表面ガス採取装置
【課題】短時間で効率良く表面ガスを採取することのできる表面ガス採取装置を提供する。
【解決手段】表面ガス採取装置１は、円筒状の筒状部材１１と、筒状部材１１内でその軸方向に移動可能に設けられる可動部材１２と、を備え、筒状部材１１と、可動部材１２と、皮膚表面Ｓａとにより表面ガスの採取室１４を構成した。可動部材１２を、採取室１４の体積を変化させることによりその圧力を変更可能に形成した。そして、採取室１４を、可動部材１２の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが筒状部材１１に設けられた導出口２１を介して表面ガス貯留室３１に導出されるように形成した。
【解決手段】表面ガス採取装置１は、円筒状の筒状部材１１と、筒状部材１１内でその軸方向に移動可能に設けられる可動部材１２と、を備え、筒状部材１１と、可動部材１２と、皮膚表面Ｓａとにより表面ガスの採取室１４を構成した。可動部材１２を、採取室１４の体積を変化させることによりその圧力を変更可能に形成した。そして、採取室１４を、可動部材１２の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが筒状部材１１に設けられた導出口２１を介して表面ガス貯留室３１に導出されるように形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面ガス採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体（主に人体）の皮膚表面等から放出される微量のガス（表面ガス）を採取し、その成分分析を行うことで被測定者の健康状態等を把握することが行われている。こうした表面ガス採取装置として、表面ガスを採取する空間（採取室）の圧力を外気圧と略同じ状態にして採取するもの（例えば、特許文献１参照）と、採取室の圧力を外気圧に比べて低い状態にして採取するもの（例えば、特許文献２参照）とが知られている。そして、特許文献２のように採取室の圧力を外気圧に比べて低くする、すなわち採取室を陰圧にする表面ガス採取装置では、皮膚表面からの表面ガスの放出が促進されることで、短時間で表面ガスを採取することができるといった利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４７４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に記載の表面ガス採取装置は、皮膚表面との間で採取室を構成する半球状のチャンバーと、チャンバーに三方活栓等のバルブを介して接続されたシリンダと、シリンダ内に挿入されるピストンとを備えている。この表面ガス採取装置を用いて表面ガスを採取する際には、先ずチャンバーの開口部を皮膚表面に密着させ、予めシリンダ内に充填されたキャリアガスをチャンバーに送出して採取室（チャンバー内）の空気をキャリアガスに置換する。そして、チャンバーからキャリアガスを一定量シリンダ内に戻し、採取室を陰圧にした状態で一定時間保持してから、採取室に放出された表面ガスをシリンダ内に吸引する構成となっている。
【０００５】
このように上記特許文献２の構成では、陰圧にした状態の採取室からさらに表面ガスを含む内部のガスをシリンダ内に吸引することで表面ガスを採取するため、採取室に多くの表面ガスが残留し易くなる。したがって、従来の構成では、効率的に表面ガスを採取することができず、この点においてなお改善の余地があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、短時間で効率良く表面ガスを採取することのできる表面ガス採取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、筒状部材と、前記筒状部材内で該筒状部材の軸方向に移動可能に設けられる可動部材と、前記筒状部材及び前記可動部材を含む要素により構成される表面ガスの採取室に設けられ、表面ガスを貯留する表面ガス貯留室を該採取室に接続するための導出口と、前記導出口を介した前記採取室と前記表面ガス貯留室との間のガスの移動を制御する導出口開閉手段と、を備え、前記可動部材は、前記筒状部材内で軸方向に移動して前記採取室の体積を変化させることにより該採取室の圧力を変更可能に形成され、前記採取室は、前記可動部材の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが前記導出口から前記表面ガス貯留室に導出されるように形成されたことを特徴とする。
【０００８】
前記表面ガス採取装置において、前記導出口開閉手段は、前記採取室側から前記表面ガス貯留室側へのガスの移動を許容する一方、前記表面ガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を規制するように構成されることが好ましい。
【０００９】
前記表面ガス採取装置において、前記採取室のガスを前記表面ガス貯留室に吸引する表面ガス吸引手段を備えることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記採取室に設けられ、キャリアガスを貯留するキャリアガス貯留室を該採取室に接続するための導入口と、前記導入口を介した前記採取室と前記キャリアガス貯留室との間のガスの移動を制御する導入口開閉手段とを備えることが好ましい。
【００１０】
前記表面ガス採取装置において、前記導入口開閉手段は、前記採取室側から前記キャリアガス貯留室側へのガスの移動を規制する一方、前記キャリアガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を許容するように構成されることが好ましい。
【００１１】
前記表面ガス採取装置において、前記キャリアガス貯留室に貯留されたキャリアガスを前記採取室に送出するキャリアガス送出手段を備えることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記採取室の圧力を検出する圧力センサを備えることが好ましい。
【００１２】
前記表面ガス採取装置において、時間を計測するタイマを備えることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記可動部材を移動させる駆動装置と、前記採取室の圧力を検出する圧力センサ、及び時間を計測するタイマの少なくとも一方と、前記圧力センサ及び前記タイマの少なくとも一方の出力に基づいて前記駆動装置の作動を制御する制御装置と、を備えることが好ましい。
【００１３】
前記表面ガス採取装置において、前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記筒状部材の一端側の開口部が接触する生体の皮膚とにより構成されることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記筒状部材の一端側の開口部を閉塞する蓋部材を備え、前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記蓋部材とにより構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、短時間で効率良く表面ガスを採取することのできる表面ガス採取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の表面ガス採取装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１実施形態の表面ガス採取装置の概略構成を示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）第１実施形態の表面ガス採取装置による表面ガスの採取動作を示す模式図。
【図４】第２実施形態の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【図５】第３実施形態の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【図６】別例の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【図７】別例の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す表面ガス採取装置１は、人体の皮膚表面から放出される表面ガスを直接採取するものである。同図に示すように、表面ガス採取装置１は、被測定者の測定部位（本実施形態では、腕）Ｓに装着される採取ユニット２と、本体ユニット３とを備えている。採取ユニット２と本体ユニット３とは、ガスの流路となる第１通気管５及び第２通気管６と、制御信号等を伝達するための信号線７とを介して接続されている。
