JP4972956B2 - Biosensor system and measuring instrument - Google Patents
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Description
本発明は、バイオセンサチップに供給された生体物質の生体情報を測定するバイオセンサシステム及びその測定器に関する。 The present invention relates to a biosensor system for measuring biological information of a biological material supplied to a biosensor chip and a measuring device therefor.
従来、生体機能をエレクトロニクス分野に応用するバイオエレクトロニクスの研究が進んでいる。このバイオエレクトロニクス分野におけるバイオセンサチップは、生体の持つ優れた分子識別機能を利用したデバイスであり、化学物質を迅速にしかも簡便に測定できるものとして、将来有望視されている。かかるバイオセンサチップは、微量試料測定用センサとして応用され、例えば血糖値や尿糖値を測定して糖尿病を自己管理し、予防する家庭内健康診断(セルフケア)に使い捨て使用されたり、工業的には生産ライン上の商品の抜取品質検査等に用いられるなど応用分野は広い。 Conventionally, research on bioelectronics in which biological functions are applied to the electronics field has been progressing. The biosensor chip in the bioelectronics field is a device that uses an excellent molecular identification function of a living body, and is promising in the future as being capable of measuring chemical substances quickly and easily. Such a biosensor chip is applied as a sensor for measuring a small amount of sample. For example, the biosensor chip is used for a home health check (self-care) for self-management and prevention of diabetes by measuring a blood glucose level and a urine sugar level, or industrially. Is widely used in applications such as sampling quality inspection of products on the production line.
測定の具体例として、計測目的物質を含有する試料を採取して反応部に滴下し、例えば酵素反応によって発生した還元物を酸化することで、その酸化による素子電流値を取り出して検出する。この素子電流値に等価の測定値をデータテーブルを参照して求め、それを出力して表示するものである(特許文献1参照)。 As a specific example of measurement, a sample containing a measurement target substance is collected and dropped into a reaction part, and for example, a reduction product generated by an enzyme reaction is oxidized to detect and detect an element current value due to the oxidation. A measured value equivalent to the element current value is obtained by referring to a data table, and is output and displayed (see Patent Document 1).
このような素子電流値を測定する測定器には、センサチップがデバイス本体に挿入されて測定可能な状態になったか否かを認識する判断手段として、センサ挿入判別回路が設けられており、センサチップが挿入されたことを検知した後に、計測目的物質の素子電流値の測定値を測定するように構成されたものが提案されている。センサチップが挿入されたことを検知することが可能なバイオセンサデバイスの構成を図6に示す。 Such a measuring instrument for measuring the element current value is provided with a sensor insertion determination circuit as a determination means for recognizing whether or not the sensor chip is inserted into the device body and is in a measurable state. There has been proposed a device configured to measure a measured value of an element current value of a measurement target substance after detecting that a chip is inserted. FIG. 6 shows the configuration of a biosensor device that can detect that a sensor chip has been inserted.
図6に示すように測定器70は、主として、計測目的物質の血液から血糖値を測定する血糖値測定回路72、バイオセンサチップ60のセンサ電極62,63を介してこの血糖値測定回路72への電気的接続を可能にするコネクタ電極A及びコネクタ電極B、バイオセンサチップ60の挿入を判別するセンサ挿入判別回路71、バイオセンサチップ60のセンサ電極64を介してこのセンサ挿入判別回路71への電気的接続を可能にするコネクタ電極C及びコネクタ電極Dを備えている。
As shown in FIG. 6, the
一方、測定器70に挿入されるバイオセンサチップ60は、主として、コネクタ電極Aと接触するセンサ電極62、コネクタ電極Bと接触するセンサ電極63、コネクタ電極C及びコネクタ電極Dと接触するセンサ電極64、センサ電極62及び63と電気的に接続可能に跨るように形成された血糖値センサ部61を備えている。
On the other hand, the
バイオセンサチップ60を測定器70へ挿入すると、センサ電極64によってコネクタ電極Cとコネクタ電極Dとがショートすることによって、センサ挿入判別回路71はバイオセンサチップ60の挿入を判別する。センサ挿入を判別した後、ユーザが血糖値センサ部61に血液を滴下し、その滴下された血液の酵素反応によって電荷が生成される。そして、所定時間放置した後に血糖値測定回路72から所定の電圧が印加されると、酵素反応に応じた素子電流が流れる。この酸化によって発生した素子電流値と等価の値を測定器70の表示部(不図示)へ表示することによって、血糖値の測定が行われる。
When the
また、特許文献2には、サンプル片が適切に挿入されたかを判別するために、検知電極及び励起電極それぞれに2つの接点を設け、何れかの接点が短絡することによって、サンプル片が挿入されたかを検知するように設定されたバイオセンシングメータが開示されている。
Further, in
さらに、特許文献3には温度変化に対する電気抵抗値の変化の大きいサーミスタを用いて、測定センサの装着判定を行うように構成された測定装置が開示されている。測定装置側にサーミスタと温度検出回路を設け、測定センサが測定装置に装着されたときにサーミスタが温度検出回路に接続され、サーミスタからの温度測定信号に応じた電圧値の温度検出信号を出力することによって、測定センサの装着を判定する。
Furthermore,
しかしながら、図6に示す測定器70では、血糖値測定回路72側にコネクタ電極A及びBを備えるほか、センサ挿入判別回路用に新たにコネクタ電極C及びDの2つの電極を設けなければならない。また、特許文献2に記載の測定装置によれば、サンプル片が正しく挿入されたかを判定するために4つの接点を設ける必要がある。
このように、測定装置におけるセンサのための端子は4端子必要であり、メカニカルな接点数が増えると信頼性が低下し、製品寿命が短くなる。
また、特許文献1では、素子反応センサ部材(バイオセンサチップ)には3つの端子が必要であり、サイズが大きくなる。
However, in the
As described above, four terminals are required for the sensor in the measuring apparatus, and as the number of mechanical contacts increases, the reliability is lowered and the product life is shortened.
