(57)【要約】【課題】同一基板上に備えられたセンサから発生する電荷によるアナログ信号を出力するアナログ信号線の引き回しを容易にすることが可能なセンサ装置及びデータ検出方法を提供する。【解決手段】センサ装置１０に、バイオセンサ１１とバッファ１２とを直列に接続したアナログ回路を同一基板上に複数個備え、マトリックス状に配線されたデジタル信号線１７、１８により、アナログ回路から出力されるアナログ信号１６を、行方向のデジタル信号線１７からの信号と、列方向のデジタル信号線１８からの信号との組み合わせによって、選択してアナログ信号線１６に出力させることにより、アナログ信号線１６の増加を抑えることが可能である。【選択図】図１
2007315764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のセンサを同一の基板上に備えたセンサ装置であって、
マーカーと前記センサとの反応によって発生した電荷を蓄える前記センサ毎のバッファ
と、
前記センサと前記バッファとを直列に接続したアナログ回路からの、前記電荷によるア
ナログ信号をアナログ信号線に出力させたり、または、出力させなかったりする、前記ア
ナログ回路毎のスイッチ素子と、
各前記スイッチ素子を選択して制御する選択機構と、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
を備え、
前記選択機構は、
マトリックス状に配線されたデジタル信号線により、前記アナログ回路に直列に接続し
た各前記スイッチ素子を、行方向の前記デジタル信号線からの信号と、列方向の前記デジ
タル信号線からの信号との組み合わせによって、選択して制御し、前記アナログ回路から
のアナログ信号を、前記アナログ信号線を介して、前記Ａ／Ｄ変換器へ出力させることを
特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
複数個の前記センサが異なる種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に存在す
る異なる種類の複数個の生体関連物質を、前記マーカー毎に反応する複数個の前記センサ
により、同時または略同時に検出することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
複数個の前記センサが同一の種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に存在す
る１個の前記生体関連物質を、前記マーカーに反応する複数個の前記センサにより、同時
または略同時に検出し、検出した複数個の値より前記生体関連物質の平均値を算出するこ
とを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記検体が、体液であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のセン
サ装置。
【請求項５】
複数個のセンサを同一の基板上に備えたセンサ装置からのデータ検出方法であって、
（ａ）検体の中のマーカーと前記センサとが反応して発生した電荷をバッファに蓄える
工程と、
（ｂ）マトリックス状に配線されたデジタル信号線により、前記センサと前記バッファ
とが直列に接続されたアナログ回路からの、前記工程（ａ）により蓄えられた前記電荷に
よるアナログ信号を、行方向の前記デジタル信号線からの信号と、列方向の前記デジタル
信号線からの信号との組み合わせによって選択して、アナログ信号線に出力させる工程と
、
（ｃ）前記工程（ｂ）によって前記アナログ信号線に出力された前記アナログ回路から
のアナログ信号をデジタル信号に変換する工程と、
を備えていることを特徴とするデータ検出方法。
【請求項６】
複数個の前記センサが異なる種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に存在す
る異なる種類の複数個の生体関連物質を、前記マーカー毎に反応する複数個の前記センサ
により、同時または略同時に検出することを特徴とする請求項５に記載のデータ検出方法
。
【請求項７】
（ｄ）前記工程（ｃ）によって変換された、前記センサ毎のデジタル信号の値から、平
均値を算出する工程を更に備え、
複数個の前記センサが同一の種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に存在す
る１個の前記生体関連物質を、前記マーカーに反応する複数個の前記センサにより、同時
または略同時に検出し、検出した複数個の値より前記生体関連物質の平均値を算出するこ
とを特徴とする請求項５に記載のデータ検出方法。
【請求項８】
前記検体が、体液であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のデー
タ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置及びデータ検出方法に関する。特に、同一基板上に備えられたセ
ンサから発生する電荷によるアナログ信号を出力するアナログ信号線の引き回しを容易に
することが可能なセンサ装置及びデータ検出方法。
【背景技術】
【０００２】
