(57)【要約】【課題】  測定中に測定対象からの影響により測定性能が時間と共に劣化するセンサ素子を用いた場合であっても、簡単な構成で、長期間に亘り測定ができる複合センサを提供する。【解決手段】  独立して動作可能で測定結果をセンサ情報として出力する複数のセンサユニットから構成され、これらのセンサユニットを順次動作開始させるための手段を有することを特徴とする。【選択図】      図２
2005342134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立して動作可能な複数のセンサユニットを含み、各々のセンサユニットから出力されるセンサ情報に応じた情報を出力する複合センサであって、
前記複数のセンサユニットを順次動作開始させるための手段を有することを特徴とする複合センサ。
【請求項２】
前記複数のセンサユニットを順次動作開始させるための手段は、少なくとも１つのセンサユニットを所定の厚さで覆う物質であって、該物質は、使用環境で分解もしくは溶出する性質を有し、該物質の分解もしくは溶出の結果センサユニットが露出することによって、該センサユニットが動作開始するものであることを特徴とする請求項１に記載の複合センサ。
【請求項３】
センサユニットを覆う前記物質は、生体内で分解される物質であることを特徴とする請求項２に記載の複合センサ。
【請求項４】
前記センサユニットを覆う物質が、２以上のセンサユニットを、各々異なる厚さで覆っていることを特徴とする請求項２に記載の複合センサ。
【請求項５】
前記センサユニットを覆う物質の厚さが、１つのセンサユニットの測定寿命にあわせて次のセンサユニットが動作開始するように設定されている請求項４に記載の複合センサ。
【請求項６】
該複合センサは切り替え手段を有し、該切り替え手段は、複合センサを構成する複数のセンサユニットが順次動作開始することに応じて、複合センサが出力する情報を、動作開始したセンサユニットが出力したセンサ情報に切り替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合センサ。
【請求項７】
該複合センサを構成する複数のセンサユニットはいずれも同じ対象を測定するものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合センサ。
【請求項８】
独立して動作可能な複数のセンサユニットを含み、各々のセンサユニットから出力されるセンサ情報に応じた情報を出力する複合センサと、センサ情報を受け取る計測部とを有するセンサシステムであって、
前記複合センサが複数のセンサユニットを順次動作開始させるための手段を有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項９】
独立して動作可能な複数のセンサユニットを含み、各々のセンサユニットから出力されるセンサ情報に応じた情報を出力する複合センサと、センサ情報を受け取る計測部と、センサユニットの動作を制御する制御部とを有するセンサシステムであって、
前記制御部は時間を計測するためのタイマを有し、該タイマに応じて前記複数のセンサユニットを順次動作開始させることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１０】
独立して動作可能な複数のセンサユニットを用い、該複数のセンサユニットが出力するセンサ情報を計測する計測方法であって、該複数のセンサユニットの少なくとも１つを、使用環境で分解もしくは溶出する物質で所定の厚さに覆い、該物質が分解もしくは溶出してセンサユニットを露出させることによって該センサユニットを順次動作開始させ、該露出したセンサユニットが出力するセンサ情報を順次計測することを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質や、光・温度などの物理量を測定するセンサであって、特に、長時間継続して測定できるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光，温度，湿度などの物理量を測定するセンサや、各種化学物質を測定するセンサなど様々なセンサが開発され、広く利用されている。
【０００３】
