(57)【要約】【課題】被検査液に含まれる所定の成分の濃度を精度良く測定できる測定装置を提供する。【解決手段】乳酸値測定装置１は汗２８の乳酸による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲル２４を第１電極２２間に設置した第１検出部２５と、汗２８を第２電極２３間に設置する第２検出部２６と、第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率を測定するインピーダンス測定部３２と、を備える。【選択図】図１０
2017202138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査液の所定の成分による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを第１電極間に設置した第１検出部と、
前記被検査液を第２電極間に設置する第２検出部と、
前記第１電極間の導電率及び前記第２電極間の導電率を測定する測定部と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記測定部は前記第１電極間及び前記第２電極間に交流電圧を供給する電源部と、前記前記第１電極間に流れる電流及び前記第２電極間に流れる電流を検出する電流計と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の測定装置であって、
前記第１電極間の導電率及び前記第２電極間の導電率と前記所定の成分の量との関係を示す相関表を記憶する記憶部と、
前記測定部が測定する前記第１電極間の導電率及び前記第２電極間の導電率と前記相関表とを用いて前記被検査液に含まれる乳酸の濃度を演算する演算部と、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の測定装置であって、
前記交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下であることを特徴とする測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置であって、
前記第１検出部では対向する前記第１電極に前記刺激応答性ゲルが挟まれており、
前記刺激応答性ゲルが収縮した状態において前記刺激応答性ゲルの面積が前記第１電極よりも広いことを特徴とする測定装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置であって、
前記第１検出部は、基板と、
前記基板上に櫛歯状に設置された前記第１電極と、
前記第１電極上に設置された前記刺激応答性ゲルと、を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の測定装置であって、
前記刺激応答性ゲルは前記第１電極より厚いことを特徴とする測定装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定装置であって、
前記第１検出部は前記測定部と着脱可能に設置されていることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置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。無酸素運動により血中乳酸濃度が増加すると、汗中の乳酸値も増加する。つまり、汗中の乳酸値を検出することにより筋肉の運動状態（有酸素運動、無酸素運動の程度）の情報を得ることが出来ると考えられており、汗中乳酸と運動状態の相関が研究されている。
【０００３】
皮膚表面に位置す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、この検出装置は特定の物質と反応する刺激応答性ゲルを備えている。そして、刺激応答性ゲルは塩分に反応するので塩分濃度を検出することができる。一方、刺激応答性ゲルの成分を変更することにより乳酸に反応する刺激応答性ゲルを作成することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５１４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では刺激応答性ゲルの反応を色の変化で評価していた。色の変化を評価するにはスペクトル分析をする必要があるので装置を小型にして携帯可能にするのが難しい。色の他にも、刺激応答性ゲルの反応を導電率の変化で評価することができる。このとき、導電率は小型の電気回路で実現可能であり携帯可能な装置に搭載することができる。刺激応答性ゲルの導電率はゲル自体の変化もあるが、被検査液の導電率の変化の影響もある。そこで、被検査液の導電率の影響を受け難くして、被検査液に含まれる所定の成分の濃度を精度良く測定できる測定装置が望まれていた。
【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］
本適用例にかかる測定装置であって、被検査液の所定の成分による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを第１電極間に設置した第１検出部と、前記被検査液を第２電極間に設置する第２検出部と、前記第１電極間の導電率及び前記第２電極間の導電率を測定する測定部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、測定装置は第１検出部、第２検出部及び測定部を備えている。第１検出部では刺激応答性ゲルが第１電極間に設置されている。この刺激応答性ゲルは被検査液の所定の成分に反応する。第２検出部では被検査液が第２電極間に設置される。そして、測定部は第１電極間の導電率を測定する。さらに、測定部は第２電極間の導電率を測定する。
【０００９】
被検査液には所定の成分に加えて所定の成分以外の成分も含まれている。そして、刺激応答性ゲルは被検査液の所定の成分に反応する。測定部は第１電極間の導電率を測定する。そして、測定部は所定の成分の濃度に強く反応する刺激応答性ゲルが被検査液を含んだときの導電率を測定する。一方、第２電極間には被検査液があって刺激応答性ゲルがない形態である。そして、測定部は第２電極間の導電率を測定して被検査液に対応する導電率を測定する。
【００１０】
従って、第１電極間の導電率と第２電極間の導電率とを用いることにより、測定装置は第１電極間の導電率から所定の成分以外の成分の導電率の影響を低減することができる。その結果、被検査液に含まれる所定の成分の濃度を精度良く測定することができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかる測定装置において、前記測定部は前記第１電極間及び前記第２電極間に交流電圧を供給する電源部と、前記前記第１電極間に流れる電流及び前記第２電極間に流れる電流を検出する電流計と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、測定装置は電源部及び電流計を備えている。電源部は第１電極間及び第２電極間に交流電圧を供給する。そして、電流計は第１電極間に流れる電流及び第２電極間に流れる電流を検出する。従って、測定部は第１電極間の導電率及び第２電極間の導電率を測定することができる。
【００１３】
