WO2014097747A1 - 微弱電流測定装置 - Google Patents

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WO2014097747A1
WO2014097747A1 PCT/JP2013/079227 JP2013079227W WO2014097747A1 WO 2014097747 A1 WO2014097747 A1 WO 2014097747A1 JP 2013079227 W JP2013079227 W JP 2013079227W WO 2014097747 A1 WO2014097747 A1 WO 2014097747A1
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WO
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voltage
value
conversion
current
calibration
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/079227
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅人 南
桜木　智
黒田　隆
直樹 徳本
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10—Calibration or testing
    • H03M1/1009—Calibration
    • H03M1/1028—Calibration at two points of the transfer characteristic, i.e. by adjusting two reference values, e.g. offset and gain error
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters

Definitions

  • the present invention relates to a weak current measuring device that converts a weak measured current into a voltage, converts the converted voltage from an analog value to a digital value, and outputs the converted voltage.
  • a pseudo resistance is connected in parallel with the blood glucose level sensor.
  • the pseudo resistance simulates the electrical characteristics of the blood glucose level sensor so that when a voltage equal to the voltage applied across the blood glucose level sensor is applied, a current equal to the current flowing through the blood glucose level sensor flows. The resistance value is selected. This pseudo resistance is used at the time of product inspection of the blood glucose level measuring device and every time the device is started up.
  • various parameters of the blood glucose level measuring device are determined so that the measured value in a state where current is passed through the pseudo resistance matches the blood glucose level corresponding to the resistance value of the pseudo resistance.
  • characteristic fluctuations due to manufacturing variations of the semiconductor integrated circuits constituting the IV conversion circuit and AD conversion circuit are corrected.
  • a thermistor is provided as a pseudo resistance, the current flowing through the thermistor is measured, and various parameters are initialized so that the measured value becomes zero. Thereafter, the actual blood glucose level measurement result is corrected based on the parameter value, and the characteristic variation according to the operating environment is corrected.
  • the input / output of the operational amplifier constituting the IV conversion circuit is short-circuited by a switch, and the offset voltage of the operational amplifier is measured. Then, by opening the switch and subtracting the offset voltage from the measured value when the feedback resistor is connected in parallel between the input and output of the operational amplifier, the accuracy of blood glucose level measurement is improved.
  • a pseudo resistance is connected in parallel with the blood glucose level sensor and the measurement is performed as described above, so that manufacturing variations of the semiconductor integrated circuit and the offset voltage of the operational amplifier are reduced. It is removed from the measured value and corrected.
  • manufacturing variations of other components such as feedback resistors externally attached to the semiconductor integrated circuit and measurement errors occurring in the operational amplifier and AD converter circuit can be corrected only for the calibration point due to the value of the pseudo resistance, but the measurement range The entire area cannot be corrected.
  • An IV converter configured by connecting a feedback resistor in parallel between the input and output terminals of the operational amplifier, converting an input current into a voltage and outputting it as an IV conversion voltage;
  • An operation reference voltage generator for generating an operation reference voltage for the IV converter;
  • a calibration voltage generator for generating a calibration voltage;
  • An offset reference resistance unit having a resistance value equal to the resistance value of the feedback resistor, through which an operation reference voltage is applied and an offset current due to a differential voltage from the offset voltage of the operational amplifier flows.
  • An IV conversion input switching unit that switches an input to the IV conversion unit to either a current to be measured, an offset current, or a calibration current;
  • An AD conversion unit that converts an IV conversion voltage, an operation reference voltage, and a calibration voltage from an analog value to a digital value and outputs the converted value as an AD conversion value;
  • the IV conversion voltage value A of the current to be measured is calculated by subtracting the AD conversion value of the operation reference voltage from the AD conversion value of the IV conversion voltage when the current to be measured is input to the IV conversion unit, and offset to the IV conversion unit
  • the offset voltage correction value B is calculated by subtracting the AD conversion value of the operation reference voltage from the AD conversion value of the IV conversion voltage when the current is input, and calibration is performed from the difference between the AD conversion values of the calibration voltage and the operation reference voltage.
  • the reference voltage value C is calculated, and the IV conversion voltage value D of the calibration current is calculated by subtracting the AD conversion value of the operation reference voltage from the AD conversion value of the IV conversion voltage when the calibration current is input to the IV conversion unit.
  • the amplitude based on the operation reference voltage is obtained by subtracting the AD conversion value of the operation reference voltage from the AD conversion value output from the AD conversion unit when the current to be measured is input to the IV conversion unit.
  • the IV conversion voltage value A of the current to be measured is calculated.
  • the offset voltage correction value B of the IV conversion unit is calculated by subtracting the AD conversion value of the operation reference voltage from the AD conversion value output from the AD conversion unit when the offset current is input to the IV conversion unit. The Then, by subtracting the offset voltage correction value B from the IV conversion voltage value A of the current to be measured, the offset removal measurement value (A) in which the measurement error due to the offset voltage of the IV conversion unit and the AD conversion unit is removed. -B) is required.
  • the calibration current corresponding to the value obtained by measuring the calibration current is obtained.
  • the IV conversion voltage value D is calculated based on the operation reference voltage.
  • the offset removal calibration value (D) from which the measurement error due to the offset voltage of the IV conversion unit and the AD conversion unit is removed. -B) is required.
  • the offset removal calibration value (D ⁇ B) includes the influence of the gain error of the IV conversion unit, but is a calibration reference voltage value C corresponding to the difference between the calibration voltage input directly to the AD conversion unit and the operation reference voltage. Does not include the effect of the gain error of the IV converter.
  • the offset removal measurement value (AB) also includes the effect of the gain error of the IV conversion unit, but does not include the effect of the gain error of the IV conversion unit, and the offset removal calibration value of the calibration reference voltage value C.
  • the offset removal measurement value (AB) corresponds to a value obtained by measuring a calibration current that flows when the measurement voltage is applied to the calibration reference resistance unit.
  • the corrected measured value E of the measured current is calculated as described above, so that the characteristics of the measuring device due to variations in the measurement environment such as temperature and power supply voltage are calculated. Corrections can be made including changes. For this reason, it becomes possible to further improve the measurement accuracy of the weak current calculated by the arithmetic processing unit as compared with the conventional case.
  • the calibration point is not limited to one point of the value of the pseudo resistance, and the current to be measured is measured over the entire measuring range of the current to be measured. The value can be corrected with high accuracy.
  • the present invention is characterized in that the calibration voltage generator generates a calibration voltage having a value equal to the IV conversion voltage of the current to be measured.
  • a value equal to the IV conversion voltage of the current to be measured that is measured each time the weak current is measured is used as the value of the calibration voltage, so that the calibration voltage that generates a current close to the actual value of the current to be measured is used. Based on this, a corrected measured value E of the measured current is calculated. For this reason, the corrected measured value E of the measured current becomes more accurate. Further, the ratio K of the calibration reference voltage C to the offset removal calibration value (D ⁇ B) used as a gain error correction coefficient can be obtained for one current input flowing with a calibration voltage equal to the IV conversion voltage of the current to be measured. Even when the gain error of the IV converter changes nonlinearly with respect to the input, the current to be measured can be corrected accurately.
  • the calibration voltage generation unit includes a DA conversion unit that converts an input digital value into an analog value and outputs the analog value.
  • a calibration voltage having a desired analog value can be easily generated by a simple process of inputting a digital value to the DA converter.
  • a calibration voltage having a value equal to the IV conversion voltage of the current to be measured is generated, a digital value having a value equal to the IV conversion voltage value A of the current to be measured is simply input to the DA conversion unit.
  • a calibration voltage having a value equal to the IV conversion voltage can be easily generated.
  • the present invention also provides:
  • the AD converter is configured in a micro control unit (hereinafter referred to as MCU), and a pre-measured gain error correction value specific to the AD converter is stored in the MCU.
  • the arithmetic processing unit further corrects the corrected measurement value E based on the gain error correction value.
  • the AD conversion unit since the AD conversion unit is configured in the MCU, correction to remove the influence of the gain error unique to the AD conversion unit cannot be performed when measuring the weak current, but it is measured in advance and stored in the MCU.
  • the initial value of the gain error correction value unique to the AD converter can be reflected in the corrected measurement value E of the current to be measured. For this reason, the corrected measured value E of the measured current calculated by the arithmetic processing unit becomes more accurate.
  • the present invention also provides: An AD conversion unit is configured in the MCU, and a reference voltage error correction value measured in advance of a reference voltage used for AD conversion of the AD conversion unit is stored in the MCU.
  • the arithmetic processing unit further corrects the corrected measurement value E based on the reference voltage error correction value.
  • the initial value of the reference voltage error correction value of the AD conversion reference voltage measured in advance and stored in the MCU can be reflected in the corrected measurement value E of the current to be measured. For this reason, the corrected measured value E of the measured current calculated by the arithmetic processing unit becomes more accurate.
  • the present invention also provides: A sensor unit for converting a chemical reaction of a living body into a weak current and outputting the current to the IV conversion input switching unit; And an applied voltage generator for measurement that generates a voltage to be applied to the sensor unit.
  • the voltage generated by the measurement applied voltage generation unit is applied to the sensor unit, so that the IV conversion input switching unit responds to the biological chemical reaction.
  • the current to be measured can be output.
  • the current to be measured is selected by the IV conversion input switching unit and input to the IV conversion unit, and the calculation processing is performed by the calculation processing unit, thereby accurately measuring the weak current corresponding to the chemical reaction of the living body. I can do it.
  • the present invention is characterized in that the calibration voltage generation unit and the measurement applied voltage generation unit are configured by one DA conversion unit that converts an input digital value into an analog value and outputs the analog value.
  • the configuration of the measurement applied voltage generation unit can also serve as the calibration voltage generation unit, the configuration of the weak current measurement device can be simplified, and the manufacturing cost of the weak current measurement device can be reduced. I can do it.
  • the present invention it is possible to correct the change in the characteristics of the measurement device due to changes in the measurement environment such as temperature and fluctuations in the power supply voltage, and it is possible to further improve the measurement accuracy of the weak current,
  • a weak current measuring device in which the correction measurement range of the current to be measured is not limited.