特に、最近のバイオテクノロジの進歩により、酵素や抗体の分子認識機能を利用したバイオセンサが盛んに研究開発されている。バイオセンサの特徴としては、酵素や抗体を被測定物質を測定する為のセンサ素子として用い、分子認識機能により被測定物質を精度よく測定できることがあげられる。用途としては、医療診断用をはじめ、食品の品質管理や環境モニタなどがある。最近では、バイオテロ対策で、毒物検査への応用も研究開発されている。
【０００４】
バイオセンサの構成としては、酵素などの生体分子と被測定物質との反応を電気信号に変えるトランスデューサに酵素電極を用いたものや、ＩＳＦＥＴ（イオン感応性電界効果トランジスタ）を用いたものが開発されており、また小型のバイオセンサや、生体内に挿入して測定するものも発明されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
バイオセンサの問題点として、測定中に、センサ素子として用いた生体分子が、熱や測定環境中の種々の物質との反応で変性し、長時間に亘り連続して測定するのが困難なことがあげられる。
【０００６】
したがって、バイオセンサを用いて、長期間連続測定をする必要がある場合は、定期的にセンサ素子を新しいものと交換する必要があった。そのため、例えば、バイオセンサを生体に挿入して特定物質（例えば、グルコース）の連続測定をしようとすると、センサ素子に用いた生体分子（例えば、グルコースオキシダーゼ）が変性するたびにバイオセンサを新しいものと交換する必要があり、生体への負担が大きく、交換に要する手間も大きいという問題があった。
【０００７】
バイオセンサの測定寿命を長くする課題に対して、特許文献２では、生体分子から構成されるセンサ素子の周りにつける保護層に関する発明が記載されている。この保護層は高分子膜で構成されており、測定対象に含まれる汚染物質等からセンサ素子を保護し、その分、測定期間を長くできるようにするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２７７２０１号公報
【特許文献２】特開２０００−８１４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来の保護層では、透過物質等の選択性に限度があり、その結果、センサ素子は、被測定物質以外の物質（例えば、溶媒や低分子物質）とも接することになる。センサ素子の生体分子によっては、かかる物質との接触で変性する場合もある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
独立して動作可能な複数のセンサユニットを含み、各々のセンサユニットから出力されるセンサ情報に応じた情報を出力する複合センサであって、前記複数のセンサユニットを順次動作開始させるための手段を有することを特徴とする。
【００１１】
複数のセンサユニットを順次動作開始させるための手段としては、少なくとも１つのセンサユニットを所定の厚さで覆う物質を用いることが好ましい。この物質は、生体内などのセンサの使用環境で分解もしくは溶出する性質を持ち、その分解もしくは溶出の結果センサユニットが露出することによって、センサユニットが次々と動作開始する。
【００１２】
また、本発明は、独立して動作可能な複数のセンサユニットを含み、各々のセンサユニットから出力されるセンサ情報に応じた情報を出力する複合センサと、センサ情報を受け取る計測部とを有するセンサシステムであって、前記複合センサが複数のセンサユニットを順次動作開始させるための手段を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、独立して動作可能な複数のセンサユニットを用い、該複数のセンサユニットが出力するセンサ情報を計測する計測方法であって、該複数のセンサユニットの少なくとも１つを、使用環境で分解もしくは溶出する物質で所定の厚さに覆い、該物質が分解もしくは溶出してセンサユニットを露出させることによって該センサユニットを順次動作開始させ、該露出したセンサユニットが出力するセンサ情報を順次計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、個々のセンサユニットは測定中に測定対象からの影響により測定性能が時間とともに劣化するが、１つのセンサユニットが劣化して寿命が尽きるころに次のセンサユニットを動作開始させるように構成するので、長期間に亘る測定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態例を説明するが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではない。