JP4154970B2 - 濃度測定器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糖尿病患者が簡易に血糖値を測定することができるようにした血糖値測定器などの濃度測定器において、この測定器を構成する電流−電圧変換回路やアナログ−デジタル変換回路の温度特性に起因する測定誤差をなくす技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
糖尿病患者が自己の血糖値を簡易に測定することができるものとして、使い捨て式の試験ストリップと、この試験ストリップが装着される血糖測定器が広く普及している。
【０００３】
図２に、電気化学式の試験ストリップが適用される従来の血糖測定器の回路の概略構成を示す。
【０００４】
図において、１３は電気化学式で使い捨て式のバイオセンサであり、作用極１７と対極１８を有し、作用極１７と対極１８間の、血液が点着される部分に、酵素やメディエータ等からなる反応体１９が配置されている。
【０００５】
２３は、バイオセンサ１３が装着される血糖測定器であり、バイオセンサ１３は、コネクタ１６に挿入される。コネクタ１６は、バイオセンサ１３の作用極１７に接する電極８と、対極１８に接する電極９とを有している。
【０００６】
以下、血糖測定器２３の回路構成について、血糖値を測定する流れに従って説明する。バイオセンサ１３をコネクタ１６に挿入し、バイオセンサ１３の反応体１９の位置に血液を点着すると、反応体１９が血液に溶解して酵素反応が進行する。
【０００７】
ここで電流−電圧変換回路２２を構成する演算増幅器１より、作用極１７と対極１８に電圧を印加すると、血液中の糖濃度と相関のある電流が、帰還抵抗２を通してバイオセンサ１３に流れる。
【０００８】
ここで演算増幅器１の非反転入力端子１４は、基準電位１１に接続されており、演算増幅器1は、非反転入力端子１４と反転入力端子１５を同電位に保とうと制御するので、帰還抵抗２の電流降下分の電位を基準電位１１に加算した電圧を出力端子２０に発生する。
この作用によってバイオセンサ１３に流れる電流に比例した電圧が出力端子２０に発生することによって、電流−電圧変換を行うことが出来る。
【０００９】
出力端子２０に発生した電圧は、アナログ−デジタル変換回路３によってデジタル値に変換され、演算回路４に送られてバイオセンサ１３に流れた電流値から血中の糖濃度が計算され、測定結果を表示するため出力回路２１へ送られる。
【００１０】
なお血中の糖濃度を得るに際しては、たとえば次のような処理がなされる。すなわち、予め工場で、コネクタ１６の電極８と電極９間に、低糖濃度と高糖濃度に相当する電流を発生する２つの定電流源をそれぞれ接続し、各々のアナログ−デジタル変換値から、電流値とデジタル値の一次変換式を演算回路４で求めておく。その一次式の傾きａと切片ｂとは、前記アナログ−デジタル変換回路から出力されるデジタル値と糖濃度とを関連づける情報であり、これをメモリ５に記憶しておく。
【００１１】
糖尿病患者が血糖値を測定する時には、演算回路４は、アナログ−デジタル変換回路３から得られるデジタル値を、メモリ５に記憶した一次式に当てはめることにより血中の糖濃度を計算する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成で用いられる電流−電圧変換回路や、アナログ−デジタル変換回路は、温度特性を持っているために、患者が測定する環境によって、変換後のデジタル値が変動することになる。従来の測定回路では、演算増幅器1やアナログ−デジタル変換回路３の温度特性によってデジタル変換値が誤差を含んでも検知することが出来ない構成であるため、温度特性によるデジタル変換値の変動で測定結果に誤差を含むことになる。
【００１３】
例えば、この誤差の値は、濃度測定器の使用温度範囲（１０℃から４０℃）において４mg／dlから５mg／dlになり、低濃度領域においては、誤差が４０％に達することになり、糖尿病患者は、測定結果に基づきインシュリンの投与を行ったりするので、血糖値測定器が誤差を含むことは重大な問題になる恐れがある。
【００１４】
このため従来の濃度測定器では、演算増幅器やアナログ−デジタル変換回路として、温度変化にその特性が左右されにくい高価な回路を使う必要があり、濃度測定器のコストを引き上げていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の濃度測定器は、電流−電圧変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の温度特性によるデジタル変換値の変動を検出し、その変動量を補償するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
その具体構成は、予め工場での調整時に、測定器内に設けた較正用基準抵抗器に電圧を印加して得られるアナログ−デジタル変換値を基準値として記憶しておく。
【００１７】
