(57)【要約】【課題】従来の半導体装置では、消費電力が大きいという問題があった。【解決手段】一実施の形態によれば、バイオケミカルセンサに参照電圧Ｖｒｅ、作用電圧Ｖｗｅ及び対向電流を与えてバイオケミカルセンサを制御する半導体装置であって、正転入力端子に接続される第１のコンデンサＣ１に蓄積された電荷に基づき反転入力端子に生じる電圧を作用電圧Ｖｗｅとして出力する第１のオペアンプ２１と、正転入力端子に接続される第２のコンデンサＣ２に蓄積された電荷に基づき反転入力端子に生じる電圧を参照電圧Ｖｒｅとして出力し、出力端子が対向電極ＣＥに接続される第２のオペアンプ２２と、第１のオペアンプ２１の出力値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換回路２６と、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２のそれぞれに対応する電圧を第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２とに交互に与えるセンサ制御電圧生成部２３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコンデンサと、
バイオケミカルセンサの作用電極に反転入力端子が接続され、正転入力端子が前記第１のコンデンサを介して接地端子に接続される第１のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力信号をデジタル値に変換して、測定データを出力するアナログデジタル変換回路と、
第２のコンデンサと、
前記バイオケミカルセンサの参照電極に反転入力端子が接続され、正転入力端子が前記第２のコンデンサを介して接地端子に接続され、出力端子が前記バイオケミカルセンサの対向電極に接続される第２のオペアンプと、
前記作用電極に与える作用電圧に対応する第１のセンサ制御電圧及び前記参照電極に与える参照電圧に対応する第２のセンサ制御電圧を生成し、前記第１のセンサ制御電圧を前記第１のコンデンサに与え、前記第２のセンサ制御電圧を前記第２のコンデンサに与えるセンサ制御電圧生成部と、
前記センサ制御電圧生成部への前記第１のセンサ制御電圧及び前記第２のセンサ制御電圧の出力期間の指示と、前記アナログデジタル変換回路への動作期間の指示と、を行うタイミングジェネレータと、を有し、
前記センサ制御電圧生成部は、
前記第１のセンサ制御電圧又は前記第２のセンサ制御電圧が与えられる切替入力端子と、前記第１のコンデンサに接続される第１の切替端子と、前記第２のコンデンサに接続される第２の切替端子と、他の素子が接続されない開放端子とを有する切替スイッチを有し、前記タイミングジェネレータの指示に基づき、切替入力端子を、前記第１の切替端子、前記第２の切替端子及び前記開放端子のいずれかに接続する半導体装置。
【請求項２】
前記センサ制御電圧生成部は、前記参照電圧に対応する第１の電圧指令値と、前記作用電圧に対応する第２の電圧指令値と、を出力する電圧指令値生成部と、
前記第１の電圧指令値と前記第２の電圧指令値に対してデジタルアナログ変換処理を行い、前記第１のセンサ制御電圧及び前記第２のセンサ制御電圧を出力するデジタルアナログ変換回路を有し、
前記電圧指令値生成部は、前記タイミングジェネレータからの指示に基づき前記第１の電圧指令値及び前記第２の電圧指令値のいずれか一方をデジタルアナログ変換回路に出力する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの放電時定数は、同一に近づくように設定される請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記センサ制御電圧生成部に電源を供給する電源配線が配置される第１の電源領域と、
前記アナログデジタル変換回路に電源を供給する電源配線が配置される第２の電源領域と、
前記第１の電源領域及び前記第２の電源領域に対して電源を供給するか、電源供給を遮断するか、を制御する電源制御部と、を有し、
前記電源制御部は、
前記タイミングジェネレータの指示により前記切替入力端子を前記第１の切替端子または前記第２の切替端子に接続している再充電期間に前記第１の電源領域を電源供給状態とし、
前記タイミングジェネレータの指示により前記切替入力端子を開放端子に接続している期間のうち前記アナログデジタル変換回路が動作する測定期間に前記第２の電源領域を電源供給状態とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１のコンデンサは、複数の第３のコンデンサを含み、
前記第１のオペアンプは、それぞれが、前記バイオケミカルセンサに設けられる複数の作用電極のうち対応する作用電極に反転入力端子が接続され、前記複数の第３のコンデンサのいずれか１つが正転入力端子に接続される複数の第３のオペアンプを含み、
前記切替スイッチの前記第１の切替端子は、それぞれが、前記複数の第３のオペアンプのうち対応するオペアンプの正転入力子に接続される複数の第３の切替端子を含み、
前記タイミングジェネレータは、所定の周期で前記切替入力端子を前記第２の切替端子と前記複数の第３の切替端子のいずれか１つと前記開放端子とのいずれに接続するかを切り替える請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１のオペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられ、前記反転入力端子と前記出力端子とを短絡するか否かを切り替えるスイッチをさらに有し、
前記タイミングジェネレータは、予め設定されるキャリブレーションモードにおいて前記スイッチの開閉状態を制御して、前記第１のオペアンプの前記反転入力端子と前記出力端子とを短絡する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
バイオケミカルセンサを制御するセンサ制御回路と、
前記センサ制御回路が出力する測定データの取得と、前記センサ制御回路の動作パラメータの設定処理と、を行う演算回路と、を有し、
前記センサ制御回路が、
第１のコンデンサと、
バイオケミカルセンサの作用電極に反転入力端子が接続され、正転入力端子が前記第１のコンデンサを介して接地端子に接続される第１のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力信号をデジタル値に変換して、測定データを出力するアナログデジタル変換回路と、
第２のコンデンサと、
前記バイオケミカルセンサの参照電極に反転入力端子が接続され、正転入力端子が前記第２のコンデンサを介して接地端子に接続され、出力端子が前記バイオケミカルセンサの対向電極に接続される第２のオペアンプと、
前記作用電極に与える作用電圧に対応する第１のセンサ制御電圧及び前記参照電極に与える参照電圧に対応する第２のセンサ制御電圧を生成し、前記第１のセンサ制御電圧を前記第１のコンデンサに与え、前記第２のセンサ制御電圧を前記第２のコンデンサに与えるセンサ制御電圧生成部と、
前記センサ制御電圧生成部への前記第１のセンサ制御電圧及び前記第２のセンサ制御電圧の出力期間の指示と、前記アナログデジタル変換回路への動作期間の指示と、を行うタイミングジェネレータと、を有し、
前記センサ制御電圧生成部は、