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態におけるセンサシステムのシステム構成を示したブロック図である。図中、１は、複合センサであり、それぞれ独立して動作可能な、複数のセンサユニット２ａ、２ｂ、２ｃから構成される。センサユニットの数は、２つ以上であれば、任意の個数で本発明を実施できるが、本実施例では、センサユニットが３個の場合で説明する。３は計測部で、複合センサ１で測定したセンサ情報を計測する。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態における複合センサ１の構成を詳しく示した図である。本実施形態では、医療用のセンサ、すなわち、センサを体内に挿入して、患者の体液の特定成分を長期間に亘り継続して測定できるようにしたセンサについて説明する。
【００１８】
複合センサ１の内部は３つのセンサユニットから構成されている。すなわち、センサ素子４ａが第１センサユニットを、センサ素子４ｂが第２センサユニットを、センサ素子４ｃが第３センサユニットを構成する。各センサユニットのセンサ素子は、体液中の特定成分を測定し、その結果得られるセンサ情報を、信号線７を経由して、計測部３へ送る。
【００１９】
センサ素子４ａ、４ｂ、４ｃは、体内の特定物質を測定するバイオセンサならいかなるものでもよい。例えば、ＩＳＦＥＴを用いたグルコースセンサなど、周知の技術を用いて作ることができるので、詳細な説明は省略する。これらのセンサ素子は生体物質を用いており、生体内で使用する場合、生体内での分解酵素やその他の物質との相互作用などのため、時間の経過とともに変性し、一定時間以上経過すると特定成分を測定する性能が極端に悪くなる。
【００２０】
計測部３と複合センサ間のセンサ情報のやり取りには、有線または無線のいずれの方式を用いてもよい。無線を用いた場合は、複合センサ部分だけを患者の体内に挿入し、計測部は別な場所に置くことができるので、患者に装着する部分を軽量化でき、患者が移動したり、生活したりする上での負担を軽減できる。
【００２１】
８は、複合センサ１の外筒、９は、複合センサ１を体内に挿入するときセンサ素子部分が破損しないように保護するためのガードである。６はセンサ素子を取り付けるための仕切りである。この仕切り６の形状については、後で、図３を用いて詳細に説明する。
【００２２】
５は生体内分解性物質で、この物質は、体液に浸す前までは固体であるが、体液中では、徐々に分解または溶け出していく性質を持つ。このような生体内分解性物質の例としては、生体内において、それ自体ないしその代謝物が非毒性であるものが望まれる。具体的には、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリリンゴ酸、ポリカーボネート等の１種又は２種以上から構成される共重合体の高分子がある。なお、これら高分子の重量平均分子量は、生体内で必要な分解速度に応じて、調整する。
【００２３】
なお、複合センサが体内に挿入されたとき、生体内分解性物質で覆われているセンサ素子については、センサ素子が体液に接していないので特定物質の測定はできないが、体液成分によるセンサ素子の変性は防ぐことができる。
【００２４】
複合センサ１を実際に体内に挿入したときの様子を示すため、図２では、体表１０、体内１１を示している。複合センサ１を実際に動作させたときの詳細については後述する。
【００２５】
図２の複合センサ１をＡ方向から見たときの斜視図を図３に示す。本図では、図２のガード９は省略している。図中１２は、外筒８の一部に形成された窪みで、図で示すように、複合センサ１の先端（図の左斜め下）から根元（図の右斜め上）に向かって、途中まで、徐々に深くなる傾斜部分をもっている。図２の仕切り６は、この窪みの部分を形成している。また、複合センサ１が未使用状態（まだ、体内に挿入されていない状態）では、窪み１２は生体内分解性物質５で充填されており、複合センサの外形は、外筒８と一体化して、円柱状になっている。窪みの傾斜部に複合センサ１の先端方向から順番に第１センサユニット、第２センサユニット、第３センサユニットの各センサ素子４ａ，４ｂ，４ｃが、取り付けられている。図３で示されているように、未使用状態でセンサ素子４ａは外部に露出し、複合センサを体内に挿入するとすぐに特定物質の測定ができる状態で取り付けられているが、センサ素子４ｂ、４ｃは生体内分解性物質で覆われている。また、取り付け位置から、４ｃの方が４ｂに対して、より厚く生体内分解性物質で覆われている。
