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JP5530832B2 - Blood component analyzer and light receiving circuit for blood component analyzer - Google Patents

Blood component analyzer and light receiving circuit for blood component analyzer Download PDF

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JP5530832B2
JP5530832B2 JP2010150000A JP2010150000A JP5530832B2 JP 5530832 B2 JP5530832 B2 JP 5530832B2 JP 2010150000 A JP2010150000 A JP 2010150000A JP 2010150000 A JP2010150000 A JP 2010150000A JP 5530832 B2 JP5530832 B2 JP 5530832B2
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light
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electric signal
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孝司 森田
吉久 菅原
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Terumo Corp
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Description

本発明は、血液成分分析装置および血液成分分析装置用の受光回路に関する。   The present invention relates to a blood component analyzer and a light receiving circuit for the blood component analyzer.

近年、血糖測定装置など血液成分分析装置の小型化および軽量化に伴って屋外で成分分析をする機会が増加している。しかし、光学式の血液成分分析装置においては、屋外での成分分析は外乱光による影響を受ける場合がある。光学的に血糖を測定する血糖測定装置を例にとると、屋外で血糖を測定する際、太陽光などの外乱光の影響により測定誤差が生じる場合がある。外乱光による測定誤差を軽減する技術としては、下記の特許文献1の光学測定装置が知られている。特許文献1の光学測定装置では、血糖値を算出する段階において、発光素子の点灯時の受光量から発光素子の消灯時の受光量を差し引くことにより、外乱光の影響による測定誤差を軽減している。   In recent years, with the reduction in size and weight of blood component analyzers such as blood glucose measuring devices, opportunities for component analysis outdoors have increased. However, in an optical blood component analyzer, component analysis outdoors may be affected by ambient light. Taking a blood glucose measurement device that measures blood glucose optically as an example, when measuring blood glucose outdoors, measurement errors may occur due to the influence of ambient light such as sunlight. As a technique for reducing a measurement error due to disturbance light, an optical measurement device disclosed in Patent Document 1 is known. In the optical measurement device of Patent Document 1, in the stage of calculating the blood sugar level, the measurement error due to the influence of disturbance light is reduced by subtracting the received light amount when the light emitting element is turned off from the received light amount when the light emitting element is turned on. Yes.

特開2008−232662号公報JP 2008-232626 A

しかしながら、外乱光が強い場合では、発光素子の点灯時の受光量から発光素子の消灯時の受光量を差し引く前の段階において、受光量に対応する電気信号を増幅する際に既に電気信号が検出限界電圧まで飽和してしまうおそれがある。このように、電気信号が飽和してしまった場合には、上記先行技術のように発光素子の点灯時の受光量から発光素子の消灯時の受光量を差し引くだけでは、血糖を正確に測定することが難しい。   However, if the ambient light is strong, the electrical signal is already detected when the electrical signal corresponding to the received light amount is amplified before subtracting the received light amount when the light emitting element is turned off from the received light amount when the light emitting element is turned on. There is a risk of saturation to the limit voltage. In this way, when the electrical signal is saturated, blood glucose is accurately measured by simply subtracting the received light amount when the light emitting element is turned off from the received light amount when the light emitting element is turned on as in the above prior art. It is difficult.

本発明は、上述した問題を解決するためのなされたものである。したがって、本発明の目的は、外乱光が強い場合でも、受光量に対応する電気信号が検出限界電圧まで飽和することを防止する血液成分分析装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a blood component analyzer that prevents an electric signal corresponding to the amount of received light from being saturated to a detection limit voltage even when disturbance light is strong.

また、本発明の他の目的は、上記血液成分分析装置用の受光回路を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a light receiving circuit for the blood component analyzer.

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following means.

本発明の血液成分分析装置は、血液に含まれる成分と反応した試薬の色の変化に基づいて前記成分を分析する血液成分分析装置であって、前記血液が付着した試験片に向けてパルス光を発光する発光手段と、前記パルス光が前記試験片で反射された反射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、前記電気信号を濾波することによって当該電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成するフィルタリング手段と、前記パルス光の消灯中と発光中での前記出力信号の信号レベルに基いて前記成分の量を算出する算出手段と、前記フィルタリング手段による濾波前の電気信号と前記濾波後の電気信号とを差動増幅して出力信号を得る差動増幅手段と、を有し、前記差動増幅手段は、前記濾波前の電気信号が入力される第1バッファ部と、前記濾波後の信号が入力される第2バッファ部と、
前記第1バッファ部の出力端が電気的に接続される第1入力端と前記第2バッファ部の出力端が電気的に接続される第2入力端とを有しており、前記第1入力端と前記第2入力端との間の信号を差動増幅して外乱光の影響を低減した前記出力信号を得る第3アンプ部と、前記第3アンプ部の前記第1入力端または前記第2入力端に接続されて、調整用電圧を印加するディジタルアナログ変換手段と、を有することを特徴とする。
The blood component analyzer of the present invention is a blood component analyzer that analyzes the component based on a change in the color of a reagent that has reacted with a component contained in blood, and that emits pulsed light toward the test piece to which the blood has adhered. Light-emitting means for emitting light, light-receiving means for receiving the reflected light reflected by the test piece and converting it into an electric signal, and filtering the electric signal to suppress the AC component of the electric signal. Filtering means for generating an electrical signal after filtering, calculation means for calculating the amount of the component based on the signal level of the output signal during extinction and emission of the pulsed light, and before filtering by the filtering means Differential amplification means for differentially amplifying an electrical signal and the filtered electrical signal to obtain an output signal , wherein the differential amplification means is a first buffer into which the electrical signal before filtering is input Part A second buffer unit for the signal after the filtering is input,
A first input terminal to which an output terminal of the first buffer unit is electrically connected; and a second input terminal to which an output terminal of the second buffer unit is electrically connected. A third amplifier unit that differentially amplifies a signal between the first input terminal and the second input terminal to obtain the output signal in which the influence of ambient light is reduced; and the first input terminal of the third amplifier unit or the first input terminal And a digital-to-analog converting means connected to the two input terminals for applying an adjustment voltage .

本発明の受光回路は、血液成分分析装置用の受光回路であって、パルス光を受光して電気信号に変換する受光手段と、前記電気信号を濾波することによって当該電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成するフィルタリング手段と、前記フィルタリング手段による濾波前の電気信号と前記濾波後の電気信号とを差動増幅して出力信号を得る差動増幅手段と、を有し、前記差動増幅手段は、前記濾波前の電気信号が入力される第1バッファ部と、前記濾波後の信号が入力される第2バッファ部と、前記第1バッファ部の出力端が電気的に接続される第1入力端と前記第2バッファ部の出力端が電気的に接続される第2入力端とを有しており、前記第1入力端と前記第2入力端との間の信号を差動増幅して外乱光の影響を低減した前記出力信号を得る第3アンプ部と、前記第3アンプ部の前記第1入力端または前記第2入力端に接続されて、調整用電圧を印加するディジタルアナログ変換手段と、を有することを特徴とする。 The light-receiving circuit of the present invention is a light-receiving circuit for a blood component analyzer, and receives a pulsed light and converts it into an electric signal, and suppresses the AC component of the electric signal by filtering the electric signal. Filtering means for generating an electrical signal after filtering, and differential amplification means for differentially amplifying the electrical signal before filtering by the filtering means and the electrical signal after filtering to obtain an output signal , The differential amplifying means includes a first buffer unit to which an electric signal before the filtering is input, a second buffer unit to which the signal after the filtering is input, and an output terminal of the first buffer unit electrically A first input terminal to be connected and a second input terminal to which an output terminal of the second buffer unit is electrically connected; and a signal between the first input terminal and the second input terminal. Before reducing the effect of ambient light by differential amplification A third amplifier unit to obtain an output signal, is connected to the first input or the second input terminal of said third amplifier portion, and wherein a, a digital-to-analog conversion means for applying an adjustment voltage To do.

本発明によれば、外乱光が強い場合でも、受光量に対応する電気信号が検出限界電圧まで飽和することを防止するので、外乱光による影響を低減することができ、太陽光下など明るい場所においても成分分析が可能となる。   According to the present invention, even when the disturbance light is strong, the electric signal corresponding to the amount of received light is prevented from being saturated to the detection limit voltage, so that the influence of the disturbance light can be reduced, and a bright place such as under sunlight. The component analysis is also possible.