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、電源部が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を精度良く測定できない。本適用例では電源部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、導電率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。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例にかかる測定装置において、前記第１電極間の導電率及び前記第２電極間の導電率と前記所定の成分の量との関係を示す相関表を記憶する記憶部と、前記測定部が測定する前記第１電極間の導電率及び前記第２電極間の導電率と前記相関表とを用いて前記被検査液に含まれる乳酸の濃度を演算する演算部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、測定装置は演算部及び記憶部を備えている。記憶部は相関表を記憶し、相関表は第１電極間の導電率及び第２電極間の導電率と所定の成分の濃度との関係を示す。そして、演算部は被検査液に含まれる乳酸の濃度を演算する。このとき、演算部は測定部が測定する第１電極間の導電率及び第２電極間の導電率と相関表とを用いている。
【００１６】
第１電極間の導電率及び第２電極間の導電率と所定の成分の濃度との関係が非線形であるときにも相関表に第１電極間の導電率及び第２電極間の導電率と所定の成分の濃度との関係を示すことができる。従って、演算部が確実に被検査液に含まれる乳酸の濃度を精度良く演算することができる。
【００１７】
［適用例４］
上記適用例にかかる測定装置において、前記交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下であることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下である。交流電圧の周波数が１０ＫＨｚ未満のとき、電極と被検査液との界面にできる電気二重層の電気容量成分の影響をうけるので測定する導電率の精度が低下する。交流電圧の周波数が１ＭＨｚを超えるとき、刺激応答性ゲルの電気容量成分や測定系の電気誘導成分の影響をうけるので測定する導電率の精度が低下する。交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下のとき電気二重層の電気容量成分の影響も刺激応答性ゲルの電気容量成分の影響も受け難いので精度良く導電率を測定することができる。
【００１９】
［適用例５］
上記適用例にかかる測定装置において、前記第１検出部では対向する前記第１電極に前記刺激応答性ゲルが挟まれており、前記刺激応答性ゲルが収縮した状態において前記刺激応答性ゲルの面積が前記第１電極よりも広いことを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、第１検出部では刺激応答性ゲルが対向する第１電極に挟まれている。そして、刺激応答性ゲルが収縮するときにも刺激応答性ゲルの面積が第１電極よりも広くなっている。従って、刺激応答性ゲルの収縮及び膨張により第１電極が刺激応答性ゲルと接触する面積が変わらないようにすることができる。従って、刺激応答性ゲルの収縮及び膨張により第１電極間の導電率の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００２１】
［適用例６］
上記適用例にかかる測定装置において、前記第１検出部は、基板と、前記基板上に櫛歯状に設置された前記第１電極と、前記第１電極上に設置された前記刺激応答性ゲルと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、基板上に第１電極が設置され、第１電極は櫛歯状になっている。そして、刺激応答性ゲルが第１電極上に設置されている。従って、櫛歯状の第１電極間には刺激応答性ゲルが位置しているので、測定部は第１電極間の導電率を測定することができる。そして、第１検出部は基板上に第１電極及び刺激応答性ゲルを重ねて設置する構造なので生産性良く測定装置を製造することができる。
【００２３】
［適用例７］
上記適用例にかかる測定装置において、前記刺激応答性ゲルは前記第１電極より厚いことを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、刺激応答性ゲルは第１電極より厚くなっている。従って、第１電極は刺激応答性ゲルから露出しない為、第１電極間の導電率を安定して測定することができる。
【００２５】
［適用例８］
上記適用例にかかる測定装置において、前記第１検出部は前記測定部と着脱可能に設置されていることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、第１検出部は測定部と着脱可能に設置されている。従って、刺激応答性ゲルを付け替えることにより、刺激応答性ゲルを所定の成分を含まない状態に容易に移行することができる。
【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値測定装置の設置例を説明するための模式図。
【図２】乳酸値測定装置の構造を示す模式平面図。
【図３】乳酸値測定装置の構造を示す模式平面図。
【図４】乳酸値測定装置の構造を示す分解斜視図。
【図５】センサーモジュールの構造を説明するための模式平面図。
【図６】センサーモジュールの構造を説明するための模式側面図。
【図７】センサーモジュールの機能を説明するための模式図。
【図８】裏蓋の開閉構造を説明するための模式側面図。
【図９】乳酸値測定装置の電気制御ブロック図。
【図１０】インピーダンス測定部の構成を説明するための図。
【図１１】第１電極における電界を説明するための模式図。
【図１２】第２電極における電界を説明するための模式図。
【図１３】刺激応答性ゲルのインピーダンスの周波数特性を示す図。
【図１４】刺激応答性ゲルの電圧に対する電流の位相差の周波数特性を示す図。
【図１５】刺激応答性ゲル及び汗のインピーダンスの周波数特性を示す図。
【図１６】導電率比と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示す図。
【図１７】導電率の演算値と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示す図。
【図１８】乳酸ナトリウム濃度と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示す図。
【図１９】乳酸ナトリウム濃度と演算値の関係を示す図。
【図２０】相関表の表形式を説明するための図。
【図２１】第２の実施形態にかかわるセンサーモジュールの構造を示す概略斜視図。
【図２２】センサーモジュールの構造を示す模式側面図。
【図２３】センサーモジュールの構造を示す模式平面図。
【図２４】第３の実施形態にかかわるセンサーモジュールの構造を示す模式側面図。
【図２５】センサーモジュール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、乳酸値測定装置と乳酸値測定装置を用いて乳酸値を測定する乳酸値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値測定装置について図１〜図２０に従って説明する。図１は、乳酸値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、測定装置としての乳酸値測定装置１は被検体としての被検者２の手首に設置される。乳酸値測定装置１は、被検者２の汗に含まれる所定の成分としての乳酸の乳酸値を測定する医療用の測定装置であり、ヘルスモニタリングや医療機器として利用される。乳酸値測定装置１は手首からでる汗を測定する。
【００３０】