【００１７】
採取ユニット２は略円柱状に形成されており、採取ユニット２の外周には帯状に形成された一対のバンド８がそれぞれ固定されている。各バンド８の先端部には、それぞれ面ファスナー９ａ，９ｂが設けられている。そして、採取ユニット２は、バンド８により測定部位Ｓを取り巻いた状態で面ファスナー９ａ，９ｂ同士を接触させることより、測定部位Ｓに装着されるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、採取ユニット２は、両端が開口した円筒状の筒状部材１１と、筒状部材１１内でその軸方向に移動可能に収容される可動部材１２と、可動部材１２を移動させる駆動装置１３とを備えている。そして、本実施形態では、可動部材１２と、筒状部材１１と、測定部位Ｓの皮膚表面Ｓａとによって、皮膚表面Ｓａから放出される表面ガスを採取する採取室１４が構成されるようになっている。
【００１９】
詳述すると、筒状部材１１には、その内外を連通する導出口２１及び導入口２２が形成されている。なお、本実施形態では、導出口２１及び導入口２２は、筒状部材１１の一端（図２における下端）近傍に形成されている。また、導出口２１と導入口２２とは、筒状部材１１の中心を挟んで互いに対向する位置に形成されている。そして、導出口２１には第１通気管５の一端が接続され、導入口２２には第２通気管６の一端が接続されている。また、筒状部材１１の内周面には、軸方向に延びる一対のレール部２３が、導出口２１及び導入口２２の近傍にそれぞれ形成されている。
【００２０】
可動部材１２は、筒状部材１１内で軸方向に移動して採取室１４の体積を変化することにより、内部の圧力を変更可能に形成されている。具体的には、可動部材１２は、筒状部材１１の内径と略等しい外径を有する円板状に形成されるとともに、可動部材１２の外周縁には、各レール部２３に嵌合する嵌合凹部２４が形成されている。そして、可動部材１２の外周面は、その全周に亘って筒状部材１１の内周面に密着しており、筒状部材１１と可動部材１２との間を介したガスの移動が遮断されるように形成されている。これにより、可動部材１２の移動に伴って採取室１４の圧力が変更されるようになっている。
【００２１】
また、可動部材１２の板厚は、可動部材１２が皮膚表面Ｓａに接触した状態で、第１及び第２通気管５，６を閉塞するような厚みに形成されている（図３（ａ）参照）。さらに、可動部材１２の皮膚表面Ｓａとの対向面には、収容凹部２５が形成されており、収容凹部２５に採取室１４の圧力を検出する圧力センサ２６が設けられている。
【００２２】
駆動装置１３は、筒状部材１１の他端（図２における上端）に固定されるモータ２７と、モータ２７により回転される回転筒２８と、回転筒２８内に螺合するネジ軸２９とを備えている。ネジ軸２９は、可動部材１２の略中央に固定されている。そして、可動部材１２は、モータ２７により回転筒２８の回転に伴ってネジ軸２９が回転筒２８から出没することにより、筒状部材１１の軸方向に沿って移動するようになっている。
【００２３】
本体ユニット３は、採取室１４に放出された表面ガスを貯留する表面ガス貯留室３１と、採取室１４に供給するキャリアガスを貯留するキャリアガス貯留室３２と、駆動装置１３の作動を制御する制御装置３３とを備えている。なお、本実施形態のキャリアガスには、窒素ガス等の不活性ガスが採用されている。また、表面ガス貯留室３１及びキャリアガス貯留室３２は、それぞれ箱状の容器により構成されている。
【００２４】
表面ガス貯留室３１には、第１通気管５の他端が接続されており、表面ガス貯留室３１は、第１通気管５及び導出口２１を介して採取室１４に連通されている。そして、第１通気管５の途中には、導出口開閉手段としての第１逆流防止弁３５が設けられている。第１逆流防止弁３５は、採取室１４側から表面ガス貯留室３１側へのガスの移動を許容する一方、表面ガス貯留室３１側から採取室１４側へのガスの移動を規制するように構成されている。
【００２５】
また、表面ガス貯留室３１には、表面ガス吸引手段としての吸引ポンプ３６が接続されている。吸引ポンプ３６は、制御装置３３によりその動作が制御され、採取室１４内部のガスを表面ガス貯留室３１に吸引するようになっている。
【００２６】
キャリアガス貯留室３２には、第２通気管６の他端が接続されており、キャリアガス貯留室３２は、第２通気管６及び導入口２２を介して採取室１４に連通されている。そして、第２通気管６の途中には、導入口開閉手段としての第２逆流防止弁３７が設けられている。第２逆流防止弁３７は、採取室１４側からキャリアガス貯留室３２側へのガスの移動を規制する一方、キャリアガス貯留室３２側から採取室１４側へのガスの移動を許容するように構成されている。
【００２７】
また、キャリアガス貯留室３２には、キャリアガス送出手段としての送出ポンプ３８が接続されている。送出ポンプ３８は、制御装置３３によりその動作が制御され、キャリアガス貯留室３２のキャリアガスを採取室１４に送出するようになっている。
【００２８】
制御装置３３には、信号線７を介して駆動装置１３及び圧力センサ２６が接続されている。また、制御装置３３には、時間を計測するタイマ３９が設けられている。そして、制御装置３３は、タイマ３９及び圧力センサ２６の出力に基づいてモータ２７を制御することにより、可動部材１２を移動させ、自動で表面ガスを採取するようになっている。なお、採取開始時における採取室１４の陰圧の程度（目標圧力）及び採取室１４を陰圧にした状態で保持する時間（所定時間）は、目的とする表面ガスの種類に応じて予め設定されている。
【００２９】
次に、本実施形態の表面ガス採取装置による表面ガスの採取動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、可動部材１２を筒状部材１１の一端に位置させた状態で、筒状部材１１の一端側の開口部１１ａを皮膚表面Ｓａに密着させるようにして採取ユニット２を測定部位Ｓに装着する。
【００３０】
続いて、例えば被測定者が図示しない開始スイッチを操作することにより、図３（ｂ）に示すように、制御装置３３は、駆動装置１３を駆動して可動部材１２を筒状部材１１の他端側に移動させ、採取室１４の体積を増加させることより、採取室１４を陰圧にする。このとき、制御装置３３は、併せて送出ポンプ３８を駆動することにより、第２通気管６を介してキャリアガス貯留室３２に貯留されたキャリアガスを採取室１４に送出する。これにより、採取室１４にキャリアガス貯留室３２のキャリアガスが導入される。なお、表面ガス貯留室３１から採取室１４へガスが導入されることは、第１逆流防止弁３５によって規制される。そして、制御装置３３は、圧力センサ２６によって検出される採取室１４の圧力値が目標圧力となると、送出ポンプ３８を停止し、タイマ３９をリセットして採取室１４を陰圧とした状態で保持する時間の計測を開始する。なお、本実施形態では、第２通気管６の内径は小さく形成されているため、キャリアガス貯留室３２と採取室１４との圧力差で導入されるキャリアガスの量は少なく、所定時間は採取室１４を陰圧にした状態が保たれるようになっている。
【００３１】
続いて、図３（ｃ）に示すように、制御装置３３は、タイマ３９により計測される時間が所定時間を経過すると、可動部材１２を筒状部材１１の一端側に移動させ、採取室１４の体積を減少させることにより、第１通気管５を介して表面ガスを含む採取室１４内部のガスを表面ガス貯留室３１に導出する。このとき、制御装置３３は、併せて吸引ポンプ３６を駆動することにより採取室１４に放出された表面ガスを吸引する。なお、採取室１４からキャリアガス貯留室３２へガスが導出されることは、第２逆流防止弁３７によって規制される。そして、制御装置３３は、筒状部材１１の一端に位置するまで可動部材１２を移動させて皮膚表面Ｓａに接触させ、図３（ａ）に示すように、採取室１４の体積を略ゼロとすることで、表面ガスの採取を完了する。
【００３２】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）表面ガス採取装置１は、筒状部材１１と、筒状部材１１内でその軸方向に移動可能に設けられる可動部材１２と、を備え、筒状部材１１と、可動部材１２と、皮膚表面Ｓａとにより採取室１４を構成した。可動部材１２を、採取室１４の体積を変化させることによりその圧力を変更可能に形成した。そして、採取室１４を、可動部材１２の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが筒状部材１１に設けられた導出口２１から表面ガス貯留室３１に導出されるように形成した。