前記第１のセンサ制御電圧又は前記第２のセンサ制御電圧が与えられる切替入力端子と、前記第１のコンデンサに接続される第１の切替端子と、前記第２のコンデンサに接続される第２の切替端子と、他の素子が接続されない開放端子とを有する切替スイッチを有し、前記タイミングジェネレータの指示に基づき、切替入力端子を、前記第１の切替端子、前記第２の切替端子及び前記開放端子のいずれかに接続するバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項８】
前記演算回路から送信される前記測定データを無線信号を用いて外部に送信する無線通信回路をさらに有する請求項７に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項９】
前記演算回路は、前記センサ制御電圧生成部内のレジスタに前記第１のセンサ制御電圧と前記第２のセンサ制御電圧の電圧値を指示する電圧指令値を与える請求項７に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１０】
前記演算回路は、前記センサ制御電圧生成部に前記第１のセンサ制御電圧及び前記第２のセンサ制御電圧を出力させる周期を示すリフレッシュ周期指定値と、前記アナログデジタル変換回路を動作させる周期を示す測定周期指定値と、を与える請求項７に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１１】
測定周期指定値は、前記リフレッシュ周期指定値よりも長い時間が指定される請求項１０に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１２】
前記アナログデジタル変換回路が前記測定データの変換処理を行う測定期間を選択して前記アナログデジタル変換回路に電源を供給する電源制御部を有する請求項１１に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１３】
前記タイミングジェネレータが前記切替入力端子を前記第１の切替端子または前記第２の切替端子に接続している期間に前記センサ制御電圧生成部に電源を供給する電源制御部を有する請求項７に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１４】
前記第１のコンデンサは、複数の第３のコンデンサを含み、
前記第１のオペアンプは、それぞれが、前記バイオケミカルセンサに設けられる複数の作用電極のうち対応する作用電極に反転入力端子が接続され、前記複数の第３のコンデンサのいずれか１つが正転入力端子に接続される複数の第３のオペアンプを含み、
前記切替スイッチの前記第１の切替端子は、それぞれが、前記複数の第３のオペアンプのうち対応するオペアンプの正転入力子に接続される複数の第３の切替端子を含み、
前記タイミングジェネレータは、所定の周期で前記切替入力端子を前記第１の切替端子と前記複数の第３の切替端子のいずれか１つと前記開放端子とのいずれに接続するかを切り替える請求項７に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１５】
前記第１のオペアンプの反転入力端子と出力端子との間に設けられ、前記反転入力端子と前記出力端子とを短絡するか否かを切り替えるスイッチをさらに有し、
前記タイミングジェネレータは、予め設定されるキャリブレーションモードにおいて前記スイッチの開閉状態を制御して、前記第１のオペアンプの前記反転入力端子と前記出力端子とを短絡し、
前記演算回路は、前記キャリブレーションモードにおいて前記アナログデジタル変換回路が出力する前記測定データに基づき前記第１のコンデンサの放電時定数を算出し、算出した放電時定数に基づき前記作用電極に対応するバイアス電圧が予め設定した下限電圧以上となるように前記タイミングジェネレータの制御繰り返し周期の長さを設定する請求項７に記載のバイオケミカルセンサ測定システム。
【請求項１６】
第１のコンデンサと、
バイオケミカルセンサの作用電極に反転入力端子が接続され、正転入力端子が前記第１のコンデンサを介して接地端子に接続される第１のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力信号をデジタル値に変換して、測定データを出力するアナログデジタル変換回路と、
第２のコンデンサと、
前記バイオケミカルセンサの参照電極に反転入力端子が接続され、正転入力端子が前記第２のコンデンサを介して接地端子に接続され、出力端子が前記バイオケミカルセンサの対向電極に接続される第２のオペアンプと、
前記作用電極に与える作用電圧に対応する第１のセンサ制御電圧及び前記参照電極に与える参照電圧に対応する第２のセンサ制御電圧を生成し、前記第１のセンサ制御電圧を前記第１のコンデンサに与え、前記第２のセンサ制御電圧を前記第２のコンデンサに与えるセンサ制御電圧生成部と、
前記アナログデジタル変換回路と前記センサ制御電圧生成部との動作状態と非動作状態とを選択的に切り替える動作制御回路と、
前記センサ制御電圧生成部への前記第１のセンサ制御電圧及び前記第２のセンサ制御電圧の出力期間の指示と、前記アナログデジタル変換回路への動作期間の指示と、を行うタイミングジェネレータと、を有し、
前記タイミングジェネレータは、第１の期間に前記第１のセンサ制御電圧及び第２のセンサ制御電圧を交互に出力することを前記センサ制御電圧生成部に指示し、前記第１の期間に続く第２の期間に出力端子をハイインピーダンス状態とすることを前記センサ制御電圧生成部に指示し、前記第１の期間及び前記第２の期間を含む再充電期間を周期的に繰り返し、
前記動作制御回路は、
前記第２の期間において、前記アナログデジタル変換回路と前記センサ制御電圧生成部とを非動作状態とする半導体装置。
【請求項１７】
前記動作制御回路は、前記第２の期間のうち前記アナログデジタル変換回路により前記測定データを取得する測定期間を選択して前記アナログデジタル変換回路を動作状態とする請求項１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記動作制御回路は、前記アナログデジタル変換回路と前記センサ制御電圧生成部に対して供給する電源を遮断することで、前記アナログデジタル変換回路と前記センサ制御電圧生成部とを非動作状態とする請求項１６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及び生化学インピーダンス測定システムに関し、例えばグルコースセンサ等のバイオケミカルセンサから測定値を取得する半導体装置及びバイオケミカルセンサ測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体に関する情報を生化学反応あるいは電気化学反応を用いて測定するバイオケミカルセンサあるいは電気化学センサの利用が拡大している。このようなセンサの１つに血糖値のトラッキングが可能な連続グルコースセンサがある。この連続グルコースセンサは、血中のグルコースがセンサ内の酵素と反応して流れる電流の量を用いて血糖値を測定する。そこで、この連続グルコースセンサの一例が非特許文献１に開示されている。
【０００３】
