよび計測表示装置が開発・開示されている。図７および図８に、基質成分量の測定装置１００に含まれるバイオセンサ１０２および計測表示装置１０４の一例を示す。

バイオセンサ１０２は、絶縁体からなる基板１６と、基板１６の上に設けられた複数の電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂと、それらの電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂの上に設けられた反応部２６とを備える。

また、反応部２６と一定間隔で対向するカバー２８を備える。カバー２８を支えるために基板１６の上にスペーサー３０が設けられるが、少なくとも基板１６の先端部にはスペーサー３０を設けず、基板１６の先端部とカバー２８の先端部によって開口３２を形成する。十分な量の検体が開口３２に供給されると、毛細管現象によって反応部２６とカバー２８との間に検体が広がり、検体が反応部２６に吸入される。

複数の電極は、測定用作用電極１８、測定用対向電極２０、検出用作用電極２２、検出用対向電極２４ａ，２４ｂである。各電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂから延びたところに設けられた端子３４が、計測表示装置１０４の取り付け端子Ｔ１〜Ｔ５に接続される。

測定用作用電極１８と測定用対向電極２０は、ほぼ半円形であり、直線部分が一定間隔を有して対向している。測定用作用電極１８と測定用対向電極２０とは、検体の基質の成分量を測定するために使用される。

検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ａは、測定用作用電極１８と測定用対向電極２０よりも開口側に設けられ、一定間隔で対向している。検体が反応部２６に吸入開始されたことを検知するために使用される。

検出用作用電極２４ｂは、測定用対向電極２０に対して開口３２の反対側に設けられる。検出用作用電極２２と測定用対向電極２４ｂとは、測定用作用電極１８と測定用対向電極２０とが斜めになるようにして対向している。検体が反応部２６に十分吸入されたことを検知するために使用される。

反応部２６は、酸化還元酵素および電子受容体を含んだ膜である。反応部２６は、液体状の材料をディスペンサによって所望の位置に滴下し、乾燥して形成する。反応部２６と検体とは不可逆反応を起こすため、バイオセンサ１０２は取り替え式である。

反応部２６に検体が吸入されると、反応部２６と検体が反応する。このとき、電極間に電位差を生じさせると電子の授受が発生する。このことを利用して検体の基質の成分量の測定がおこなわれる。測定は、以下の（i）〜（iii）の手順でおこなう。（i）検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ａに電位差を生じさせることによって、検体の反応部２６への吸入開始を確認する。（ii）検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ｂに電位差を生じさせることによって、検体が反応部２６に十分吸入されたことを確認する。（iii）一定時間経過後、測定用作用電極１８と測定用対向電極２０に電位差を生じさせることによって、検体の基質の成分量を測定する。

上記のように電位差を生じさせたり、検体の基質の成分量を測定したりするために、図８に示すような計測表示装置１０４が使用される。バイオセンサ１０２の各電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂから延びる端子３４が計測表示装置１０４の端子Ｔ１〜Ｔ５に接続され、バイオセンサ１０２の各電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂと計測表示装置１０４の電子回路とが電気的に接続される。

どの電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂを動作させるかは、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５のオン・オフを制御することによって決定する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ５はＭＯＳＦＥＴなどの電気的にオン・オフが可能な半導体スイッチを使用する。マイクロコンピュータ１０６の制御部１０８から信号を送ってスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を制御する。

マイクロコンピュータ１０６の電源部５８から所定の電圧が出力され、Ｄ／Ａ変換回路Ｄ／Ａ０、Ｄ／Ａ１でアナログの電圧に変換される。この電圧は、オペアンプ５４を介して端子Ｔ１、Ｔ２に接続された測定用作用電極１８および検出用作用電極２２に印加される。反応部２６と検体とが反応することによって、電圧が印加された作用電極１８，２２とその対向電極２０，２４ａ，２４ｂの間に電流が流れる。

検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ａの間に電流が流れたことが検出部６２で検出されれば、検体が反応部２６に吸入開始されたことが分かる。また、検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ｂとの間に電流が流れたことが検出部６２で検出されれば、検体が反応部２６に十分吸入されたことが分かる。その後、一定時間が経過して、検体と反応部２６とが十分反応した後、検体の基質成分量の測定をおこなう。

検体の基質成分量の測定において、流れる電流は、反応部２６に対する検体の吸引状況や検体の基質の成分量に応じて異なる。電流電圧変換回路５６およびＡ／Ｄ変換回路Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２を介してマイクロコンピュータ１０６の測定部６０に、電極間に流れた電流に対応する電圧が入力される。マイクロコンピュータ１０６の計算部６４は、入力された電圧の値に基づいて反応部２６と検体との吸入状況のチェックや検体の基質の成分量を求める。計測表示装置１０４は小型のディスプレイ（図示せず）を備え、求められた基質の成分量をディスプレイに表示させる。

