ガス組成測定器
【課題】手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができるガス組成測定器を提供する。
【解決手段】呼気中の対象ガスの濃度を推定して呼気の組成を測定する測定処理を繰り返し行う呼気組成測定器１００を提供する。呼気組成測定器１００は、呼気に曝露される位置に設けられ、対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサである測定用センサ１０６と、測定用センサ１０６を校正するための第１〜第３の校正係数を記憶する記憶部１１０と、時間を計るタイマ１０９と、ＣＰＵ１０５とを有する。ＣＰＵ１０５は、二回目以降の測定処理の各々において、測定用センサ１０６の出力値と、第１〜第３の校正係数と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さとを用いた演算により、呼気中の対象ガスの濃度を推定する。
【解決手段】呼気中の対象ガスの濃度を推定して呼気の組成を測定する測定処理を繰り返し行う呼気組成測定器１００を提供する。呼気組成測定器１００は、呼気に曝露される位置に設けられ、対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサである測定用センサ１０６と、測定用センサ１０６を校正するための第１〜第３の校正係数を記憶する記憶部１１０と、時間を計るタイマ１０９と、ＣＰＵ１０５とを有する。ＣＰＵ１０５は、二回目以降の測定処理の各々において、測定用センサ１０６の出力値と、第１〜第３の校正係数と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さとを用いた演算により、呼気中の対象ガスの濃度を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定して被測定ガスの組成を測定する測定処理を繰り返し行うガス組成測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス組成測定器は、曝露雰囲気中の特定のガスに感応するガスセンサを有する。ガスセンサの一種に、曝露雰囲気中の特定のガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体（例えば、酸化第二錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物を成分とした半導体）で形成された感ガス体を有する半導体ガスセンサがある。半導体ガスセンサの感ガス体（半導体）の組成は、感知対象となる特定のガス（以降、「対象ガス」と呼ぶ）に応じて定められる。
【０００３】
ガス組成測定器としては、呼気を被測定ガスとする呼気組成測定器を例示可能である（特許文献１〜５参照）。呼気組成測定器内の半導体ガスセンサは、呼気に対する応答として、感ガス体の電気抵抗値に応じた値を出力する。呼気組成測定器は、その半導体ガスセンサの検量線が求められてから出荷され、使用者の指示を受けて開始する各測定処理において、ゼロ点調整を行い、その後、その検量線と使用者の呼気に対する半導体ガスセンサの出力値とに基づいて、呼気中の対象ガスの濃度の推定を推定する。
【０００４】
半導体ガスセンサの検量線は、その出力値とガスの濃度との対応関係を示す直線であり、ゼロ点調整後のスパン校正によって求められる。ゼロ点調整では、半導体ガスセンサを対象ガスの濃度が０％のガスに曝露し、そのときの出力値を検出する。つまり、ゼロ点調整では、検量線のゼロ点が調整される。スパン校正では、半導体ガスセンサを対象ガスの濃度が特定の値（例えば９０％）の校正ガスに曝露し、そのときの出力値を検出する。つまり、ゼロ点調整後のスパン校正によって、検量線のゼロ点および傾き、すなわち検量線を求めることができる。
【０００５】
毎回の測定時にゼロ点調整を行う場合、上記の推定において、ゼロ点を考慮せずに済む。つまり、半導体ガスセンサの出力値をｘ、検量線の傾きに応じたスパン係数（定数）をｋとしたとき、推定濃度（D）は、Ｄ＝ｋ・ｘで表される。
【特許文献１】特開２００６−９８０５８号公報（段落０００２）
【特許文献２】特開２０００−３０４７１５号公報
【特許文献３】特開２０００−３４１３７５号公報
【特許文献４】特開昭６４−３５３６８号（特開平０１−３５３６８号）公報
【特許文献５】特開２００３−７９６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体ガスセンサは劣化し、その感度が経時変化する。この変化を吸収するためには、検量線のゼロ点および傾きを適時校正する必要がある。従来の呼気組成測定器では、毎回の測定時に、ゼロ点調整は行われるが、傾きの校正は行われない。このため、半導体ガスセンサの劣化量に応じて測定精度が低下してしまう。もちろん、毎回の測定時にスパン校正を行う形態とすれば、この問題を解決可能であるが、専門家でない一般人にとって、スパン校正に必須の校正ガスの入手は容易ではない。そもそも、専門家であっても、スパン校正には手間がかかる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができるガス組成測定器を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明は、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定して被測定ガスの組成を測定する測定処理を繰り返し行うガス組成測定器において、被測定ガスに曝露される位置に設けられ、特定のガスである対象ガスに感応して値を出力する第１の半導体ガスセンサと、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、前記第１の半導体ガスセンサの出力値とガスの濃度との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数を記憶し、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、対象ガスを含む被測定ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第２の校正係数を予め記憶する記憶部と、時間を計る計時部と、基準時点から現時点までの一連の期間を測定可能期間とし、前記測定可能期間のうち、測定処理の開始から終了までの一連の期間を測定期間とし、他の一連の期間を非測定期間としたとき、二回目以降の測定処理の各々において、前記第１の半導体ガスセンサの出力値と、前記記憶部に記憶されている前記第１の校正係数および前記第２の校正係数と、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、環境ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第３の校正係数と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さとを用いた第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する濃度推定部と、を有することを特徴とするガス組成測定器を提供する。
被測定ガスとは、その組成がガス組成測定器に測定されるガスである。代表的な被測定ガスは、呼気である。環境ガスとは、ガス組成測定器が使用される環境（空間）に充満しているガスであり、代表的には、空気等の大気である。基準時点は、測定可能期間が開始する時点であり、例えば、第１の校正係数が記憶部に記憶された時点である。半導体ガスセンサは、曝露雰囲気中の特定のガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体で形成された感ガス体を有するガスセンサである。
上記のガス組成測定器では、各測定期間における被測定ガス中の対象ガスの濃度の推定に、第１の半導体ガスセンサの出力値と、第１の半導体ガスセンサの出力値とガスの濃度との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数とが用いられる。つまり、上記の推定に、従来と同様の値が用いられる。
また、半導体ガスセンサは対象ガスに曝露されると大きく劣化するが、上記のガス組成測定器では、上記の推定に、更に、対象ガスを含む被測定ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第２の校正係数と、第１の半導体ガスセンサが被測定ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。また、半導体ガスセンサは対象ガス以外のガスに曝露されても劣化するが、上記のガス組成測定器では、上記の推定に、環境ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第３の校正係数と、第１の半導体ガスセンサが環境ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。つまり、上記の推定は、測定期間における第１の半導体ガスセンサの劣化と、非測定期間における第１の半導体ガスセンサの劣化とを考慮して行われる。
