JP2012198165A - 成分測定装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
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JP2011063684A JP2012198165A (ja) | 2011-03-23 | 2011-03-23 | 成分測定装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016142701A (ja) * | 2015-02-05 | 2016-08-08 | テルモ株式会社 | 測定用チップ及び成分測定システム |
-
2011
- 2011-03-23 JP JP2011063684A patent/JP2012198165A/ja not_active Withdrawn
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