従来から、体液などの検体に含まれている酵素などの物質（生体関連物質）の反応を検
出するバイオセンサを備えたセンサ装置が、開発され、製造、販売されている。また、一
般に、販売されているセンサ装置は、１個のバイオセンサを備えたものがほとんどである
。
【０００３】
特許文献１では、血糖（グルコース）値測定器として、微量な血液から簡単に測定可能
なバイオセンサが提案されている。
【０００４】
一方、センサ装置を使用するユーザは、採取された検体を使用して、１回に多くのマー
カーについての測定を実行したいという要望がある。そこで、複数個のバイオセンサを同
一基板上に備えたセンサ装置が提案されている。
【０００５】
図５は、従来の複数個のバイオセンサを同一基板上に備えたセンサ装置を示す図である
。
【０００６】
図５に示すように、センサ装置５０は、バイオセンサ５１、バッファ５２、アナログ信
号線５３、Ａ／Ｄ変換器５４、及びスイッチ素子５５から構成されている。
【０００７】
バイオセンサ５１は、マーカーとの反応によって発生する電荷を蓄えるバッファ５２と
直列に接続されている。発生した電荷は、バッファ５２を介して、バイオセンサ５１から
アナログ信号として、アナログ信号線５３により、Ａ／Ｄ変換器５４へ出力される。ここ
で、１個のＡ／Ｄ変換器５４にアナログ信号を出力するため、各バイオセンサ５１からの
アナログ信号が互いに干渉しないようにするため、スイッチ素子５５をアナログ信号線５
３に直列に接続し、スイッチ素子を選択的に制御して、各バイオセンサ５１からのアナロ
グ信号をＡ／Ｄ変換器５４へ出力する。
【特許文献１】特開平３−２０２７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図５に示したように、従来のセンサ装置５０では、バイオセンサ５１の
数だけのアナログ信号線が必要であることから、アナログ信号線の引き回しが複雑になっ
てしまうという問題点があった。したがって、同一の基板上に搭載可能なバイオセンサの
個数に制限を課さなければならないという問題点があった。また、アナログ信号線は、外
力からの影響を受けやすいことから、微量な値（ｎＡオーダーの電流やμＶオーダーの電
圧）を正確に検出することが困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、同一基板上に備えら
れたセンサから発生する電荷によるアナログ信号を出力するアナログ信号線の引き回しを
容易にすることが可能なセンサ装置及びデータ検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
【００１１】
本発明の第１の態様にかかるセンサ装置は、複数個のセンサを同一の基板上に備えたセ
ンサ装置であって、マーカーと前記センサとの反応によって発生した電荷を蓄える前記セ
ンサ毎のバッファと、前記センサと前記バッファとを直列に接続したアナログ回路からの
、前記電荷によるアナログ信号をアナログ信号線に出力させたり、または、出力させなか
ったりする、前記アナログ回路毎のスイッチ素子と、各前記スイッチ素子を選択して制御
する選択機構と、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、を備え、
前記選択機構は、マトリックス状に配線されたデジタル信号線により、前記アナログ回路
に直列に接続した各前記スイッチ素子を、行方向の前記デジタル信号線からの信号と、列
方向の前記デジタル信号線からの信号との組み合わせによって、選択して制御し、前記ア
ナログ回路からのアナログ信号を、前記アナログ信号線を介して、前記Ａ／Ｄ変換器へ出
力させることを特徴とする。
【００１２】
これにより、センサの個数が増えても、デジタル信号線の本数が増えるだけで、アナロ
グ信号を送信するアナログ信号線の本数を抑えることが可能である。即ち、同一の基板上
に搭載可能なセンサの個数が増えても、アナログ信号線の本数を抑えることが可能である
。したがって、アナログ信号線の引き回しを容易にすることが可能である。
【００１３】
また、デジタル信号線を適当に配線することにより、アナログ信号線を短くすることが
可能である。したがって、外力からの影響をさけ、微量な値を正確に検出することが可能
である。
【００１４】
本発明の別の態様にかかるセンサ装置は、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置の
複数個の前記センサが異なる種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に存在する
異なる種類の複数個の生体関連物質を、前記マーカー毎に反応する複数個の前記センサに
より、同時または略同時に検出することを特徴とする。
【００１５】
これにより、１度の検出作業にて、複数の異なる種類のデータを検出することが可能で
ある。
【００１６】
本発明の別の態様にかかるセンサ装置は、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置の
複数個の前記センサが同一の種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に存在する