図２及び図３は乳酸値測定装置の構造を示す模式平面図である。図２は乳酸値測定装置１の表面を示し、図３は乳酸値測定装置１の裏面を示す。図２に示すように、乳酸値測定装置１は腕時計と類似した形状になっている。乳酸値測定装置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値測定装置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。乳酸値測定装置１において固定バンド４が延在する方向をＹ方向とし、被検者２の腕が延在する方向をＸ方向とする。乳酸値測定装置１が被検者２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側にはゲルセンサーとしてのセンサーモジュール７が設置されている。センサーモジュール７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７は被検者２の皮膚に分泌された汗に含まれる乳酸を検出するデバイスである。乳酸値測定装置１において皮膚は被検査面であり、汗は被検査液である。センサーモジュール７は汗に含まれる乳酸による刺激により膨張または収縮する刺激応答性ゲルを内蔵するセンサーである。言い替えると、センサーモジュール７は汗に含まれる乳酸と反応し膨張または収縮する刺激応答性ゲルを内蔵するセンサーである。被検査液の所定の成分は乳酸に相当する。外装部３の裏面３ｂには、外部装置と通信するための通信コネクター８が設置されている。通信コネクター８には外部機器に繋がるコードと接触して通信を行う接点が配列されている。他にも、図示しない充電式蓄電池を充填するための電源コネクター９が設置されている。電源コネクター９は電力を入力するコネクターである。
【００３３】
図４は乳酸値測定装置の構造を示す分解斜視図である。図４に示すように、乳酸値測定装置１は＋Ｚ方向側から裏蓋１０、センサーモジュール７、回路ユニット１１、スペーサー１２、表示部６、表ケース１３の順に重ねて構成されている。裏蓋１０及び表ケース１３により外装部３が構成されている。そして、センサーモジュール７、回路ユニット１１、スペーサー１２及び表示部６等が外装部３に収納されている。
【００３４】
裏蓋１０は板状の部材であり、被検者２の皮膚と対面して接触する部材である。裏蓋１０は＋Ｘ方向側に四角形の第１窓部１０ａが設置され、第１窓部１０ａからセンサーモジュール７の一部が露出する。裏蓋１０は−Ｘ方向側に四角形の第２窓部１０ｂ及び第３窓部１０ｃが設置されている。第２窓部１０ｂは通信コネクター８が露出する場所であり、第３窓部１０ｃは電源コネクター９が露出する場所である。裏蓋１０の＋Ｘ方向側には蝶番１０ｄが設置されている。蝶番１０ｄの一方は表ケース１３と接続されている。裏蓋１０において−Ｘ方向側の側面には凹部１０ｅが設置されている。凹部１０ｅは裏蓋１０を閉じた状態に維持するときに用いられる。
【００３５】
センサーモジュール７は基板１４を備え、基板１４には第１端子１５及び第２端子１６が設置されている。第１端子１５及び第２端子１６はそれぞれ一対の端子の構成になっている。回路ユニット１１は回路基板１７を備えている。回路基板１７にはセンサーモジュール７及び表示部６を駆動し制御する電気回路１８が設置されている。電気回路１８は複数の半導体チップにより構成されている。他にも、回路基板１７には操作スイッチ５、通信コネクター８、電源コネクター９、充電式蓄電池２１が設置されている。充電式蓄電池２１は電源コネクター９と電気的に接続され、電源コネクター９を介して充電できる。
【００３６】
スペーサー１２は回路ユニット１１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１１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１２は回路基板１７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１２には複数の孔１２ａが設置され、操作スイッチ５が孔１２ａを貫通する。
【００３７】
表示部６はセンサーモジュール７が検出した乳酸値や測定の状況を表示する装置である。表示部６は電子データを画像にして表示可能であれば良く特に限定されず、液晶表示装置やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ）表示装置等を用いることができる。本実施形態では、例えば、表示部６にＯＬＥＤ表示装置を用いている。
【００３８】
操作スイッチ５は乳酸値測定装置１を操作するスイッチである。操作者は操作スイッチ５を操作して乳酸値の測定開始指示や測定条件等の各種指示入力を行う。表ケース１３には複数の孔１３ａが設置され、孔１３ａから操作スイッチ５及び表示部６が露出する。そして、裏蓋１０と表ケース１３とがセンサーモジュール７から表示部６の各部位を挟んで収納する。
【００３９】
図５はセンサーモジュールの構造を説明するための模式平面図である。図６はセンサーモジュールの構造を説明するための模式側面図である。図５及び図６に示すように、センサーモジュール７は基板１４を備え、基板１４上に第１電極２２及び第２電極２３が設置されている。第１電極２２は第１正電極２２ａ及び第１副電極２２ｂからなり、第１正電極２２ａと第１副電極２２ｂとの間は一定の距離が空いている。そして、第１正電極２２ａ及び第１副電極２２ｂは向かい合う側の形状が凹凸になっている。そして、凹部に凸部が入り込むことにより、第１正電極２２ａと第１副電極２２ｂとの距離が等距離のまま長く伸びている。基板１４上に第１電極２２が櫛歯状に設置されている。
【００４０】
第１正電極２２ａの凸部及び第１副電極２２ｂの凸部の間及び上に重ねて刺激応答性ゲル２４が設置されている。刺激応答性ゲル２４は、汗に対して反応する薬剤を含むゲル状のものである。そして、刺激応答性ゲル２４は汗に含まれる乳酸による刺激により膨張または収縮する。基板１４、第１電極２２及び刺激応答性ゲル２４等により第１検出部２５が構成されている。
【００４１】
刺激応答性ゲル２４は第１電極２２より厚くなっている。従って、刺激応答性ゲル２４が設置された場所では第１電極２２は刺激応答性ゲル２４から露出しないので、第１検出部２５では第１電極２２間の導電率を安定して測定することができる。
【００４２】
刺激応答性ゲル２４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。刺激応答性ゲル２４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。
【００４３】
刺激応答性ゲル２４を構成する材料の単量体としては、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
刺激応答性ゲル２４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。
【００４９】
刺激応答性ゲル２４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２４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。
【００５０】
刺激応答性ゲル２４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２４の長辺の長さは２０ｍｍである。刺激応答性ゲル２４を製造するとき、基板１４上に単量体、重合開始剤、架橋剤等を塗布して反応させる。塗布する材料の膜厚を精度良く管理することにより刺激応答性ゲル２４の厚みを精度良く形成することができる。
【００５１】