本発明の一実施の形態における血液成分分析装置を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the blood component analyzer in one embodiment of this invention. 図1に示す受光処理回路を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the light reception processing circuit shown in FIG. 図2に示される受光処理部160の回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit of the light reception process part 160 shown by FIG. 図2および図3に示す受光処理部の動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the light reception process part shown in FIG. 2 and FIG. 図2に示す受光処理部に対する比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example with respect to the light reception process part shown in FIG. 図2に示される受光処理部の回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the circuit of the light reception process part shown by FIG.

以下、添付した図面を参照して本発明の血液成分分析装置およびその受光回路の実施の形態を説明する。なお、図中、同一の部材には同一の符号を用いる。   Embodiments of a blood component analyzer and a light receiving circuit thereof according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same members.

(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態における血液成分分析装置を説明するためのブロック図である。本実施の形態の血液成分分析装置は、受光量に対応する電気信号をローパスフィルタで濾波させることによって外乱光による電圧上昇分を抽出する。そして、この電圧上昇分を電気信号から差し引くように差動増幅することにより、電気信号が検出限界電圧まで飽和することを防止するものである。なお、以下では本実施の血液成分分析装置の主要部について説明し、従来の血液成分分析装置と同様の部分については説明を省略する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram for explaining a blood component analyzer according to an embodiment of the present invention. The blood component analyzer of the present embodiment extracts a voltage increase due to disturbance light by filtering an electrical signal corresponding to the amount of received light with a low-pass filter. Then, differential amplification is performed so that the voltage increase is subtracted from the electric signal, thereby preventing the electric signal from being saturated to the detection limit voltage. In the following, the main part of the blood component analyzer of the present embodiment will be described, and description of the same parts as those of the conventional blood component analyzer will be omitted.

本実施の形態では、血液に含まれるグルコースと反応した試薬の色の変化に基づいて血糖値を測定する比色式血糖測定装置を例示して説明する。比色式血糖測定装置では、血液が付着した試験紙(試験片)に光を照射し、試験紙からの反射光を受光して血液と反応した試薬の色の変化に基づいて血液に含まれる成分を分析する。試験紙には、血液中のグルコースに反応して発色する試薬が含まれており、グルコース濃度が濃くなるほど試験紙の発色が濃くなる。この発色濃度の違いにより受光量が変化することを利用して血糖値を測定する。   In the present embodiment, a colorimetric blood glucose measurement device that measures a blood glucose level based on a change in the color of a reagent that has reacted with glucose contained in blood will be described as an example. In the colorimetric blood glucose measurement device, light is applied to a test paper (test piece) to which blood adheres, and the reflected light from the test paper is received to be contained in blood based on the color change of the reagent that has reacted with blood. Analyze ingredients. The test paper contains a reagent that develops color in response to glucose in the blood. The higher the glucose concentration, the darker the color of the test paper. The blood glucose level is measured by utilizing the change in the amount of received light due to the difference in color density.

図1に示すとおり、本実施の形態の血液成分分析装置(比色式血糖測定装置)100は、演算制御部110、装着部120、発光素子130、発光駆動部140、受光素子150、受光処理部160、操作部180、表示部190を有する。なお、受光素子150と受光処理部160とを合わせて、受光回路170を構成する。以下、図1に示す各構成要素を順に説明する。   As shown in FIG. 1, a blood component analyzer (colorimetric blood glucose measuring device) 100 according to the present embodiment includes an arithmetic control unit 110, a mounting unit 120, a light emitting element 130, a light emitting driving unit 140, a light receiving element 150, a light receiving process. A unit 160, an operation unit 180, and a display unit 190. The light receiving element 150 and the light receiving processing unit 160 are combined to constitute a light receiving circuit 170. Hereafter, each component shown in FIG. 1 is demonstrated in order.

演算制御部110は、血液成分分析装置100の全体制御および血糖値の算出を実行するものである。より具体的には、演算制御部110は、たとえばCPU、メモリ、通信回路などを含む周辺回路を備えており、操作部180、発光駆動部140、受光処理部160、および表示部190と電気的に接続されている。演算制御部110は、操作部180を介して入力される、操作者からの指示に応じて血液成分分析装置100を起動し、所定の手順にしたがって測定処理を実行する。   The arithmetic control unit 110 executes overall control of the blood component analyzer 100 and calculation of a blood sugar level. More specifically, the arithmetic control unit 110 includes peripheral circuits including, for example, a CPU, a memory, a communication circuit, and the like, and is electrically connected to the operation unit 180, the light emission drive unit 140, the light reception processing unit 160, and the display unit 190. It is connected to the. The arithmetic control unit 110 activates the blood component analyzer 100 in accordance with an instruction from the operator input via the operation unit 180, and executes measurement processing according to a predetermined procedure.

血液成分分析装置100の起動手順および測定処理手順は、ROMなどの不揮発性メモリにプログラムとして予め記憶されており、CPUはプログラムを逐次的に実行する。演算制御部110は、血液成分分析装置100を起動したのち、発光駆動部140に対して所定のパルス信号を出力するように指示するとともに、受光処理部160で処理された信号を受光量データとしてRAMなどの揮発性メモリに格納するように指示する。   The startup procedure and measurement processing procedure of blood component analyzer 100 are stored in advance in a nonvolatile memory such as a ROM as a program, and the CPU executes the program sequentially. After starting the blood component analyzer 100, the arithmetic control unit 110 instructs the light emission drive unit 140 to output a predetermined pulse signal, and the signal processed by the light reception processing unit 160 is used as light reception amount data. Instructs to store in volatile memory such as RAM.

受光処理部160で処理されて出力された信号(以下、「出力信号」という)は、たとえば、演算制御部110に設けられたサンプルホールド回路(不図示)により所定のタイミングでサンプリングされ、A/Dコンバータを介してディジタル値の受光量データに変換されてメモリに格納される。そして、演算制御部110は、格納された受光量データに基いて血糖値を算出して表示部190に出力する。   A signal processed and output by the light receiving processing unit 160 (hereinafter referred to as “output signal”) is sampled at a predetermined timing by a sample hold circuit (not shown) provided in the arithmetic control unit 110, for example, and A / It is converted into received light amount data of a digital value via a D converter and stored in a memory. Then, the arithmetic control unit 110 calculates a blood glucose level based on the stored received light amount data and outputs it to the display unit 190.

上記の出力信号のサンプリングのタイミングは、演算制御部110によって制御される。具体的には、サンプリングのタイミングは、発光素子130を発光させるタイミングと関連付けて決定される。より具体的には、演算制御部110は、発光素子130がパルス光を発光する直前の第1タイミングと、パルス光を発光中の第2タイミングとで、上記の出力信号のサンプリングをする。第2タイミングは、第1タイミングから所定時間経過後に設定することもできる。そして、演算制御部110は、第2タイミングでの出力信号の信号レベルと、第1タイミングでの出力信号の信号レベルとの差を受光量データとして格納し、血液成分量の算出に用いる。つまり、パルス光の消灯中と発光中での出力信号の信号レベルに基いて血液成分量を算出するといえる。より具体的には、演算制御部110は、第2タイミングでの出力信号の信号レベルから第1タイミングでの出力信号の信号レベルを差し引いた値に基いて血糖値を算出する。   The timing of sampling the output signal is controlled by the arithmetic control unit 110. Specifically, the sampling timing is determined in association with the timing at which the light emitting element 130 emits light. More specifically, the arithmetic control unit 110 samples the output signal at a first timing immediately before the light emitting element 130 emits pulsed light and a second timing during which pulsed light is emitted. The second timing can also be set after a predetermined time has elapsed from the first timing. Then, the arithmetic control unit 110 stores the difference between the signal level of the output signal at the second timing and the signal level of the output signal at the first timing as received light amount data, and uses it for calculating the blood component amount. That is, it can be said that the blood component amount is calculated based on the signal level of the output signal during the extinction of the pulsed light and during the light emission. More specifically, the arithmetic control unit 110 calculates the blood sugar level based on a value obtained by subtracting the signal level of the output signal at the first timing from the signal level of the output signal at the second timing.