Moreover, in
そこで、本発明の目的とするところは、バイオセンサチップが挿入されたことを判別し、バイオセンサチップに供給された生体物質の生体情報を測定するバイオセンサシステム及びその測定器において、バイオセンサチップのサイズを小さくし、測定器の信頼性を向上させ、製品寿命を伸ばすことを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to determine that a biosensor chip has been inserted, and to measure biometric information of a biological material supplied to the biosensor chip and a measuring device thereof. The purpose is to improve the reliability of the measuring instrument and extend the product life.
上記課題を解決するために本発明に係るバイオセンサシステムは、バイオセンサチップと、前記バイオセンサチップに供給された生体物質の生体情報を測定する測定器と、を備えたバイオセンサシステムであって、
前記バイオセンサチップは、
複数のセンサ電極と電気的に接続するように形成され前記生体物質が供給される反応部とを有し、
前記測定器は、
前記バイオセンサチップの着脱を判別する挿入判別回路と、
前記生体情報を測定する生体情報測定回路と、
前記バイオセンサチップを挿入可能な挿入部と、
前記挿入判別回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第一センサ電極と接触するように設けられた挿入判別回路側コネクタ電極と、
前記生体情報測定回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第二センサ電極と接触するように設けられた測定回路側コネクタ電極と、
前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって前記第一センサ電極と電気的に接触するように設けられた接地電極と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a biosensor system according to the present invention is a biosensor system comprising a biosensor chip and a measuring instrument that measures biological information of a biological material supplied to the biosensor chip. ,
The biosensor chip is
A reaction portion formed to be electrically connected to a plurality of sensor electrodes and supplied with the biological material;
The measuring instrument is
An insertion determination circuit for determining attachment / detachment of the biosensor chip;
A biological information measuring circuit for measuring the biological information;
An insertion part into which the biosensor chip can be inserted;
An insertion determination circuit side connector electrode that is electrically connected to the insertion determination circuit and provided so as to contact the first sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A measurement circuit side connector electrode that is electrically connected to the biological information measurement circuit and is provided so as to contact the second sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
The biosensor chip includes a ground electrode provided so as to be in electrical contact with the first sensor electrode when the biosensor chip is inserted into the insertion portion.
また、センサ電極は、導電性金属よりも高い電気抵抗値のセンサ電極部材で形成されること、特にカーボンであることが好ましい。 In addition, the sensor electrode is preferably formed of a sensor electrode member having an electric resistance higher than that of the conductive metal, particularly carbon.
また、本発明に係る測定器は、バイオセンサチップの着脱を判別する挿入判別回路と、
生体情報を測定する生体情報測定回路と、
前記バイオセンサチップを挿入可能な挿入部と、
前記挿入判別回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第一センサ電極と接触するように設けられた挿入判別回路側コネクタ電極と、
前記生体情報測定回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第二センサ電極と接触するように設けられた測定回路側コネクタ電極と、
前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって前記第一センサ電極と電気的に接触するように設けられた接地電極と、を有することを特徴とする。
Further, the measuring instrument according to the present invention includes an insertion determination circuit for determining attachment / detachment of a biosensor chip,
A biological information measuring circuit for measuring biological information;
An insertion part into which the biosensor chip can be inserted;
An insertion determination circuit side connector electrode that is electrically connected to the insertion determination circuit and provided so as to contact the first sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A measurement circuit side connector electrode that is electrically connected to the biological information measurement circuit and is provided so as to contact the second sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
The biosensor chip includes a ground electrode provided so as to be in electrical contact with the first sensor electrode when the biosensor chip is inserted into the insertion portion.