なお、制御部１０８によって、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５に対するオン・オフのタイミング、電極間の電圧印加のタイミング、および計算部６４が測定部６０から電流値を受け取るタイミングの同期を取る。どの電極が動作したかを認識すると共に、検体の吸入状況のチェックであるか基質の成分量の測定であるかを一致させるためである。

しかし、測定装置１００で基質成分量を測定することはできるが、バイオセンサ１０２と計測表示装置１０４の接続を確認することはできない。接続不良のまま開口３２に検体を点着させても、基質成分量の測定がおこなえない。反応部２６で反応が進み、最初からやり直す必要が生じる。途中でバイオセンサ１０２が計測表示装置１０４から外れても、測定がおこなえない。バイオセンサ１０２の取り外し後、自動的に計測表示装置１０４の電源がオフになる方が、消費電力を小さくできる。

また、測定したい検体の基質によって反応部２６の酵素が異なる。間違えたバイオセンサ１０２を取り付けてしまうと、所望の測定がおこなわれない。下記の特許文献ではバイオセンサ１０２の種類を特定することはできない。

特開２００８−３０４１９７号公報 特許２７０８２７６号公報

本発明の目的は、バイオセンサと計測表示装置との接続を確認でき、かつ、バイオセンサの種類を特定できる測定装置、バイオセンサ、および計測表示装置を提供することにある。

本発明の基質成分量の測定装置は、バイオセンサおよびバイオセンサが取り付けられる計測表示装置を備える。

バイオセンサは、絶縁性の基板と、前記基板の上に設けられた作用電極と、前記作用電極に対して一定の間隔を隔てて設けられた対向電極と、前記作用電極および対向電極の上を覆う酵素を含む反応部と、前記対向電極に対して抵抗を介してまたは短絡させて接続されたチェック電極とを備る。

計測表示装置は、前記作用電極の取り付け端子と、前記対向電極の取り付け端子と、前記チェック電極の取り付け端子と、前記作用電極と対向電極の間に電圧を印加する手段と、前記作用電極と対向電極との間に流れた電流を計測する手段と、前記チェック電極の取り付け端子に対して定電圧を印加し、チェック電極の電位によって、各取り付け端子に対するバイオセンサの接続の有無およびバイオセンサの種類を判別するチェック回路とを備える。

前記チェック回路は、前記チェック電極の電位からハイ・レベル電圧またはロー・レベル電圧を検出する第１チェック回路と、前記チェック電極の電位の値を検出する第２チェック回路とを備える。

前記第１チェック回路は、前記定電圧を出力する手段と、前記チェック電極の電位からハイ・レベル電圧またはロー・レベル電圧を検出する手段とを備える。前記第２チェック回路は、前記定電圧を出力する手段と、前記チェック電極の電位の値を検出する手段とを備える。複数のスイッチの選択によって第１チェック回路と第２チェック回路を選択する。

前記複数のスイッチによって、前記第１チェック回路が選択されたとき、前記作用電極がアースに接続され、前記第２チェック回路が選択されたとき、前記作用電極が電圧を印加する手段に接続される。

前記第１チェック回路は、バイオセンサの接続を検出するまで第１チェック回路のみが動作する。

本発明は、チェック回路によってバイオセンサが計測表示装置に接続されたことを確認できるため、接続不良による測定のやり直しを防止できる。また、バイオセンサの種類を自動判別できるため、複数種類のバイオセンサを同一測定器で設定変更なしに基質成分量の測定をおこなうことができる。

本発明の基質成分量の測定装置の構成を示す図である。 バイオセンサの構成を示す図である。 バイオセンサの一部を拡大した図であり、（ａ）はチェック抵抗に抵抗素子を使用した図であり、（ｂ）はチェック抵抗に蛇行した極細金属線を使用した図であり、（ｃ）はチェック抵抗に直線の極細金属線を使用した図であり、（ｄ）はチェック抵抗に通常線幅の金属線を使用して短絡した図である。 第１チェック回路の構成を示す図である。 第２チェック回路の構成を示す図である。 検体の基質成分量の測定のフローチャートである。 従来のバイオセンサの構成を示す図である。 従来の計測表示装置の構成を示す図である。