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of a blood sugar level measuring device according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the process sequence which measures and correct
  • FIG. 1 is a circuit block diagram of a blood sugar level measuring apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the blood sugar level measuring apparatus 1 is configured by mounting electronic components on a circuit board 2 and measures the blood sugar level current I as a weak current which is a current to be measured.
  • the circuit board 2 is provided with a sensor connector 3, and the sensor connector 3 is connected to the blood glucose level sensor 4 through a connector.
  • Vs sensor applied voltage
  • an enzyme in the sensor and glucose in the blood undergo a chemical reaction, and a blood glucose level current I corresponding to the blood glucose level. Shed.
  • the input switching circuit 5 includes a first switch 5a, a second switch 5b, a third switch 5c, and a fourth switch 5d
  • the IV conversion circuit 6 includes an IV conversion unit 6a and a voltage inverting unit 6b.
  • the blood glucose level sensor 4 constitutes a sensor unit that converts a chemical reaction of a living body into a weak current and outputs it as a current to be measured to the first switch 5a of the input switching circuit 5.
  • the MCU 7 includes an arithmetic processing unit 7a and a memory 7b, and the arithmetic processing unit 7a executes overall control of each part of the circuit and predetermined arithmetic processing.
  • an ADC unit 7c In the MCU 7, an ADC unit 7c, a first DAC unit 7d, and a second DAC unit 7e are configured.
  • the ADC unit 7c constitutes an AD conversion unit that AD converts the IV conversion voltage V output from the IV conversion circuit 6 from an analog value to a digital value.
  • the first DAC unit 7d and the second DAC unit 7e convert the digital value into an analog value.
  • DA converters for DA conversion are respectively configured. These are based on the reference voltage E 0 which reference voltage generating unit 7f generated, AD conversion and DA conversion.
  • the input to the ADC unit 7c is switched to an input from any one of the ADC0, ADC1, and ADC2 by the multiplexer 7g.
  • the first DAC unit 7d and the second DAC unit 7e have DAC0 and DAC1 as output terminals, respectively.
  • the GPIO 7h that is a control IO port controls switching of the four switches 5a, 5b, 5c, and 5d of the input switching circuit 5 in accordance with the control of the arithmetic processing unit 7a.
  • the IV conversion unit 6a includes an operational amplifier 8 and a feedback resistor R2 provided in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 8.
  • a blood glucose level current I which is a current to be measured, is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 8.
  • the IV converter 6a IV converts the current input to the non-inverting input terminal into a voltage.
  • the voltage inverting unit 6b includes a resistor R4, a feedback resistor R5, and an operational amplifier 9.
  • the output of the IV converter 6a is input to the inverting input terminal via the resistor R4.
  • the feedback resistor R5 is provided in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 9. The resistance values of the resistor R4 and the feedback resistor R5 are set equal.
  • the 1DAC portion 7d in response to the control of the arithmetic processing unit 7a, constitute the operating reference voltage generator which generates and outputs an operation reference voltage E 1 of the operational amplifier 8, 9 to the non-inverting input terminal of the operational amplifiers 8 and 9 ing.
  • the operation reference voltage E 1 together also output to the third switch 5c input switching circuit 5 via a resistor R3, is also output to the ADC1 input terminal of the multiplexer 7 g.
  • Resistor R3, operating reference voltage E 1 is applied flow offset current due to a difference voltage between the offset voltage Voff of the operational amplifier 8, 9, constituting the offset reference resistance unit has a resistance equal to the resistance value of the feedback resistor R2 .
  • IV converting portion 6a IV conversion of current input to the noninverting input terminal of the operational amplifier 8 based on the operation reference voltage E 1, the voltage inverting unit 6b, the IV conversion voltage V outputted from the IV converting portions 6a
  • the polarity is reversed to a positive voltage, and a positive polarity suitable for AD conversion in the ADC unit 7c is obtained.
  • the operation reference voltage E 1 is fixed to an arbitrary voltage value in consideration of the absorption of the minus offset voltage Voff because there is a possibility that a negative offset voltage Voff is generated in the operational amplifiers 8 and 9.
  • the second DAC unit 7e constitutes a measurement applied voltage generation unit that is controlled by the arithmetic processing unit 7a and generates a sensor applied voltage Vs that causes the blood glucose level sensor 4 to generate a blood glucose level current I.
  • the sensor applied voltage Vs is applied to the blood glucose level sensor 4 via the fourth switch 5d.
  • the second DAC unit 7e also constitutes a calibration voltage generation unit that generates the calibration voltage Vc, and the applied voltage generation unit for measurement and the calibration voltage generation unit convert an input digital value into an analog value.
  • the second DAC unit 7e is provided for output.
  • the calibration voltage Vc is output to the second switch 5b of the input switching circuit 5 via the calibration resistor R1.
  • the calibration resistor R1 constitutes a calibration reference resistor unit having a resistance value equal to the resistance value of the feedback resistor R2 through which a calibration current Vc is applied and a calibration current flows.
  • the feedback resistor R2 of the IV converter 6a is output from the IV converter 6a when the first switch 5a of the input switching circuit 5 is closed and the maximum current of the blood glucose level current I is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 8.
  • the voltage is set to a resistance value that falls within the input allowable voltage range of the ADC unit 7c.
  • a highly accurate resistor having a low resistance tolerance and a low temperature coefficient of resistance is used as the calibration resistor R1.
  • General-purpose resistors are used for the other resistors R2 to R5.
  • the first switch 5a, the second switch 5b, and the third switch 5c of the input switching circuit 5 are configured to input the input to the inverting input terminal of the operational amplifier 8 according to the control of the arithmetic processing unit 7a.
  • the first switch 5a switches the blood glucose level current I
  • the second switch 5b switches the calibration current
  • the third switch 5c switches the input of the offset current.
  • the fourth switch 5d applies the sensor applied voltage Vs output from the second DAC unit 7e to the blood glucose level sensor 4 according to the control of the arithmetic processing unit 7a.
  • the multiplexer 7g constitute an AD conversion input switching section for switching the input to the ADC portion 7c to any of IV conversion voltage V or operating reference voltage E 1 or calibration voltage Vc.
  • IV conversion voltage V is input ADC0
  • calibration voltage Vc is input to the input terminal ADC2.
  • ADC unit 7c constitute an AD conversion unit that converts IV conversion voltage V, operating the reference voltage E 1 and the calibration voltage Vc from each analog value to a digital value and outputs it as AD conversion value.
  • the arithmetic processing unit 7a closes the first switch 5a and switches the input switching circuit 5 to the blood glucose level current I.
  • the multiplexer 7g is switched to the IV conversion voltage V of the current to be measured input to the ADC0 input terminal, and the multiplexer 7g is switched to the ADC1 input terminal from the AD conversion value output from the ADC unit 7c. by subtracting the AD conversion values output from the ADC unit 7c in the operating reference voltage E 1, to calculate the IV conversion voltage value a of the blood glucose level current I is the current to be measured.
  • the second DAC unit 7e constituting the calibration voltage generation unit inputs a digital value equal to the IV conversion voltage value A and outputs an analog calibration voltage Vc obtained by DA conversion.
  • the arithmetic processing unit 7a closes the third switch 5c and switches the input switching circuit 5 to the offset current output by the first DAC unit 7d.
  • the multiplexer 7g is switched to the IV conversion voltage V of the current to be measured input to the ADC0 input terminal, and the multiplexer 7g is switched to the ADC1 input terminal from the AD conversion value output from the ADC unit 7c. by subtracting the AD conversion values output from the ADC unit 7c in the operating reference voltage E 1, to calculate the offset voltage correction value B.
  • the offset removal correction value (AB) is calculated by subtracting the offset voltage correction value B from the IV conversion voltage value A of the blood glucose level current I that is the current to be measured.
  • the arithmetic processing unit 7a closes the second switch 5b and switches the input switching circuit 5 to the calibration voltage Vc output by the second DAC unit 7e.
  • the switching of the multiplexer 7g is set to the IV conversion voltage V input to the ADC0 input terminal, and the operation reference voltage E input to the ADC1 input terminal is switched from the AD conversion value output from the ADC unit 7c. by subtracting the AD conversion values output from the ADC unit 7c in the 1, to calculate the IV conversion voltage value D of the calibration current.
  • the offset voltage correction value B is subtracted from the IV conversion voltage value D to calculate an offset removal calibration value (D ⁇ B).
  • the arithmetic processing unit 7a the switching of the multiplexer 7 g, calibration voltage Vc inputted to the ADC2 input terminal, and, when each of the operating reference voltage E 1 that is input to the ADC1 input terminal, respectively from the ADC portion 7c
  • the calibration reference voltage value C is calculated from the difference between the output AD conversion values.
  • the processing procedure for measuring and correcting the blood sugar level current I input from the blood sugar level sensor 4 is shown in the flowchart of FIG.
  • Step (hereinafter referred to as S) 1 a sequence for measuring the blood glucose level current I input from the blood glucose level sensor 4 is performed as follows.
  • the fourth switch 5d of the input switching circuit 5 is closed by the control of the arithmetic processing unit 7a on the GPIO 7h.
  • the sensor applied voltage Vs is output from the DAC1 terminal of the second DAC unit 7e, and the sensor applied voltage is supplied to the blood glucose level sensor 4 via the fourth switch 5d and the sensor connector 3.
  • Vs is applied.
  • the output of this operation reference voltage E 1 during the measurement of blood glucose level current I, and during calibration of the described next to S2, S3, is fixed to a constant value.
  • the 1st switch 5a of the input switching circuit 5 is closed by control with respect to GPIO7h of the arithmetic processing part 7a.
  • the first switch 5a When the first switch 5a is closed, the blood glucose level current I flowing through the blood glucose level sensor 4 is input to the operational amplifier 8 of the IV conversion unit 6a and subjected to IV conversion.
  • the polarity of the IV conversion voltage is inverted by the voltage inverting unit 6 b in the next stage and is output from the IV conversion circuit 6 as the IV conversion voltage V.
