(57)【要約】【課題】短時間に被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定できるゲルセンサーを提供する。【解決手段】乳酸測定装置１は汗９に含まれる乳酸に反応してインピーダンスが変化するゲル状の刺激応答性ゲル１４と、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを検出する電気特性検出部１５と、インピーダンスの経時変化から汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する濃度推定部６４と、を備える。【選択図】図１０
2018029696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査液に含まれる所定の成分に反応して電気特性が変化するゲル状の反応部と、
前記反応部の前記電気特性を検出する電気特性検出部と、
前記電気特性の経時変化から前記被検査液に含まれる前記所定の成分の濃度を推定する濃度推定部と、を備えることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項２】
請求項１に記載のゲルセンサーであって、
前記反応部に前記被検査液が供給されたか否かを検出する供給検出部を備えることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項３】
請求項１または２に記載のゲルセンサーであって、
前記反応部の表面には凹凸が設置されていることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のゲルセンサーであって、
前記被検査液を回収する回収部と、
前記回収部から前記反応部へ前記被検査液を輸送する輸送部と、を備え、
前記回収部には前記被検査液が回収されたか否かを検出する回収検出部を備えることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項５】
請求項４に記載のゲルセンサーであって、
前記反応部に供給された前記被検査液の一部が前記反応部を通過したか否かを検出する通過検出部を備えることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のゲルセンサーであって、
前記反応部が設置され前記被検査液が流れる流路を備え、
前記流路の形状が流線形であることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項７】
請求項４に記載のゲルセンサーであって、
前記回収部には外気を通過させる吸気孔を備えることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のゲルセンサーであって、
前記反応部が複数設置され、
前記被検査液が供給される前記反応部を切り替える切替部を備えることを特徴とするゲルセンサー。
【請求項９】
被検査液に含まれる所定の成分に反応して電気特性が変化するゲル状の反応部に前記被検査液を供給し、
前記反応部の電気特性を検出し、
前記電気特性の経時変化から前記被検査液に含まれる前記所定の成分の濃度を推定することを特徴とする成分濃度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲルセンサーおよび成分濃度推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体の筋肉にはピルビン酸が含まれている。筋肉が無酸素運動をするときピルビン酸が乳酸に変換される。そして、筋肉が運動をするときに汗腺付近の組織が酸素不足になると汗中の乳酸の濃度が増加する。そして、汗中の乳酸の濃度を検出することにより筋肉への酸素供給が足りているか否かを検出することができる。運動により筋肉は持久力が向上する。このときの汗中の乳酸の濃度と運動強度との関係が研究されている。
【０００３】
皮膚表面にでる汗に含まれる物質を検出する検出装置が特許文献１に開示されている。それによると、この検出装置は汗中の物質と反応する反応部と反応部へ汗を移動させる液体輸送部を備える。反応部は電極と酵素を備え、酵素が汗に含まれる成分に反応する。そして、酵素の電気特性が変化する。検出装置は電極間に電圧を加え電極間に流れる電流の変化を検出していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４７４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
汗に含まれる成分に反応する酵素等の反応物質を電極に固定する媒体にはゲルが用いられる。このとき、汗が反応物質に到達するために汗がゲルに浸透する時間がかかる。ゲルに浸透した後で、汗に含まれる成分と反応物質が反応する。汗に含まれる成分と反応物質との反応は化学的な反応であり、反応に時間がかかる。汗に含まれる成分の濃度を検出するには反応物質を含む反応部が汗と完全に反応するまで待たなければならなかった。そこで、汗等の被検査液と反応部が完全に反応するよりも短時間に被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定できるゲルセンサーが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかるゲルセンサーであって、被検査液に含まれる所定の成分に反応して電気特性が変化するゲル状の反応部と、前記反応部の前記電気特性を検出する電気特性検出部と、前記電気特性の経時変化から前記被検査液に含まれる前記所定の成分の濃度を推定する濃度推定部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、ゲルセンサーは反応部、電気特性検出部及び濃度推定部を備えている。反応部はゲル状であり被検査液を吸収する。そして、反応部は被検査液に含まれる所定の成分に反応する。反応部は所定の成分と反応して電気特性が変化する。電気特性検出部は反応部の電気特性を検出する。電気特性を検出することにより反応部が所定の成分と反応する程度を検出することができる。
【０００９】
被検査液に含まれる所定の成分の濃度が高いときは低いときに比べて反応が早く進むので、電気特性が早く変化する。つまり、電気特性が変化する早さと被検査液に含まれる所定の成分の濃度とは所定の相関がある。濃度推定部は電気特性の経時変化から電気特性が変化する早さを検出し、電気特性が変化する早さから被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定する。このとき、反応部が被検査液と完全に反応する前に濃度推定部は被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定する。従って、反応部が被検査液と完全に反応するよりも短時間に被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定することができる。
【００１０】
［適用例２］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記反応部に前記被検査液が供給されたか否かを検出する供給検出部を備えることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、ゲルセンサーは供給検出部を備え、供給検出部は被検査液が反応部に供給されたか否かを検出する。そして、供給検出部は被検査液の供給が開始されることを検出する。濃度推定部は反応部が反応を開始する時から電気特性の経時変化を用いて所定の成分の濃度を推定する。濃度推定部は被検査液の供給が開始される前の経時変化を参照しない為、被検査液の反応による電気特性の経時変化を精度良く検出できる。
【００１２】
［適用例３］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記反応部の表面には凹凸が設置されていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、反応部の表面には凹凸が設置されている。これにより、凹凸が設置されていないときに比べて、反応部の表面は表面積が広くなる。表面積が広いとき被検査液が反応部と接触する面積が大きい為、被検査液が反応部と反応し易くなる。従って、反応部が被検査液と早く反応するので、濃度推定部は電気特性の経時変化を短時間で検出できる。
【００１４】
［適用例４］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記被検査液を回収する回収部と、前記回収部から前記反応部へ前記被検査液を輸送する輸送部と、を備え、前記回収部には前記被検査液が回収されたか否かを検出する回収検出部を備えることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、ゲルセンサーは回収部及び輸送部を備えている。回収部が被検査液を回収する。そして、輸送部が回収部から反応部へ被検査液を輸送する。回収部には回収検出部が設置され、回収検出部は被検査液が回収されたか否かを検出する。回収部で被検査液が回収されていないことを回収検出部が検出したときには、輸送部、供給検出部及び電気特性検出部は起動しなくても良いので輸送部、供給検出部及び電気特性検出部が電力を消費することを抑制することができる。
【００１６】
［適用例５］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記反応部に供給された前記被検査液の一部が前記反応部を通過したか否かを検出する通過検出部を備えることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、ゲルセンサーは通過検出部を備え、被検査液の一部が反応部を通過したか否かを通過検出部が検出する。被検査液の一部が反応部を通過したとき、被検査液の一部は反応部に残留する。従って、被検査液の一部が反応部を通過したときに輸送部が被検査液の輸送を停止することにより、被検査液の一部を反応部に残留させることができる。従って、被検査液の量が少ないときにも、被検査液を反応部と反応させることができる。
【００１８】
［適用例６］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記反応部が設置され前記被検査液が流れる流路を備え、前記流路の形状が流線形であることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、ゲルセンサーは被検査液が流れる流路を備えている。流路には反応部が設置されている。そして、流路の形状が流線形になっている。このとき、被検査液は少ない抵抗で流れるので、小さな圧力差で被検査液を流動させることができる。
【００２０】
［適用例７］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記回収部には外気を通過させる吸気孔を備えることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、回収部には外気を通過させる吸気孔が設置されている。吸気孔は外気が通過可能な溝も含む。輸送部が回収部に位置する被検査液を反応部に移動するとき回収部には外気が入り込む。従って、回収部の気圧が低下しない為、輸送部は容易に被検査液を反応部に移動させることができる。
【００２２】
［適用例８］
