血糖计的制作方法

专利名称：血糖计的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于血糖计的、优选使用的技术。更详细而言，本发明涉及一种确保血糖计所需的测定精度、同时尽可能降低电力消耗的血糖计。
背景技术：
众所周知，糖尿病起因于胰脏的胰岛素分泌异常或对于胰岛素的敏感性下降。特别是胰岛素分泌停止的1型糖尿病患者需要在饭前测定血糖值，且根据该值给予胰岛素。目前，为了使患者在家庭内自己或其家属简便地测定血糖值，申请人开发并制造销售了小型、以自己测定为目的的血糖值测定装置(以下称作“血糖计”)。申请人还正在开发面向病房能够对应多个患者的、具有各种管理功能的血糖计。血糖计是如下所述的机器通过使血液与试剂接触产生的生化反应，利用将葡萄糖值转换为色浓度或电信号的原理，测定血糖值。该生化反应至反应稳定需要花费时间。但是，在病房内以多个患者作为对象时，必须迅速地进行血糖值的测量。即，存在不能等到生化反应稳定的情况。因此，考虑一种方法，所述方法不必等到生化反应稳定，基于反应中途的生化反应的过渡应答，更迅速地求出血糖值。例如如专利文献1和专利文献 2所示，已知基于规定的计算式等预测反应终点的方法。专利文献1 日本特开2004-144750号公报专利文献2 日本特开2006-71421号公报

发明内容
基于生化反应的过渡应答迅速求得血糖值时，需要严格的时间管理。必须从生化反应开始即血液与试剂接触的瞬间，正确测量规定的测量时间。用色浓度观测葡萄糖值的方式的情况，使用LED等发光元件，将光照射在含有试剂的试验纸上，用光电二极管等受光元件检测该反射光，用A/D转换器转换为数字数据。供给至A/D转换器的采样时钟(sampling clock)的频率低时，不能正确地检测血液接触试剂的瞬间。因此，为了正确地检测反应开始，需要将采样时钟的频率设定得足够高。但是，A/ D转换器对于作为携带型电子设备的血糖计来说，是电力消耗大的部件。因此，期望采样时钟的频率尽可能低。本发明是鉴于上述方面而完成的，目的在于提供一种血糖计，所述血糖计通过设定必要且足够精度的采样时钟的频率，仅以必要的最短时间供给，同时实现测定精度和低耗电。为了解决上述课题，本发明的血糖计具有血糖值测定部，在安装有测定芯片的状态下，使血液滴加在测定芯片上，输出与血液中的葡萄糖量相对应的信号；A/D转换器，将信号转换为数字数据；血液滴加判定部，基于数字数据，判定血液是否已滴加在测定芯片上；测定处理部，基于数字数据得到血糖值；及生成时钟的时钟生成部，所述时钟用于从A/D转换器获取数字数据，所述时钟的周期为所需的分辨率除以血糖值反应曲线的规定时间的斜率所得的值以下。用于从A/D转换器获取数字数据的时钟，基于所需的分辨率和血糖值的测定曲线的斜率进行确定。时钟生成部的结构如下根据血糖计的操作模式适当设定采样时钟，特别在确定测定开始的模式下连续生成高速的时钟脉冲，从检测到血液滴加的时刻开始计时器等的测量操作，同时将时钟脉冲的生成切换为间歇的模式。根据本发明，能够提供一种血糖计，所述血糖计通过设定必要且足够精度的采样时钟的频率，仅以必要的最短时间供给，同时实现测定精度和低耗电。


[图1]为本发明的实施方式的例子即血糖计的外观立体图。[图2]为本发明的实施方式的例子即血糖计的顶视图。[图3]为光学测定部的示意图。[图4]为血糖计的内部框图。[图5]为血糖计的功能框图。[图6]为表示控制部控制低速时钟生成部或高速时钟生成部的状态的表。[图7]为高速时钟生成部的功能框图。[图8]为低速时钟生成部的功能框图。[图9]为表示低速时钟生成部及高速时钟生成部生成的时钟脉冲的时间图。[图10]为表示高速序列发生器生成的定时脉冲及采样时钟的时间图。[图11]为表示低速序列发生器生成的定时脉冲及采样时钟的时间图。[图12]为血糖值反应曲线的图，在测定血糖值时，同时表示使用标准曲线数据算出的测定值和时间的经过。
具体实施例方式以下，参照图1 图12说明本发明的实施方式。图1为本发明的实施方式的例子即血糖计的外观立体图。图2为本发明的实施方式的例子即血糖计的顶视图。血糖计101是医生、护士或患者本人等像移动电话一样用手拿着操作、用于测量血糖值的便携式机器，因此，以一只手能容易拿的形状及重量形成。血糖计101不仅测定血糖值，作为附加功能，能够确认患者的姓名和ID，存储每位患者的测定值数据，如果有必要能够确认每位患者应给予的适当的药剂等。血糖计101的壳体102为细长的合成树脂容器。壳体102的长度方向的前端设置有测定血糖值等的由金属制成的圆筒形状的光学测定部103。在也可以称作血糖值测定部的光学测定部103的内部内置下述的LED和光电二极管。光学测定部103形成为血糖测定芯片(以下称作“测定芯片”)能够装卸的形状。 