  • the IV conversion voltage V is supplied to the ADC0 input terminal of the multiplexer 7g in the MCU 7, and is supplied to the ADC unit 7c by selecting the input of the ADC0 input terminal by the control of the arithmetic processing unit 7a on the multiplexer 7g. Therefore, the measured value of the blood glucose level current I is output as an AD conversion value from the ADC unit 7c. Further, the control for the multiplexer 7g of the arithmetic processing unit 7a, by input ADC1 input terminal is selected, operating the reference voltage E 1 is applied to the ADC unit 7c. At this time, from the ADC portion 7c, AD conversion value of the operating reference voltage E 1 is output.
  • the third switch 5c of the input switching circuit 5 is closed by the control of the GPIO 7h of the arithmetic processing unit 7a.
  • the third switch 5c is closed, the offset current flowing through the resistor R3 by operating the reference voltage E 1 outputted from DAC0 terminal of the 1DAC portion 7d is inputted to the operational amplifier 8 of the IV converting portion 6a is IV converted.
  • the polarity of the IV conversion voltage is inverted by the voltage inverting unit 6 b in the next stage, and is output from the IV conversion circuit 6 as the IV conversion voltage V.
  • the IV conversion voltage V is supplied to the ADC0 input terminal of the multiplexer 7g in the MCU 7, and is supplied to the ADC unit 7c by selecting the input of the ADC0 input terminal by controlling the multiplexer 7g of the arithmetic processing unit 7a. Therefore, from the ADC portion 7c, the measurement value of the offset current flowing through the operating reference voltage E 1 is outputted as the AD converted value.
  • the input of the ADC1 input terminal by a control for multiplexer 7g of the arithmetic processing unit 7a is by being selected, operating the reference voltage E 1 is applied to the ADC unit 7c. At this time, from the ADC portion 7c, AD conversion value of the operating reference voltage E 1 is output.
  • the AD conversion value of the operation reference voltage E 1 is subtracted by the arithmetic processing unit 7 a from the measured value of the offset current flowing by the operation reference voltage E 1 output from the first DAC unit 7 d, and is generated in the IV conversion circuit 6.
  • An offset voltage correction value B for correcting the offset voltage Voff is calculated.
  • the offset voltage correction value B is subtracted from the IV conversion voltage value A of the blood glucose level current I stored in the memory 7b, thereby calculating an offset removal measurement value (AB).
  • These offset voltage correction value B and offset removal measurement value (AB) are stored in the memory 7b by the arithmetic processing unit 7a.
  • the second switch 5b of the input switching circuit 5 is closed by controlling the GPIO 7h of the arithmetic processing unit 7a.
  • a digital value equal to the IV conversion voltage value A of the blood glucose level current I is given to the second DAC unit 7e, and the IV conversion circuit 6 outputs the IV conversion voltage value A.
  • the calibration voltage Vc having the same voltage value as the converted voltage output is output from the second DAC unit 7e.
  • the calibration voltage Vc is applied to the ADC unit 7c, and the AD conversion value of the calibration voltage Vc is output from the ADC unit 7c.
  • the input of the ADC1 input terminal by a control for multiplexer 7g of the arithmetic processing unit 7a is by being selected, operating the reference voltage E 1 is applied to the ADC unit 7c, AD conversion value of the operating reference voltage E 1 from the ADC portion 7c Is output.
  • the calibration voltage Vc output from the second DAC unit 7e is applied to the calibration resistor R1, and a calibration current flows.
  • This calibration current is input to the operational amplifier 8 of the IV conversion unit 6a and is IV-converted.
  • the polarity of the IV conversion voltage is inverted by the voltage inverting unit 6 b in the next stage, and is output from the IV conversion circuit 6 as the IV conversion voltage V.
  • the IV conversion voltage V is supplied to the ADC0 input terminal of the multiplexer 7g in the MCU 7, and is supplied to the ADC unit 7c by selecting the input of the ADC0 input terminal by controlling the multiplexer 7g of the arithmetic processing unit 7a.
  • the ADC unit 7c outputs a measurement value of the calibration current IV conversion voltage that flows according to the calibration voltage Vc.
  • the input of the ADC1 input terminal by a control for multiplexer 7g of the arithmetic processing unit 7a is by being selected, operating the reference voltage E 1 is applied to the ADC unit 7c.
  • AD conversion value of the operating reference voltage E 1 is output.
  • AD conversion value of the operating reference voltage E 1 from the measured values of the calibration current IV converted voltage outputted from the ADC portion 7c is subtracted by the arithmetic processing section 7a, the calibration current relative to the operating reference voltage E 1 An IV conversion voltage value D is calculated.
  • the offset voltage correction value B stored in the memory 7b is subtracted from the IV conversion voltage value D to calculate an offset removal calibration value (DB).
  • the ratio K is stored in the memory 7b by the arithmetic processing unit 7a.
  • an offset voltage Voff and a gain error Gerr are generated as shown in the graph of FIG.
  • the horizontal axis x of the graph represents the analog input voltage value input to the ADC unit 7c
  • the vertical axis y represents the digital output voltage value output from the ADC unit 7c for each analog input voltage value.
  • the straight line A represents ideal characteristics
  • the straight line B represents actual characteristics
  • the straight line C represents characteristics after removal of the offset voltage Voff.
  • the straight line B is represented by b
  • the offset voltage Voff generated in the ADC unit 7c is removed by the above-described calibration sequence of S2 for correcting the offset voltage Voff generated in the IV conversion circuit 6, and is corrected together with the offset voltage Voff generated in the IV conversion circuit 6.
  • Each initial value of Eh is measured in advance using a high-precision measuring instrument. This measurement corresponds to calibration of the ADC unit 7c in the processing procedure of S3.
  • a constant b representing the slopes of the straight lines B and C in the graph shown in FIG. 3 is obtained by this measurement.
  • the gain error correction value Gh and the reference voltage error correction value Eh measured in advance are stored in advance in the memory 7b in the MCU 7.
  • each value of the offset removal measurement value (AB) and the ratio K stored in the memory 7b in the processing procedure of S2 is read by the arithmetic processing unit 7a. Then, these read values and the resistance nominal value r of the calibration resistor R1 are substituted into the following expression (1), and are generated in the IV conversion circuit 6 and the offset voltage Voff generated in the ADC unit 7c and in the IV conversion circuit 6.
  • the arithmetic processing unit 7a further corrects the calculated corrected measurement value E based on the initial values of the gain error correction value Gh and the reference voltage error correction value Eh stored in advance in the memory 7b in the processing procedure of S3. To do. Thus, (1) from the correction measured value E calculated by the formula, each initial error of the reference voltage E 0 which ADC unit 7c specific gain error Gerr and the reference voltage generating unit 7f is generated is removed.
  • FIG. 4 is a graph showing the measurement error of the blood glucose level current I obtained by performing the above correction compared with the measurement error of the blood glucose level current I obtained without performing the above correction.
  • the horizontal axis of the graph represents the blood glucose level current I input to the blood glucose level measuring apparatus 1, and the vertical axis represents the measurement error [%] in each blood glucose level current I.
  • the characteristic line F indicates the measurement error of the blood glucose level current I when the correction is not performed
  • the characteristic line G indicates the measurement error of the blood glucose level current I when the correction is performed.
  • the characteristic line F when correction is not performed has a measurement error of about 5 to 6 [%], but the characteristic line G when correction is performed is approximately 0 [%]. ]
  • the measurement error is about. From this, the effectiveness of the blood sugar level measuring apparatus 1 according to the present embodiment could be confirmed.
  • the blood sugar level measuring apparatus 1 of the present embodiment when the blood sugar level current I is input to the IV conversion circuit 6 in the processing procedure of FIG. from the AD conversion value, by subtracting the AD conversion values output from the ADC portion 7c when is inputted an operation reference voltage E 1 to the ADC portion 7c, the blood glucose level of amplitude on the basis of the operating reference voltage E 1 An IV conversion voltage value A of the current I is calculated. Also, FIG.
  • ADC unit 7c when the calibration current through the calibration voltage Vc which is inputted from the AD conversion values output from the ADC portion 7c when is inputted to the IV conversion circuit 6, an operation reference voltage E 1 to the ADC portion 7c by subtracting the AD conversion value output from, IV converted voltage value D of the calibration current corresponding to a value obtained by measuring the calibration current is calculated based on the operation reference voltage E 1. Then, by subtracting the offset voltage correction value B from the IV conversion voltage value D, an offset removal calibration value (D ⁇ B) of a value from which the influence of the offset voltage Voff of the IV conversion circuit 6 and the ADC unit 7c is removed is obtained. Desired.
  • the operating reference voltage E 1 The value of the calibration voltage Vc is obtained as the calibration reference voltage C.
  • Offset removal calibration value (D-B) has included the effects of gain errors Gerr the IV conversion circuit 6, corresponding to the difference between the calibration voltage Vc and the reference operation voltage E 1 is input directly to the ADC portion 7c calibration
  • the reference voltage value C does not include the influence of the gain error Gerr of the IV conversion circuit 6.
  • the offset removal measurement value (AB) also includes the influence of the gain error Gerr of the IV conversion circuit 6, but does not include the influence of the gain error Gerr of the IV conversion circuit 6.
  • the offset removal measurement value (AB) corresponds to a value obtained by measuring the calibration current that flows when this measurement voltage is applied to the calibration resistor R1.
  • the corrected measurement value E of the blood glucose level current I is calculated as described above, so that the blood glucose level measuring device 1 can be controlled by fluctuations in the measurement environment such as temperature and power supply voltage. Corrections can be made including changes in characteristics. For this reason, according to the blood sugar level measuring apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to further increase the measurement accuracy of the blood sugar level current I, which is a weak current, compared to the conventional blood sugar level measuring apparatus disclosed in Patent Document 1. become. Further, unlike the conventional blood glucose level measuring device using pseudo resistance, the calibration point is not limited to one point of the pseudo resistance value, and the blood glucose level current I is measured over the entire measurement range of the blood glucose level current I. Can be corrected with high accuracy.
  • a value equal to the IV conversion voltage V of the blood glucose level current I that is actually measured each time the blood glucose level current I is measured is used as the value of the calibration voltage Vc.
  • a corrected measurement value E of the blood glucose level current I is calculated based on the calibration voltage Vc that generates a current close to the actual measurement value of I. For this reason, the corrected measurement value E of the blood glucose level current I becomes more accurate.