非特許文献１では、グルコースセンサから電流値を読み出すために利用されるポテンショ・ガルバノスタット回路が記載されている。ポテンショ・ガルバノスタット回路は、グルコースセンサの参照電極と作用電極に電圧を与え、かつ、グルコースセンサの対向電極に電流を与える。そして、ポテンショ・ガルバノスタット回路は、作用電極から得られる作用電流の電流量の大きさを測定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“ポテンショ・ガルバノスタットの動作原理と使用にあたり知っておきたいこと”、福泉敦尚著、表面技術、２０１７年５月１日発行、６８巻５号、ｐ．２７０−２８１、一般社団法人  表面技術協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載のポテンショ・ガルバノスタット回路では、グルコースセンサの作用電極と参照電極に与える電圧を常時供給するために、作用電極に作用電圧を与えるオペアンプの正転入力端子と参照電極に参照電圧を与えるオペアンプの正転入力端子とに、常時電圧を印加する必要がある。また、連続グルコースセンサでは、所定の時間間隔で間欠的に血糖値の測定を行う。
【０００６】
しかしながら、連続グルコースセンサとしてグルコースセンサを使用する場合には、血糖値の測定を行わない期間にも、グルコースセンサに電圧を印加する必要がある。これは、作用電極及び参照電極に電圧を与えてからグルコースセンサの動作を安定させるまでの期間が測定間隔に比べて長いためである。そのため、バッテリを用いた携帯型の連続グルコースセンサを実現しようとした場合、非特許文献１に記載のポテンショ・ガルバノスタット回路を用いると、非測定期間の消費電力に起因して、測定できる期間を長くできないという問題がある。
【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態によれば、半導体装置は、バイオケミカルセンサに参照電圧、作用電圧及び対向電流を与えてバイオケミカルセンサを制御する半導体装置であって、正転入力端子に接続される第１のコンデンサに蓄積された電荷に基づき反転入力端子に生じる電圧を作用電圧として出力する第１のオペアンプと、正転入力端子に接続される第２のコンデンサに蓄積された電荷に基づき反転入力端子に生じる電圧を参照電圧として出力し、出力端子が対向電極に接続される第２のオペアンプと、第１のオペアンプの出力値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換回路と、第１のコンデンサと第２のコンデンサのそれぞれに対応する電圧を第１のコンデンサと第２のコンデンサとに交互に与えるセンサ制御電圧生成部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
前記一実施の形態によれば、半導体装置は、作用電圧と参照電圧の維持に要する電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる半導体装置を含むバイオケミカルセンサ測定システムのブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる半導体装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】実施の形態２にかかる半導体装置を含むバイオケミカルセンサ測定システムのブロック図である。
【図５】実施の形態３にかかる半導体装置を含むバイオケミカルセンサ測定システムのブロック図である。
【図６】実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システムの動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態３にかかる半導体装置におけるキャリブレーション処理の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１２】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory  computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１３】
図１に実施の形態１にかかる半導体装置を含むバイオケミカルセンサ測定システム１のブロック図を示す。図１に示す例では、グルコースセンサ１０を制御する半導体装置としてセンサ制御回路２０を有する。また、図１に示す例では、グルコースセンサ１０、演算回路（例えば、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）３０、ＲＦ回路４０を示した。グルコースセンサ１０は、センサ制御回路２０の制御対象のセンサである。センサ制御回路２０は、グルコースセンサ１０に適切な参照電圧Ｖｒｅ、作用電圧Ｖｗｅ及び対向電流を与えてグルコースセンサ１０の作用電極ＷＥから出力される作用電流の大きさを測定データとして出力する。ＭＣＵ３０は、測定処理部２０に対する各種設定を行い、かつ測定処理部２０が出力する測定データに対する処理を行う。また、ＭＣＵ３０は、プログラムを実行可能な演算部を備えるものとする。ＲＦ回路４０は、ＭＣＵ３０が外部の装置と無線通信を行うために用いるインタフェース回路である。
【００１４】
グルコースセンサ１０は、対向電極ＣＥ、参照電極ＲＥ及び作用電極ＷＥを有する。そして、グルコースセンサ１０は、参照電極ＲＥに与える参照電圧Ｖｒｅと作用電極ＷＥに与える参照電圧Ｖｒｅとの電圧差を一定に維持した状態で対向電極ＣＥに対向電流を与える。そして、グルコースセンサ１０は、このような測定条件において、血中のグルコース濃度の変化に起因して作用電極ＷＥから出力する作用電流の大きさが変化する。センサ制御回路２０は、この作用電流の大きさをデジタル値で表される測定データとして出力するものである。そこで、以下では、センサ制御回路２０について詳細に説明を行う。
【００１５】
図１に示すように、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０は、第１のオペアンプ（例えば、オペアンプ２１）、第２のオペアンプ（例えば、オペアンプ２２）、センサ制御電圧生成部２３、アナログデジタル変換回路（例えば、ＡＤコンバータ２６）、タイミングジェネレータ２７、動作制御回路（例えば、電源制御部２８）、第１のコンデンサ（例えば、コンデンサＣ１）、第２のコンデンサ（例えば、コンデンサＣ２）を有する。また、図１では、センサ制御回路２０の端子として、端子Ｔｍ１〜Ｔｍ６を示した。
【００１６】
オペアンプ２１は、反転入力端子と出力端子との間に抵抗ＲｆとコンデンサＣｆとが並列接続された帰還回路が接続される。また、オペアンプ２１の反転入力端子は、端子Ｔｍ１を介してグルコースセンサ１０の作用電極ＷＥに接続される。オペアンプ２１は、正転入力端子がコンデンサＣ１を介して接地電圧が供給される接地配線に接続される。オペアンプ２１は、コンデンサＣ１に蓄積された電荷に基づき正転入力端子に第１のバイアス電圧Ｖｃ１が生じる。そして、オペアンプ２１の正転入力端子と反転入力端子間の仮想短絡作用により、この第１のバイアス電圧Ｖｃ１が作用電圧Ｖｗｅとしてグルコースセンサ１０の作用電極ＷＥに与えられる。オペアンプ２１は、グルコースセンサ１０の作用電極ＷＥに参照電圧Ｖｒｅを与えつつ、作用電極ＷＥから出力される作用電流を抵抗Ｒｆにより電圧に変換して、ＡＤコンバータ２６に出力する。
【００１７】
オペアンプ２２は、反転入力端子が端子Ｔｍ２を介してグルコースセンサ１０の参照電極ＲＥに接続される。また、オペアンプ２２は、正転入力端子がコンデンサＣ２を介して接地電圧が供給される接地配線に接続される。オペアンプ２２は、コンデンサＣ２に蓄積された電荷に基づき正転入力端子に第２のバイアス電圧Ｖｃ２が生じる。そして、オペアンプ２２の正転入力端子と反転入力端子間の仮想短絡作用により、この第２のバイアス電圧Ｖｃ２が参照電圧Ｖｒｅとしてグルコースセンサ１０の参照電極ＲＥに与えられる。また、オペアンプ２２は、参照電圧Ｖｒｅが第２のバイアス電圧Ｖｃ２と同一の電圧となるように、端子Ｔｍ３を介して対向電極ＣＥに作用電流を出力する。
