JP2009121996A - Biosensor system and measuring instrument therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオセンサチップに供給される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たりす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).
ところで、バイオセンサチップを用いて生体物質に基づく生体情報を測定するバイオセンサシステムの基本回路として、図５に示すものがある。このバイオセンサシステムは、バイオセンサチップ1と、このバイオチップセンサ１に供給された生体物質の生体情報を測定する測定器２とからなる。これらのうち、バイオセンサチップ１は、複数のセンサ電極３ａ、３ｂに接続するように設けられ、かつ生体物質が供給（滴下）される反応部４を備えている。
Incidentally, a basic circuit of a biosensor system for measuring biological information based on a biological substance using a biosensor chip is shown in FIG. This biosensor system includes a biosensor chip 1 and a measuring instrument 2 that measures biological information of a biological substance supplied to the biochip sensor 1. Among these, the biosensor chip 1 includes a
反応部４は、例えば血糖値反応用として構成されるものでは、酸化還元酵素と電子伝導体（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ュームとの混合物により形成される。
また、測定器２は、挿入部５と、コネクタ電極６ａ、６ｂと、電圧切り替えスイッチ７と、増幅回路８と、アナログ／ディジタル変換回路（以下、ＡＤＣという）９、生体情報測定部１０、スイッチ切り替え信号出力部１１及びメモリ１５を含む制御部１２と、を備えている。
For example, the
The measuring instrument 2 includes an insertion portion 5,
これらのうち、挿入部５は、バイオセンサチップ１の先端部が挿入可能な形態をなす。コネクタ電極６ａ、６ｂはバイオセンサチップ１が挿入部５に挿入されることによって、センサ電極３ａ、３ｂと接触するように設けられている。コネクタ電極６ｂは接地されている。電圧切り替えスイッチ７は、制御部１２側で設定される参照電圧（Ｖｒｅｆ）及び接地電位のいずれかを、所定のタイミングで反応部４に対して切り替え入力するように機能する。
Among these, the insertion part 5 makes the form in which the front-end | tip part of the biosensor chip 1 can be inserted. The
また、増幅回路８はその非反転入力端子（＋）に参照電圧（Ｖｒｅｆ）が印加された時に、反応部４からの電流が反転入力端子（−）に入力すると、電圧に変換された出力値を前記制御部１２へ出力するように機能する。
生体情報測定部１０は増幅回路８の出力値が入力するように接続されており、増幅回路８の出力値をアナログ／ディジタル変換回路９を介して受け、そのディジタル情報に基づいて生体情報を測定するように機能する。
Further, when the reference voltage (Vref) is applied to the non-inverting input terminal (+) of the
The biological
この生体情報測定部１０は、測定した生体情報をメモリ１５に格納されたデータテーブルを参照して所定の生体情報である血糖値等に変換し、表示部２５に表示させるよう機能する。
スイッチ切り替え信号出力部１１は、所定の制御手順に従って電圧切り替えスイッチ７を切り替えるように機能する。
The biological
The switch change
増幅回路８は、オペアンプ（演算増幅器）１３及びこのオペアンプ１３の反転入力端子（−）と出力端子とを結ぶ帰還抵抗（増幅率設定用）１４とを備える。オペアンプ１３の反転入力端子（−）はコネクタ電極６ａに接続され、非反転入力端子（＋）は電圧切り替えスイッチ７を介して参照電圧（Ｖｒｅｆ）又は接地電位(ＧＮＤ)に選択的に接続可能になっている。
The
電圧切り替えスイッチ７が、接地電位(ＧＮＤ)側に接続される場合には、オペアンプ１３、センサ電極３ａ、３ｂ及びコネクタ電極６ａ、６ｂを介して反応部４に印加される電圧は０［Ｖ］である。
When the voltage switch 7 is connected to the ground potential (GND) side, the voltage applied to the
一方、電圧切り替えスイッチ７が参照電圧（Ｖｒｅｆ）側に接続される場合には、その参照電圧（Ｖｒｅｆ）がオペアンプ１３、センサ電極３ａ、３ｂ、コネクタ電極６ａ、６ｂを介して反応部４に印加される。この参照電圧の印加によって反応部４の両端に電位差が生じることによって流れる電流値は増幅回路８によって電圧の出力値に変換されて、制御部１２に入力する。
On the other hand, when the voltage changeover switch 7 is connected to the reference voltage (Vref) side, the reference voltage (Vref) is applied to the
図６は、バイオセンサチップ１及び測定器２を備えたバイオセンサシステム全体の概略を示す斜視図である。図６において、測定器２は、下部ケース２１と上部ケース２２とから構成された筐体２３をなす。この筐体２３の前方中央部にはバイオセンサチップ１が挿入される前記挿入部５が開口するように設けられている。