１個の前記生体関連物質を、前記マーカーに反応する複数個の前記センサにより、同時ま
たは略同時に検出し、検出した複数個の値より前記生体関連物質の平均値を算出すること
を特徴とする。
【００１７】
これにより、１度の検出作業にて、複数の同じ種類のデータを検出し、平均値を取るこ
とができる。したがって、より正確なデータを検出することが可能である。
【００１８】
本発明の別の態様にかかるセンサ装置は、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置の
前記検体が、体液であることを特徴とする。
【００１９】
これにより、センサとしてバイオセンサを利用することが可能である。したがって、医
療分野等に利用することが可能である。
【００２０】
本発明の第１の態様にかかるデータ検出方法は、複数個のセンサを同一の基板上に備え
たセンサ装置からのデータ検出方法であって、（ａ）検体の中のマーカーと前記センサと
が反応して発生した電荷をバッファに蓄える工程と、（ｂ）マトリックス状に配線された
デジタル信号線により、前記センサと前記バッファとが直列に接続されたアナログ回路か
らの、前記工程（ａ）により蓄えられた前記電荷によるアナログ信号を、行方向の前記デ
ジタル信号線からの信号と、列方向の前記デジタル信号線からの信号との組み合わせによ
って選択して、アナログ信号線に出力させる工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）によって前記
アナログ信号線に出力された前記アナログ回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換
する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置と同等の効果が得られる。
【００２２】
本発明の別の態様にかかるデータ検出方法は、上述した本発明の態様にかかるデータ検
出方法の複数個の前記センサが異なる種類の複数個の前記センサであるとき、検体の中に
存在する異なる種類の複数個の生体関連物質を、前記マーカー毎に反応する複数個の前記
センサにより、同時または略同時に検出することを特徴とする。
【００２３】
これにより、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置と同等の効果が得られる。
【００２４】
本発明の別の態様にかかるデータ検出方法は、上述した本発明の態様にかかるデータ検
出方法に、（ｄ）前記工程（ｃ）によって変換された、前記センサ毎のデジタル信号の値
から、平均値を算出する工程を更に備え、複数個の前記センサが同一の種類の複数個の前
記センサであるとき、検体の中に存在する１個の前記生体関連物質を、前記マーカーに反
応する複数個の前記センサにより、同時または略同時に検出し、検出した複数個の値より
前記生体関連物質の平均値を算出することを特徴とする。
【００２５】
これにより、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置と同等の効果が得られる。
【００２６】
本発明の別の態様にかかるデータ検出方法は、上述した本発明の態様にかかるデータ検
出方法の前記検体が、体液であることを特徴とする。
【００２７】
これにより、上述した本発明の態様にかかるセンサ装置と同等の効果が得られる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、センサの個数が増えても、デジタル信号線の本数が増えるだけで、ア
ナログ信号を送信するアナログ信号線の本数を抑えることが可能である。即ち、同一の基
板上に搭載可能なセンサの個数が増えても、アナログ信号線の本数を抑えることが可能で
ある。したがって、アナログ信号線の引き回しを容易にすることが可能である。また、デ
ジタル信号線を適当に配線することにより、アナログ信号線を短くすることが可能である
。したがって、外力からの影響をさけ、微量な値を正確に検出することが可能である。
【００２９】
また、１度の検出作業にて、複数の異なる種類のデータを検出することが可能である。
また、１度の検出作業にて、複数の同じ種類のデータを検出し、平均値を取ることができ
る。したがって、より正確なデータを検出することが可能である。また、センサとしてバ
イオセンサを利用することが可能である。したがって、医療分野等に利用することが可能
である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施態
様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者で
あればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なもので置換した実施態様を採用する
ことが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。
【００３１】
図１は、本発明を適用可能なセンサ装置の一例を示す図である。以下、センサとしてバ
イオセンサを例に挙げて説明する。
【００３２】
従来の複数個のバイオセンサを同一基板上に備えたセンサ装置を示す図である。