そして患者が血糖値を測定する際には、検体試料に電圧を印加して得られるアナログ−デジタル変換値を第1のデジタル値として取得するとともに、較正用基準抵抗器にも電圧を印加して得られるアナログ−デジタル変換値を第２のデジタル値として記憶する。
この第1のデジタル値に対して、基準値と第２のデジタル値との差分を付加した後の値に基づき、メモリを参照して測定対象物の濃度を算出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、電流−電圧変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の温度特性によるデジタル変換値の変動量の補償を行うものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、検体試料に電圧を印加して得られる電流値を電圧値に変換して出力する電流−電圧変換回路と、その電圧変換された電圧をデジタル値に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路と、前記アナログ−デジタル変換回路から出力されるデジタル値と前記検体試料中に含まれる測定対象物の濃度とを関連づける情報を記憶したメモリと、前記アナログ−デジタル変換回路から出力されたデジタル値が入力され、この入力されたデジタル値に基づき、前記メモリに記憶された情報を参照して、前記測定対象物の濃度に換算する演算回路と、前記演算回路から出力された測定対象物の濃度を表示するための出力回路と、を備えてなる濃度測定器において、
前記濃度測定器は、さらに、前記電流−電圧変換回路に接続され得る較正用基準抵抗器と、電流−電圧変換回路の入力を、検体試料側か較正用基準抵抗器側かに切り換えるスイッチとを備えており、
前記情報をメモリ記憶するに際して、前記スイッチにより電流−電圧変換回路を較正用基準抵抗器に接続して得られるデジタル値を基準値としてメモリに記憶しておき、
測定対象物の濃度測定時には、演算回路は、前記スイッチを検体試料側に接続して第１のデジタル値を得るとともに、前記スイッチを較正用基準抵抗器側に接続して第２のデジタル値を得、基準値と第2のデジタル値との差分を、前記第１のデジタル値に付加した後の値に基づいて、前記メモリを参照することにより、測定対象物の濃度を得るようにしたことを特徴とするものである。
【００２０】
また本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の濃度測定器において、第１のデジタル値と第２のデジタル値との差分が、あらかじめ定めた値を超えた場合には、演算回路は、濃度測定器の回路の異常であると判断し、測定結果を出力しないようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】
（実施の形態）
以下に本発明の請求項１および２に記載された発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
図１は本発明を血糖値測定器に適用した場合の電流−電圧変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の温度特性によるデジタル変換値の変動を検出し、その変動量を補償する回路構成を示すものである。
上述の従来例で説明した図２の回路構成と同様の回路構成については同じ符号を付して説明を略し、以下、従来例と異なる構成について説明をする。
図において、従来の血糖測定器と異なる構成は、演算増幅器1の反転入力端子１５に接続され得る基準抵抗器１０を追加したことと、反転入力端子１５の入力を、検体試料側であるバイオセンサ１３に接続するのか、あるいは基準抵抗器１０に接続するのかを切り換えるスイッチ６，７を設けたことである。
【００２２】
この基準抵抗器１０およびスイッチ６，７は、電流−電圧変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の温度特性によるデジタル変換値の変動を検出し、その変動量を補償するために使用する。
【００２３】
まず、工場における出荷前においては、上記従来の技術で説明した、予め一次変換式をメモリ５に記憶する工程に加え、本実施の形態では、この調整時の演算増幅器１やアナログ−デジタル変換回路３の温度特性の基準値をメモリ５に記憶しておく。
【００２４】
すなわち、一次変換式を記憶する際には、スイッチ６をオン、スイッチ７をオフして、上記従来の技術で説明したとおりに行う。そして温度特性の基準値を記憶する際には、スイッチ６をオフ、スイッチ７をオンし、血糖値測定器２３に内蔵している基準抵抗器１０を反転入力端子１５に接続して電圧の印加を行う。そして電流―電圧変換回路２２、アナログ−デジタル変換回路３を通して検出されるデジタル変換値ＡＤＣａ値を基準値としてメモリ５に記憶しておき出荷する。
【００２５】
実際に患者が血糖値を測定するに際しては、スイッチ６をオン、スイッチ７をオフして、スイッチを検体試料側、すなわちバイオセンサ１３側に切り換えて、上記従来の説明と同様に電流―電圧変換器２２、アナログ−デジタル変換器３を通して、デジタル値ＡＤＣ０を求める。