上記適用例にかかるゲルセンサーにおいて、前記反応部が複数設置され、前記被検査液が供給される前記反応部を切り替える切替部を備えることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、ゲルセンサーには反応部が複数設置されている。そして、ゲルセンサーは切替部を備え、被検査液が供給される反応部を切替部が切り替える。従って、ゲルセンサーは反応部を取り替えずに被検査液に含まれる所定の成分の濃度を複数回検出することができる。
【００２４】
［適用例９］
本適用例にかかる成分濃度推定方法であって、被検査液に含まれる所定の成分に反応して電気特性が変化するゲル状の反応部に前記被検査液を供給し、前記反応部の電気特性を検出し、前記電気特性の経時変化から前記被検査液に含まれる前記所定の成分の濃度を推定することを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、反応部はゲル状であり被検査液を吸収する。そして、反応部は被検査液に含まれる所定の成分に反応する。反応部は所定の成分と反応して電気特性が変化する。この反応部に被検査液を供給する。そして、反応部の電気特性を検出する。電気特性を検出することにより反応部が所定の成分と反応する程度を検出することができる。
【００２６】
被検査液に含まれる所定の成分の濃度が高いときは低いときに比べて反応が早く進むので、電気特性が早く変化する。つまり、電気特性が変化する早さと被検査液に含まれる所定の成分の濃度とは所定の相関がある。濃度推定部は電気特性の経時変化から電気特性が変化する早さを検出し、電気特性が変化する早さから被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定する。このとき、反応部が被検査液と完全に反応する前に濃度推定部は被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定する。従って、反応部が被検査液と完全に反応するよりも短時間に被検査液に含まれる所定の成分の濃度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態にかかわる乳酸測定装置の設置例を説明するための模式図。
【図２】乳酸測定装置の構造を示す模式平面図。
【図３】乳酸測定装置の構造を示す模式平面図。
【図４】乳酸測定装置の構造を示す模式側断面図。
【図５】乳酸測定装置の構造を示す模式平面図。
【図６】電気特性検出部の構造を示す模式平面図。
【図７】流路の構造を示す要部模式側断面図。
【図８】流路の構造を示す要部模式側断面図。
【図９】裏蓋の構造を説明するための模式側断面図。
【図１０】乳酸測定装置の電気制御ブロック図。
【図１１】インピーダンス測定部の構成を説明するための図。
【図１２】電気特性検出部における電界を説明するための模式図。
【図１３】成分濃度推定方法のフローチャート。
【図１４】成分濃度推定方法を説明するための模式図。
【図１５】成分濃度推定方法を説明するための模式図。
【図１６】成分濃度推定方法を説明するための模式図。
【図１７】成分濃度推定方法を説明するための模式図。
【図１８】成分濃度推定方法を説明するための模式図。
【図１９】成分濃度推定方法を説明するための模式図。
【図２０】第２の実施形態にかかわる乳酸測定装置の構造を示す模式側断面図。
【図２１】乳酸測定装置の構造を示す模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２９】
（第１の実施形態）
本実施形態では、乳酸測定装置と乳酸測定装置を用いて汗に含まれる乳酸の濃度を測定する乳酸測定方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる乳酸測定装置について図１〜図１２に従って説明する。図１は、乳酸測定装置の設置例を説明するための模式図である。図１に示すように、ゲルセンサーとしての乳酸測定装置１は被検者２の手首に設置される。乳酸測定装置１は、被検者２の汗に含まれる乳酸の濃度を測定する医療用の測定装置であり医療機器である。乳酸測定装置１は手首からでる汗を測定する。従って、乳酸測定装置１が検査する被検査液は汗であり、所定の成分は乳酸である。
【００３０】
図２及び図３は乳酸測定装置の構造を示す模式平面図である。図２は乳酸測定装置１の表面を示し、図３は乳酸測定装置１の裏面を示す。図２に示すように、乳酸測定装置１は腕時計と類似した形状になっている。乳酸測定装置１は外装部３を備えている。外装部３の図中左右には固定バンド４が設置され、固定バンド４は被検者２の手首や腕等の被測定部に乳酸測定装置１を固定する。固定バンド４にはマジックテープ（登録商標）が用いられている。乳酸測定装置１において固定バンド４が延びる方向をＹ方向とし、被検者２の腕が延びる方向をＸ方向とする。乳酸測定装置１が被検者２の手首を向く方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は互いに直交する。
【００３１】
外装部３の表面３ａは被検者２に装着したときに外向きになる面である。外装部３の表面３ａには、操作スイッチ５及び表示部６が設置されている。操作スイッチ５を用いて被検者２が測定開始指示の入力を行う。そして、測定結果のデータが表示部６に表示される。
【００３２】
図３に示すように、外装部３の裏面３ｂ側には裏蓋７が設置され、裏蓋７には開口７ａが設置されている。乳酸測定装置１の内部にはセンサーモジュール８が設置され、開口７ａからセンサーモジュール８が露出する。センサーモジュール８は被検者２の皮膚と対向させて用いられる。センサーモジュール８は被検者２の皮膚からでる汗に含まれる所定の成分としての乳酸を検出するデバイスである。乳酸測定装置１において皮膚は被検査面である。センサーモジュール８は乳酸と反応するゲル状の薬剤を内蔵するモジュールである。
【００３３】
図４は乳酸測定装置の構造を示す模式側断面図である。図４に示すように、外装部３の裏面３ｂ及び裏蓋７が被検者２に接するように乳酸測定装置１が被検者２に設置される。裏蓋７が被検者２と接触するときの被検者２の面を被検査面２ａとする。被検査面２ａは汗腺２ｂが設置されている皮膚の表面である。被検者２の汗腺２ｂから被検査液としての汗９が分泌される。センサーモジュール８には開口７ａから露出する場所に回収部としての凹部１０が設置されている。凹部１０は＋Ｚ方向側に開口する円錐状になっている。汗腺２ｂから汗９がでるとき、汗９の一部は凹部１０に溜まる。
【００３４】
凹部１０の−Ｚ方向側には汗９が流動する反応部前流路１１が設置されている。反応部前流路１１はＸ方向に延びている。そして、凹部１０と反応部前流路１１との間には流路接続部１０ａが設置されている。凹部１０及び流路接続部１０ａは汗９を回収する回収部になっている。そして、流路接続部１０ａには回収検出部１２が設置され、回収検出部１２は汗９が回収されたか否かを検出する。回収検出部１２は一対の電極を備えている。そして、電極間に汗９が存在しないときは電極間の抵抗値が高く、電極間に汗９が存在するときは電極間の抵抗値が低い。従って、電極間の抵抗を検出することにより回収検出部１２に汗９が存在するか否かを検出できる。
【００３５】
反応部前流路１１の−Ｘ方向側には反応部前流路１１と接続して流路としての反応部流路１３が設置されている。反応部前流路１１を通過した汗９は反応部流路１３を流れる。反応部流路１３にはゲル状の反応部としての刺激応答性ゲル１４が設置されている。汗９が刺激応答性ゲル１４に到達すると刺激応答性ゲル１４に汗９が浸透する。そして、汗９に含まれる乳酸に反応して刺激応答性ゲル１４の電気特性が変化する。刺激応答性ゲル１４の内部には刺激応答性ゲル１４の電気特性を検出する電気特性検出部１５が設置されている。
【００３６】
刺激応答性ゲル１４の電気特性の変化は導電性、誘電性に現れる。刺激応答性ゲル１４が膨潤すると刺激応答性ゲル１４の導電率、誘電率共に上昇する。これは、刺激応答性ゲル１４の膨潤により自由水が増加することに起因する。どちらを用いても膨潤現象を把握できるが、誘電率の変化は微小であるため、導電率の変化を活用する。
【００３７】
刺激応答性ゲル１４は、汗に対して反応する薬剤を含むゲル状のものである。刺激応答性ゲル１４の構成材料は特に限定されないが本実施形態では、例えば、架橋構造を有する高分子材料と、溶媒とを含む材料等で構成されている。高分子材料が汗に対して反応する薬剤になっている。
【００３８】
刺激応答性ゲル１４を構成する高分子材料としては、例えば、単量体、重合開始剤、架橋剤等を反応させることにより得られたものを用いることができる。単量体はモノマーとも称される。
【００３９】
単量体としては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド各種四級塩、アクリロイルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート各種四級塩、アクリル酸、各種アルキルアクリレート、メタクリル酸、各種アルキルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリセロールモノメタクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリロニトリル、スチレン、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、２，２−ビス〔４−（アクリロキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（アクリロキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、２−ヒドロキシ−１−アクリロキシ−３−メタクリロキシプロパン、２，２−ビス〔４−（アクリロキシポリプロポキシ）フェニル〕プロパン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジメタクリロキシプロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシジエトキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（メタクリロキシエトキシポリエトキシ）フェニル〕プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスメタクリルアミド、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【００４０】
乳酸を検出するために単量体として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルフェニルボロン酸、アクリロイロキシフェニルボロン酸、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、エチレンビスアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド等を好適に用いることができる。詳しくは、単量体として、３−アクリルアミドフェニルボロン酸、ビニルフェニルボロン酸及びアクリロイロキシフェニルボロン酸よりなる群から選択される１種または２種以上の単量体と、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＡｍ）、エチレンビスアクリルアミド及びＮ−ヒドロキシエチルアクリルアミドよりなる群から選択される１種または２種以上の単量体とを組み合わせて用いるのが好ましい。
【００４１】