本実施の形態では、試験紙121に血液を付着させる前後における試験紙121の吸光度に基づいて血糖値を算出する。血液を付着させる前の試験紙121は、白色に近い色であるため吸光度は小さい値を示す一方で、血液を付着させた後の試験紙121は、血液成分と試薬との反応が進行するにつれて発色して吸光度が増大する。このため、血液を付着させた後の吸光度としては、血液成分と試薬との反応が完結した状態に近づき吸光度の増加率が所定値以内となったときの吸光度を採用することが望ましい。演算制御部110は、算出手段として、メモリに格納された受光量データを利用して試験紙121に血液を付着させる前後における試験紙121の吸光度を算出したのち、吸光度とグルコース濃度との対応関係を利用して血糖値を算出する。吸光度とグルコース濃度との対応関係は、ルックアップテーブルとして予めROMなどの不揮発性メモリに記憶されているか、あるいは吸光度とグルコース濃度との関係式から計算される。   In the present embodiment, the blood glucose level is calculated based on the absorbance of the test paper 121 before and after blood is adhered to the test paper 121. Since the test paper 121 before the blood is attached is a color close to white, the absorbance is small. On the other hand, the test paper 121 after the blood is attached has a reaction as the reaction between the blood component and the reagent proceeds. Color develops and absorbance increases. For this reason, as the absorbance after blood is adhered, it is desirable to adopt the absorbance when the rate of increase in absorbance is within a predetermined value as the reaction between the blood component and the reagent is completed. The calculation control unit 110 calculates the absorbance of the test paper 121 before and after attaching blood to the test paper 121 using the received light amount data stored in the memory as a calculation means, and then the correspondence relationship between the absorbance and the glucose concentration. To calculate the blood sugar level. The correspondence between the absorbance and the glucose concentration is stored in advance in a nonvolatile memory such as a ROM as a lookup table, or is calculated from the relational expression between the absorbance and the glucose concentration.

なお、試験紙121は、装着部120によって保持される。たとえば、装着部120は、血液成分分析装置100の筺体(不図示)に取り付けられている。これにより試験紙121と、発光素子130および受光素子150との位置関係が定まる。   The test paper 121 is held by the mounting unit 120. For example, the mounting unit 120 is attached to a housing (not shown) of the blood component analyzer 100. Thereby, the positional relationship between the test paper 121 and the light emitting element 130 and the light receiving element 150 is determined.

発光素子130は、試験紙121に向けて所定の間隔でパルス光を発光する素子である。発光素子130は、その発光面が試験紙121の方向を向くように血液成分分析装置100の筺体に取り付けられている。発光素子130からの照射光は、図示されていないレンズによってスポット状に集光されて試験紙121を照射する。発光素子130は、たとえば、500〜720nm程度の波長の範囲内で発光する発光ダイオード(LED)である。   The light emitting element 130 is an element that emits pulsed light toward the test paper 121 at a predetermined interval. The light emitting element 130 is attached to the housing of the blood component analyzer 100 such that the light emitting surface faces the direction of the test paper 121. Irradiation light from the light emitting element 130 is collected in a spot shape by a lens (not shown) and irradiates the test paper 121. The light emitting element 130 is, for example, a light emitting diode (LED) that emits light within a wavelength range of about 500 to 720 nm.

発光駆動部140は、発光素子130にパルス信号を供給する駆動回路である。より具体的には、発光駆動部140は、演算制御部110の指示に基づいて発光素子130に所定のパルス幅、強度、および周期を有するパルス信号を供給する。発光素子130は、供給されたパルス信号に応じてこのパルス幅の期間だけ点灯し、次のパルス信号の立ち上がりまで消灯することを繰り返す。パルス幅は、概ね10〜1000μsの範囲内であり、好適には100μs程度である。また、周期は1ms〜10ms程度であり、好適には2ms程度である。なお、パルス幅、強度、および周期は、他の構成要素の設計条件に応じて適宜変更されうる。   The light emission driver 140 is a drive circuit that supplies a pulse signal to the light emitting element 130. More specifically, the light emission driving unit 140 supplies a pulse signal having a predetermined pulse width, intensity, and period to the light emitting element 130 based on an instruction from the arithmetic control unit 110. The light emitting element 130 is turned on for a period of this pulse width in accordance with the supplied pulse signal, and is repeatedly turned off until the next rising edge of the pulse signal. The pulse width is approximately in the range of 10 to 1000 μs, preferably about 100 μs. The period is about 1 ms to 10 ms, and preferably about 2 ms. The pulse width, intensity, and period can be changed as appropriate according to the design conditions of other components.

受光素子150は、受光手段として、パルス光が試験紙121で反射された反射光を受光して電流信号(光電流)に変換する素子である。受光素子150は、その受光面が試験紙121の方向に向くように血液成分分析装置100の筺体に取り付けられる。受光素子150は、たとえば、フォトダイオード(PD)である。屋外で血液成分分析装置を作動させる場合、受光素子150には、パルス光が試験紙121で反射された反射光の他に太陽光などの外乱光も入射する可能性がある。一般に太陽光などの外乱光は、時間的に変動の小さい定常的な光であるので、100Hz以下の低周波外乱光である。特に、太陽光は、時間的に変動の小さい光であり、その受光量の周波数が概ね0Hzである。そのため、受光素子150は、パルス光が試験紙121で反射された反射光の成分が外乱光による直流成分によってバイアスされた電流信号を生成する。   The light receiving element 150 is an element that receives reflected light obtained by reflecting the pulsed light from the test paper 121 and converts it into a current signal (photocurrent) as light receiving means. The light receiving element 150 is attached to the housing of the blood component analyzer 100 so that the light receiving surface thereof faces the test paper 121. The light receiving element 150 is, for example, a photodiode (PD). When the blood component analyzer is operated outdoors, disturbance light such as sunlight may be incident on the light receiving element 150 in addition to the reflected light of the pulsed light reflected by the test paper 121. In general, disturbance light such as sunlight is steady light with little temporal variation, and is low-frequency disturbance light of 100 Hz or less. In particular, sunlight is light with little temporal variation, and the frequency of the amount of received light is approximately 0 Hz. Therefore, the light receiving element 150 generates a current signal in which the component of the reflected light obtained by reflecting the pulsed light by the test paper 121 is biased by the direct current component due to the disturbance light.

受光処理部160は、受光素子150で変換された電気信号を信号処理する回路である。より具体的には、受光処理部160は、受光素子150で変換された電気信号をローパスフィルタに通して、交流成分を抑制した信号を生成する。ここで、交流成分を抑制した信号は、太陽光などの外乱光による電圧上昇分として抽出されることになる。次いで、この電圧上昇分を電気信号から差し引くように差動増幅して出力信号を得る。受光処理部160の詳細については後述する。受光素子150と受光処理部160とを合わせて、受光回路170を構成する。   The light receiving processing unit 160 is a circuit that performs signal processing on the electrical signal converted by the light receiving element 150. More specifically, the light reception processing unit 160 passes the electrical signal converted by the light receiving element 150 through a low-pass filter, and generates a signal in which the AC component is suppressed. Here, the signal in which the AC component is suppressed is extracted as a voltage increase due to disturbance light such as sunlight. Next, an output signal is obtained by differentially amplifying the voltage increase from the electrical signal. Details of the light reception processing unit 160 will be described later. The light receiving element 150 and the light receiving processing unit 160 are combined to constitute a light receiving circuit 170.

操作部180は、操作者からの指示を演算制御部110に伝達する。操作部180は、たとえば押しボタンスイッチを有しており、血液成分分析装置100の筐体に取り付けられる。操作者は、操作部180を介して血液成分分析装置100の起動・停止、測定結果の表示などの指示をする。   The operation unit 180 transmits an instruction from the operator to the arithmetic control unit 110. The operation unit 180 has a push button switch, for example, and is attached to the housing of the blood component analyzer 100. The operator gives instructions for starting / stopping the blood component analyzer 100 and displaying the measurement results via the operation unit 180.

表示部190は、演算制御部110で算出された血糖値を表示する。表示部190は、たとえば液晶表示パネルを有し、血液成分分析装置100の筐体に取り付けられる。   The display unit 190 displays the blood sugar level calculated by the calculation control unit 110. The display unit 190 has a liquid crystal display panel, for example, and is attached to the housing of the blood component analyzer 100.

