JP2012198165A - 成分測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的測定を実施する場合に、反射光以外の光が基板から反射光の光路内に入り込むことを防ぐ。
【解決手段】成分測定装置は、反射光Ｌｒを先端から基端に導く反射光用光路１１０を内部に有する測光ブロック７２と、反射光用光路１１０を閉塞する基板７４と、を備える。基板７４は、第１の平板層７５ａの表面に実装される受光素子１０２と、第２の平板層７５ｂの表面に実装される増幅器１０３と、第１及び第２の配線孔１３４、１３６を介して受光素子１０２と増幅器１０３を電気的に接続する配線１２８と、を備える。そして、第１の配線孔１３４と第２の配線孔１３６は重ならない位置にずれて形成されることで、第１及び第２の配線孔１３４、１３６を閉塞する。
【選択図】図６

Description

本発明は、体液中の生体成分を光学的に測定する成分測定装置に関する。

血液や尿などの体液中の生体成分を検出して、その成分量や性質等を測定する場合、光学的に測定可能な成分測定装置が用いられている。特に、場所を問わずに簡易に測定したいとの要望から、現在では持ち運びができるハンディタイプの成分測定装置も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の成分測定装置は、光学的に体液中の成分を測定するために、発光素子及び受光素子を筐体内部に備えている。すなわち、発光素子は、体液が染み込んだ試験紙（測定対象）に所定の波長を有する測定用の照射光を照射する。一方、受光素子は、試験紙から反射された反射光を受光し、その強度（光量）に応じた検出信号を出力する。成分測定装置は、この受光素子の検出信号に基づいて体液中の生体成分を光学的に測定することができる。

このように、試験紙からの反射光を受光素子が受光して検出信号を出力する構成では、受光素子が反射光以外の光（例えば、外光）を受光しないように試験紙から受光素子までの光路が遮光構造に形成されている。受光素子が反射光以外の光を受光した場合、検出信号にノイズが含まれるようになり成分測定の精度を低下させるからである。

例えば、特許文献１の成分測定装置では、発光素子を実装する基板に受光素子を実装せずに、反射光の光路（受光経路）を有するブロック体（測光ブロック）に受光素子を直接挿入して係合させる構造としている。すなわち、受光素子自体が測光ブロックに嵌合することで、反射光の光路内に反射光以外の光が入り込むことを防いでいる。

実用新案登録第３１５５８４２号公報

ところで、成分測定装置は、部品点数の削減や測定回路の小型化を図るという観点から、発光素子、受光素子及び他の電子部品（例えば、増幅器）を同一の基板に実装する構造も考えられている。特に、発光素子及び受光素子を実装する表面（すなわち、試験紙と対向する面）に他の電子部品を実装せず、反対側の表面に他の電子部品を実装することで、測定回路の一層の小型化を実現することができる。なお、本明細書における基板の「表面」とは基板の外側に現れている平面部分を指し、「裏面」とは基板の内側にあって見えない平面部分を指す。

しかしながら、上記のように、受光素子と増幅器が基板の両方の表面に実装される構造では、受光素子と増幅器を電気的に接続するために、基板の両面を貫通する配線孔（スルーホールとも呼ばれる）が必要となる。この場合、配線孔を通って受光素子が実装されている反射光の光路内に外光が入り込んでしまうことがある。その結果、受光素子が反射光以外の光を受光してしまい、生体成分の測定精度が低下するという課題が生じる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成によって、測定回路の小型化を図るとともに、反射光以外の光が基板側から反射光の光路内に入り込むことを防ぐことができ、これにより生体成分の測定精度を向上することができる成分測定装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、測定対象に測定用の照射光を照射し該測定対象から反射された反射光を検出して、その検出値に基づき前記測定対象に含浸された体液中の成分を測定する成分測定装置であって、前記反射光を導く光路を内部に有するブロック体と、前記ブロック体の基端に配置されることで前記反射光の光路を閉塞する基板と、を備え、前記基板は、複数の平板層が積層されて構成されるとともに、前記ブロック体に最も近い平板層の表面に実装されて前記反射光を受光し検出信号を出力する受光素子と、前記ブロック体から最も遠い平板層の表面に実装されて前記検出信号を増幅する増幅器と、前記複数の平板層で各平板層を貫通して設けられた複数の配線孔を介して前記受光素子と前記増幅器を電気的に接続する配線と、を備え、前記配線は、前記複数の平板層の積層方向で前記複数の配線孔のうち少なくとも１つの配線孔が他の配線孔と重ならない位置に形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、少なくとも１つの配線孔が他の配線孔と重ならない位置にずれて形成されているため、基板を平面視すると複数の配線孔が平板層によって遮断された状態となる。したがって、反射光以外の光が配線孔を通って反射光の光路内に入り込むことを確実に防ぐことができ、これにより反射光を精度良く検出して生体成分の測定精度を向上することができる。この場合、基板の両面に電子部品を実装して、両面間の電子部品を配線孔を介して接続することに支障がなくなるため、配線設計の自由度が増し、測定回路（すなわち、基板）の小型化を図ることができる。