【００３３】
上記構成によれば、採取室１４の体積を増加させるように可動部材１２を移動させることで、採取室１４が陰圧となり、短時間で表面ガスを採取することができる。そして、採取室１４を陰圧にした状態で一定時間保持してから、採取室１４の体積が減少するように可動部材１２を移動させることにより、導出口２１から表面ガスを導出して採取することができる。そのため、上記特許文献２のように採取室に接続されたシリンダ及びピストンで表面ガスを採取する構成では、同シリンダの体積分しか採取できず、採取室に多くの表面ガスが残留するのに対し、上記構成では採取室１４に多くの表面ガスが残留することを抑制できる。特に、本実施形態のように、採取室１４の体積が略ゼロとなるように可動部材１２を移動させることで、採取室１４に放出された表面ガスを略残さず表面ガス貯留室３１へ導出することができる。これにより、短時間で効率的に皮膚表面Ｓａから放出される表面ガスを採取することができる。
【００３４】
（２）導出口２１に接続される第１通気管５に設けられた第１逆流防止弁３５を、採取室１４側から表面ガス貯留室３１側へのガスの移動を許容する一方、表面ガス貯留室３１側から採取室１４側へのガスの移動を規制するように構成した。上記構成によれば、別途導出口２１の開閉を制御せずともよく、可動部材１２を移動させるのみで、採取室１４から表面ガス貯留室３１への表面ガスの導出を行うことができる。
【００３５】
（３）採取室１４に放出された表面ガスを表面ガス貯留室３１に吸引する吸引ポンプ３６を備えたため、円滑に採取室１４から表面ガス貯留室３１への表面ガスの導出を行うことができる。
【００３６】
（４）採取室１４に導入口２２を介してキャリアガス貯留室３２を接続し、採取室１４にキャリアガスを導入するようにした。
ここで、採取する表面ガスの粘性が高い場合には、同表面ガスの採取室１４内での分布に偏りが生じる虞がある。一方、表面ガスを濃縮してセンシング（分析）する際には、採取室１４から導出される表面ガスの濃度は一様であることが望ましいが、上記のように表面ガスの分布に偏りがあると、導出される表面ガスの濃度にばらつきが生じてしまう。この点、上記構成によれば、採取する表面ガスの粘性が高い場合でも、同表面ガスより粘性の低いキャリアガスを用いることで、表面ガスの採取室１４内での分布に偏りが生じることを抑制し、一様な分布とすることができる。これにより、より効率的で精度の良いガスセンシングが可能となる。
【００３７】
（５）導入口２２に接続される第２通気管６に設けられた第２逆流防止弁３７を、採取室１４側からキャリアガス貯留室３２側へのガスの移動を規制する一方、キャリアガス貯留室３２側から採取室１４側へのガスの移動を許容するように構成した。上記構成によれば、別途導入口２２の開閉を制御せずともよく、可動部材１２を移動させるのみで、キャリアガス貯留室３２から採取室１４へのキャリアガスの導入を行うことができる。
【００３８】
（６）キャリアガス貯留室３２に貯留されたキャリアガスを採取室１４に送出する送出ポンプ３８を備えたため、円滑にキャリアガス貯留室３２から採取室１４へのキャリアガスの導入を行うことができる。
【００３９】
（７）表面ガス採取装置１は、可動部材１２を移動させる駆動装置１３と、採取室１４内の圧力を検出する圧力センサ２６と、時間を計測するタイマ３９と、圧力センサ２６及びタイマ３９の出力に基づいて駆動装置１３の作動を制御する制御装置３３とを備えた。上記構成によれば、自動で目的とする表面ガスを採取することができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、可動部材１２には、筒状部材１１の他端側に突出する把持部４１が形成されており、筒状部材１１の他端側は外部に開放されている。筒状部材１１の外周面には、時間を計測するタイマ４２を有する計測器４３が固定されている。本実施形態の計測器４３は、操作部４３ａ及び表示部４３ｂを有しており、手動でタイマ４２の操作が可能であるとともに、タイマ４２の計測時間を視認可能に構成されている。また、可動部材１２により設けられた圧力センサ２６により検出される圧力は、計測器４３の表示部４３ｂに表示される。なお、本実施形態では、吸引ポンプ３６及び送出ポンプ３８（図４では図示略）は、手動で操作可能となっている。
【００４２】
このように構成された表面ガス採取装置１では、採取ユニット２を測定部位Ｓに装着した後、上記第１実施形態と同様の手順で、例えば被測定者が把持部４１を持って可動部材１２を移動させることにより、表面ガスを採取する。
【００４３】
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（６）の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（８）可動部材１２に把持部４１を設け、可動部材１２を手動で移動させるようにしたため、簡易な構成で表面ガスを採取することができる。
【００４４】
（９）採取室１４の圧力を検出する圧力センサ２６を備えたため、採取室１４の圧力を目的とする表面ガスの種類等に応じた値に精度良く調整することができる。
（１０）タイマ４２を備えたため、容易に目的とする表面ガスの種類や必要とする表面ガスの量等に応じた時間だけ採取室１４を陰圧にして表面ガスを採取することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
図５に示す表面ガス採取装置１は、被測定者に着用された衣服等の採取対象物から表面ガスを採取するものである。表面ガス採取装置１は、筒状部材１１の一端側の開口部１１ａを閉塞する蓋部材５１を備えている。そして、本実施形態では、可動部材１２と、筒状部材１１と、蓋部材５１とによって、採取室１４が構成されるようになっている。
【００４７】
蓋部材５１は、筒状部材１１の外径と略等しい外径を有する円板状に形成されており、その外周縁の一箇所が蝶番５２を介して筒状部材１１に回動可能に連結されている。また、蓋部材５１の外周縁における蝶番５２と対向する位置には、係合爪５３が形成されている。一方、筒状部材１１の外周面には、係合爪５３が係合する係合突起５４が形成されている。そして、係合爪５３を係合突起５４に係合させることにより、開口部１１ａを閉塞した状態で蓋部材５１の位置が固定（ロック）されるようになっている。また、蓋部材５１は、係合爪５３が係合突起５４に係合した状態で、開口部１１ａと蓋部材５１との間を介したガスの移動が遮断されるように形成されている。
【００４８】
このように構成された表面ガス採取装置１では、筒状部材１１の開口部１１ａを開いて採取室１４内部に採取対象物Ｗを入れた後、開口部１１ａを蓋部材５１によって閉塞する。そして、例えば使用者が図示しない開始スイッチを操作することにより、上記第１実施形態と同様の手順で、制御装置３３が駆動装置１３によって可動部材１２を移動させることで表面ガスを採取する。これにより、短時間で効率的に被測定者の皮膚表面Ｓａから放出した表面ガスを間接的に採取することができる。
【００４９】
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
【００５０】
・上記第１実施形態では、筒状部材１１に導出口２１及び導入口２２を設けたが、これに限らず、可動部材１２に導出口２１及び導入口２２の少なくとも一方を設けてもよい。具体的には、例えば図６に示すように、可動部材１２に導出口２１を形成し、筒状部材１１に導入口２２を形成してもよい。同様に、上記第２及び第３実施形態において、可動部材１２又は蓋部材５１に導出口２１及び導入口２２の少なくとも一方を設けてもよい。
【００５１】
・上記第１実施形態では、採取室１４にキャリアガス貯留室３２を接続したが、これに限らず、例えば図７に示すように、採取室１４に表面ガス貯留室３１のみが接続される構成としてもよい。同様に、上記第２及び第３実施形態において、採取室１４に表面ガス貯留室３１のみが接続される構成としてもよい。なお、この構成では、採取室１４内部が空気で充填された状態で表面ガスを放出させ、同表面ガスを空気とともに表面ガス貯留室３１に導出させることになる。
【００５２】
・上記第３実施形態では、可動部材１２を駆動装置１３により移動させたが、これに限らず、可動部材１２に把持部を設け、上記第２実施形態のように手動で移動させるようにしてもよい。