【００２６】
なお、第１センサユニットのセンサ素子４ａは、複合センサがまだ使用されていないとき、外部に露出し、複合センサを体内に挿入したとき、すぐに特定物質の測定ができる状態であれば、複合センサ表面のいずれの個所に取り付けられてもよい。
【００２７】
次に、図２をもとに、第１の実施形態における、複合センサ１の動作について説明する。本図で示すように、本センサを用いて、体液中の特定成分を測定する際は、センサ素子４ａ、および生体内分解性物質５の部分が完全に体内に入るように、体の所望の部位に複合センサ１を挿入する。なお、体内に挿入する場合は、挿入時にセンサ素子４ａや、生体内分解性物質５の損傷を防ぐ目的で、ガード９をつけて挿入するが、一旦挿入した後はガード９だけを抜き取る。ガード９を抜き取ると、センサ素子４ａが体液に露出し、特定成分の測定を開始し、その結果は計測部により検出される。また、生体内分解性物質５が体液に露出し、徐々に分解または溶出が始まる。
【００２８】
本図で示されるように、センサ素子４ｂ、４ｃの順に覆っている生体内分解性物質５の厚みは大きくなっている。従って、生体内分解性物質５の分解または溶出が進んでいくと、所定の時間経過後、最初にセンサ素子４ｂが体液に露出し、さらに所定の時間経過後に、センサ素子４ｃが体液に露出する。複合センサ１を体内に挿入して特定物質の測定を開始すると、最初は、センサ素子４ａが体液に露出しており、このセンサ素子４ａで特定成分の測定をおこなうが、センサ素子４ａは、体液に露出すると同時に変性が始まり、所定の測定寿命以上の測定時間が経過すると、測定性能が非常に悪くなる。一方、複合センサ１を体内に挿入すると、生体内分解性物質５の分解または溶出が始まるので、生体内分解性物質５の組成、および仕切り６の形状（すなわち、センサ素子４ｂ、４ｃをどの程度の厚みで、生体内分解性物質５で覆うか）を調整することにより、センサ素子４ａの測定寿命がくる直前に、センサ素子４ｂが体液に露出するようにできる。センサ素子４ｂが体液に露出すると、センサ素子４ｂも特定成分の測定をおこない、センサ素子４ａの測定を補う。センサ素子４ｂが体液に露出し測定を開始すると、センサ素子４ｂも変性が始まるが、センサ素子４ｂの測定寿命が来る直前に、今度は、センサ素子４ｃが体液に露出し、特定物質の測定を開始する。
【００２９】
このようにして、センサ素子４ａの測定寿命がくると、センサ素子４ａの代わりにセンサ素子４ｂが測定をおこない、センサ素子４ｂの測定寿命がくると、センサ素子４ｃが測定をおこなうようにすることにより、複合センサ１を一度体内に挿入すると、センサ素子が１つだけの従来のセンサに対して、ほぼ３倍の長期間に亘り、継続して、特定物質の測定を行うことができる。
【００３０】
センサ素子の測定寿命は、センサ素子４ａ，４ｂ，４ｃに使うバイオセンサによって異なるが、一例として、グルコースを測定するために、グルコキシターゼを使ったグルコースセンサを考えると、１つのセンサ素子で２４時間程度の測定が可能である。このとき、生体内分解性物質５としては、分子量数万以下の、乳酸−グリコール酸共重合体を用い、複合センサを生体内に挿入してから、センサ素子４ｂが２０時間程度で、センサ素子４ｃが４０時間程度で露出するように、センサ素子４ｂに対して数百μｍ、センサ素子４ｃに対しては、その倍の厚さで覆うように、仕切り６の形状を作る。このようにすると、複合センサは、約６０時間の連続測定が可能となる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態における複合センサでは、センサユニットのセンサ素子が劣化するに従って、次のセンサユニットで測定を開始するが、測定を開始した後でも、以前のセンサユニットからのセンサ情報も計測部に送られているので、計測部におけるセンサ情報の処理が煩雑になる問題がある。この点を改良した実施例を、第２の実施形態として説明する。
【００３２】