また、この挿入部５を中心として左右の後方には円形の操作ボタン２４が設けられている。これらの操作ボタン２４のさらに後方には、測定値等を表示するための矩形の表示部２５が設けられている。
FIG. 6 is a perspective view showing an outline of the entire biosensor system including the biosensor chip 1 and the measuring device 2. In FIG. 6, the measuring instrument 2 forms a
In addition,
前記挿入部５には、バイオセンサチップ１のセンサ電極３ａ、３ｂに電気的に接触可能なコネクタ電極６ａ、６ｂが設けられている。これらの電極３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂには、金、銀、白金、パラジューム、ニッケル、銅、イリジューム等の導電性金属のほか、カーボンや導電プラスチックなどの非金属材料が用いられる。
The insertion portion 5 is provided with
一方、バイオセンサチップ１は、測定器２の挿入部５に挿入可能な、スティック状の絶縁基板２６と、この絶縁基板２６上に設けられた２つのセンサ電極３ａ、３ｂとを備える。挿入部５に挿入される側とは反対側の端部には、センサ電極３ａ、３ｂに電気的に接続可能に跨る、生体物質供給(滴下)用の反応部４が設けられている。
On the other hand, the biosensor chip 1 includes a stick-like
次に、このバイオセンサシステムの動作を、図7のタイミングチャートを参照しながら説明する。
まず、制御部１２のスイッチ切り替え信号出力部１１が出力するスイッチ切り替え信号により、電圧切り替えスイッチ７を参照電圧側に切り替え、この状態で、バイオセンサチップ１を測定器２の挿入部５に挿し込む。
このとき参照電圧（Ｖｒｅｆ）はオペアンプ１３（非反転入力端子（＋）及び反転入力端子（−））と、センサ電極３ａ、３ｂ及びコネクタ電極６ａ、６ｂを介して反応部４に加えられる。
Next, the operation of this biosensor system will be described with reference to the timing chart of FIG.
First, the voltage switching switch 7 is switched to the reference voltage side by the switch switching signal output from the switch switching
At this time, the reference voltage (Vref) is applied to the
このようにバイオセンサチップ１を挿入部５へ挿入した後、さらに所定時間経過したｔ２時において反応部４上に生体物質、ここでは血液を供給(滴下)する。この血液の滴下によって反応部４に瞬間的なパルス状の電流が流れる（図７（ｂ）、（ｃ））。
After inserting the biosensor chip 1 into the insertion portion 5 in this way, a biological substance, here blood, is supplied (dropped) onto the
制御部１２は、上記のパルス状の電流のピークが血液滴下判別閾値Ｌ（例えば０．１μＡ）を越えたことを検出すると、スイッチ切り替え信号出力部１１からスイッチ切り替え信号を出力し、上記パルス状の電流がほぼ収まったｔ２の時点で、電圧切り替えスイッチ７を参照電圧から接地電位に切り替える。これにより、オペアンプ１３及びセンサ電極３ａ、３ｂ及びコネクタ電極６ａ、６ｂを介して反応部４に加えられる電圧は０［Ｖ］に瞬時に低下する。
制御部１２は、反応部４に加える電圧０［Ｖ］を予め設定された時間（ｔ３まで）維持し、この間に血液の化学(酵素)反応により生成される電荷を反応部４に蓄積させる。
When the
The
次に、制御部１２は、ｔ２から所定時間経過したｔ３に、再び電圧切り替えスイッチ７を参照電圧側に切り替える。これにより、反応部４の両端には、図７（ａ）に示すように、ｔ３からｔ４を超える所定時間中、一定値の参照電圧（Ｖｒｅｆ）が印加される。これにより反応部４には酵素反応に基づく電荷量生成に応じた、図７（ｂ）、（ｃ）に示すような反応電流が流れる。また、この反応電流値に帰還抵抗１４の抵抗値を乗算した印加電圧が前述のように制御部１２に印加される。
Next, the
前記反応電流は、参照電圧の印加時に鋭く所定レベルに立ち上がった後、反応部４における前記電荷の放電時定数に従って徐々に漸減していく傾向にある。この反応電流の漸減動作終盤付近の所定タイミングｔ４における反応電流値をそれぞれ採取し、これを、メモリ１５に格納されたデータテーブルを参照して等価の生体情報値（血糖値等）に変換し、表示部２５に表示する。なお、採取された反応電流値（測定値）は、前記血糖値の高低に応じた値ｋ１、ｋ２となる。
ところで、前記の血液滴下時のパルス状の電流のピーク値は、血糖値に比例して大きくなる。よって、図７（ｂ）のように、血糖値が（比較的）高い場合には、このピーク値が血液滴下判別閾値Ｌ（例えば０．１μＡ）を越えるため、血液滴下を確実に検出することができる。しかしながら、図７（ｃ）のように、血糖値が（比較的）低い場合には、このピーク値が血液滴下判別閾値Ｌよりも低くなり、血液の滴下が検出されず、測定器自身は滴下状態のまま動作しなくなる。そのため、血液滴下判別閾値Ｌを下げることで、滴下判定を行おうとすれば、血液滴下されないにもかかわらず、外来ノイズにより滴下されたと誤認識され、誤った判定結果を表示するおそれがある。 