図１に示すように、センサ装置１０は、同一基板上に、バイオセンサ１１、バッファ１２
、スイッチ素子１３、選択制御回路１４及びＡ／Ｄ変換器１５が、配置されている。ここ
で、バイオセンサ１１、バッファ１２、スイッチ素子１３、及び選択制御回路１４が、そ
れぞれ６個づつ備えられ、バイオセンサ１１は、バイオセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、
１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、バッファ１２は、バッファ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、
１２ｅ、１２ｆ、スイッチ素子１３は、スイッチ素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、
１３ｅ、１３ｆ、選択制御回路１４は、選択制御回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、
１４ｅ、１４ｆで示されている。
【００３３】
また、バッファ１２は、バイオセンサ１１に、直列に接続されている。また、バッファ
１２は、スイッチ素子１３に、直列に接続されている。スイッチ素子１３は、バッファ１
２に蓄えられた電荷をアナログ信号として、アナログ信号線１６に出力させたり、出力さ
せなかったりする。
【００３４】
また、スイッチ素子１３は、選択制御回路１４によって制御される。また、選択制御回
路１４マトリックス状に配線されたデジタル信号線１７、１８接続されている。選択制御
回路１４は、行方向のデジタル信号線１７の信号と列方向のデジタル信号線１８の信号と
の組み合せにより、スイッチ素子１３を選択的に制御する。
【００３５】
図２は、デジタル信号線の信号の組み合わせによるスイッチ素子の制御を示した図であ
る。図２（ａ）はスイッチ素子１３ａの制御を、図２（ｂ）はスイッチ素子１３ｂの制御
を、図２（ｃ）はスイッチ素子１３ｃの制御を、図２（ｄ）はスイッチ素子１３ｄの制御
を、図２（ｅ）はスイッチ素子１３ｅの制御を、図２（ｆ）はスイッチ素子１３ｆの制御
を、示した図である。
【００３６】
例えば、図２（ａ）に示すように、行方向のデジタル信号線１７ａの信号が「ＯＮ」状
態であり、かつ、列方向のデジタル信号線１８ａの信号が「ＯＮ」状態であるとき、選択
制御回路１４ａは、スイッチ素子１３ａをスイッチ「ＯＮ」状態にし、バッファ１２ａに
蓄えられたバイオセンサ１１ａにおいて発生した電荷をアナログ信号として、アナログ信
号線１６に出力させる。
【００３７】
また、行方向のデジタル信号線１７ａの信号が「ＯＮ」状態であり、かつ、列方向のデ
ジタル信号線１８ａの信号が「ＯＦＦ」状態であるとき、行方向のデジタル信号線１７ａ
の信号が「ＯＦＦ」状態であり、かつ、列方向のデジタル信号線１８ａの信号が「ＯＮ」
状態であるとき、または、行方向のデジタル信号線１７ａの信号が「ＯＦＦ」状態であり
、かつ、列方向のデジタル信号線１８ａの信号が「ＯＦＦ」状態であるとき、選択制御回
路１４ａは、スイッチ素子１３ａをスイッチ「ＯＦＦ」状態にし、バッファ１２ａに蓄え
られたバイオセンサ１１ａにおいて発生した電荷をアナログ信号として、アナログ信号線
１６に出力させない。
【００３８】
スイッチ素子１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆも、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ
）、(ｅ)、（ｆ）に従って、行方向のデジタル信号線１７の信号と列方向のデジタル信号
線１８の信号との組み合せにより、上述したスイッチ素子１３ａと同様な制御をする。
【００３９】
アナログ信号線１６に出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１５により、デジタル
信号に変換される。
【００４０】
上述したように、センサ装置１０に、バイオセンサ１１とバッファ１２とを直列に接続
したアナログ回路を同一基板上に複数個備え、マトリックス状に配線されたデジタル信号
線１７、１８により、アナログ回路から出力されるアナログ信号１６を、行方向のデジタ
ル信号線１７からの信号と、列方向のデジタル信号線１８からの信号との組み合わせによ
って、選択してアナログ信号線１６に出力させることにより、アナログ信号線１６の増加
を抑えることが可能である。
【００４１】
したがって、アナログ信号線１６の引き回しを容易にすることが可能である。また、デ
ジタル信号線１７、１８を適当に配線することにより、アナログ信号線１６を短くするこ
とが可能である。したがって、外力からの影響をさけ、微量な値を正確に検出することが
可能である。
【００４２】
図３は、本発明を適用可能なセンサ装置を使用した投薬システムの一例を示す図である
。投薬システムは、薬物動態学的標準データに基づいて、個人の状態を示す各種情報を、
モニタを利用して参照ながら、あるいは、各種情報をフィードバックしながら、個人に最
適な投薬を行うシステムである。ここで、薬物動態学とは、吸収、分布、代謝及び排泄と