刺激応答性ゲル２４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２４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２４は収縮した状態になっている。刺激応答性ゲル２４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２４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２４の体積が膨張する。刺激応答性ゲル２４の形態が変化するので刺激応答性ゲル２４の導電率が変化する。従って、第１電極２２間の導電率を測定することにより刺激応答性ゲル２４中に浸透した乳酸の濃度を検出することができる。
【００５２】
第１検出部２５の−Ｙ方向側では基板１４上に第２電極２３が設置されている。第２電極２３は第２正電極２３ａ及び第２副電極２３ｂからなり、第２電極２３は第１電極２２と同様な形状になっている。第２正電極２３ａと第２副電極２３ｂとの間は一定の距離が空いている。そして、第２正電極２３ａ及び第２副電極２３ｂは向かい合う側の形状が凹凸になっている。そして、凹部に凸部が入り込むことにより、第２正電極２３ａと第２副電極２３ｂとの距離が等距離のまま長く伸びている。基板１４上に第２電極２３が櫛歯状に設置されている。基板１４、第２電極２３等により第２検出部２６が構成されている。
【００５３】
第１検出部２５と第２検出部２６との間には８本の支柱２７が設置されている。支柱２７は被検者２の皮膚が第１検出部２５及び第２検出部２６と接触しないように間隔をあけるスペーサーとして機能する。
【００５４】
基板１４において、第１検出部２５及び第２検出部２６が設置された面を表面１４ａとし、表面１４ａの反対側の面を裏面１４ｂとする。裏面１４ｂには第１正端子１５ａ及び第１副端子１５ｂからなる第１端子１５が設置されている。そして、基板１４は表面１４ａから裏面１４ｂにかけて複数の貫通電極１４ｃが設置されている。第１正電極２２ａと第１正端子１５ａとが貫通電極１４ｃにより接続されている。第１副電極２２ｂと第１副端子１５ｂとが貫通電極１４ｃにより接続されている。
【００５５】
同様に、裏面１４ｂには第２正端子１６ａ及び第２副端子１６ｂからなる第２端子１６が設置されている。そして、第２正電極２３ａと第２正端子１６ａとが貫通電極１４ｃにより接続されている。第２副電極２３ｂと第２副端子１６ｂとが貫通電極１４ｃにより接続されている。第１端子１５及び第２端子１６は回路ユニット１１の電気回路１８と図示しない配線により接続されている。
【００５６】
図７はセンサーモジュールの機能を説明するための模式図である。図７に示すように、乳酸値測定装置１を被検者２に設置するとき、裏蓋１０が被検者２と接触するときの被検者２側の面を被検査面２ａとする。被検査面２ａは汗腺が設置されている皮膚の表面である。基板１４と被検査面２ａとの間には支柱２７が設置されているので、被検査面２ａは第１検出部２５及び第２検出部２６に接触しない。
【００５７】
被検査面２ａから被検査液としての汗２８が供給される。そして、基板１４と被検査面２ａとの間に汗２８が充填される。汗２８が刺激応答性ゲル２４に到達すると刺激応答性ゲル２４は汗２８を吸収し、汗２８に含まれる乳酸と反応して膨張する。第２検出部２６においても第２電極２３間に汗２８が設置される。これにより、第２検出部２６では第２電極２３間の汗２８に電流が流れる。
【００５８】
図８は裏蓋の開閉構造を説明するための模式側面図である。図８に示すように、裏蓋１０は蝶番１０ｄを軸にして開閉する。裏蓋１０を開けたとき、センサーモジュール７が総て露出する。そして、操作者はセンサーモジュール７を着脱することができる。表ケース１３の−Ｘ方向側にはＸ方向に移動可能に設置された開閉摘み２９が設置されている。開閉摘み２９は図示しないバネにより＋Ｘ方向に付勢されている。開閉摘み２９の＋Ｘ方向側には２面が交差する凸部２９ａが設置されている。
【００５９】
蝶番１０ｄを軸にして裏蓋１０を閉める。このとき、開閉摘み２９の凸部２９ａが裏蓋１０の凹部１０ｅに挿入される。これにより、開閉摘み２９は裏蓋１０が閉じた状態を維持することができる。このように、第１検出部２５が設置されたセンサーモジュール７は回路ユニット１１と着脱可能に設置されている。従って、刺激応答性ゲル２４を付け替えることにより、刺激応答性ゲル２４が乳酸を含まない状態に容易に移行することができる。
【００６０】
図９は乳酸値測定装置の電気制御ブロック図である。図９に示すように、乳酸値測定装置１は乳酸値測定装置１の動作を制御する制御部としての電気回路１８を備えている。そして、電気回路１８はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ３０（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、各種情報を記憶する記憶部としてのメモリー３１とを備えている。測定部としてのインピーダンス測定部３２、測定部としてのＡ／Ｄ変換部３３（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｔａｌ）、表示部６、操作スイッチ５及び通信部３４は入出力インターフェイス３５及びデータバス３６を介してＣＰＵ３０に接続されている。
【００６１】
インピーダンス測定部３２は第１検出部２５の刺激応答性ゲル２４に設置された一対の第１電極２２に交流の電圧を印加し第１電極２２間に流れる電流を検出する。刺激応答性ゲル２４に含まれる乳酸の乳酸値に応じて刺激応答性ゲル２４のインピーダンスがかわる。インピーダンス測定部３２は刺激応答性ゲル２４に流れる電流を検出して、乳酸値に対応した刺激応答性ゲル２４のインピーダンスを検出する。
【００６２】
さらに、インピーダンス測定部３２は第２検出部２６に設置された一対の第２電極２３に交流の電圧を印加し第２電極２３間に流れる電流を検出する。汗２８に含まれる成分に応じて汗２８のインピーダンスがかわる。インピーダンス測定部３２は汗２８を流れる電流を検出して、汗２８のインピーダンスを検出する。つまり、インピーダンス測定部３２は第１電極２２間のインピーダンス及び第２電極２３間のインピーダンスを測定する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換部３３はインピーダンス測定部３２が検出した刺激応答性ゲル２４のインピーダンス及び汗２８のインピーダンスをアナログ信号からデジタルのデータ信号に変換して出力する部位である。Ａ／Ｄ変換部３３はインピーダンス測定部３２と接続され、インピーダンス測定部３２からインピーダンス信号を入力する。そして、Ａ／Ｄ変換部３３はデータ信号を入出力インターフェイス３５に出力する。
【００６４】
通信部３４は外部機器と通信する部位である。通信部３４は測定した乳酸値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。ケーブルを介して外部機器と通信するときには通信コネクター８にケーブルを設置して通信する。アンテナを設置して無線にて通信しても良く、発光装置及び受光装置を設置して光通信を行っても良い。
【００６５】
メモリー３１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、乳酸値測定装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト３７を記憶する記憶領域や、インピーダンスから導電率を算出するときに用いる係数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、導電率と乳酸値との関係を示す相関表３８のデータを記憶するための記憶領域が設定される。相関表３８は第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率と汗２８に含まれる乳酸の量との関係を示す。他にも、ＣＰＵ３０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。