重合開始剤としては、例えば、その重合様式によって、適宜選択することができる。具体的には、重合開始剤に過酸化水素、過硫酸塩、例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等、アゾ系開始剤、例えば２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩、２，２’−アゾビス（Ｎ，Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジン）２塩酸塩、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−〔１，１，−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス〔２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕２塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４’−ジメチルバレロニトリル）、ベンゾフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスホンオキサイド、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン等の紫外光によってラジカルを発生する化合物、２，４−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン、２−（３−ジメチルアミノ−２−ヒドロキシプロポキシ）−３，４−ジメチル−９Ｈ−チオキサントン−９−オンメソクロライド、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１、ビス（シクロペンタジエニル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（ピル−１−イル）チタニウム、１，３−ジ（ｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゼンや３，３’，４，４’−テトラ−（ｔ−ブチルペルオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のパーオキシエステルに、チオピリリウム塩、メロシアニン、キノリン、スチルキノリン系色素を混合した物質等の３６０ｎｍ以上の波長の光によってラジカルを発生する化合物等を用いることができる。また、過酸化水素あるいは過硫酸塩は、例えば、亜硫酸塩、Ｌ−アスコルビン酸等の還元性物質やアミン塩等を組み合わせてレドックス系の開始剤としても使用することができる。
【００４２】
架橋剤には、重合性官能基を２個以上有する化合物を用いることができ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリン、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレン−ビス−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ブチレン−ビス−Ｎ−ビニルアセトアミド、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、アリル化デンプン、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、テトラアリロキシエタン、ペンタエリストールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメリテート等を用いることができる。
【００４３】
刺激応答性ゲルは、異なる複数種の高分子材料を含むものであってもよい。刺激応答性ゲル中における高分子材料の含有率は、０．７質量％以上３６．０質量％以下であるのが好ましく、２．４質量％以上２７．０質量％以下であるのがより好ましい。
【００４４】
刺激応答性ゲル１４が溶媒を含む構成にすることにより、高分子材料を好適にゲル化させることができる。溶媒としては、各種有機溶媒や無機溶媒を用いることができる。より具体的には溶媒は、例えば、水；メタノール、エタノール等の各種アルコール；アセトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン等の鎖状脂肪族炭化水素；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族類等が挙げられるが、特に、水を含むものであるのが好ましい。
【００４５】
刺激応答性ゲル１４は、溶媒として異なる複数種の成分を含む構成にしてもよい。刺激応答性ゲル１４中における溶媒の含有率は、３０質量％以上９５質量％以下であるのが好ましく、５０質量％以上９０質量％以下であるのがより好ましい。
【００４６】
刺激応答性ゲル１４の大きさは特に限定されないが本実施形態では、例えば、刺激応答性ゲル１４の直径は２〜３ｍｍであり、刺激応答性ゲル１４の厚みは１００μｍになっている。刺激応答性ゲル１４を製造するときには容器を用いる。容器内に単量体、重合開始剤、架橋剤等を投入して反応させる。投入する材料の量を精度良く計量することにより刺激応答性ゲル１４の厚みを精度良く形成することができる。
【００４７】
刺激応答性ゲル１４はポリマー鎖を有している。このポリマー鎖にはボロン酸基が多く設置されている。刺激応答性ゲル１４に乳酸が浸透していないとき、ボロン酸基同士が結合しポリマー鎖が接近した状態になっている。これにより、刺激応答性ゲル１４は収縮した状態になっている。刺激応答性ゲル１４に乳酸が浸透するとき、ボロン酸基と乳酸とが結合する。そして、刺激応答性ゲル１４が乳酸に反応するとき、ポリマー鎖が解離した状態になるため、刺激応答性ゲル１４の体積が膨張する。刺激応答性ゲル１４の形態が変化するので刺激応答性ゲル１４の導電率が変化する。
【００４８】
さらに、刺激応答性ゲル１４は反射率の高い微粒子を含んでいる。刺激応答性ゲル１４に乳酸が取り込まれた際に、コロイド結晶による構造色及び構造色の変化が容易に視認される。このため、乳酸の濃度の検出をより容易に行うことができる。また、刺激応答性ゲル１４の色調により乳酸の濃度の推定を容易に且つ正確に行うことができる。本実施形態では例えば、刺激応答性ゲル１４に含まれる乳酸の濃度が少ないときには青系統の色をしており、乳酸の濃度が増えるときには赤色に変化する。
【００４９】
微粒子の構成材料としては、シリカ、酸化チタン等の無機材料；ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の有機材料等が挙げられる。微粒子は、シリカ微粒子であるのが好ましい。これにより、微粒子の形状の安定性等を特に優れたものとし、刺激応答性ゲルの耐久性、信頼性等を特に優れたものとすることができる。また、シリカ微粒子は、粒度分布がシャープな単分散微粒子として入手が比較的容易であるため、刺激応答性ゲルの安定的な生産、供給の観点からも有利である。
【００５０】
微粒子の形状は特に限定されないが球状であるのが好ましい。これにより、コロイド結晶による構造色または構造色の変化が視認されやすくなり、特定成分の検出をより容易に行うことができる。微粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるのがより好ましい。
【００５１】
これにより、刺激応答性ゲルに特定成分が取り込まれた際に、コロイド結晶による構造色または構造色の変化がより容易に視認されるため、特定成分の検出をさらに容易に行うことができる。また、コロイド結晶による構造色がより容易に視認されるため、その色調により特定成分の定量もさらに容易に且つ精確に行うことができる。
【００５２】
平均粒子径は体積基準の平均粒子径を示す。例えば、サンプルをメタノールに添加し、超音波分散器で３分間分散した分散液をコールターカウンター法粒度分布測定器にて測定する。このとき、５０μｍのアパチャーを用いて測定することによりサンプルの平均粒子径を求めることができる。
【００５３】
刺激応答性ゲル１４は異なる複数種の微粒子を含んでもよい。刺激応答性ゲル中における微粒子の含有率は、１．６質量％以上３６質量％以下であるのが好ましく、４．０質量％以上２４質量％以下であるのがより好ましい。
【００５４】
反応部流路１３の−Ｘ方向側には反応部流路１３と接続して反応部後流路１６が設置されている。反応部流路１３を通過した汗９は反応部後流路１６を流れる。センサーモジュール８には凹部１０、流路接続部１０ａ、反応部前流路１１、反応部流路１３、刺激応答性ゲル１４及び反応部後流路１６等が設置されている。
【００５５】
センサーモジュール８の−Ｘ方向側にはポンプ１７が設置されている。ポンプ１７は入力部１８及び出力部２１を備え、入力部１８は反応部後流路１６と接続されている。そして、ポンプ１７は反応部前流路１１、反応部流路１３及び反応部後流路１６内の汗９及び空気２２を入力部１８側から吸引して出力部２１から排出する。
【００５６】
ポンプ１７は入力部１８及び出力部２１と接続する圧力室２３を備えている。入力部１８と圧力室２３との間には弁２４が設置されている。汗９及び空気２２は入力部１８から圧力室２３へ流動し、圧力室２３から入力部１８へは流動しない。同様に、圧力室２３と出力部２１との間には弁２４が設置されている。汗９及び空気２２は圧力室２３から出力部２１へ流動し、出力部２１から圧力室２３へは流動しない。
【００５７】
圧力室２３の−Ｚ方向側にはダイアフラム２５が設置され、ダイアフラム２５の−Ｚ方向側には圧電素子２６が設置されている。圧電素子２６が伸縮することにより圧力室２３の体積が変動する。そして、圧力室２３の体積が増加するとき、入力部１８から圧力室２３に汗９及び空気２２が流入する。圧力室２３の体積が減少するとき、圧力室２３から出力部２１に汗９及び空気２２が流入する。このようにしてポンプ１７は汗９及び空気２２を流動させる。
【００５８】
反応部前流路１１及びポンプ１７により輸送部２７が構成されている。乳酸測定装置１は凹部１０及び輸送部２７を備えている。凹部１０が汗９を回収する。そして、輸送部２７が凹部１０から刺激応答性ゲル１４へ汗９を輸送する。圧力室２３にはポンプ内検出部２８が設置され、ポンプ内検出部２８は圧力室２３に汗９が存在するか否かを検出する。ポンプ内検出部２８の構造は回収検出部１２と同じであり、説明を省略する。
【００５９】
凹部１０には外気を通過させる吸気孔２９が接続されている。吸気孔２９はセンサーモジュール８及び外装部３を通って外装部３の側面に通じている。輸送部２７が汗９を刺激応答性ゲル１４に移動するとき凹部１０には吸気孔２９から空気２２が入り込む。従って、凹部１０の気圧が低下しない為、輸送部２７は容易に汗９を刺激応答性ゲル１４に移動させることができる。
【００６０】
裏蓋７には−Ｘ方向側の辺に蝶番３０が設置されている。外装部３と裏蓋７とは蝶番３０により連結されている。そして、裏蓋７は蝶番３０を軸にして回転する。裏蓋７の＋Ｘ方向側の辺には凹部７ｂが設置されている。そして、凹部７ｂの＋Ｘ方向側の外装部３にはＸ方向に移動可能に設置された開閉摘み３１が設置されている。開閉摘み３１はバネ３１ｂにより−Ｘ方向に付勢されている。開閉摘み３１の−Ｘ方向側には凸部３１ａが設置されている。
【００６１】
蝶番３０を軸にして裏蓋７を回転して閉める。このとき、開閉摘み３１の凸部３１ａが裏蓋７の凹部７ｂに挿入される。これにより、開閉摘み３１は裏蓋７が閉じた状態を維持することができる。
【００６２】
センサーモジュール８及びポンプ１７の−Ｚ方向側には回路ユニット３２が設置されている。回路ユニット３２は回路基板３３を備え、回路基板３３には電気回路を構成する半導体素子３４や充電式蓄電池３５が設置されている。充電式蓄電池３５は図示しない電源コネクターと電気的に接続され、電源コネクターを介して充電できる。他にも、回路基板３３には操作スイッチ５が設置されている。
【００６３】