また、前記基板には、前記受光素子と前記増幅器が積層方向に重なる位置に実装されるとともに、前記複数の配線孔が前記受光素子及び前記増幅器の近傍にそれぞれ形成されていることが好ましい。

このように、複数の配線孔を受光素子及び増幅器の近傍にそれぞれ形成することで、受光素子と増幅器間の配線を短くすることができる。これにより、受光素子が出力する検出信号に対してノイズが乗ることを大幅に低減することができる。

この場合、前記受光素子と前記増幅器のうち平面面積が小さい一方の素子が実装される平板層の配線孔は、他方の素子が実装される平板層の配線孔に対して、該一方の素子方向にずれて形成される構成とすれば、受光素子と増幅器間の配線を一層短くすることができる。

さらに、前記基板は、前記ブロック体に最も近い平板層の表面又は前記ブロック体から最も遠い平板層の表面に遮光層が形成されていることが好ましい。

このように、基板の表面に遮光層が形成されていれば、反射光以外の光が基板を透過して反射光の光路内に入り込むことを確実に防ぐことができる。

また、成分測定装置は、血液成分のうち主に血糖値を測定する血糖値測定装置として用いると好適である。

本発明によれば、簡単な構成によって、測定回路の小型化を図るとともに、反射光以外の光が基板側から反射光の光路内に入り込むことを防ぐことができ、これにより生体成分の測定精度が向上するという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る血糖値測定装置の全体構成を示す斜視図である。 図１の血糖値測定装置を示す正面図である。 図１の血糖値測定装置を示す分解斜視図である。 図１の血糖値測定装置のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１の血糖値測定装置の測定部を示す分解斜視図である。 図４の血糖値測定装置の測定部を拡大して示す側面断面図である。 図１の血糖値測定装置の測定部において血液成分の検出を行う場合を示す説明図である。 基板の構造を概略的に示す側面断面図であり、図８Ａは、本実施形態に係る基板の積層構造を説明するための図、図８Ｂは、一層からなる基板を説明するための図である。 本実施の形態に係る血糖値測定装置の基板の変形例を説明するための側面断面図であり、図９Ａは、第１の配線孔を増幅器に重なる位置に配置した状態を示す図、図９Ｂは、第１及び第２の配線孔をわずかに重なる位置に配置した状態を示す図である。

以下、本発明に係る成分測定装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態の説明では、成分測定装置として、血液成分のうち主に血糖値を測定する血糖値測定装置について詳述する。この血糖値測定装置は、医師や看護師、或いは糖尿病患者等が、血液を採取して血糖値を測定し、その血糖値の測定データを管理する装置である。なお、成分測定装置は、本血糖値測定装置に限定されないことは勿論である。

図１は、本発明の実施の形態に係る血糖値測定装置（成分測定装置）の全体構成を示す斜視図であり、図２は同装置の正面図、図３は同装置の分解斜視図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線の側面断面図である。

図１及び図２に示すように、血糖値測定装置１０は、外観を構成する筐体１２を有する。この筐体１２は、人が片手で持って操作スイッチ１４を容易に押圧操作できるように、少し細長であって手にフィットする立体形状に形成されている。筐体１２は、上ケース１６と、下ケース１８と、先端ケース２０とを含み、上ケース１６と下ケース１８とが上下に重ね合わされるとともに、上ケース１６及び下ケース１８の先端部に先端ケース２０が装着されることで組み立てられる。また、筐体１２には、血糖値の測定に必要な情報の入力事項や確認事項、測定結果等が表示される表示部２２と、２つの操作スイッチ１４からなる操作部２４が配置されている。

図３に示すように、血糖値測定装置１０の表示部２２には、上ケース１６に形成された開口窓２６に液晶カバー２８が嵌め込まれており、この液晶カバー２８の下層に液晶パネル３０が内蔵されている。なお、上ケース１６の上面には、液晶カバー２８及び２つの操作スイッチ１４を覆うため適宜な大きさに形成された正面パネル３２が貼り付けられる。

操作部２４には、２つの操作スイッチ１４が上ケース１６の上面に設けた挿通孔３４にそれぞれ挿入される。操作部２４は、これら操作スイッチ１４を介して血糖値測定装置１０のオン／オフ操作等の各種操作が可能とされている。

表示部２２及び操作部２４が備えられた上ケース１６の裏面側（筐体１２内部）には、表示部２２の液晶パネル３０と、本血糖値測定装置１０を制御するメイン配線基板３６が配置されている。メイン配線基板３６には、プリントによって所定の配線回路が形成されている。このメイン配線基板３６には、所定の処理を実行するためのマイクロコンピュータ、所定のプログラムが記憶されたＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、及びその他の電子部品（能動素子、受動素子等）が実装される（ともに図示せず）。