以上のとおり構成される血液成分分析装置は、血液が付着した試験紙に向けて発光素子130がパルス光を発光し、パルス光が試験紙121で反射された反射光を、受光素子150が受光して電気信号に変換する。受光処理部160は、電気信号を濾波(フィルタリング)することによって当該電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成する。そして、受光処理部160は、フィルタリング手段による濾波前の電気信号と濾波後の電気信号とを差動増幅して出力信号を得る。次いで、演算制御部110は、パルス光の消灯中と発光中での出力信号の信号レベルに基いて血液成分量を算出する。   In the blood component analyzing apparatus configured as described above, the light emitting element 130 emits pulsed light toward the test paper to which blood adheres, and the light receiving element 150 receives the reflected light reflected by the test paper 121. To convert it into an electrical signal. The light reception processing unit 160 generates a filtered electrical signal that suppresses an AC component of the electrical signal by filtering (filtering) the electrical signal. Then, the light receiving processing unit 160 differentially amplifies the electric signal before filtering by the filtering unit and the electric signal after filtering to obtain an output signal. Next, the arithmetic control unit 110 calculates the blood component amount based on the signal level of the output signal when the pulsed light is turned off and during light emission.

次に、図1に示される受光処理部について、より詳しく説明する。図2は、図1に示される受光処理部の構成を説明するブロック図である。   Next, the light receiving processing unit shown in FIG. 1 will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the light receiving processing unit shown in FIG.

図2に示すとおり、本実施の形態における血液成分分析装置100の受光処理部160は、I/V変換回路(電流電圧変換回路)161、ローパスフィルタ回路162、差動増幅回路163を有する。以下、図2に示す受光処理部160の構成要素を順に説明する。   As shown in FIG. 2, the light receiving processing unit 160 of the blood component analyzer 100 in the present embodiment includes an I / V conversion circuit (current / voltage conversion circuit) 161, a low-pass filter circuit 162, and a differential amplifier circuit 163. Hereinafter, the components of the light receiving processing unit 160 illustrated in FIG. 2 will be described in order.

I/V変換回路161は、受光素子150によって受光量に応じて生成された電流信号(光電流)を電流電圧変換して電圧信号に変換する。この電圧信号が、ローパスフィルタ回路162および差動増幅回路163によって処理される電気信号となる。なお、受光素子150が受光量に応じた光電流ではなく光電圧を出力する電圧出力型の素子の場合には、I/V変換回路161は省略できる。   The I / V conversion circuit 161 converts a current signal (photocurrent) generated by the light receiving element 150 according to the amount of received light into a voltage signal by converting the current signal into a voltage signal. This voltage signal becomes an electric signal processed by the low-pass filter circuit 162 and the differential amplifier circuit 163. When the light receiving element 150 is a voltage output type element that outputs a photovoltage instead of a photocurrent according to the amount of received light, the I / V conversion circuit 161 can be omitted.

ローパスフィルタ回路162は、上記の電気信号(I/V変換回路161からの電圧信号)を濾波することによって当該電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成するフィルタリング手段である。ローパスフィルタ回路162の入力端は、I/V変換回路161の出力端に接続される。ここで、濾波後の電気信号は、直流あるいは低周波数の外乱光による電圧上昇分に対応する。つまり、ローパスフィルタ回路162は、外乱光による電圧上昇分を抽出するものである。ローパスフィルタ回路162が遮断する周波数帯域は、ローパスフィルタの高域遮断周波数で決定される。高域遮断周波数よりも高い信号成分はローパスフィルタ回路162により大幅に抑制され、高域遮断周波数より低い低周波成分、好適には直流成分がローパスフィルタ回路162から出力される。ローパスフィルタ回路162の高域遮断周波数は、他の構成要素の設計条件に応じて、数Hz〜1kHzの間で設定することができ、より好適には、300Hz以下、さらに好ましくは100Hz以下に設定される。   The low-pass filter circuit 162 is a filtering unit that generates the filtered electric signal that suppresses the AC component of the electric signal by filtering the electric signal (the voltage signal from the I / V conversion circuit 161). The input terminal of the low-pass filter circuit 162 is connected to the output terminal of the I / V conversion circuit 161. Here, the filtered electrical signal corresponds to a voltage increase due to direct current or low frequency disturbance light. That is, the low-pass filter circuit 162 extracts a voltage increase due to disturbance light. The frequency band cut off by the low pass filter circuit 162 is determined by the high cut off frequency of the low pass filter. A signal component higher than the high-frequency cutoff frequency is significantly suppressed by the low-pass filter circuit 162, and a low-frequency component lower than the high-frequency cutoff frequency, preferably a DC component, is output from the low-pass filter circuit 162. The high-frequency cutoff frequency of the low-pass filter circuit 162 can be set between a few Hz to 1 kHz, more preferably 300 Hz or less, and even more preferably 100 Hz or less, depending on the design conditions of other components. Is done.

差動増幅回路163は、ローパスフィルタ回路162による濾波前の電気信号と同回路162による濾波後の電気信号とを差動増幅して出力信号を得る差動増幅手段である。つまり、直流あるいは低周波数の外乱光による電圧上昇分を電気信号から差し引くように差動増幅することにより、電気信号が検出限界電圧まで飽和することを防止するものである。差動増幅回路163の第1の入力端には、IV変換回路161の出力端が電気的に接続されており、第2の入力端には、ローパスフィルタ回路162の出力端が電気的に接続されている。差動増幅回路163は、第1および第2入力端にかかる電圧の差分を所定の増幅率で増幅した出力電圧を出力端に出力する。   The differential amplifier circuit 163 is a differential amplifier that differentially amplifies the electric signal before filtering by the low-pass filter circuit 162 and the electric signal after filtering by the circuit 162 to obtain an output signal. In other words, the electrical signal is prevented from being saturated to the detection limit voltage by differential amplification so as to subtract the voltage increase due to direct current or low frequency disturbance light from the electrical signal. The output terminal of the IV conversion circuit 161 is electrically connected to the first input terminal of the differential amplifier circuit 163, and the output terminal of the low-pass filter circuit 162 is electrically connected to the second input terminal. Has been. The differential amplifier circuit 163 outputs an output voltage obtained by amplifying the difference between the voltages applied to the first and second input terminals at a predetermined amplification factor to the output terminal.

図3は、図2に示される受光処理部160の回路の一例を示す。   FIG. 3 shows an example of a circuit of the light receiving processing unit 160 shown in FIG.

I/V変換回路161は、オペアンプOP1と、帰還抵抗R1とを含む。帰還抵抗R1は、オペアンプOP1の第1入力端と出力端との間に接続されている。オペアンプOP1の第2入力端は、アースなどに接続されている。オペアンプOP1の第1入力端には、受光素子150であるフォトダイオードの一端が接続されている。   The I / V conversion circuit 161 includes an operational amplifier OP1 and a feedback resistor R1. The feedback resistor R1 is connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP1. The second input terminal of the operational amplifier OP1 is connected to ground or the like. One end of a photodiode that is the light receiving element 150 is connected to a first input terminal of the operational amplifier OP1.

ローパスフィルタ回路162は、互いに電気的に接続された抵抗R2とコンデンサC1とを有する。抵抗R2の両端のうち、コンデンサC1と接続されていない側の端部が、ローパスフィルタ回路162の入力端となり、コンデンサC1と接続されている側の端部が、ローパスフィルタ回路162の出力端となる。なお、コンデンサC1の両端のうち、抵抗R2と接続されていない側の端部は、アースなどに接続されている。   The low-pass filter circuit 162 includes a resistor R2 and a capacitor C1 that are electrically connected to each other. Of the two ends of the resistor R2, the end on the side not connected to the capacitor C1 is the input end of the low-pass filter circuit 162, and the end on the side connected to the capacitor C1 is the output end of the low-pass filter circuit 162. Become. Note that the end of the capacitor C1 that is not connected to the resistor R2 is connected to ground or the like.