【００５３】
・上記各実施形態では、表面ガス採取装置１は表面ガス貯留室３１に接続される吸引ポンプ３６、及びキャリアガス貯留室３２に接続される送出ポンプ３８を備えたが、吸引ポンプ３６及び送出ポンプ３８のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、表面ガス採取装置１は、吸引ポンプ３６及び送出ポンプ３８を備えなくてもよい。
【００５４】
・上記第１及び第３実施形態では、表面ガス採取装置１は、圧力センサ２６及びタイマ３９を備えたが、これに限らず、圧力センサ２６及びタイマ３９のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、表面ガス採取装置１は、圧力センサ２６及びタイマ３９を備えなくてもよい。同様に、上記第２実施形態において、表面ガス採取装置１は、圧力センサ２６及び計測器４３のいずれか一方のみを備える構成としてもよく、また、圧力センサ２６及び計測器４３を備えなくともよい。
【００５５】
・上記各実施形態では、吸引ポンプ３６により、採取室１４のガスを表面ガス貯留室３１に吸引する表面ガス吸引手段として構成したが、これに限らず、例えばシリンダ及びピストン等により表面ガス吸引手段を構成してもよい。同様に、キャリアガス送出手段を例えばシリンダ及びピストン等により構成してもよい。
【００５６】
・上記第１及び第３実施形態では、駆動装置１３をモータ２７と、回転筒２８と、ネジ軸２９とにより構成したが、これに限らず、例えば駆動装置１３をリニアモータにより構成し、可動部材１２を筒状部材１１の軸方向に直接移動させるようにしてもよい。
【００５７】
・上記各実施形態では、導出口開閉手段及び導入口開閉手段を第１及び第２逆流防止弁３５，３７により構成した。しかし、これに限らず、例えば導出口開閉手段を、採取室１４の圧力が所定圧力以上となった場合に、表面ガス貯留室３１へのガスの導出を許容する圧力制御弁（リリーフ弁）として構成してもよい。また、例えば導入口開閉手段を、採取室１４の圧力が所定圧力以下となった場合にキャリアガスの導入を許容する圧力制御弁として構成してもよい。このように構成しても、可動部材１２を移動させることで、別途導出口２１及び導入口２２の開閉を制御せずに、採取室１４からの表面ガスの導出及び採取室１４へのキャリアガスの導入を行うことができる。
【００５８】
また、制御装置３３から制御信号を受けて開閉する電磁弁や、被測定者等により操作されるマニュアル弁により導出口開閉手段及び導入口開閉手段を構成してもよい。
・上記各実施形態では、可動部材１２の板厚を、可動部材１２が皮膚表面Ｓａに接触した状態で第１及び第２通気管５，６を閉塞するような厚みに形成した。しかし、これに限らず、可動部材１２の板厚を可動部材１２が皮膚表面Ｓａに接触した状態で、第１及び第２通気管５，６が開口するような厚みに形成してもよい。
【００５９】
・上記各実施形態において、筒状部材１１と可動部材１２との間にＯリング等のシール部材を介在させてもよい。また、上記第３実施形態において、筒状部材１１と蓋部材５１との間にＯリング等のシール部材を介在させてもよい。
【００６０】
・上記各実施形態では、筒状部材１１にレール部２３を形成し、可動部材１２に嵌合凹部２４を形成したが、これに限らず、レール部２３及び嵌合凹部２４を形成しなくてもよい。
【００６１】
・上記第２実施形態では、蓋部材５１を筒状部材１１に対して蝶番５２を介して回動可能に設けたが、これに限らず、筒状部材１１の一端側の開口部１１ａを閉塞できればよく、例えば蓋部材５１が筒状部材１１の一端に螺着される構成としてもよい。
【００６２】
・上記各実施形態では、筒状部材１１と可動部材１２との間を介したガスの移動が遮断されるように可動部材１２を形成したが、採取室１４を陰圧にした状態を所定時間保持することができれば、僅かなガスの移動は許容されるようにしてもよい。
【００６３】
・上記各実施形態では、採取室１４内部の表面ガスを表面ガス貯留室３１に導出する際に、可動部材１２が筒状部材１１の一端に位置するまで移動させたが、これに限らず、筒状部材１１の途中で止めてもよい。
【００６４】
・上記第１及び第２実施形態では、採取ユニット２を腕に装着したが、これに限らず、足や腹部等の他の部位に装着して表面ガスを採取してもよい。また、人体の皮膚表面から放出される表面ガスに限らず、他の動物の皮膚表面から放出される表面ガスを採取するようにしてもよい。また、例えば収穫された野菜の外皮表面等から放出される表面ガスを採取するようにしてもよい。なお、この場合には、筒状部材１１と、可動部材１２と、野菜の外皮表面とにより採取室１４が構成される。
【符号の説明】
【００６５】
１…表面ガス採取装置、２…採取ユニット、３…本体ユニット、１１…筒状部材、１１ａ…開口部、１２…可動部材、１３…駆動装置、１４…採取室、２１…導出口、２２…導入口、２６…圧力センサ、３１…表面ガス貯留室、３２…キャリアガス貯留室、３３…制御装置、３５…導出口開閉手段としての第１逆流防止弁、３６…表面ガス吸引手段としての吸引ポンプ、３７…導入口開閉手段としての第２逆流防止弁、３８…キャリアガス送出手段としての送出ポンプ、４１…把持部、３９，４２…タイマ、４３…計測器、５１…蓋部材、Ｓ…測定部位、Ｓａ…皮膚表面、Ｗ…測定対象物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面ガス採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体（主に人体）の皮膚表面等から放出される微量のガス（表面ガス）を採取し、その成分分析を行うことで被測定者の健康状態等を把握することが行われている。こうした表面ガス採取装置として、表面ガスを採取する空間（採取室）の圧力を外気圧と略同じ状態にして採取するもの（例えば、特許文献１参照）と、採取室の圧力を外気圧に比べて低い状態にして採取するもの（例えば、特許文献２参照）とが知られている。そして、特許文献２のように採取室の圧力を外気圧に比べて低くする、すなわち採取室を陰圧にする表面ガス採取装置では、皮膚表面からの表面ガスの放出が促進されることで、短時間で表面ガスを採取することができるといった利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４７４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に記載の表面ガス採取装置は、皮膚表面との間で採取室を構成する半球状のチャンバーと、チャンバーに三方活栓等のバルブを介して接続されたシリンダと、シリンダ内に挿入されるピストンとを備えている。この表面ガス採取装置を用いて表面ガスを採取する際には、先ずチャンバーの開口部を皮膚表面に密着させ、予めシリンダ内に充填されたキャリアガスをチャンバーに送出して採取室（チャンバー内）の空気をキャリアガスに置換する。そして、チャンバーからキャリアガスを一定量シリンダ内に戻し、採取室を陰圧にした状態で一定時間保持してから、採取室に放出された表面ガスをシリンダ内に吸引する構成となっている。
【０００５】
このように上記特許文献２の構成では、陰圧にした状態の採取室からさらに表面ガスを含む内部のガスをシリンダ内に吸引することで表面ガスを採取するため、採取室に多くの表面ガスが残留し易くなる。したがって、従来の構成では、効率的に表面ガスを採取することができず、この点においてなお改善の余地があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、短時間で効率良く表面ガスを採取することのできる表面ガス採取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、筒状部材と、前記筒状部材内で該筒状部材の軸方向に移動可能に設けられる可動部材と、前記筒状部材及び前記可動部材を含む要素により構成される表面ガスの採取室に設けられ、表面ガスを貯留する表面ガス貯留室を該採取室に接続するための導出口と、前記導出口を介した前記採取室と前記表面ガス貯留室との間のガスの移動を制御する導出口開閉手段と、を備え、前記可動部材は、前記筒状部材内で軸方向に移動して前記採取室の体積を変化させることにより該採取室の圧力を変更可能に形成され、前記採取室は、前記可動部材の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが前記導出口から前記表面ガス貯留室に導出されるように形成されたことを特徴とする。
【０００８】