回路ユニット３２の−Ｚ方向側にはスペーサー３６及び表示部６が重ねて設置されている。スペーサー３６は回路ユニット３２と表示部６との間に設置される構造体である。回路ユニット３２の−Ｚ方向側の面には複数の電気素子が設置されているので凹凸ができている。スペーサー３６は回路基板３３に被せて設置され、表示部６側の面を平坦にする。スペーサー３６には複数の孔が設置され、操作スイッチ５が孔を貫通する。
【００６４】
表示部６の−Ｚ方向側にはガラス板３７が設置され、ガラス板３７は外装部３に固定されている。ガラス板３７は外装部３の表面３ａ側から汗や塵が浸入することを防止する。
【００６５】
凹部１０の周囲には円筒状の側壁８ａが設置されている。側壁８ａは裏蓋７より＋Ｚ方向側に突出する。そして、側壁８ａは被検査面２ａを押圧するので、凹部１０内の汗９が被検査面２ａに沿って流れることを側壁８ａが抑制する。
【００６６】
図５は乳酸測定装置の構造を示す模式平面図であり、＋Ｚ方向から見た図である。図５に示すように、乳酸測定装置１を裏面３ｂ側から見たとき、裏蓋７の開口７ａを通して凹部１０が露出している。凹部１０の中央に流路接続部１０ａが位置する。流路接続部１０ａ、反応部前流路１１及び反応部後流路１６は略同じ直径になっている。＋Ｚ方向側からみたとき反応部流路１３の形状が流線形になっている。
【００６７】
反応部流路１３には刺激応答性ゲル１４が設置されている。そして、反応部流路１３の形状が流線形になっている。このとき、汗９は少ない抵抗で流れるので、小さな圧力差で汗９を流動させることができる。
【００６８】
反応部後流路１６は圧力室２３と接続する。＋Ｚ方向側からみたとき圧力室２３は円形であり、圧力室２３の中央には円形の圧電素子２６が設置されている。圧力室２３は流路接続部１０ａ及び反応部前流路１１より面積が広いので圧電素子２６がＺ方向に伸縮する距離が短くても確実に汗９を流動させることができる。
【００６９】
図６は電気特性検出部の構造を示す模式平面図である。図６に示すように、反応部流路１３には電気特性検出部１５が設置されている。電気特性検出部１５を覆って刺激応答性ゲル１４が設置されるが、図中では刺激応答性ゲル１４が設置されていない状態を示している。電気特性検出部１５は第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂを備えている。第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂはそれぞれＹ方向に長く延びる部分を複数有している。そして、第１電極１５ａのＹ方向に長く延びる部分と第２電極１５ｂのＹ方向に長く延びる部分とが交互に所定の間隔をあけて配置されている。このように第１電極１５ａと第２電極１５ｂとが交互に配置された形態を櫛歯電極という。
【００７０】
第１電極１５ａには第１配線３８が接続されている。そして、第２電極１５ｂには第２配線４１が接続されている。第１配線３８及び第２配線４１は回路基板３３に設置された回路と接続されている。第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間には刺激応答性ゲル１４が設置されている。第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に電圧がかかるとき、刺激応答性ゲル１４を通って電流が流れる。
【００７１】
刺激応答性ゲル１４が汗９に含まれる乳酸に反応して電気特性が変化する。このとき、刺激応答性ゲル１４を通って流れる電流が変化する。回路基板３３に設置された回路は電気特性検出部１５に交流電圧を印加する。そして、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間のインピーダンスを検出する。インピーダンスは刺激応答性ゲル１４の電気特性の１つである。
【００７２】
刺激応答性ゲル１４は電気特性検出部１５を覆って設置されている。そして、電気特性検出部１５は汗９に直接触れないようになっている。これにより、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスの検出に汗９のインピーダンスが影響することを抑制することができる。
【００７３】
図７は流路の構造を示す要部模式側断面図であり、Ｙ方向から見た図である。図７に示すように、流路接続部１０ａには汗９が回収されたか否かを検出する回収検出部１２が設置されている。回収検出部１２は第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとを備えている。そして、第１回収検出電極１２ａ及び第２回収検出電極１２ｂは図示しない配線により回路基板３３に設置された回路と接続されている。
【００７４】
回収検出部１２上に汗９が存在するとき、第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間の抵抗が下がって電流が流れやすくなる。回路基板３３に設置された回路は第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間の抵抗を測定して回収検出部１２まで汗９が到達したかを検出する。
【００７５】
このようにして、回収検出部１２は汗９が回収されたか否かを検出する。流路接続部１０ａで汗９が回収されていないことを回収検出部１２が検出したときには、輸送部２７及び電気特性検出部１５は起動しなくても良いので輸送部２７及び電気特性検出部１５が電力を消費することを抑制することができる。
【００７６】
反応部前流路１１の反応部流路１３側には第１供給検出部４２が設置されている。第１供給検出部４２は電気特性検出部１５の近くに設置され、刺激応答性ゲル１４に汗９が供給されたか否かを検出する。第１供給検出部４２は第１供給検出電極４２ａと第２供給検出電極４２ｂとを備えている。そして、第１供給検出電極４２ａ及び第２供給検出電極４２ｂは図示しない配線により回路基板３３に設置された回路と接続されている。
【００７７】
反応部流路１３には第２供給検出部４３が設置されている。第２供給検出部４３は刺激応答性ゲル１４と対向する場所に設置され、刺激応答性ゲル１４に汗９が供給されたか否かを検出する。第２供給検出部４３は第３供給検出電極４３ａと第４供給検出電極４３ｂとを備えている。そして、第３供給検出電極４３ａ及び第４供給検出電極４３ｂは図示しない配線により回路基板３３に設置された回路と接続されている。第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３が供給検出部となっている。
【００７８】
第１供給検出電極４２ａ及び第２供給検出電極４２ｂは回収検出部１２と同様の機能を有する。第３供給検出電極４３ａ及び第４供給検出電極４３ｂも回収検出部１２と同様の機能を有する。回路基板３３に設置された回路は第１供給検出電極４２ａと第２供給検出電極４２ｂとの間の抵抗を測定して第１供給検出部４２まで汗９が到達したかを検出する。回路基板３３に設置された回路は第３供給検出電極４３ａと第４供給検出電極４３ｂとの間の抵抗を測定して第２供給検出部４３まで汗９が到達したかを検出する。
【００７９】
汗９は第１供給検出部４２に到達して、次に、第２供給検出部４３に到達する。汗９が第１供給検出部４２に到達する時は汗９が刺激応答性ゲル１４に到達する直前である。汗９が第２供給検出部４３に到達する時には汗９が刺激応答性ゲル１４に到達している。汗９が刺激応答性ゲル１４に供給される時は汗９が第１供給検出部４２に到達する時と第２供給検出部４３に到達する時との間である。
【００８０】
第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３は汗９が刺激応答性ゲル１４に供給されたか否かを検出する。そして、第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３は汗９の供給が開始される時を検出する。刺激応答性ゲル１４へ汗９の供給が開始される時は汗９が第１供給検出部４２に到達する時を採用しても良く、第２供給検出部４３に汗９が到達する時を採用しても良い。他にも、汗９が刺激応答性ゲル１４に供給される時は汗９が第１供給検出部４２に到達する時と第２供給検出部４３に到達する時との間の時を採用しても良い。
【００８１】
流路接続部１０ａで汗９が回収されていないことを回収検出部１２が検出したときには、回路基板３３に設置された回路は第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３を起動しなくても良い。これにより、第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３が電力を消費することを抑制することができる。
【００８２】
反応部後流路１６には通過検出部４４が設置されている。通過検出部４４は刺激応答性ゲル１４に供給された汗９の一部が刺激応答性ゲル１４を通過したか否かを検出する。通過検出部４４は第１通過検出電極４４ａと第２通過検出電極４４ｂとを備えている。そして、第１通過検出電極４４ａ及び第２通過検出電極４４ｂは図示しない配線により回路基板３３に設置された回路と接続されている。
【００８３】
汗９の一部が刺激応答性ゲル１４を通過したとき、汗９の一部は刺激応答性ゲル１４に残留する。従って、汗９の一部が刺激応答性ゲル１４を通過したときにポンプ１７が汗９の輸送を停止することにより、汗９の一部を刺激応答性ゲル１４に残留させることができる。従って、汗９の量が少ないときにも、汗９を刺激応答性ゲル１４と反応させることができる。
【００８４】
Ｙ方向から刺激応答性ゲル１４をみるとき、刺激応答性ゲル１４の表面には凹凸が設置されている。これにより、凹凸が設置されていないときに比べて、刺激応答性ゲル１４の表面は表面積が広くなる。表面積が広いとき汗９が刺激応答性ゲル１４と接触する面積が大きい為、汗９が刺激応答性ゲル１４と反応し易くなる。従って、刺激応答性ゲル１４を汗９と早く反応させることができる。
【００８５】
図８は流路の構造を示す要部模式側断面図であり、Ｘ方向から見た図である。図８に示すように、Ｘ方向から見たときにも刺激応答性ゲル１４の表面には凹凸が設置されている。これにより、汗９が刺激応答性ゲル１４と反応し易くなる。従って、刺激応答性ゲル１４を汗９と早く反応させることができる。
【００８６】
図９は裏蓋の構造を説明するための模式側断面図である。図９に示すように、外装部３の＋Ｘ方向側の面には開閉摘み３１が設置されている。裏蓋７が閉じているとき開閉摘み３１の凸部３１ａが凹部７ｂに挿入され付勢されている。そして、裏蓋７は開かない構造になっている。操作者が開閉摘み３１を引き出すとき、凸部３１ａは凹部７ｂから抜ける。そして、操作者は蝶番３０を軸にして裏蓋７を回転する。
【００８７】
裏蓋７が回転することによりセンサーモジュール８が露出する。これにより、操作者はセンサーモジュール８を交換することができる。被検者２に乳酸測定装置１を装着して刺激応答性ゲル１４に汗９を反応させた後に、刺激応答性ゲル１４から汗９を除去して再利用することは難しい。そのため、操作者は乳酸測定装置１から使用済のセンサーモジュール８を除去して、未使用のセンサーモジュール８を乳酸測定装置１に設置する。
【００８８】
操作者は未使用のセンサーモジュール８を乳酸測定装置１に設置して裏蓋７を閉める。次に、開閉摘み３１の凸部３１ａを凹部７ｂに挿入する。この操作により、乳酸測定装置１を用いて被検者２から汗９を回収して刺激応答性ゲル１４に反応させることができる。そして、被検者２の汗９に含まれる乳酸の濃度を測定することができる。
【００８９】