差動増幅回路163は、オペアンプOP2と、抵抗R3、R4、R5、R6とを含む。帰還抵抗R3は、オペアンプOP2の第1入力端と出力端との間に電気的に接続されている。抵抗R4、R6は、それぞれオペアンプOP2の第1入力端および第2入力端に接続される入力抵抗である。抵抗R4、抵抗R6の各端部が、差動増幅回路163の第1入力端子および第2入力端子となる。なお、オペアンプOP2の第2入力端は、抵抗R5を介してアースなどに接続されている。   The differential amplifier circuit 163 includes an operational amplifier OP2 and resistors R3, R4, R5, and R6. The feedback resistor R3 is electrically connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP2. The resistors R4 and R6 are input resistors connected to the first input terminal and the second input terminal of the operational amplifier OP2, respectively. Each end of the resistor R4 and the resistor R6 becomes a first input terminal and a second input terminal of the differential amplifier circuit 163. Note that the second input terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the ground or the like via a resistor R5.

差動増幅回路163の第1入力端子である抵抗R4には、I/V変換回路161の出力端であるオペアンプOP1の出力端が電気的に接続されている。一方、差動増幅回路163の第2入力端子である抵抗R6には、ローパスフィルタ回路162の出力端が電気的に接続されている。つまり、第1入力端子には、ローパスフィルタ回路(フィルタリング手段)162による濾波前の電気信号Vin1が入力され、第2入力端子には、濾波後の電気信号Vin2が入力される。ここで、オペアンプの各入力端の電圧をV(−)、V(+)とし、出力端の電圧をVoutとすると、以下のとおりの関係が導かれる。   The output terminal of the operational amplifier OP1, which is the output terminal of the I / V conversion circuit 161, is electrically connected to the resistor R4, which is the first input terminal of the differential amplifier circuit 163. On the other hand, the output terminal of the low-pass filter circuit 162 is electrically connected to the resistor R6 which is the second input terminal of the differential amplifier circuit 163. That is, the electric signal Vin1 before filtering by the low-pass filter circuit (filtering means) 162 is input to the first input terminal, and the electric signal Vin2 after filtering is input to the second input terminal. Here, when the voltages at the input terminals of the operational amplifier are V (−) and V (+) and the voltage at the output terminal is Vout, the following relationship is derived.

V(+)=(R5/(R6+R5))*Vin2
V(−)=(R3/(R3+R4))*(Vout−Vin1)+Vin1
ここで、V(+)=V(−)から、この差動増幅回路163の増幅率が求められる。なお、R3=R5、R4=R6であるとすると、Vout=(R3/R4)(Vin1−Vin2)となる。
V (+) = (R5 / (R6 + R5)) * Vin2
V (−) = (R3 / (R3 + R4)) * (Vout−Vin1) + Vin1
Here, the amplification factor of the differential amplifier circuit 163 is obtained from V (+) = V (−). If R3 = R5 and R4 = R6, Vout = (R3 / R4) (Vin1-Vin2).

したがって、ローパスフィルタ回路162によって、外乱光による電圧上昇分に相当する濾波後の電気信号Vin2を抽出し、差動増幅回路163によって、電気信号Vin2を、濾波前の電気信号Vin1から差し引くように、所定の増幅率で差動増幅がされる。   Therefore, the low-pass filter circuit 162 extracts the filtered electric signal Vin2 corresponding to the voltage increase due to disturbance light, and the differential amplifier circuit 163 subtracts the electric signal Vin2 from the pre-filtered electric signal Vin1. Differential amplification is performed at a predetermined amplification factor.

以上のように構成される受光処理部160の作用について説明する。図4は、図2および図3に示す受光処理部の動作を説明するための波形図である。また、本実施形態の受光処理部による直流成分の抑制効果について詳しく説明するために比較例と比較しつつ説明する。図5(A)は、図2に示す受光処理部に対する比較例としての受光処理部の構成を示すブロック図である。図5(B)は、図5(A)の増幅回路の出力信号の波形図である。   The operation of the light receiving processing unit 160 configured as described above will be described. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the light receiving processing unit shown in FIGS. Further, in order to explain in detail the effect of suppressing the direct current component by the light receiving processing unit of the present embodiment, a description will be given while comparing with a comparative example. FIG. 5A is a block diagram illustrating a configuration of a light reception processing unit as a comparative example with respect to the light reception processing unit illustrated in FIG. 2. FIG. 5B is a waveform diagram of an output signal of the amplifier circuit in FIG.

図2および図3に示されるI/V変換回路161の出力端には、図4(A)に示されるように、パルス光が試験紙で反射された反射光の成分が外乱光による直流または低周波成分によって基準電圧からバイアスされた電圧が出力される。基準電圧は受光素子150に光が照射されていない状態におけるI/V変換回路161の出力電圧である。   As shown in FIG. 4A, at the output end of the I / V conversion circuit 161 shown in FIG. 2 and FIG. A voltage biased from the reference voltage by the low frequency component is output. The reference voltage is an output voltage of the I / V conversion circuit 161 when the light receiving element 150 is not irradiated with light.

ローパスフィルタ回路162は、I/V変換回路161の出力電圧である電気信号の入力を受ける。ローパスフィルタ回路162は、電気信号を濾波して、電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成する。具体的には、濾波後の電気信号は、直流あるいは低周波数の外乱光による電圧上昇分(バイアス相当分)に対応する。一般に太陽光などの外乱光は、時間的に変動の小さい定常的な光であるので、100Hz以下の低周波外乱光である。特に、太陽光は、時間的に変動の小さい光であり、その受光量の周波数が概ね0Hzである。したがって、ローパスフィルタ回路162は、図3に示すように、I/V変換回路161の出力信号から交流成分を除去し、直流成分、すなわち外乱光によるバイアス分を抽出した信号が出力される(図4(B))。   The low-pass filter circuit 162 receives an electric signal that is an output voltage of the I / V conversion circuit 161. The low-pass filter circuit 162 filters the electrical signal to generate a filtered electrical signal that suppresses the AC component of the electrical signal. Specifically, the filtered electric signal corresponds to a voltage increase (corresponding to a bias) due to DC or low-frequency disturbance light. In general, disturbance light such as sunlight is steady light with little temporal variation, and is low-frequency disturbance light of 100 Hz or less. In particular, sunlight is light with little temporal variation, and the frequency of the amount of received light is approximately 0 Hz. Therefore, as shown in FIG. 3, the low-pass filter circuit 162 removes an AC component from the output signal of the I / V conversion circuit 161 and outputs a signal obtained by extracting a DC component, that is, a bias component due to disturbance light (FIG. 3). 4 (B)).

次いで、差動増幅回路163は、ローパスフィルタ回路162による濾波前の電気信号と同回路162による濾波後の電気信号とを差動増幅する。つまり、図4(A)の信号から図4(B)の信号を差し引いて増幅率を乗じた出力信号(図4(C))を生成する。このように、差動増幅によれば、図4(A)の信号から図4(B)の信号を差し引いた上で増幅することになるので、外乱光の影響を低減した出力信号が得られる。この結果、信号が増幅される際に検出限界電圧まで飽和することが防止される。   Next, the differential amplifier circuit 163 differentially amplifies the electric signal before filtering by the low-pass filter circuit 162 and the electric signal after filtering by the circuit 162. That is, an output signal (FIG. 4C) is generated by subtracting the signal of FIG. 4B from the signal of FIG. As described above, according to the differential amplification, the signal shown in FIG. 4A is subtracted from the signal shown in FIG. 4A and then amplified, so that an output signal with reduced influence of disturbance light can be obtained. . As a result, the signal is prevented from being saturated to the detection limit voltage when amplified.