前記表面ガス採取装置において、前記導出口開閉手段は、前記採取室側から前記表面ガス貯留室側へのガスの移動を許容する一方、前記表面ガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を規制するように構成されることが好ましい。
【０００９】
前記表面ガス採取装置において、前記採取室のガスを前記表面ガス貯留室に吸引する表面ガス吸引手段を備えることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記採取室に設けられ、キャリアガスを貯留するキャリアガス貯留室を該採取室に接続するための導入口と、前記導入口を介した前記採取室と前記キャリアガス貯留室との間のガスの移動を制御する導入口開閉手段とを備えることが好ましい。
【００１０】
前記表面ガス採取装置において、前記導入口開閉手段は、前記採取室側から前記キャリアガス貯留室側へのガスの移動を規制する一方、前記キャリアガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を許容するように構成されることが好ましい。
【００１１】
前記表面ガス採取装置において、前記キャリアガス貯留室に貯留されたキャリアガスを前記採取室に送出するキャリアガス送出手段を備えることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記採取室の圧力を検出する圧力センサを備えることが好ましい。
【００１２】
前記表面ガス採取装置において、時間を計測するタイマを備えることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記可動部材を移動させる駆動装置と、前記採取室の圧力を検出する圧力センサ、及び時間を計測するタイマの少なくとも一方と、前記圧力センサ及び前記タイマの少なくとも一方の出力に基づいて前記駆動装置の作動を制御する制御装置と、を備えることが好ましい。
【００１３】
前記表面ガス採取装置において、前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記筒状部材の一端側の開口部が接触する生体の皮膚とにより構成されることが好ましい。
前記表面ガス採取装置において、前記筒状部材の一端側の開口部を閉塞する蓋部材を備え、前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記蓋部材とにより構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、短時間で効率良く表面ガスを採取することのできる表面ガス採取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の表面ガス採取装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１実施形態の表面ガス採取装置の概略構成を示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）第１実施形態の表面ガス採取装置による表面ガスの採取動作を示す模式図。
【図４】第２実施形態の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【図５】第３実施形態の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【図６】別例の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【図７】別例の表面ガス採取装置における採取ユニットの概略構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す表面ガス採取装置１は、人体の皮膚表面から放出される表面ガスを直接採取するものである。同図に示すように、表面ガス採取装置１は、被測定者の測定部位（本実施形態では、腕）Ｓに装着される採取ユニット２と、本体ユニット３とを備えている。採取ユニット２と本体ユニット３とは、ガスの流路となる第１通気管５及び第２通気管６と、制御信号等を伝達するための信号線７とを介して接続されている。
【００１７】
採取ユニット２は略円柱状に形成されており、採取ユニット２の外周には帯状に形成された一対のバンド８がそれぞれ固定されている。各バンド８の先端部には、それぞれ面ファスナー９ａ，９ｂが設けられている。そして、採取ユニット２は、バンド８により測定部位Ｓを取り巻いた状態で面ファスナー９ａ，９ｂ同士を接触させることより、測定部位Ｓに装着されるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、採取ユニット２は、両端が開口した円筒状の筒状部材１１と、筒状部材１１内でその軸方向に移動可能に収容される可動部材１２と、可動部材１２を移動させる駆動装置１３とを備えている。そして、本実施形態では、可動部材１２と、筒状部材１１と、測定部位Ｓの皮膚表面Ｓａとによって、皮膚表面Ｓａから放出される表面ガスを採取する採取室１４が構成されるようになっている。
【００１９】
詳述すると、筒状部材１１には、その内外を連通する導出口２１及び導入口２２が形成されている。なお、本実施形態では、導出口２１及び導入口２２は、筒状部材１１の一端（図２における下端）近傍に形成されている。また、導出口２１と導入口２２とは、筒状部材１１の中心を挟んで互いに対向する位置に形成されている。そして、導出口２１には第１通気管５の一端が接続され、導入口２２には第２通気管６の一端が接続されている。また、筒状部材１１の内周面には、軸方向に延びる一対のレール部２３が、導出口２１及び導入口２２の近傍にそれぞれ形成されている。
【００２０】
可動部材１２は、筒状部材１１内で軸方向に移動して採取室１４の体積を変化することにより、内部の圧力を変更可能に形成されている。具体的には、可動部材１２は、筒状部材１１の内径と略等しい外径を有する円板状に形成されるとともに、可動部材１２の外周縁には、各レール部２３に嵌合する嵌合凹部２４が形成されている。そして、可動部材１２の外周面は、その全周に亘って筒状部材１１の内周面に密着しており、筒状部材１１と可動部材１２との間を介したガスの移動が遮断されるように形成されている。これにより、可動部材１２の移動に伴って採取室１４の圧力が変更されるようになっている。
【００２１】
また、可動部材１２の板厚は、可動部材１２が皮膚表面Ｓａに接触した状態で、第１及び第２通気管５，６を閉塞するような厚みに形成されている（図３（ａ）参照）。さらに、可動部材１２の皮膚表面Ｓａとの対向面には、収容凹部２５が形成されており、収容凹部２５に採取室１４の圧力を検出する圧力センサ２６が設けられている。
【００２２】
駆動装置１３は、筒状部材１１の他端（図２における上端）に固定されるモータ２７と、モータ２７により回転される回転筒２８と、回転筒２８内に螺合するネジ軸２９とを備えている。ネジ軸２９は、可動部材１２の略中央に固定されている。そして、可動部材１２は、モータ２７により回転筒２８の回転に伴ってネジ軸２９が回転筒２８から出没することにより、筒状部材１１の軸方向に沿って移動するようになっている。
【００２３】
本体ユニット３は、採取室１４に放出された表面ガスを貯留する表面ガス貯留室３１と、採取室１４に供給するキャリアガスを貯留するキャリアガス貯留室３２と、駆動装置１３の作動を制御する制御装置３３とを備えている。なお、本実施形態のキャリアガスには、窒素ガス等の不活性ガスが採用されている。また、表面ガス貯留室３１及びキャリアガス貯留室３２は、それぞれ箱状の容器により構成されている。
【００２４】
表面ガス貯留室３１には、第１通気管５の他端が接続されており、表面ガス貯留室３１は、第１通気管５及び導出口２１を介して採取室１４に連通されている。そして、第１通気管５の途中には、導出口開閉手段としての第１逆流防止弁３５が設けられている。第１逆流防止弁３５は、採取室１４側から表面ガス貯留室３１側へのガスの移動を許容する一方、表面ガス貯留室３１側から採取室１４側へのガスの移動を規制するように構成されている。
【００２５】
また、表面ガス貯留室３１には、表面ガス吸引手段としての吸引ポンプ３６が接続されている。吸引ポンプ３６は、制御装置３３によりその動作が制御され、採取室１４内部のガスを表面ガス貯留室３１に吸引するようになっている。
【００２６】