使用过的测定芯片通过操作脱出杆(inject lever) 104，可以从光学测定部103卸下。另外，在壳体102的前表面设置有显示测定结果和确认事项等的、由IXD构成的显示面板105。在显示面板105的旁边设置有具有多个按钮的操作面板106。血糖计101的内部除上述部件之外，还具有锂离子电池，内置于壳体102内且图中未示出；条形码阅读器装置，读取条形码且图中未示出；IrDA接口，发送和接收患者数据或测量的血糖值数据等，且图中未示出；等，但由于与本发明没有直接关系，所以省略详细说明。虽然在图2中从血糖计101的外观不能直接看见，但在测定器主体的内部内置有作为印刷电路板的电路基板202。在电路基板202上安装有公知的微电脑。微电脑通过锂离子电池的电力工作，接收来自操作面板106的操作命令信号，驱动光学测定部103内部的 LED，通过光电二极管进行规定的血糖值测定，于显示面板105显示测定结果等。血糖计101的基本的血糖测定的结构与现有技术相同。以下简单说明概况。在光学测定部103上安装有测定芯片308，使测定芯片308抽吸测定对象的血液。 在该测定芯片308上内置有由聚醚砜等多孔膜形成的试验纸511。然后，被测定芯片308抽吸的血液到达试验纸511时，血液中的葡萄糖与试验纸511所含的试剂反应，显色。所述显色反应需要数秒至十几秒左右的时间，但该反应受到周围气温的影响。使作为发光元件的LED发出的光照射在试验纸511上，通过作为受光元件的光电二极管接收来自试验纸511的反射光。然后，经过规定的反应时间后，将从受光元件得到的模拟的受光强度信号转换为数字值后，将该数字值转换为血糖值显示于显示面板105。需要说明的是，测量血糖值的结构并不限于利用显色试剂的上述光学测定方式， 还可以采用电化学传感器方式等一直以来能够在血糖测定中使用的结构。如上所述，测定血糖值时，根据气温的高低，试验纸511中含有的试剂的反应时间发生变化。因此，血糖计101内部的微电脑的结构要素即ROM中存储了对于周围气温的反应的补正值。而且，被存入ROM中的微电脑的程序的构成如下检测测量血糖值时的气温， 算出适当的测量值。然而，如果测定过程中发生气温变化，则不能正确导出该补正值。因此，导出错误的血糖值的风险极高。即，测定过程中气温不能发生变化。当然，即使在刚要测定之前，气温如果发生变化，也必须延缓血糖值测量处理直至该变化稳定。为了正确地检测出血糖计101周围的气温稳定，在血糖计101上设置两个温度测
量元件。一个是外部气温传感器，远离血糖计101的壳体的中心部分，设置在与壳体热独立的位置上，测量外界气体的温度(以下称作“外部气温”)。另一个是内部温度传感器，设置在血糖计101的壳体的中心部分，测量壳体内部的温度(以下称作“内部温度”)。上述两个温度传感器即使经过一定时间也不会发生变化，并且温度传感器之间的值的差小时，能够判断为血糖计101的整个壳体“适应”了外部气温，即，外部气温和血糖计 101的壳体内部的温差足够小，并小到正确测定血糖值所需的程度。与构成微电脑等的其它电路部件同样地在电路基板202上安装有内部温度传感器即内部温度热敏电阻203。另一方面，外部气温传感器即外部气温热敏电阻307被设置在光学测定部103中。图3为光学测定部103的概要图。
光学测定部103由筒302、收纳在该筒302中的红LED303、光电二极管304、基座 305、玻璃窗306及绿LED309构成。在不锈钢等金属制的筒302中，红LED303、绿LED309和光电二极管304被设置在基座305上。为了防尘，基座305通过由薄玻璃板形成的玻璃窗306与外界气体隔断。在玻璃窗306上印刷有钼丝，这构成外部气温热敏电阻307。在筒302的内部组装有未图示的保持机构，所述保持机构用于能够装卸测定芯片 308。安装上测定芯片308时，试验纸511与玻璃窗306相对进行配置。红LED303将红色的光照射在安装于测定芯片308的试验纸511上。红LED303在下述所有的操作模式下被驱动发光。绿LED309将绿色的光照射在安装于测定芯片308的试验纸511上。绿LED309在下述多个操作模式中的要求测定精度的模式下被驱动发光。需要说明的是，红LED303的发光波长可以使用主要对葡萄糖和试剂的反应中生成的色素有特异性吸收的波长，例如可以采用630nm。绿LED309的发光波长可以使用主要对血液中的血红蛋白有特异性吸收的波长，例如可以采用520nm。由在绿LED309的波长下测定的吸光度算出血细胞比容，基于该血细胞比容和在红LED303的波长下测定的吸光度， 能够算出血糖值。为了迅速且适当地测量外部气温，需要减小外部气温热敏电阻307的热容量。因此，构成外部气温热敏电阻307的玻璃板的构成为直径6mm、厚0. 5mm的大小。该玻璃板的热容量大约为4mJ/K。