By the way, the peak value of the pulsed current at the time of dropping the blood increases in proportion to the blood glucose level. Therefore, as shown in FIG. 7B, when the blood glucose level is (relatively) high, this peak value exceeds the blood drop determination threshold L (for example, 0.1 μA), so that blood drop is reliably detected. Can do. However, as shown in FIG. 7C, when the blood glucose level is (relatively) low, this peak value becomes lower than the blood drop determination threshold L, and no drop of blood is detected. It will not work in the state. Therefore, if an attempt to make a drop determination is made by lowering the blood drop determination threshold L, it may be erroneously recognized that the drop has been dropped due to external noise even though no blood is dropped, and an erroneous determination result may be displayed.
本発明の目的とするところは、反応部に滴下される血液が持つ血糖値などの生体物質の測定対象値が低い場合にも、その生体物質の反応部への滴下を確実に検出可能にすることにある。 The object of the present invention is to make it possible to reliably detect dripping of a biological substance on the reaction part even when the measurement target value of the biological substance such as a blood sugar level of blood dropped on the reaction part is low. There is.
前記目的達成のために、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、この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設けられ、かつ前記生体物質が供給される反応部を有し、
前記測定器は、
前記バイオセンサチップの挿入が可能な挿入部と、
該挿入部に前記バイオセンサチップが挿入されることによって、前記センサ電極と接触するように設けられたコネクタ電極と、
前記反応部に対して印加する印加電圧を切り替えて供給する電圧切り替え供給部と、
前記反応部の反応電流値を測定する生体情報測定部と、を有し、
前記生体情報測定部は、
前記挿入部へのバイオセンサチップの挿入によって、前記反応部に対し前記電圧切り替え供給部が第１のレベルの印加電圧を印加し、
次いで、前記反応部に生体物質を供給した後、該反応部に対し前記電圧切り替え供給部が所定時間接地電位を印加し、
さらに前記生体物質の酵素反応による電荷の生成を促した後、前記電圧切り替え供給部が前記第１レベルよりも低い第２レベルの印加電圧を印加する手段を有し、
前記反応部の電荷放出による反応電流値を測定することを特徴とする。
To achieve the above object, 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 provided so as to be electrically connected to a plurality of sensor electrodes, and has a reaction part to which the biological material is supplied,
The measuring instrument is
An insertion part capable of inserting the biosensor chip;
A connector electrode provided in contact with the sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A voltage switching supply unit that switches and supplies an applied voltage to be applied to the reaction unit;
A biological information measuring unit that measures a reaction current value of the reaction unit,
The biological information measuring unit is
By inserting the biosensor chip into the insertion unit, the voltage switching supply unit applies a first level applied voltage to the reaction unit,
Next, after supplying the biological material to the reaction unit, the voltage switching supply unit applies a ground potential to the reaction unit for a predetermined time,
Furthermore, after urging the generation of electric charges by the enzymatic reaction of the biological material, the voltage switching supply unit has means for applying a second level applied voltage lower than the first level,
It is characterized in that a reaction current value due to charge discharge of the reaction part is measured.