キャリアガス貯留室３２には、第２通気管６の他端が接続されており、キャリアガス貯留室３２は、第２通気管６及び導入口２２を介して採取室１４に連通されている。そして、第２通気管６の途中には、導入口開閉手段としての第２逆流防止弁３７が設けられている。第２逆流防止弁３７は、採取室１４側からキャリアガス貯留室３２側へのガスの移動を規制する一方、キャリアガス貯留室３２側から採取室１４側へのガスの移動を許容するように構成されている。
【００２７】
また、キャリアガス貯留室３２には、キャリアガス送出手段としての送出ポンプ３８が接続されている。送出ポンプ３８は、制御装置３３によりその動作が制御され、キャリアガス貯留室３２のキャリアガスを採取室１４に送出するようになっている。
【００２８】
制御装置３３には、信号線７を介して駆動装置１３及び圧力センサ２６が接続されている。また、制御装置３３には、時間を計測するタイマ３９が設けられている。そして、制御装置３３は、タイマ３９及び圧力センサ２６の出力に基づいてモータ２７を制御することにより、可動部材１２を移動させ、自動で表面ガスを採取するようになっている。なお、採取開始時における採取室１４の陰圧の程度（目標圧力）及び採取室１４を陰圧にした状態で保持する時間（所定時間）は、目的とする表面ガスの種類に応じて予め設定されている。
【００２９】
次に、本実施形態の表面ガス採取装置による表面ガスの採取動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、可動部材１２を筒状部材１１の一端に位置させた状態で、筒状部材１１の一端側の開口部１１ａを皮膚表面Ｓａに密着させるようにして採取ユニット２を測定部位Ｓに装着する。
【００３０】
続いて、例えば被測定者が図示しない開始スイッチを操作することにより、図３（ｂ）に示すように、制御装置３３は、駆動装置１３を駆動して可動部材１２を筒状部材１１の他端側に移動させ、採取室１４の体積を増加させることより、採取室１４を陰圧にする。このとき、制御装置３３は、併せて送出ポンプ３８を駆動することにより、第２通気管６を介してキャリアガス貯留室３２に貯留されたキャリアガスを採取室１４に送出する。これにより、採取室１４にキャリアガス貯留室３２のキャリアガスが導入される。なお、表面ガス貯留室３１から採取室１４へガスが導入されることは、第１逆流防止弁３５によって規制される。そして、制御装置３３は、圧力センサ２６によって検出される採取室１４の圧力値が目標圧力となると、送出ポンプ３８を停止し、タイマ３９をリセットして採取室１４を陰圧とした状態で保持する時間の計測を開始する。なお、本実施形態では、第２通気管６の内径は小さく形成されているため、キャリアガス貯留室３２と採取室１４との圧力差で導入されるキャリアガスの量は少なく、所定時間は採取室１４を陰圧にした状態が保たれるようになっている。
【００３１】
続いて、図３（ｃ）に示すように、制御装置３３は、タイマ３９により計測される時間が所定時間を経過すると、可動部材１２を筒状部材１１の一端側に移動させ、採取室１４の体積を減少させることにより、第１通気管５を介して表面ガスを含む採取室１４内部のガスを表面ガス貯留室３１に導出する。このとき、制御装置３３は、併せて吸引ポンプ３６を駆動することにより採取室１４に放出された表面ガスを吸引する。なお、採取室１４からキャリアガス貯留室３２へガスが導出されることは、第２逆流防止弁３７によって規制される。そして、制御装置３３は、筒状部材１１の一端に位置するまで可動部材１２を移動させて皮膚表面Ｓａに接触させ、図３（ａ）に示すように、採取室１４の体積を略ゼロとすることで、表面ガスの採取を完了する。
【００３２】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）表面ガス採取装置１は、筒状部材１１と、筒状部材１１内でその軸方向に移動可能に設けられる可動部材１２と、を備え、筒状部材１１と、可動部材１２と、皮膚表面Ｓａとにより採取室１４を構成した。可動部材１２を、採取室１４の体積を変化させることによりその圧力を変更可能に形成した。そして、採取室１４を、可動部材１２の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが筒状部材１１に設けられた導出口２１から表面ガス貯留室３１に導出されるように形成した。
【００３３】
上記構成によれば、採取室１４の体積を増加させるように可動部材１２を移動させることで、採取室１４が陰圧となり、短時間で表面ガスを採取することができる。そして、採取室１４を陰圧にした状態で一定時間保持してから、採取室１４の体積が減少するように可動部材１２を移動させることにより、導出口２１から表面ガスを導出して採取することができる。そのため、上記特許文献２のように採取室に接続されたシリンダ及びピストンで表面ガスを採取する構成では、同シリンダの体積分しか採取できず、採取室に多くの表面ガスが残留するのに対し、上記構成では採取室１４に多くの表面ガスが残留することを抑制できる。特に、本実施形態のように、採取室１４の体積が略ゼロとなるように可動部材１２を移動させることで、採取室１４に放出された表面ガスを略残さず表面ガス貯留室３１へ導出することができる。これにより、短時間で効率的に皮膚表面Ｓａから放出される表面ガスを採取することができる。
【００３４】
（２）導出口２１に接続される第１通気管５に設けられた第１逆流防止弁３５を、採取室１４側から表面ガス貯留室３１側へのガスの移動を許容する一方、表面ガス貯留室３１側から採取室１４側へのガスの移動を規制するように構成した。上記構成によれば、別途導出口２１の開閉を制御せずともよく、可動部材１２を移動させるのみで、採取室１４から表面ガス貯留室３１への表面ガスの導出を行うことができる。
【００３５】
（３）採取室１４に放出された表面ガスを表面ガス貯留室３１に吸引する吸引ポンプ３６を備えたため、円滑に採取室１４から表面ガス貯留室３１への表面ガスの導出を行うことができる。
【００３６】
（４）採取室１４に導入口２２を介してキャリアガス貯留室３２を接続し、採取室１４にキャリアガスを導入するようにした。
ここで、採取する表面ガスの粘性が高い場合には、同表面ガスの採取室１４内での分布に偏りが生じる虞がある。一方、表面ガスを濃縮してセンシング（分析）する際には、採取室１４から導出される表面ガスの濃度は一様であることが望ましいが、上記のように表面ガスの分布に偏りがあると、導出される表面ガスの濃度にばらつきが生じてしまう。この点、上記構成によれば、採取する表面ガスの粘性が高い場合でも、同表面ガスより粘性の低いキャリアガスを用いることで、表面ガスの採取室１４内での分布に偏りが生じることを抑制し、一様な分布とすることができる。これにより、より効率的で精度の良いガスセンシングが可能となる。
【００３７】
（５）導入口２２に接続される第２通気管６に設けられた第２逆流防止弁３７を、採取室１４側からキャリアガス貯留室３２側へのガスの移動を規制する一方、キャリアガス貯留室３２側から採取室１４側へのガスの移動を許容するように構成した。上記構成によれば、別途導入口２２の開閉を制御せずともよく、可動部材１２を移動させるのみで、キャリアガス貯留室３２から採取室１４へのキャリアガスの導入を行うことができる。
【００３８】
（６）キャリアガス貯留室３２に貯留されたキャリアガスを採取室１４に送出する送出ポンプ３８を備えたため、円滑にキャリアガス貯留室３２から採取室１４へのキャリアガスの導入を行うことができる。
【００３９】
（７）表面ガス採取装置１は、可動部材１２を移動させる駆動装置１３と、採取室１４内の圧力を検出する圧力センサ２６と、時間を計測するタイマ３９と、圧力センサ２６及びタイマ３９の出力に基づいて駆動装置１３の作動を制御する制御装置３３とを備えた。上記構成によれば、自動で目的とする表面ガスを採取することができ、作業者の負担を軽減することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、可動部材１２には、筒状部材１１の他端側に突出する把持部４１が形成されており、筒状部材１１の他端側は外部に開放されている。筒状部材１１の外周面には、時間を計測するタイマ４２を有する計測器４３が固定されている。本実施形態の計測器４３は、操作部４３ａ及び表示部４３ｂを有しており、手動でタイマ４２の操作が可能であるとともに、タイマ４２の計測時間を視認可能に構成されている。また、可動部材１２により設けられた圧力センサ２６により検出される圧力は、計測器４３の表示部４３ｂに表示される。なお、本実施形態では、吸引ポンプ３６及び送出ポンプ３８（図４では図示略）は、手動で操作可能となっている。
【００４２】