[硬件]图4为血糖计101的内部框图。血糖计101是由微电脑构成的系统，由CPU402、R0M403及RAM404和将它们连接起来的总线405构成。除上述构成之外，总线405上还连接有主要提供数据输入功能的部分、 和提供数据输出功能的部分。在相当于血糖计101的数据输入功能的部位上包括用于获得对于血糖计101来说重要的血糖值测定数据的光学测定部103、用于获得温度数据的内部温度热敏电阻203 及外部气温热敏电阻307、实时时钟407、以及作为操作面板106的按钮操作部408。在构成光学测定部103的红LED303上连接有用于驱动红LED303发光的驱动器 410。在构成光学测定部103的绿LED309上连接有用于驱动绿LED309发光的驱动器 424。驱动器410及驱动器4M被D/A转换器411分时驱动控制。下面详细说明分时驱动。在构成光学测定部103的光电二极管304上通过I/V转换器416连接有A/D转换器 413。红LED303及绿LED309需要将适当强度的光照射在测定芯片308内的试验纸511 上，因此，进行控制使其基于预先存储在下述非易失性存储器414中的发光强度数据进行发光。
S卩，使构成血糖计101的微电脑工作的、存储在R0M403中的程序，从非易失性存储器414中读取发光强度数据，通过D/A转换器411转换为模拟的电压信号后，利用驱动器 410进行功率放大，对红LED303进行发光驱动。同样地，程序从非易失性存储器414中读取发光强度数据，通过D/A转换器411转换为模拟的电压信号后，利用驱动器4M进行功率放大，对绿LED309进行发光驱动。红LED303及绿LED309发出的光照射在测定芯片308的试验纸511上，利用光电二极管304检测由试验纸511反射的反射光。将根据光电二极管304受光的光强度而变化的、光电二极管304的信号电流通过 I/V转换器416转换为信号电压，进而，通过A/D转换器413转换为数值数据。然后，将该被转换的数值数据记录在RAM404及非易失性存储器414的规定区域。另外，血糖计101具有内部温度热敏电阻203和外部气温热敏电阻307，可以根据上述热敏电阻的电阻变化测定血糖计101存在的环境的外部气温、和血糖计101自身的内部温度。与上述光电二极管304同样地，热敏电阻的电阻值通过A/D转换器413进行数值化，将数值数据记录在RAM404及非易失性存储器414的规定区域。需要说明的是，由于无需同时测定感光强度和气温，所以光电二极管304和热敏电阻能够分时共用A/D转换器413。实时时钟407是公知的提供日期时间数据输出功能的IC，是搭载于很多微电脑及个人计算机等中的标准件。本发明的实施方式的血糖计101中，由于需要将患者数据与测定血糖值的时刻的日期时间信息建立关联，并存储在非易失性存储器414中，所以设置有实时时钟407。作为提供血糖计101的数据输出功能的部分，包括作为显示面板105的IXD显示部 415。在IXD显示部415中，通过存储于R0M403中的由CPU402运行的程序，显示出各种画面。构成血糖计101内部的微电脑的要素中，除数据输入输出功能之外，还包括提供数据存储功能的、由EEPROM构成的非易失性存储器414。在该非易失性存储器414中存储有患者的信息、血糖计101的设定数据及精度试验数据等。存储于非易失性存储器414中的数据通过图中未示出的红外接口或无线接口等，与外部设备进行数据交换。[软件]图5为血糖计101的功能框图。是着眼于微电脑提供的功能的图。红LED303通过分压电阻R502和开关503外加电源电压。开关503通过低速序列发生器504及高速序列发生器505分别输出的发光控制信号来控制开、关。OR栅极506将低速序列发生器504及高速序列发生器505输出的发光控制信号汇总施加给开关503。即，红LED303通过低速序列发生器504及高速序列发生器505 进行发光控制。绿LED309也同样地通过分压电阻R507和开关508外加电源电压。开关508通过高速序列发生器505输出的发光控制信号来控制开、关。即，绿 LED309与红LED303不同，仅通过高速序列发生器505进行发光控制。需要说明的是，开关503实际上相当于D/A转换器411和驱动器410。开关508也同样地实际上相当于D/A转换器411和驱动器424。即，开关503及开关508并不仅是单纯地控制开·关，还通过微电脑控制驱动器的电阻值。图5中，为了版面及说明的方便，省略了电流控制的说明。红LED303及绿LED309发出的光被照射在测定芯片308的试验纸511上，被试验纸511反射的反射光利用光电二极管304进行检测。通过分压电阻R510在光电二极管304的阳极上外加电源电压。