また、下ケース１８の上面側（筐体１２内部）には、電池収納部３８が設けられている。電池収納部３８には、携帯用電源としてのボタン型電池４０が収納されている。この電池収納部３８は、下ケース１８に対して着脱可能に構成された電池蓋４２によって開閉可能に覆われている。血糖値測定装置１０は、ボタン型電池４０の電力により、メイン配線基板３６等の制御、或いは表示部２２の表示等が行われるようになっている。なお、血糖値測定装置１０に用いられる電源は、ボタン型電池に限られるものではなく、丸型乾電池や角型乾電池、又は二次電池や外部電源に電源コードを介して接続する構成としてもよい。

図１に示すように、上ケース１６及び下ケース１８が重ね合わされた筐体１２は、中間部から先端部にかけて先細となり、且つ全体的に下ケース１８側に湾曲するように形成されている。先端ケース２０は、この先端部に取り付けられ、血液を光学的に検出する測定部５０の筐体として構成されている。

また、上ケース１６上面の先端部寄りには、イジェクト操作子４４の移動を案内する長孔４６が設けられている（図３参照）。この長孔４６は、筐体１２の前後方向へ所定の長さだけ直線的に延在しており、イジェクト操作子４４の脚部４４ａが摺動可能に挿入される（図４参照）。この脚部４４ａには、筐体１２内部においてイジェクト部材４８がねじ止めされており、イジェクト操作子４４によってイジェクト部材４８の摺動操作が可能とされている。

図３に示すように、先端ケース２０は、上ケース１６及び下ケース１８に取り付けられる角筒部５２と、この角筒部５２の先端側に形成された円筒部５４と、によって構成されている。角筒部５２の内部には、血液を光学的に測定するための種々の部材が取り付けられる。一方、円筒部５４は先端面が開口しており、この開口部５６には測定チップ５８が着脱自在に取り付けられる。

測定チップ５８は、円板状に形成されたベース部６０と、このベース部６０の先端面側に形成されたノズル６２と、ノズル６２の反対面側に形成された係合部６４と、を備える。ベース部６０は、外径が円筒部５４の外径と略一致するように形成されている。このベース部６０の中央にはノズル６２が立設されている。ノズル６２の中心軸上には、先端面から背面に貫通する採取孔６２ａが形成されている（図４参照）。また、ノズル６２の先端面には血液を吸収しやすくするための凹溝６２ｂが形成されている（図２参照）。

測定チップ５８の係合部６４は、円筒状に形成され、円筒部５４の開口部５６に嵌合する外径に形成されている。この係合部６４は、弾性力を有した４つの係止爪（係止部）６６が後方に突出するように形成されている。各係止爪６６は、円筒部５４に挿入される際に、円筒部５４内に形成された突条５４ａに係合する凸部６６ａが外周側に形成されている。測定チップ５８は、この凸部６６ａが突条５４ａを乗り越えて該突条５４ａに係止されることにより、円筒部５４に取り付けられる（図６参照）。

また、係合部６４の内側には、図４に示すように、採取孔６２ａに連通する試験紙収容部６８が設けられている。この試験紙収容部６８には、血液を採取した際に該血液が染み込む試験紙（測定対象）７０が収容されている。血糖値測定装置１０は、この試験紙７０に照射光を照射して、試験紙７０からの反射光を受光することで血液成分の測定を行う。

図５は、図１の血糖値測定装置１０の測定部５０を示す分解斜視図であり、図６は、測定部５０の拡大断面図であり、図７は、測定部５０において血液成分の検出を行う場合を示す説明図である。

血糖値測定装置１０の測定部５０は、測定チップ５８に採取した血液に含まれる成分を光学的に検出する部位である。図５に示すように、測定部５０は、先端ケース２０、測光ブロック（ブロック体）７２、基板７４及びイジェクト部材４８等を含む構成である。先端ケース２０は、既述したように、角筒部５２と円筒部５４からなり、上ケース１６と下ケース１８を重ね合わせた筐体１２の先端部に取り付けられる。この先端ケース２０は、例えば、ＡＳＢ樹脂やポリカーボネート等の合成樹脂によって成形される。

測光ブロック７２は、血液成分の検出を行う基板７４を保持して、先端ケース２０内部に取り付けられる部材である。この測光ブロック７２は、先端ケース２０と同じ材料で成形することができ、平板状の基端部７６と、基端部７６から先端方向に突出する突出部７８とからなる。

図６に示すように、測光ブロック７２の基端部７６は、前面に突出部７８を備え、後面に基板配置部８０を備えている。基板配置部８０は、基板７４が配置可能な平坦状に形成されており、この基板配置部８０の略中央部には、基板７４を位置決めする位置決め突起８０ａが立設されている。この位置決め突起８０ａは、基板７４の係合孔７４ａを貫通し、後述する発光素子１００と受光素子１０２の間に介在して、発光素子１００から受光素子１０２への直接的な光の伝搬を阻止する機能を有している。

