感测装置及感测方法_2

文档序号:8286770阅读:来源:国知局
的各结构要素供给电力。RAM22除了经由传感器部12输入的计测信号S以外,也能够供为了实施本发明的感测方法而需要的各种数据读出或写入。时钟发生器24以规定周期产生时钟信号,并供给至运算部16侧。由此,运算部16能够控制信号值Sf (k)的获取定时。
[0034]输入部26设为能够输入用于在运算部16中运算的各种信息(例如,定量测定间隔Td)。例如,可以是按压式按钮,也可以是组入于显示器28的触摸面板。显示器28可视化地显示与由运算部16定量测定的分析物浓度(以下,也称为定量测定浓度)相关的各种信息。显示器28为能够进行黑白显示或彩色显示的显示模块,可以由液晶面板、有机EL(Electro-Luminescence)、无机 EL 面板等构成。
[0035]此外,传感器部12能够适用于酶传感器、葡萄糖传感器、pH传感器、免疫传感器、或微生物传感器等各种各样的用途。另外,传感器部12的结构不限定于本结构,能够采取各种结构。例如,设为能够通过无线方式在物理分离的传感器控制电路14(80)及运算部16之间进行通信,由此,能够在将传感器部12完全埋入到被检者体内的状态下间歇或连续地定量测定。此外,在无线通信时,也可以适用近距离通信用的标准(例如,“IEEE 802.15.6”中规定的体域网(body area network)等)。
[0036]<第I实施方式>
[0037]接着,关于第I实施方式的传感器控制电路14的结构及动作,参照图2?图7进行说明。此外,在本说明书中,以作为分析物而使用葡萄糖的情况下的定量测定动作作为中心进行说明。
[0038][传感器控制电路14的框图]
[0039]图2是第I实施方式的传感器控制电路14(参照图1)的框图。
[0040]传感器控制电路14具有:输入来自传感器部12的计测信号S的信号输入部30 ;将作为模拟信号的计测信号S转换为作为数字信号的原信号值S(k)的模/数转换部(以下,称为ADC32);从多种滤波器中选取一种滤波器地进行切换的滤波器切换部34 ;对原信号值S(k)施加基于频域的滤波处理的滤波处理部36 ;暂时地存储最近的原信号值S(k)的缓冲存储器40 ;和计算供滤波器切换部34切换所具有的多种滤波器的变量(以下称为切换变量Vs)的切换变量计算部42。
[0041 ] 滤波器切换部34的开关44能够采取与第I端子46a及第2端子46b中的某一方连接的状态(接通状态),或没有与第I端子46a及第2端子46b中的任一方连接的状态(断开状态)。
[0042]滤波处理部36具有用于执行基于频域的滤波处理的第I滤波器48。第I滤波器48与滤波器切换部34的第I端子46a侧连接。另一方面,在滤波器切换部34的第2端子46b侧没有连接滤波器。换言之,滤波处理部36还具有对原信号值S (k)施加恒等变换的恒等变换滤波器49。
[0043]图3是第I滤波器48的电路结构图。第I滤波器48由五个乘法器51、52、53、54、55、四个加法器56、57、58、59及四个延时器60、61、62、63构成。即,第I滤波器48相当于分接头(tap)数为5的FIR(Finite Impulse Response:有限冲激响应)滤波器。以下,将对乘法器51?55设定的乘数(以下称为滤波系数)按顺序分别表记为h0、hl、h2、h3、h4。此外,由于FIR滤波器为公知的电路,所以省略关于各运算器的功能及连接关系的说明。
[0044]图4A是表示图2所示的第I滤波器48的滤波系数的图。具体来说,将乘法器51 (以下,参照图3)的滤波系数设为h0 = 0.159,将乘法器52的滤波系数设为hi = 0.220,将乘法器53的滤波系数设为h2 = 0.243,将乘法器54的滤波系数设为h3 = 0.220,将乘法器55的滤波系数设为h4 = 0.159。
[0045]图4B是表示与图4A的滤波系数相应的滤波特性的曲线图。