光电二极管304 接收来自测定芯片308内部的试验纸511的红LED303及绿LED309的反射光时，信号电流发生变化。该信号电流经ΙΛ转换器416由A/D转换器413转换为数字数据。A/D转换器413通过经由OR栅极512从低速序列发生器504及高速序列发生器 505中的任一个输出的采样时钟，将来自光电二极管304的信号电流通过I/V转换器416转换得到的电压转换为数字数据。由A/D转换器413输出的数字数据被输入到芯片安装判定部513、基准值测定部 514、血液滴加判定部515、测定处理部516及芯片脱离判定部517中。控制部518判定目前的操作模式，根据操作模式，选择性地驱动控制芯片安装判定部513、基准值测定部514、血液滴加判定部515、测定处理部516及芯片脱离判定部517。在血糖计101的最初状态下，控制部518使芯片安装判定部513工作。芯片安装判定部513为下述程序功能(子程序或函数)接收由A/D转换器413输出的数字数据，判定光学测定部103上是否安装有测定芯片308。芯片安装判定部513如果判定光学测定部103上安装有测定芯片308，就将该内容报告给控制部518。需要说明的是，芯片安装判定部513正在工作时，控制部518控制低速时钟生成部 519，仅驱动红LED303发光。芯片安装判定部513将判定为光学测定部103上安装有测定芯片308报告给控制部518以后，接下来，控制部518使基准值测定部514工作。基准值测定部514也与芯片安装判定部513同样地为程序功能。基准值测定部514分别将红LED303及绿LED309的光照射在安装于光学测定部 103的测定芯片308的试验纸511上。然后，接收由A/D转换器413输出的数字数据，获取血液滴加在试验纸511上的之前的状态(初始状态)的反射光数据，存储在RAM404中。基准值测定部514将初始状态的反射光数据存储在RAM404中以后，将操作的完成报告给控制部518。需要说明的是，基准值测定部514正在工作时，控制部518控制高速时钟生成部 520，驱动红LED303及绿LED309发光。基准值测定部514将初始状态的反射光数据被存储在RAM404中报告给控制部518 以后，接下来，控制部518使血液滴加判定部515工作。血液滴加判定部515也与芯片安装判定部513及基准值测定部514同样地为程序的功能。血液滴加判定部515分别将红LED303及绿LED309的光照射在安装于光学测定部 103上的测定芯片308的试验纸511上。然后，接收由A/D转换器413输出的数字数据，根据反射光量的变化，判定血液是否已滴加在试验纸511上。血液滴加判定部515判断血液已滴加在试验纸511上以后，将该内容报告给控制
8部518，并且向高速时钟生成部520输出新的控制信号，也向测定处理部516输出控制信号。需要说明的是，血液滴加判定部515正在工作时，控制部518控制高速时钟生成部 520，驱动红LED303及绿LED309发光。测定处理部516接收通过血液滴加判定部515判定为血液滴加在试验纸511上而输出的控制信号时，开始测定处理。测定处理部516也与芯片安装判定部513、基准值测定部514及血液滴加判定部 515同样地为程序的功能。测定处理部516通过由血液滴加判定部515输出的控制信号而起动。测定处理部 516起动时，使内部的图中未示出的计时器工作，计时预先确定的时间。所述时间例如为9 秒。测定处理部516分别将红LED303及绿LED309的光照射在安装于光学测定部103上的测定芯片308的试验纸511上，直至计时器计时结束。然后，计时器完成计时后，接收由A/ D转换器413输出的数字数据，算出血糖值。测定处理部516将算出的血糖值显示在IXD显示部上，同时存储于非易失性存储器。然后，将处理的结束报告给控制部518。需要说明的是，测定处理部516正在工作时，控制部518控制高速时钟生成部520， 驱动红LED303及绿LED309发光。测定处理部516将完成测定处理报告给控制部518以后，接下来，控制部518使芯片脱离判定部517工作。芯片脱离判定部517也与芯片安装判定部513、基准值测定部514、血液滴加判定部515及测定处理部516同样地为程序的功能。芯片脱离判定部517接收由A/D转换器413输出的数字数据，根据反射光量的变化判定测定芯片308是否已从光学测定部103脱离。芯片脱离判定部517判定为测定芯片308已从光学测定部103脱离时，将该内容报告给控制部518。需要说明的是，芯片脱离判定部517正在工作时，控制部518控制低速时钟生成部 519，仅驱动红LED303发光。控制部518进行芯片安装判定部513、基准值测定部514、血液滴加判定部515、测定处理部516及芯片脱离判定部517的工作控制，并且在分别工作时执行适当的LED发光控制。