さらに、前記バイオセンサシステムは、前記電圧切り替え供給部は、ディジタル／アナログ変換回路であることを特徴とすることが好ましい。 Further, the biosensor system is preferably characterized in that the voltage switching supply unit is a digital / analog conversion circuit.
また、本発明に係る測定器は、複数のセンサ電極と電気的に接続するように設けられ、かつ生体物質が供給される反応部を有するバイオセンサチップの挿入部と、
該挿入部に前記バイオセンサチップが挿入されることによって、前記センサ電極と接触するように設けられたコネクタ電極と、
前記反応部に対して印加する印加電圧を切り替えて供給する電圧切り替え供給部と、
前記反応部の反応電流値を測定する生体情報測定部と、を有し、
前記生体情報測定部は、
前記挿入部へのバイオセンサチップの挿入によって、前記反応部に対し前記電圧切り替え供給部が第１のレベルの印加電圧を印加し、
次いで、前記反応部に生体物質を供給した後、該反応部に対し前記電圧切り替え供給部が所定時間接地電位を印加し、
さらに前記生体物質の酵素反応による電荷の生成を促した後、前記電圧切り替え供給部が前記第１レベルよりも低い第２レベルの印加電圧を印加する手段を有し、
前記反応部の電荷放出による反応電流値を測定することを特徴とする。
Further, the measuring device according to the present invention is provided so as to be electrically connected to a plurality of sensor electrodes, and a biosensor chip insertion portion having a reaction portion to which a biological material is supplied,
A connector electrode provided in contact with the sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A voltage switching supply unit that switches and supplies an applied voltage to be applied to the reaction unit;
A biological information measuring unit that measures a reaction current value of the reaction unit,
The biological information measuring unit is
By inserting the biosensor chip into the insertion unit, the voltage switching supply unit applies a first level applied voltage to the reaction unit,
Next, after supplying the biological material to the reaction unit, the voltage switching supply unit applies a ground potential to the reaction unit for a predetermined time,
Furthermore, after urging the generation of electric charges by the enzymatic reaction of the biological material, the voltage switching supply unit has means for applying a second level applied voltage lower than the first level,
It is characterized in that a reaction current value due to charge discharge of the reaction part is measured.
さらに、前記測定器は、前記電圧切り替え供給部は、ディジタル／アナログ変換回路であることを特徴とすることが好ましい。 Further, the measuring device is preferably characterized in that the voltage switching supply unit is a digital / analog conversion circuit.
本発明によれば、個人差により生体物質の測定対象値が低い場合であっても、生体物質の滴下を正しく検出することができ、続く生体物質の放置および反応部における電荷の蓄積処理を適正化することができる。 According to the present invention, even when the measurement target value of the biological material is low due to individual differences, the dripping of the biological material can be detected correctly, and the subsequent storage of the biological material and the charge accumulation process in the reaction unit are appropriate. Can be
以下に、本発明の実施形態によるバイオセンサシステムを、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の実施形態では、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上げ、測定器が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して説明する。 Hereinafter, a biosensor system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, blood is raised as an example of a biological material supplied to a biosensor chip, and a biosensor system in which the measuring device is a measuring device that measures a blood glucose level in the blood will be described as an example. .
