JPH0412447Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この考案は生化学測定装置、特に試験紙に生化
学物質を含浸し、呈色反応により生化学物質の濃
度を測定する生化学測定装置の改良に関する。

(ロ) 従来技術 従来、生化学測定装置の一つとして、投光部と
受光部を有する光学系を用いて試験紙の尿非含浸
時（ブランク）と尿含浸時にそれぞれ光を当て、
それぞれの光の反射光の比較を算出し、この反射
比率と含有する尿糖の関係を検量線として予めメ
モリに記憶しておき、測定時の反射比率よりメモ
リに記憶される尿糖量を読出して表示するように
した尿糖測定装置がある。

この種の尿糖測定装置では、受光部で受光した
信号を処理するのに、受光部（ホトダイオード）
の受光電流を電流／電圧変換器で電圧信号に変換
し、その後、この電圧信号をＡ／Ｄ変換器でデジ
タル変換し、CPUで信号処理し、表示していた。

(ハ) 考案が解決しようとする問題点 上記従来の尿糖測定装置では、受光部からの信
号取込み部に電流／電圧変換器やＡ／Ｄ変換器を
使用するため、回路部を１チツプLSI化すること
が困難であり、測定装置全体を小型化、低消費電
力化するのに限界があつた。

この考案は、上記に鑑み、１チツプLSI化の可
能な尿糖（生化学）測定装置を提供することを目
的としている。

(ニ) 問題点を解決するための手段 この考案の生化学測定装置は、試験紙に光を投
光する投光部１と、試験紙からの光を受ける受光
部２とコンデンサ３とからなる充放電回路４を含
む発振部５と、第１の時点を示す信号を発生する
第１の信号発生手段６と、第１の時点よりも遅延
する第２の時点を示す信号を発生する第２の信号
発生手段７，８と、発振部５よりの発振信号を受
け、第１及び第２の時点での発振部５の発振周波
数を比較する比較手段９と、この比較手段９の出
力に対応する生化学物質濃度を記憶する記憶手段
１０と、比較手段９の出力に応じて記憶手段１０
から読出される生化学物質濃度を表示する表示器
１１とから構成されている。

(ホ) 作用 この生化学測定装置では、第１の時点で被測定
物質が含浸されていない試験紙に投光された光
が、試験紙を経て受光器２に受光されるので、大
なる受光電流が流れ、従つて充放電回路４の充放
電が急速になされるので、発振部５の発振周波数
が大となる。

これに対し、第２の時点では、被測定物質を含
む試験紙に投光された光が、試験紙を経て受光器
２に受光されるので、物質濃度が濃い程、受光電
流が弱くなり、従つて充放電回路４の充放電がゆ
つくりとなり、発振部５の発振周波数が小とな
る。そして比較手段９では、その発振周波数の比
較値（比値）を出力するので、この出力値に応じ
た物質量が記憶手段１０より読出され、表示器１
１に表示される。

(ヘ) 実施例 以下、実施例により、この考案をさらに詳細に
説明する。

第１図は、この考案の１実施例尿糖測定装置の
回路構成を示すブロツク図である。

この実施例尿糖測定装置は、投光部１、発振部
５、スタート信号発生器（第１の信号発生手段）
６、測定開始スイツチ７及びタイマ８（第２の信
号発生手段）、発振部５よりの異なる時点の発振
周波数を比較する比較部（比較手段）９、この比
較部９よりの出力に対応した尿糖値を記憶する
ROM（記憶手段）１０及びROM１０から読出さ
れる尿糖値を表示する表示器１１とから構成され
ている。

投光部１は、試験紙（図示せず）に投光するた
めの発光素子１２及びこの発光素子１２を所定の
タイミングに駆動するためのインバータ１４，
MOSトランジスタ１３から構成されている。

発振部５は、受光器（ホトダイオード）２とコ
ンデンサ３からなる充放電回路４と発振器１５と
から構成されている。この発振部５については、
詳細を後述する。

次に比較部９の接続構成について説明する。発
振器１５の出力がカウンタ１６に加えられ、この
カウンタ１６のオーバフロー出力が遅延回路１７
に加えられるとともに、アンド回路２５を介して
ラツチ回路２０にも加えられている。また遅延回
路１７の出力はフリツプフロツプ２７，２８のセ
ツト入力端に加えられており、フリツプフロツプ
２７の出力端はアンド回路２５の入力の他端に
加えられ、フリツプフロツプ２８の出力端Ｑはオ
アゲート２４の入力端に接続され、オアゲート２
４の出力はカウンタ１６及びカウンタ１９に加え
られ、これらカウンタ１６，１９をリセツトする
ようになつている。