本発明の基質成分量の測定装置、バイオセンサ、および計測表示装置について図面を使用して説明する。従来と同じ手段については省略する場合がある。

図１に示すように、基質成分量の測定装置１０はバイオセンサ１２とバイオセンサ１２が取り付けられる計測表示装置５０からなる。バイオセンサ１２は不可逆反応を起こすため、取り替え式である。先ずバイオセンサ１２から説明する。

図２のバイオセンサ１２は、絶縁性の基板１６と、基板１６の上に設けられた複数の作用電極１８，２２と、各作用電極１８，２２に対して一定の間隔を隔てて設けられた対向電極２０，２４ａ，２４ｂと、作用電極１８，２２および対向電極２０，２４ａ，２４ｂの上を覆う酵素を含む反応部２６とを備える。また、スペーサー３０によってカバー２８が反応部２６と一定間隔で対向する。バイオセンサ１２の先端に開口３２が形成されている。これらの構成は従来のバイオセンサ１０２と同じである。

基板１６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、脂肪族ユニットおよび芳香族ユニットからなる生分解性ポリエステル樹脂などのポリエステル系樹脂シート、耐熱性、耐薬品性、強度などに優れるポリアミドシート、ポリイミドフィルムシートなどのプラスチックシート、セラミックなどの無機系基板などである。

複数の電極は、測定用作用電極１８、測定用対向電極２０、検出用作用電極２２、検出用対向電極２４ａ，２４ｂである。各電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂは、白金、金、パラジウム、インジウム−スズ酸化物などの導体によって形成される。形成方法としては、ホットスタンピングなどが挙げられるが、真空蒸着又はスパッタリングによる方法が微細な電極パターンを精度良く形成できるので好ましい。スパッタリングの場合は、電極形成部分以外をマスキングすることで一挙に形成できる。各電極１８，２０，２２，２４ａ，２４ｂは半円形状や帯状に構成される。電極１８，２０は、半円形状になっているが、帯状であっても良い。

反応部２６の材料によって検体の基質の成分量に比例した電子の授受を生じさせることができる。例えば、血液中に存在するグルコースを測定する場合には、例えば酸化還元酵素としてグルコースオキシダーゼ、電子受容体としてフェリシアンが挙げられる。グルコース濃度に応じて、授受される電子の量が変わる。したがって、基質の成分量が測定できる。

本発明のバイオセンサ１２は、検出用作用電極２２に対してチェック抵抗Ｒｘを介して接続されたチェック電極４０を備える。チェック電極４０は、検出用作用電極２２の横に並べて設けられる。チェック電極４０の材料や形成方法は、検出用作用電極２２などと同じである。検出用作用電極２２などと同様に、チェック電極４０から取り付け端子３４が延びており、取り付け端子３４が計測表示装置５０に接続される。

チェック電極４０と検出用作用電極２２とがチェック抵抗Ｒｘを介して接続される。バイオセンサ１２が計測表示装置５０に取り付けられたときに邪魔にならない位置にチェック抵抗Ｒｘが設けられる。チェック抵抗Ｒｘとしては、チップ抵抗などの抵抗素子Ｒｘ１が挙げられる（図３（ａ））。また図３（ｂ）のように、チェック電極４０などの形成と同時に、極細金属線Ｒｘ２でチェック抵抗Ｒｘを形成しても良い。金属自体は良導体であるが、抵抗が発生するように断面積を非常に狭くする。極細金属線Ｒｘ２は、抵抗値にあわせて蛇行させる距離を変更する。図３（ｂ）のように蛇行させた極細金属線Ｒｘ２以外に、図３（ｃ）のように直線状の極細金属線Ｒｘ３であっても良い。極細金属線Ｒｘ３は１回折り返されているが、抵抗値によっては、極細金属線Ｒｘ３は折り返しをおこなわずに検出用作用電極２２に接続する。

バイオセンサ１２の種類によっては、チェック抵抗Ｒｘの抵抗値を０Ωにする場合がある。その場合に、図３（ｄ）のように、チェック電極４０と検出用作用電極２２とを金属線Ｒｘ４で短絡させる。金属線Ｒｘ４は、抵抗が生じない程度の幅があればよく、チェック電極４０などと同じ幅であっても良い。

図３で種々示したように、バイオセンサ１２の空いたスペースに所望の抵抗値を有するチェック抵抗Ｒｘを形成できるのであれば、チェック抵抗Ｒｘの種類、形状、および位置などは問わない。

次に、計測表示装置５０は、マイクロコンピュータ５２と、各電極の取り付け端子Ｔ１〜Ｔ６と、マイクロコンピュータ５２と端子Ｔ１，Ｔ２との間に設けられた第１オペアンプ５４と、マイクロコンピュータ１２と端子Ｔ３〜Ｔ５との間に設けられた電流電圧変換回路５６と、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を備える。