図１は、本発明の実施形態に係るバイオセンサシステムを示すブロック図、図２は、本発明の実施形態に係るバイオセンサシステム各部における電流、電圧のタイミングチャート、図３は、図２における反応電流の詳細を示す波形図である。 1 is a block diagram showing a biosensor system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart of current and voltage in each part of the biosensor system according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a reaction in FIG. It is a wave form diagram which shows the detail of an electric current.
図１において、バイオセンサシステムは、バイオセンサチップ１とこのバイオセンサチップ１に供給される血液（生体物質）の生体情報を測定する測定部２Ａと、を備える。これらのうち、バイオセンサチップ１はセンサ電極３ａ、３ｂ及び反応部４を有し、図５に示したものと同一の接続形態である。
また、測定器２Ａは、コネクタ電極６ａ、６ｂ、オペアンプ（演算増幅器）１３及び帰還抵抗１４からなる増幅回路８、制御部１２を有する。
In FIG. 1, the biosensor system includes a biosensor chip 1 and a measurement unit 2 </ b> A that measures biological information of blood (biological material) supplied to the biosensor chip 1. Among these, the biosensor chip 1 has
The measuring
制御部１２はＡＤＣ９、生体情報測定部１０、メモリ１５のほかに、電圧切り替え供給部であるディジタル／アナログ変換回路（以下、ＤＡＣという）１６を有する。これらのうち、生体情報測定部９は、前述と同様に、参照電圧の入力時に挿入部５へのバイオセンサチップ１の挿入によって、反応部４に対する印加電圧を第１レベルに立ち上げ、反応部４に血液を供給した後、この反応部４に対する印加電圧を所定時間接地電位に放置して、前記血液の酵素反応による電荷の生成を促し、前記第１レベルよりも低い第２レベルの印加電圧を印加して、所定時間内における反応部４の電荷放出による反応電流値を測定するものである。
In addition to the
ＤＡＣ１６（電圧切り替え供給部）は、接地電位以上のレベル可変の電圧を簡単に生成することができ、生成した電圧をオペアンプ１３の正入力端子に入力することができる。これにより、オペアンプ１３、センサ電極３ａ、３ｂおよびコネクタ電極６ａ、６ｂを介して反応部４に印加する電圧を任意に設定することができる。
The DAC 16 (voltage switching supply unit) can easily generate a level variable voltage equal to or higher than the ground potential, and can input the generated voltage to the positive input terminal of the
従って、本発明の実施形態では、バイオセンサチップ１の挿入部５への挿入タイミングｔ１から血液滴下時を含む所定時間は、印可電圧を電圧α（第１レベル）に設定でき、ｔ３からｔ４を含む期間は、電圧αより低い電圧β（第２レベル）に設定することができる。 Therefore, in the embodiment of the present invention, the applied voltage can be set to the voltage α (first level) for a predetermined time including the time of blood dropping from the insertion timing t1 of the biosensor chip 1 to the insertion portion 5, and t3 to t4 can be set. The including period can be set to a voltage β (second level) lower than the voltage α.
次に本発明の実施形態に係るバイオセンサシステムの動作を、図２のタイミングチャートを参照しながら説明する。
まず、バイオセンサチップ１を測定器２Ａの挿入部５に挿し込んだｔ１の時点で、制御部１２のＤＡＣ１６から印可電圧が出力される。
このとき、前記印可電圧はオペアンプ１３と、センサ電極３ａ、３ｂ及びコネクタ電極６ａ、６ｂを介して反応部４に加えられる。
Next, the operation of the biosensor system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the timing chart of FIG.