【００１８】
なお、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、詳しくは後述するが、いかのような動作を行う。実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、コンデンサＣ１、Ｃ２に間欠的に第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２を与える。このとき、第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２が与えられていない期間、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄積される電荷が回路中に形成されるリークパスを介して漏れ出すため、一定の比率で第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２が低下する。
【００１９】
そこで、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２を周期的にコンデンサＣ１、Ｃ２に与えて、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄積された電荷を周期的にリフレッシュすることで、第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２を一定の範囲に維持する。また、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２の電圧低下率をそろえるために、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２の放電時定数を揃えるように設定することが好ましい。これにより、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、参照電圧Ｖｒｅと作用電圧Ｖｗｅとの電圧差を一定の範囲内に維持することができる。
【００２０】
センサ制御電圧生成部２３は、作用電極ＷＥに与える作用電圧Ｖｒｅに対応する第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び参照電極ＲＥに与える参照電圧Ｖｒｅに対応する第２のセンサ制御電圧Ｖ２を生成する。そして、センサ制御電圧生成部２３は、第１のセンサ制御電圧Ｖ１をコンデンサＣ１に与え、第２のセンサ制御電圧Ｖ２をコンデンサＣ２に与える。なお、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、第１のセンサ制御電圧Ｖ１によりコンデンサＣ１に蓄積された電荷に基づき第１のバイアス電圧Ｖｃ１が生じる。また。実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、第２のセンサ制御電圧Ｖ２によりコンデンサＣ１に蓄積された電荷に基づき第２のバイアス電圧Ｖｃ２が生じる。
【００２１】
また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、センサ制御電圧生成部２３内にレジスタ（例えば、レジスタＲＥＧ＿Ｖ１、ＲＥＧ＿Ｖ２）が設けられる。そして、ＭＣＵ３０で実行されているプログラムにより、レジスタＲＥＧ＿Ｖ１に第１のセンサ制御電圧Ｖ１の電圧値を指示する第１の電圧指令値を格納し、レジスタＲＥＧ＿Ｖ２に第２のセンサ制御電圧Ｖ２の電圧値を指示する第２の電圧指令値を格納する。そして、センサ制御電圧生成部２３は、第１の電圧指令値及び第２の電圧指令値とに基づき第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２を生成する。なお、センサ制御電圧生成部２３では、ＭＣＵ３０から電圧指令値を与えずに固定的な電圧指令値を設定しても良く、アナログ回路構成により第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２を生成しても良い。
【００２２】
また、センサ制御電圧生成部２３は、後述するタイミングジェネレータ２７からの指示に基づき第１のセンサ制御電圧Ｖ１を出力するのか、第２のセンサ制御電圧Ｖ２を出力するのか、出力端子をハイインピーダンス状態にするのかを切替える。
【００２３】
ここで、センサ制御電圧生成部２３の具体的な構成の一例を図１を参照して説明する。図１に示すように、センサ制御電圧生成部２３は、電圧指令値生成部２４、ＤＡコンバータ２５、及び、切替スイッチＳＷ１を有する。
【００２４】
電圧指令値生成部２４は、レジスタＲＥＧ＿Ｖ１、ＲＥＧ＿Ｖ２を有し、タイミングジェネレータ２７からの指示に基づき、レジスタＲＥＧ＿Ｖ１に格納された第１の電圧指令値とレジスタＲＥＧ＿Ｖ２に格納された第２の電圧指令値とのいずれか一方をＤＡコンバータ２５に出力する。ここで、第１の電圧指令値と第２の電圧指令値は、デジタル値である。
【００２５】
ＤＡコンバータ２５は、電圧指令値生成部２４から与えられた第１の電圧指令値と第２の電圧指令値をアナログ値を有する第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２に変換する。
【００２６】
切替スイッチＳＷ１は、切替入力端子、第１の切替端子、第２の切替端子及び開放端子を有する。切替入力端子は、第１のセンサ制御電圧又は前記第２のセンサ制御電圧がＤＡコンバータ２５の出力端子から与えられる。第１の切替端子は、コンデンサＣ１に接続される。第２の切替端子は、コンデンサＣ２に接続される。開放端子は、他の素子が接続されない端子である。そして、切替スイッチＳＷ１は、タイミングジェネレータの指示に基づき、切替入力端子を、第１の切替端子、第２の切替端子及び開放端子のいずれかに接続する。
【００２７】
ＡＤコンバータ２６は、オペアンプ２１がグルコースセンサ１０から出力される作用電流を電圧に変換して出力する測定電圧をデジタル値に変換して、測定データを出力する。
【００２８】
タイミングジェネレータ２７は、センサ制御電圧生成部２３への第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２の出力期間の指示と、ＡＤコンバータ２６への動作期間の指示と、を行う。また、タイミングジェネレータ２７は、電源制御部２８に対して、センサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６の動作期間を示す活性化信号を出力する。
【００２９】
また、タイミングジェネレータ２７は、センサ制御電圧生成部２３、ＡＤコンバータ２６及び電源制御部２８に対する指示を周期的に行う。具体的には、タイミングジェネレータ２７は、レジスタＲＥＧ＿Ｔ１、ＲＥＧ＿Ｔ２を有する。レジスタＲＥＧ＿Ｔ１には、ＭＣＵ３０からリフレッシュ周期指定値が格納される。レジスタＲＥＧ＿Ｔ２には、ＭＣＵ３０から測定周期指定値が格納される。
【００３０】