図１０は乳酸測定装置の電気制御ブロック図である。図１０に示すように、乳酸測定装置１は乳酸測定装置１の動作を制御する制御部としての電気回路４５を備えている。電気回路４５は回路基板３３上に設置されている。そして、電気回路４５はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ４６（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、各種情報を記憶するメモリー４７とを備えている。インピーダンス測定部４８、Ａ／Ｄ変換部４９（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｔａｌ）、供給検出回路５０、回収検出回路５１及び通過検出回路５２は入出力インターフェイス５３及びデータバス５４を介してＣＰＵ４６に接続されている。さらに、ポンプ内検出回路５５、ポンプ駆動回路５６、表示部６、操作スイッチ５及び通信部５７は入出力インターフェイス５３及びデータバス５４を介してＣＰＵ４６に接続されている。
【００９０】
インピーダンス測定部４８は刺激応答性ゲル１４に設置された第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂに交流電圧を印加し第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂ間に流れる電流を検出する。さらに、交流電圧と電流からインピーダンスを演算して出力する部位である。刺激応答性ゲル１４に含まれる乳酸の濃度に応じて刺激応答性ゲル１４の導電率がかわる。そして、導電率とインピーダンスとは相関がある。従って、インピーダンス測定部４８が刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを検出することにより乳酸による刺激応答性ゲル１４の変化を検出することができる。
【００９１】
第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に定電圧を加えたときに流れる直流電流は僅かである。そこで、インピーダンス測定部４８は第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に交流電圧を加えて第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間のインピーダンスを計測する。つまり、インピーダンス測定部４８は導電率を直接計測せずに導電率と相関のあるインピーダンスを測定する。そして、導電率の代わりにインピーダンスを利用する。
【００９２】
Ａ／Ｄ変換部４９はインピーダンス測定部４８が検出した刺激応答性ゲル１４のインピーダンスをデジタルのデータ信号に変換して出力する部位である。第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂ、インピーダンス測定部４８及びＡ／Ｄ変換部４９等により変換部が構成されている。Ａ／Ｄ変換部４９は所定の時間間隔で変換したデジタルのデータ信号を出力する。従って、連続するデジタルのデータ信号の個数でデジタルのデータ信号が示す経過時間を知ることができる。
【００９３】
供給検出回路５０は第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３を駆動する回路である。供給検出回路５０は第１供給検出電極４２ａと第２供給検出電極４２ｂとの間に電圧を加えて第１供給検出電極４２ａと第２供給検出電極４２ｂとの間に流れる電流を検出する。そして、第１供給検出部４２に汗９が到達して付着するとき第１供給検出電極４２ａと第２供給検出電極４２ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、供給検出回路５０は第１供給検出部４２に汗９が到達したか否かをＣＰＵ４６に出力する。
【００９４】
さらに、供給検出回路５０は第３供給検出電極４３ａと第４供給検出電極４３ｂとの間に電圧を加えて第３供給検出電極４３ａと第４供給検出電極４３ｂとの間に流れる電流を検出する。そして、第２供給検出部４３に汗９が到達して付着するとき第３供給検出電極４３ａと第４供給検出電極４３ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、供給検出回路５０は第２供給検出部４３に汗９が到達したか否かをＣＰＵ４６に出力する。
【００９５】
回収検出回路５１は回収検出部１２を駆動する回路である。回収検出回路５１は第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間に電圧を加えて第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間に流れる電流を検出する。そして、回収検出部１２に汗９が到達して付着するとき第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、回収検出回路５１は回収検出部１２に汗９が到達したか否かをＣＰＵ４６に出力する。
【００９６】
通過検出回路５２は通過検出部４４を駆動する回路である。通過検出回路５２は第１通過検出電極４４ａと第２通過検出電極４４ｂとの間に電圧を加えて第１通過検出電極４４ａと第２通過検出電極４４ｂとの間に流れる電流を検出する。そして、通過検出部４４に汗９が到達して付着するとき第１通過検出電極４４ａと第２通過検出電極４４ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、通過検出回路５２は通過検出部４４に汗９が到達したか否かをＣＰＵ４６に出力する。
【００９７】
ポンプ内検出回路５５はポンプ内検出部２８を駆動する回路である。ポンプ内検出部２８は第１ポンプ内検出電極２８ａと第２ポンプ内検出電極２８ｂとの間に電圧を加えて第１ポンプ内検出電極２８ａと第２ポンプ内検出電極２８ｂとの間に流れる電流を検出する。そして、ポンプ内検出部２８に汗９が到達して付着するとき第１ポンプ内検出電極２８ａと第２ポンプ内検出電極２８ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、ポンプ内検出回路５５はポンプ内検出部２８に汗９が到達したか否かをＣＰＵ４６に出力する。
【００９８】
ポンプ駆動回路５６はポンプ１７を駆動する回路である。ポンプ１７には圧電素子２６が設置されている。ポンプ駆動回路５６は圧電素子２６に交流電圧を加えて圧電素子２６を伸縮させる。そして、ＣＰＵ４６はポンプ内検出回路５５の出力を入力する。圧力室２３が空気２２で満たされているときには圧力室２３が汗９で満たされているときに比べて圧電素子２６の振幅を大きくする指示をポンプ駆動回路５６に出力する。空気２２は汗９に比べて圧縮性が大きいのでポンプ１７は効率よく汗９を移動できる。
【００９９】
表示部６は乳酸の濃度の測定結果を表示する部位である。表示部６は刺激応答性ゲル１４のインピーダンス、汗９に含まれる乳酸の濃度の測定結果や測定条件等を表示する。表示部６には液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイの他表面電界ディスプレイを用いることができる。
【０１００】
操作スイッチ５は乳酸測定装置１を操作するスイッチである。操作者は操作スイッチ５を操作して乳酸の測定開始指示や測定条件等の各種指示入力を行う。
【０１０１】
通信部５７は外部機器と通信する部位である。通信部５７には通信コネクター５８が設置され、配線を介して通信コネクター５８に外部機器が接続される。通信コネクター５８を通して通信部５７は測定した乳酸の濃度のデータを外部機器に送信する。さらに、測定条件を外部機器から入力する。
【０１０２】
メモリー４７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、乳酸測定装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト５９を記憶する記憶領域が設定される。他にも、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間のインピーダンスの推移を示す経時変化データ６１を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、インピーダンスと乳酸の濃度との関係を示す相関表６２のデータを記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ４６のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【０１０３】
ＣＰＵ４６は、メモリー４７内に記憶されたプログラムソフトに従って、乳酸の濃度を測定する制御を行うものである。具体的な機能実現部としてＣＰＵ４６は測定制御部６３を有する。測定制御部６３は測定手順に従ってポンプ駆動回路５６、インピーダンス測定部４８等を駆動させる。測定制御部６３はポンプ駆動回路５６を駆動させて、汗９を刺激応答性ゲル１４に供給する。そして、測定制御部６３はインピーダンス測定部４８等を駆動させて、第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂに出力する電圧値を制御する。
【０１０４】
他にも、ＣＰＵ４６は濃度推定部６４を有する。濃度推定部６４はインピーダンス演算部６５及び乳酸濃度演算部６６を有する。インピーダンス演算部６５はＡ／Ｄ変換部４９から刺激応答性ゲル１４におけるインピーダンスの測定データを入力する。そして、インピーダンス演算部６５はインピーダンスの測定データの経時変化から刺激応答性ゲル１４の飽和インピーダンスを推定する。乳酸濃度演算部６６はインピーダンス演算部６５が推定した飽和インピーダンスの推定値を入力する。そして、乳酸濃度演算部６６は飽和インピーダンスの推定値及び相関表６２を参照して乳酸の濃度を演算する。つまり、濃度推定部６４は刺激応答性ゲル１４のインピーダンスの経時変化から汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。
【０１０５】
他にも、ＣＰＵ４６は乳酸濃度演算部６６が演算した乳酸の濃度を表示部６に出力する制御を行う。さらに、ＣＰＵ４６は操作スイッチ５から入力された信号に応じて乳酸測定装置１の動作を制御する。さらに、ＣＰＵ４６は通信部５７を駆動して外部機器に乳酸の濃度のデータ信号を出力し、外部機器から測定条件を入力する。
【０１０６】
図１１はインピーダンス測定部の構成を説明するための図である。図１１に示すように、インピーダンス測定部４８は電源部６７、電流計６８及びスイッチ６９を備えている。電源部６７は第１端子６７ａ及び第２端子６７ｂの２端子を有する交流電源であり、交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下である。電源部６７はＣＰＵ４６と接続されており、ＣＰＵ４６により電圧と周波数とが制御されている。電流計６８も第１端子６８ａ及び第２端子６８ｂの２端子を有し、電源部６７の第１端子６７ａは電流計６８の第１端子６８ａと接続されている。電源部６７の第２端子６７ｂは第１電極１５ａと接続されている。
【０１０７】
スイッチ６９は第１端子６９ａ及び第２端子６９ｂの２端子を有する。そして、スイッチ６９は第１端子６９ａと第２端子６９ｂとを短絡するか開放するかを選択できる。第２端子６９ｂは第２電極１５ｂと接続されている。
【０１０８】
スイッチ６９が第１端子６９ａと第２端子６９ｂとを短絡するとき、電源部６７は第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に交流電圧を供給する。そして、電流計６８は第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に流れる電流を検出する。スイッチ６９はＣＰＵ４６と接続されており、ＣＰＵ４６の指示信号に基づいて切替を行う。
【０１０９】