【００６６】
ＣＰＵ３０は、メモリー３１内に記憶されたプログラムソフトに従って、乳酸値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ＣＰＵ３０は測定部としての導電率演算部４０及び演算部としての乳酸値演算部４１を有する。導電率演算部４０はＡ／Ｄ変換部３３からインピーダンスのデータ信号を入力する。そして、導電率演算部４０はインピーダンスのデータと所定の係数をもちいて導電率を演算する。この所定の係数は第１電極２２、第２電極２３及び刺激応答性ゲル２４の形状により決定される。そして、乳酸値演算部４１は導電率及び相関表３８を参照して乳酸値を演算する。つまり、乳酸値演算部４１はインピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０が測定した第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率と相関表３８とを用いて汗２８に含まれる乳酸の濃度を演算する。
【００６７】
他にも、ＣＰＵ３０はインピーダンス測定部３２が第１電極２２及び第２電極２３に出力する電圧値を制御する。また、ＣＰＵ３０は乳酸値演算部４１が演算した乳酸値を表示部６に出力する制御を行う。さらに、ＣＰＵ３０は操作スイッチ５から入力された信号に応じて乳酸値測定装置１の動作を制御する。さらに、ＣＰＵ３０は通信部３４を駆動して外部機器に乳酸値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。
【００６８】
図１０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１０に示すように、インピーダンス測定部３２は電源部４２、電流計４３及びスイッチ４４を備えている。電源部４２は第１端子４２ａ及び第２端子４２ｂ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４２はＣＰＵ３０と接続されており、ＣＰＵ３０により電圧と周波数とが制御されている。電流計４３も第１端子４３ａ及び第２端子４３ｂの２端子を有し、電源部４２の第１端子４２ａは電流計４３の第１端子４３ａと接続されている。電源部４２の第２端子４２ｂは第１正電極２２ａ及び第２正電極２３ａと接続されている。
【００６９】
スイッチ４４は第１端子４４ａ、第２端子４４ｂ及び第３端子４４ｃの３端子を有する。そして、スイッチ４４は第１端子４４ａと第２端子４４ｂとを短絡するか第１端子４４ａと第３端子４４ｃとを短絡することができる。第２端子４４ｂは第１副電極２２ｂと接続され、第３端子４４ｃは第２副電極２３ｂと接続されている。
【００７０】
スイッチ４４が第１端子４４ａと第２端子４４ｂとを短絡するとき、電源部４２は第１電極２２間に交流電圧を供給する。そして、電流計４３は第１電極２２間に流れる電流を検出する。スイッチ４４が第１端子４４ａと第３端子４４ｃとを短絡するとき、電源部４２は第２電極２３間に交流電圧を供給する。そして、電流計４３は第２電極２３間に流れる電流を検出する。スイッチ４４はＣＰＵ３０と接続されており、ＣＰＵ３０の指示信号に基づいて切替を行う。
【００７１】
インピーダンス測定部３２には除算回路４５及び出力端子４６が設置され、電源部４２の電圧を示す電圧信号が除算回路４５に出力される。さらに、電流計４３が検出した電流を示す電流信号も除算回路４５に出力される。除算回路４５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４６に出力する。このように、インピーダンス測定部３２は第１電極２２間のインピーダンス及び第２電極２３間のインピーダンスを測定して出力する。
【００７２】
電源部４２が各電極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、電源部４２が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を精度良く測定できない。本実施形態では電源部４２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。
【００７３】
インピーダンス測定部３２ではスイッチ４４で回路を切り替えることにより、電源部４２及び電流計４３が第１検出部２５のインピーダンス及び第２検出部２６のインピーダンスを検出している。従って、測定系の構成を簡素化することができる。刺激応答性ゲル２４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３２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３２と第１電極２２及び第２電極２３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。
【００７４】
図１１は第１電極における電界を説明するための模式図である。図１１に示すように、第１検出部２５では基板１４上に第１正電極２２ａ及び第１副電極２２ｂが並べて設置されている。第１正電極２２ａ及び第１副電極２２ｂは刺激応答性ゲル２４に覆われている。スイッチ４４が第１端子４４ａと第２端子４４ｂとを短絡するとき、第１正電極２２ａと第１副電極２２ｂとの間に電流４７が流れる。電源部４２は交流電源なので、電流４７が流れる向きは所定の周波数で切り替わる。
【００７５】
第１電極２２間に生ずる電界は第１電極２２間に集中し第１電極２２から離れた場所には生じないので、刺激応答性ゲル２４は厚くする必要がない。しかし、刺激応答性ゲル２４の厚みは第１電極２２より厚くして電極間では第１電極２２を覆うのが好ましい。第１電極２２の厚みより刺激応答性ゲル２４の厚みが薄いとき、第１電極２２間に流れる電流には刺激応答性ゲル２４を通過した電流と汗２８を通過した電流とが含まれる。従って、刺激応答性ゲル２４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２２の厚みを５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下にして、刺激応答性ゲル２４の厚みを１００ｎｍ以上１ｍｍ以下にした。
【００７６】
図１２は第２電極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、第２検出部２６では基板１４上に第２正電極２３ａ及び第２副電極２３ｂが並べて設置され、第２正電極２３ａ及び第２副電極２３ｂは汗２８に覆われている。スイッチ４４が第１端子４４ａと第３端子４４ｃとを短絡するとき、第２正電極２３ａと第２副電極２３ｂとの間に電流４７が流れる。電源部４２は交流電源なので、電流４７が流れる向きは所定の周波数で切り替わる。
【００７７】
第２電極２３を用いて検出する汗２８の導電率は、刺激応答性ゲル２４に含まれる汗２８の導電率と同じであることが好ましい。従って、第１検出部２５と第２検出部２６とは近い場所に設置されるのが好ましい。
【００７８】
図１３は刺激応答性ゲルのインピーダンスの周波数特性を示す図である。図１３において、縦軸は刺激応答性ゲル２４のインピーダンスを示し、横軸は電源部４２が出力する交流電圧の周波数を示す。縦軸のインピーダンスは図中上側が下側より高い値になっており、対数目盛になっている。横軸の周波数は図中右側が左側より高い値になっており、対数目盛になっている。第１特性線４８は交流電圧の周波数に対する刺激応答性ゲル２４のインピーダンスの特性を示している。
【００７９】