さらに、前記測定器は、前記挿入判別回路側コネクタ電極に印加される電圧を参照電圧または接地電位に切り換える電圧切り換え手段を有し、前記電圧切り換え手段は、前記センサ挿入判別回路による前記バイオセンサチップの挿入判別の後に、接地電位に切り換えるように設定されていることを特徴とすることが好ましい。 Further, the measuring device has voltage switching means for switching a voltage applied to the connector electrode on the insertion determination circuit side to a reference voltage or a ground potential, and the voltage switching means is the biosensor chip by the sensor insertion determination circuit. It is preferable that the switch is set to the ground potential after the insertion determination.
本発明によれば、測定器が、接地電極をセンサ挿入判別回路と血糖値測定回路とで兼用する構成となっており、従来の測定器に設けられていた4つのコネクタ電極を3つに減らしたので、従来の測定器に比べて電極の端子数が減るので、メカニカルな接点が減り、信頼性が向上し、製品寿命が長くなる。
また、バイオセンサチップの第一センサ電極をセンサ挿入判別回路と血糖値測定回路とで共有することができるので、従来の3つの電極を2つに減らすことができるので、バイオセンサチップを小型化でき、製造コストを抑えることも可能である。
According to the present invention, the measuring instrument has a configuration in which the ground electrode is used as both the sensor insertion determination circuit and the blood glucose level measuring circuit, and the four connector electrodes provided in the conventional measuring instrument are reduced to three. Therefore, since the number of electrode terminals is reduced as compared with the conventional measuring instrument, the number of mechanical contacts is reduced, the reliability is improved, and the product life is extended.
In addition, since the first sensor electrode of the biosensor chip can be shared by the sensor insertion determination circuit and the blood glucose level measurement circuit, the conventional three electrodes can be reduced to two, thereby reducing the size of the biosensor chip. It is possible to reduce the manufacturing cost.
以下、本発明に係るバイオセンサシステム及びその測定器の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態では、バイオセンサチップに供給される生体物質の一例として血液を挙げ、測定器は、この血液中の血糖値を測定する測定器であるバイオセンサシステムを例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a biosensor system and a measuring device thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, blood is used as an example of the biological material supplied to the biosensor chip, and the measuring device is described using a biosensor system that is a measuring device that measures a blood glucose level in the blood as an example. .
図1は、本実施形態に係るバイオセンサシステムの外観斜視図である。
図2は、図1のバイオセンサシステムの主要部の構成を示すブロック図である。
図3は、本実施形態に係るバイオセンサシステムにおける血糖値測定処理を説明するフローチャートである。
図4は、本実施形態に係るバイオセンサシステムの主要部の等価回路図である。
図5は、本実施形態に係るバイオセンサシステムの測定器に印加される電圧の時間的経過を示したグラフである。
FIG. 1 is an external perspective view of the biosensor system according to the present embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part of the biosensor system of FIG.
FIG. 3 is a flowchart for explaining blood glucose level measurement processing in the biosensor system according to this embodiment.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the main part of the biosensor system according to the present embodiment.
FIG. 5 is a graph showing the time course of the voltage applied to the measuring instrument of the biosensor system according to the present embodiment.