インピーダンス測定部４８には除算回路７０及び出力端子７１が設置され、電源部６７の電圧を示す電圧信号が除算回路７０に出力される。さらに、電流計６８が検出した電流を示す電流信号も除算回路７０に出力される。除算回路７０は電圧信号を電流信号にて除算してインピーダンスを演算する。そして、インピーダンスを示すインピーダンス信号を出力端子７１に出力する。このように、インピーダンス測定部４８は第１電極１５ａと第２電極１５ｂと間のインピーダンスを測定して出力する。
【０１１０】
第１電極１５ａと第２電極１５ｂの間に電圧を印加するとき、各電極表面には水分子による電気二重層が形成される。そして、各電極間に直流電圧を印加するときには、電気二重層が電気容量として作用するので導電率に対応する電流を精度良く測定できない。本実施形態では電源部６７が交流電圧を供給する。従って、各電極間には交流の電流が流れる為、インピーダンスの測定における電気二重層の影響を小さくすることができる。
【０１１１】
インピーダンス測定部４８ではスイッチ６９を切り替えることにより、電源部６７及び電流計６８が電気特性検出部１５のインピーダンスを検出するか否を制御している。刺激応答性ゲル１４の微小な抵抗値を測定するために、インピーダンス測定部４８内の配線の抵抗値を限りなく下げることが好ましい。さらに、インピーダンス測定部４８と第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂとの間の配線との抵抗値も限りなく下げることが好ましい。
【０１１２】
図１２は電気特性検出部における電界を説明するための模式図である。図１２に示すように、電気特性検出部１５では反応部流路１３に第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂが並べて設置されている。第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂは刺激応答性ゲル１４に覆われている。スイッチ６９が第１端子６９ａと第２端子６９ｂとを短絡するとき、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に電流７２が流れる。電源部６７は交流電源なので、電流７２が流れる向きは所定の周波数で切り替わる。
【０１１３】
第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に生ずる電界は第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に集中し電気特性検出部１５から離れた場所には生じない。従って、刺激応答性ゲル１４を厚くする必要がない。しかし、刺激応答性ゲル１４の厚みは第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂより厚くして電極間では第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂを覆うのが好ましい。第１電極１５ａの厚みより刺激応答性ゲル１４の厚みが薄いとき、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に流れる電流には刺激応答性ゲル１４を通過した電流と汗９を通過した電流とが含まれる。従って、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを検出し難くなる。本実施形態では、例えば、第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂの厚みを５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下にして、刺激応答性ゲル１４の厚みを１００ｎｍ以上１ｍｍ以下にした。
【０１１４】
刺激応答性ゲル１４内の第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂはインピーダンス測定部４８と接続されている。ＣＰＵ４６はインピーダンス測定部４８を駆動して第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂ間に電圧を印加する。そして、インピーダンス測定部４８は第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂ間に流れる電流からインピーダンスを検出しＡ／Ｄ変換部４９に出力する。Ａ／Ｄ変換部４９は電流の値をデジタルデータであるデータ信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部４９はデータ信号をＣＰＵ４６及びメモリー４７に出力する。ＣＰＵ４６はＡ／Ｄ変換部４９からデータ信号を入力し、飽和インピーダンスを推定する。次に、メモリー４７から相関表６２を入力する。相関表６２には飽和インピーダンスに対する乳酸の濃度のデータが記載されている。そして、ＣＰＵ４６では乳酸濃度演算部６６が飽和インピーダンスと相関表６２とを用いて乳酸の濃度を演算する。
【０１１５】
ＣＰＵ４６は表示部６に乳酸の濃度の測定結果のデータを出力し、表示部６は乳酸の濃度の測定結果を表示する。被検者２は表示部６を見て汗中の乳酸の濃度を確認する。さらに、ＣＰＵ４６は表示部６に乳酸の濃度の測定結果が推移するグラフのデータを出力し、表示部６は乳酸の濃度の測定結果の推移を示すグラフを表示する。被検者２は表示部６を見て汗中の乳酸の濃度の推移を確認する。
【０１１６】
次に上述した乳酸測定装置１を用いた成分濃度推定方法について図１３〜図１９を用いて説明する。図１３は、成分濃度推定方法のフローチャートである。図１４〜図１９は成分濃度推定方法を説明するための模式図である。図１３のフローチャートにおいて、ステップＳ１は被検査液供給工程に相当する。この工程は凹部１０に溜まった汗９を反応部流路１３の刺激応答性ゲル１４に供給する工程である。つまり、汗９に含まれる乳酸に反応してインピーダンスが変化するゲル状の刺激応答性ゲル１４に汗９を供給する。
【０１１７】
次にステップＳ２及びステップＳ３に移行する。ステップＳ２及びステップＳ３は並行して行われる。ステップＳ２は電気特性検出工程である。この工程は、刺激応答性ゲル１４の電気特性を検出する工程である。詳しくは、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを測定して測定データをメモリー４７の経時変化データ６１に記憶する。ステップＳ２はステップＳ３が終了するまで継続される。そして、ステップＳ３が終了するときにステップＳ２も終了する。次にステップＳ４に移行する。
【０１１８】
ステップＳ３は電気特性推定工程である。この工程では、刺激応答性ゲル１４の電気特性であるインピーダンスの経時変化から刺激応答性ゲル１４のインピーダンスが収束安定したときの飽和インピーダンスを推定する工程である。尚、収束安定したことを飽和したともいう。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は濃度推定工程である。この工程は、ステップＳ３で推定した飽和インピーダンスから汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する工程である。ステップＳ３及びステップＳ４を合わせて刺激応答性ゲル１４の電気特性であるインピーダンスの経時変化から汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する工程になる。以上の工程により成分濃度を推定する工程が終了する。
【０１１９】
次に、図１４〜図１９を用いて、図１３に示したステップと対応させて、成分濃度推定方法を詳細に説明する。図１４〜図１５はステップＳ１の被検査液供給工程に対応する図である。図１４に示すように、ステップＳ１では操作者が乳酸測定装置１を被検者２の被検査面２ａに設置する。
【０１２０】
被検者２の皮膚には汗腺２ｂがある。被検者２の体温が上昇するとき、汗腺２ｂから被検査面２ａに汗９が供給される。汗９の一部は凹部１０に溜まる。しかし、凹部１０内の汗９が少ないとき汗９は流路接続部１０ａまで到達しない。このとき、第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間は電気抵抗が高いので電流が流れない。回収検出回路５１は回収検出部１２に流れる電流が少ないことを示す信号を測定制御部６３に出力する。
【０１２１】
測定制御部６３は流路接続部１０ａまで汗９が到達していないと判断して、電気特性検出部１５、ポンプ１７、供給検出回路５０及び通過検出回路５２を停止状態にしたまま維持する。このように、流路接続部１０ａで汗９が回収されていないことを回収検出回路５１が検出したときには、ポンプ１７、供給検出回路５０及びインピーダンス測定部４８は起動しなくても良いのでポンプ１７、供給検出回路５０及びインピーダンス測定部４８が電力を消費することを抑制することができる。
【０１２２】
図１５に示すように、凹部１０では汗９の量が増加して汗９が流路接続部１０ａに到達する。このとき、第１回収検出電極１２ａと第２回収検出電極１２ｂとの間は電気抵抗が低下するので電流が流れる。回収検出回路５１は回収検出部１２に流れる電流が増加したことを示す信号を測定制御部６３に出力する。
【０１２３】
測定制御部６３は流路接続部１０ａまで汗９が到達したと判断して、電気特性検出部１５、ポンプ１７、供給検出回路５０及び通過検出回路５２を起動する。このように、流路接続部１０ａで汗９が回収されたことを回収検出回路５１が検出したときには、ポンプ１７、供給検出回路５０及びインピーダンス測定部４８を起動する。このように、汗９を回収したときにポンプ１７、供給検出回路５０及びインピーダンス測定部４８を起動するので、ポンプ１７、供給検出回路５０及びインピーダンス測定部４８が電力を消費することを抑制することができる。
【０１２４】
図１６はステップＳ１及びステップＳ２の電気特性検出工程に対応する図である。図１６に示すように、測定制御部６３はポンプ駆動回路５６にポンプ１７を駆動させる。その結果、凹部１０に貯留していた汗９は流路接続部１０ａ、反応部前流路１１、反応部流路１３を通過して反応部後流路１６に到達する。凹部１０には空気２２を供給する吸気孔２９が設置されているので、ポンプ１７は容易に汗９を流動させることができる。通過検出回路５２は通過検出部４４に電流が流れるか否かを検出する。そして、通過検出部４４に電流が流れたとき、通過検出回路５２は通過検出部４４に汗９が到達したことを示す信号を測定制御部６３に出力する。
【０１２５】
測定制御部６３は通過検出部４４に汗９が到達したことを示す信号を入力する。そして、測定制御部６３はポンプ駆動回路５６にポンプ１７の駆動を停止させる。これにより汗９が反応部流路１３を通過せずに反応部流路１３に留まるようにすることができる。このようにして、輸送部２７は汗９に含まれる乳酸に反応してインピーダンスが変化するゲル状の刺激応答性ゲル１４に汗９を供給する。
【０１２６】
第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３は汗９が到達する時を検出する。汗９は反応部前流路１１を流れて第１供給検出部４２に到達する。第１供給検出部４２において第１供給検出電極４２ａと第２供給検出電極４２ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、第１供給検出部４２に汗９が到達したことを示す信号を供給検出回路５０がインピーダンス演算部６５に出力する。
【０１２７】
次に、汗９は反応部流路１３に入り、反応部流路１３を流れて第２供給検出部４３に到達する。第２供給検出部４３では第３供給検出電極４３ａと第４供給検出電極４３ｂとの間に流れる電流が増加する。そして、第２供給検出部４３に汗９が到達したことを示す信号を供給検出回路５０がインピーダンス演算部６５に出力する。