また、基板配置部８０には、２つの開口部（照射光基板側開口部１０４、反射光基板側開口部１０６）が形成されている。照射光基板側開口部１０４は照射光用光路１０８に連通し、反射光基板側開口部１０６は反射光用光路１１０に連通する。照射光用光路１０８及び反射光用光路１１０は、測光ブロック７２（基端部７６及び突出部７８）内部をそれぞれ貫通し、位置決め突起８０ａに連なる壁部１０９によって互いが遮光されている。このように、血糖値測定装置１０は、照射光用光路１０８及び反射光用光路１１０を共に測光ブロック７２に形成することで、部品点数を少なくすることができ、製造コストを低減することが可能となる。

なお、基端部７６の後面には、基板配置部８０から後方に突出する隔壁１１２が形成されている。隔壁１１２は、基板配置部８０に基板７４を配設した状態において、測光ブロック７２の後面の全辺を囲い、且つ基板７４よりも後方に突出するように形成されており、基板７４に対して液体の接触や埃等の付着を防ぐ機能を有している。さらに、基端部７６には、取付用ねじ孔８２が二箇所形成されている（図５参照）。測光ブロック７２は、この取付用ねじ孔８２に後方から取付用ねじ８４が挿通されて、先端ケース２０に形成された取付用雌ねじ（図示せず）にねじ止めされることで、先端ケース２０に取り付けられる。

一方、測光ブロック７２の突出部７８は、図５に示すように、両側面が直線状で且つ上下面が円弧状となった偏円体に形成されている。突出部７８の前面には突出部側開口部８６が形成され、この突出部側開口部８６には照射光用光路１０８及び反射光用光路１１０が連通している。また、突出部７８は、突出部側開口部８６から所定の深さに切り欠かれた装着部８７が設けられており、この装着部８７にはレンズ８８が挿入される。

測光ブロック７２に取り付けられるレンズ８８は、上部側に照射光用レンズ８８ａが形成され、下部側に反射光用レンズ８８ｂが形成された一体型となっている。また、レンズ８８は、側周面にＯリング９０を嵌め込んで装着部８７に装着されることで、照射光用光路１０８及び反射光用光路１１０を密封した状態とする。

測定部５０の基板７４は、前記基板配置部８０に配置可能な形状に形成されており、基板７４の所定の箇所（二箇所）には基板側ねじ孔９２が穿設されている。基板７４は、基板側ねじ孔９２に後方から基板用ねじ９４が挿通されて、基板配置部８０に形成された基板固定孔９６にねじ止めされることで、測光ブロック７２に配設される。この基板７４の略中央部には、位置決め突起８０ａに係合する係合孔７４ａが形成されている。

また、基板７４の基板配置部８０と対向する表面には、照射光を出射する２つの発光素子１００（第１の発光素子１００ａ、第２の発光素子１００ｂ）、反射光を受光する受光素子１０２が実装されている。一方、発光素子１００及び受光素子１０２の実装面と反対側の表面には、受光素子１０２に電気的に接続される増幅器（ＡＭＰ）１０３、及び血液成分の検出に必要なその他の電子部品（図示せず）が実装されている。さらに、本実施形態に係る基板７４は、複数の平板層（第１の平板層７５ａ、第２の平板層７５ｂ）及び遮光層７５ｃによる積層構造に形成されている。この基板７４の積層構造及び作用効果については後述する。

第１の発光素子１００ａと第２の発光素子１００ｂは、異なる波長の照射光を出射するために設けられる。発光素子１００としては、例えば、所定波長の光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を適用することができる。また、受光素子１０２としては、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）を適用することができる。なお、本実施の形態では、砲弾形状の外装（透過体）を有していない発光素子１００及び受光素子１０２を基板７４に実装することで、基板７４の小型化及び血糖値測定装置１０の小型化を実現している。

増幅器１０３は、受光素子１０２が出力する検出信号を増幅する機能を有している。この増幅器１０３は、基板７４の小型化を図るため、発光素子１００及び受光素子１０２が実装される表面とは反対側の表面に実装される。増幅器１０３としては、例えば、オペアンプを適用することができる。なお、受光素子１０２としてフォトダイオードを適用した場合、受光素子１０２から出力される検出信号が電流値となるので、基板７４には増幅器１０３を用いたＩ−Ｖ変換回路が形成されていることが好ましい。これにより検出した電流値を電圧値に変換することができ、測定回路において検出信号を容易に扱うことが可能となる。

図６及び図７に示すように、測光ブロック７２の基板配置部８０に基板７４を配設する場合は、発光素子１００及び受光素子１０２を基板配置部８０に向けて配設する。基板配置部８０に基板７４を配設した状態では、発光素子１００は照射光用光路１０８の基端側に、受光素子１０２は反射光用光路１１０の基端側に配置される。