よって、上記のガス組成測定器によれば、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
一方、上記のガス組成測定器では、第１の校正係数を測定可能期間にわたって固定とすることができる。つまり、測定の度にスパン校正を行う必要は無い。したがって、上記のガス組成測定器によれば、使用者は、手軽に測定を行うことができる。
以上の説明から明らかなように、上記のガス組成測定器は、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【０００９】
ところで、半導体ガスセンサの劣化の速度は、曝露時間のみならず、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度にも依存する。したがって、測定精度の低下の抑制の観点からは、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度を一定値と仮定して第１の演算を行う形態よりも、過去の測定濃度を用いて第１の演算を行う形態の方が好ましい。そこで、上記のガス組成測定器において、前記濃度推定部は、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、ようにしてもよい。
【００１０】
第１の演算としては様々なものを採用可能である。例えば、前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表される、ようにしてもよい。この形態のガス組成測定器によれば、式（１）で表される第１の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【数４】
【００１１】
ところで、第３の校正係数は、環境ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた係数であるが、環境ガスの組成は、ガス組成測定器の保管環境によって相違し得る。例えば、ガス組成測定器を梱包する梱包材が相違すると、環境ガスの組成も相違し得る。環境ガスの組成が異なると、環境ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度も相違し得る。
そこで、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる形態であるか否かに関わらず、上記のガス組成測定器において、前記記憶部は前記第３の校正係数を予め記憶し、前記濃度推定部は、前記第１の演算に、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を用い、予め定められた時刻に一つの測定期間を開始させる自動開始部と、前記一つの測定期間において前記濃度推定部に推定された濃度に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を更新する更新部とを有する、ようにしてもよい。
この形態のガス組成測定器によれば、その出荷に際し、環境ガスとして空気を想定して第３の校正係数が定められ、この第３の校正係数が記憶部に記憶された後に、出荷のための梱包が行われ、その後、梱包された状態で予め定められた時刻を迎えたとすると、その状態で測定が行われる。この測定により濃度推定部に推定される濃度は、梱包材の影響を受けたものとなる。そして、この濃度に基づいて、記憶部に記憶された第３の校正係数が更新される。よって、以降の測定処理において、梱包材の悪影響による測定誤差が低減される。
【００１２】
また、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる形態であるか否かに関わらず、上記のガス組成測定器において、前記対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、被測定ガスに曝露されない位置に設けられ、その検量線が前記第１の半導体ガスセンサの検量線と略一致する第２の半導体ガスセンサを有し、前記濃度推定部は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値を用いた第２の演算によって前記第３の校正係数を算出し、算出した前記第３の校正係数を前記第１の演算に用いる、ようにしてもよい。
この形態のガス組成測定器によれば、測定期間において、被測定ガスに第１の半導体ガスセンサを曝露させる一方、第２の半導体ガスセンサを曝露させない、ということが可能となる。この場合、第２の半導体ガスセンサの劣化に関与するガスは環境ガスのみとなるから、第２の半導体ガスセンサの出力値を用いて、実際の環境ガスによる第２の半導体ガスセンサの劣化速度を算出することができる。また、このガス組成測定器では、第２の半導体ガスセンサの検量線は第１の半導体ガスセンサの検量線と略一致するから、実際の環境ガスによる第２の半導体ガスセンサの劣化速度は、実際の環境ガスによる第１の半導体ガスセンサの劣化速度に略一致すると予想される。つまり、このガス組成測定器によれば、実際の環境ガスに応じた第３の校正係数を算出可能であるから、梱包材の悪影響による測定誤差を大幅に低減することができる。
【００１３】
さらに、第２の半導体ガスセンサを有するガス組成測定器において、測定精度の低下の抑制の観点から、前記濃度推定部が、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、ようにしてもよい。
【００１４】
第２の半導体ガスセンサを有し、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いるガス組成測定器においては、前記第１の演算および前記第２の演算として、様々なものを採用可能である。例えば、前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、上記の式（１）で表され、前記第２の演算は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ１、前記基準時点の前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ０、前記第１の校正係数をｋ１、前記第３の校正係数をｋ３、基準時点からの経過時間をｔとしたとき、式（２）で表されてもよい。
【数５】
この形態のガス組成測定器によれば、式（１）で表される第１の演算および式（２）で表される第２の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係るガス組成測定器は、いずれも、呼気（被測定ガス）中の対象ガスの濃度を推定して呼気の組成を測定する測定処理を繰り返し行う呼気組成測定器であり、ゼロ点調整後のスパン校正を経て製造され、製造直後に梱包材で梱包され、梱包された状態で出荷され、その使用者に使用および保管されるものであり、半導体ガスセンサを有する。
【００１６】
「対象ガス」は、半導体ガスセンサの感知対象となる特定のガスであり、呼気組成測定器の用途に応じて適宜に定められる。例えば、呼気中のアルコール濃度を測定する用途では、エチルアルコールガス等のアルコールガスが対象ガスとなり、口臭の臭度を測定する用途では、メチルメルカプタンガス等の臭度に関連するガスが対象ガスとなる。呼気組成測定器について「使用」とは、使用者が呼気組成測定器に測定処理を行わせることをいう。
【００１７】
各呼気組成測定器では、その製造完了時点（基準時点（ｔ０））から現時点までの一連の期間が、測定を行うことが可能な期間、すなわち「測定可能期間」となる。以降の説明では、測定可能期間のうち、測定処理の開始から終了までの一連の期間をそれぞれ「測定期間」と呼び、他の一連の期間をそれぞれ「非測定期間」と呼ぶ。各測定期間では、検量線のゼロ点調整および傾きの校正が行われる。基準時点（ｔ０）は、後述の第１の校正係数（ｋ１）が記憶部に記憶される時点でもある。
【００１８】
図１は、測定可能期間と測定期間と非測定期間との関係を示す図である。ただし、この図に示す一〜三番目の非測定期間の長さ（Ｔｂ１〜Ｔｂ３）および一〜二番目の測定期間の長さ（Ｔａ１〜Ｔａ２）は一例に過ぎない。この図に示すように、各呼気組成測定器では、測定可能期間において、非測定期間と測定期間が交互に現れる。
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る呼気組成測定器１００は、式（１）で表される第１の演算によって呼気中の対象ガスの濃度を推定するものであり、一つの半導体ガスセンサを有する。