【０１２８】
ポンプ１７が駆動されるときステップＳ２の電気特性検出工程が開始される。そして、インピーダンス測定部４８が第１電極１５ａと第２電極１５ｂの間のインピーダンスを測定する。そして、測定したインピーダンスの値をＡ／Ｄ変換部４９がデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部４９はインピーダンスのデータをメモリー４７に出力する。メモリー４７ではインピーダンスのデータを経時変化データ６１に格納する。このようにして、インピーダンス測定部４８は刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを検出する。
【０１２９】
図１７はステップＳ２及びステップＳ３の電気特性推定工程に対応する図である。図１７において、縦軸は第１電極１５ａと第２電極１５ｂの間のインピーダンスを示し、図中上側が下側より高いインピーダンスになっている。横軸は時間の経過を示し時間は図中左側から右側へ推移する。
【０１３０】
推移線７３は第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間のインピーダンスの推移を示す。推移線７３はステップＳ２においてＡ／Ｄ変換部４９が出力するインピーダンスの値をプロットして得られる。推移線７３はメモリー４７に経時変化データ６１として格納されたデータをプロットした線である。推移線７３が示すように、時間が経過するにしたがってインピーダンスが低下する。刺激応答性ゲル１４に汗９が浸透して刺激応答性ゲル１４が膨潤する。これにより、刺激応答性ゲル１４はインピーダンスが低下する。
【０１３１】
横軸において刺激応答性ゲル１４に汗９が浸透を開始した時を第１時刻７４とする。第１時刻７４は第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３に汗９が到達した時を用いて設定される。
【０１３２】
ステップＳ３において、インピーダンス演算部６５はＡ／Ｄ変換部４９から入力されるインピーダンスを判定値７５と比較する。判定値７５は予め実験を行って設定した値である。推移線７３におけるインピーダンスが判定値７５と一致するときの時を第２時刻７６とする。そして、第１時刻７４と第２時刻７６との間に経過した時間を測定経過時間７７とする。測定経過時間７７は刺激応答性ゲル１４のインピーダンスが判定値７５になるまでに要した時間である。推移線７３は時間が経過するにしたがい収束安定する。この収束安定したときのインピーダンスを飽和インピーダンス７３ａとする。
【０１３３】
図１８はステップＳ３に対応する図である。図１８において、縦軸は刺激応答性ゲルの推定インピーダンスを示し、図中上側が下側より高いインピーダンスになっている。この推定インピーダンスは飽和インピーダンス７３ａを推定したものである。つまり、推定インピーダンスは実測して飽和インピーダンス７３ａを得たものではなく、推移線７３の一部から飽和インピーダンス７３ａを推定したものである。横軸は第１時刻７４と第２時刻７６との間の経過時間を示し時間は図中右側が左側より長い時間になっている。
【０１３４】
相関線７８は経過時間と推定インピーダンスとの関係を示す線である。相関線７８はメモリー４７に相関表６２として記憶されたデータを示している。相関線７８は予め実験を行って得られたものである。推定インピーダンスは第１時刻７４と第２時刻７６との間の経過時間から飽和インピーダンス７３ａを推定したものである。
【０１３５】
測定経過時間７７が短いとき推移線７３が急俊に立上ることを示している。このときには飽和インピーダンス７３ａが高くなる。一方、測定経過時間７７が長いとき、推移線７３が緩やかに立上ることを示している。このときには飽和インピーダンス７３ａが低くなる。従って、相関線７８は経過時間が短いとき推定インピーダンスが高くなり、経過時間が長いとき推定インピーダンスが低くなる。そして、インピーダンス演算部６５は相関線７８を用いて測定経過時間７７に対応する推定インピーダンス８１を演算する。
【０１３６】
図１９はステップＳ４の濃度推定工程に対応する図である。図１９において、縦軸は汗の乳酸濃度を示し、図中上側が下側より高い乳酸濃度になっている。横軸は推定インピーダンスを示し図中右側が左側より高いインピーダンスになっている。そして、乳酸濃度相関線８２は推定インピーダンスと汗の乳酸濃度との関係を示す線である。乳酸濃度相関線８２が示すように、推定インピーダンスが高いとき汗の乳酸濃度が低く、推定インピーダンスが低いとき汗の乳酸濃度が高い関係になっている。
【０１３７】
乳酸濃度演算部６６は乳酸濃度相関線８２を用いて推定インピーダンス８１に対応する乳酸濃度８３を演算する。このようにして、濃度推定部６４はインピーダンスの経時変化から汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。汗９に含まれる乳酸の濃度が高いときは低いときに比べて反応が早く進むので、インピーダンスが早く変化する。つまり、インピーダンスが変化する早さと汗９に含まれる乳酸の濃度とは所定の相関がある。濃度推定部６４はインピーダンスの経時変化からインピーダンスが変化する早さを検出し、インピーダンスが変化する早さから汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。このとき、刺激応答性ゲル１４が汗９と完全に反応する前に濃度推定部６４は汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。従って、刺激応答性ゲル１４が汗９と完全に反応するよりも短時間に汗９に含まれる乳酸の成分の濃度を推定することができる。
【０１３８】
第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３は汗９の供給が開始されることを検出する。そして、濃度推定部６４は刺激応答性ゲル１４が反応を開始する時からインピーダンスの経時変化を用いて乳酸の濃度を推定する。濃度推定部６４は汗９の供給が開始される前の経時変化を参照しない為、汗９に含まれる乳酸の反応による電気特性の経時変化を精度良く検出できる。
【０１３９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、乳酸測定装置１は刺激応答性ゲル１４、電気特性検出部１５及び濃度推定部６４を備えている。刺激応答性ゲル１４はゲル状であり汗９を吸収する。そして、刺激応答性ゲル１４は汗９に含まれる乳酸に反応する。刺激応答性ゲル１４は乳酸と反応してインピーダンスが変化する。電気特性検出部１５は刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを検出する。インピーダンスを検出することにより刺激応答性ゲル１４が乳酸と反応する程度を検出することができる。
【０１４０】
汗９に含まれる乳酸の濃度が高いときは低いときに比べて反応が早く進むので、インピーダンスが早く変化する。つまり、インピーダンスが変化する早さと汗９に含まれる乳酸の濃度とは所定の相関がある。濃度推定部６４はインピーダンスの経時変化からインピーダンスが変化する早さを検出し、インピーダンスが変化する早さから汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。このとき、刺激応答性ゲル１４が汗９と完全に反応する前に濃度推定部６４は汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。従って、刺激応答性ゲル１４が汗９と完全に反応するよりも短時間に汗９に含まれる乳酸の濃度を推定することができる。
【０１４１】
（２）本実施形態によれば、乳酸測定装置１は第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３を備え、第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３は汗９が刺激応答性ゲル１４に供給されたか否かを検出する。そして、第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３は汗９の供給が開始されることを検出する。濃度推定部６４は刺激応答性ゲル１４が反応を開始する時からインピーダンスの経時変化を用いて汗９の乳酸濃度を推定する。濃度推定部６４は汗９の供給が開始される前の経時変化を参照しない為、汗９の乳酸の反応によるインピーダンスの経時変化を精度良く検出できる。
【０１４２】
（３）本実施形態によれば、刺激応答性ゲル１４の表面には凹凸が設置されている。これにより、凹凸が設置されていないときに比べて、刺激応答性ゲル１４の表面は表面積が広くなる。表面積が広いとき汗９が刺激応答性ゲル１４と接触する面積が大きい為、汗９が刺激応答性ゲル１４と反応し易くなる。従って、刺激応答性ゲル１４が汗９と早く反応するので、濃度推定部６４はインピーダンスの経時変化を短時間に検出できる。
【０１４３】
（４）本実施形態によれば、乳酸測定装置１は凹部１０、流路接続部１０ａ及び輸送部２７を備えている。凹部１０及び流路接続部１０ａが汗９を回収する。そして、輸送部２７が凹部１０及び流路接続部１０ａから刺激応答性ゲル１４へ汗９を輸送する。流路接続部１０ａには回収検出部１２が設置され、回収検出部１２は汗９が回収されたか否かを検出する。流路接続部１０ａで汗９が回収されていないことを回収検出部１２が検出したときには、輸送部２７、第１供給検出部４２、第２供給検出部４３及び電気特性検出部１５は起動しなくても良いので輸送部２７、第１供給検出部４２、第２供給検出部４３及び電気特性検出部１５が電力を消費することを抑制することができる。
【０１４４】
（５）本実施形態によれば、刺激応答性ゲル１４は通過検出部４４を備え、汗９の一部が刺激応答性ゲル１４を通過したか否かを通過検出部４４が検出する。汗９の一部が刺激応答性ゲル１４を通過したとき、汗９の一部は刺激応答性ゲル１４に残留する。従って、汗９の一部が刺激応答性ゲル１４を通過したときに輸送部２７が汗９の輸送を停止することにより、汗９の一部を刺激応答性ゲル１４に残留させることができる。従って、汗９の量が少ないときにも、汗９を刺激応答性ゲル１４と反応させることができる。
【０１４５】
（６）本実施形態によれば、乳酸測定装置１は汗９が流れる反応部流路１３を備えている。反応部流路１３には刺激応答性ゲル１４が設置されている。そして、反応部流路１３の形状が流線形になっている。このとき、汗９は少ない抵抗で流れるので、小さな圧力差で汗９を流動させることができる。
【０１４６】
（７）本実施形態によれば、凹部１０には外気を通過させる吸気孔２９が設置されている。輸送部２７が凹部１０に位置する汗９を刺激応答性ゲル１４に移動するとき凹部１０に外気が入り込む。従って、凹部１０の気圧が低下しない為、輸送部２７は容易に汗９を刺激応答性ゲル１４に移動させることができる。
【０１４７】
（８）本実施形態の成分濃度推定方法によれば、刺激応答性ゲル１４はゲル状であり汗９を吸収する。そして、刺激応答性ゲル１４は汗９に含まれる乳酸に反応する。刺激応答性ゲル１４は乳酸と反応してインピーダンスが変化する。この刺激応答性ゲル１４に汗９を供給する。そして、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスを検出する。インピーダンスを検出することにより刺激応答性ゲル１４が乳酸と反応する程度を検出することができる。
【０１４８】