いう４つの変動因子をまとめて取り扱い、薬の血中濃度の時間的推移を解析する学問であ
り、どのくらい薬を投与すれば、有効濃度を実現できるかを知ることを目的とする学問で
ある。
【００４３】
図３に示すように、投薬システムＳＹは、体温センサ２０、センサ装置１０及び薬物摂
取支援装置３０によって構成されている。
【００４４】
センサ装置１０は、薬の投与を受ける個人Ｕの体液を採取し、薬が体内で分解してでき
る物質を選択的に、定量的に測定する。体温センサ２０は、個人Ｕの症状を示す体温を測
定する。
【００４５】
薬物摂取支援装置３０は、センサ装置１０及び体温センサ２０によって測定された情報
を、薬物動態学的標準データ３１と比較しながら、個人Ｕにとって最適な薬の服用量を決
定する。ここで、薬物動態学的標準データ３１は、薬の体内濃度の時間変化をモデル化し
た薬の標準的代謝モデル３１０と薬の効果（例えば、体温）の時間変化をモデル化した薬
の標準的効果モデル３２０とからなる薬物動態学的標準モデル３００、並びに、年齢、性
別、個人差等によって異なる臨床治験データ３３０に基づいて、統計的に算出されたデー
タである。
【００４６】
薬としてアスピリンを例に挙げて、投薬システムＳＹを説明する。アスピリンの体内で
の代謝とアスピリンの効果とにより、風邪等により発熱した場合、アスピリンが吸収させ
るにつれて体温が平常値に近づいていくことがわかっている。
【００４７】
図４は、アスピリンの体内への吸収量を測定するセンサ装置１０を説明するための図で
ある。図４（ａ）に示すように、アスピリンは、肝臓でエステラーゼにより、急速に加水
分解されて、サルチル酸になる。このとき、図４（ｂ）に示すように一緒に酵素（ＥＲ）
も生成される。この酵素（ＥＲ）を、センサ装置１０のバイオセンサの電極の表面に固定
されている受容体（ｍｅｄｉａｔｏｒ’）と反応させることにより電荷（２ｅ−）を発生
させる。この発生した電荷の量により、センサ装置１０は、アスピリンの体内への吸収量
を測定する。ここで、図１に示したセンサ装置１０では、６個の同一種類のバイオセンサ
を利用して、６個の測定値が検出される。この６個の測定値の平均値を求めることにより
、より正確な値を検出することができる。
【００４８】
薬物摂取支援装置３０は、インタフェース４０を介して、センサ装置１０からアスピリ
ンの体内への吸収量を入力し、体温センサ２０から体温を入力する。入力した、アスピリ
ンの体内への吸収量及び体温は、処理アルゴリズム３２によりアスピリンに関する薬物動
態学的標準データ３１と比較され、最適な服用量が決定される。このとき、個人Ｕの過去
の履歴等をメモリ３３から入力し、現在の状態を総合的に判断する。
【００４９】
ディスプレイ３４は、センサ装置１０及び体温センサ２０によって測定された値、処理
アルゴリズム３２によって、処理され得られたデータ等が表示される。また、処理アルゴ
リズム３２により、異常な状態であると判定された場合等に、ブザー３５により警告音が
発生される。
【００５０】
図３では、同じ種類のバイオセンサを複数個備えたセンサ装置１０を利用しているが、
異なる種類のバイオセンサを複数個備えることにより、複数の異なる種類の値を測定する
ことが可能であり、総合的な判断をすることが可能である。
【００５１】
また、上述したように、本発明に適用可能なセンサ装置１０を、携帯可能な形状にし、
容易に測定することによって、医療分野に広く利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用可能なセンサ装置の一例を示す図である。
【図２】デジタル信号線の信号の組み合わせによるスイッチ素子の制御を示した図である。
【図３】本発明を適用可能なセンサ装置を使用した投薬システムの一例を示す図である。
【図４】アスピリンの体内への吸収量を測定するセンサ装置１０を説明するための図である。
【図５】従来の複数個のバイオセンサを同一基板上に備えたセンサ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    センサ装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ    バイオセンサ
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ    バッファ
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ    スイッチ素子
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ    選択制御回路
１５    Ａ／Ｄ変換器
１６    アナログ信号線
１７、１７ａ、１７ｂ    行方向のデジタル信号線
１７、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ    列方向のデジタル信号線
【図１】
2007315764.tif 000003
【図２】
2007315764.tif 000004
【図３】
2007315764.tif 000005
【図４】
2007315764.tif 000006
【図５】
2007315764.tif 000007