マイクロコンピュータ５２は、ソフトウェア、ハードウェア、またはその両方によって説明するような動作をおこなうものである。マイクロコンピュータ５２は、電極間に電圧を印加する電源部５８と、電極間に流れた電流を計測する第２測定部６０と、計測された電流値から検体の吸入状況を検出する検出部６２と、電流値から検体の基質成分量を求める計算部６４と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８のオン・オフを切り替える制御部６６とを備える。なお、第２測定部６０は、図８の従来の測定部６０に相当する。

電源部５８は、検体の吸入検出や検体の基質の成分量を測定するときに電圧を出力する。電圧は、所定のタイミングで時間と共に変化する。作用電極１８，２２に所定の電圧を印加できる。また、第２チェック回路７４が選択されたときに、所定の電圧を出力する。

第１オペアンプ５４は、第１オペアンプ５４の＋端子が電源部５８に接続される。また、第１オペアンプ５４の出力端子と−端子が接続される。第１オペアンプ５４と電源部５８の間にはディジタル／アナログ変換回路Ｄ／Ａ０、Ｄ／Ａ１を設け、アナログ電圧が各電極に印加されるようにする。

第１オペアンプ５４と各作用電極１８，２２の取り付け端子Ｔ１、Ｔ２との間には、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が設けられる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は電源部５８と各作用電極１８，２２を接続するものである。いずれかのスイッチＳＷ１、ＳＷ２がオンになることによって、選択された作用電極１８，２２に所定の電圧を印加することができる。

電流電圧変換回路５６は、第２オペアンプを備え、第２オペアンプの出力端子が第２測定部６０に接続される。また、第２オペアンプの出力端子と−端子間に帰還抵抗が接続される。さらに、第２オペアンプの−端子には対向電極２０，２４ａ，２４ｂの取り付け端子Ｔ３〜Ｔ５が接続される。第２オペアンプの＋端子がアースに接続されれば、−端子は仮想接地となり、帰還抵抗に電流が流れ、この電流に応じた電圧が第２オペアンプの出力端子に現れる。また、第２オペアンプの＋端子はアースではなく、所定の電位に固定する場合もある。例えば、第２オペアンプが単電源オペアンプの場合は、負側電源電圧がアースと共通になるので、Ａ／Ｄ変換回路Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２のリファレンス電圧の１／２の電圧を入力するように設定をする。電流電圧変換回路５６は、電極間で流れた電流を電圧に変換する。

電流電圧変換回路５６と第２測定部６０の間にはＡ／Ｄ変換回路Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２を設ける。電流電圧変換回路５６から出力された電圧をディジタル値に変換し、マイクロコンピュータ５２でデータ処理がおこなえるようにする。

電流電圧変換回路５６と対向電極２０，２４ａ，２４ｂの取り付け端子Ｔ３〜Ｔ５との間には、スイッチＳＷ３〜ＳＷ５が設けられる。スイッチＳＷ３〜ＳＷ５は、第２測定部６０と各対向電極２０，２４ａ，２４ｂを接続するものである。スイッチＳＷ３〜ＳＷ５がオンになることによって、選択された対向電極２０，２４ａ，２４ｂに流れた電流を計測することができる。

本発明は、計測表示装置５０へのバイオセンサ１２の挿入の有無やバイオセンサ１２の種類を判別するチェック回路７０を備える。チェック回路７０は、第１チェック回路７２と第２チェック回路７４とを備える（図４、図５参照）。

説明における計測表示装置５０へのバイオセンサ１２の挿入は、端子３４と端子Ｔ１〜６が接続されて、計測表示装置５０とバイオセンサ１２が電気的に接続されることである。

第１チェック回路７２は、定電圧を出力する定電圧源Ｖｃｃ１と、チェック電極４０の電位のハイ・レベル電圧またはロー・レベル電圧を検出してバイオセンサ１２の挿入の有無を判定する第１チェック部７６と、定電圧源Ｖｃｃ１と第１チェック部７６の間に設けられた第１抵抗Ｒ１とを備える。第１抵抗Ｒ１は、定電圧源Ｖｃｃ１の出力が適切なレベルに保たれるようにするものであり、例えば約５０ｋΩである。また、第１チェック回路７２を選択するとき、検出用作用電極２２をアースに接続するスイッチＳＷ７を備える。