リフレッシュ周期指定値は、センサ制御電圧生成部２３が第１のセンサ制御電圧Ｖ１をコンデンサＣ１に与え、かつ、第２のセンサ制御電圧Ｖ２をコンデンサＣ２に与える周期を指定する値である。ここで、センサ制御電圧生成部２３は、１周期内の連続した時間において第１のセンサ制御電圧Ｖ１と第２のセンサ制御電圧Ｖ２を切替えて出力する。そして、センサ制御電圧生成部２３は、リフレッシュ周期指定値で指定される周期でコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２への電荷の再充電（リフレッシュ）を繰り返す。また、タイミングジェネレータ２７は、リフレッシュ周期指定値に基づき電源制御部２８にセンサ制御電圧生成部２３を動作状態とする期間を指示する。測定周期指定値は、ＡＤコンバータ２６を動作させる周期を指定する値である。
【００３１】
タイミングジェネレータ２７は、リフレッシュ周期指定値に基づきセンサ制御電圧生成部２３に動作開始指示を与える。また、タイミングジェネレータ２７は、測定周期指定値に基づきＡＤコンバータ２６に動作指示を与える。また、タイミングジェネレータ２７は、リフレッシュ周期指定値及び測定周期指定値に基づき電源制御部２８に動作命令を与える。
【００３２】
電源制御部２８は、センサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６を動作停止状態とする場合にセンサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６の消費電力を抑制する動作制御部の一例である。まず、図１に示すように、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、センサ制御回路２０内の回路ブロックの電源が複数の領域に分割されている。具体的には、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、オペアンプ２１、２２に対しては電源領域ＰＷＲａを介して電源を供給し、タイミングジェネレータ２７及び電源制御部２８に対しては電源領域ＰＷＲｂを介して電源を供給する。ここで、電源領域ＰＷＲａ、ＰＷＲｂは、常時電源が供給される電源配線が配置される領域である。また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、センサ制御電圧生成部２３に対しては電源領域ＰＷＲ１を介して電源を供給し、ＡＤコンバータ２６に対しては電源領域ＰＷＲ２を介して電源を供給する。ここで、電源領域ＰＷＲ１及び電源領域ＰＷＲ２は、電源制御部２８により電源供給状態と電源遮断状態が切替えられる電源配線が配置される。
【００３３】
電源制御部２８は、タイミングジェネレータ２７からの指示に基づき電源領域ＰＷＲ１及び電源領域ＰＷＲ２を電源供給状態とするか、電源遮断状態とするか、を切替える。具体的には、電源制御部２８は、タイミングジェネレータ２７がセンサ制御電圧生成部２３を動作状態とするリフレッシュ期間に電源領域ＰＷＲ１を電源供給状態とし、他の期間においては電源領域ＰＷＲ１を電源遮断状態とする。また、電源制御部２８は、タイミングジェネレータ２７がＡＤコンバータ２６を動作状態とする測定期間に電源領域ＰＷＲ２を電源供給状態とし、他の期間においては電源領域ＰＷＲ２を電源遮断状態とする。
【００３４】
ここで、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１の動作について説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかる半導体装置（例えば、センサ制御回路２０）の動作を説明するタイミングチャートを示す。
【００３５】
図２に示すように、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、リフレッシュ周期指定値に基づき設定されるリフレッシュ周期で、コンデンサＣ１、Ｃ２への電荷の再充電が行われる。また、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０では、測定周期指定値に基づき設定される測定周期でグルコースセンサ１０から測定データを得る。ここで、測定周期は、リフレッシュ周期よりも長い時間に設定される。この周期の長さの違いは、グルコースセンサ１０からのデータ取得が、第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２の電圧変化が許容される電圧変化量にとどまれる時間よりも長い間隔で行われるためである。
【００３６】
リフレッシュ周期で繰り返されるリフレッシュ動作は、いずれのリフレッシュ周期であっても同じ動作となる。そこで、タイミングＴ１１〜Ｔ２１に至る範囲のリフレッシュ周期内のリフレッシュ動作を例に実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０のリフレッシュ動作について説明する。
【００３７】
リフレッシュ動作は、タイミングＴ１１〜Ｔ１３において行われる。タイミングＴ１１では、タイミングジェネレータ２７が電源制御部２８に電源領域ＰＷＲ１を電源供給状態とするように指示を出す。これにより、電源制御部２８が電源領域ＰＷＲ１を電源供給状態とする。また、タイミングＴ１１では、タイミングジェネレータ２７がセンサ制御電圧生成部２３の電圧指令値生成部２４及びＤＡコンバータ２５に動作状態となることを指示する。このとき、タイミングジェネレータ２７は、電圧指令値生成部２４に電圧指令値として作用電圧Ｖｗｅに対応する第１の電圧指令値を出力することを指示する。また、タイミングジェネレータ２７は、タイミングＴ１１では、切替スイッチＳＷ１に入力端子を第１の端子（コンデンサＣ１に接続される側）に接続するように指示を行う。これにより、コンデンサＣ１に第１のセンサ制御電圧Ｖ１が印加され、第１のバイアス電圧Ｖｃ１が第１のセンサ制御電圧Ｖ１となる。
【００３８】
続いて、タイミングＴ１２では、タイミングジェネレータ２７が電源制御部２８に電源領域ＰＷＲ１を電源供給状態とするような指示を維持する。また、タイミングＴ１２では、タイミングジェネレータ２７がセンサ制御電圧生成部２３の電圧指令値生成部２４及びＤＡコンバータ２５に動作状態とする指示を維持する。一方、タイミングＴ１２では、タイミングジェネレータ２７は、電圧指令値生成部２４に電圧指令値として参照電圧Ｖｒｅに対応する第２の電圧指令値を出力することを指示する。また、タイミングジェネレータ２７は、タイミングＴ１２では、切替スイッチＳＷ１に入力端子を第２の端子（コンデンサＣ２に接続される側）に接続するように指示を行う。これにより、コンデンサＣ２に第２のセンサ制御電圧Ｖ２が印加され、第２のバイアス電圧Ｖｃ２が第２のセンサ制御電圧Ｖ２となる。
【００３９】
続いて、タイミングＴ１３では、タイミングジェネレータ２７が電源制御部２８に電源領域ＰＷＲ１を電源遮断状態とすることを指示を維持する。これにより、電源領域ＰＷＲ１は電源遮断状態となりセンサ制御電圧生成部２３が非動作状態となる。また、タイミングＴ１３では、タイミングジェネレータ２７は、切替スイッチＳＷ１に入力端子を解放端子に接続するように指示を行う。これにより、コンデンサＣ１に蓄積された電荷の大きさに基づく電圧値を有する第１のバイアス電圧Ｖｃ１が生成され、コンデンサＣ２に蓄積された電荷の大きさに基づく電圧値を有する第２のバイアス電圧Ｖｃ２が生成される。しかし、第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２は、コンデンサＣ１、Ｃ２に蓄積された電荷のリークに起因して放電時定数を持って時間とともに電圧が変化する。このとき、センサ制御回路２０では、コンデンサＣ１、Ｃ２の放電時定数が同一になるようにコンデンサＣ１、Ｃ２の容量値を設定しているため、タイミングＴ１３以降は同じ低下率で第１のバイアス電圧Ｖｃ１と第２のバイアス電圧Ｖｃ２は電圧低下する。