クロツク発振器１８より出力されるクロツク信
号はカウンタ１９でカウントされ、このカウンタ
１９の出力はラツチ回路２０と比較回路２１に加
えられるようになつている。上記クロツク発振器
１８、カウンタ１９及びラツチ回路２０は、カウ
ンタ１６がオーバーフローするまでの時間を計測
し、かつその時間を一時的に保持する。

比較回路２１は、カウンタ１９のカウント値と
ラツチ回路２０の出力を比較し、その一致出力を
遅延回路２２に加え、遅延回路２２の出力はフリ
ツプフロツプ２３、オア回路２４を介しカウンタ
１６及びカウンタ１９に加えられ、両カウンタ１
６，１９がリセツトされるようになつている。ま
た、オア回路２４の出力は投光部１のインバータ
１４を介してMOSトランジスタ１３のゲートに
加えられている。

また、カウンタ１６の出力端にラツチ回路２６
が接続され、比較回路２１に出力が得られると、
カウンタ１６の内容がラツチ回路２６にラツチさ
れるようになつている。

ROM１０には、カウンタ１６の出力値に対応
して尿糖値データが順次記憶されており、ラツチ
回路２６の出力によりアドレス指定され、対応す
る尿糖値が読出されるようになつている。

スタート信号発生器６の出力は、オア回路２４
の入力に加えられるようになつており、このスタ
ート信号発生器６としては、具体的にはパワーオ
ンリセツト回路を使用するが、キー（校正キー）
スイツチを用いてもよい。

測定開始キー７のオン信号は、タイマ８を介し
てフリツプフロツプ２８のリセツト入力端Ｒに加
えられている。このタイマ８としては、例えば30
秒程度のものが使用される。

第２図は、発振器の具体例を示している。ホト
ダイオード２とコンデンサ３の接続点が、放電用
抵抗３０を介してインバータ３１，３２の入力及
びMOSトランジスタ３３の導通電極に接続され
ている。一方のインバータ３１はヒステリシス特
性を有するが、他方のインバータ３２はヒステリ
シス特性を持つていない。インバータ３１，３２
の出力は、それぞれゲート回路３４，３５に加え
られ、ゲート回路３４の出力はフリツプフロツプ
３６のセツト入力端に、ゲート回路３５の出力は
フリツプフロツプ３６のリセツト入力端にそれぞ
れ加えられている。また、フリツプフロツプ３６
の出力は、MOSトランジスタ３３のゲートとカ
ウンタ１６に加えられるようになつている。

この発振部５において、今、ホトダイオード２
に受光電流Ｉが流れると、コンデンサ３が充電さ
れ、その端子電圧は、第３図に示すように、徐々
に上昇する。そして端子電圧がインバータ３１の
オン電圧V2に達すると、フリツプフロツプ３６
がセツトされ、応じてMOSトランジスタ３３が
オンし、コンデンサ３の充電電圧は抵抗３０，
MOSトランジスタ３３を通じて放電する。

コンデンサ３の端子電圧が下がつて、インバー
タ３４のオフ電圧V1に達すると、フリツプフロ
ツプ３６がリセツトされ、MOSトランジスタ３
３がオフし、コンデンサ３は再充電される。

この場合、コンデンサ３の端子電圧が充電さ
れ、増加してゆく度合、すなわち勾配は電流に比
例する。従つて受光電流が大なる程、発振部５の
発振周波数が大となる。従つて発振周波数を比較
することにより、受光量を比較することができ
る。

次に、上記実施例尿糖測定装置の全体動作につ
いて説明する。

先ず、尿を含浸させない試験紙を試験紙装着部
（図示せず）に装着し、電源スイツチをONする。
これによりスタート信号発生器６はパワーオンリ
セツト信号を出力し、オア回路２４の出力により
カウンタ１６，１９のリセツトを解除するととも
に、インバータ１４を介してMOSトランジスタ
１３をオンし、発光素子１２を点灯させる。この
発光素子１２よりの光が試験紙で反射されてホト
ダイオード２に受光され、電流が流れ、発振部５
は受光電流に応じた周波数で発振する。そして、
この発振部５よりのパルス信号がカウンタ１６
で、またクロツク発振器１８よりのパルス信号が
カウンタ１９でそれぞれ計数される。そして、カ
ウンタ１６の計数値が所定値Noに達すると、そ
のオーバフロー出力により、カウンタ１９の計数
値がラツチ回路２０にラツチされる。

ところで、発振部５の発振周波数をfoとする
と、カウンタ１６がオーバフローするまでの時間
はNo，／foであるから、クロツク発振器１８の
周波数をfcとすると、ラツチ回路２０に保持され
るカウント１９の計数値は、 No／fo／１／fc＝fcNo／fo ……(1) となる。