【００２０】
＜１−１．構成＞
図２および図３は、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る呼気組成測定器１００の外観を示す斜視図である。図２には正面側、図３には裏面側の外観が示されている。図４は、呼気組成測定器１００の電気的な構成を示すブロック図である。呼気組成測定器１００は、その使用者の片手に把持される中空の筐体１０１と、筐体１０１に設けられた各部とを有する。
【００２１】
筐体１０１の表面には、使用者の呼気が吹き込まれる吹込口１０３が設けられている。吹込口１０３は、筐体１０１内の空洞に繋がっている。筐体１０１内には、使用者の指示を入力するための入力部１０２、各種の情報を表示する表示部１０４、各種の処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、半導体ガスセンサである測定用センサ（第１の半導体ガスセンサ）１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７、測定用センサ１０６のヒートクリーニングを行うヒーター１０８、タイマ（計時部）１０９および書き込まれた情報を電子データの形態で記憶（保持）する記憶部１１０が設けられている。
【００２２】
入力部１０２は、具体的には、筐体１０１の表面に露出している操作ボタンを備え、その操作内容に応じた信号を出力する操作部である。ＣＰＵ１０５は、入力部１０２の出力信号を受けることにより、入力部１０２を用いて入力された指示を受け取る。表示部１０４は、具体的には、筐体１０１の表面に露出している表示面を有する液晶ディスプレイである。ＣＰＵ１０５は、表示部１０４に対して、情報に応じた信号を供給することにより、この情報を表示させる。
【００２３】
測定用センサ１０６は、対象ガスに感応する半導体ガスセンサであり、被測定ガスに曝露される位置に設けられ、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体（例えば、酸化第二錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物を成分とした半導体）で形成された感ガス体を有し、感ガス体の電気抵抗値に応じた値をアナログ信号の形態で出力する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器１０７は、測定用センサ１０６の出力信号をＡ／Ｄ変換して出力する。ＣＰＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換器１０７の出力信号を受けることにより、測定用センサ１０６の出力値を受け取る。ヒーター１０８は、測定用センサ１０６の感ガス体に近接して配置され、ＣＰＵ１０５の制御に従って発熱し、これによって感ガス体を加熱して還元する。すなわち、ヒーター１０８は、ＣＰＵ１０５の制御に従って測定用センサ１０６のヒートクリーニングを行う。
【００２５】
タイマ１０９は、電源を有し、基準時点（ｔ０）から現時点までの経過時間（ｔ）を計る。前述のように、基準時点（ｔ０）は、第１の校正係数（ｋ１）が記憶部１１０に記憶される時点である。第１の校正係数（ｋ１）は、測定用センサ１０６を校正するための係数であって、測定用センサ１０６の検量線の傾きに応じた定数であり、基準時点（ｔ０）以前にゼロ点調整後のスパン校正により求められ、基準時点（ｔ０）で記憶部１１０に記憶される。
【００２６】
図４の記憶部１１０は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の書き換え可能な不揮発性メモリを有する。記憶部１１０に記憶される情報には、ＣＰＵ１０５に実行されるプログラムや各種の値が含まれる。ＣＰＵ１０５は、記憶部１１０に値を書き込み、記憶部１１０から値を読み出し、記憶部１１０に記憶されている値を更新する。呼気組成測定器１００の主電源（タイマ１０９の電源とは別の電源）が投入されると、ＣＰＵ１０５は、記憶部１１０に記憶されているプログラムを読み出して実行する。この処理を除くと、ＣＰＵ１０５が行う全ての処理は、このプログラムを用いて行われる。
【００２７】
記憶部１１０に記憶される値には、第１〜第３の校正係数（ｋ１〜ｋ３）が含まれる。第２の校正係数（ｋ２）および第３の校正係数（ｋ３）は、いずれも、測定用センサ１０６を校正するための係数である。第２の校正係数（ｋ２）は、呼気への曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた定数であり、予め求められ、基準時点（ｔ０）以前に記憶部１１０に記憶される。第３の校正係数（ｋ３）は、後述の環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた定数であり、予め求められ、基準時点（ｔ０）以前に記憶部１１０に記憶される。第２の校正係数（ｋ２）および第３の校正係数（ｋ３）は、例えば、測定用センサ１０６と同様な半導体ガスセンサを用いた加速試験により求められる。
【００２８】
ＣＰＵ１０５は、毎回の測定時に、すなわち測定期間毎に、測定用センサ１０６についてゼロ点調整を行う。したがって、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）は、ゼロ点調整後の値となる。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）と、記憶部１１０に記憶されている第１〜第３の校正係数（ｋ１〜ｋ３）と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さと、前回以前の測定処理において推定した濃度とを用いた第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する。すなわち、ＣＰＵ１０５は、濃度推定部として機能する。
【００２９】
＜１−２．第１の演算＞
第１の演算は、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｎ番目の測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表される。なお、式（１）において、ｎ＜２の場合、ｍ＜２となり、右辺の括弧内は実質的にｋ１のみになる。
【００３０】
式（１）の右辺は、スパン係数と測定用センサ１０６の出力値（ｘ）との積である。この積を濃度Ｄｎとしてよいのは、測定期間毎にゼロ点調整が行われるからである。スパン係数は、第１〜第３の項の和である。第１の項は、第１の校正係数（ｋ１）である。第１の校正係数（ｋ１）は、具体的には、測定用センサ１０６の検量線の傾きの逆数である。例えば、測定用センサ１０６について、図５に示すように、ガスの濃度の軸に対する角度がθ１の検量線Ｌ３が求められたと仮定すると、ｋ１＝１／ｔａｎθ１となる。従来ならば、第１の校正係数（ｋ１）がそのままスパン係数として用いられる。
【００３１】
図６は、測定用センサ１０６の劣化の特性（測定用センサ１０６の感度の経時変化の特性）の一例を示す図である。この図の特性線Ｌ１で表されるように、測定用センサ１０６は時とともに劣化（高感度化）する。測定用センサ１０６が劣化した場合、測定精度を維持するためには、劣化量に応じて検量線を校正する必要がある。
【００３２】
図７は、測定用センサ１０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。この図には、検量線Ｌ３と、校正後の検量線に相当する仮想線Ｌ４〜Ｌ５とが示されている。仮想線Ｌ４はｔ＝ｔ２のときのものであり、仮想線Ｌ５はｔ＝ｔｐのときのものである。ただし、ｐは３以上の自然数であり、ｔ０＜ｔ２＜ｔｐである。この図に示すように、理想的には、ｔ＝ｔ２のときには仮想線Ｌ４で示される校正が行われ、ｔ＝ｔｐのときには仮想線Ｌ５で示される校正が行われるようにすべきである。
【００３３】
検量線の校正としては、そのゼロ点の校正と、その傾きの校正がある。呼気組成測定器１００では、測定期間毎にゼロ点調整が行われ、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）はゼロ点調整後の値となるから、第１の演算で達成すべきは、図８に示すように、検量線の傾きの校正（第１の校正係数（ｋ１）の校正）、すなわちスパン係数の補正のみである。この補正のために、第２の項および第３の項が存在している。つまり、第２の項および第３の項は、いずれもスパン係数の補正項である。
【００３４】