図４は本発明の第２の実施形態におけるセンサシステムのシステム構成を示したブロック図である。図中、１３は制御部で、図７で後述するセンサユニットの切り替えに関する処理を行う。その他については、第１の実施形態のセンサシステムのシステム構成（図１）と同じであり、説明を省略する。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施形態における複合センサ１の構成を詳しく示した図である。第２の実施形態のセンサも第１の実施形態のセンサと同様に、センサを患者の体内に挿入したままの状態で、患者の体液中の特定成分を、長期間に亘り継続して測定できるようにしたものであって、図２と同じ構成部品には、図５でも同じ番号を振っており、詳細な説明を省略する。
【００３４】
複合センサ１の内部は３つのセンサユニットから構成されている。すなわち、センサ素子４ａが第１センサユニットを、センサ素子４ｂ、露出検知器１４ｂ、切り替えスイッチ１５ｂが第２センサユニットを、センサ素子４ｃ、露出検知器１４ｃ、切り替えスイッチ１５ｃが第３センサユニットを構成する。３は計測部で、各センサ素子４ａ、４ｂ、４ｃのセンサ情報を、信号線７を介して受け取る。１３は制御部で、信号線１６を介して、露出検知器１４ｂ、１４ｃの信号を受け取り、また、切り替えスイッチ１５ｂ、１５ｃの動作を制御する。計測部３および制御部１３と複合センサ間のセンサ情報のやり取りには、有線または無線のいずれの方式を用いてもよい。無線を用いた場合は、複合センサ部分だけを患者の体内に挿入し、計測部および制御部は別な場所に置くことができるので、患者が移動したり、生活したりする上での負担を軽減できる。
【００３５】
露出検知器１４ｂ、１４ｃは、電気伝導度や誘電率の変化などで露出検知器が体液に露出しているかを測定し、測定結果を、信号線１６を介して制御部１３に伝える。
【００３６】
切り替えスイッチ１５ｂ、１５ｃは計測部３にセンサ情報を送るセンサ素子を切り替えるものである。各センサ素子と計測部を結ぶ信号線７について、計測部３からセンサユニット１のセンサ素子４ａを結ぶ線をメイン経路と呼ぶことにすると、切り替えスイッチ１５ｂ、１５ｃをメイン経路側と接続した場合、センサユニット１のセンサ素子４ａのセンサ情報が計測部３に送られる。また、この状態から、センサユニット２の切り替えスイッチ１５ｂをセンサ素子４ｂ側に接続すると、センサユニット２のセンサ素子４ｂのセンサ情報が計測部３に送られ、さらに、センサユニット３の切り替えスイッチ１５ｃをセンサ素子４ｃ側に接続すると、センサユニット３のセンサ素子４ｃのセンサ情報が計測部３に送られる。上記の各切り替えスイッチ１５ｂ、１５ｃの動作は、制御部１３からの信号により制御できる。露出検知器１４ｂ、１４ｃ、および切り替えスイッチ１５ｂ、１５ｃの動作については、図７のフローチャートで詳述する。
【００３７】
図５の複合センサ１をＢ方向から見たときの斜視図を図６に示す。本図では、図５のガード９は省略している。図中１２は、外筒８の一部に形成された窪みで、図で示すように、複合センサ１の先端（図の左斜め下）から根元（図の右斜め上）に向かって、途中まで、徐々に深くなる傾斜部分をもっている。図５の仕切り６は、この窪みの部分を形成している。また、複合センサ１が未使用状態（まだ、体内に挿入していない状態）では、窪み１２は生体内分解性物質５で充填されており、複合センサの外形は、外筒８と一体化して、円柱状になっている。窪みの傾斜部に複合センサ１の先端方向から順番に第１センサユニットのセンサ素子４ａ、第２センサユニットのセンサ素子４ｂと露出検知器１４ｂ、第３センサユニットのセンサ素子４ｃと露出検知器１４ｃが、取り付けられている。図６で示されているように、未使用状態でセンサ素子４ａは外部に露出し、複合センサを体内に挿入するとすぐに特定物質の測定ができる状態で取り付けられているが、センサ素子４ｂ、４ｃは生体内分解性物質で覆われている。取り付け位置から、４ｃの方が４ｂに対して、より厚く生体内分解性物質で覆われている。また、各センサユニットの露出検知器は同一センサユニットのセンサ素子の近辺で、センサ素子に対して、より厚く生体内分解性物質で覆われる位置（センサ素子に対して複合センサの根元の方）に設けられている。
【００３８】
なお、第１センサユニットのセンサ素子４ａは、複合センサがまだ使用されていないとき、外部に露出し、複合センサを体内に挿入したとき、すぐに特定物質の測定ができる状態であれば、複合センサ表面のいずれの個所に取り付けられてもよい。
【００３９】