【００４０】
また、図２に示す例では、測定周期に基づき、３回のリフレッシュ周期毎にグルコースセンサ１０から測定データを取得する。測定周期毎に行われる測定処理は同じであるため、ここではタイミングＴ１１〜Ｔ２１のリフレッシュ周期内で行われる測定処理について説明する。図２に示す例では、測定処理は、リフレッシュ動作が行われた直後のタイミングＴ１３〜Ｔ１４の期間に行われる。この測定処理では、タイミングジェネレータ２７が電源制御部２８に対して電源領域ＰＷＲ２を電源供給状態とすることを指示する。これにより、電源制御部２８が電源領域ＰＷＲ２を電源供給状態とする。また、タイミングＴ１３では、タイミングジェネレータ２７がＡＤコンバータ２６に動作状態となることを指示する。これにより、ＡＤコンバータ２６はオペアンプ２１の出力値をデジタル値に変換した測定データを生成し、ＭＣＵ３０に送信する。
【００４１】
ここで、ＭＣＵ３０及びＲＦ回路４０の動作について説明する。図２に示すように、ＭＣＵ３０は、測定データを取得する測定処理が行われるリフレッシュ周期において起動される。図２に示す例では、ＭＣＵ３０の電源を電源供給状態とすることでＭＣＵ３０を動作状態に移行させる。ＭＣＵ３０は、動作状態となった後にＡＤコンバータ２６から測定データを取得すると（タイミングＴ１４）、ＲＦ回路４０に電源を供給してＲＦ回路４０を動作状態に切り替える。そして、タイミングＴ１４〜Ｔ１５の期間にＲＦ回路４０を介して外部に取得済みの測定データを送信する。そして、タイミングＴ１５以降は、ＭＣＵ３０及びＲＦ回路４０は再び電源を遮断状態とした非動作状態に以降する。なお、ＭＣＵ３０及びＲＦ回路４０の電源遮断状態とは、再起動に必要な情報処理を行う回路以外の主な機能に関する電源供給を停止することであり、ＭＣＵ３０及びＲＦ回路４０の全体への電源供給を停止する状態とは異なる。
【００４２】
続いて、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１の動作をフローチャートを用いて説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１の動作を説明するフローチャートを示す。
【００４３】
図３に示すように、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、動作を開始すると、まず、タイミングジェネレータ２７においてリフレッシュタイミングが来たか否かを判断する（ステップＳ１）。具体的には、ステップＳ１では、タイミングジェネレータ２７が、例えば、タイマー等の機能を用いて前回のリフレッシュ周期が終わったか否かを判断し、当該判断に基づきリフレッシュタイミングが来たか否かを判断する。
【００４４】
なお、タイミングジェネレータ２７は、タイマー機能を利用せずに、例えば、第１のバイアス電圧Ｖｃ１の電圧をモニタして第１のバイアス電圧Ｖｃ１が予め設定した下限値に達したか否かによりリフレッシュタイミングを判断しても良い。
【００４５】
そして、タイミングジェネレータ２７によりリフレッシュタイミングが来たと判断された場合（ステップＳ１のＹＥＳの枝）、タイミングジェネレータ２７が電源制御部２８に電源領域ＰＷＲ１を電源供給状態にすることを指示し、電源制御部２８が電源領域ＰＷＲ１を電源供給状態とする（ステップＳ２）。これにより、センサ制御電圧生成部２３が非動作状態から動作状態に移行する。そして、タイミングジェネレータ２７が電圧指令値生成部２４に第１の電圧指令値をＤＡコンバータ２５に与える。これにより、ＤＡコンバータ２５の出力電圧が第１のセンサ制御電圧Ｖ１となる。また、タイミングジェネレータ２７は、切替スイッチＳＷ１に対して入力端子を第１の端子に接続することを指示し、コンデンサＣ１を充電する（ステップＳ３）。これにより、第１のバイアス電圧Ｖｃ１が第１のセンサ制御電圧Ｖ１となる。
【００４６】
続いて、タイミングジェネレータ２７が電圧指令値生成部２４に第２の電圧指令値をＤＡコンバータ２５に与える。これにより、ＤＡコンバータ２５の出力電圧が第２のセンサ制御電圧Ｖ２となる。また、タイミングジェネレータ２７は、切替スイッチＳＷ１に対して入力端子を第２の端子に接続することを指示し、コンデンサＣ２を充電する（ステップＳ４）。これにより、第２のバイアス電圧Ｖｃ２が第２のセンサ制御電圧Ｖ２となる。
【００４７】
その後、タイミングジェネレータ２７は、切替スイッチＳＷ１に入力端子を開放端子に接続することを指示する。また、タイミングジェネレータ２７は、電源制御部２８に電源領域ＰＷＲ１を遮断状態とすることを指示する。また、電源制御部２８は、タイミングジェネレータ２７からの指示に基づき電源領域ＰＷＲ１を電源遮断状態とする（ステップＳ５）。
【００４８】
続いて、タイミングジェネレータ２７は、測定タイミングが来たか否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、タイミングジェネレータ２７は、タイマー等の機能を利用して、前回の測定処理が行われてからの経過時間が測定周期設定値に達したか否かにより測定タイミングが来たか否かを判断する。
【００４９】
ステップＳ６において、現時刻が測定タイミングに到達していないと判断された場合、センサ制御回路２０は、ステップＳ１の処理に戻り次のリフレッシュタイミングを待つ。一方、ステップＳ６において、現時刻が測定タイミングに達しているタイミングだと判断した場合（ステップＳ６のＹＥＳの枝）、センサ制御回路２０による測定データの測定処理が行われる。具体的には、センサ制御回路２０は、タイミングジェネレータ２７及び電源制御部２８により電源領域ＰＷＲ２を電源供給状態とし、かつ、ＡＤコンバータ２６に動作指示を与える。これにより、ＡＤコンバータ２６がグルコースセンサ１０から出力される作用電流の大きさに比例したデジタル値を有する測定データを出力し、ＭＣＵ３０が測定データを取得する。（ステップＳ７）。その後、タイミングジェネレータ２７及び電源制御部２８により、電源領域ＰＷＲ２が電源遮断状態に切替えられる（ステップＳ８）。
【００５０】
ここで、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、測定データを複数個（例えば、Ｍ個）束ねた状態で外部に送信する。そこで、図３に示すように、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、Ｍ個の測定データがそろうまで、ステップＳ１からＳ８の処理を繰り返す（ステップＳ９のＮＯの枝）。一方、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、Ｍ個の測定データが収集された場合（ステップＳ９のＹＥＳの枝）、ＲＦ回路４０の電源を投入して取得済みの測定データを外部の装置に送信する（ステップＳ１０）。その後、バイオケミカルセンサ測定システム１では、ＲＦ回路４０の電源を遮断する。そして、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、外部の装置に対してＮ回のデータ送信が行われるまでステップＳ１〜Ｓ１１の処理を繰り返す（ステップＳ１２）。