  • the ratio K of the calibration reference voltage C to the offset removal calibration value (D ⁇ B) used as the gain error correction coefficient is the one current input flowing by the calibration voltage Vc equal to the IV conversion voltage V of the blood glucose level current I. Therefore, even when the gain error Gerr of the IV conversion circuit 6 changes nonlinearly with respect to the input, the blood glucose level current I can be accurately corrected.
  • the calibration voltage generating unit is configured by the second DAC unit 7e, so that a desired analog value can be obtained by a simple process of simply inputting a digital value to the second DAC unit 7e.
  • the calibration voltage Vc can be easily generated.
  • a digital value having a value equal to the IV conversion voltage value A of the blood glucose level current I is set to the second DAC unit 7e. Is simply input, the calibration voltage Vc having a value equal to the IV conversion voltage V of the blood glucose level current I can be easily generated.
  • the calibration voltage generation unit and the measurement applied voltage generation unit are configured by one second DAC unit 7e, and the configuration of the measurement application voltage generation unit also serves as the calibration voltage generation unit. Therefore, the configuration of the blood sugar level measuring apparatus 1 can be simplified, and the manufacturing cost of the blood sugar level measuring apparatus 1 can be suppressed.
  • the ADC unit 7c is configured in the MCU 7, so that when the blood glucose level current I is measured, the gain error Gerr inherent to the ADC unit 7c and the reference voltage generation circuit 7f Correction that removes each effect of the reference voltage error is not possible.
  • FIG. 2 S3 of processing steps in a pre-measured by the ADC unit stored in the memory 7b 7c specific gain error correction value of MCU 7 Gh, and AD conversion reference voltage each initial value of the error correction value Eh of E 0 Can be reflected in the corrected measurement value E of the blood glucose level current I calculated in the processing procedure of S4. For this reason, the corrected measurement value E of the blood glucose level current I becomes more accurate.
  • the blood glucose level current I is generated as the current to be measured in the blood glucose level sensor 4, and the above calculation is performed by the arithmetic processing unit 7a.
  • the weak current that is the current to be measured is not limited to the blood glucose level current I.
  • a weak current generated according to a cholesterol level in blood, a uric acid level, an immunity level, or the like may be configured as the current to be measured. Even in such a weak current measuring apparatus that uses a weak current as a current to be measured, the same effects as the blood glucose level measuring apparatus 1 according to the present embodiment described above are exhibited.

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Abstract

　従来の微弱電流測定装置では微弱電流の測定精度が十分に高められていない。本発明の微弱電流測定装置では、演算処理部７ａは、ＩＶ変換回路６に血糖値電流Ｉを入力した時のＡＤ変換値から動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値を減算して血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａ、ＩＶ変換回路６にオフセット電流を入力した時のＡＤ変換値から動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値を減算してオフセット電圧補正値Ｂ、ＩＶ変換回路６に較正電圧Ｖcによる較正電流を入力した時のＡＤ変換値から動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値を減算して較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄ、ＡＤＣ部７ｃに較正電圧Ｖcおよび動作基準電圧Ｅ１を入力した時の各ＡＤ変換値の差分から較正基準電圧Ｃ、式Ｋ＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ）よりゲインエラー補正係数Ｋ、抵抗Ｒ１の抵抗値をｒとする式Ｅ＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒより血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅを算出する。

Description

微弱電流測定装置
　本発明は、微弱な被測定電流を電圧に変換し、この変換電圧をアナログ値からデジタル値に変換して出力する微弱電流測定装置に関するものである。
　従来、この種の微弱電流測定装置としては、例えば、特許文献１に開示された血糖値測定装置がある。
　この血糖値測定装置では、同文献の図１１および図１２に示されるように、血糖値センサと並列に擬似抵抗が接続される。擬似抵抗は、血糖値センサの電気特性を擬似したものであり、血糖値センサの両端に印加される電圧と等しい電圧が印加されたときに、血糖値センサに流れる電流と等しい電流が流れるように、抵抗値が選択される。この擬似抵抗は、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。
　製品検査時には、擬似抵抗に電流を流した状態での測定値と、擬似抵抗の抵抗値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る。これにより、ＩＶ変換回路およびＡＤ変換回路を構成する半導体集積回路の製造ばらつき等による特性変動が補正される。また、毎回の装置立ち上げ時には、擬似抵抗としてサーミスタが設けられ、このサーミスタに流れる電流が測定されて、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が補正され、動作環境に応じた特性変動が補正される。
　また、血糖値の測定に際しては、ＩＶ変換回路を構成するオペアンプの入出力間をスイッチによって短絡して、オペアンプのオフセット電圧を測定する。そして、スイッチを開いてオペアンプの入出力間に帰還抵抗を並列接続した時の測定値からオフセット電圧を引くことで、血糖値測定の精度を高めている。
特開２００２－３４０８５３号公報
　特許文献１に開示された上記従来の微弱電流測定装置では、血糖値センサと並列に擬似抵抗が接続されて上記のように測定されることで、半導体集積回路の製造ばらつきやオペアンプのオフセット電圧が測定値から除去されて、補正される。しかしながら、半導体集積回路に外付けされる帰還抵抗等のその他の部品の製造ばらつきや、オペアンプおよびＡＤ変換回路で発生する測定誤差は、擬似抵抗の値による較正ポイントのみについては補正できるが、測定範囲全域については、補正することが出来ない。さらに、温度変動等による構成部品のパラメータ変動によるズレ分についても、補正することが出来ない。従って、上記従来の微弱電流測定装置では、微弱電流の測定精度がまだ十分に高められていない。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
オペアンプの入出力端子間に帰還抵抗が並列接続されて構成され、入力される電流を電圧に変換してＩＶ変換電圧として出力するＩＶ変換部と、
ＩＶ変換部の動作基準電圧を発生する動作基準電圧発生部と、
較正電圧を発生する較正電圧発生部と、
動作基準電圧が印加されてオペアンプのオフセット電圧との差分電圧によるオフセット電流を流す、帰還抵抗の抵抗値と等しい抵抗値を有するオフセット基準抵抗部と、
較正電圧が印加されて較正電流を流す、帰還抵抗の抵抗値と等しい抵抗値を有する較正基準抵抗部と、
ＩＶ変換部への入力を被測定電流またはオフセット電流または較正電流のいずれかに切り替えるＩＶ変換入力切替部と、
ＩＶ変換電圧、動作基準電圧および較正電圧をそれぞれアナログ値からデジタル値に変換してＡＤ変換値として出力するＡＤ変換部と、