図７は、本発明の第２の実施形態でのセンサユニットの切り替えに係る処理のフローチャートである。最初に、複合センサ１をガード９がついた状態で体内に挿入した後、ガード９を抜き取る。なお、ガードを抜き取った時、第１センサユニットのセンサ素子４ａおよび生体内分解性物質５が体内に挿入されているように、複合センサ１を体の所望の部位に挿入する。ガード９を抜き取ると、第１センサユニットのセンサ素子４ａが体液に露出し、センサ素子は特定成分の測定を開始する（Ｓ１０２）。測定中、生体内分解性物質５の分解が開始するので、所定の時間が経過すると、第２センサユニットの露出検知器１４ｂが体液に露出したことを検知する（Ｓ１０３）。露出検知器１４ｂの取り付け位置は、第２センサユニットのセンサ素子４ｂより深い位置（生体内分解性物質５でより厚く覆われている位置）にあるため、露出検知器１４ｂが体液に露出した時点では、センサ素子４ｂも完全に露出している。制御部１３は露出検知器１４ｂから体液に露出した信号を受けると、第２センサユニットの切り替えスイッチ１５ｂに信号を送り、計測部３に信号を送るセンサ素子を第１センサユニットのセンサ素子４ａから第２センサユニットのセンサ素子４ｂに切り替える（Ｓ１０４）。以上の処理で、特定物質の測定は、第１センサユニットから第２センサユニットに切り替わる。さらに時間が経過すると、生体内分解性物質５の分解または溶出がすすみ、第３センサユニットの露出検知器１４ｃが露出し、Ｓ１０３〜Ｓ１０４と同様な処理で特定物質を測定するセンサユニットのセンサ素子を第２センサユニットのセンサ素子４ｂから第３センサユニットのセンサ素子４ｃに切り替える。すなわち、第３センサユニットの露出検知器１４ｃが体液を検知すると（Ｓ１０５）、制御部１３は、計測するセンサ素子を第２センサユニットのセンサ素子４ｂから第３センサユニットのセンサ素子４ｃへ切り替える（Ｓ１０６）。
【００４０】
以上の処理により、第２の実施形態による複合センサを用いると、３つのセンサユニットを順次切り替えて動作させることにより、従来のセンサ素子を１つだけしか持っていないセンサに比べて、３倍近くの長時間に亘って、特定物質の連続測定が可能となる。
【００４１】
第１の実施形態および第２の実施形態の複合センサにおいて、複合センサで体内の特定成分を測定する際、センサ素子が劣化する要因の一つとしてセンサ素子を構成する生体分子と体液との相互作用（例えば、抗体などの作用でセンサ素子が変性するなど）があげられる。しかし、生体内分解性物質の分解や溶出も体液との相互作用で進むので、複合センサで患者の特定物質を測定中に、何らかの理由で生体分子と体液との相互作用の量に変動があり、センサ素子の劣化が速く進んでも、その分、生体内分解性物質の分解や溶出も速く進む傾向があり、その結果、第１センサユニット〜第３センサユニットが切り替えが早くなり、劣化したセンサ素子で測定をする状況を極力防ぎ、安定した測定結果を得ることができる。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、センサユニットの切り替えタイミングは、センサユニット表面を覆っている生体内分解物質が体内で分解または溶出に要する時間に依存している。しかし、このセンサユニットの切り替えは、タイマを使用することにより所望の時間間隔で行うことができる。本発明の第３の実施形態として、タイマを使用してセンサユニットを切り替えるように構成したセンサシステムを説明する。
【００４３】
第３の実施形態におけるセンサシステムのシステム構成は、第２の実施形態のシステム構成（図４）と同様であるが、制御部１３には、時間を計測するためのタイマを有している。このタイマ機能の役割については、後述の図９の処理で詳述する。また、制御部１３は、図９で後述する、センサユニットの切り替えに係る処理の制御を行う。
【００４４】
図８は、本発明の第３の実施形態における複合センサの構成を詳しく示した図である。図中１がセンサ部で、内部は３つのセンサユニットから構成されている。すなわち、センサ素子１７ａ、シール１８ａ、コントロールユニット１９ａが第１センサユニットを、センサ素子１７ｂ、シール１８ｂ、コントロールユニット１９ｂ、切り替えスイッチ２０ｂが第２センサユニットを、センサ素子１７ｃ、シール１８ｃ、コントロールユニット１９ｃ、切り替えスイッチ２０ｃが第３センサユニットを構成する。各センサユニットのセンサ素子は、溶液や大気などの測定対象中の所望の物質を測定し、その結果を信号線２１を経由して、計測部３へ送る。センサ素子１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、測定対象中の所望の物質を測定するものならいかなるものでもよい。例えば、溶液中のグルコースや尿素の濃度を測定するための酵素センサや、大気中のＮＯ2やＳＯ2濃度を測定する固体電解質ガスセンサなどであるが、これらは、周知の技術を用いて作ることができるので、詳細な説明は省略する。