第２チェック回路７４は、定電圧を出力する定電圧源Ｖｃｃ２と、チェック電極４０の電位を測定する第１測定部７８と、定電圧源Ｖｃｃ２とアースとの間において、直列に接続された第２抵抗Ｒ２および第３抵抗Ｒ３とを備える。第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３との接続端子がチェック電極４０に接続される。第２抵抗Ｒ２および第３抵抗Ｒ３は、アナログ／ディジタル変換回路Ａ／Ｄ３を適切なレベルにバイアスするためのものである。例えば、第２抵抗Ｒ２は約５０ｋΩであり、第３抵抗Ｒ３は約５０ｋΩである。また、アナログ／ディジタル変換回路Ａ／Ｄ３によって、ディジタルデータが第１測定部７８に入力される。

第２チェック回路７４は、第１測定部７８で測定された電位から、バイオセンサ１２の種類またはバイオセンサ１２の挿入の有無を判定する第２チェック部８０を備える。第２チェック部８０は、第１測定部７８に接続されている。

アナログ／ディジタル変換回路Ａ／Ｄ３に対して一定電位にバイアスすることが必要である。図１では、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３を備えるが、一定電位にバイアスできるのであれば、いずれか一方のみであっても良い。

第１チェック回路７２と第２チェック回路７４にそれぞれ定電圧源Ｖｃｃ１およびＶｃｃ２を備えるが、同一であっても良いし、別個独立したものであっても良い。ただし、第１チェック回路７２の定電圧源Ｖｃｃ１の出力電圧は、チェック電極４０のハイ・レベル電圧とマッチングする必要がある。第２チェック回路７４の定電圧源Ｖｃｃ２の出力電圧は、アナログ／ディジタル変換回路Ａ／Ｄ３のリファレンス電圧と同一またはそれ以下である必要がある。

第１および第２チェック部７６，８０とチェック電極４０との間にはスイッチＳＷ６、ＳＷ８が設けられ、スイッチＳＷ６，ＳＷ８の選択によって第１チェック回路７２と第２チェック回路７４が選択される。また、第２チェック回路７４が選択された場合、検出用作用電極２２は、第１オペアンプ５４に接続される。したがって、スイッチＳＷ１，ＳＷ７の選択によって、第１チェック回路７２の場合はアースが選択され、第２チェック回路７４の場合は第１オペアンプ５４が選択され、電源部５８から所定の電圧が出力される。

スイッチＳＷ１，ＳＷ６〜８のオン・オフや第１チェック部７６または第２チェック部８０と電源部５８の選択を制御部６６によって制御する。第１チェック回路７２が選択されれば図４のようになり、第２チェック回路７４が選択されれば、図５のようになる。

その他、計測表示装置５０は、図１に示す回路を収納する筐体、種々のデータを記憶するメモリ、操作ボタン、基質成分量や操作状況などを表示するディスプレイを備える。

以上のように２種類のチェック回路７２，７４を備えるが、その選択方法について、バイオセンサ１２の挿入から、測定が終了して取り外すまで図６のフローチャートを使用して説明する。

（１）計測表示装置５０へのバイオセンサ１２の挿入を判定する（Ｓ１，Ｓ２）。この場合、制御部６６は、第１チェック回路７２となるようにスイッチＳＷ６，ＳＷ７をオンにし、他のスイッチはオフにする。この場合、チェック電極４０（または端子ＩＮＴ１）の電位Ｖ１は数式１で表される。数式１でＶｃｃ１は定電圧源Ｖｃｃ１の出力電圧となる。また、他の値は、それぞれの抵抗Ｒｘ、Ｒ１の抵抗値となる。

第１チェック部７６は電位Ｖ１の高低でハイ・レベル電圧とロー・レベル電圧を判定する。例えば、Ｖｃｃ１×０．８Ｖ以上がハイ・レベル電圧であり、Ｖｃｃ１×０．２Ｖ以下となる場合をロー・レベル電圧とする。第１抵抗Ｒ１に比べてチェック抵抗Ｒｘが十分小さければ、電位Ｖ１はロー・レベル電圧となる。検出用作用電極２２とチェック電極４０の間が開放（Ｒｘ＝∞）であればＶ１はハイ・レベル電圧となり、バイオセンサ１２が挿入（Ｒｘ≪Ｒ１）されればＶ１はロー・レベル電圧となる。電位Ｖ１によってバイオセンサ１２の挿入の有無を検出することができる。

なお、完全に形状の異なったバイオセンサ１２が挿入され、端子３４と端子Ｔ１〜Ｔ６の位置が一致しない場合、検出用作用電極２２とチェック電極４０の間が開放になる。この場合、電位Ｖ１がハイ・レベル電圧になるため、バイオセンサ１２が挿入されていないことと同じになり、次の工程に進むことができなくなる。バイオセンサ１２の取り違いを防止できる。