具体而言，控制部518使芯片安装判定部513及芯片脱离判定部517工作时，控制低速时钟生成部519，从低速序列发生器504输出使红LED303和A/D转换器413工作的时钟。另外，控制部518使基准值测定部514、血液滴加判定部515及测定处理部516工作时，控制高速时钟生成部520，从高速序列发生器505输出使红LED303和绿LED309以及 A/D转换器413工作的时钟。图6为表示控制部518控制低速时钟生成部519或高速时钟生成部520的状态的表。控制部518最初使芯片安装判定部513工作，控制低速时钟生成部519。低速时钟生成部519以每1秒64Hz的时钟生成16采样时钟脉冲，施加给低速序列发生器504。低速序列发生器504根据输入的时钟，生成控制红LED303发光的脉冲和控制A/D转换器413工作的采样时钟。芯片安装判定部513从A/D转换器413接收16采样份的数据时，算出平均值。将该平均值与规定的阈值比较，判定测定芯片308是否已被安装在光学测定部103上。接下来，控制部518使基准值测定部514工作，控制高速时钟生成部520。高速时钟生成部520以每0. 5秒512Hz的时钟生成1 采样时钟脉冲，施加给高速序列发生器505。 高速序列发生器505根据输入的时钟，生成控制红LED303发光的脉冲、控制绿LED309发光的脉冲及控制A/D转换器413工作的采样时钟。基准值测定部514从A/D转换器413接收1 采样份的数据时，算出平均值。将该平均值与规定的阈值比较，获取血液滴加在测定芯片308的试验纸511上之前的状态的基准值，存储在RAM404中。接下来，控制部518使血液滴加判定部515工作，控制高速时钟生成部520。高速时钟生成部520连续地生成512Hz时钟的时钟脉冲，施加给高速序列发生器505。高速序列发生器505根据输入的时钟，生成控制红LED303发光的脉冲、控制绿LED309发光的脉冲及控制A/D转换器413工作的采样时钟。血液滴加判定部515从A/D转换器413接收数据时，连续地算出1 采样的移动平均值。将该移动平均值与规定的阈值比较，判定血液是否已滴加在测定芯片308的试验纸511上。血液滴加判定部515判定血液已滴加在试验纸511上以后，将控制信号输出至测定处理部516及高速时钟生成部520。高速时钟生成部520从血液滴加判定部515接收控制信号时，从在此之前连续生成512Hz的时钟的时钟脉冲的状态转变为以每1秒512Hz的时钟生成1 采样的时钟脉冲的间歇动作。高速序列发生器505根据输入的时钟，生成控制红LED303发光的脉冲、控制绿LED309发光的脉冲及控制A/D转换器413动作的采样时钟。另一方面，测定处理部516从血液滴加判定部515接收控制信号时，开始测定处理。之后，测定处理部516从A/D转换器413接收1 采样份的数据时，算出平均值。将该平均值依次存储在RAM404中直至经过规定时间。最终，使用存储在非易失性存储器414中的标准曲线数据计算血糖值。接下来，在芯片脱离判定部517时，控制部518控制低速时钟生成部519。低速时钟生成部519以每1秒64Hz的时钟生成16采样的时钟脉冲，施加给低速序列发生器504。 低速序列发生器504根据输入的时钟，生成控制红LED303发光的脉冲和控制A/D转换器 413动作的采样时钟。芯片脱离判定部517从A/D转换器413接收16采样份的数据时，算出平均值。将该平均值与规定的阈值比较，判定测定芯片308是否已脱离光学测定部103。芯片安装判定部513及芯片脱离判定部517为检测测定芯片308相对于光学测定部103安装或脱离的功能块。因此，由于A/D转换器413仅判断“有无测定芯片308”即可， 所以使用低速的时钟仅使红LED303发光，用很少的采样数据进行判定。与此相对，基准值测定部514、血液滴加判定部515及测定处理部516为需要获取具体的数值数据的功能块，所述数值数据是指血液滴加在试验纸511上以前的状态的反射光的光量、血液滴加在试验纸511上瞬间的判断、以及血液滴加在试验纸511上至经过规定时间的连续变化的反射光的光量。因此，A/D转换器413要求精度，所以使用高速的时钟使红LED303及绿LED309两者发光，获取比低速时更多的采样数据。图7为高速时钟生成部520的功能框图。512Hz时钟发生器702生成512Hz的时钟脉冲。循环计数器703计数512Hz的时钟脉冲，对0至511的数(512)进行计数。由控制部518向该循环计数器703施加256/512切换控制信号，通过该控制信号计数0至511 的数、或0至255的数056)。需要说明的是，在对复位端子施加信号时，循环计数器703不进行计数操作，连续输出0。循环计数器703的输出数据线与数字比较器704的负极侧输入端子连接。