まず、本実施形態に係るバイオセンサシステム10の外観について説明する。
図1に示すバイオセンサシステム10は、着脱可能なバイオセンサチップ20と、このバイオセンサチップ20が挿入されたことを判別し、バイオセンサチップ20に供給された血液(生体物質)中の血糖値(生体情報)を測定する測定器1とを備えている。
First, the external appearance of the
The
図1に示すように、測定器1は下部ケース2と上部ケース3とから構成される筐体4の前方中央に、バイオセンサチップ20が挿入される挿入部5が開口され、挿入部5を中心として左右後方には円形の操作ボタン6,6が設けられている。
As shown in FIG. 1, in the measuring
また、操作ボタン6,6のさらに後方には測定された血糖値を表示する矩形の表示部7が設けられている。詳細は後述するが、挿入部5にはバイオセンサチップ20が挿入されたとき、バイオセンサチップ20に設けられた各電極に対して、電気的に接触可能な電極(挿入判別回路側コネクタ電極13、測定回路側コネクタ電極11、接地電極12)が設けられている(図2参照)。
Further, a
図1に示すように、バイオセンサチップ20は、測定器1の挿入部5に挿入可能なスティック状の絶縁性基板24の上に、測定器1の挿入部5に挿入されたときに、その一部が測定器1の各電極と電気的に接触する第一センサ電極21と第二センサ電極22とが、長手方向に沿って略平行に設けられている。
As shown in FIG. 1, when the
さらに、測定器に挿入される側の反対側の端部近傍には、第一センサ電極21と第二センサ電極22とに電気的に接続可能に跨るように、血液(生体物質)が供給される反応部23が設けられている。
Furthermore, blood (biological substance) is supplied in the vicinity of the end opposite to the side inserted into the measuring instrument so as to be electrically connected to the
なお、各電極21、22は、測定器1の各電極と電気的に接触する部分及び血糖値センサ部23と電気的に接続する部分以外の部分は、絶縁物の被膜25で覆われるようにしてもよい。
The
次に、このバイオセンサチップ20の形成方法の一例を説明する。
バイオセンサチップ20の本体を形成する絶縁性基板24は、材料にセラミックス、ガラス、紙、生分解性材料(例えば、微生物生産ポリエステル等)、そしてポリエチレンテレフタレートなどのプラスチック材料が用いられる。
Next, an example of a method for forming the
The insulating
この絶縁性基板24上に、例えば酸化還元酵素等の酵素反応により発生する素子電流を取り出すために、前述の第一センサ電極21及び第2センサ電極22とからなる一対のセンサ電極をパターン形成する。これらのセンサ電極部材には銀、金、パラジウム、白金、ニッケル、銅、イリジウム等の導電性金属の他、導電性金属よりも電気抵抗値が高いがカーボンや導電性プラスチック(それ自体導電性を有するポリアセチレン、ポリ−ρ−フェニレン、ポリピロール、ポリチオフェンの他、導電性金属粒子を複合化したプラスチックも含む)等の非金属性の材料も使用できる。これらのセンサ電極部材をスクリーン印刷、貼付、蒸着、スパッタリングなどによりパターンを形成する。なお、バイオセンサチップ20は通常、使い捨て使用されるので、安価で電極形成が容易なカーボンがより好ましい。
On the insulating
血糖値センサ部23は、酸化還元酵素と電子伝達体(メディエータ)との混合物、例えばグルコースオキシダーゼとフェリシアン化カリウムとの混合物などで形成することができる。
The blood glucose
代表的な酸化還元酵素であるグルコースオキシダーゼを用いた使い捨てグルコースバイオセンサの場合、多くは被測定対象物のサンプルを採取して測定が行われる。 In the case of a disposable glucose biosensor using glucose oxidase, which is a typical oxidoreductase, in many cases, measurement is performed by collecting a sample of an object to be measured.
グルコース濃度を酸化還元反応による素子電流値で間接的に求める方法は周知であり、グルコースオキシダーゼ作用により、フェリシアンイオンを還元してフェロシアンイオンとすると同時にグルコノラクトンを生成させ、フェロシアンイオンを酸化させてその素子電流値を検出測定する。 The method of indirectly obtaining the glucose concentration by the device current value by the oxidation-reduction reaction is well known, and by the glucose oxidase action, ferricyan ion is reduced to ferrocyan ion, and at the same time, gluconolactone is generated, and ferrocyan ion is obtained. The device current value is detected and measured by oxidation.
次に、本実施形態に係るバイオセンサシステム10の主要部の構成について詳細に説明する。
図2に示すように、測定器1は、バイオセンサチップ20が測定器本体に挿入されて測定可能な状態になったか否かを認識する判断手段として、センサ挿入判別回路14を備えている。そして、バイオセンサチップ20が挿入されたことを検知した後に、計測目的物質である血液の素子電流値の測定値(すなわち、血糖値)を測定する血糖値測定回路15を備えている。
Next, the configuration of the main part of the
As shown in FIG. 2, the measuring
また、センサ挿入判別回路14に電気的に接続され、バイオセンサチップ20が挿入されることによって、バイオセンサチップ20に設けられた第一センサ電極21と接触するように設けられた挿入判別回路側コネクタ電極13を備えている。
Further, the insertion determination circuit side provided to come into contact with the
また、血糖値測定回路15に接続され、バイオセンサチップ20が挿入されることによって、バイオセンサチップ20に設けられた第二センサ電極22と接触するように設けられた測定回路側コネクタ電極11を備えている。
Further, the measurement circuit
さらに、接地電位GNDに接続され、バイオセンサチップ20が挿入されることによって、バイオセンサチップ20に設けられた第一センサ電極21と接触するように設けられた接地電極12を備えている。
Furthermore, a