ＩＶ変換部に被測定電流を入力させたときのＩＶ変換電圧のＡＤ変換値から動作基準電圧のＡＤ変換値を減算して被測定電流のＩＶ変換電圧値Ａを算出し、ＩＶ変換部にオフセット電流を入力させたときのＩＶ変換電圧のＡＤ変換値から動作基準電圧のＡＤ変換値を減算してオフセット電圧補正値Ｂを算出し、較正電圧および動作基準電圧の各ＡＤ変換値の差分から較正基準電圧値Ｃを算出し、ＩＶ変換部に較正電流を入力させたときのＩＶ変換電圧のＡＤ変換値から動作基準電圧のＡＤ変換値を減算して較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄを算出し、式Ｋ＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ）よりゲインエラー補正係数Ｋを算出し、較正基準抵抗部の抵抗値をｒとしたときに式Ｅ＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒより被測定電流の補正測定値Ｅを算出する演算処理部と
を備える微弱電流測定装置を構成した。
　本構成によれば、ＩＶ変換部に被測定電流を入力させたときにＡＤ変換部から出力されるＡＤ変換値から動作基準電圧のＡＤ変換値を減算することで、動作基準電圧を基準に振幅する被測定電流のＩＶ変換電圧値Ａが算出される。また、ＩＶ変換部にオフセット電流を入力させたときにＡＤ変換部から出力されるＡＤ変換値から動作基準電圧のＡＤ変換値を減算することで、ＩＶ変換部のオフセット電圧補正値Ｂが算出される。そして、被測定電流のＩＶ変換電圧値Ａからオフセット電圧補正値Ｂを減算することで、ＩＶ変換部およびＡＤ変換部のオフセット電圧に起因する測定誤差が除去された値のオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）が求められる。
　また、ＩＶ変換部に較正電流を入力させたときにＡＤ変換部から出力されるＡＤ変換値から動作基準電圧のＡＤ変換値を減算することで、較正電流を測定した値に相当する較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄが動作基準電圧を基準に算出される。そして、この較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄからオフセット電圧補正値Ｂを減算することで、ＩＶ変換部およびＡＤ変換部のオフセット電圧に起因する測定誤差が除去された値のオフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）が求められる。また、ＡＤ変換部に較正電圧および動作基準電圧をそれぞれ入力させたときにＡＤ変換部から出力される各ＡＤ変換値の差分を算出することで、動作基準電圧を基準にする較正電圧の値が較正基準電圧値Ｃとして求められる。オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）は、ＩＶ変換部のゲインエラーの影響を含んでいるが、ＡＤ変換部に直接入力される較正電圧および動作基準電圧の差に相当する較正基準電圧値Ｃには、ＩＶ変換部のゲインエラーの影響が含まれていない。
　一方、オフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）も、ＩＶ変換部のゲインエラーの影響を含んでいるが、ＩＶ変換部のゲインエラーの影響が含まれていない較正基準電圧値Ｃのオフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）に対する比Ｋ（＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ））をゲインエラー補正係数として算出し、このゲインエラー補正係数Ｋをオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）に乗算することで、ＩＶ変換部のゲインエラーの影響が除去された値の測定電圧値（＝（Ａ－Ｂ）×Ｋ）が算出される。オフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）はこの測定電圧が較正基準抵抗部に印加されて流れる較正電流を測定した値に相当する。従って、この測定電圧値を較正基準抵抗部の抵抗値ｒで除算することで、正確な被測定電流の補正測定値Ｅ（＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒ）を求めることが可能になる。この結果、構成部品の製造ばらつきによるパラメータ変動に起因して発生する測定誤差、すなわち、ＩＶ変換部およびＡＤ変換部のオフセット電圧に起因する測定誤差、並びにＩＶ変換部のゲインエラーに起因する測定誤差を被測定電流の測定値から除去することが出来る。この際、較正基準抵抗部に高精度な抵抗を用い、較正基準抵抗部の抵抗値ｒを正確なものとすることで、被測定電流の補正測定値Ｅはより正確なものになる。
　また、被測定電流である微弱電流の測定の都度、被測定電流の補正測定値Ｅを上記のように算出することで、温度等の測定環境の変動および電源電圧の変動などによる測定装置の特性変化分を含めて補正することが可能になる。このため、演算処理部によって算出される微弱電流の測定精度を従来よりもさらに高めることが可能になる。また、擬似抵抗を用いた従来の微弱電流測定装置のように、較正ポイントが擬似抵抗の値の１ポイントに限定されるようなことはなく、被測定電流の測定範囲全域にわたって被測定電流の測定値を精度良く補正することができる。
　また、本発明は、較正電圧発生部が、被測定電流のＩＶ変換電圧に等しい値の較正電圧を発生することを特徴とする。
　本構成によれば、微弱電流の測定の都度実測される被測定電流のＩＶ変換電圧に等しい値が較正電圧の値として用いられるので、被測定電流の実測値に近い電流を生じさせる較正電圧に基づいて、被測定電流の補正測定値Ｅが算出される。このため、被測定電流の補正測定値Ｅはより正確なものになる。また、ゲインエラー補正係数として用いられる、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）に対する較正基準電圧Ｃの比Ｋは、被測定電流のＩＶ変換電圧に等しい較正電圧によって流れる１つの電流入力について求められるので、ＩＶ変換部のゲインエラーがその入力に対して非線形に変化する場合であっても、被測定電流を正確に補正することが出来る。
　また、本発明は、較正電圧発生部が、入力されるデジタル値をアナログ値に変換して出力するＤＡ変換部から構成されることを特徴とする。
　本構成によれば、ＤＡ変換部にデジタル値を入力するだけの簡単な処理で、所望のアナログ値の較正電圧を簡単に発生させることができる。特に、被測定電流のＩＶ変換電圧に等しい値の較正電圧を発生させる場合、被測定電流のＩＶ変換電圧値Ａに等しい値のデジタル値をＤＡ変換部に単に入力することで、被測定電流のＩＶ変換電圧に等しい値の較正電圧を簡単に発生させることができる。
　また、本発明は、　
ＡＤ変換部がマイクロ・コントロール・ユニット（以下、ＭＣＵと記す）内に構成され、ＡＤ変換部固有の予め測定されたゲインエラー補正値がＭＣＵに記憶され、
演算処理部が、補正測定値Ｅをゲインエラー補正値に基づいてさらに補正する
ことを特徴とする。
　本構成によれば、ＡＤ変換部がＭＣＵ内に構成されることで、微弱電流の測定時にＡＤ変換部固有のゲインエラーの影響を除去する補正は出来ないが、予め測定されてＭＣＵに記憶されたＡＤ変換部固有のゲインエラー補正値の初期値を、被測定電流の補正測定値Ｅに反映させることが出来る。このため、演算処理部で算出される被測定電流の補正測定値Ｅはより正確なものになる。
　また、本発明は、
ＡＤ変換部がＭＣＵ内に構成され、ＡＤ変換部のＡＤ変換に用いられる基準電圧の予め測定された基準電圧誤差補正値がＭＣＵに記憶され、
演算処理部が、補正測定値Ｅを基準電圧誤差補正値に基づいてさらに補正する
ことを特徴とする。
　本構成によれば、予め測定されてＭＣＵに記憶されたＡＤ変換用基準電圧の基準電圧誤差補正値の初期値を、被測定電流の補正測定値Ｅに反映させることが出来る。このため、演算処理部で算出される被測定電流の補正測定値Ｅはより正確なものになる。
　また、本発明は、
生体の化学反応を微弱電流に変換してＩＶ変換入力切替部へ被測定電流として出力するセンサ部と、
センサ部へ印加する電圧を発生する測定用印加電圧発生部とを備える
ことを特徴とする。
　本構成によれば、生体の化学反応を微弱電流として測定する際、測定用印加電圧発生部で発生する電圧をセンサ部に印加することで、ＩＶ変換入力切替部に生体の化学反応に応じた被測定電流を出力させることが出来る。ＩＶ変換入力切替部によってこの被測定電流が選択されてＩＶ変換部に入力され、演算処理部によって上記の演算処理が行われることで、生体の化学反応に応じた微弱電流を正確に測定することが出来る。
　また、本発明は、較正電圧発生部および測定用印加電圧発生部が、入力されるデジタル値をアナログ値に変換して出力する１つのＤＡ変換部から構成されることを特徴とする。
　本構成によれば、測定用印加電圧発生部の構成を較正電圧発生部に兼ねることが出来るので、微弱電流測定装置の構成を簡素化することが出来、微弱電流測定装置の製造原価を抑制することが出来る。
　本発明によれば、温度等の測定環境の変動および電源電圧の変動などによる測定装置の特性変化分を含めて補正することが可能で、微弱電流の測定精度をさらに高めることが可能な、しかも、被測定電流の補正測定範囲が限定されることのない微弱電流測定装置を提供することが出来る。
本発明の一実施の形態による血糖値測定装置の回路ブロック図である。 一実施の形態による血糖値測定装置において、血糖値センサから入力される血糖値電流を測定して補正する処理手順を示すフローチャートである。 一実施の形態による血糖値測定装置を構成するＡＤ変換部へ入力されるアナログ電圧値とこのＡＤ変換部のデジタル出力電圧値との関係を示すグラフである。 一実施の形態による血糖値測定装置によって補正されて得られる血糖値電流の測定誤差を、この補正が行われないで得られる血糖値電流の測定誤差と比較して示すグラフである。
　次に、本発明による微弱電流測定装置を血糖値測定装置に適用した一実施の形態について説明する。
　図１は、本実施の形態による血糖値測定装置１の回路ブロック図である。
　血糖値測定装置１は、回路基板２上に電子部品が実装されて構成されており、血糖値電流Ｉを被測定電流である微弱電流として測定する。回路基板２にはセンサコネクタ３が設けられており、センサコネクタ３は血糖値センサ４とコネクタ接続される。血糖値センサ４は、血液が付着された状態で所定のセンサ印加電圧Ｖsが印加されると、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、血糖値に応じた血糖値電流Ｉを流す。
　回路基板２には、入力切替回路５、ＩＶ変換回路６、およびＭＣＵ７が実装されている。入力切替回路５は第１スイッチ５ａ，第２スイッチ５ｂ，第３スイッチ５ｃ，および第４スイッチ５ｄ、ＩＶ変換回路６はＩＶ変換部６ａおよび電圧反転部６ｂから構成される。血糖値センサ４は、生体の化学反応を微弱電流に変換して入力切替回路５の第１スイッチ５ａへ被測定電流として出力するセンサ部を構成する。また、ＭＣＵ７は演算処理部７ａおよびメモリ７ｂを備え、演算処理部７ａは、回路各部の統括制御および所定の演算処理を実行する。
　ＭＣＵ７内には、ＡＤＣ部７ｃ、並びに、第１ＤＡＣ部７ｄおよび第２ＤＡＣ部７ｅが構成されている。ＡＤＣ部７ｃは、ＩＶ変換回路６から出力されるＩＶ変換電圧Ｖをアナログ値からデジタル値にＡＤ変換するＡＤ変換部を構成し、第１ＤＡＣ部７ｄおよび第２ＤＡＣ部７ｅは、デジタル値をアナログ値にＤＡ変換するＤＡ変換部をそれぞれ構成している。これらは、基準電圧生成部７ｆが生成する基準電圧Ｅ０を基準に、ＡＤ変換およびＤＡ変換する。ＡＤＣ部７ｃへの入力は、マルチプレクサ７ｇによってＡＤＣ０，ＡＤＣ１，またはＡＤＣ２いずれかの入力端子からの入力に切り替えられる。また、第１ＤＡＣ部７ｄおよび第２ＤＡＣ部７ｅはＤＡＣ０およびＤＡＣ１をそれぞれ出力端子とする。制御ＩＯポートであるＧＰＩＯ７ｈは、演算処理部７ａの制御に応じ、入力切替回路５の４つの各スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの切り替えを制御する。