スパン係数の理想的な補正量は、測定用センサ１０６の劣化量（感度の変化量）に応じて異なる。図６から明らかなように、校正時点での測定用センサ１０６の劣化量は、終了した各期間における劣化量の和となり、各期間の劣化量は、その期間の長さとその期間における劣化速度に依存する。劣化速度は、特性線Ｌ１の傾きである。例えば、図６の一部Ｒ１の拡大図である図９に示すように、１番目の非測定期間における時間軸に対する特性線Ｌ１の角度をθ２とし、１番目の測定期間における時間軸に対する特性線Ｌ１の角度をθ３とした場合、１番目の非測定期間における劣化速度はｔａｎθ２、１番目の測定期間における劣化速度はｔａｎθ３で表される。
【００３５】
測定用センサ１０６の劣化速度は、曝露雰囲気の組成に依存する。したがって、測定期間にあっては測定期間毎に相違し得る一方、非測定期間にあっては全ての非測定期間に共通となる。例えば、二番目以降の測定期間における劣化速度がｔａｎθ３になるとは限らない一方、非測定期間における劣化速度は全ての非測定期間に共通してｔａｎθ２となる。このように、測定用センサ１０６の劣化の傾向は、測定期間と非測定期間とで大きく異なる。これが、測定期間用の第２の項および非測定期間用の第３の項が存在する理由である。
【００３６】
第２の項は、第２の校正係数（ｋ２）と、１番目からｎ−１番目の測定期間についての、測定期間の長さと当該測定期間において推定された濃度との積和との積である。第２の校正係数（ｋ２）は、具体的には、測定期間における単位濃度あたりの特性線Ｌ１の傾きである。したがって、上記の積和に第２の校正係数（ｋ２）を掛ければ、測定期間における測定用センサ１０６の劣化の影響を低減するための、スパン係数の理想的な補正量が得られる。
【００３７】
第３の項は、第３の校正係数（ｋ３）と、１番目からｍ−１番目の非測定期間の長さの和との積である。第３の校正係数（ｋ３）は、具体的には、非測定期間における特性線Ｌ１の傾き（ｔａｎθ２）である。したがって、上記の和に第３の校正係数（ｋ３）を掛ければ、非測定期間における測定用センサ１０６の劣化の影響を低減するための、スパン係数の理想的な補正量を得ることができる。
【００３８】
＜１−３．まとめ＞
上述したように、呼気組成測定器１００では、各測定期間における呼気中の対象ガスの濃度（Ｄ）の推定に、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）と、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）とガスの濃度（Ｄ）との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数（ｋ１）とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定に、従来と同様の値が用いられる。また、上述したように呼気組成測定器１００では、濃度（Ｄ）の推定に、更に、対象ガスを含む呼気への曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第２の校正係数（ｋ２）と、測定用センサ１０６が呼気に曝露されただろう時間とが用いられる。また、上述したように、半導体ガスセンサは対象ガス以外のガスに曝露されても劣化するが、呼気組成測定器１００では、濃度（Ｄ）の推定に、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第３の校正係数（ｋ３）と、測定用センサ１０６が環境ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定は、測定期間における測定用センサ１０６の劣化と、非測定期間における測定用センサ１０６の劣化とを考慮して行われる。よって、呼気組成測定器１００によれば、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
一方、呼気組成測定器１００では、第１の校正係数（ｋ１）を測定可能期間にわたって固定とすることができる。つまり、測定の度にスパン校正を行う必要は無い。したがって、呼気組成測定器１００によれば、使用者は、手軽に測定を行うことができる。
以上の説明から明らかなように、呼気組成測定器１００は、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００３９】
また、呼気組成測定器１００では、ＣＰＵ１０５が、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる。このことは、測定精度の低下の抑制に寄与する。また、呼気組成測定器１００によれば、式（１）で表される第１の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００４０】
＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態に係る呼気組成測定器２００は、式（１）で表される第１の演算および式（２）で表される第２の演算によって呼気中の対象ガスの濃度を推定するものであり、二つの半導体ガスセンサを有する。
【００４１】
＜２−１．構成＞
図１０および図１１は、それぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る呼気組成測定器２００の外観を示す斜視図である。図１０には正面側、図１１には裏面側の外観が示されている。図１２は、呼気組成測定器２００の電気的な構成を示すブロック図である。呼気組成測定器２００は、その使用者の片手に把持される中空の筐体２０１と、筐体２０１に設けられた各部とを有する。
【００４２】
筐体２０１の裏面には、環境ガスのみが流入する流入口２０３が設けられている。流入口２０３は、筐体２０１内の空洞に繋がっているが、吹込口１０３には繋がっていない。筐体２０１内には、入力部１０２、表示部１０４、ＣＰＵ１０５、測定用センサ１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７およびタイマ１０９が設けられている。また、筐体２０１内には、ダミーセンサ（第２の半導体ガスセンサ）２０６、Ａ／Ｄ変換器２０７、ヒーター２０８および記憶部２１０を有する。
【００４３】
ダミーセンサ２０６は、対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、呼気に曝露されない位置に設けられ、その検量線は、測定用センサ１０６の検量線と略一致している。つまり、ダミーセンサ２０６は、対象ガスに感応する半導体ガスセンサであり、被測定ガスに曝露される位置に設けられ、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体（例えば、酸化第二錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物を成分とした半導体）で形成された感ガス体を有し、感ガス体の電気抵抗値に応じた値をアナログ信号の形態で出力する。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器２０７は、ダミーセンサ２０６の出力信号をＡ／Ｄ変換して出力する。ＣＰＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換器２０７の出力信号を受けることにより、ダミーセンサ２０６の出力値を受け取る。ヒーター２０８は、測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の感ガス体に近接して配置され、ＣＰＵ１０５の制御に従って発熱し、これによって感ガス体を加熱して還元する。すなわち、ヒーター１０８は、ＣＰＵ１０５の制御に従って測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６のヒートクリーニングを行う。
【００４５】
記憶部２１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリを有し、書き込まれた情報を電子データの形態で記憶（保持）する。記憶部１１０に記憶される情報には、ＣＰＵ１０５に実行されるプログラムや各種の値が含まれる。ＣＰＵ１０５は、記憶部２１０に値を書き込み、記憶部２１０から値を読み出し、記憶部２１０に記憶されている値を更新する。呼気組成測定器２００の主電源（タイマ１０９の電源とは別の電源）が投入されると、ＣＰＵ１０５は、記憶部２１０に記憶されているプログラムを読み出して実行する。この処理を除くと、ＣＰＵ１０５が行う全ての処理は、このプログラムを用いて行われる。
【００４６】
記憶部２１０に記憶される値には、第１および第２の校正係数（ｋ１およびｋ２）と基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値（ｙ０）とが含まれる。第１の校正係数（ｋ１）は、基準時点（ｔ０）以前にゼロ点調整後のスパン校正により求められ、基準時点（ｔ０）で記憶部１１０に記憶される。基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値（ｙ０）は、基準時点（ｔ０）において測定され、記憶部１１０に記憶される。