このように構成された表面ガス採取装置１では、採取ユニット２を測定部位Ｓに装着した後、上記第１実施形態と同様の手順で、例えば被測定者が把持部４１を持って可動部材１２を移動させることにより、表面ガスを採取する。
【００４３】
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１）〜（６）の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（８）可動部材１２に把持部４１を設け、可動部材１２を手動で移動させるようにしたため、簡易な構成で表面ガスを採取することができる。
【００４４】
（９）採取室１４の圧力を検出する圧力センサ２６を備えたため、採取室１４の圧力を目的とする表面ガスの種類等に応じた値に精度良く調整することができる。
（１０）タイマ４２を備えたため、容易に目的とする表面ガスの種類や必要とする表面ガスの量等に応じた時間だけ採取室１４を陰圧にして表面ガスを採取することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
図５に示す表面ガス採取装置１は、被測定者に着用された衣服等の採取対象物から表面ガスを採取するものである。表面ガス採取装置１は、筒状部材１１の一端側の開口部１１ａを閉塞する蓋部材５１を備えている。そして、本実施形態では、可動部材１２と、筒状部材１１と、蓋部材５１とによって、採取室１４が構成されるようになっている。
【００４７】
蓋部材５１は、筒状部材１１の外径と略等しい外径を有する円板状に形成されており、その外周縁の一箇所が蝶番５２を介して筒状部材１１に回動可能に連結されている。また、蓋部材５１の外周縁における蝶番５２と対向する位置には、係合爪５３が形成されている。一方、筒状部材１１の外周面には、係合爪５３が係合する係合突起５４が形成されている。そして、係合爪５３を係合突起５４に係合させることにより、開口部１１ａを閉塞した状態で蓋部材５１の位置が固定（ロック）されるようになっている。また、蓋部材５１は、係合爪５３が係合突起５４に係合した状態で、開口部１１ａと蓋部材５１との間を介したガスの移動が遮断されるように形成されている。
【００４８】
このように構成された表面ガス採取装置１では、筒状部材１１の開口部１１ａを開いて採取室１４内部に採取対象物Ｗを入れた後、開口部１１ａを蓋部材５１によって閉塞する。そして、例えば使用者が図示しない開始スイッチを操作することにより、上記第１実施形態と同様の手順で、制御装置３３が駆動装置１３によって可動部材１２を移動させることで表面ガスを採取する。これにより、短時間で効率的に被測定者の皮膚表面Ｓａから放出した表面ガスを間接的に採取することができる。
【００４９】
以上記述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
【００５０】
・上記第１実施形態では、筒状部材１１に導出口２１及び導入口２２を設けたが、これに限らず、可動部材１２に導出口２１及び導入口２２の少なくとも一方を設けてもよい。具体的には、例えば図６に示すように、可動部材１２に導出口２１を形成し、筒状部材１１に導入口２２を形成してもよい。同様に、上記第２及び第３実施形態において、可動部材１２又は蓋部材５１に導出口２１及び導入口２２の少なくとも一方を設けてもよい。
【００５１】
・上記第１実施形態では、採取室１４にキャリアガス貯留室３２を接続したが、これに限らず、例えば図７に示すように、採取室１４に表面ガス貯留室３１のみが接続される構成としてもよい。同様に、上記第２及び第３実施形態において、採取室１４に表面ガス貯留室３１のみが接続される構成としてもよい。なお、この構成では、採取室１４内部が空気で充填された状態で表面ガスを放出させ、同表面ガスを空気とともに表面ガス貯留室３１に導出させることになる。
【００５２】
・上記第３実施形態では、可動部材１２を駆動装置１３により移動させたが、これに限らず、可動部材１２に把持部を設け、上記第２実施形態のように手動で移動させるようにしてもよい。
【００５３】
・上記各実施形態では、表面ガス採取装置１は表面ガス貯留室３１に接続される吸引ポンプ３６、及びキャリアガス貯留室３２に接続される送出ポンプ３８を備えたが、吸引ポンプ３６及び送出ポンプ３８のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、表面ガス採取装置１は、吸引ポンプ３６及び送出ポンプ３８を備えなくてもよい。
【００５４】
・上記第１及び第３実施形態では、表面ガス採取装置１は、圧力センサ２６及びタイマ３９を備えたが、これに限らず、圧力センサ２６及びタイマ３９のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、表面ガス採取装置１は、圧力センサ２６及びタイマ３９を備えなくてもよい。同様に、上記第２実施形態において、表面ガス採取装置１は、圧力センサ２６及び計測器４３のいずれか一方のみを備える構成としてもよく、また、圧力センサ２６及び計測器４３を備えなくともよい。
【００５５】
・上記各実施形態では、吸引ポンプ３６により、採取室１４のガスを表面ガス貯留室３１に吸引する表面ガス吸引手段として構成したが、これに限らず、例えばシリンダ及びピストン等により表面ガス吸引手段を構成してもよい。同様に、キャリアガス送出手段を例えばシリンダ及びピストン等により構成してもよい。
【００５６】
・上記第１及び第３実施形態では、駆動装置１３をモータ２７と、回転筒２８と、ネジ軸２９とにより構成したが、これに限らず、例えば駆動装置１３をリニアモータにより構成し、可動部材１２を筒状部材１１の軸方向に直接移動させるようにしてもよい。
【００５７】
・上記各実施形態では、導出口開閉手段及び導入口開閉手段を第１及び第２逆流防止弁３５，３７により構成した。しかし、これに限らず、例えば導出口開閉手段を、採取室１４の圧力が所定圧力以上となった場合に、表面ガス貯留室３１へのガスの導出を許容する圧力制御弁（リリーフ弁）として構成してもよい。また、例えば導入口開閉手段を、採取室１４の圧力が所定圧力以下となった場合にキャリアガスの導入を許容する圧力制御弁として構成してもよい。このように構成しても、可動部材１２を移動させることで、別途導出口２１及び導入口２２の開閉を制御せずに、採取室１４からの表面ガスの導出及び採取室１４へのキャリアガスの導入を行うことができる。
【００５８】
また、制御装置３３から制御信号を受けて開閉する電磁弁や、被測定者等により操作されるマニュアル弁により導出口開閉手段及び導入口開閉手段を構成してもよい。
・上記各実施形態では、可動部材１２の板厚を、可動部材１２が皮膚表面Ｓａに接触した状態で第１及び第２通気管５，６を閉塞するような厚みに形成した。しかし、これに限らず、可動部材１２の板厚を可動部材１２が皮膚表面Ｓａに接触した状態で、第１及び第２通気管５，６が開口するような厚みに形成してもよい。
【００５９】
・上記各実施形態において、筒状部材１１と可動部材１２との間にＯリング等のシール部材を介在させてもよい。また、上記第３実施形態において、筒状部材１１と蓋部材５１との間にＯリング等のシール部材を介在させてもよい。
【００６０】
・上記各実施形態では、筒状部材１１にレール部２３を形成し、可動部材１２に嵌合凹部２４を形成したが、これに限らず、レール部２３及び嵌合凹部２４を形成しなくてもよい。
【００６１】
・上記第２実施形態では、蓋部材５１を筒状部材１１に対して蝶番５２を介して回動可能に設けたが、これに限らず、筒状部材１１の一端側の開口部１１ａを閉塞できればよく、例えば蓋部材５１が筒状部材１１の一端に螺着される構成としてもよい。
【００６２】
・上記各実施形態では、筒状部材１１と可動部材１２との間を介したガスの移動が遮断されるように可動部材１２を形成したが、採取室１４を陰圧にした状態を所定時間保持することができれば、僅かなガスの移動は許容されるようにしてもよい。
【００６３】
・上記各実施形態では、採取室１４内部の表面ガスを表面ガス貯留室３１に導出する際に、可動部材１２が筒状部材１１の一端に位置するまで移動させたが、これに限らず、筒状部材１１の途中で止めてもよい。
【００６４】
・上記第１及び第２実施形態では、採取ユニット２を腕に装着したが、これに限らず、足や腹部等の他の部位に装着して表面ガスを採取してもよい。また、人体の皮膚表面から放出される表面ガスに限らず、他の動物の皮膚表面から放出される表面ガスを採取するようにしてもよい。また、例えば収穫された野菜の外皮表面等から放出される表面ガスを採取するようにしてもよい。なお、この場合には、筒状部材１１と、可動部材１２と、野菜の外皮表面とにより採取室１４が構成される。