　ＩＶ変換部６ａは、オペアンプ８、並びにこのオペアンプ８の反転入力端子および出力端子間に並列に設けられた帰還抵抗Ｒ２から構成される。オペアンプ８の反転入力端子には被測定電流である血糖値電流Ｉが入力される。このＩＶ変換部６ａは、非反転入力端子に入力される電流を電圧にＩＶ変換する。電圧反転部６ｂは、抵抗Ｒ４、帰還抵抗Ｒ５およびオペアンプ９から構成される。オペアンプ９は、反転入力端子に抵抗Ｒ４を介してＩＶ変換部６ａの出力が入力される。帰還抵抗Ｒ５は、このオペアンプ９の反転入力端子および出力端子間に並列に設けられている。抵抗Ｒ４と帰還抵抗Ｒ５との各抵抗値は等しく設定される。
　第１ＤＡＣ部７ｄは、演算処理部７ａの制御に応じ、オペアンプ８，９の動作基準電圧Ｅ１を発生して各オペアンプ８，９の非反転入力端子へ出力する動作基準電圧発生部を構成している。この動作基準電圧Ｅ１は、抵抗Ｒ３を介して入力切替回路５の第３スイッチ５ｃにも出力されると共に、マルチプレクサ７ｇのＡＤＣ１入力端子にも出力される。抵抗Ｒ３は、動作基準電圧Ｅ１が印加されてオペアンプ８，９のオフセット電圧Ｖoffとの差分電圧によるオフセット電流を流す、帰還抵抗Ｒ２の抵抗値と等しい抵抗値を有するオフセット基準抵抗部を構成する。ＩＶ変換部６ａは、オペアンプ８の非反転入力端子に入力される電流を動作基準電圧Ｅ１を基準にＩＶ変換し、電圧反転部６ｂは、ＩＶ変換部６ａから出力されるＩＶ変換電圧Ｖの極性を反転させて正極性電圧にし、ＡＤＣ部７ｃにおけるＡＤ変換に適したプラス極性にする。動作基準電圧Ｅ１は、オペアンプ８，９で負極性のオフセット電圧Ｖoffが発生する可能性もあるため、このマイナスオフセット電圧Ｖoffの吸収分を考慮した任意の電圧値に固定される。
　第２ＤＡＣ部７ｅは、演算処理部７ａによって制御され、血糖値センサ４に血糖値電流Ｉを生じさせるセンサ印加電圧Ｖsを発生する測定用印加電圧発生部を構成する。センサ印加電圧Ｖsは、第４スイッチ５ｄを介して血糖値センサ４に印加される。本実施形態では、この第２ＤＡＣ部７ｅは、較正電圧Ｖcを発生する較正電圧発生部をも構成し、測定用印加電圧発生部および較正電圧発生部は、入力されるデジタル値をアナログ値に変換して出力する１つの第２ＤＡＣ部７ｅから構成される。較正電圧Ｖcは、キャリブレーション抵抗Ｒ１を介して入力切替回路５の第２スイッチ５ｂへ出力される。キャリブレーション抵抗Ｒ１は、較正電圧Ｖcが印加されて較正電流を流す、帰還抵抗Ｒ２の抵抗値と等しい抵抗値を有する較正基準抵抗部を構成する。ＩＶ変換部６ａの帰還抵抗Ｒ２は、入力切替回路５の第１スイッチ５ａが閉じて血糖値電流Ｉの最大電流がオペアンプ８の反転入力端子に入力されたときにＩＶ変換部６ａから出力される電圧が、ＡＤＣ部７ｃの入力許容電圧範囲内に収まる抵抗値に設定される。高精度なキャリブレーションを行うため、キャリブレーション抵抗Ｒ１には、抵抗値許容差および抵抗温度係数が低い高精度抵抗が用いられる。この他の抵抗Ｒ２～Ｒ５には汎用抵抗が用いられる。
　また、入力切替回路５の第１スイッチ５ａ，第２スイッチ５ｂ，および第３スイッチ５ｃは、演算処理部７ａの制御に応じて、オペアンプ８の反転入力端子への入力を被測定電流である血糖値電流Ｉ、または動作基準電圧Ｅ１とオフセット電圧Ｖoffとの差分電圧によって流されるオフセット電流、または較正電圧Ｖcによって流される較正電流のいずれかに切り替えるＩＶ変換入力切替部を構成する。第１スイッチ５ａは血糖値電流Ｉ、第２スイッチ５ｂは較正電流、第３スイッチ５ｃはオフセット電流の入力を切り替える。第４スイッチ５ｄは、演算処理部７ａの制御に応じて、第２ＤＡＣ部７ｅから出力されるセンサ印加電圧Ｖsを血糖値センサ４へ印加する。また、マルチプレクサ７ｇは、ＡＤＣ部７ｃへの入力をＩＶ変換電圧Ｖまたは動作基準電圧Ｅ１または較正電圧Ｖcのいずれかに切り替えるＡＤ変換入力切替部を構成する。ＩＶ変換電圧Ｖは入力端子ＡＤＣ０、動作基準電圧Ｅ１は入力端子ＡＤＣ１、較正電圧Ｖcは入力端子ＡＤＣ２に入力される。ＡＤＣ部７ｃは、ＩＶ変換電圧Ｖ、動作基準電圧Ｅ１および較正電圧Ｖcをそれぞれアナログ値からデジタル値に変換してＡＤ変換値として出力するＡＤ変換部を構成する。
　演算処理部７ａは、第１スイッチ５ａを閉じて入力切替回路５の切り替えを血糖値電流Ｉにする。この状態で、マルチプレクサ７ｇの切り替えをＡＤＣ０入力端子に入力される被測定電流のＩＶ変換電圧ＶにしてＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値から、マルチプレクサ７ｇの切り替えをＡＤＣ１入力端子に入力される動作基準電圧Ｅ１にしてＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値を減算して、被測定電流である血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａを算出する。本実施形態では、較正電圧発生部を構成する第２ＤＡＣ部７ｅは、このＩＶ変換電圧値Ａに等しいデジタル値を入力してＤＡ変換したアナログ値の較正電圧Ｖcを出力する。また、演算処理部７ａは、第３スイッチ５ｃを閉じて入力切替回路５の切り替えを第１ＤＡＣ部７ｄによって出力されるオフセット電流にする。この状態で、マルチプレクサ７ｇの切り替えをＡＤＣ０入力端子に入力される被測定電流のＩＶ変換電圧ＶにしてＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値から、マルチプレクサ７ｇの切り替えをＡＤＣ１入力端子に入力される動作基準電圧Ｅ１にしてＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値を減算して、オフセット電圧補正値Ｂを算出する。そして、被測定電流である血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａからオフセット電圧補正値Ｂを減算して、オフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）を算出する。
　また、演算処理部７ａは、第２スイッチ５ｂを閉じて入力切替回路５の切り替えを第２ＤＡＣ部７ｅによって出力される較正電圧Ｖcにする。この状態で、マルチプレクサ７ｇの切り替えをＡＤＣ０入力端子に入力されるＩＶ変換電圧ＶにしてＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値から、マルチプレクサ７ｇの切り替えをＡＤＣ１入力端子に入力される動作基準電圧Ｅ１にしてＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値を減算して、較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄを算出する。そして、このＩＶ変換電圧値Ｄからオフセット電圧補正値Ｂを減算して、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）を算出する。
　また、演算処理部７ａは、マルチプレクサ７ｇの切り替えを、ＡＤＣ２入力端子に入力される較正電圧Ｖc、および、ＡＤＣ１入力端子に入力される動作基準電圧Ｅ１にそれぞれしたときに、ＡＤＣ部７ｃからそれぞれ出力される各ＡＤ変換値の差分から、較正基準電圧値Ｃを算出する。そして、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）に対する較正基準電圧値Ｃの比Ｋ（＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ））を被測定電流ＩＶ変換電圧のオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）に乗算して測定電圧値（＝（Ａ－Ｂ）×Ｋ）を算出し、この測定電圧値をキャリブレーション抵抗Ｒ１の抵抗値ｒで除算することで、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅ（＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒ）を算出する。
　このような血糖値測定装置１の構成において、血糖値センサ４から入力される血糖値電流Ｉを測定して補正する処理手順は、図２のフローチャートに示される。
　最初にステップ（以下、Ｓと記す）１の処理手順において、血糖値センサ４から入力される血糖値電流Ｉを測定するシーケンスが次のように行われる。
　この血糖値電流測定シーケンスでは、まず、演算処理部７ａのＧＰＩＯ７ｈに対する制御により、入力切替回路５の第４スイッチ５ｄが閉じられる。引き続き、演算処理部７ａの第２ＤＡＣ部７ｅに対する制御により、第２ＤＡＣ部７ｅのＤＡＣ１端子からセンサ印加電圧Ｖsが出力され、第４スイッチ５ｄおよびセンサコネクタ３を介して血糖値センサ４へセンサ印加電圧Ｖsが印加される。次に、演算処理部７ａの第１ＤＡＣ部７ｄに対する制御により、第１ＤＡＣ部７ｄから動作基準電圧Ｅ１が出力される。この動作基準電圧Ｅ１の出力は、血糖値電流Ｉの測定中、および次述するＳ２，Ｓ３のキャリブレーション中、一定値に固定される。
　次に、演算処理部７ａのＧＰＩＯ７ｈに対する制御により、入力切替回路５の第１スイッチ５ａが閉じられる。第１スイッチ５ａが閉じられると、血糖値センサ４に流れる血糖値電流ＩがＩＶ変換部６ａのオペアンプ８に入力されてＩＶ変換される。このＩＶ変換電圧は、次段の電圧反転部６ｂによって極性が反転されて、ＩＶ変換回路６からＩＶ変換電圧Ｖとして出力される。このＩＶ変換電圧Ｖは、ＭＣＵ７におけるマルチプレクサ７ｇのＡＤＣ０入力端子に与えられ、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御により、ＡＤＣ０入力端子の入力が選択されることで、ＡＤＣ部７ｃに与えられる。従って、ＡＤＣ部７ｃからは、血糖値電流Ｉの測定値がＡＤ変換値として出力される。また、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御により、ＡＤＣ１入力端子の入力が選択されることで、動作基準電圧Ｅ１がＡＤＣ部７ｃに与えられる。このとき、ＡＤＣ部７ｃからは、動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が出力される。
　引き続いて、ＡＤＣ部７ｃから出力される血糖値電流Ｉの測定値から動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が減算されて、動作基準電圧Ｅ１を基準に振幅する血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａが算出される。このＩＶ変換電圧値Ａは演算処理部７ａによりメモリ７ｂに記憶される。次に、演算処理部７ａのＧＰＩＯ７ｈに対する制御により、入力切替回路５の第４スイッチ５ｄが開かれて、血糖値センサ４への電圧印加が停止される。これにより、Ｓ１の血糖値電流測定シーケンスが終えられる。
　次に、Ｓ２の処理手順において、ＩＶ変換回路６で生じる測定誤差を補正するキャリブレーションシーケンスが行われる。
　このキャリブレーションシーケンスでは、まず、ＩＶ変換回路６で生じるオフセット電圧Ｖoffを補正するため、演算処理部７ａのＧＰＩＯ７ｈに対する制御により、入力切替回路５の第３スイッチ５ｃが閉じられる。第３スイッチ５ｃが閉じられると、第１ＤＡＣ部７ｄのＤＡＣ０端子から出力される動作基準電圧Ｅ１によって抵抗Ｒ３を流れるオフセット電流が、ＩＶ変換部６ａのオペアンプ８に入力されてＩＶ変換される。このＩＶ変換電圧は、次段の電圧反転部６ｂによって極性が反転されて、ＩＶ変換回路６からＩＶ変換電圧Ｖとして出力される。このＩＶ変換電圧Ｖは、ＭＣＵ７におけるマルチプレクサ７ｇのＡＤＣ０入力端子に与えられ、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御によりＡＤＣ０入力端子の入力が選択されることで、ＡＤＣ部７ｃに与えられる。従って、ＡＤＣ部７ｃからは、動作基準電圧Ｅ１によって流れるオフセット電流の測定値がＡＤ変換値として出力される。また、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御によりＡＤＣ１入力端子の入力が選択されることで、動作基準電圧Ｅ１がＡＤＣ部７ｃに与えられる。このとき、ＡＤＣ部７ｃからは、動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が出力される。