以上のように、測定器1は、接地電極12をセンサ挿入判別回路14と血糖値測定回路15とで兼用する構成となっている。このように、従来の測定器に設けられていた4つのコネクタ電極を3つに減らしたので、本実施形態に係るバイオセンサシステムの測定器1は、従来の測定器に比べて電極の端子数が減るので、メカニカルな接点が減り、信頼性が向上し、製品寿命が長くなる。
As described above, the measuring
また、図2に示すように、バイオセンサチップ20側の第一センサ電極21もセンサ挿入判別回路14と血糖値測定回路15とで共有することができるので、従来の3つの電極を2つに減らすことができる。したがって、バイオセンサチップ20を小型化でき、製造コストを抑えることも可能である。
Further, as shown in FIG. 2, the
本実施形態では、測定器1にバイオセンサチップ20が挿入されると、挿入前の開回路状態から、挿入後の挿入判別回路側コネクタ電極13及び接地電位GNDに接続された接地電極12と第一センサ電極21との短絡による閉回路状態が形成され、参照電圧Refに接続されることによって挿入判別回路側コネクタ電極13及び接地電極12との間に電圧が印加され、センサ挿入判別回路14がバイオセンサチップ20の挿入を判別するようになっている。
In the present embodiment, when the
測定器1の全体の制御を行う部分としては、測定器1にマイコンによるCPU(中央演算処理装置)等からなる制御部(不図示)が設けられている。この制御部は、血糖値測定回路15で検出された素子電流を電圧値に変換する電流電圧変換回路、変換された電圧信号を増幅する増幅回路、その入力データ信号に基づいて演算処理する演算部等から構成され、演算部で処理された値を測定データとして表示部7へ表示するように構成されている。CPUでは各部各回路からI/Oポートを通して入出力される信号に基づいて全体的な制御を行う。
As a part for controlling the
また、挿入判別回路側コネクタ電極13とセンサ挿入判別回路14の間にはプルアップ抵抗R1が接続されており、プルアップ抵抗R1と参照電圧Refとの間には挿入判別回路側コネクタ電極13及び接地電極12とに印加される電圧を参照電圧Refあるいは接地電位GNDに切り換える電圧切り換え手段(以下、スイッチという)SWが設けられている。
In addition, a pull-up resistor R1 is connected between the insertion determination circuit
プルアップ抵抗R1を接続することによって、スイッチSWが参照電圧Refに接続された状態においてセンサ挿入判別回路14への入力レベルを「High」に設定することができる。
By connecting the pull-up resistor R1, the input level to the sensor
そして、スイッチSWが参照電圧Refに接続された状態のまま、バイオセンサチップ20が挿入部5から挿入されると、第一センサ電極21によって、挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12が短絡状態となり、センサ挿入判別回路14には「Low」が入力される。このように、センサ挿入判別回路14への入力レベルが「High」から「Low」へ変化することによって測定器1はバイオセンサチップ20が挿入部5から挿入されたことを判別することができる。
When the
ところで、バイオセンサチップ20は通常、使い捨て方式とされており、電極(第一センサ電極21及び第二センサ電極22)を金属で構成するとコスト高くなるので、できるだけ部材自体のコストや電極として製造するためのコストが安い部材(例えば、カーボン等)で構成されることが望まれる。
By the way, the
以下では、製造上簡単でかつ安価な部材であるカーボンで構成されたバイオセンサチップ20を例に挙げて説明する。
Hereinafter, the
カーボンは導電性金属と比較してより高い電気抵抗値を有する部材であるため、第一センサ電極21によって挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12とが短絡状態になると挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12間の電極間抵抗によって第一センサ電極21は電位を持つことになる。
Since carbon is a member having a higher electric resistance value than the conductive metal, when the insertion determination circuit
血糖値測定中に第一センサ電極21が電位(V0)を持つと、血糖値測定中には血糖値測定回路15から測定回路側コネクタ電極11と接地電極12との間に印加される所定の電圧(Vset)のみが印加されるはずのところ、第一センサ電極21の電位(−V0)も印加された状態になってしまう。
When the
このため本実施形態のように電極がカーボンで形成されるバイオセンサチップ20を採用する場合には、バイオセンサチップ20が測定器1の挿入部5に挿入され、センサ挿入判別回路14によるバイオセンサチップ20の挿入判別の後に、スイッチSWを参照電圧Refから接地電位GNDに切り換えることによって、挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12とが等電位になるように設定されている。すなわち、血糖値測定回路15による血糖値の測定中には、参照電圧Refが印加されない状態に設定されている。
For this reason, when the
図2に示した測定器1はスイッチSWを参照電圧Refから接地電位GNDに切り換えた状態であり、図4(A)はその等価回路を示している。
The measuring
第一センサ電極21及び第二センサ電極22の電気抵抗値を考慮した場合、第一センサ電極21が有する抵抗をR101(約2.7[KΩ])、第二センサ電極22が有する抵抗をR100(約2.7[KΩ])とする。
When the electric resistance values of the
挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12との間のカーボン電極抵抗をR102(約100[Ω])とし、R101≫R102とすると、挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12との間に常に参照電圧Refが印加された状態では挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12は第一センサ電極21を介して短絡されているため、第一センサ電極21には参照電圧RefがR1とR102とで分圧された電圧V0(=Ref×R102÷2(R1+R102))が印加されてしまう。
When the carbon electrode resistance between the insertion determination circuit
血糖値測定中の放置時間には0[V]を印加するはずが、接地電極12が接地電位GNDに設定されているため、接地電極12と測定回路側コネクタ電極11との間には接地電位GND(0V[V])−V0が印加されてしまう。