向数字比较器704的正极侧输入端子赋予存储在R0M403中的数值数据“ 127”作为阈值705，数字比较器704将阈值705与循环计数器703的计数值的比较结果输出给AND栅极706。数字比较器704输出逻辑“真”(高电位)时，AND栅极706输出512Hz时钟发生器702的时钟脉冲。S卩，循环计数器703为计数最大值即512的状态时，循环计数器703计数0至127 的期间，数字比较器704输出逻辑真。另一方面，循环计数器703计数1 至511的期间， 数字比较器704输出逻辑假。因此，从AND栅极706每1秒输出1 个时钟脉冲。这是测定处理部516工作时的、高速时钟生成部520的动作。同样地，循环计数器703为计数最大值即256的状态时，循环计数器703计数0至 127的期间，数字比较器704输出逻辑真。另一方面，循环计数器703计数1 至255的期间，数字比较器704输出逻辑假。因此，从AND栅极706每0.5秒输出1 个时钟脉冲。这是基准值测定部514工作时的、高速时钟生成部520的动作。然后，由于在向循环计数器703连续供给复位信号的状态时，循环计数器703连续输出0，所以数字比较器704连续输出逻辑真。因此，从AND栅极706连续地输出512Hz时钟发生器702的时钟脉冲。这是血液滴加判定部515工作时的、高速时钟生成部520的动作。图8为低速时钟生成部519的功能框图。64Hz时钟发生器802生成64Hz的时钟脉冲。循环计数器803计数64Hz的时钟脉冲，计数0至63的数(64)。循环计数器803的输出数据线与数字比较器804的负极侧输入端子连接。对数字比较器804的正极侧输入端子赋予存储在R0M403中的数值“16”作为阈值805，数字比较器 804将阈值805与循环计数器803的计数值的比较结果输出至AND栅极806。低速时钟生成部519与图7的高速时钟生成部520相比，除时钟的频率、循环计数器的计数值、阈值的数值和循环计数器上没有复位端子及计数切换控制线之外，电路构成类似。数字比较器804输出逻辑“真”(高电位)时，AND栅极806输出64Hz时钟发生器 802的时钟脉冲。循环计数器803计数0至16的期间，数字比较器804输出逻辑真。另一方面，循环计数器803计数17至63的期间，数字比较器804输出逻辑假。因此，从AND栅极806每 1秒输出16个时钟脉冲。这是芯片安装判定部513及芯片脱离判定部517工作时的、低速时钟生成部519的动作。图9A、图9B、图9C及图9D为表示低速时钟生成部519及高速时钟生成部520生成的时钟脉冲的时间图。图9A为低速时钟生成部519生成的时钟脉冲。0. 25秒的期间输出16个脉冲，0. 75 秒的期间不输出脉冲。重复上述操作。因此，每1秒为1个周期。图9B为控制部518使基准值测定部514工作时的、高速时钟生成部520生成的时钟脉冲。0.25秒的期间输出1 个脉冲，0.25秒的期间不输出脉冲。重复该动作。因此， 每0.5秒为1个周期。图9C为控制部518使测定处理部516工作时的、高速时钟生成部520生成的时钟脉冲。0.25秒的期间输出1 个脉冲，0.75秒的期间不输出脉冲。重复该动作。因此，每 1秒为1个周期。图9D为血液滴加判定部515工作时的、高速时钟生成部520生成的时钟脉冲。与图9B及图9C同样连续地输出512Hz的时钟。图10A、图10B、图IOC及图IOD为表示高速序列发生器505生成的定时脉冲及采样时钟的时间图。图IOA为被输入高速序列发生器505中的、高速时钟生成部520生成的时钟脉冲。图IOB为高速序列发生器505输出的、控制红LED303的发光驱动的、红LED发光
控制信号。图IOC为高速序列发生器505输出的、控制绿LED309的发光驱动的、绿LED发光
控制信号。图IOD为高速序列发生器505输出的、供给A/D转换器413的采样时钟。高速序列发生器505在高速时钟生成部520生成的时钟脉冲的上升沿(upedge) 起动(tlOOl)。高速序列发生器505与时钟脉冲的上升沿相呼应，生成图IOB所示的时间宽度(从tlOOl至tl003)的红LED发光控制信号。接下来，高速序列发生器505从红LED发光控制信号的上升(tlOOl)开始稍迟一些生成图10D所示的采样时钟(tl002)。A/D转换器413接收该信号，将红LED303发光的状态下的试验纸511的反射光的信号电压数据化。接下来，高速序列发生器505从红LED发光控制信号的下降(tl003)开始稍迟一些生成图10D所示的采样时钟(tl004)。A/D转换器413接收该信号，将红LED303不发光状态下的试验纸511的反射光的信号电压数据化。接下来，高速序列发生器505生成图10C所示的时间宽度(从tl005至tl007)的绿LED发光控制信号。