【００２６】
患者が血糖値を測定する際には、電流−電圧変換回路２２及びアナログ−デジタル変換回路３は温度特性を持つので、これをキャンセルするため、今度はスイッチ６をオフ、スイッチ７をオンにして、血糖値測定器２３に内蔵している基準抵抗器１０を演算増幅器１の反転入力端子１５に接続し、演算増幅器１より電圧印加を行い、そのときのデジタル変換値ＡＤＣｍを求める。
【００２７】
以上、出荷時の血糖測定器２３の温度特性の基準値を示すデジタル値ＡＤＣａに対して、測定時に、患者の血糖値に対応するデジタル値ＡＤＣ０と、血糖値の測定時における血糖測定器２３の温度特性に対応するデジタル値ＡＤＣｍが求まったところで、ＡＤＣ０にＡＤＣａとＡＤＣｍの差分を加える、すなわち、ＡＤＣ０＋（ＡＤＣａ−ＡＤＣｍ）を求める。
【００２８】
その温度変動量を削除したデジタル変換値で、電流値とデジタル値の一次変換式に当てはめて電流値を求めることにより、電流−電圧変換回路２２及びアナログ−デジタル変換回路３の温度特性による変動を補償した電流値を求めることが出来る。
【００２９】
また、デジタル値ＡＤＣａとＡＤＣｍの差分にしきい値を持たせておき、デジタル値ＡＤＣ０の測定に先立って、これらの差分を求めることで、血糖測定器の異常を検出することができる。
【００３０】
すなわち、差分を計算した際に、そのしきい値以下ならば温度特性による変動として、血糖値測定器の内部回路は、正常と判断して、温度特性による変動を削除して血糖値の表示を行うことができる。またそのしきい値以上ならば、血糖値測定器の内部回路の異常と判断して、デジタル値ＡＤＣ０の測定、測定結果表示を行わずエラー処理を行うことができる。
【００３１】
このように血糖値測定器の内部回路のセルフテスト機能も果たすことが出来る。なお、上述の例では、血糖測定器を例に説明したが、これに限らず、乳酸やコレステロール、尿酸などを測定する濃度測定器についても本技術を適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明は、電流−電圧変換回路及びアナログ−デジタル変換回路の温度特性によるデジタル変換値の変動を検出し、その変動を削除して温度特性に起因する測定誤差をなくすることができるので、高価な電流−電圧変換回路及びアナログ−デジタル変換回路を使用せずとも、高性能な濃度測定器を低コストで実現することができる。また、内部回路のセルフテスト機能も果たすことが出来る濃度測定器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す血糖値測定器の回路図
【図２】従来の血糖値測定器の回路図
【符号の説明】
１ 演算増幅器
２ 帰還抵抗
３ アナログ−デジタル変換装置
４ 演算回路
５ メモリ
６，７ スイッチ
８，９ 電極
１０ 基準抵抗器
１１，１２ 基準電位
１３ バイオセンサ
１４ 非反転入力端子
１５ 反転入力端子
１６ コネクタ
１７ 作用極
１８ 対極
１９ 反応体
２０ 出力端子
２１ 出力回路
２２ 電流−電圧変換回路
２３ 血糖測定器

Claims (2)

1. 検体試料に電圧を印加して得られる電流値を電圧値に変換して出力する電流−電圧変換回路と、その電圧変換された電圧をデジタル値に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路と、前記アナログ−デジタル変換回路から出力されるデジタル値と前記検体試料中に含まれる測定対象物の濃度とを関連づける情報を記憶したメモリと、前記アナログ−デジタル変換回路から出力されたデジタル値が入力され、この入力されたデジタル値に基づき、前記メモリに記憶された情報を参照して、前記測定対象物の濃度に換算する演算回路と、前記演算回路から出力された測定対象物の濃度を表示するための出力回路と、を備えてなる濃度測定器において、
   前記濃度測定器は、さらに、前記電流−電圧変換回路に接続され得る較正用基準抵抗器と、電流−電圧変換回路の入力を、検体試料側か較正用基準抵抗器側かに切り換えるスイッチとを備えており、
   前記情報をメモリ記憶するに際して、前記スイッチにより電流−電圧変換回路を較正用基準抵抗器に接続して得られるデジタル値を基準値としてメモリに記憶しておき、
   測定対象物の濃度測定時には、演算回路は、前記スイッチを検体試料側に接続して第１のデジタル値を得るとともに、前記スイッチを較正用基準抵抗器側に接続して第２のデジタル値を得、基準値と第2のデジタル値との差分を、前記第１のデジタル値に付加した後の値に基づいて、前記メモリを参照することにより、測定対象物の濃度を得るようにしたことを特徴とする濃度測定器。
2. 第１のデジタル値と第２のデジタル値との差分が、あらかじめ定めた値を超えた場合には、演算回路は、濃度測定器の回路の異常であると判断し、測定結果を出力しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の濃度測定器。

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