[0046]用实线表示的曲线图的横轴为频率(单位:mHz),纵轴为振幅比(单位:无)。在此,所谓振幅比是输出信号的振幅相对于输入的周期信号(正弦波形信号)的振幅之比。理想的是,在使信号成分通过的频带中为1,在使信号成分截止的频带中为O。本图例的滤波特性示出了在O?fc[mHz]的频带中使50%以上的信号成分通过并且在fc[mHz]以上的频带中使50%以上的信号成分截止、即低通滤波型的特征。以下,将fc = 0.44[mHz]的频率称为截止频率(cut-off frequency)。
[0047]用虚线表示的曲线图的横轴为频率(单位:mHz),纵轴为相位延迟量(单位:sec) ο在此,所谓相位延迟量是输出信号的相位相对于输入的周期信号(正弦波形信号)的相位之差,理想上为O。本图例的滤波特性示出了在O?0.9[mHz]的频带中产生相对较大的相位延迟、并且在0.9[mHz]以上的频带中相位延迟量相对减小的特征。此外,在截止频率fc以下的频带Rl中的相位延迟量的平均值为大约600 [sec]。
[0048]此外,在决定第I滤波器48 (或后述的第2滤波器84)时,也可以适用与FIR滤波器或IIR(Infinite Impulse Response:无限冲激响应)滤波器相关的公知的多种设计方法。例如,关于信号的通过区域,可以适用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、及全通滤波器中的某一个。另外,关于振幅特性的形状,可以适用巴特沃斯(Butterworth)特性、切比雪夫(Chebyshev)特性、倒数切比雪夫特性、及联立切比雪夫特性(椭圆特性)中的某一个。
[0049][滤波处理与定量测定结果的关系]
[0050]图5A及图5B是表示血液中葡萄糖的浓度变化及其定量测定结果的曲线图。各曲线图的横轴为时间(单位:min),纵轴为葡萄糖的浓度、即血糖值(单位:mg/dl)。在实线的曲线图中分别示出的血糖值的变化,模拟了被检者进餐前后的体内血糖值的时间变化。
[0051]图5A中的虚线的曲线图表示没有对计测信号S施加滤波处理而得到的定量测定结果。如从本曲线图理解那样,在计测信号S中混入高频率的噪声成分,由此在实际值与定量测定值之间产生不规则的误差。尤其是在信号的电平相对低的B区域中,明显地显现出由噪声成分导致的对定量测定精度的影响。
[0052]图5B中的虚线的曲线图表示对计测信号S施加了基于第I滤波器48的滤波处理而得到的定量测定结果。如从本曲线图理解那样,得到了由噪声成分导致的不规则误差较少的定量测定值。但是,由于引起了基于第I滤波器48产生的相位延迟,所以在实际值与定量测定值之间产生差异。尤其是在信号的时间变化量较大的A区域中,明显地显现出由追随性的降低导致的对定量测定精度的影响。
[0053][包含传感器控制电路14的感测装置10的动作]
[0054]为了抑制上述的定量测定误差的产生,在第I实施方式的感测方法中适时地切换滤波器的有无。以下,关于包含传感器控制电路14(图2)的感测装置10的动作,参照图6的流程图进行详细说明。在初始状态下,将滤波器切换部34的开关44设为断开状态。
[0055]在步骤SI中,信号输入部30按照规定的采样间隔Ts,从传感器部12输入计测信号S。然后,ADC32将从信号输入部30获取的模拟信号转换为数字信号{以下,称为原信号值 S(k)}。
[0056]在步骤S2中,将在步骤SI中输入、获取的原信号值S (k)暂时存储在缓冲存储器40中。
[0057]在步骤S3中,传感器控制电路14判别是否有定量测定分析物浓度的指示。具体来说,传感器控制电路14判别是否从运算部16接收到指示定量测定浓度的信号(以下称为定量测定指示信号)。
[0058]运算部16与步骤SI及S2的执行并行地对从时钟发生器24输入的时钟信号的脉冲数进行计数。然后,在到达计数上限值(与定量测定间隔Td相当的值)的情况下,运
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