交流電圧の周波数が１ＫＨｚ以下のとき第１電極２２の電極界面の電気二重層のインピーダンスが支配的になっている。電気二重層は容量成分として作用する。電気二重層の静電容量は非常に大きいため、低周波におけるインピーダンスが高くなっている。交流電圧の周波数が１ＭＨｚ以上のとき刺激応答性ゲル２４の誘電成分や、第１電極２２からインピーダンス測定部３２に至る系全体の誘導成分が影響している。このため、インピーダンスが小さくなっている。第１電極２２の電極間距離や電極面積によって、周波数特性は異なるが、刺激応答性ゲル２４のインピーダンスを精度良く得るためには交流電圧の周波数は１ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下にしてインピーダンス測定を行うことが望ましい。さらには、交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚにしてインピーダンス測定を行うことが望ましい。１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚでは容量成分の影響をさらに小さくすることができる。
【００８０】
図１４は刺激応答性ゲルの電圧に対する電流の位相差の周波数特性を示す図である。図１４において、縦軸は刺激応答性ゲル２４の電圧に対する電流の位相差を示し、横軸は電源部４２が出力する交流電圧の周波数を示す。縦軸は中央を０度とし、図中上側が下側より高い値になっている。横軸の周波数は図中右側が左側より高い値になっており、対数目盛になっている。第２特性線４９は交流電圧の周波数に対する刺激応答性ゲル２４の電圧に対する電流の位相差の特性を示している。交流電圧の周波数が１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下のとき刺激応答性ゲル２４の電圧に対する電流の位相差が０度になっている。従って、交流電圧の周波数を１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下にすることにより電圧に対する電流の位相差が０度となる条件で刺激応答性ゲル２４のインピーダンスを計測できるため、位相情報を取得する必要がない。その結果、インピーダンスを容易に算出することができる。本実施形態では、例えば、交流電圧の周波数を１００ＫＨｚに設定した。
【００８１】
図１５は刺激応答性ゲル及び汗のインピーダンスの周波数特性を示す図である。図１５における縦軸と横軸は図１３と同じになっている。第３特性線５０は交流電圧の周波数に対する汗２８のインピーダンスの特性を示している。尚、この汗２８は人工汗であり、汗の成分と同じになるように調整したものである。
【００８２】
インピーダンス測定部３２はスイッチ４４を切り替えて第２電極２３に交流電圧を印加する。第３特性線５０においても第１特性線４８と同様に、交流電圧の周波数を１０ＫＨｚ〜１ＭＨｚにすることにより容量成分及び誘導成分の影響を小さくすることができる。
【００８３】
インピーダンス測定部３２の出力端子４６はＡ／Ｄ変換部３３と接続されている。そして、インピーダンス測定部３２が刺激応答性ゲル２４及び汗２８のインピーダンスを検出してＡ／Ｄ変換部３３にインピーダンス信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部３３は、インピーダンス信号をデジタルデータのデータ信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部３３はインピーダンスのデータを入出力インターフェイス３５及びデータバス３６を介して導電率演算部４０に出力する。
【００８４】
導電率演算部４０はインピーダンスを示すデータ信号から導電率を演算する。インピーダンス測定部３２、Ａ／Ｄ変換部３３及び導電率演算部４０等により測定部が構成されている。そして、測定部は第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率を測定する。
【００８５】
乳酸値演算部４１は刺激応答性ゲル２４の導電率及び汗２８の導電率を用いて刺激応答性ゲル２４の重量の変化率を演算する。次に、乳酸値演算部４１は刺激応答性ゲル２４の重量の変化率と相関表３８とを用いて乳酸の濃度を演算する。図１６は導電率比と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示す図である。図１６において縦軸は刺激応答性ゲル２４の重量変化率を示し、横軸は刺激応答性ゲル２４の導電率と汗２８の導電率比を示す。刺激応答性ゲル２４の導電率をσgとし、汗２８の導電率をσSとする。横軸の導電率比はσgをσSで除算した物である。
【００８６】
乳酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムを含む人工汗における導電率比と重量変化率との関係が図に示す関係になる。そして、図が示すように塩化ナトリウムの濃度が５倍、１０倍に変化するときにも人工汗における導電率の比と重量変化率との関係が変化しない。同様に、塩化カリウムの濃度が５倍、１０倍に変化するときにも人工汗における導電率の比と重量変化率との関係が変化しないことが確認されている。
【００８７】
図１７は導電率の演算値と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示す図である。図１７において縦軸は刺激応答性ゲル２４の重量変化率を示し、横軸は刺激応答性ゲル２４及び導電率と汗２８の導電率を用いた演算値を示す。横軸の演算値はσS／（σS−σg）である。図に示すように、刺激応答性ゲル２４の重量変化率と演算値とは線形の関係になる。従って、刺激応答性ゲル２４の重量をＭGel、α及びβを定数とするとき、ＭGelは次式で表される。
ＭGel＝ασS／（σS−σg）＋β…（式１）
予備実験にて（式１）のα及びβを演算する。そして、測定時のσg及びσSを（式１）に代入することにより刺激応答性ゲル２４の重量の変化を演算できる。
【００８８】
図１８は乳酸ナトリウム濃度と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示す図である。図１８において縦軸は刺激応答性ゲル２４の重量変化率を示し、横軸は乳酸ナトリウム濃度を示す。縦軸では図中上側が下側より値が高くなっている。横軸では図中右側が左側より値が高くなっている。第４特性線５１は乳酸ナトリウム濃度と刺激応答性ゲルの重量変化率の関係を示している。第４特性線５１は円弧状の曲線であり、乳酸ナトリウム濃度が大きくなるにつれて、刺激応答性ゲル２４の重量変化率が高くなることを示している。
【００８９】
第４特性線５１は刺激応答性ゲル２４の成分を変えることにより変化する線である。従って、予備実験にて第４特性線５１を演算しておくことにより、測定時には重量変化率の演算値を用いて乳酸ナトリウム濃度を演算することができる。
【００９０】
図１９は乳酸ナトリウム濃度と演算値の関係を示す図である。図１９において縦軸は乳酸ナトリウム濃度を示し、横軸はσS／（σS−σg）の演算値を示す。縦軸では図中上側が下側より値が高くなっている。横軸では図中右側が左側より値が高くなっている。第５特性線５２はσS／（σS−σg）の演算値と乳酸ナトリウム濃度の関係を示している。第５特性線５２は円弧状の曲線であり、σS／（σS−σg）の演算値が大きくなるにつれて、乳酸ナトリウム濃度が高くなることを示している。
【００９１】
第５特性線５２は刺激応答性ゲル２４の成分を変えることにより変化する線である。従って、予備実験にて第５特性線５２を演算しておくことにより、測定時には重量変化率の演算値を用いて乳酸ナトリウム濃度を演算することができる。尚、第４特性線５１と第５特性線５２とのうちどちらか一方を用いて乳酸ナトリウム濃度を演算できる。
【００９２】