【００４５】
シールはセンサ素子の消耗を保護するためのカバーでコントロールユニットの制御により取り外すことができる。シールでセンサ素子を覆っているときは、センサ素子が測定対象物と接して、測定対象物に含まれている汚染物質などによりセンサ素子表面が劣化し、センサ素子の測定性能が悪くなることを防ぐことができる。コントロールユニットで一旦シールを取り外した場合は、再度シールで元通りにセンサ素子を覆うことはできなくてもよい。このようなシールとコントロールユニットは周知の技術で容易に実現できるので、詳細な説明は省略する。
【００４６】
コントロールユニットは制御信号線２２により制御部１３と接続しており、制御部１３からの信号により、コントロールユニットのシール取り外し処理を制御することができる。
【００４７】
切り替えスイッチは計測部にセンサ情報を送るセンサ素子を切り替えるものである。信号線２１について、計測部３からセンサユニット１のセンサ素子１７ａを結ぶ線をメイン経路と呼ぶことにすると、切り替えスイッチ２０ｂ、２０ｃをメイン経路側と接続した場合、センサユニット１のセンサ素子１７ａのセンサ情報が計測部３に送られる。また、この状態から、センサユニット２の切り替えスイッチ２０ｂをセンサ素子１７ｂ側に接続すると、センサユニット２のセンサ素子１７ｂのセンサ情報が計測部３に送られ、さらに、センサユニット３の切り替えスイッチ２０ｃをセンサ素子１７ｃ側に接続すると、センサユニット３のセンサ素子１７ｃのセンサ情報が計測部３に送られる。上記の各切り替えスイッチ２０ｂ、２０ｃの動作は、制御部１３からの信号により制御できる。２３はセンサ部の外形を保持する筐体である。
【００４８】
次に、図９に従って、本発明の第３の実施形態でのセンサユニットの切替に係る処理を説明する。最初に、複合センサ１を、計測を行いたい所望の場所にセットした後、制御部からの信号により第一のセンサユニットのシール１８ａを取り外す（Ｓ２０２）。この操作により、第１センサユニットのセンサ素子１７ａが測定対象に接し、測定を開始する（Ｓ２０３）。制御部では、第１センサユニットのセンサ素子の測定時間（シール１８ａを取り外してからの経過時間）を制御部のタイマで測定し、所定の時間が経過しセンサ素子の使用寿命がくると判断した場合（Ｓ２０４のＹの場合）、制御部１３からの信号によりコントロールユニット１９ｂを制御して、第２センサユニットのシールを取り外し、センサ素子１７ｂを測定対象に露出させる（Ｓ２０５）。
【００４９】
通常、センサ素子からのセンサ情報は、測定対象とセンサ素子が平衡状態になるまで安定しないので、シールを取り外してからの時間を計測部１３のタイマで計測し、所定の時間が経過した後（Ｓ２０６）、切り替えスイッチ２０ｂにより計測部３に接続しているセンサ素子を第１センサユニットのセンサ素子１７ａから第２センサユニットのセンサ素子１７ｂに切り替える（Ｓ２０７）。
【００５０】
次に、第１センサユニットの場合と同様に、第２センサユニットのセンサ素子の測定時間（シール１８ｂを取り外してからの経過時間）を制御部１３のタイマで測定し、所定の時間が経過しセンサ素子の使用寿命がくると判断した場合（Ｓ２０８のＹの場合）、制御部１３からの信号によりコントロールユニット１９ｃを制御して、第３センサユニットのシールを取り外し、センサ素子１７ｃを外気に露出させる（Ｓ２０９）。次に、制御部１３のタイマに従って、センサ素子１７ｃのセンサ情報が安定するために必要な、所定の時間経過（Ｓ２１０）した後、切り替えスイッチ２０ｃにより計測部３に接続しているセンサ素子を第２センサユニットのセンサ素子１７ｂから第３センサユニットのセンサ素子１７ｃに切り替える（Ｓ２１１）。
【００５１】
以上の処理により、第３の実施形態による複合センサを用いると、複合センサを一度、所望の場所にセットするだけで、３つのセンサユニットをセンサユニットの使用寿命に応じて、順次切り替えて動作させることにより、従来のセンサ素子を１つだけしか持っていないセンサに比べて、３倍近くの長時間に亘って、所定の情報の連続測定が可能となる。