さらに、測光ブロック７２を先端ケース２０に取り付けた場合は、先端ケース２０の内周面と測光ブロック７２の突出部７８側面との間にクリアランス１１４が形成される。このクリアランス１１４には、イジェクト部材４８が摺動可能に配置される。

図５に示すように、イジェクト部材４８は、先端側に形成された押出部１１６と、この押出部１１６が固定されるとともに所定距離だけ摺動可能な摺動プレート１１８と、を一体成形した構成である。

イジェクト部材４８の押出部１１６は、円筒形状の下部が所定量切り欠かれた円弧状に形成されている。

摺動プレート１１８は、押出部１１６から後方に延在する平板状に形成されている。この摺動プレート１１８は、中央部が長手方向に切り欠かれており、この切り欠き部１１８ａの後端にバネ用突起１２０が形成されている。また、摺動プレート１１８の後部には、イジェクト用ねじ１２２（図４参照）に螺合され、イジェクト操作子４４の脚部４４ａに固定されるためのイジェクト部材側ねじ孔１２４が穿設されている。

一方、先端ケース２０には、図６に示すように、イジェクト部材４８の先端側を収容するイジェクト部材配置部１２６が形成されている。このイジェクト部材配置部１２６は、角筒部５２内の上側に形成されており、摺動プレート１１８の両側端部を支持する構成となっており、後方に突出するバネ配置突起１３０を有している。

イジェクト部材４８は、図５及び図６に示すように、バネ部材１３１を切り欠き部１１８ａに配して、イジェクト部材配置部１２６に設けられる。この場合、バネ部材１３１の一端にバネ用突起１２０が挿入され、他端にバネ配置突起１３０が挿入される。

測光ブロック７２及びイジェクト部材４８を先端ケース２０に配設した状態では、押出部１１６が測光ブロック７２の突出部７８外周面（上面及び両側面）上に配置される。また、イジェクト部材４８は、筐体１２の長手方向に摺動自在に配置されることになり、このイジェクト部材４８が摺動することで、押出部１１６が突出部７８の外周上（すなわち、クリアランス１１４）を進退移動する。測定チップ５８が先端ケース２０に取り付けられている場合は、イジェクト部材４８の先端方向への移動により、押出部１１６が測定チップ５８の係止爪６６を押し出す。これにより、筐体１２から測定チップ５８を取り外すことができる。

次に、本実施の形態に係る基板７４の構造について具体的に説明する。図８は、基板７４の構造を概略的に示す側面断面図であり、図８Ａは、本実施形態に係る基板７４の積層構造を説明するための図、図８Ｂは、一層からなる基板７４’を説明するための図である。

基板７４は、発光素子１００（図７参照）及び受光素子１０２が実装される第１の平板層７５ａと、増幅器１０３及びその他の電子部品が実装される第２の平板層７５ｂとを有し、該第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの積層構造として構成されている。第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂは、一般的に使用されている基板材料、例えば、ガラスエポキシ基板や紙フェノール等を用いることができる。基板７４を測光ブロック７２の基板配置部８０に配置した状態では、第１の平板層７５ａの表面が先端側の試験紙７０と対向する。一方、第２の平板層７５ｂは、第１の平板層７５ａに裏面側に配置され、その表面側が後端方向を臨むようになる。

第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの表面には、測定回路を構成する配線１２８が形成されている（添付の図では受光部分以外の配線を省略している）。配線１２８は、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの表面に形成される第１及び第２の表面側配線１３０、１３１と、第１の平板層７５ａの裏面側に形成される裏面側配線１３２と、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂをそれぞれ貫通する第１の配線孔１３４及び第２の配線孔１３６と、によって構成されている。

第１及び第２の表面側配線１３０、１３１及び裏面側配線１３２は、導電パターンをプリントによって形成したものであり、第１の表面側配線１３０の所定位置には発光素子１００及び受光素子１０２がはんだ付けされ、第２の表側配線１３１の所定位置には増幅器１０３及びその他の電子部品がはんだ付けされる。第１及び第２の配線孔１３４、１３６は、はんだめっきが内周面に施されており、第１及び第２の表面側配線１３０、１３１と裏面側配線１３２を電気的に接続する。第１の配線孔１３４と第２の配線孔１３６は、相互にずれる位置に形成されており、裏面側配線１３２は、これら第１の配線孔１３４と第２の配線孔１３６間を接続するために第１の平板層７５ａの裏面側に形成される。なお、裏面側配線１３２は、第２の平板層７５ｂの裏面側に形成されてもよい。

ここで、基板７４の製造工程及び各部品の基板７４への実装工程について説明する。この場合、先ず、基板７４を第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂに分離した状態で、それぞれの表面及び裏面に所定の配線（第１及び第２の表面側配線１３０、１３１、裏面側配線１３２）をプリントする。その後、第１の平板層７５ａの所定位置に第１の配線孔１３４を穿設し、第２の平板層７５ｂの所定位置に第２の配線孔１３６を穿設する。そして、第１及び第２の配線孔１３４、１３６の内周面にはんだめっきを施す。