Although 0 [V] should be applied during the standing time during blood glucose level measurement, the ground potential is set between the
さらに、印加時間においては、血糖値測定回路15より所定の電圧(Vset)が印加されなければならないところ、接地電極12および測定回路側コネクタ電極11には(Vset)−V0が印加されることになってしまう。
Furthermore, during the application time, a predetermined voltage (Vset) must be applied from the blood glucose
このため測定された血糖値が低い値となって出力されてしまう場合が考えられるため、スイッチSWによって印加時間及び放置時間には参照電圧Refから接地電位GNDへ切り換えることによって挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12とを等電位になるように設定し、V0=0[V]となるように構成されている。
For this reason, there is a possibility that the measured blood glucose level is output as a low value. Therefore, the switch SW switches the reference voltage Ref to the ground potential GND during the application time and the leaving time, thereby inserting the connector electrode on the insertion determination circuit side. 13 and the
また、図4(B)に示す等価回路を実現することによっても同様の効果を得ることが可能である。すなわち、スイッチSWを挿入判別回路側コネクタ電極13とプルアップ抵抗R1との間に設け、挿入判別回路側コネクタ電極13を接地電位GNDに選択できるようにするか、あるいはセンサ挿入判別回路14が0[V]を出力するように構成することができる。
The same effect can be obtained by realizing the equivalent circuit shown in FIG. That is, the switch SW is provided between the insertion determination circuit
なお、第一センサ電極21及び第二センサ電極22はカーボン等の金属より高い電気抵抗値を有する部材によって形成する以外に、電気抵抗値が低い銀ペースト等によって形成すれば、挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12との電位差による測定誤差を少なくすることができ、スイッチSWを設ける必要がなくなり参照電圧Refから接地電位GNDへ切り換える作業を省略することができる。しかし、銀ペーストはカーボンよりも比較的高価であるため、バイオセンサチップのコストが高くなってしまう。
If the
また、参照電圧Refを常に印加させておくことによって、血糖値測定中においてバイオセンサチップ20が挿入部5から着脱されても、センサ挿入判別回路14の入力レベルが「Low」から「High」へ変化するので、バイオセンサチップ20が着脱されたことを容易に判別することが可能である。
Further, by constantly applying the reference voltage Ref, the input level of the sensor
次に、図2、図3及び図5を用いて測定器1による血糖値測定処理について説明する。
まず、バイオセンサチップ20を測定器1の挿入部5から挿入する(ステップS1)。
Next, blood glucose level measurement processing by the measuring
First, the
このバイオセンサチップ20の挿入段階では、採取された測定目的の血液が未だバイオセンサチップ20側の血糖値センサ部23に滴下されていない。
At the stage of inserting the
したがって、バイオセンサチップ20の第一センサ電極21と第二センサ電極22との間は開回路のままである。バイオセンサチップ20の挿入により、第一センサ電極21が測定器1側の挿入判別回路側コネクタ電極13及び接地電極12に接続され、同時に第二センサ電極22がコネ測定回路側コネクタ電極11に接続される。それによって短絡状態となって閉回路を形成し、センサ挿入判別回路14に参照電圧Refが接続され測定器1が起動される。
Accordingly, the circuit between the
制御部では、センサ挿入判別回路14の入力レベルが「High」から「Low」へ変化することによって、バイオセンサチップ20が挿入された旨を認識する(ステップS2)。
The control unit recognizes that the
このバイオセンサチップ20の挿入認定により、制御部から出力された制御信号によって接地電極12と測定回路側コネクタ電極11との間に電圧(Vset)が印加される。これと同時に、スイッチSWが参照電圧Refから接地電位GNDに切り換えられる(ステップS3)。
With this
次いで、測定目的の血液がバイオセンサチップ20の血糖値センサ部23上に滴下されると(ステップS4)、接地電極12と測定回路側コネクタ電極11が短絡状態になって閉回路を形成する。
Next, when blood for measurement is dropped onto the blood glucose
この閉信号によって制御部は血液の滴下を判断し(ステップS5)、それまで接地電極12と測定回路側コネクタ電極11間に印加していた電圧(Vset)供給を中断し放置させる(ステップS6)。
Based on this closing signal, the control unit determines that the blood is dropped (step S5), and interrupts the supply of the voltage (Vset) that has been applied between the
放置時間には測定目的の血液の化学変化により生成された電荷を蓄えるために印加電圧(Vset)の供給が中断される。これに同期して、制御部は、予め設定されている時間数値を起点にして、測定終了までの残り時間、例えば30秒を計数開始する。 In the standing time, the supply of the applied voltage (Vset) is interrupted in order to store the electric charge generated by the chemical change of blood to be measured. In synchronization with this, the control unit starts counting the remaining time until the end of measurement, for example, 30 seconds, starting from a preset time numerical value.