　引き続いて、第１ＤＡＣ部７ｄから出力される動作基準電圧Ｅ１によって流れるオフセット電流の測定値から、動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が演算処理部７ａにより減算されて、ＩＶ変換回路６で生じるオフセット電圧Ｖoffを補正するためのオフセット電圧補正値Ｂが算出される。そして、メモリ７ｂに記憶された血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａからこのオフセット電圧補正値Ｂが減算されて、オフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）が算出される。これらオフセット電圧補正値Ｂおよびオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）は演算処理部７ａによりメモリ７ｂに記憶される。
　次に、ＩＶ変換回路６で生じるゲインエラーＧerrを補正するため、演算処理部７ａのＧＰＩＯ７ｈに対する制御により、入力切替回路５の第２スイッチ５ｂが閉じられる。また、演算処理部７ａの第２ＤＡＣ部７ｅに対する制御により、血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａに等しいデジタル値が第２ＤＡＣ部７ｅに与えられ、ＩＶ変換電圧値Ａを出力させるＩＶ変換回路６の変換電圧出力と同じ電圧値の較正電圧Ｖcが第２ＤＡＣ部７ｅから出力させられる。
　次に、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御によりＡＤＣ２入力端子の入力が選択されることで、較正電圧ＶcがＡＤＣ部７ｃに与えられ、ＡＤＣ部７ｃから較正電圧ＶcのＡＤ変換値が出力される。また、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御によりＡＤＣ１入力端子の入力が選択されることで、動作基準電圧Ｅ１がＡＤＣ部７ｃに与えられ、ＡＤＣ部７ｃから動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が出力される。引き続いて、ＡＤＣ部７ｃから出力される較正電圧ＶcのＡＤ変換値から動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が減算されて、動作基準電圧Ｅ１を基準にする較正電圧Ｖcの値が較正基準電圧値Ｃとして算出される。
　また、第２スイッチ５ｂが閉じられるため、第２ＤＡＣ部７ｅから出力される較正電圧Ｖcがキャリブレーション抵抗Ｒ１へ印加されて較正電流が流れる。この較正電流はＩＶ変換部６ａのオペアンプ８に入力されて、ＩＶ変換される。このＩＶ変換電圧は、次段の電圧反転部６ｂによって極性が反転されて、ＩＶ変換回路６からＩＶ変換電圧Ｖとして出力される。このＩＶ変換電圧Ｖは、ＭＣＵ７におけるマルチプレクサ７ｇのＡＤＣ０入力端子に与えられ、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御によりＡＤＣ０入力端子の入力が選択されることで、ＡＤＣ部７ｃに与えられる。従って、ＡＤＣ部７ｃからは、較正電圧Ｖcによって流れる較正電流ＩＶ変換電圧の測定値が出力される。また、演算処理部７ａのマルチプレクサ７ｇに対する制御によりＡＤＣ１入力端子の入力が選択されることで、動作基準電圧Ｅ１がＡＤＣ部７ｃに与えられる。このとき、ＡＤＣ部７ｃからは、動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が出力される。
　引き続いて、ＡＤＣ部７ｃから出力される較正電流ＩＶ変換電圧の測定値から動作基準電圧Ｅ１のＡＤ変換値が演算処理部７ａにより減算されて、動作基準電圧Ｅ１を基準とした較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄが算出される。そして、このＩＶ変換電圧値Ｄからメモリ７ｂに記憶されたオフセット電圧補正値Ｂが減算されて、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）が算出される。そして、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）に対する較正基準電圧Ｃの比Ｋ（＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ））がＩＶ変換回路６で生じるゲインエラーＧerrを補正する係数として算出され、算出された比Ｋは演算処理部７ａによりメモリ７ｂに記憶される。
　次に、Ｓ３の処理手順において、ＡＤＣ部７ｃで生じる測定誤差を補正するキャリブレーションが行われる。
　ＡＤＣ部７ｃでは、例えば、図３に示すグラフのようにオフセット電圧ＶoffおよびゲインエラーＧerrが生じる。同グラフの横軸ｘはＡＤＣ部７ｃに入力されるアナログ入力電圧値、縦軸ｙは、各アナログ入力電圧値に対してＡＤＣ部７ｃから出力されるデジタル出力電圧値を表している。また、直線Ａは理想特性、直線Ｂは実際の特性、直線Ｃはオフセット電圧Ｖoffの除去後の特性を示している。直線Ａの傾きをａとすると直線Ａは式ｙ＝ａｘ、直線Ｂの傾きをｂとすると直線Ｂは式ｙ＝ｂｘ＋Ｖoff、直線Ｃは式ｙ＝ｂｘで、表される。
　ＡＤＣ部７ｃで生じるオフセット電圧Ｖoffは、ＩＶ変換回路６で生じるオフセット電圧Ｖoffを補正するＳ２の上記のキャリブレーションシーケンスにより除去され、ＩＶ変換回路６で生じるオフセット電圧Ｖoffと共に補正される。
　ＡＤＣ部７ｃで生じるゲインエラーＧerrおよび基準電圧生成部７ｆで生成される基準電圧Ｅ０の誤差については、血糖値電流Ｉの測定時にキャリブレーションをかけられないため、血糖値測定装置１の生産時の調整工程で、ＡＤＣ部７ｃ固有のゲインエラーＧerrを補正するためのゲインエラー補正値Ｇh、および、基準電圧生成部７ｆが生成する基準電圧Ｅ０の誤差を補正するための基準電圧誤差補正値Ｅhの各初期値が、高精度な測定器を使用して予め測定される。この測定は、Ｓ３の処理手順における、ＡＤＣ部７ｃのキャリブレーションに相当する。ゲインエラー補正値Ｇhについては、図３に示すグラフにおける直線Ｂ，直線Ｃの傾きを表す定数ｂを、この測定によって求めることになる。予め測定されたこれらゲインエラー補正値Ｇhおよび基準電圧誤差補正値Ｅhは、ＭＣＵ７内のメモリ７ｂに予め記憶される。
　次に、Ｓ４の処理手順において、Ｓ１の処理手順で測定した血糖値電流Ｉを補正する演算処理が演算処理部７ａによって行われる。
　このＳ４の処理手順では、Ｓ２の処理手順でメモリ７ｂに記憶されたオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）および比Ｋの各値が、演算処理部７ａによって読み出される。そして、読み出されたこれら各値およびキャリブレーション抵抗Ｒ１の抵抗公称値ｒが次の（１）式に代入され、ＩＶ変換回路６およびＡＤＣ部７ｃで生じるオフセット電圧Ｖoff並びにＩＶ変換回路６で生じるゲインエラーＧerrが除去された補正測定値Ｅが、演算処理部７ａによって算出される。
Ｅ＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒ　　…（１）
　演算処理部７ａは、算出した上記の補正測定値Ｅを、Ｓ３の処理手順でメモリ７ｂに予め記憶しているゲインエラー補正値Ｇhおよび基準電圧誤差補正値Ｅhの各初期値に基づいてさらに補正する。これにより、（１）式で算出された補正測定値Ｅから、ＡＤＣ部７ｃ固有のゲインエラーＧerrおよび基準電圧生成部７ｆが生成する基準電圧Ｅ０の各初期誤差が除去される。
　図４は、上記の補正が行われて得られる血糖値電流Ｉの測定誤差を、上記の補正が行われないで得られる血糖値電流Ｉの測定誤差と比較して示すグラフである。同グラフの横軸は血糖値測定装置１に入力される血糖値電流Ｉ、縦軸は各血糖値電流Ｉにおける測定誤差[％]を表す。また特性線Ｆは、上記の補正が行われないときの血糖値電流Ｉの測定誤差、特性線Ｇは、上記の補正が行われたときの血糖値電流Ｉの測定誤差を示す。同グラフに示されるように、補正が行われないときの特性線Ｆは５～６[％]程度の測定誤差が生じているが、補正が行われたときの特性線Ｇはほぼ０[％]程度の測定誤差になっている。このことから、本実施形態による血糖値測定装置１の有効性を確認することが出来た。
　このような本実施形態の血糖値測定装置１によれば、上記のように、図２，Ｓ１の処理手順で、ＩＶ変換回路６に血糖値電流Ｉを入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値から、ＡＤＣ部７ｃに動作基準電圧Ｅ１を入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値を減算することで、動作基準電圧Ｅ１を基準に振幅する血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａが算出される。また、図２，Ｓ２の処理手順で、ＩＶ変換回路６に動作基準電圧Ｅ１によって流れるオフセット電流を入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値から、ＡＤＣ部７ｃに動作基準電圧Ｅ１を入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値を減算することで、ＩＶ変換回路６のオフセット電圧補正値Ｂが算出される。そして、血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａからオフセット電圧補正値Ｂを減算することで、ＩＶ変換回路６およびＡＤＣ部７ｃのオフセット電圧Ｖoffの影響が除去された値のオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）が求められる。
　また、較正電圧Ｖcによって流れる較正電流をＩＶ変換回路６に入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値から、ＡＤＣ部７ｃに動作基準電圧Ｅ１を入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力されるＡＤ変換値を減算することで、較正電流を測定した値に相当する較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄが、動作基準電圧Ｅ１を基準に算出される。そして、このＩＶ変換電圧値Ｄからオフセット電圧補正値Ｂを減算することで、ＩＶ変換回路６およびＡＤＣ部７ｃのオフセット電圧Ｖoffの影響が除去された値のオフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）が求められる。また、ＡＤＣ部７ｃに較正電圧Ｖcおよび動作基準電圧Ｅ１をそれぞれ入力させたときにＡＤＣ部７ｃから出力される各ＡＤ変換値の差分を算出することで、動作基準電圧Ｅ１を基準にする較正電圧Ｖcの値が較正基準電圧Ｃとして求められる。オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）は、ＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrの影響を含んでいるが、ＡＤＣ部７ｃに直接入力される較正電圧Ｖcおよび動作基準電圧Ｅ１の差に相当する較正基準電圧値Ｃには、ＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrの影響が含まれていない。