First, an applied voltage is output from the
At this time, the applied voltage is applied to the
このため、この印可電圧によって反応部４に電流が流れ、この電流が増幅回路８の前記帰還抵抗１４に流れる。増幅回路８の出力側には、印可電圧に対し帰還抵抗値と反応部４に流れる電流との積の電圧を加えた（第１レベルの）印加電圧αが得られ、この印加電圧αが図２（ａ）において、ｔ１に制御部１２の生体情報測定部１０に入力される。
Therefore, a current flows through the
このようにバイオセンサチップ１を挿入部５へ挿入した後、所定時間経過したｔ２の時点で反応部４上に生体物質、ここでは血液を供給(滴下)する。この血液の滴下によって反応部４に瞬間的なパルス状の電流が流れる。
制御部１２は、上記のパルス状の電流のピークが血液滴下判別閾値Ｌ（例えば０．１μＡ）を越えたことを検出することにより、血液の滴下を認識する。
After inserting the biosensor chip 1 into the insertion portion 5 in this way, a biological material, here blood, is supplied (dropped) onto the
The
上記の血液の滴下時に流れるパルス状の電流のピークは、血糖値に比例して大きくなる。よって、図２（ｂ）のように、血糖値が（比較的）高い場合には、このピーク値が血液滴下判別閾値Ｌ（例えば０．１μＡ）を越えるため、血液滴下を確実に検出することができる。これに対して、図２（ｃ）のように、血糖値が（比較的）低い場合には、このピーク値が低くなってしまうが、本実施の形態では、ＤＡＣ１６によってｔ１時に印加される印加電圧は、図２（ａ）に示すように、β（０．３［Ｖ］〜０．７［Ｖ］のうちの例えば、０．６［Ｖ］）よりも高い電圧α（０．７［Ｖ］以上の例えば、１．０［Ｖ］）に設定される。
このような印加電圧の高めの設定によって、反応部４に対する血液の滴下時に、パルス状の電流のピークは、血糖値が低い場合であっても、図２（ｃ）に示すように血液滴下判別閾値Ｌを超えるレベルに至ることとなる。
The peak of the pulsed current that flows when the blood is dropped becomes larger in proportion to the blood glucose level. Therefore, as shown in FIG. 2B, when the blood glucose level is (relatively) high, this peak value exceeds the blood drop determination threshold L (for example, 0.1 μA), so that blood drop is reliably detected. Can do. On the other hand, as shown in FIG. 2C, when the blood glucose level is (relatively) low, this peak value becomes low. In this embodiment, the application applied at t1 by the
With such a high applied voltage setting, when blood is dripped into the
そして、放置時間後のｔ３からの電圧βの印加による反応電流は、印加電圧が電圧βに基づくものであるため、従来例（図７（ｂ））と同様の測定結果が得られる。 Then, the reaction current due to the application of the voltage β from t3 after the standing time is based on the voltage β, so that the measurement result similar to the conventional example (FIG. 7B) is obtained.
血液滴下の検知タイミングに続いて生体情報測定部１０は、反応部４に対し接地電位を所定時間印加するようにＤＡＣ１６を制御する。一方、前述のように放置期間の経過後は、生体情報測定部１０が再びＤＡＣ１６から電圧αよりも低い電圧βを反応部４に印加し、前記反応電流の計測を行う。この計測は電圧βの印加時（ｔ３）後のｔ４における電流値を採集することによって行う。
Following the blood drop detection timing, the biological
このｔ３からｔ４における期間では、血糖値の高い低いに拘わらず、同一の電圧βを反応部４に印加して、前記反応電流の計測を行うため、各血糖値に応じた図２（ｂ）、（ｃ）に示すような反応電流の測定値ｋ１、ｋ２が得られる。
In the period from t3 to t4, regardless of whether the blood glucose level is high or low, the same voltage β is applied to the
図３は、前記漸減過程における反応電流の実測値波形を示す波形図である。これによれば、所定の放置時間に続いて印加電圧が印加されるタイミングｔ３で反応電流が立ち上がり、ｔ４まで漸減する。このｔ４の反応電流値が測定電流値となる。 FIG. 3 is a waveform diagram showing a measured value waveform of a reaction current in the gradual decrease process. According to this, the reaction current rises at the timing t3 when the applied voltage is applied following the predetermined standing time, and gradually decreases to t4. The reaction current value at t4 becomes the measurement current value.