次に、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂのそれぞれの表面側配線１３０、１３１上に、発光素子１００、受光素子１０２、増幅器１０３及びその他の電子部品を載置して、リフローはんだ付けが実施される。これにより、各部品が第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの所定位置に実装される。

その後、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの裏面側を相互に重ね合わせて、絶縁性の接着剤等によって互いを接着することで、積層構造の基板７４を形成する。なお、積層構造の形成では、第１及び第２の表面側配線１３０、１３１、裏面側配線１３２を、第１の配線孔１３４及び第２の配線孔１３６を介して確実に接続されるために、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの面方向の位置合わせが重要となる。既述したように、本実施の形態に係る基板７４は、位置決め突起８０ａに係合する係合孔７４ａを有しているため、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂにそれぞれ形成されている係合孔７４ａを面方向に一致させることで、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの面方向の位置合わせを容易に行うことができる。これにより、第１及び第２の表面側配線１３０、１３１、裏面側配線１３２を、第１の配線孔１３４及び第２の配線孔１３６を介して確実に接続することができる。

このように、積層構造の基板７４を適用することにより、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂが分離した状態で先に各部品の表面実装（片面実装）を行い、その後に第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂを積層することができる。その結果、１つの基板７４’（図８Ｂ参照）に対して各部品の両面実装を行う製造方法と比べて、比較的容易に目的の基板７４を得ることができる。

図８Ａに示すように、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの積層によって、反射光Ｌｒを受光する受光部分には、第１の平板層７５ａの表面に受光素子１０２が、第２の平板層７５ｂの表面に増幅器１０３がそれぞれ配置される。そして、受光素子１０２と増幅器１０３が配線１２８によって電気的に接続される。なお、図８では、受光素子１０２と増幅器１０３が１つの配線１２８によって接続された状態を便宜的に図示しているが、実際の配線構造では受光素子１０２の２つのリード（カソード及びアノード）をそれぞれ接続する２つの配線１２８が形成されていることは勿論である。

ここで、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの積層状態では、受光素子１０２と増幅器１０３が積層方向に重なる位置に配置される。このように、基板７４を挟んで受光素子１０２と増幅器１０３とを重なる位置に配置することで、配線１２８を短くすることができる。

一般的に、受光素子１０２としてフォトダイオードを適用した場合は、出力される検出信号が微少な電流値となるので、配線１２８の抵抗に比例して周波数帯域が狭くなり、出力する電流値にノイズが乗りやすくなる。このため、受光素子１０２と増幅器１０３間の配線１２８を短くすることが回路設計の重要な要件となる。本実施の形態のように、基板７４の両面において受光素子１０２と増幅器１０３を重なる位置に配置すれば、配線１２８を容易に短くすることができるため、配線１２８によるノイズの影響を大幅に低減することができる。また、配線１２８を短くすることで、測定部５０を構成する測定回路（基板７４）を小さくすることができ、血糖値測定装置１０を一層小型化することも可能となる。

第１及び第２の配線孔１３４、１３６は、受光素子１０２及び増幅器１０３の設置位置の近傍において重ならない位置にずれて形成されている。この場合、図８Ａに示すように、例えば受光素子１０２の平面面積よりも増幅器１０３の平面面積のほうが大きい場合は、第１の配線孔１３４は第２の配線孔１３６に対して受光素子１０２に近い側に形成されることが好ましい。これにより受光素子１０２と増幅器１０３間の配線１２８を一層短くすることができる。

このように、基板７４は、第１の配線孔１３４と第２の配線孔１３６が重ならない位置にずれて形成されることで、第１の配線孔１３４の一端が第２の平板層７５ｂにより閉塞され、第２の配線孔１３６の一端が第１の平板層７５ａにより閉塞される。

本実施の形態に係る血糖値測定装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に血糖値測定装置１０による血液成分の測定について説明する。血液成分の測定では、まず測定チップ５８が装着された血糖値測定装置１０を用いて被測定者の血液を採取する。具体的には、指先を専用の穿刺器具（図示せず）で穿刺し、皮膚上に少量（例えば、０．３〜１．５μＬ程度）の血液を流出させる。そして、指先から流出した血液に、血糖値測定装置１０の先端に装着されている測定チップ５８のノズル６２先端を当接させる。

これにより、血液は、ノズル６２先端の凹溝６２ｂを経て採取孔６２ａ内に入り込み、毛細管現象によって後端に吸引される。そして、試験紙収容部６８内に収容されている試験紙７０に染み込み、試験紙７０の径方向外側へ向かって円形状に広がっていく。この血液の展開と同時に、血液中のブドウ糖と試験紙７０に含まれている発色試薬とが反応を開始し、ブドウ糖の量に応じて試験紙７０が呈色する。