【００４７】
ＣＰＵ１０５は、毎回の測定時に、すなわち測定期間毎に、測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６についてゼロ点調整を行う。したがって、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）およびダミーセンサ２０６の出力値（ｙ１）は、ゼロ点調整後の値となる。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する。すなわち、ＣＰＵ１０５は、濃度推定部として機能する。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ１）、基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値（ｙ０）、第１の校正係数（ｋ１）および基準時点（ｔ０）からの経過時間（ｔ）を用いた第２の演算によって第３の校正係数（ｋ３）を算出し、算出した校正係数（ｋ３）を第１の演算に用いる。
【００４８】
＜２−２．第２の演算＞
第２の演算は、ダミーセンサ２０６の出力値をｙ１、基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値をｙ０、第１の校正係数をｋ１、第３の校正係数をｋ３、基準時点（ｔ０）からの経過時間をｔ、としたとき、式（２）で表される。以降、式（２）について説明する。
【００４９】
図１３は、測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の劣化の特性（測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の感度の経時変化の特性）の一例を示す図である。ダミーセンサ２０６は、非測定期間はもとより、測定期間においても、被測定ガスに曝露されないから、その劣化特性を示す特性線Ｌ６は、直線状となる。つまり、ダミーセンサ２０６は、時とともに線形に劣化（高感度化）する。
【００５０】
一方、ダミーセンサ２０６の検量線は、測定用センサ１０６の検量線と略一致するから、同一のガスに同一の時間だけ曝露された場合の両センサの劣化の程度は略一致すると考えられる。つまり、第１〜第３の校正係数（ｋ１〜ｋ３）は、ダミーセンサ２０６および測定用センサ１０６に共通すると考えられる。したがって、ダミーセンサ２０６を校正するための第３の校正係数（ｋ３）を求めれば、これを、測定用センサ１０６を校正するための第３の校正係数（ｋ３）として用いることができる。
【００５１】
図１４は、ダミーセンサ２０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。この図には、図５の検量線Ｌ３と略一致する検量線Ｌ７と、校正後の検量線に相当する仮想線Ｌ８とが示されている。仮想線Ｌ８はｔ＝ｔｑのときのものである。この図に示すように、理想的には、ｔ＝ｔ０のときには検量線Ｌ７で示される校正が行われ、ｔ＝ｔｑのときには仮想線Ｌ８で示される校正が行われるようにすべきである。
【００５２】
ダミーセンサ２０６は、環境ガスのみに曝露され続けるから、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）に対応する濃度（Ｄｙ（t））は、基準時点（ｔ０）からの経過時間（ｔ）、その時点でのダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）、第１の校正係数（ｋ１）および第３の校正係数（ｋ３）を用いた第３の演算により求められる。第３の演算は、式（３）で表される。
【数６】
【００５３】
図１４に示すように、ｔ＝ｔｑのときの濃度（Ｄｙ（t））は、ｔ＝ｔ０のときの濃度（Ｄｙ（t））と一致すべきであるから、式（４）が成立する。ｔ０＝０であるから、式（４）を整理することにより、式（２）が得られる。
【数７】
【００５４】
＜２−３．まとめ＞
呼気組成測定器２００では、各測定期間における呼気中の対象ガスの濃度（Ｄ）の推定に、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）と、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）とガスの濃度（Ｄ）との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数（ｋ１）とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定に、従来と同様の値が用いられる。また、上述したように呼気組成測定器２００では、濃度（Ｄ）の推定に、更に、対象ガスを含む呼気への曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第２の校正係数（ｋ２）と、測定用センサ１０６が呼気に曝露されただろう時間とが用いられる。また、上述したように、半導体ガスセンサは対象ガス以外のガスに曝露されても劣化するが、呼気組成測定器２００では、濃度（Ｄ）の推定に、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第３の校正係数（ｋ３）と、測定用センサ１０６が環境ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定は、測定期間における測定用センサ１０６の劣化と、非測定期間における測定用センサ１０６の劣化とを考慮して行われる。よって、呼気組成測定器２００によれば、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
一方、呼気組成測定器２００では、第１の校正係数（ｋ１）を測定可能期間にわたって固定とすることができる。つまり、測定の度にスパン校正を行う必要は無い。したがって、呼気組成測定器２００によれば、使用者は、手軽に測定を行うことができる。
よって、以上の説明から明らかなように、呼気組成測定器２００は、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００５５】
ところで、第３の校正係数（ｋ３）は、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた係数であるが、環境ガスの組成は、呼気組成測定器２００の保管環境によって相違し得る。例えば、呼気組成測定器２００を梱包する梱包材が相違すると、環境ガスの組成も相違し得る。環境ガスの組成が異なると、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度も相違し得る。
【００５６】
これに対し、呼気組成測定器２００は、対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、被測定ガスに曝露されない位置に設けられ、その検量線が測定用センサ１０６の検量線と略一致するダミーセンサ２０６を有し、そのＣＰＵ１０５は、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）を用いた第２の演算によって第３の校正係数（ｋ３）を算出し、算出した第３の校正係数（ｋ３）を第１の演算に用いる。
【００５７】
したがって、呼気組成測定器２００によれば、測定期間において、被測定ガスに測定用センサ１０６を曝露させる一方、ダミーセンサ２０６を曝露させない、ということが可能となる。この場合、ダミーセンサ２０６の劣化に関与するガスは環境ガスのみとなるから、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）を用いて、実際の環境ガスによるダミーセンサ２０６の劣化速度を算出することができる。また、呼気組成測定器２００では、ダミーセンサ２０６の検量線は測定用センサ１０６の検量線と略一致するから、実際の環境ガスによるダミーセンサ２０６の劣化速度は、実際の環境ガスによる測定用センサ１０６の劣化速度に略一致すると予想される。つまり、呼気組成測定器２００によれば、実際の環境ガスに応じた第３の校正係数（ｋ３）を算出可能であるから、梱包材の悪影響による測定誤差を大幅に低減することができる。
【００５８】
また、呼気組成測定器２００では、ＣＰＵ１０５が、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる。このことは、測定精度の低下の抑制に寄与する。また、呼気組成測定器２００によれば、式（１）で表される第１の演算および式（２）で表される第２の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００５９】