　一方、オフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）も、ＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrの影響を含んでいるが、ＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrの影響が含まれていない較正基準電圧Ｃの、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）に対する比Ｋ（＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ））をゲインエラー補正係数として算出し、このゲインエラー補正係数Ｋをオフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）に乗算することで、ＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrの影響が除去された値の測定電圧値（＝（Ａ－Ｂ）×Ｋ）が算出される。オフセット除去測定値（Ａ－Ｂ）は、この測定電圧がキャリブレーション抵抗Ｒ１に印加されて流れる較正電流を測定した値に相当する。従って、図２，Ｓ４の処理手順で、この測定電圧値をキャリブレーション抵抗Ｒ１の抵抗値ｒで除算することで、正確な血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅ（＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒ）を求めることが可能になる。この結果、ＩＶ変換回路６およびＡＤＣ部７ｃの構成部品の製造ばらつきによるパラメータ変動に起因して発生する測定誤差、すなわち、ＩＶ変換回路６およびＡＤＣ部７ｃのオフセット電圧Ｖoffに起因する測定誤差、並びにＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrに起因する測定誤差を血糖値電流Ｉの測定値から除去することが出来る。
　また、血糖値電流Ｉの測定の都度、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅを上記のように算出することで、温度等の測定環境の変動および電源電圧の変動などによる血糖値測定装置１の特性変化分を含めて補正することが可能になる。このため、本実施形態の血糖値測定装置１によれば、微弱電流である血糖値電流Ｉの測定精度を、特許文献１に開示された従来の血糖値測定装置よりも、さらに高めることが可能になる。また、擬似抵抗を用いた従来の血糖値測定装置のように、較正ポイントが擬似抵抗の値の１ポイントに限定されるようなことはなく、血糖値電流Ｉの測定範囲全域にわたって血糖値電流Ｉの測定値を精度良く補正することができる。
　また、本実施形態の血糖値測定装置１では、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅは、（１）式のように、測定電圧値（＝（Ａ－Ｂ）×Ｋ）をキャリブレーション抵抗Ｒ１の値ｒで除算（＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒ）することで、算出される。従って、キャリブレーション抵抗Ｒ１に本実施形態のように高精度な抵抗を用い、キャリブレーション抵抗Ｒ１の抵抗値ｒを正確なものとすることで、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅはより正確なものになる。また、キャリブレーション抵抗Ｒ１だけに高精度な抵抗を用い、他の抵抗Ｒ２～Ｒ５を汎用抵抗とすることで、高性能な血糖値測定装置１を安価に提供することが出来る。
　また、本実施形態の血糖値測定装置１では、血糖値電流Ｉの測定の都度実測される血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧Ｖに等しい値が較正電圧Ｖcの値として用いられるので、血糖値電流Ｉの実測値に近い電流を生じさせる較正電圧Ｖcに基づいて、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅが算出される。このため、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅはより正確なものになる。また、ゲインエラー補正係数として用いられる、オフセット除去較正値（Ｄ－Ｂ）に対する較正基準電圧Ｃの比Ｋは、血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧Ｖに等しい較正電圧Ｖcによって流れる１つの電流入力について求められるので、ＩＶ変換回路６のゲインエラーＧerrがその入力に対して非線形に変化する場合であっても、血糖値電流Ｉを正確に補正することが出来る。
　また、本実施形態の血糖値測定装置１では、較正電圧発生部が第２ＤＡＣ部７ｅから構成されるので、第２ＤＡＣ部７ｅにデジタル値を入力するだけの簡単な処理で、所望のアナログ値の較正電圧Ｖcを簡単に発生させることができる。特に、本実施形態のように血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧Ｖに等しい値の較正電圧Ｖcを発生させる場合、血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧値Ａに等しい値のデジタル値を第２ＤＡＣ部７ｅに単に入力することで、血糖値電流ＩのＩＶ変換電圧Ｖに等しい値の較正電圧Ｖcを簡単に発生させることができる。
　また、本実施形態の血糖値測定装置１では、較正電圧発生部および測定用印加電圧発生部が１つの第２ＤＡＣ部７ｅから構成され、測定用印加電圧発生部の構成を較正電圧発生部に兼ねることが出来るので、血糖値測定装置１の構成を簡素化することが出来、血糖値測定装置１の製造原価を抑制することが出来る。
　また、本実施形態の血糖値測定装置１では、ＡＤＣ部７ｃがＭＣＵ７内に構成されることで、血糖値電流Ｉの測定時に、ＡＤＣ部７ｃ固有のゲインエラーＧerr、および基準電圧生成回路７ｆの基準電圧誤差の各影響を除去する補正は、出来ない。しかし、図２，Ｓ３の処理手順で予め測定されてＭＣＵ７のメモリ７ｂに記憶されたＡＤＣ部７ｃ固有のゲインエラー補正値Ｇh、およびＡＤ変換用基準電圧Ｅ０の誤差補正値Ｅhの各初期値を、Ｓ４の処理手順において算出される血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅに反映させることが出来る。このため、血糖値電流Ｉの補正測定値Ｅはより正確なものになる。
　本実施形態では、第２ＤＡＣ部７ｅによって血糖値センサ４にセンサ印加電圧Ｖsを印加することで、血糖値センサ４に血糖値電流Ｉを被測定電流として生じさせ、演算処理部７ａによって上記の演算処理を行うことで、血糖値電流Ｉの正確な測定値を取得する場合について、説明した。しかし、被測定電流となる微弱電流は血糖値電流Ｉに限定されることはない。例えば、血液中のコレステロール値や、尿酸値、免疫値などに応じて生成される微弱電流を被測定電流とするように構成することもできる。このような微弱電流を被測定電流とする微弱電流測定装置においても、上記の本実施形態による血糖値測定装置１と同様な作用効果が奏される。
　１…血糖値測定装置（微弱電流測定装置）
　２…回路基板
　３…センサコネクタ
　４…血糖値センサ
　５…入力切替回路
　６…ＩＶ変換回路
　６ａ…ＩＶ変換部
　６ｂ…電圧反転部
　７…マイクロ・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）
　７ａ…演算処理部
　７ｂ…メモリ
　７ｃ…ＡＤＣ部（ＡＤ変換部）
　７ｄ…第１ＤＡＣ部（ＤＡ変換部）
　７ｅ…第２ＤＡＣ部（ＤＡ変換部）
　７ｆ…基準電圧生成部
　７ｇ…マルチプレクサ
　７ｈ…ＧＰＩＯ
　Ｒ１…キャリブレーション抵抗（較正基準抵抗）　

Claims (7)

  1. 　オペアンプの入出力端子間に帰還抵抗が並列接続されて構成され、入力される電流を電圧に変換してＩＶ変換電圧として出力するＩＶ変換部と、
    　前記ＩＶ変換部の動作基準電圧を発生する動作基準電圧発生部と、
    　較正電圧を発生する較正電圧発生部と、
    　前記動作基準電圧が印加されて前記オペアンプのオフセット電圧との差分電圧によるオフセット電流を流す、前記帰還抵抗の抵抗値と等しい抵抗値を有するオフセット基準抵抗部と、
    　前記較正電圧が印加されて較正電流を流す、前記帰還抵抗の抵抗値と等しい抵抗値を有する較正基準抵抗部と、
    　前記ＩＶ変換部への入力を被測定電流または前記オフセット電流または前記較正電流のいずれかに切り替えるＩＶ変換入力切替部と、
    　前記ＩＶ変換電圧、前記動作基準電圧および前記較正電圧をそれぞれアナログ値からデジタル値に変換してＡＤ変換値として出力するＡＤ変換部と、
    　前記ＩＶ変換部に前記被測定電流を入力させたときの前記ＩＶ変換電圧のＡＤ変換値から前記動作基準電圧のＡＤ変換値を減算して前記被測定電流のＩＶ変換電圧値Ａを算出し、前記ＩＶ変換部に前記オフセット電流を入力させたときの前記ＩＶ変換電圧のＡＤ変換値から前記動作基準電圧のＡＤ変換値を減算してオフセット電圧補正値Ｂを算出し、前記較正電圧および前記動作基準電圧の各ＡＤ変換値の差分から較正基準電圧値Ｃを算出し、前記ＩＶ変換部に前記較正電流を入力させたときの前記ＩＶ変換電圧のＡＤ変換値から前記動作基準電圧のＡＤ変換値を減算して前記較正電流のＩＶ変換電圧値Ｄを算出し、式Ｋ＝Ｃ÷（Ｄ－Ｂ）よりゲインエラー補正係数Ｋを算出し、前記較正基準抵抗部の抵抗値をｒとしたときに式Ｅ＝｛（Ａ－Ｂ）×Ｋ｝÷ｒより前記被測定電流の補正測定値Ｅを算出する演算処理部と
    　を備える微弱電流測定装置。
  2. 　前記較正電圧発生部は、前記被測定電流の前記ＩＶ変換電圧に等しい値の前記較正電圧を発生することを特徴とする請求項１に記載の微弱電流測定装置。
  3. 　前記較正電圧発生部は、入力されるデジタル値をアナログ値に変換して出力するＤＡ変換部から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微弱電流測定装置。
  4. 　前記ＡＤ変換部はマイクロ・コントロール・ユニット内に構成され、前記ＡＤ変換部固有の予め測定されたゲインエラー補正値が前記マイクロ・コントロール・ユニットに記憶され、
    　前記演算処理部は前記補正測定値Ｅを前記ゲインエラー補正値に基づいてさらに補正する
    　ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の微弱電流測定装置。
  5. 　前記ＡＤ変換部はマイクロ・コントロール・ユニット内に構成され、前記ＡＤ変換部のＡＤ変換に用いられる基準電圧の予め測定された基準電圧誤差補正値が前記マイクロ・コントロール・ユニットに記憶され、
    　前記演算処理部は前記補正測定値Ｅを前記基準電圧誤差補正値に基づいてさらに補正する
    　ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の微弱電流測定装置。
  6. 　生体の化学反応を微弱電流に変換して前記ＩＶ変換入力切替部へ前記被測定電流として出力するセンサ部と、
    　前記センサ部へ印加する電圧を発生する測定用印加電圧発生部とを備える
    　ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の微弱電流測定装置。
  7. 　前記較正電圧発生部および前記測定用印加電圧発生部は、入力されるデジタル値をアナログ値に変換して出力する１つのＤＡ変換部から構成されることを特徴とする請求項６に記載の微弱電流測定装置。
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