また、カウンタ１６のオーバフロー出力は、遅
延回路１７により、微少時間遅れてフリツプフロ
ツプ２７，２８のセツト端子Ｓに加えられ、フリ
ツプフロツプ２７，２８はセツトされる。そのた
めフリツプフロツプ２７の出力はローとなるの
で、アンド回路２５が閉じられる。またフリツプ
フロツプ２８の出力Ｑがオア回路２４を介してカ
ウンタ１６，１９に加えられ、両カウンタがリセ
ツトされる。

次に、測定者が、試験紙に尿を含浸させるとと
もに測定スイツチ７をオンする。このオン信号が
タイマ８に加えられ、タイマ８が30秒後にタイム
アツプするので測定スイツチ７をオンしてから30
秒後にフリツプフロツプ２８がリセツトされる。
そのため、オア回路２４の出力がローとなり、カ
ウント１６，１９のリセツトが解除されるととも
に、インバータ１４を介してMOSトランジスタ
１３がオンし、発光素子１２が再点灯する。そし
て発光素子１２からの光は、尿糖含量に応じて呈
色した試験紙で反射され、ホトダイオード２で受
光され、コンデンサ３に受光量に応じた充電電流
が流れ、発振部５よりのパルス信号（周波数fx）
とクロツク発振器１８よりのパルス信号は、それ
ぞれカウンタ１６及び１９で計数される。

カウンタ１９の計数値が上記(1)式の計数値に達
すると、比較回路２１がラツチ回路２０とカウン
タ１９の出力の一致を検出し、その出力でカウン
タ１６の計数値Nxをラツチ回路２６にラツチさ
せる。カウンタ１６がこのNxまで計数する時間
Nx／fx内に、カウンタ１９が計数する計数値
fc・Nx／fxは、ラツチ回路２０に保持されてい
る計数値fcNo／foに等しい。それゆえ、 fcNx／fx＝fcNo／fo ……(2) が成り立つ。上式より、測定時のカウンタ１６の
計数値Nxは、 Nx＝fx／fo・No ……(3) となる。ここでNoは予め所定値に定められるも
のであり、計数値Nxは発振部５の発振周波数比
に比例することがわかる。

上述したように、周波数比fx／foは、受光量
比、すなわち濃度比に対応する、そのため、予め
Nxと尿糖濃度との関係をROM１０に記憶して
おき、測定時のラツチ回路２６に保持されるNx
により、対応する尿糖濃度を読出し、表示器１１
に表示することにより、試験紙の尿糖濃度が測定
される。

一方、比較回路２１の出力は、遅延回路２２で
微少時間遅延されてフリツプフロツプ２３のセツ
ト入力Ｓに加えられ、フリツプフロツプ２３がセ
ツトされ、そのセツト出力Ｑがオア回路２４を介
してカウンタ１６，１９がリセツトされる。

以上で、１回の尿糖測定動作が終了する。

なお、上記実施例は尿糖測定装置について説明
したが、この考案はこれに限ることなく、試験紙
に光を投射して呈色度合を検出することにより成
分量を測定する他の生化学測定装置にも広く適用
できる。

(ト) 考案の効果 この考案の生化学測定装置によれば、試験紙の
ブランク時と被測定物質含浸時の、たとえば反射
受光量を発振器の発振周波数に変換し、比較手段
で周波数比較し、比較出力に対応する成分値を記
憶手段から読出すものであるから、具体的回路を
フリツプフロツプ、カウンタ、ゲート等の理論回
路で実現でき、装置の回路部のほとんどを１チツ
プLSI化することができ、装置全体を小型・軽量
化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の１実施例の尿糖測定装置
の回路構成を示すブロツク図、第２図は、同尿糖
測定装置の発振部の具体回路例を示す接続図、第
３図は同発振部のコンデンサの端子電圧の変化波
形を示す図である。 １……投光部、２……受光器、３……コンデン
サ、４……充放電回路、５……発振部、６……ス
タート信号発生器、７……測定スイツチ、８……
タイマ、９……比較部、１０……ROM、１１…
…表示器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試験紙に光を投光する投光部と、試験紙からの
   光を受ける受光器とコンデンサとからなる充放電
   回路を含む発振部と、第１の時点を示す信号を発
   生する第１の信号発生手段と、第１の時点よりも
   遅延する第２の時点を示す信号を発生する第２の
   信号発生手段と、前記発振部よりの発振信号を受
   け、前記第１及び第２の時点での前記発振部の発
   振周波数を比較する比較手段と、この比較手段の
   各出力に対応する生化学濃度を予め記憶する記憶
   手段と、前記比較手段出力に応じて前記記憶手段
   から読出される生化学濃度値を表示する表示器と
   からなることを特徴とする生化学測定装置。