以上のように本実施の形態では、この結果、信号が増幅される際に検出限界電圧まで飽和することが防止されるのに対し、本実施の形態に対する比較例としての受光処理部160’は、飽和を防止することが困難である。つまり、比較例としての受光処理部160’は、図5(A)に示すとおり、I/V変換回路161’および増幅回路163’を有しており、I/V変換回路161’は増幅回路163’に直接的に接続されている。受光処理回路160’では、I/V変換回路161’の電気信号との差動増幅をすることなく、I/V変換回路161’の電気信号を増幅するので、増幅回路163’の出力信号は、検出限界電圧まで飽和してしまう場合がある。たとえば、図5(B)に示すとおり、外乱光によるバイアス電圧が低いvb1の場合、増幅回路163’の出力信号は飽和しない。しかしながら、外乱光によるバイアス電圧が高いvb2の場合、増幅回路163’の出力信号は検出限界電圧まで飽和するので、破線で示す部分の信号が再現されない。   As described above, in the present embodiment, as a result, the signal is prevented from being saturated to the detection limit voltage when amplified, but the light receiving processing unit 160 ′ as a comparative example to the present embodiment is It is difficult to prevent saturation. That is, the light receiving processing unit 160 ′ as a comparative example includes an I / V conversion circuit 161 ′ and an amplification circuit 163 ′ as shown in FIG. 5A, and the I / V conversion circuit 161 ′ is an amplification circuit. 163 ′ is directly connected. Since the light reception processing circuit 160 ′ amplifies the electrical signal of the I / V conversion circuit 161 ′ without performing differential amplification with the electrical signal of the I / V conversion circuit 161 ′, the output signal of the amplification circuit 163 ′ is In some cases, the detection limit voltage is saturated. For example, as shown in FIG. 5B, when the bias voltage due to disturbance light is vb1, the output signal of the amplifier circuit 163 'is not saturated. However, in the case of vb2 where the bias voltage due to disturbance light is high, the output signal of the amplifier circuit 163 'is saturated up to the detection limit voltage, and thus the signal indicated by the broken line is not reproduced.

したがって、比較例の場合には、図5(B)に示されるように、信号が再現されていない部分があるため、正確に血糖値を測定することが困難である。一方、本実施の形態では、図4(D)に示されるように、差動増幅回路163からの出力信号に対してパルス光の消灯中(サンプリングタイミングT1)と発光中(サンプリングタイミングT2)でサンプリングし、パルス光の消灯中と発光中でサンプリングした出力信号の差分に基いて正確に血糖値を測定することができる。   Therefore, in the case of the comparative example, as shown in FIG. 5B, there is a portion where the signal is not reproduced, and thus it is difficult to accurately measure the blood glucose level. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4D, the pulse signal is turned off (sampling timing T1) and light is emitted (sampling timing T2) with respect to the output signal from the differential amplifier circuit 163. The blood glucose level can be accurately measured based on the difference between the output signals sampled and sampled while the pulsed light is turned off and emitted.

なお、本実施の形態では、ローパスフィルタ回路162を用いて略直流成分の外乱光による電圧上昇分(バイアス相当分)を計算する一方、I/V変換回路161の電気信号をそのまま用いて、差動増幅回路163によって、I/V変換回路161の電気信号から電圧上昇分を差し引くので、バンドパスフィルタやハイパスフィルタなどを用いる場合と比べて、パルス波形の高周波成分に起因する波形の歪みが生じにくい。このように、パルス波形の高周波成分に起因する波形が歪まないので、サンプリングが容易である。つまり、波形が歪んで波形が尖っていると、ピークを捕えるのが難しく、回路のばらつきなどにより、サンプリングタイミングT2が変化した場合に測定値が大きく変動してしまう。これを防ぐためには、ピークホールド回路などが必要となるが、本実施の形態によれば、ピークホールド回路などが不要となる。特に、ピークホールド回路に必要なダイオードを省略することができるので、簡素化でき、1チップ化しやすくなる。   In the present embodiment, the voltage increase (corresponding to the bias) due to the disturbance light of the substantially DC component is calculated using the low-pass filter circuit 162, while the electric signal of the I / V conversion circuit 161 is used as it is. Since the voltage increase is subtracted from the electrical signal of the I / V conversion circuit 161 by the dynamic amplifier circuit 163, waveform distortion caused by high-frequency components of the pulse waveform occurs compared to the case of using a band-pass filter or a high-pass filter. Hateful. Thus, since the waveform resulting from the high frequency component of the pulse waveform is not distorted, sampling is easy. In other words, if the waveform is distorted and the waveform is pointed, it is difficult to capture the peak, and the measured value greatly fluctuates when the sampling timing T2 changes due to circuit variations or the like. In order to prevent this, a peak hold circuit or the like is required, but according to the present embodiment, a peak hold circuit or the like is not necessary. In particular, since a diode necessary for the peak hold circuit can be omitted, it is possible to simplify the circuit and to make it one chip.

以上のとおり、説明した本実施の形態の血液成分分析装置およびその受光回路は、以下の効果を奏する。   As described above, the described blood component analyzer and the light receiving circuit thereof according to the present embodiment have the following effects.

本実施の形態の血液成分分析装置によれば、低周波または直流の外乱光による電圧上昇分をローパスフィルタ回路によって抽出して、この電圧上昇分を電気信号から差し引くように差動増幅するので、太陽光などの外乱光によるバイアスにより電気信号が検出限界電圧まで飽和することを防止することができる。   According to the blood component analyzer of the present embodiment, the voltage increase due to low-frequency or direct-current disturbance light is extracted by the low-pass filter circuit, and this voltage increase is differentially amplified so as to be subtracted from the electrical signal. It is possible to prevent the electric signal from being saturated to the detection limit voltage due to a bias caused by disturbance light such as sunlight.

本実施の形態の血液成分分析装置によれば、ローパスフィルタ回路を用いて低周波または直流の外乱光による電圧上昇分を出力して電気信号から差し引くことができるので、I/V変換回路の出力をアナログディジタルコンバータ(ADコンバータ)で取り込んで、プロセッサによって低周波または直流の外乱光による電圧上昇分を計算して、DAコンバータで出力して、電気信号から差し引くような処理に比べて構成を簡略化できる。   According to the blood component analyzer of the present embodiment, a voltage increase due to low-frequency or direct-current disturbance light can be output and subtracted from the electrical signal using a low-pass filter circuit, so that the output of the I / V conversion circuit Compared to a process that takes in the analog digital converter (AD converter), calculates the voltage rise due to low frequency or DC disturbance light by the processor, outputs it from the DA converter, and subtracts it from the electrical signal. Can be

差動増幅回路を用いることによって、差分を算出処理と増幅する処理とを統合的に一度に行うことができるので、回路の配置スペースを省略することができる。   By using a differential amplifier circuit, the difference calculation process and the amplification process can be performed in an integrated manner, so that the circuit arrangement space can be omitted.

なお、以上のように本実施の形態の血液成分分析装置を説明したが、本発明の血液成分分析装置はこの場合に限られない。   In addition, although the blood component analyzer of this Embodiment was demonstrated as mentioned above, the blood component analyzer of this invention is not restricted to this case.

(変形例)
図6は、本実施の形態の血液成分分析装置における受光処理部の変形例を示す。本変形例において、受光処理部160は、マルチプレクサ111、A/Dコンバータ112、および演算制御部110と同じ1チップICとして構成されている。すなわち、ディジタル−アナログ回路混在のカスタムICとして構成されている。図6に示されるように、1チップIC200は、演算制御部(CPUなど)110を搭載しつつ複数のオペアンプOP1、OP2−1、OP2−2、OP2−3を有しており、外部端子にコンデンサC1、C2、抵抗R1、R2などを接続することにより、I/V変換回路161やローパスフィルタ回路162が構成できるようになっている。本実施の形態では、上記のように波形の歪みが生じにくく、ダイオードを含むピークホールド回路が不要となったため、1チップ化しやすくなっている。
(Modification)
FIG. 6 shows a modification of the light receiving processing unit in the blood component analyzer of the present embodiment. In this modification, the light receiving processing unit 160 is configured as a single-chip IC that is the same as the multiplexer 111, the A / D converter 112, and the arithmetic control unit 110. That is, it is configured as a custom IC having a mixed digital / analog circuit. As shown in FIG. 6, the one-chip IC 200 has a plurality of operational amplifiers OP1, OP2-1, OP2-2, and OP2-3 while mounting an arithmetic control unit (CPU or the like) 110. The I / V conversion circuit 161 and the low-pass filter circuit 162 can be configured by connecting capacitors C1 and C2, resistors R1 and R2, and the like. In the present embodiment, waveform distortion is unlikely to occur as described above, and a peak hold circuit including a diode is not necessary, so that it is easy to make one chip.