なお、前記反応部４で発生する反応電流は微小であり、前記帰還抵抗１４以外に漏れると反応電流の計測値が誤ったものとなる。また、放置時間中は外に漏れないように反応部４に蓄積電荷を閉じ込めることが望まれる。しかし、従来は図５に示すようなメカニカルな電圧切り替えスイッチを使った場合には、前記反応電流や蓄積電荷の漏れを生じ、参照電圧から接地電位に切り替えを行ったときに、リンギングが発生し、反応電流の計測値が誤ったものとなる。
It should be noted that the reaction current generated in the
本発明の実施形態では電圧切り替えスイッチを用いずに、高いアイソレーションが得られるＤＡＣ１６を用いることで、バイオセンサチップ１の前記挿入タイミングｔ１で任意に選んだ高い電圧を、他へ漏れることなく反応部４に印加することができ、また反応部４からの電荷の漏れを防止できる。従って、通常よりも低いと考えられる血糖値でも、血液の滴下タイミングを検知でき、これにより血液滴下後の前記放置による電荷蓄積動作にスムースに移行することができる。
In the embodiment of the present invention, a high voltage arbitrarily selected at the insertion timing t1 of the biosensor chip 1 can be reacted without leaking to others by using the
前記実施形態では、反応部４に滴下した血液の低い血糖値を検知可能にするために、印加電圧値を任意に設定できるＤＡＣを用いて電圧βより高い電圧αを印加する場合を示した。同様のことを、図４に示すように、接地電位、電圧α、電圧βを選択できる２つの電圧切り替えスイッチ７Ａ、７Ｂを持つ電圧切り替え供給スイッチを用いても、同様に実現できる。
In the above-described embodiment, the case where the voltage α higher than the voltage β is applied using the DAC that can arbitrarily set the applied voltage value in order to enable detection of a low blood sugar level of the blood dropped on the
これによれば、制御部１２のスイッチ切り替え信号出力部１１が出力するスイッチ切り替え信号により、電圧切り替えスイッチ７Ａ、７Ｂの一方または両方を選択的に切り替えることで、オペアンプ１３を介して反応部４に接地電位、電圧α、電圧βのいずれかを選択的に印加することができる。
According to this, by selectively switching one or both of the
また、図示しないが、電圧切り替え供給部の他の例として、ポテンショメータを用いることによっても、前記同様に接地電位、電圧α、電圧βのいずれかを反応部４に選択的に印加することができる。
Although not shown, as another example of the voltage switching supply unit, any one of the ground potential, the voltage α, and the voltage β can be selectively applied to the
このように、本発明の実施形態では、生体情報測定部１０によって、挿入部５へのバイオセンサチップ１の挿入によって、反応部４に対する印加電圧を所定レベルに立ち上げ、反応部４に血液を滴下した後、この反応部４に対する印加電圧を所定時間接地電位に放置して、血液の酵素反応による電荷の生成を促し、再び前記所定レベルの印加電圧を設定時間内で再び立ち上げた後の所定タイミングにおいて、生体情報測定部１０により反応部４から流出する反応電流値を測定し、また、バイオセンサチップの挿入後血液滴下時を含む期間、電圧切り替え供給部から前記反応部４に対し印加する印加（参照）電圧を、血糖値の低い血液の滴下でも検出可能な高いレベルに調整可能な構成としている。
Thus, in the embodiment of the present invention, the biological
これにより血液の血糖値が個人差等により低い場合でも、反応部４に流れる反応電流を、血液滴下判別閾値を越える値として検出可能になり、血液の滴下検出に続く放置（静置）およびこの反応部４における電荷の蓄積が適正に実施可能になる。この結果、血糖値の測定結果が信頼性の高いものとなる。
As a result, even when the blood glucose level is low due to individual differences or the like, the reaction current flowing through the
１ バイオセンサチップ
２Ａ 測定器
３ａ、３ｂ センサ電極
４ 反応部
５ 挿入部
６ａ、６ｂ コネクタ電極
７ 電圧切り替えスイッチ（電圧切り替え供給部）
８ 増幅回路
９ アナログ／ディジタル変換回路（ＡＤＣ）
１０ 生体情報測定部
１２ 制御部
１３ オペアンプ
１４ 抵抗
１５ メモリ
１６ ディジタル／アナログ変換回路（ＤＡＣ、電圧切り替え供給部）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
8
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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設けられ、かつ前記生体物質が供給される反応部を有し、
前記測定器は、
前記バイオセンサチップの挿入が可能な挿入部と、
該挿入部に前記バイオセンサチップが挿入されることによって、前記センサ電極と接触するように設けられたコネクタ電極と、
前記反応部に対して印加する印加電圧を切り替えて供給する電圧切り替え供給部と、
前記反応部の反応電流値を測定する生体情報測定部と、を有し、
前記生体情報測定部は、
前記挿入部へのバイオセンサチップの挿入によって、前記反応部に対し前記電圧切り替え供給部が第１のレベルの印加電圧を印加し、
次いで、前記反応部に生体物質を供給した後、該反応部に対し前記電圧切り替え供給部が所定時間接地電位を印加し、
さらに前記生体物質の酵素反応による電荷の生成を促した後、前記電圧切り替え供給部が前記第１レベルよりも低い第２レベルの印加電圧を印加する手段を有し、
前記反応部の電荷放出による反応電流値を測定す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 for measuring biological information of a biological material supplied to the biosensor chip,