（２）バイオセンサ１２の挿入判定後に、バイオセンサ１２の種類の判別をおこなう（Ｓ３，Ｓ４）。この場合、制御部６６は、第２チェック回路７４となるようにスイッチＳＷ１，ＳＷ８をオンにし、他のスイッチはオフにする。この場合、チェック電極４０（またはＡ／Ｄ３）の電位ＡＤ３は数式２で表せる。

数式２でＶｘは第１オペアンプ５４の出力端子の電位であり、Ｖｃｃ２は定電圧源Ｖｃｃ２の出力電圧となる。また、他の値は、それぞれの抵抗Ｒｘ、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値となる。電源部５８からは所定の電圧が出力されており、第１オペアンプ５４の出力端子の電位Ｖｘは固定値となる。バイオセンサ１２の種類ごとにチェック抵抗Ｒｘを異なるようにする。数式２の中で抵抗Ｒｘが不明であり、他の抵抗値などは固定値である。バイオセンサ１２の種類が変わることによって第１測定部７８で測定されるアナログ／ディジタル変換回路Ａ／Ｄ３の出力電位ＡＤ３が変化する。この変化によって、第２チェック部８０はバイオセンサ１２の種類を判別することができる。

例えば、チェック電極４０がプルダウンされており、Ｒ２＝∞、Ｒ３＝５０ｋΩである場合、数式２は数式３となる。

ここで、Ｒｘが０Ωのバイオセンサ１２が挿入された場合と５００Ωのバイオセンサ１２が挿入された場合の電位ＡＤ３を数式４と５で示す。

電位ＡＤ３に違いが生じ、この違いが判別できる分解能を持った第２チェック回路８０であれば、バイオセンサ１２の判別が可能となる。バイオセンサ１２の種類が判別できれば、バイオセンサ１２の種類に応じた検体の基質成分量の測定に移行できる。

また、バイオセンサ１２が挿入されていない場合、Ｒｘ＝∞となり、電位ＡＤ３は０Ｖとなる。バイオセンサ１２の種類の判別中にバイオセンサ１２が脱落したことが分かり、基質成分量の測定に進まないようにする。

（３）バイオセンサ１２の種類を判別後に、操作者がバイオセンサ１２に検体を点着させ、検出部６２が検体の吸入を検知する（Ｓ５）。検体の吸入は、検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ａとで検体の吸入開始を検出し、検出用作用電極２２と検出用対向電極２４ｂとで検体の吸入完了を検出する。これらの検出は、電極間に電位差を生じさせ、電流の流れを検出することによりおこなう。反応部２６に検体が吸入されれば、電流が流れるためである。電極間の電位差は、上記（２）で求めたバイオセンサ１２の種類によって変更するようにする。

なお、上記（１）や（２）の時点で、バイオセンサ１２に検体を点着させないために、上記（２）が終了した時点で、計測表示装置５０のディスプレイに検体の点着を促す表示をおこなっても良い。

（４）検体の吸入が確認できれば、一定時間待機する（Ｓ６）。反応部２６の酵素と検体とが十分に反応してから基質成分量の検査をおこなうためである。

この待機時間の間、バイオセンサ１２の脱落が生じていないかを検査する（Ｓ７，Ｓ８）。このとき、第２チェック回路７４になるようにスイッチＳＷ１，ＳＷ８をオンにする。チェック電極４０の電位ＡＤ３の変化でバイオセンサ１２の脱落を検出する。電位ＡＤ３の変化は上記（２）の説明と同じである。何らかの原因でバイオセンサ１２が脱落すれば、検出用作用電極２２とチェック電極４０の間が開放となり、数式３より電位ＡＤ３は０Ｖとなる。バイオセンサの挿入状態が維持されれば、Ｒｘが所定の値となり、電位ＡＤ３は所定の電位となる。第２チェック部８０は、この電位の有無で脱落の有無を判別できる。

バイオセンサ１２が脱落していると判別されれば、以後の処理はおこなわない。バイオセンサ１２に検体が点着されており、バイオセンサ１２の取り替えが必要となるためである。

なお、第１チェック回路７２に設定すると、端子Ｔ１の電位が強制的にアース電位になる。一時的にではあるが、測定時の端子電位と異なる電位になるため、検体吸入時の電流に悪影響が出る可能性がある。そのため、バイオセンサ１２の種別を判別後、基質成分量の測定が終了するまで、第１チェック回路７２ではなく、第２チェック回路７４を選択する。