【００５２】
図９の処理のステップＳ２０４，Ｓ２０８において、センサ素子の使用寿命を、センサ素子のシールを取り外してからの経過時間を元に判断したが、何らかの方法で、センサ素子の寿命が判断できれば、使用時間以外の方法で判断してもよい。例えば、センサ素子のセンサ情報を制御部でモニタし、センサ情報に重なっている雑音や定常時に出力されるセンサ情報の信号レベルからセンサ素子の寿命が予測できる場合は、これらの情報をもとに寿命を判断してもよい。
【００５３】
上記第１〜第３の実施形態では、複合センサはいずれも３つのセンサユニットから構成されていたが、各実施形態の説明から明らかなように、必要に応じて、４つ以上のセンサユニットから構成されていても容易に実施可能である。
【００５４】
また、上記第１〜第３の実施形態では、複合センサを構成する各センサユニットのセンサ素子は、同一の対象を測定するセンサ素子からなり、同一の対象を長期間に亘って測定できる複合センサの発明を説明したが、複合センサを構成するセンサ素子は必ずしも同一のものを測定するセンサ素子でなくてもよい。何種類かの対象を順次測定したい場合は、対象に応じて、異なるセンサ素子で複合センサを構成すると、本発明により、順次測定対象をかえながら、長時間に亘って測定できる複合センサを作ることができる。
【００５５】
さらに、上記第１〜第３の実施形態では、生体中の特定物質や溶液や気体中の化学物質を測定する複合センサを例にして説明したが、測定中のセンサ素子の劣化をセンサ素子を覆うことにより防ぐことができれば、温度や光など、いかなる対象を測定するセンサ素子を用いても、本発明により長時間に亘り連続して測定できる複合センサを開発することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるセンサシステムのシステム構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるセンサ部の構成を示した図である。
【図３】図２の複合センサを図２中のＡ方向から見た図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるセンサシステムのシステム構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるセンサの構成を示した図である。
【図６】図５の複合センサを図５中のＢ方向から見た図である。
【図７】本発明の第２の実施形態でのセンサユニットの切り替えに係る処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるセンサの構成を示した図である。
【図９】本発明の第３の実施形態でのセンサユニットの切り替えに係る処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  複合センサ
２ａ、２ｂ、２ｃ  センサユニット
３  計測部
４ａ、４ｂ、４ｃ  センサ素子
５  生体内分解性物質
６  仕切り
７  信号線
８  外筒
９  ガード
１０  体表
１１  体内
１２  窪み
１３  制御部
１４ｂ、１４ｃ  露出検知器
１５ｂ、１５ｃ  切り替えスイッチ
１６  信号線
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  センサ素子
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  シール
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ  コントロールユニット
２０ｂ、２０ｃ  切り替えスイッチ
２１  信号線
２２  制御信号線
【図１】
2005342134.tif 000003
【図２】
2005342134.tif 000004
【図３】
2005342134.tif 000005
【図４】
2005342134.tif 000006
【図５】
2005342134.tif 000007
【図６】
2005342134.tif 000008
【図７】
2005342134.tif 000009
【図８】
2005342134.tif 000010
【図９】
2005342134.tif 000011