【符号の説明】
【００６５】
１…表面ガス採取装置、２…採取ユニット、３…本体ユニット、１１…筒状部材、１１ａ…開口部、１２…可動部材、１３…駆動装置、１４…採取室、２１…導出口、２２…導入口、２６…圧力センサ、３１…表面ガス貯留室、３２…キャリアガス貯留室、３３…制御装置、３５…導出口開閉手段としての第１逆流防止弁、３６…表面ガス吸引手段としての吸引ポンプ、３７…導入口開閉手段としての第２逆流防止弁、３８…キャリアガス送出手段としての送出ポンプ、４１…把持部、３９，４２…タイマ、４３…計測器、５１…蓋部材、Ｓ…測定部位、Ｓａ…皮膚表面、Ｗ…測定対象物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部材と、
前記筒状部材内で該筒状部材の軸方向に移動可能に設けられる可動部材と、
前記筒状部材及び前記可動部材を含む要素により構成される表面ガスの採取室に設けられ、表面ガスを貯留する表面ガス貯留室を該採取室に接続するための導出口と、
前記導出口を介した前記採取室と前記表面ガス貯留室との間のガスの移動を制御する導出口開閉手段と、を備え、
前記可動部材は、前記筒状部材内で軸方向に移動して前記採取室の体積を変化させることにより該採取室の圧力を変更可能に形成され、
前記採取室は、前記可動部材の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが前記導出口から前記表面ガス貯留室に導出されるように形成されたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面ガス採取装置において、
前記導出口開閉手段は、前記採取室側から前記表面ガス貯留室側へのガスの移動を許容する一方、前記表面ガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を規制するように構成されたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室のガスを前記表面ガス貯留室に吸引する表面ガス吸引手段を備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室に設けられ、キャリアガスを貯留するキャリアガス貯留室を該採取室に接続するための導入口と、
前記導入口を介した前記採取室と前記キャリアガス貯留室との間のガスの移動を制御する導入口開閉手段とを備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表面ガス採取装置において、
前記導入口開閉手段は、前記採取室側から前記キャリアガス貯留室側へのガスの移動を規制する一方、前記キャリアガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を許容するように構成されたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の表面ガス採取装置において、
前記キャリアガス貯留室に貯留されたキャリアガスを前記採取室に送出するキャリアガス送出手段を備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室の圧力を検出する圧力センサを備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
時間を計測するタイマを備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記可動部材を移動させる駆動装置と、
前記採取室の圧力を検出する圧力センサ、及び時間を計測するタイマの少なくとも一方と、
前記圧力センサ及び前記タイマの少なくとも一方の出力に基づいて前記駆動装置の作動を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記筒状部材の一端側の開口部が接触する生体の皮膚とにより構成されることを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記筒状部材の一端側の開口部を閉塞する蓋部材を備え、
前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記蓋部材とにより構成されることを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項１】
筒状部材と、
前記筒状部材内で該筒状部材の軸方向に移動可能に設けられる可動部材と、
前記筒状部材及び前記可動部材を含む要素により構成される表面ガスの採取室に設けられ、表面ガスを貯留する表面ガス貯留室を該採取室に接続するための導出口と、
前記導出口を介した前記採取室と前記表面ガス貯留室との間のガスの移動を制御する導出口開閉手段と、を備え、
前記可動部材は、前記筒状部材内で軸方向に移動して前記採取室の体積を変化させることにより該採取室の圧力を変更可能に形成され、
前記採取室は、前記可動部材の移動に伴う体積の減少により、内部のガスが前記導出口から前記表面ガス貯留室に導出されるように形成されたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面ガス採取装置において、
前記導出口開閉手段は、前記採取室側から前記表面ガス貯留室側へのガスの移動を許容する一方、前記表面ガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を規制するように構成されたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室のガスを前記表面ガス貯留室に吸引する表面ガス吸引手段を備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室に設けられ、キャリアガスを貯留するキャリアガス貯留室を該採取室に接続するための導入口と、
前記導入口を介した前記採取室と前記キャリアガス貯留室との間のガスの移動を制御する導入口開閉手段とを備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表面ガス採取装置において、
前記導入口開閉手段は、前記採取室側から前記キャリアガス貯留室側へのガスの移動を規制する一方、前記キャリアガス貯留室側から前記採取室側へのガスの移動を許容するように構成されたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の表面ガス採取装置において、
前記キャリアガス貯留室に貯留されたキャリアガスを前記採取室に送出するキャリアガス送出手段を備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室の圧力を検出する圧力センサを備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
時間を計測するタイマを備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記可動部材を移動させる駆動装置と、
前記採取室の圧力を検出する圧力センサ、及び時間を計測するタイマの少なくとも一方と、
前記圧力センサ及び前記タイマの少なくとも一方の出力に基づいて前記駆動装置の作動を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記筒状部材の一端側の開口部が接触する生体の皮膚とにより構成されることを特徴とする表面ガス採取装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表面ガス採取装置において、
前記筒状部材の一端側の開口部を閉塞する蓋部材を備え、
前記採取室は、前記筒状部材と、前記可動部材と、前記蓋部材とにより構成されることを特徴とする表面ガス採取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５０４２４（Ｐ２０１３−５０４２４Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９７５１（Ｐ２０１１−１８９７５１）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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