（５）一定時間経過後、測定用作用電極１８と測定用対向電極２０との間に電位差を生じさせて検体の基質成分量の測定をおこなう（Ｓ９）。基質成分量に応じた電流が反応部２６に流れるため、その電流を測定することによって、基質成分量の測定をおこなう。電極間の電位差は、上記（２）で求めたバイオセンサ１２の種類によって変更するようにする。また、計算部６４は、バイオセンサ１２の種類に応じて、測定された電位を使用した計算をおこない、基質成分量を求める。

基質成分量の測定中、バイオセンサ１２の脱落が生じていないかを検査する（Ｓ１０〜Ｓ１３）。このとき、測定用作用電極１８から測定用対向電極２０に流れる測定電流を測定できていれば、バイオセンサ１２の脱落がないことが分かる。なお、測定電流の測定は、電流電圧変換回路５６があるため、第２測定部６０は電流値ではなく電圧値として測定する。

一定時間、測定電流が測定できず、電流電圧変換回路５６からの出力が０Ｖとなれば、第２チェック回路７４になるようにスイッチＳＷ１，ＳＷ８をオンにする。何らかの原因でバイオセンサ１２が脱落していれば、Ｒｘ＝∞となり、数式３はＤＡ３＝０Ｖとなる。バイオセンサ１２の脱落が検出できる。バイオセンサ１２が脱落しておれば、測定を中止する。バイオセンサ１２の取り替えが必要となるためである。

（６）バイオセンサ１２の脱落が無く、最後まで基質成分量の測定がおこなわれれば、計測表示装置５０に基質成分量の表示する（Ｓ１４）。また、基質成分量のデータをメモリに保存したりする。

（７）上記（６）まで終了すれば、計測表示装置５０からバイオセンサ１２を取り外す。バイオセンサ１２の取り外しの確認は、第１チェック回路７２になるようにスイッチＳＷ６，ＳＷ７をオンにする（Ｓ１５）。バイオセンサ１２の有無は上記（１）の方法と同じである。電位Ｖ１がハイ・レベル電圧となればバイオセンサ１２が取り外されたことが分かる（Ｓ１６）。電位Ｖ１がハイ・レベル電圧になった後に計測表示装置５０の電源をオフにする。電位Ｖ１がロー・レベル電圧であれば計測表示装置５０の電源を維持する。

上記（１）〜（７）のチェック抵抗Ｒｘについては、何らかの抵抗値が存在することを前提に説明したが、図３（ｃ）のように抵抗値が０Ωの場合もある。この場合、各数式のＲｘを０として上記（１）〜（７）の工程が進行する。

以上のように、本発明は第１チェック回路７２および第２チェック回路７４を適宜選択し、バイオセンサ１２の有無やバイオセンサ１２の種類を判別することができる。基質成分量の測定が正確におこなえ、測定のやり直しを防止できる。

以上、本発明について説明したが本発明は上記の実施形態に限定されることはない。例えば、計測表示装置５０の全ての機能をオンにする必要はない。上記（１）の工程が終了してから全ての機能がオンになるようにしても良い。すなわち、図４のように、最初は第１チェック回路７２のみを起動させてバイオセンサ１２の挿入を検出する。バイオセンサ１２の挿入を検出後、他の手段を起動させる。いきなり全ての機能をオンにしないため、省電力となる。

チェック電極４０と検出用作用電極２２とをチェック抵抗Ｒｘまたは短絡によって接続させたが、検出用作用電極２２の代わりに、測定用作用電極１８を使用してもよい。チェック電極４０と測定用作用電極１８をチェック抵抗Ｒｘまたは短絡によって接続させる。測定用作用電極１８に対して、スイッチＳＷ７およびアースが接続される。

第１チェック回路７２および第２チェック回路７４は、従来の測定装置１００に含まれる対向電極１８，２０や第１オペアンプ１４などを利用したが、完全に独立した回路にしても良い。

第２チェック部７４は、バイオセンサ１２の種類とバイオセンサ１２の挿入の有無の判別をおこなったが、バイオセンサ１２の種類の判別と挿入の有無の判別を別々の手段に分割しても良い。また、マイクロコンピュータ５２の各部は、ソフトウェアやハードウェアの設計に合わせて、適宜結合や分離をおこなっても良い。