汗９に含まれる乳酸の濃度が高いときは低いときに比べて反応が早く進むので、インピーダンスが早く変化する。つまり、インピーダンスが変化する早さと汗９に含まれる乳酸の濃度とは所定の相関がある。濃度推定部６４はインピーダンスの経時変化からインピーダンスが変化する早さを検出し、インピーダンスが変化する早さから汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。このとき、刺激応答性ゲル１４が汗９と完全に反応する前に濃度推定部６４は汗９に含まれる乳酸の濃度を推定する。従って、刺激応答性ゲル１４が汗９と完全に反応するよりも短時間に汗９に含まれる乳酸の成分の濃度を推定することができる。
【０１４９】
（第２の実施形態）
次に、乳酸測定装置の一実施形態について図２０及び図２１を用いて説明する。図２０は乳酸測定装置の構造を示す模式側断面図である。図２１は乳酸測定装置の構造を示す模式平面図であり、Ｚ方向側から見た図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、刺激応答性ゲルを複数備える点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１５０】
すなわち、本実施形態では、図２０及び図２１に示すようにゲルセンサーとしての乳酸測定装置８５は、裏蓋７の−Ｚ方向側にセンサーモジュール８６が設置されている。センサーモジュール８６は固定部８７及び回転部８８等により構成されている。回転部８８の−Ｚ方向側には切替部としてのモーター８９が設置されている。モーター８９の回転軸８９ａはＺ方向に延びており、回転部８８に固定されている。そして、モーター８９はＺ方向を軸にして回転部８８を回転させる。
【０１５１】
固定部８７の側面側及び−Ｚ方向側にはセンサーモジュール８６を案内して支持するセンサー支持部９０が設置されている。そして、センサー支持部９０の中央にモーター８９が配置されている。センサー支持部９０の−Ｘ方向側にはポンプ１７が位置している。
【０１５２】
蝶番３０を軸にして裏蓋７を回転するときセンサーモジュール８６が露出する。操作者はセンサーモジュール８６を着脱することが可能になっている。
【０１５３】
固定部８７の＋Ｚ方向側には中央に凹部１０が設置されている。凹部１０は裏蓋７の開口７ａから露出する。回転部８８には流路接続部１０ａ及び反応部前流路１１が設置されている。流路接続部１０ａは凹部１０の中央と接続する。固定部８７には複数の反応部流路１３が設置され、各反応部流路１３には刺激応答性ゲル１４が設置されている。従って、乳酸測定装置８５には複数の刺激応答性ゲル１４が設置されている。
【０１５４】
反応部流路１３及び刺激応答性ゲル１４の個数は特に限定されないが本実施形態では、例えば、反応部流路１３及び刺激応答性ゲル１４が８個設置されている。センサー支持部９０にはリング状の反応部後流路９１が設置され、各反応部流路１３は反応部後流路９１と接続されている。反応部後流路９１はポンプ１７の入力部１８とも接続されている。
【０１５５】
回転部８８には反応部前流路１１が１つ設置されている。そして、モーター８９が回転部８８を回転して、反応部前流路１１を１つの反応部流路１３と接続する。つまり、モーター８９は汗９が供給される刺激応答性ゲル１４を切り替える。そして、ポンプ１７が駆動されるとき凹部１０に溜まった汗９は流路接続部１０ａ、反応部前流路１１を通って１つの刺激応答性ゲル１４に供給される。
【０１５６】
モーター８９は回路ユニット３２に設置されたＣＰＵ４６により制御される。操作者は操作スイッチ５を操作して、反応部前流路１１と接続する反応部流路１３を切り替える。これにより、汗９が供給される刺激応答性ゲル１４を操作者が切り替えることができる。刺激応答性ゲル１４を使用して汗９に含まれる乳酸の濃度を測定した後で、汗９が供給される刺激応答性ゲル１４を未使用の刺激応答性ゲル１４に切り替える。これにより、センサーモジュール８６を交換せずに８回の乳酸の濃度測定を行うことができる。
【０１５７】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、乳酸測定装置８５には刺激応答性ゲル１４が複数設置されている。そして、乳酸測定装置８５はモーター８９を備え、汗９が供給される刺激応答性ゲル１４をモーター８９が切り替える。従って、乳酸測定装置８５は刺激応答性ゲル１４を取り替えずに汗９に含まれる乳酸の濃度を複数回検出することができる。
【０１５８】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、刺激応答性ゲル１４は乳酸と反応してインピーダンスが変化した。そして、インピーダンスを検出して乳酸の濃度を測定した。刺激応答性ゲル１４の成分にボロン酸が含まれるとき刺激応答性ゲル１４はグルコースと結合して変化する。従って、被検者２が運動していないときの汗９を刺激応答性ゲル１４と反応させてグルコースの濃度を検出しても良い。非踏襲で糖尿病の検査を行うことができる。そして、刺激応答性ゲルのインピーダンスの変化を検出することにより短時間にグルコースの検出を行うことができる。
【０１５９】
他にも、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、アクリル酸、ビニルイミダゾールからなる共重合ゲルに、酵素グルコースオキシダーゼやウレアーゼを固定したゲルを刺激応答性ゲル１４の代わりに用いる。このとき、刺激応答性ゲルがグルコースや尿素濃度と反応して変化する。従って、非踏襲で尿素の検査を行うことができる。そして、刺激応答性ゲルのインピーダンスの変化を検出することにより短時間に尿素の検出を行うことができる。
【０１６０】
他にも、腫瘍の検出に応用することができる。腫瘍マーカーとして用いることができる糖たんぱく質をターゲット分子とし、その糖鎖部位に対して糖鎖を認識するレクチンを有するモノマーを用いてゲルを合成する。または、腫瘍マーカーとして用いることが出来る糖たんぱく質のタンパク質部位にたいしてタンパク質を認識する抗体を有するモノマーを用いてゲルを合成する。合成したこれらのゲルを刺激応答性ゲル１４の代わりに用いる。このとき、汗９に腫瘍マーカーが含まれるとき三次元網目上のレクチンと抗体の両者に作用をもつ架橋点が形成される。そして、この架橋点の生成により刺激応答性ゲルが腫瘍マーカーに応答して収縮する。このとき、刺激応答性ゲルのインピーダンスの変化を検出することにより短時間に腫瘍の検出を行うことができる。
【０１６１】
他にも、細胞培養モニターに乳酸測定装置１を用いることができる。培養されている細胞は代謝成分として乳酸を生成する。乳酸が培養液中に蓄積されると培養液が酸性になり、培養細胞がダメージをうける。これまでの培養ではフェノールレッドという溶液を培養液に入れておき、その色で培養液のｐＨを確認していた。酸性に傾くと、もともと赤だった色が黄色になるため、色の変化で培地交換を行っていた。培養液のペーハー検出方法として刺激応答性ゲル１４を用いることにより、フェノールレッドが細胞に与える影響を抑制できる。このとき、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスの変化を検出することにより短時間に培養液のｐＨの検出を行うことができる。
【０１６２】
他にも、乳酸発酵モニターに乳酸測定装置１を用いることができる。漬物、ヨーグルトは乳酸発酵が使われている。乳酸発酵は酸素の非存在下で細菌や動物細胞でおこる発酵形式であり、乳酸発酵を通じて１分子のグルコースが２分子の乳酸になる。乳酸発酵で生成された乳酸を刺激応答性ゲル１４が検出し、発酵度合を判断して発酵を終了させるタイミングを制御することができる。このとき、刺激応答性ゲル１４のインピーダンスの変化を検出することにより短時間に発酵度合の検出を行うことができる。
【０１６３】
他にも、塩化ナトリウム、塩化カリウム、マグネシウム、血液細胞、ウイルス、細菌、たんぱく質、花粉等のアレルギー物質、毒物、有害物質、環境汚染物質等の物質に反応する刺激応答性ゲルを用いても良い。刺激応答性ゲルが反応する物質の濃度を検出することができる。刺激応答性ゲルが反応する物質の溶媒についても汗９に限らず各種の溶液を検査対象にすることができる。例えば、血液、唾液、尿、涙に含まれる特定の物質の濃度を検出することができる。
【０１６４】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、乳酸測定装置１は携帯する装置であった。机上に設置する装置にしても良い。そして、操作者が乳酸測定装置に被検査液を供給しても良い。
【０１６５】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、吸気孔２９は凹部１０から外装部３の側面につながる孔であった。吸気孔２９は裏蓋７に沿って設置された溝でも良い。そして、側壁８ａ及び外装部３の側面にも溝を設置して、外気が凹部１０に入るようにしても良い。このときにも、凹部１０内が減圧しないので、輸送部２７は容易に汗９を反応部流路１３に移動させることができる。
【０１６６】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、図１７に示すように、第１時刻７４から第２時刻７６の間の時間を測定経過時間７７とした。他にも、インピーダンスの判定値を２つ設けて、２つの判定値の間を変化するのにかかる時間を測定経過時間７７としても良い。推移線７３の立ち下がりが変動するときには精度良く測定経過時間７７を測定することができる。また、第１供給検出部４２及び第２供給検出部４３を省略できるので生産性良く乳酸測定装置１を製造することができる。
【０１６７】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、刺激応答性ゲル１４に凹凸が設置された。汗９が刺激応答性ゲル１４に短時間に浸透するときには凹凸を省略しても良い。刺激応答性ゲル１４に凹凸を形成する工程を削減できる。
【０１６８】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、Ａ／Ｄ変換部４９は所定の時間間隔で変換したデジタルのデータ信号を出力した。他にも、インピーダンス測定部４８は測定する時間間隔を変動させても良い。インピーダンス測定部４８が時計の機能を備え、Ａ／Ｄ変換部４９が測定データと測定時刻データの信号を出力しても良い。このときにも、濃度推定部６４は汗９に含まれる乳酸濃度を推定することができる。そして、インピーダンスの変化が大きいときの測定時間間隔をインピーダンスの変化が小さいときの測定時間間隔より短くすることにより、データ数を少なくできる。そして、汗９に含まれる乳酸濃度を推定するのに活用するデータの個数を増やせるので、精度良く汗９に含まれる乳酸濃度を推定することができる。
【０１６９】
（変形例７）
前記第２の実施形態では、回転部８８に１つの反応部前流路１１が設置された。回転部８８に複数の反応部前流路１１が設置されてもよい。そして、異なる成分に反応する刺激応答性ゲル１４を配置し、各刺激応答性ゲル１４に同時に汗９を供給しても良い。複数の成分の濃度を同時に検査することができる。
【符号の説明】
【０１７０】
１，８５…ゲルセンサーとしての乳酸測定装置、９…被検査液としての汗、１０…回収部としての凹部、１０ａ…回収部としての流路接続部、１２…回収検出部、１３…流路としての反応部流路、１４…反応部としての刺激応答性ゲル、１５…電気特性検出部、２７…輸送部、２９…吸気孔、４２…供給検出部としての第１供給検出部、４３…供給検出部としての第２供給検出部、４４…通過検出部、６４…濃度推定部、８９…切替部としてのモーター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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