図２０は相関表の表形式を説明するための図である。図２０に示す相関表３８は第５特性線５２を示している。相関表３８ではσS／（σS−σg）の値と乳酸ナトリウム濃度の値が対になって設定されている。σS／（σS−σg）の値は等間隔に設定され、各σS／（σS−σg）の値に対応する乳酸ナトリウム濃度の値が設定されている。従って、σS／（σS−σg）の値を演算した後で、乳酸ナトリウム濃度を演算することができる。
【００９３】
次に上述した乳酸値測定装置１を用いた乳酸値測定方法について説明する。まず、被検者２は乳酸値測定装置１を被検者２に設置する。そして、被検者２は被検査面２ａから汗２８を分泌する。これにより、一部の汗２８が刺激応答性ゲル２４に吸収され、一部の汗２８が第２電極２３を濡らす。
【００９４】
次に、インピーダンス測定部３２が第１電極２２に交流電圧を印加して第１電極２２間に流れる電流を検出する。そして、インピーダンス測定部３２は刺激応答性ゲル２４のインピーダンスを示すインピーダンス信号を出力する。次に、インピーダンス測定部３２が第２電極２３に交流電圧を印加して第２電極２３間に流れる電流を検出する。そして、インピーダンス測定部３２は汗２８のインピーダンスを示すインピーダンス信号を出力する。
【００９５】
次に、Ａ／Ｄ変換部３３はインピーダンス信号をデジタルデータに変換する。そして、インピーダンスのデータを導電率演算部４０に出力する。次に、導電率演算部４０がインピーダンスを示すデータ信号から刺激応答性ゲル２４の導電率及び汗２８の導電率を演算する。続いて、乳酸値演算部４１は刺激応答性ゲル２４の導電率及び汗２８の導電率を用いて刺激応答性ゲル２４の重量変化率を演算する。次に、乳酸値演算部４１は刺激応答性ゲル２４の重量変化率と相関表３８とを用いて乳酸の濃度を演算する。以上の工程により乳酸値測定装置１は汗２８に含まれる乳酸の濃度を検出する。
【００９６】
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、乳酸値測定装置１は第１検出部２５、第２検出部２６、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０を備えている。第１検出部２５では刺激応答性ゲル２４が第１電極２２間に設置されている。この刺激応答性ゲル２４は汗２８の乳酸に反応する。第２検出部２６では汗２８が第２電極２３間に設置される。そして、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は第１電極２２間の導電率を測定する。さらに、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は第２電極２３間の導電率を測定する。
【００９７】
汗２８には乳酸に加えて乳酸の成分以外の成分も含まれている。そして、刺激応答性ゲル２４は汗２８の乳酸に反応して導電率が変化する。インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は第１電極２２間の導電率を測定する。そして、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は乳酸の濃度に強く反応する刺激応答性ゲル２４が汗２８を含んだときの導電率を測定する。一方、第２電極２３間には汗２８があって刺激応答性ゲル２４がない形態である。そして、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は第２電極２３間の導電率を測定して汗２８の導電率を測定する。
【００９８】
従って、第１電極２２間の導電率と第２電極２３間の導電率とを用いることにより、乳酸値測定装置１は第１電極２２間の導電率から乳酸以外の成分の導電率の影響を低減することができる。その結果、汗２８に含まれる乳酸の濃度を精度良く測定することができる。
【００９９】
（２）本実施形態によれば、乳酸値測定装置１は電源部４２及び電流計４３を備えている。電源部４２は第１電極２２間及び第２電極２３間に交流電圧を供給する。そして、電流計４３は第１電極２２間に流れる電流及び第２電極２３間に流れる電流を検出する。従って、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率を測定することができる。
【０１００】
第１電極２２及び第２電極２３の表面には水分子による電気二重層が形成される。そして、電源部４２が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を精度良く測定できない。本実施形態では電源部４２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。
【０１０１】
（３）本実施形態によれば、乳酸値測定装置１は乳酸値演算部４１及びメモリー３１を備えている。メモリー３１は相関表３８を記憶し、相関表３８は第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率と乳酸の濃度との関係を示す。そして、乳酸値演算部４１は汗２８に含まれる乳酸の濃度を演算する。このとき、乳酸値演算部４１はインピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０が測定する第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率と相関表３８とを用いている。
【０１０２】
第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率と乳酸の濃度との関係が非線形であるときにも相関表３８に第１電極２２間の導電率及び第２電極２３間の導電率と乳酸の濃度との関係を示すことができる。従って、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は確実に汗２８に含まれる乳酸の濃度を演算することができる。
【０１０３】
（４）本実施形態によれば、電源部４２が出力する交流電圧の周波数は１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下である。交流電圧の周波数が１０ＫＨｚ未満のとき、電極と被検査液との界面にできる電気二重層の影響をうけるので測定する導電率の精度が低下する。交流電圧の周波数が１ＭＨｚを超えるとき、刺激応答性ゲル２４の電気容量成分の影響をうけるので測定する導電率の精度が低下する。交流電圧の周波数が１０ＫＨｚ以上１ＭＨｚ以下のとき電気二重層の影響も刺激応答性ゲル２４の電気容量成分の影響も受け難いので精度良く導電率を測定することができる。
【０１０４】
（５）本実施形態によれば、センサーモジュール７の基板１４上に第１電極２２が設置され、第１電極２２は櫛歯状になっている。そして、刺激応答性ゲル２４が第１電極２２上に設置されている。従って、櫛歯状の第１電極２２間には刺激応答性ゲル２４が位置しているので、インピーダンス測定部３２及び導電率演算部４０は第１電極２２間の導電率を測定することができる。そして、第１検出部２５は基板１４上に第１電極２２及び刺激応答性ゲル２４を重ねて設置する簡易な構造なので生産性良く乳酸値測定装置１を製造することができる。
【０１０５】
（６）本実施形態によれば、刺激応答性ゲル２４の厚みは第１電極２２より厚くなっている。従って、第１電極２２は刺激応答性ゲル２４から露出しないので、第１検出部２５では第１電極２２間の刺激応答性ゲル２４の導電率を安定して測定することができる。
【０１０６】
（７）本実施形態によれば、第１検出部２５が設置されたセンサーモジュール７はインピーダンス測定部３２が設置された回路ユニット１１と着脱可能に設置されている。従って、刺激応答性ゲル２４を付け替えることにより、刺激応答性ゲル２４を乳酸を含まない状態に容易に移行することができる。