端子３４と端子Ｔ１〜５の位置が一致するのであれば、従来のバイオセンサ１０２を本発明の計測表示装置５０に接続して、検体の基質成分量の測定ができるようにしても良い。この場合、制御部６６が、第１チェック回路７２と第２チェック回路７４を動作させない。従来と同じようにスイッチＳＷ１〜５、電源部５８、第２測定部６０、検出部６２、計算部６４を動作させる。計測表示装置５０に、本発明のバイオセンサ１２と従来のバイオセンサ１０２を選択するボタンを設け、ボタンの選択に応じて制御部６６が制御をおこなう。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０：基質成分量の測定装置
１２：バイオセンサ
１６：基板
１８：測定用作用電極
２０：測定用対向電極
２２：検出用作用電極
２４ａ，２４ｂ：検出用対向電極
２６：反応部
２８：カバー
３０：スペーサー
３２：開口
３４：端子
４０：チェック電極
５０：計測表示装置
５２：マイクロコンピュータ
５４：第１オペアンプ
５６：電流電圧変換回路
５８：電源部
６０：第２測定部
６２：検出部
６４：計算部
６６：制御部
７０：チェック回路
７２：第１チェック回路
７４：第２チェック回路
７６：第１チェック部
７８：第１測定部
８０：第２チェック部

Claims (6)

1. バイオセンサおよびバイオセンサが取り付けられる計測表示装置を備えた検体の基質成分量の測定装置であって、
   前記バイオセンサが、
   絶縁性の基板と、
   前記基板の上に設けられた作用電極と、
   前記作用電極に対して一定の間隔を隔てて設けられた対向電極と、
   前記作用電極および対向電極の上を覆う酵素を含む反応部と、
   前記対向電極に対して抵抗を介してまたは短絡させて接続されたチェック電極と、
   を備え、
   前記計測表示装置が、
   前記作用電極の取り付け端子と、
   前記対向電極の取り付け端子と、
   前記チェック電極の取り付け端子と、
   前記作用電極と対向電極の間に電圧を印加する手段と、
   前記作用電極と対向電極との間に流れた電流を計測する手段と、
   前記チェック電極の取り付け端子に対して定電圧を印加し、チェック電極の電位によって、作用電極の取り付け端子および対向電極の取り付け端子に対するバイオセンサの接続の有無およびバイオセンサの種類を判別するチェック回路と、
   を備えた検体の基質成分量の測定装置。
2. 前記チェック回路が、
   前記チェック電極の電位からハイ・レベル電圧またはロー・レベル電圧を検出する第１チェック回路と、
   前記チェック電極の電位の値を検出する第２チェック回路と、
   を備えた請求項１の基質成分量の測定装置。
3. 前記第１チェック回路が、
   前記定電圧を出力する手段と、
   前記チェック電極の電位からハイ・レベル電圧またはロー・レベル電圧を検出する手段と、
   を備え、
   前記第２チェック回路が、
   前記定電圧を出力する手段と、
   前記チェック電極の電位の値を検出する手段と、
   を備え、
   複数のスイッチの選択によって第１チェック回路または第２チェック回路が選択され、
   前記第１チェック回路が選択されたとき、前記作用電極がアースに接続され、
   前記第２チェック回路が選択されたとき、前記作用電極が電圧を印加する手段に接続される
   請求項２の基質成分量の測定装置。
4. 前記第１チェック回路がバイオセンサの接続を検出するまで第１チェック回路のみが動作する請求項２または３の基質成分量の測定装置。
5. 検体の基質成分量の測定をおこなうためのバイオセンサであって、
   絶縁性の基板と、
   前記基板の上に設けられた作用電極と、
   前記作用電極に対して一定の間隔を隔てて設けられた対向電極と、
   前記作用電極および対向電極の上を覆う酵素を含む反応部と、
   前記対向電極に対して抵抗を介してまたは短絡させて接続されたチェック電極と、
   を備えたバイオセンサ。
6. 絶縁性の基板と、
   前記基板の上に設けられた作用電極と、
   前記作用電極に対して一定の間隔を隔てて設けられた対向電極と、
   前記作用電極および対向電極の上を覆う酵素を含む反応部と、
   前記対向電極に対して抵抗を介してまたは短絡させて接続されたチェック電極と、
   を備え、検体の基質成分量の測定をおこなうためのバイオセンサが取り付けられる計測表示装置であって、
   前記作用電極の取り付け端子と、
   前記対向電極の取り付け端子と、
   前記チェック電極の取り付け端子と、
   前記作用電極と対向電極の間に電圧を印加する手段と、
   前記作用電極と対向電極との間に流れた電流を計測する手段と、
   前記チェック電極の取り付け端子に対して定電圧を印加し、チェック電極の電位によって、作用電極の取り付け端子および対向電極の取り付け端子に対するバイオセンサの接続の有無およびバイオセンサの種類を判別するチェック回路と、
   を備えた計測表示装置。

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