【００５１】
上記説明より、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、参照電圧Ｖｒｅ及び作用電圧Ｖｗｅとなる第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２をコンデンサに蓄積した電荷に基づき生成し、間欠的にコンデンサの電荷をリフレッシュすることで参照電圧Ｖｒｅ及び作用電圧Ｖｗｅを一定範囲の電圧レベルを維持する。これにより、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、参照電圧Ｖｒｅ及び作用電圧Ｖｗｅを一定に維持するために常時回路を動作させるひつようがなくなるため、消費電力を削減することができる。
【００５２】
特に、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、コンデンサＣ１、Ｃ２に間欠的に再充電処理を行うが、再充電を行わない期間にコンデンサＣ１、Ｃ２に電圧を与えるセンサ制御電圧生成部２３の動作を停止させる。また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、所定の時間間隔を開けて周期的に測定データを取得するが、測定データを取得しない期間にＡＤコンバータ２６を停止状態とする。これにより、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、消費電力をさらに低減することができる。
【００５３】
また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、センサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６を停止状態とするときに、センサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６に供給する電源を遮断する。これにより、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、グルコースセンサ１０への電圧印加を最小限の消費電力で行うことができる。
【００５４】
また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、タイミングジェネレータ２７がタイマーを利用した計時処理により、センサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６の動作を制御する。これにより、バイオケミカルセンサ測定システム１では、第１のバイアス電圧Ｖｃ１の電圧をモニタする等の電力消費が大きな回路を常時動作させることなくセンサ制御電圧生成部２３及びＡＤコンバータ２６を制御することができる。
【００５５】
また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、第１のバイアス電圧Ｖｃ１及び第２のバイアス電圧Ｖｃ２の再充電電圧となる第１のセンサ制御電圧Ｖ１及び第２のセンサ制御電圧Ｖ２の電圧値を指定する指令値をデジタル値でレジスタに設定する。また、このレジスタに格納した電圧指令値は、ＭＣＵ３０で実行されるプログラムから入力することができる。これにより、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、グルコースセンサ１０の特性に応じて柔軟に参照電圧Ｖｒｅ及び作用電圧Ｖｗｅの値を変更することができる。
【００５６】
また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、リフレッシュ周期及び測定周期をＭＣＵ３０からタイミングジェネレータ２７のレジスタに格納する。これにより、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、取得する測定データの粒度に応じたリフレッシュ周期と測定周期を柔軟に設定することができる。
【００５７】
また、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、コンデンサＣ１、Ｃ２の放電時定数をそろえるように各コンデンサの容量を設定する。これにより、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１では、参照電圧Ｖｒｅと作用電圧Ｖｗｅの電圧差のばらつきを抑えて精度の高い測定を行うことができる。
【００５８】
実施の形態２
実施の形態２では、複数の作用電極ＷＥを有するグルコースセンサ１０ａに対応するセンサ制御回路２０ａを説明する。そこで、図４に実施の形態２にかかる半導体装置を含むバイオケミカルセンサ測定システム２のブロック図を示す。なお、実施の形態２の説明では、実施の形態１で説明した構成要素については説明を省略する。
【００５９】
図２に示すように、実施の形態２では、グルコースセンサ１０に代えてグルコースセンサ１０ａが用いられる。また、実施の形態２にかかるバイオケミカルセンサ測定システム２では、センサ制御回路２０に代えてセンサ制御回路２０ａを有する。センサ制御回路２０ａは、第１のオペアンプ（例えば、図１のオペアンプ２１）として複数の第３のオペアンプ（例えば、オペアンプ２１１〜２１ｎ（ｎは、オペアンプの個数を表す整数））が設けられる。また、複数の第３のオペアンプに対応して複数の第３のコンデンサ（例えば、コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎ）が設けられる。また、オペアンプ２１１〜２１ｎには、それぞれ、反転入力端子と出力端子との間に抵抗ＲｆとコンデンサＣｆの並列回路が設けられる。そして、オペアンプ２１１〜２１ｎの反転入力端子は、それぞれ、グルコースセンサ１０の作用電極ＷＥ１〜ＷＥｎのうち対応する電極に接続される。
【００６０】
また、センサ制御回路２０ａでは、オペアンプ２１１〜２１ｎの出力のいずれか１つをタイミングジェネレータ２７からの指示に基づき選択する選択回路ＳＥＬが設けられる。この選択回路ＳＥＬにて選択された出力信号がＡＤコンバータ２６に伝達される。
【００６１】
また、センサ制御回路２０ａでは、センサ制御電圧生成部２３に代えてセンサ制御電圧生成部２３ａが設けられる、センサ制御電圧生成部２３ａは、切替スイッチＳＷ１に代えて切替スイッチＳＷ２を設けたものである。切替スイッチＳＷ２は、第１の端子として、複数の第３の端子を有する。この複数の第３の端子は、それぞれ、オペアンプ２１１〜２１ｎの正転入力端子（または、コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎ）のうち対応する端子（又は、コンデンサ）と接続される。
【００６２】
このように、実施の形態２では、グルコースセンサ１０ａの作用電極ＷＥ１〜ＷＥｎの数に対応して電流電圧変換を行う第３のオペアンプを設け、複数の第３のオペアンプに対応して設けられるコンデンサへの再充電パスを設ける。これにより、グルコースセンサ１０ａの複数の作用電極ＷＥに対して、それぞれ独立した作用電圧Ｖｗｅ１〜Ｖｗｅｎを与えることができる。また、実施の形態２では、作用電極ＷＥ１〜ＷＥ２から時分割で測定データを得る。
【００６３】
上記説明より、実施の形態２にかかるバイオケミカルセンサ測定システム２では、複数の作用電極を有するグルコースセンサを１つのセンサ制御回路２０により制御して、複数の作用電極からそれぞれ測定データを得ることができる。