＜３．第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態に係る呼気組成測定器３００は、式（１）で表される第１の演算によって呼気中の対象ガスの濃度を推定するものであり、一つの半導体ガスセンサを有する点で呼気組成測定器１００と共通する。一方、呼気組成測定器３００は、梱包材の悪影響による測定誤差を大幅に低減することができる点で、呼気組成測定器３００と相違する。
【００６０】
＜３−１．構成＞
図１５は、呼気組成測定器３００の電気的な構成を示すブロック図である。呼気組成測定器３００が呼気組成測定器１００と異なる点は、記憶部１１０およびタイマ１０９に代えて記憶部３１０およびタイマ３０９を有する点のみである。記憶部３１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリを有する。記憶部３１０に記憶される情報には、ＣＰＵ１０５に実行されるプログラムや各種の値が含まれる。記憶部３１０に記憶される各種の値には、記憶部１１０に記憶される各種の値が含まれる。タイマ３０９は、タイマ１０９の機能に加えて、予め定められた事前測定時刻（ｔｒ）が近づくと、呼気組成測定器３００の主電源を投入する機能を有する。事前測定時刻（ｔｒ）は、基準時点（ｔ０）よりも後の時刻であり、呼気組成測定器３００の使用が開始される時点よりも前の時刻である。
【００６１】
ＣＰＵ１０５は、記憶部３１０に値を書き込み、記憶部３１０から値を読み出し、記憶部３１０に記憶されている値を更新する。呼気組成測定器３００の主電源（タイマ３０９の電源とは別の電源）が投入されると、ＣＰＵ１０５は、記憶部３１０に記憶されているプログラムを読み出して実行する。この処理を除くと、ＣＰＵ１０５が行う全ての処理は、読み出したプログラムを用いて行われる。
【００６２】
ＣＰＵ１０５は、二回目以降の測定処理（二番目以降の測定期間）毎に、測定用センサ１０６についてゼロ点調整を行う。したがって、ＣＰＵ１０５において、二回目以降の測定処理において、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）は、ゼロ点調整後の値となる。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する。すなわち、ＣＰＵ１０５は、濃度推定部として機能する。
【００６３】
また、ＣＰＵ１０５は、行おうとしている測定処理が一回目の測定処理の場合には、事前測定時刻（ｔｒ）に、この測定処理を開始し、この測定処理によって推定された濃度に基づいて、記憶部３１０に記憶されている第３の校正係数（ｋ３）を更新する。つまり、ＣＰＵ１０５は、自動開始部および更新部として機能する。以降、一回目の測定処理を「事前測定処理」と呼ぶ。なお、ＣＰＵ１０５は、事前測定処理が終了すると、その旨を示す値を記憶部３１０に記憶させる。この値は、行おうとしている測定処理が一回目の測定処理であるか否かの判定に用いられる。
【００６４】
＜３−２．事前測定処理＞
記憶部３１０に最初に記憶される第３の校正係数（ｋ３）は、環境ガスが大気のみを含むものと仮定して求められる。しかし、現実には、大気のみならず、呼気組成測定器３００の梱包材からの揮発ガスも、環境ガスに含まれる。この点に鑑みて設けられた処理が事前測定処理であり、二回目以降の測定処理（二番目以降の測定期間）において梱包材の影響を考慮した濃度の推定を可能とすることを目的としている。
【００６５】
事前測定処理では、まず、タイマ３０９が、事前測定時刻（ｔｒ）が近づくと、呼気組成測定器１００の主電源を投入する。すると、ＣＰＵ１０５が、事前測定時刻（ｔｒ）に一回目の測定処理を開始し、これにより推定された濃度である実測濃度（Ｄｒ）に基づいて、記憶部３１０に記憶されている第３の校正係数（ｋ３）を更新し、一回目の測定処理が終了すると、その旨を示す値を記憶部３１０に記憶させ、呼気組成測定器３００の主電源を切る。
【００６６】
より詳しくは、ＣＰＵ１０５は、実測濃度（Ｄｒ）を第１の演算により再推定したならば基準濃度（Ｄｓ）に一致するように、第３の校正係数（ｋ３）を更新する。基準濃度（Ｄｓ）は、呼気組成測定器３００が梱包されないまま事前測定時刻（ｔｒ）を迎え、この時刻において、ゼロ点調整を行うことなく測定が行われた場合に、第１の演算により推定されるだろう濃度であり、予め記憶部３１０に記憶されている。
【００６７】
＜３−３．まとめ＞
上述したように、事前測定時刻（ｔｒ）は、基準時点（ｔ０）よりも後の時刻であり、呼気組成測定器３００の使用が開始される時点よりも前の時刻であるから、呼気組成測定器３００は、梱包された状態で事前測定時刻（ｔｒ）を迎えることになる。したがって、事前測定時刻（ｔｒ）に開始された測定処理は、呼気組成測定器３００が梱包された状態で行われ、その測定期間において推定された実測濃度（Ｄｒ）は、梱包材の影響を受けたものとなる。よって、上記の更新により、記憶部３１０に記憶されている第３の校正係数（ｋ３）は、梱包材の影響を考慮したものとなり、以降の測定処理において、梱包材の悪影響による測定誤差が低減される。また、呼気組成測定器３００には、測定期間毎に第３の校正係数を求める形態に比較して処理が簡素となる、という利点がある。
【００６８】
＜４．変形例＞
本発明は、その発明特定事項で特定される範囲において、以下の変形例をも含む。
上述した各実施の形態では、前回以前の測定処理において推定した濃度を用いた演算を第１の演算としたが、これを変形し、前回以前の測定処理において推定した濃度を用いない演算を第１の演算としてもよい。例えば、前回以前の測定処理において推定した濃度とは異なる濃度（例えば一定値）を用いるようにしてもよいし、如何なる濃度も用いないようにしてもよい。
【００６９】
上述した各実施の形態では、（１）式で表される演算を第１の演算として採用したため、確実に、測定用センサ１０６の劣化による測定精度の低下を抑制することができるが、これを変形し、他の式で表される演算を第１の演算として採用してもよい。例えば、（１）式の右辺の括弧内の第２の項におけるＤｉ−１を固定値としてもよい。この場合でも、適切な固定値を定めることにより、十分に高い測定精度を得ることができる。これと同様に、上述した第２の実施の形態では、（２）式で表される演算を第２の演算として採用したため、確実に、測定用センサ１０６の劣化による測定精度の低下を抑制することができるが、これを変形し、他の式で表される演算を第２の演算として採用してもよい。
【００７０】
上述した各実施の形態では、呼気組成測定器の製造完了時点（詳しくは第１の校正係数（ｋ１）が記憶部に記憶される時点）を基準時点（ｔ０）としているが、これを変形し、第１の校正係数（ｋ１）が記憶部に記憶される時点以前の任意の時点を基準時点としてもよい。例えば、第１の校正係数（ｋ１）が求められた時点を基準時点としてもよい。したがって、タイマ１０９やタイマ３０９に代えて、リアルタイムクロックやその他の計時部を採用することも可能である。
【００７１】
上述した各実施の形態では、使用者の指示を入力するための入力部として、操作ボタンを備えた入力部１０２を採用しているが、これを変形し、操作ボタン以外の操作子を備え、その操作内容に応じた信号を出力する操作部や、使用者の挙動を検出し、検出結果に応じた信号を出力するセンサ、その他の入力部を採用してもよい。また、上述した各実施の形態では、各種の情報を表示する表示部として、液晶ディスプレイを採用しているが、これを変形し、液晶ディスプレイ以外の表示装置や、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、その他の表示部を採用してもよい。
【００７２】
上述した各実施の形態では、推定された濃度を用いて被測定ガスの組成を報知する報知部として、組成を表示する表示部を採用しているが、これを変形し、表示部以外の報知部を採用してもよいし、報知しないようにしてもよい。前者の例としては、組成を音声出力する形態が挙げられる。後者の例としては、組成を内部または外部の記憶部に記憶させる形態や、組成を外部へ送信する形態が挙げられる。
【００７３】
上述した各実施の形態では、測定可能期間において非測定期間と測定期間が交互に現れる形態の呼気組成測定器を例示したが、これを変形し、測定期間の直後に次の測定期間が続くことを許容する形態としてもよい。また、上述した各実施の形態では、ガス組成測定器として呼気組成測定器を例示したが、これを変形し、呼気以外のガスの組成を測定するガス組成測定器としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の各実施の形態における測定可能期間と測定期間と非測定期間との関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る呼気組成測定器１００の外観（正面側）を示す斜視図である。