接下来，高速序列发生器505从绿LED发光控制信号的上升(tl005)开始稍迟一些生成图10D所示的采样时钟(tl006)。A/D转换器413接收该信号，将绿LED309发光的状态下的试验纸511的反射光的信号电压数据化。接下来，高速序列发生器505从绿LED发光控制信号的下降(tl007)开始稍迟一些生成图10D所示的采样时钟(tl008)。A/D转换器413接收该信号，将绿LED309不发光状态下的试验纸511的反射光的信号电压数据化。由以上说明可以判断，高速序列发生器505与高速时钟生成部520生成的时钟脉冲的上升沿相呼应，使红LED303及绿LED309交替发光，在该期间各驱动两次A/D转换器 413。A/D转换器413采样红LED303及绿LED309的亮灯时和灭灯时的各个状态，输出数据。图11A、图IlB及图IlC为表示低速序列发生器504生成的定时脉冲及采样时钟的时间图。图IlA为被输入低速序列发生器504的、低速时钟生成部519生成的时钟脉冲。图IlB为低速序列发生器504输出的、控制红LED303的发光驱动的红LED发光控
制信号。图IlC为低速序列发生器504输出的、供给A/D转换器413的采样时钟。低速序列发生器504在低速时钟生成部519生成的时钟脉冲(图11A)的上升沿起动(tllOl)。低速序列发生器504与时钟脉冲的上升沿相呼应，生成图IlB所示的时间宽度(从tl 101至tll03)的红LED发光控制信号。接下来，低速序列发生器504从红LED发光控制信号的上升(tllOl)开始稍迟一些生成图IlC所示的采样时钟(tll02)。A/D转换器413接收该信号，将红LED303发光的状态下的试验纸511的反射光的信号电压数据化。接下来，低速序列发生器504从红LED发光控制信号的下降(tll03)开始稍迟一些生成图IlC所示的采样时钟(tll04)。A/D转换器413接收该信号，将红LED303不发光的状态下的试验纸511的反射光的信号电压数据化。由以上说明可以判断，低速序列发生器504与低速时钟生成部519生成的时钟脉冲的上升沿相呼应，使红LED303发光，在该期间各驱动两次A/D转换器413。A/D转换器 413采样红LED303亮灯时和灭灯时的各个状态，输出数据。[操作]如上所述，血糖计使血液与规定的试剂反应，检测其变化，算出血糖值。如果精密地测量，充分确保血液中的葡萄糖与试剂的反应时间，反应就能最终稳定，仅通过单纯的反射光的强弱就能检测血糖值。但是，由于医院内的血糖值测定操作以多个患者作为对象，所以血糖值测定操作必须迅速地进行。因此，血糖计101中，使用标准曲线数据，实现在葡萄糖与试剂反应的中途算出血糖值的、短时间内的血糖值测定。为了在短时间内测定血糖值，血糖计101需要正确获取血液对于试验纸511的滴加定时。获取的滴加定时如果与本来的定时在时间轴上有偏差，则其以误差的形式出现。该测定误差必须在允许的范围内。例如设定本实施方式的血糖计101的测定时间为9秒，假设采样时钟为IHz时，最大产生2秒的误差。如上所述，由于在血液与试剂的反应中途算出血糖值，所以经过2秒时， 相应地反应也在进行，产生较大误差。为了减小误差，只要将采样时钟设定为较高频率即可。但是，提高采样时钟的频率就要相应地更多地运转A/D转换器413。通常而言，由于A/D转换器的电力消耗较大，所以电池驱动的携带型机器中设定频率较高的采样时钟会加快电池的消耗，缩短工作时间，故不优选。因此，本实施方式中，仅在确认血液滴加在试验纸511上的阶段采用提高采样时钟的方法。然后，从确认血液滴加在试验纸511上的瞬间开始，控制测定处理部516使用于测定处理的计时器起动，并且构成高速时钟生成部520，以施加A/D转换器413的采样时钟。
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图12为一同示出测定血糖值时使用标准曲线数据算出的测定值和时间的经过的图。本实施方式的血糖计获取从该图的0秒的时刻的值至9秒的时刻的值。测定误差取决于测定结束时刻即9秒的时刻的曲线的斜率。考虑到此，采样时间间隔(采样时钟的频率的倒数)Tsample、曲线的斜率Δ f和对血糖计所要求的分辨率ε为下式的关系。