【００６４】
実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０の別の形態となるセンサ制御回路２０ｂについて説明する。なお、実施の形態３の説明では、実施の形態１と同じ構成要素については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図５に実施の形態３にかかる半導体装置を含むバイオケミカルセンサ測定システムのブロック図を示す。図５に示すように、実施の形態３にかかるセンサ制御回路２０ｂは、実施の形態１にかかるセンサ制御回路２０にスイッチＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂを追加したものである。スイッチＳＷ３ａは、抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆをバイパスするように、抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆと並列に設けられる。また、スイッチＳＷ３ｂは、作用電極ＷＥとオペアンプ２１の反転入力端子との間に設けられる。
【００６６】
実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３は、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１に対してキャリブレーション機能を追加したものである。実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３は、動作モードとしてキャリブレーションモードと通常動作モードとを有する。
【００６７】
キャリブレーションモードでは、センサ制御回路２０ｂでは、タイミングジェネレータ２７によりスイッチＳＷ３ａをオン、スイッチＳＷ３ｂをオフに制御する。これにより、オペアンプ２１は、第１のバイアス電圧Ｖｃ１を出力するボルテージフォロワとして動作する。一方、通常動作モードでは、タイミングジェネレータ２７によりスイッチＳＷ３ａをオフ、スイッチＳＷ３ｂをオンに制御する。これにより、オペアンプ２１は、作用電流を電圧に変換する電流電圧変換器として動作する。つまり、通常動作モードでは、センサ制御回路２０ｂは、センサ制御回路２０と同じ動作を行う。
【００６８】
ここで、実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３の動作について説明する。そこで、図６に実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３の動作を説明するフローチャートを示す。図６に示すように、実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３のキャリブレーション処理は、図３で説明した実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１の動作を行う前のタイミングで行う（ステップＳ２０）。このキャリブレーション処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００６９】
図７は、実施の形態１にかかる半導体装置におけるキャリブレーション処理の動作を説明するフローチャートである。図７に示すように、キャリブレーション処理では、まず、タイミングジェネレータ２７により、スイッチＳＷ３ａをオン、スイッチＳＷ３ｂをオフすることでオペアンプ２１をボルテージフォロワ構成とする（ステップＳ２１）。
【００７０】
続いて、センサ制御回路２０ｂでは、センサ制御電圧生成部２３のＤＡコンバータ２５によりコンデンサＣ１に第１のセンサ制御電圧Ｖ１を与えて、第１のバイアス電圧Ｖｃ１を第１のセンサ制御電圧Ｖ１とする（ステップＳ２２、Ｓ２３）。その後、タイミングジェネレータ２７は、切替スイッチＳＷ１に対して、入力端子を開放端子に接続する指示を行う（ステップＳ２４）。そして、一定時間経過後にオペアンプ２１の出力電圧をＡＤコンバータ２６でデジタル値に変換してＭＣＵ３０に送信する（ステップＳ２５）。
【００７１】
そして、ＭＣＵ３０において、受信した測定データに基づきコンデンサＣ１の放電時定数を算出する。ここで、ＭＣＵ３０では、コンデンサＣ１の放電時定数τを（１）式に基づき算出する。
τ＝（（ΔＶ／Ｉｌｅａｋ）×Ｃ１）・・・（１）
ここで、（５）式のΔＶは測定データから得られる電圧変動幅であり、Ｃ１はコンデンサＣ１の容量値であり、ＩｌｅａｋはコンデンサＣ１からのリーク電流の大きさである。ＭＣＵ３０では、（１）式に基づき算出された時定数に基づき、第１のバイアス電圧Ｖｃ１の電圧変動幅を予め決定された電圧変動許容範囲内に納めるためのリフレッシュ周期の長さを決定する（ステップＳ２７）。そして、ＭＣＵ３０は、算出したリフレッシュ周期をリフレッシュ周期指定値としてタイミングジェネレータ２７のレジスタＲＥＧ＿Ｔ１に格納する。その後、実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３は、レジスタＲＥＧ＿Ｔ１に格納されたリフレッシュ周期指定値に基づき実施の形態１にかかるバイオケミカルセンサ測定システム１と同じ動作を行う。
【００７２】
上記説明より、実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３では、キャリブレーション処理を行うことで、コンデンサＣ１、Ｃ２のリフレッシュ周期をセンサ制御回路２０ｂのばらつきに寄らず最適な長さに設定することができる。これにより、実施の形態３にかかるバイオケミカルセンサ測定システム３では、グルコースセンサ１０に印加する作用電圧Ｖｗｅ及び参照電圧Ｖｒｅの精度を高め、測定精度を向上させることができる。
【００７３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７４】
１〜３  バイオケミカルセンサ測定システム
１０、１０ａ  グルコースセンサ
２０、２０ａ、２０ｂ  センサ制御回路
２１、２２  オペアンプ
２３  センサ制御電圧生成部
２４  電圧指令値生成部
２５  ＤＡコンバータ
２６  ＡＤコンバータ
２７  タイミングジェネレータ
２８  電源制御部
３０  ＭＣＵ
４０  ＲＦ回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃｆ  コンデンサ
Ｒｆ  抵抗
Ｖｃ１  第１のバイアス電圧
Ｖｃ２  第２のバイアス電圧
Ｖ１  第１のセンサ制御電圧
Ｖ２  第２のセンサ制御電圧
Ｖｗｅ  作用電圧
Ｖｒｅ  参照電圧
ＣＥ  対向電極
ＲＥ  参照電極
ＷＥ  作用電極
ＳＷ１、ＳＷ２  切替スイッチ
ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ  スイッチ
ＰＷＲ１、ＰＷＲ２、ＰＷＲａ、ＰＷＲｂ  電源領域
【図１】
2020186968.tif 000003
【図２】
2020186968.tif 000004
【図３】
2020186968.tif 000005
【図４】
2020186968.tif 000006
【図５】
2020186968.tif 000007
【図６】
2020186968.tif 000008
【図７】
2020186968.tif 000009