【０１０７】
（第２の実施形態）
次に、乳酸値測定装置に設置されるセンサーモジュールの一実施形態について図２１〜図２３を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、センサーモジュールの構造が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１０８】
図２１はセンサーモジュールの構造を示す概略斜視図である。すなわち、本実施形態では、図２１に示すように乳酸値測定装置５５に設置されたセンサーモジュール５６は第１基板５７及び第２基板５８を備えている。第１基板５７及び第２基板５８は互いに対向して配置されており、第１基板５７と第２基板５８との間に刺激応答性ゲル５９が設置されている。
【０１０９】
図２２はセンサーモジュールの構造を示す模式側面図である。図２２に示すように、第１基板５７上の＋Ｙ方向側に第１正電極６０ａが設置され、−Ｙ方向側に第２正電極６１ａが設置されている。そして、第２基板５８上の＋Ｙ方向側に第１副電極６０ｂが設置され、−Ｙ方向側に第２副電極６１ｂが設置されている。第１正電極６０ａと第１副電極６０ｂとは互いに対向して配置され、第１正電極６０ａと第１副電極６０ｂとで第１電極６０を構成している。同様に、第２正電極６１ａと第２副電極６１ｂとは互いに対向して配置され、第２正電極６１ａと第２副電極６１ｂとで第２電極６１を構成している。
【０１１０】
刺激応答性ゲル５９は第１電極６０に挟まれており、刺激応答性ゲル５９及び第１電極６０等により第１検出部６２が構成されている。また、第２電極６１等により第２検出部６３が構成されている。第１基板５７と第２基板５８との間に汗２８が浸入するとき、汗２８が刺激応答性ゲル５９及び第２電極６１間に浸入する。
【０１１１】
これにより、刺激応答性ゲル５９は膨潤する。インピーダンス測定部３２は第１電極６０間に交流電圧を印加して刺激応答性ゲル５９のインピーダンスを検出する。さらに、インピーダンス測定部３２は第２電極６１間に交流電圧を印加して汗２８のインピーダンスを検出する。
【０１１２】
図２３はセンサーモジュールの構造を示す模式平面図である。図２３に示すように、刺激応答性ゲル５９の面積が第１電極６０よりも広くなっている。そして、刺激応答性ゲル５９は第１電極６０を覆っている。刺激応答性ゲル５９が収縮したときにも刺激応答性ゲル５９の面積は第１電極６０よりも広くなっている。そして、刺激応答性ゲル５９は第１電極６０を覆っている。
【０１１３】
従って、刺激応答性ゲル５９が収縮及び膨張して変化するときにも第１電極６０が刺激応答性ゲル５９と接触する面積が変わらないようにすることができる。その結果、刺激応答性ゲル５９の収縮及び膨張により第１電極６０間の導電率の測定精度が低下することを抑制することができる。
【０１１４】
第１正電極６０ａと第１副電極６０ｂとの間隔は狭いことが好ましい。電極間隔を狭くすることにより乳酸の濃度の変化に対する刺激応答性ゲル５９の応答速度を上げることができる。また、電極間隔を狭くすることによりインピーダンスを正確に測定することができる。第１正電極６０ａと第１副電極６０ｂとの間隔は１００μｍ以下が好ましい。
【０１１５】
（第３の実施形態）
次に、乳酸値測定装置に設置されるセンサーモジュールの一実施形態について図２４及び図２５を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、センサーモジュールの構造が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１１６】
図２４はセンサーモジュールの構造を示す模式側面図である。すなわち、本実施形態では、図２４に示すように乳酸値測定装置６６に設置されたセンサーモジュール６７は基板６８を備えている。基板６８上には第１電極６９、第２電極７０及び刺激応答性ゲル７１が設置されている。第１電極６９は刺激応答性ゲル７１に覆われている。刺激応答性ゲル７１及び第１電極６９等により第１検出部７２が構成されている。また、第２電極７０等により第２検出部７３が構成されている。
【０１１７】
そして、刺激応答性ゲル７１の厚みは第１電極６９より厚くなっている。従って、第１電極６９は刺激応答性ゲル７１から露出しないので、第１検出部７２では第１電極６９間の刺激応答性ゲル７１のインピーダンスを安定して測定することができる。
【０１１８】
図２５はセンサーモジュールの構造を示す模式平面図である。図２５に示すように、第１検出部７２では第１電極６９を構成する第１正電極６９ａと第１副電極６９ｂとが交互に配置されている。そして、刺激応答性ゲル７１が第１電極６９を覆って設置されている。第２検出部７３では第２電極７０を構成する第２正電極７０ａと第２副電極７０ｂとが交互に配置されている。
【０１１９】
基板６８と被検査面２ａとの間に汗２８が浸入するとき、汗２８が刺激応答性ゲル７１及び第２電極７０間に浸入する。これにより、刺激応答性ゲル７１は膨潤する。インピーダンス測定部３２は第１電極６９間に交流電圧を印加して刺激応答性ゲル７１のインピーダンスを検出する。さらに、インピーダンス測定部３２は第２電極７０間に交流電圧を印加して汗２８のインピーダンスを検出する。以降の測定手順は第１の実施形態と同じであり、説明を省略する。第１電極６９及び第２電極７０は個数が多い方が良い。インピーダンスの検出値におけるＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【０１２０】
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２４は汗２８に含まれる乳酸に反応した。他にも、塩化ナトリウム、塩化カリウム、マグネシウム、尿素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２８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、尿に含まれる特定の物質の濃度を検出することができる。
【０１２１】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、乳酸値測定装置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、操作者が乳酸値測定装置に被検査液を供給しても良い。また、センサーモジュール７を複数設置しても良い。複数の被検査液における特定物質の濃度を同時に検査することができる。
【０１２２】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、相関表３８ではσS／（σS−σg）の値と乳酸ナトリウム濃度の値が対になって設定されていた。他にも、相関表はσg／σSの値と乳酸ナトリウム濃度の値が対になって設定されても良い。このときにも導電率から乳酸値を演算することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１，５５，６６…測定装置としての乳酸値測定装置、１４，６８…基板、２２，６０…第１電極、２３…第２電極、２４，５９，７１…刺激応答性ゲル、２５…第１検出部、２６…第２検出部、２８…被検査液としての汗、３１…記憶部としてのメモリー、３２…測定部としてのインピーダンス測定部、３３…測定部としてのＡ／Ｄ変換部、３８…相関表、４０…測定部としての導電率演算部、４１…演算部としての乳酸値演算部、４２…電源部、４３…電流計。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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