τ <丄J- sample ^ -^根据上式，能够在因测定时间不同而斜率不同的反应曲线中，求出各个测定时间的最佳的采样时间间隔的最大值(时钟频率的最小值)。本实施方式的血糖计101显示的血糖值的最小值为lmg/dL。通常要求电子测定仪器的分辨率相对于显示值为10倍以上，因此，如果要求的分辨率为0. lmg/dL、斜率为40mg/ dl/sec时，采样时间间隔为0. 0025秒，采样时钟的频率(采样时间间隔的倒数)为400Hz。 需要说明的是，考虑数字仪器的设计的方便，作为二进制法易于处理的数字，本实施方式的血糖计101采用512Hz。本实施方式中公开了一种血糖计。时钟生成部的结构如下根据血糖计的操作模式适当设定采样时钟，特别在确定测定开始的模式下连续生成高速的时钟脉冲，自检测到滴加的时刻开始计时器等的测量操作，并且将时钟脉冲的生成切换为间歇的模式。根据所要求的分辨率和血糖值的测定曲线的斜率来确定时钟脉冲。通过如上所述构成血糖计，能够实施具有必要的精度、同时尽可能降低电力消耗的血糖计。以上，针对本发明的实施例说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施例，只要不脱离记载在权利要求中的本发明的主旨，也包括其它变形例、应用例。符号说明101. · ·血糖计、102. · ·壳体、103. · ·光学测定部、104. · ·脱出杆、105. ·显示面板、 106...操作面板、202...电路基板、203...内部温度热敏电阻、256...最大值、302...筒、 304...光电二极管、305...基座、306...玻璃窗、307...外部气温热敏电阻、308...测定芯片、402. . . CPU、403. . . R0M、404. . . RAM、405...总线、407...实时时钟、408...按钮操作部、410...驱动器、411. . . D/A转换器、413. . . A/D转换器、414...非易失性存储器、 415. ..LCD显示部、424...驱动器、503...开关、504...低速序列发生器、505...高速序列发生器、506. ..OR栅极、508...开关、511...试验纸、512. .. OR栅极、513...芯片安装判定部、514...基准值测定部、515...血液滴加判定部、516...测定处理部、517...芯片脱离判定部、518...控制部、519...低速时钟生成部、520...高速时钟生成部、R502、R507、 R510...分压电阻、702... 512Hz时钟发生器、703...循环计数器、704...数字比较器、 705. · ·阈值、706. · · AND栅极、802. · · 64Hz时钟发生器、803. · ·循环计数器、804. · ·数字比较器、805...阈值、806. . . AND栅极。
权利要求
1.一种血糖计，具有血糖值测定部，在安装有测定芯片的状态下，使血液滴加在所述测定芯片上，输出与血液中的葡萄糖量相对应的信号；A/D转换器，将所述信号转换为数字数据；血液滴加判定部，基于所述数字数据，判定血液是否已经滴加在所述测定芯片上；测定处理部，基于所述数字数据得到血糖值；及生成时钟的时钟生成部，所述时钟用于从所述A/D转换器获取所述数字数据，所述时钟的周期为所需分辨率除以血糖值反应曲线的规定时间的斜率所得的值以下。
2.如权利要求1所述的血糖计，其中，所述血糖值测定部具有发光元件，将光照射在所述测定芯片上；及受光元件，与所述A/D转换器连接，且接收从所述测定芯片得到的反射光，将其转换为电信号，至所述血液滴加判定部判定为血液滴加在所述测定芯片上为止，所述时钟生成部连续地输出所述时钟，如果所述血液滴加判定部判定为血液已滴加在所述测定芯片上，所述时钟生成部间歇地输出所述时钟，如果所述血液滴加判定部判定为血液已滴加在所述测定芯片上，则所述测定处理部开始血糖值的测定处理所需的规定时间的测量。
3.如权利要求2所述的血糖计，还具有芯片安装判定部，判定所述测定芯片是否已被安装于所述血糖值测定部；基准值测定部，如果所述芯片安装判定部判断为所述测定芯片已被安装于所述血糖值测定部，则在所述血液没有滴加在所述测定芯片上的状态下，从所述A/D转换器获取用作基准值的所述数字数据；及芯片脱离判定部，所述测定处理部完成测定处理后，判定所述测定芯片是否已脱离所述血糖值测定部，其中，所述血液滴加判定部在所述基准值测定部获取所述基准值后执行。
全文摘要
本发明提供一种血糖计，所述血糖计通过设定必要且足够精度的采样时钟的频率，仅以必要的最短的时间供给，同时实现测定精度和低耗电。用于从A/D转换器获取数字数据的时钟，基于所要求的分辨率和血糖值的测定曲线的斜率来确定。时钟生成部的结构如下根据血糖计的操作模式适当设定采样时钟，特别在确定测定开始的模式下连续生成高速的时钟脉冲，自检测到血液滴加的时刻起使计时器等开始测量动作，并且将时钟脉冲的生成切换为间歇模式。
文档编号A61B5/145GK102483417SQ201080036759
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年9月17日
发明者桃木秀幸 申请人:泰尔茂株式会社