また、本変形例のI/V変換回路161は、帰還抵抗R1と並列にコンデンサC2が接続されており、一種のフィルタ回路を構成している。したがって、I/V変換回路161は、受光素子150によって受光量に応じて生成された電流信号(光電流)を電流電圧変換して電圧信号に変換するとともに、蛍光灯などその他の交流成分を持つノイズを抑制する。したがって、このI/V変換回路161により交流成分ノイズを抑制した上で、さらに上述のローパスフィルタ回路部162と差動増幅回路163とにより太陽光など低周波または直流成分の外乱光の影響を軽減することができる。   In addition, the I / V conversion circuit 161 according to this modification has a capacitor C2 connected in parallel with the feedback resistor R1 to form a kind of filter circuit. Therefore, the I / V conversion circuit 161 converts the current signal (photocurrent) generated by the light receiving element 150 according to the amount of received light into a voltage signal by current-voltage conversion, and has other AC components such as a fluorescent lamp. Suppresses noise. Therefore, the AC component noise is suppressed by the I / V conversion circuit 161, and the low-pass filter circuit unit 162 and the differential amplifier circuit 163 further reduce the influence of disturbance light of low frequency or DC components such as sunlight. can do.

さらに本変形例の差動増幅回路163は、第1バッファアンプOP2−1、第2バッファアンプOP2−2、および第3アンプOP2−3の3つのアンプを有する差動アンプ(計装アンプ)となっている。本変形例では、第1バッファアンプOP2−1の第1入力端(+端子)および第2バッファアンプOP2−2の第1入力端(+端子)が、差動増幅回路163の第1入力端子および第2入力端子となる。   Further, the differential amplifier circuit 163 of the present modification includes a differential amplifier (instrumentation amplifier) having three amplifiers: a first buffer amplifier OP2-1, a second buffer amplifier OP2-2, and a third amplifier OP2-3. It has become. In this modification, the first input terminal (+ terminal) of the first buffer amplifier OP2-1 and the first input terminal (+ terminal) of the second buffer amplifier OP2-2 are the first input terminals of the differential amplifier circuit 163. And the second input terminal.

そして、第1バッファアンプOP2−1の第2入力端(−端子)と第2バッファアンプOP2−2の第2入力端(−端子)とは、抵抗R9を介して電気的に接続されている。第1バッファアンプOP2−1の出力端と第2入力端との間には帰還抵抗R7が接続されている。同様に、第2バッファアンプOP2−2の出力端と第2入力端との間には帰還抵抗R8が接続されている。第3アンプOP2−3は、図3のオペアンプOP2と同様であり、第3アンプOP2−3の2つの入力端には、それぞれ抵抗R4、抵抗R6を介して、上記の第1バッファアンプOP2−1の出力端と第2バッファアンプOP2−2の出力端がそれぞれ電気的に接続されている。なお、本変形例の抵抗R5は、調整電圧Vrefを供給するD/Aコンバータに接続されている。調整電圧Vrefは、演算制御部110によって制御することができる。   The second input terminal (− terminal) of the first buffer amplifier OP2-1 and the second input terminal (− terminal) of the second buffer amplifier OP2-2 are electrically connected via a resistor R9. . A feedback resistor R7 is connected between the output terminal and the second input terminal of the first buffer amplifier OP2-1. Similarly, a feedback resistor R8 is connected between the output terminal and the second input terminal of the second buffer amplifier OP2-2. The third amplifier OP2-3 is the same as the operational amplifier OP2 of FIG. 3, and the first buffer amplifier OP2- is connected to two input terminals of the third amplifier OP2-3 via a resistor R4 and a resistor R6, respectively. 1 and the output terminal of the second buffer amplifier OP2-2 are electrically connected to each other. Note that the resistor R5 of this modification is connected to a D / A converter that supplies the adjustment voltage Vref. The adjustment voltage Vref can be controlled by the arithmetic control unit 110.

このような計装アンプを差動増幅回路163として用いることもでき、この場合、R7=R8、R4=R6、R3=R5であるとすると、出力端の電圧をVoutとすると、以下のとおりの関係が導かれる。   Such an instrumentation amplifier can also be used as the differential amplifier circuit 163. In this case, assuming that R7 = R8, R4 = R6, and R3 = R5, assuming that the voltage at the output terminal is Vout, Relationships are guided.

Vout=−(R3/R4)(1+2・R7/R9)(Vin1−Vin2)+Vrefとなる。   Vout = − (R3 / R4) (1 + 2 · R7 / R9) (Vin1−Vin2) + Vref.

したがって、ローパスフィルタ回路162によって、外乱光による電圧上昇分に相当する濾波後の電気信号Vin2を抽出し、差動増幅回路163によって、電気信号Vin2を、濾波前の電気信号Vin1から差し引くように、所定の増幅率で差動増幅がされる。また、調整電圧Vrefを調整することで、部品のばらつきに起因する影響などを軽減することもできる。   Therefore, the low-pass filter circuit 162 extracts the filtered electric signal Vin2 corresponding to the voltage increase due to disturbance light, and the differential amplifier circuit 163 subtracts the electric signal Vin2 from the pre-filtered electric signal Vin1. Differential amplification is performed at a predetermined amplification factor. Further, by adjusting the adjustment voltage Vref, it is possible to reduce the influence caused by the variation of components.

本変形例では、差動増幅回路163の出力端のみならず、I/V変換回路161の出力端も、たとえば図示しないサンプルホールド回路を介して、マルチプレクサ111の入力側に接続される。そして、マルチプレクサ111の出力側は、アナログディジタルコンバータ112に接続され、ディジタル化された差動増幅回路163の出力信号やI/V変換回路161の出力信号は、受光量データとして、図示していないメモリに格納される。ディジタル化された差動増幅回路163の出力信号は、血糖値を算出するのに用いられる。また、I/V変換回路161の出力信号は、種々の制御に用いることができる。   In this modification, not only the output terminal of the differential amplifier circuit 163 but also the output terminal of the I / V conversion circuit 161 is connected to the input side of the multiplexer 111 via a sample hold circuit (not shown), for example. The output side of the multiplexer 111 is connected to the analog-digital converter 112, and the digitized output signal of the differential amplifier circuit 163 and the output signal of the I / V conversion circuit 161 are not shown as received light amount data. Stored in memory. The output signal of the digitized differential amplifier circuit 163 is used to calculate the blood glucose level. The output signal of the I / V conversion circuit 161 can be used for various controls.

図6に示された変形例によっても、図4に示されたものと同様の作用効果を奏することができ、加えて、以下のような効果を奏する。   The modification shown in FIG. 6 can provide the same effects as those shown in FIG. 4 and, in addition, the following effects.

ダイオードを必要とするピークホールド回路が不要であるので、アナログ−ディジタル混在のカスタムIC化がしやすくなる。   Since a peak hold circuit that requires a diode is unnecessary, it is easy to make a custom IC with a mixture of analog and digital.

フィルタ機能を持つI/V変換回路161によって交流成分ノイズを軽減しつつ、太陽光などの低周波または直流成分の外乱光の影響については上記ローパスフィルタ回路部162と差動増幅回路163とにより影響を軽減することができる。   While the AC component noise is reduced by the I / V conversion circuit 161 having a filter function, the low-pass filter circuit unit 162 and the differential amplifier circuit 163 affect the influence of low-frequency or direct-current disturbance light such as sunlight. Can be reduced.

差動増幅回路163により、外乱光による電圧上昇分を電気信号から差し引くことによりバイアス相当分をキャンセルさせて飽和を防止し、さらに部品のばらつきなどによる変化については、調整電圧Vrefを制御することにより調整することができる。   The differential amplification circuit 163 cancels the equivalent of the bias by subtracting the voltage increase due to the disturbance light from the electrical signal to prevent saturation, and further controls the adjustment voltage Vref for changes due to component variations and the like. Can be adjusted.

以上のとおり、実施の形態および変形例において、本発明の血液成分分析装置および血液成分分析装置用の受光回路について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。   As described above, the blood component analyzer and the light receiving circuit for the blood component analyzer of the present invention have been described in the embodiment and the modification. However, it goes without saying that the present invention can be appropriately added, modified, and omitted by those skilled in the art within the scope of the technical idea.