計数される残り時間はユーザが認識できるよう表示部7に表示される。残り時間が設定時間に達すると、再び接地電極12と測定回路側コネクタ電極11間に今度は反応用として予め設定された値の電圧(Vset)を印加する(ステップS7)。
The counted remaining time is displayed on the
この再度の電圧印加により、血糖値センサ部23上に滴下された血液は、酵素反応によって発生した還元物が酸化され、酸化により発生した素子電流値を検出して取り込む(ステップS8)。
By this voltage application again, the blood dropped on the blood glucose
電圧(Vset)を一定時間だけ印加した後、血糖値測定回路15では検出して取り込んだ素子電流値を電圧値に変換し、その変換電圧値を増幅回路にて増幅する。
After the voltage (Vset) is applied for a certain period of time, the blood glucose
この増幅電圧に対応したデータテーブルを参照し、演算部における算出結果のデータを表示部7に表示する。そして、再びスイッチSWを接地電位GNDから参照電圧Refに切り換える(ステップS9)。
With reference to the data table corresponding to the amplified voltage, the calculation result data in the calculation unit is displayed on the
測定結果のデータを一定時間表示後、スイッチSWを接地電位GNDから参照電圧Refに切り換えることによって、バイオセンサチップ20が測定器1から取り外された場合には、センサ挿入判別回路14の入力レベルが「Low」から「High」へ変化するためバイオセンサチップ20の取り外しを認識して測定器1を自動的にオフすることが可能である。
After the measurement result data is displayed for a certain period of time, when the
なお、バイオセンサチップ20を取り外さずに放置状態にしても、所定時間取り外されなかった場合には測定器1を自動的にオフにするように設定することもできる。
Even if the
図5に示すように、本実施形態ではバイオセンサチップ20の挿入を認識した後に、スイッチSWが参照電圧Refから接地電位GNDへ切り換えられ、血糖値を測定した後に、再度接地電位GNDから参照電圧Refに切り換えられるように構成されている(図5中の点線で示した電圧変化参照)。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, after the insertion of the
したがって、バイオセンサチップ20の挿入から血糖値を測定するまでの間は、カーボンで形成された第一センサ電極21による挿入判別回路側コネクタ電極13と接地電極12との間の電極間抵抗に基づく電位差が生じないように構成されている。
Therefore, from the insertion of the
したがって、放置時間(ステップS6)には、印加電圧は0[V]に設定され、印加時間(ステップS7)には所定の電圧(Vset)が確実に印加されるように設定されているので、より正確な血糖値(測定値)を得ることが可能となる。 Therefore, the application voltage is set to 0 [V] during the standing time (step S6), and the predetermined voltage (Vset) is set to be applied reliably during the application time (step S7). A more accurate blood sugar level (measured value) can be obtained.
センサ挿入判別回路によるバイオセンサチップの挿入判別の後に、挿入判別回路側コネクタ電極に印加される電圧を参照電圧から接地電位に切り換えるように設定される電圧切り換え手段(スイッチSW)を設けることにより、バイオセンサチップの挿入から生体情報を測定するまでの間は、挿入判別回路側コネクタ電極と接地電極とが第一センサ電極を介して接続されることによる(導電性金属よりも高い電気抵抗値の部材である第一センサ電極分の)電位差が生じないので、より正確な測定値を得ることが可能である。 By providing a voltage switching means (switch SW) that is set to switch the voltage applied to the connector electrode on the insertion determination circuit side from the reference voltage to the ground potential after the insertion determination of the biosensor chip by the sensor insertion determination circuit, Between the insertion of the biosensor chip and the measurement of biological information, the insertion discrimination circuit side connector electrode and the ground electrode are connected via the first sensor electrode (having a higher electric resistance value than that of the conductive metal). Since a potential difference (for the first sensor electrode which is a member) does not occur, a more accurate measurement value can be obtained.