【図３】呼気組成測定器１００の外観（裏面側）を示す斜視図である。
【図４】呼気組成測定器１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】呼気組成測定器１００の測定用センサ１０６の検量線の一例を示す図である。
【図６】測定用センサ１０６の劣化の特性の一例を示す図である。
【図７】測定用センサ１０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。
【図８】呼気組成測定器１００において、第１の演算で達成すべきことを説明するための図である。
【図９】図６の一部Ｒ１の拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る呼気組成測定器２００の外観（正面側）を示す斜視図である。
【図１１】呼気組成測定器２００の外観（裏面側）を示す斜視図である。
【図１２】呼気組成測定器２００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１３】呼気組成測定器２００の測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の劣化の特性の一例を示す図である。
【図１４】ダミーセンサ２０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。
【図１５】呼気組成測定器３００の電気的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００，２００，３００…呼気組成測定器、１０１，２０１…筐体、１０２…入力部、１０３…吹込口、１０４…表示部、１０５…ＣＰＵ、１０６…測定用センサ、１０７，２０７…Ａ／Ｄ変換器、１０８，２０８…ヒーター、１０９，３０９…タイマ、１１０，２１０，３１０…記憶部、２０３…流入口、２０６…ダミーセンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定して被測定ガスの組成を測定する測定処理を繰り返し行うガス組成測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス組成測定器は、曝露雰囲気中の特定のガスに感応するガスセンサを有する。ガスセンサの一種に、曝露雰囲気中の特定のガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体（例えば、酸化第二錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物を成分とした半導体）で形成された感ガス体を有する半導体ガスセンサがある。半導体ガスセンサの感ガス体（半導体）の組成は、感知対象となる特定のガス（以降、「対象ガス」と呼ぶ）に応じて定められる。
【０００３】
ガス組成測定器としては、呼気を被測定ガスとする呼気組成測定器を例示可能である（特許文献１〜５参照）。呼気組成測定器内の半導体ガスセンサは、呼気に対する応答として、感ガス体の電気抵抗値に応じた値を出力する。呼気組成測定器は、その半導体ガスセンサの検量線が求められてから出荷され、使用者の指示を受けて開始する各測定処理において、ゼロ点調整を行い、その後、その検量線と使用者の呼気に対する半導体ガスセンサの出力値とに基づいて、呼気中の対象ガスの濃度の推定を推定する。
【０００４】
半導体ガスセンサの検量線は、その出力値とガスの濃度との対応関係を示す直線であり、ゼロ点調整後のスパン校正によって求められる。ゼロ点調整では、半導体ガスセンサを対象ガスの濃度が０％のガスに曝露し、そのときの出力値を検出する。つまり、ゼロ点調整では、検量線のゼロ点が調整される。スパン校正では、半導体ガスセンサを対象ガスの濃度が特定の値（例えば９０％）の校正ガスに曝露し、そのときの出力値を検出する。つまり、ゼロ点調整後のスパン校正によって、検量線のゼロ点および傾き、すなわち検量線を求めることができる。
【０００５】
毎回の測定時にゼロ点調整を行う場合、上記の推定において、ゼロ点を考慮せずに済む。つまり、半導体ガスセンサの出力値をｘ、検量線の傾きに応じたスパン係数（定数）をｋとしたとき、推定濃度（D）は、Ｄ＝ｋ・ｘで表される。
【特許文献１】特開２００６−９８０５８号公報（段落０００２）
【特許文献２】特開２０００−３０４７１５号公報
【特許文献３】特開２０００−３４１３７５号公報
【特許文献４】特開昭６４−３５３６８号（特開平０１−３５３６８号）公報
【特許文献５】特開２００３−７９６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体ガスセンサは劣化し、その感度が経時変化する。この変化を吸収するためには、検量線のゼロ点および傾きを適時校正する必要がある。従来の呼気組成測定器では、毎回の測定時に、ゼロ点調整は行われるが、傾きの校正は行われない。このため、半導体ガスセンサの劣化量に応じて測定精度が低下してしまう。もちろん、毎回の測定時にスパン校正を行う形態とすれば、この問題を解決可能であるが、専門家でない一般人にとって、スパン校正に必須の校正ガスの入手は容易ではない。そもそも、専門家であっても、スパン校正には手間がかかる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができるガス組成測定器を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明は、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定して被測定ガスの組成を測定する測定処理を繰り返し行うガス組成測定器において、被測定ガスに曝露される位置に設けられ、特定のガスである対象ガスに感応して値を出力する第１の半導体ガスセンサと、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、前記第１の半導体ガスセンサの出力値とガスの濃度との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数を記憶し、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、対象ガスを含む被測定ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第２の校正係数を予め記憶する記憶部と、時間を計る計時部と、基準時点から現時点までの一連の期間を測定可能期間とし、前記測定可能期間のうち、測定処理の開始から終了までの一連の期間を測定期間とし、他の一連の期間を非測定期間としたとき、二回目以降の測定処理の各々において、前記第１の半導体ガスセンサの出力値と、前記記憶部に記憶されている前記第１の校正係数および前記第２の校正係数と、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、環境ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第３の校正係数と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さとを用いた第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する濃度推定部と、を有することを特徴とするガス組成測定器を提供する。
被測定ガスとは、その組成がガス組成測定器に測定されるガスである。代表的な被測定ガスは、呼気である。環境ガスとは、ガス組成測定器が使用される環境（空間）に充満しているガスであり、代表的には、空気等の大気である。基準時点は、測定可能期間が開始する時点であり、例えば、第１の校正係数が記憶部に記憶された時点である。半導体ガスセンサは、曝露雰囲気中の特定のガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体で形成された感ガス体を有するガスセンサである。
上記のガス組成測定器では、各測定期間における被測定ガス中の対象ガスの濃度の推定に、第１の半導体ガスセンサの出力値と、第１の半導体ガスセンサの出力値とガスの濃度との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数とが用いられる。つまり、上記の推定に、従来と同様の値が用いられる。
また、半導体ガスセンサは対象ガスに曝露されると大きく劣化するが、上記のガス組成測定器では、上記の推定に、更に、対象ガスを含む被測定ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第２の校正係数と、第１の半導体ガスセンサが被測定ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。また、半導体ガスセンサは対象ガス以外のガスに曝露されても劣化するが、上記のガス組成測定器では、上記の推定に、環境ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第３の校正係数と、第１の半導体ガスセンサが環境ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。つまり、上記の推定は、測定期間における第１の半導体ガスセンサの劣化と、非測定期間における第１の半導体ガスセンサの劣化とを考慮して行われる。