たとえば、本実施の形態では、演算制御部は、パルス光の消灯中と発光中との各時点での出力信号の信号レベル間の差分に基いて血糖値を算出する方法を説明した。しかしながら、演算制御部が血糖値を算出する方法は上記の方法に限定されない。たとえば、演算制御部は、パルス光の消灯中と発光中との各時点での出力信号にそれぞれ所定の補正係数を乗じた上で差分を計算して血糖値を算出することもできる。   For example, in the present embodiment, the calculation control unit has described the method for calculating the blood sugar level based on the difference between the signal levels of the output signal at each time point when the pulsed light is turned off and during the light emission. However, the method by which the arithmetic control unit calculates the blood glucose level is not limited to the above method. For example, the arithmetic control unit can calculate the blood glucose level by calculating the difference after multiplying the output signal at each time point when the pulse light is turned off and during the light emission by a predetermined correction coefficient.

また、本実施の形態では、サンプルホールド回路が演算制御部に内蔵される場合を説明した。しかしながら、変形例において述べたように、サンプルホールド回路は、受光処理部に内蔵されてもよい。   Further, in the present embodiment, the case where the sample hold circuit is built in the arithmetic control unit has been described. However, as described in the modification, the sample hold circuit may be incorporated in the light receiving processing unit.

また、本発明は、血糖値を算出するのに好適に用いることができるが、パルス波の透過光や反射光の受光量を定量的に測定して血液成分分析を行う分野において広く利用できることはもちろんである。   In addition, the present invention can be suitably used for calculating blood sugar levels, but it can be widely used in the field of performing blood component analysis by quantitatively measuring the amount of transmitted light or reflected light of a pulse wave. Of course.

100 血液成分分析装置、
110 演算制御部(算出手段)、
120 装着部、
121 試験紙(試験片)
130 発光素子(発光手段)、
140 発光駆動部、
150 受光素子(受光手段)、
160 受光処理部(フィルタリング手段、差動増幅手段)、
161 I/V変換回路、
162 ローパスフィルタ回路、
163 差動増幅回路、
170 受光回路、
180 操作部、
190 表示部。
100 blood component analyzer,
110 arithmetic control unit (calculation means),
120 mounting part,
121 Test paper (test piece)
130 light emitting element (light emitting means),
140 light emission drive unit,
150 light receiving element (light receiving means),
160 light reception processing unit (filtering means, differential amplification means),
161 I / V conversion circuit,
162 low-pass filter circuit,
163 differential amplifier circuit,
170 light receiving circuit,
180 operation unit,
190 Display section.

Claims (6)

血液に含まれる成分と反応した試薬の色の変化に基づいて前記成分を分析する血液成分分析装置であって、
前記血液が付着した試験片に向けてパルス光を発光する発光手段と、
前記パルス光が前記試験片で反射された反射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記電気信号を濾波することによって当該電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成するフィルタリング手段と、
前記パルス光の消灯中と発光中での前記出力信号の信号レベルに基いて前記成分の量を算出する算出手段と、
前記フィルタリング手段による濾波前の電気信号と前記濾波後の電気信号とを差動増幅して出力信号を得る差動増幅手段と、を有し、
前記差動増幅手段は、
前記濾波前の電気信号が入力される第1バッファ部と、
前記濾波後の信号が入力される第2バッファ部と、
前記第1バッファ部の出力端が電気的に接続される第1入力端と前記第2バッファ部の出力端が電気的に接続される第2入力端とを有しており、前記第1入力端と前記第2入力端との間の信号を差動増幅して外乱光の影響を低減した前記出力信号を得る第3アンプ部と、
前記第3アンプ部の前記第1入力端または前記第2入力端に接続されて、調整用電圧を印加するディジタルアナログ変換手段と、
を有することを特徴とする血液成分分析装置。
A blood component analyzer that analyzes the component based on a change in the color of a reagent that has reacted with a component contained in blood,
A light emitting means for emitting pulsed light toward the test piece to which the blood has adhered;
A light receiving means for receiving the reflected light reflected by the test piece and converting it into an electrical signal;
Filtering means for generating an electric signal after filtering by suppressing the AC component of the electric signal by filtering the electric signal;
Calculating means for calculating the amount of the component based on the signal level of the output signal during extinction and emission of the pulsed light;
Differential amplification means for differentially amplifying the electric signal before filtering by the filtering means and the electric signal after filtering to obtain an output signal ;
The differential amplification means includes
A first buffer unit to which an electric signal before filtering is input;
A second buffer unit to which the filtered signal is input;
A first input terminal to which an output terminal of the first buffer unit is electrically connected; and a second input terminal to which an output terminal of the second buffer unit is electrically connected. A third amplifier unit that differentially amplifies a signal between the first input terminal and the second input terminal to obtain the output signal in which the influence of disturbance light is reduced;
A digital-to-analog converter connected to the first input terminal or the second input terminal of the third amplifier section and applying an adjustment voltage;
A blood component analyzer characterized by comprising:
前記フィルタリング手段は、ローパスフィルタを有することを特徴とする請求項1に記載の血液成分分析装置。   The blood component analyzer according to claim 1, wherein the filtering unit includes a low-pass filter. 前記濾波後の信号は、太陽光の受光に起因する電圧上昇分の電圧に対応することを特徴とする請求項1または2に記載の血液成分分析装置。   The blood component analyzer according to claim 1 or 2, wherein the filtered signal corresponds to a voltage increase due to reception of sunlight. 前記算出手段は、前記パルス光の消灯中での前記出力信号の信号レベルと、前記パルス光の発光中での前記出力信号の信号レベルとの差分に基いて、前記成分の量を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の血液成分分析装置。   The calculation means calculates the amount of the component based on a difference between a signal level of the output signal when the pulsed light is extinguished and a signal level of the output signal when the pulsed light is emitted. The blood component analyzer according to any one of claims 1 to 3. 前記受光手段は、パルス光を受光して光電流を生成する受光素子を有し、
前記血液成分分析装置は、さらに、
前記受光素子によって生成された光電流を電流電圧変換して前記電気信号を生成する電流電圧変換手段を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の血液成分分析装置。
The light receiving means includes a light receiving element that receives pulsed light and generates a photocurrent,
The blood component analyzer further comprises:
The blood component analyzer according to any one of claims 1 to 4, further comprising current-voltage conversion means for converting the photocurrent generated by the light receiving element into current-voltage to generate the electrical signal.
パルス光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記電気信号を濾波することによって当該電気信号の交流成分を抑制した濾波後の電気信号を生成するフィルタリング手段と、
前記フィルタリング手段による濾波前の電気信号と前記濾波後の電気信号とを差動増幅して出力信号を得る差動増幅手段と、を有し、
前記差動増幅手段は、
前記濾波前の電気信号が入力される第1バッファ部と、
前記濾波後の信号が入力される第2バッファ部と、
前記第1バッファ部の出力端が電気的に接続される第1入力端と前記第2バッファ部の出力端が電気的に接続される第2入力端とを有しており、前記第1入力端と前記第2入力端との間の信号を差動増幅して外乱光の影響を低減した前記出力信号を得る第3アンプ部と、
前記第3アンプ部の前記第1入力端または前記第2入力端に接続されて、調整用電圧を印加するディジタルアナログ変換手段と、
を有することを特徴とする血液成分分析装置用の受光回路。
A light receiving means for receiving pulsed light and converting it into an electrical signal;
Filtering means for generating an electric signal after filtering by suppressing the AC component of the electric signal by filtering the electric signal;
Differential amplification means for differentially amplifying the electric signal before filtering by the filtering means and the electric signal after filtering to obtain an output signal ;
The differential amplification means includes
A first buffer unit to which an electric signal before filtering is input;
A second buffer unit to which the filtered signal is input;
A first input terminal to which an output terminal of the first buffer unit is electrically connected; and a second input terminal to which an output terminal of the second buffer unit is electrically connected. A third amplifier unit that differentially amplifies a signal between the first input terminal and the second input terminal to obtain the output signal in which the influence of disturbance light is reduced;
A digital-to-analog converter connected to the first input terminal or the second input terminal of the third amplifier section and applying an adjustment voltage;
A light receiving circuit for a blood component analyzer, characterized by comprising:
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