1 測定器
5 挿入部
11 測定回路側コネクタ電極
13 挿入判別回路側コネクタ電極
12 接地電極
14 センサ挿入判別回路
15 血糖値測定回路(生体情報測定回路)
Ref 参照電圧
GND 接地電位
20 バイオセンサチップ
21 第一センサ電極
22 第二センサ電極
23 血糖値センサ部(生体物質センサ部)
R1 プルアップ抵抗
SW スイッチ(電圧切り換え機構)
DESCRIPTION OF
Ref Reference voltage GND Ground potential 20
R1 pull-up resistor SW switch (voltage switching mechanism)
Claims (4)
前記バイオセンサチップは、
複数のセンサ電極と電気的に接続するように形成され前記生体物質が供給される反応部を有し、
前記測定器は、
基準電圧源と、
前記バイオセンサチップの着脱を判別する挿入判別回路と、
前記挿入判別回路へ供給される電圧を、前記基準電圧源から供給される第1の電位と、前記第1の電位とは異なる第2の電位との間で切り替えるスイッチと、
前記生体情報を測定する生体情報測定回路と、
前記バイオセンサチップを挿入可能な挿入部と、
前記挿入判別回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第一センサ電極と接触するように設けられた挿入判別回路側コネクタ電極と、
前記生体情報測定回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第二センサ電極と接触するように設けられた測定回路側コネクタ電極と、
前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって前記第一センサ電極と電気的に接触するように設けられた接地電極と、
を有し、
前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されていない時、前記スイッチは前記基準電圧源側に接続され、
前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されたことを前記挿入判別回路が検出した後、前記スイッチは前記第2の電位に接続されることを特徴とするバイオセンサシステム。 A biosensor system comprising: a biosensor chip; and a measuring instrument that measures biological information of a biological material supplied to the biosensor chip,
The biosensor chip is
A reaction part formed to be electrically connected to a plurality of sensor electrodes and supplied with the biological material;
The measuring instrument is
A reference voltage source;
An insertion determination circuit for determining attachment / detachment of the biosensor chip;
A switch for switching a voltage supplied to the insertion determination circuit between a first potential supplied from the reference voltage source and a second potential different from the first potential;
A biological information measuring circuit for measuring the biological information;
An insertion part into which the biosensor chip can be inserted;
An insertion determination circuit side connector electrode that is electrically connected to the insertion determination circuit and provided so as to contact the first sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A measurement circuit side connector electrode that is electrically connected to the biological information measurement circuit and is provided so as to contact the second sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A ground electrode provided to be in electrical contact with the first sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
I have a,
When the biosensor chip is not inserted into the insertion portion, the switch is connected to the reference voltage source side,
After said biosensor chip is detected by the insertion determining circuit that is inserted into the insertion portion, the switch biosensor system characterized in Rukoto connected to the second potential.
バイオセンサチップの着脱を判別する挿入判別回路と、
生体情報を測定する生体情報測定回路と、
前記バイオセンサチップを挿入可能な挿入部と、
前記挿入判別回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第一センサ電極と接触するように設けられた挿入判別回路側コネクタ電極と、
前記生体情報測定回路に電気的に接続され、前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって第二センサ電極と接触するように設けられた測定回路側コネクタ電極と、
前記バイオセンサチップが前記挿入部に挿入されることによって前記第一センサ電極と電気的に接触するように設けられた接地電極と、
挿入判別回路側コネクタ電極に印加される電圧を、前記基準電圧源から供給される参照電圧または接地電位に切り換え可能な電圧切り換え手段を有し、
前記電圧切り換え手段は、前記挿入判別回路による前記バイオセンサチップの挿入判別の後に、前記参照電圧から前記接地電位に切り換えるように設定されたことを特徴とする測定器。 A reference voltage source;
An insertion discriminating circuit for discriminating whether the biosensor chip is attached or detached;
A biological information measuring circuit for measuring biological information;
An insertion part into which the biosensor chip can be inserted;
An insertion determination circuit side connector electrode that is electrically connected to the insertion determination circuit and provided so as to contact the first sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A measurement circuit side connector electrode that is electrically connected to the biological information measurement circuit and is provided so as to contact the second sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A ground electrode provided to be in electrical contact with the first sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
Voltage switching means capable of switching a voltage applied to the insertion discriminating circuit side connector electrode to a reference voltage or a ground potential supplied from the reference voltage source;
The measuring device , wherein the voltage switching means is set to switch from the reference voltage to the ground potential after the insertion determination circuit determines the insertion of the biosensor chip .
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