図６に示すように、血糖値測定装置１０により試験紙７０の呈色を光学的に検出する場合は、先ず第１の発光素子１００ａ（又は第２の発光素子１００ｂ）から照射光Ｌｉを出射する。第１の発光素子１００ａ（又は第２の発光素子１００ｂ）から出射された照射光Ｌｉは、照射光用光路１０８を通過し、照射光用レンズ８８ａに入射される。そして、照射光用レンズ８８ａに入射された照射光Ｌｉは、この照射光用レンズ８８ａによって集光されて試験紙７０に照射される。

試験紙７０に照射された照射光Ｌｉは、試験紙７０によって反射され、反射光Ｌｒとして反射光用レンズ８８ｂに入射される。そして、反射光用レンズ８８ｂに入射された反射光Ｌｒは、この反射光用レンズ８８ｂによって集光された後、反射光用光路１１０を通過し、受光素子１０２で受光されて、その光量が測定される。これにより、血糖値測定装置１０は、試験紙７０の呈色の度合いを測定することができる。

血糖値測定装置１０による血糖値の測定では、第１の発光素子１００ａと第２の発光素子１００ｂの照射光Ｌｉが交互に出射される。そして、第１の発光素子１００ａが照射する照射光Ｌｉによって発色試薬とブドウ糖との反応で生じた色素を検出し、ブドウ糖の量に応じた呈色濃度を測定する。また、第２の発光素子１００ｂが照射する照射光Ｌｉによって赤血球を検出し、赤血球の赤色濃度を測定する。そして、呈色濃度から得られるグルコース値を赤色濃度から得られるヘマトクリット値を用いて補正し、血糖値を求めることができる。

測定終了後、測定チップ５８を筐体１２から取り外す場合は、イジェクト操作子４４を先端側に押圧してイジェクト部材４８を前方（先端側）にスライドさせる。これにより、イジェクト部材４８の押出部１１６が測定チップ５８の係止爪６６を前方に押圧し、測定チップ５８を取り外すことができる。

この場合、ユーザは、片手操作によって測定チップ５８を血糖値測定装置１０から容易に取り外すことができる。しかも、測定チップ５８は下ケース１８側に湾曲した筐体１２の先端に取り付けられているため、イジェクト操作子４４の操作によって、測定チップ５８に手を触れることなく、簡単且つ迅速に該測定チップ５８の廃棄処理を行うことができる。

ここで、血糖値測定装置１０は、試験紙７０の血液の染み込み状態を目視するために、筐体１２や測定チップ５８が半透明（又は透明）となっているものが要望されている。しかしながら、このような半透明の筐体１２や測定チップ５８を適用した場合は、外光が筐体１２内に入り込むことになる。

このため、図８Ｂに示すように、１枚の基板７４’の両面を貫通するように配線孔１３４’が形成される構造では、外光が基板７４’の後方側から配線孔１３４’を通って反射光用光路１１０’に入り込む。その結果、基板７４’を適用した場合は、反射光用光路１１０’内に配置されている受光素子１０２’が外光を検出してしまい、出力する検出信号にノイズが含まれるようになり、成分測定の精度を低下させる結果を招く。

これに対し、本実施の形態の基板７４は、図８Ａに示すように、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの積層構造であり、且つ第１及び第２の配線孔１３４、１３６を重ならない位置に形成しているため、第１及び第２の配線孔１３４、１３６が確実に遮断される。よって、基板７４の後側（第２の平板層７５ｂ側）から外光が入り込んでも、第１及び第２の配線孔１３４、１３６を通過することがなくなる。すなわち、基板７４側から反射光用光路１１０に外光が入り込むことを確実に阻止することができる。したがって、血糖値測定装置１０は、受光素子１０２が反射光Ｌｒを精度良く検出することができ、血糖値成分の測定精度を向上することができる。

また、本発明に係る基板７４を適用することによって、筐体１２を透明な部材で構成したスケルトン筐体（スケルトン構造）を採用することができるため、設計の自由度が向上する。

また、発光素子１００や受光素子１０２を実装する基板７４としてガラスエポキシ基板を適用した場合は、基板７４自体が外光を透過してしまう可能性もある。このため、増幅器１０３やその他の電子部品が実装される第２の平板層７５ｂの表面には、遮光層７５ｃが形成されることが好ましい（図８Ａ参照）。このように遮光層７５ｃを形成することで、外光が基板７４を透過して、測光ブロック７２の照射光用光路１０８及び反射光用光路１１０に入り込むことを確実に防止することができる。

遮光層７５ｃを形成する場合は、例えばシルク印刷等に用いられる塗料を利用して、基板７４の表面に該塗料を塗布する方法が考えられる。また、配線１２８が基板７４の表面に露呈する構造では、遮光性と絶縁性を有する樹脂材料を遮光層７５ｃとして基板７４に被覆し、遮光の他に配線１２８を保護する役割を持たせてもよい。さらに、配線１２８の形成時にソルダーレジストを実施する場合は、遮光性を有する材料を使用してレジスト層を遮光層７５ｃとして形成し、配線１２８間の絶縁と基板７４の遮光を実現してもよい。なお、遮光層７５ｃは、第１の平板層７５ａの表面に形成されてもよく、さらに遮光性を高めるために第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂの両方の表面に形成されてもよい。