The biosensor chip is provided so as to be electrically connected to a plurality of sensor electrodes, and has a reaction part to which the biological material is supplied,
The measuring instrument is
An insertion part capable of inserting the biosensor chip;
A connector electrode provided in contact with the sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A voltage switching supply unit that switches and supplies an applied voltage to be applied to the reaction unit;
A biological information measuring unit that measures a reaction current value of the reaction unit,
The biological information measuring unit is
By inserting the biosensor chip into the insertion unit, the voltage switching supply unit applies a first level applied voltage to the reaction unit,
Next, after supplying the biological material to the reaction unit, the voltage switching supply unit applies a ground potential to the reaction unit for a predetermined time,
Furthermore, after urging the generation of electric charges by the enzymatic reaction of the biological material, the voltage switching supply unit has means for applying a second level applied voltage lower than the first level,
A biosensor system, wherein a reaction current value due to charge discharge of the reaction part is measured.
該挿入部に前記バイオセンサチップが挿入されることによって、前記センサ電極と接触するように設けられたコネクタ電極と、
前記反応部に対して印加する印加電圧を切り替えて供給する電圧切り替え供給部と、
前記反応部の反応電流値を測定する生体情報測定部と、を有し、
前記生体情報測定部は、
前記挿入部へのバイオセンサチップの挿入によって、前記反応部に対し前記電圧切り替え供給部が第１のレベルの印加電圧を印加し、
次いで、前記反応部に生体物質を供給した後、該反応部に対し前記電圧切り替え供給部が所定時間接地電位を印加し、
さらに前記生体物質の酵素反応による電荷の生成を促した後、前記電圧切り替え供給部が前記第１レベルよりも低い第２レベルの印加電圧を印加する手段を有し、
前記反応部の電荷放出による反応電流値を測定することを特徴とする測定器。 An insertion part of a biosensor chip provided to be electrically connected to a plurality of sensor electrodes and having a reaction part to which a biological material is supplied;
A connector electrode provided in contact with the sensor electrode by inserting the biosensor chip into the insertion portion;
A voltage switching supply unit that switches and supplies an applied voltage to be applied to the reaction unit;
A biological information measuring unit that measures a reaction current value of the reaction unit,
The biological information measuring unit is
By inserting the biosensor chip into the insertion unit, the voltage switching supply unit applies a first level applied voltage to the reaction unit,
Next, after supplying the biological material to the reaction unit, the voltage switching supply unit applies a ground potential to the reaction unit for a predetermined time,
Furthermore, after urging the generation of electric charges by the enzymatic reaction of the biological material, the voltage switching supply unit has means for applying a second level applied voltage lower than the first level,
A measuring device for measuring a reaction current value due to charge discharge of the reaction part.
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