図９は、本実施の形態に係る血糖値測定装置１０の基板７４の変形例を示す図である。図９Ａに示すように、第１の配線孔１３４は、受光素子１０２及び増幅器１０３を実装して基板７４の積層構造を形成した状態で、増幅器１０３に重なる位置に形成してもよい。これにより、第１の配線孔１３４を増幅器１０３によって隠すことができ、外光を一層確実に遮光することができる。なお、第１の配線孔１３４に変えて、第２の配線孔１３６を受光素子１０２と重なる位置に形成してもよいことは勿論である。

また、図９Ｂに示すように、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂには、第１の配線孔１３４の上側内周面と、第２の配線孔１３６の下側内周面とがわずかに重なる位置に形成されてもよい。この場合、第１及び第２の配線孔１３４、１３６の内周面に施されるはんだめっきによって、互いに電気的に接続することができ、さらに外光を充分に遮光することも可能である。これにより、第１の平板層７５ａ（又は第２の平板層７５ｂ）に裏面側配線１３２を形成する必要がなくなるため、基板７４の製造工程をより簡素化することができる。なお、第１及び第２の配線孔１３４、１３６を貫通するリード１３８を配設すれば、第１及び第２の配線孔１３４、１３６間の電気的な接続を一層確実なものとすることができる。

以上のように、血糖値測定装置１０によれば、発光素子１００、受光素子１０２、増幅器１０３及びその他の電子部品が実装される基板７４の小型化を図ることができ、第１及び第２の平板層７５ａ、７５ｂからなる基板７４の第１及び第２の配線孔１３４、１３６をずらした位置に形成することで、外光が基板７４から反射光用光路１１０内に入り込むことを防ぐことができる。これにより、反射光Ｌｒを精度良く検出して血液成分の測定精度を向上することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。例えば、本発明に係る成分測定装置は、尿の成分の測定する装置として適用してもよく、或いは、体液以外に、排水や工業用水等の成分測定を行う装置として適用することもできる。また、本実施の形態では、２つの平板層からなる基板について例示したが、平板層を３層以上積層して基板を形成してもよい。

１０…血糖値測定装置 １２…筐体
１６…上ケース １８…下ケース
２０…先端ケース ４８…イジェクト部材
５０…測定部 ５２…角筒部
５４…円筒部 ５８…測定チップ
６６…係止爪 ７０…試験紙
７２…測光ブロック ７４…基板
７５ａ…第１の平板層 ７５ｂ…第２の平板層
７５ｃ…遮光層 ８０…基板配置部
１００…発光素子 １０２…受光素子
１０３…増幅器 １０８…照射光用光路
１１０…反射光用光路 １２８…配線
１３４…第１の配線孔 １３６…第２の配線孔

Claims (5)

1. 測定対象に測定用の照射光を照射し該測定対象から反射された反射光を検出して、その検出値に基づき前記測定対象に含浸された体液中の成分を測定する成分測定装置であって、
   前記反射光を導く光路を内部に有するブロック体と、前記ブロック体の基端に配置されることで前記反射光の光路を閉塞する基板と、を備え、
   前記基板は、複数の平板層が積層されて構成されるとともに、前記ブロック体に最も近い平板層の表面に実装されて前記反射光を受光し検出信号を出力する受光素子と、前記ブロック体から最も遠い平板層の表面に実装されて前記検出信号を増幅する増幅器と、前記複数の平板層で各平板層を貫通して設けられた複数の配線孔を介して前記受光素子と前記増幅器を電気的に接続する配線と、を備え、
   前記配線は、前記複数の平板層の積層方向で前記複数の配線孔のうち少なくとも１つの配線孔が他の配線孔と重ならない位置に形成されていることを特徴とする成分測定装置。
2. 請求項１記載の成分測定装置において、
   前記基板には、前記受光素子と前記増幅器が積層方向に重なる位置に実装されるとともに、前記複数の配線孔が前記受光素子及び前記増幅器の近傍にそれぞれ形成されていることを特徴とする成分測定装置。
3. 請求項２記載の成分測定装置において、
   前記受光素子と前記増幅器のうち平面面積が小さい一方の素子が実装される平板層の配線孔は、他方の素子が実装される平板層の配線孔に対して、該一方の素子方向にずれて形成されていることを特徴とする成分測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の成分測定装置において、
   前記基板は、前記ブロック体に最も近い平板層の表面又は前記ブロック体から最も遠い平板層の表面に遮光層が形成されていることを特徴とする成分測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の成分測定装置において、
   前記成分測定装置は、血液成分のうち主に血糖値を測定する血糖値測定装置であることを特徴とする成分測定装置。

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