よって、上記のガス組成測定器によれば、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
一方、上記のガス組成測定器では、第１の校正係数を測定可能期間にわたって固定とすることができる。つまり、測定の度にスパン校正を行う必要は無い。したがって、上記のガス組成測定器によれば、使用者は、手軽に測定を行うことができる。
以上の説明から明らかなように、上記のガス組成測定器は、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【０００９】
ところで、半導体ガスセンサの劣化の速度は、曝露時間のみならず、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度にも依存する。したがって、測定精度の低下の抑制の観点からは、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度を一定値と仮定して第１の演算を行う形態よりも、過去の測定濃度を用いて第１の演算を行う形態の方が好ましい。そこで、上記のガス組成測定器において、前記濃度推定部は、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、ようにしてもよい。
【００１０】
第１の演算としては様々なものを採用可能である。例えば、前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表される、ようにしてもよい。この形態のガス組成測定器によれば、式（１）で表される第１の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【数４】
【００１１】
ところで、第３の校正係数は、環境ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた係数であるが、環境ガスの組成は、ガス組成測定器の保管環境によって相違し得る。例えば、ガス組成測定器を梱包する梱包材が相違すると、環境ガスの組成も相違し得る。環境ガスの組成が異なると、環境ガスへの曝露による第１の半導体ガスセンサの劣化の速度も相違し得る。
そこで、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる形態であるか否かに関わらず、上記のガス組成測定器において、前記記憶部は前記第３の校正係数を予め記憶し、前記濃度推定部は、前記第１の演算に、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を用い、予め定められた時刻に一つの測定期間を開始させる自動開始部と、前記一つの測定期間において前記濃度推定部に推定された濃度に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を更新する更新部とを有する、ようにしてもよい。
この形態のガス組成測定器によれば、その出荷に際し、環境ガスとして空気を想定して第３の校正係数が定められ、この第３の校正係数が記憶部に記憶された後に、出荷のための梱包が行われ、その後、梱包された状態で予め定められた時刻を迎えたとすると、その状態で測定が行われる。この測定により濃度推定部に推定される濃度は、梱包材の影響を受けたものとなる。そして、この濃度に基づいて、記憶部に記憶された第３の校正係数が更新される。よって、以降の測定処理において、梱包材の悪影響による測定誤差が低減される。
【００１２】
また、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる形態であるか否かに関わらず、上記のガス組成測定器において、前記対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、被測定ガスに曝露されない位置に設けられ、その検量線が前記第１の半導体ガスセンサの検量線と略一致する第２の半導体ガスセンサを有し、前記濃度推定部は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値を用いた第２の演算によって前記第３の校正係数を算出し、算出した前記第３の校正係数を前記第１の演算に用いる、ようにしてもよい。
この形態のガス組成測定器によれば、測定期間において、被測定ガスに第１の半導体ガスセンサを曝露させる一方、第２の半導体ガスセンサを曝露させない、ということが可能となる。この場合、第２の半導体ガスセンサの劣化に関与するガスは環境ガスのみとなるから、第２の半導体ガスセンサの出力値を用いて、実際の環境ガスによる第２の半導体ガスセンサの劣化速度を算出することができる。また、このガス組成測定器では、第２の半導体ガスセンサの検量線は第１の半導体ガスセンサの検量線と略一致するから、実際の環境ガスによる第２の半導体ガスセンサの劣化速度は、実際の環境ガスによる第１の半導体ガスセンサの劣化速度に略一致すると予想される。つまり、このガス組成測定器によれば、実際の環境ガスに応じた第３の校正係数を算出可能であるから、梱包材の悪影響による測定誤差を大幅に低減することができる。
【００１３】
さらに、第２の半導体ガスセンサを有するガス組成測定器において、測定精度の低下の抑制の観点から、前記濃度推定部が、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、ようにしてもよい。
【００１４】
第２の半導体ガスセンサを有し、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いるガス組成測定器においては、前記第１の演算および前記第２の演算として、様々なものを採用可能である。例えば、前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、上記の式（１）で表され、前記第２の演算は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ１、前記基準時点の前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ０、前記第１の校正係数をｋ１、前記第３の校正係数をｋ３、基準時点からの経過時間をｔとしたとき、式（２）で表されてもよい。
【数５】
この形態のガス組成測定器によれば、式（１）で表される第１の演算および式（２）で表される第２の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係るガス組成測定器は、いずれも、呼気（被測定ガス）中の対象ガスの濃度を推定して呼気の組成を測定する測定処理を繰り返し行う呼気組成測定器であり、ゼロ点調整後のスパン校正を経て製造され、製造直後に梱包材で梱包され、梱包された状態で出荷され、その使用者に使用および保管されるものであり、半導体ガスセンサを有する。
【００１６】
「対象ガス」は、半導体ガスセンサの感知対象となる特定のガスであり、呼気組成測定器の用途に応じて適宜に定められる。例えば、呼気中のアルコール濃度を測定する用途では、エチルアルコールガス等のアルコールガスが対象ガスとなり、口臭の臭度を測定する用途では、メチルメルカプタンガス等の臭度に関連するガスが対象ガスとなる。呼気組成測定器について「使用」とは、使用者が呼気組成測定器に測定処理を行わせることをいう。
【００１７】
各呼気組成測定器では、その製造完了時点（基準時点（ｔ０））から現時点までの一連の期間が、測定を行うことが可能な期間、すなわち「測定可能期間」となる。以降の説明では、測定可能期間のうち、測定処理の開始から終了までの一連の期間をそれぞれ「測定期間」と呼び、他の一連の期間をそれぞれ「非測定期間」と呼ぶ。各測定期間では、検量線のゼロ点調整および傾きの校正が行われる。基準時点（ｔ０）は、後述の第１の校正係数（ｋ１）が記憶部に記憶される時点でもある。
【００１８】
図１は、測定可能期間と測定期間と非測定期間との関係を示す図である。ただし、この図に示す一〜三番目の非測定期間の長さ（Ｔｂ１〜Ｔｂ３）および一〜二番目の測定期間の長さ（Ｔａ１〜Ｔａ２）は一例に過ぎない。この図に示すように、各呼気組成測定器では、測定可能期間において、非測定期間と測定期間が交互に現れる。
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る呼気組成測定器１００は、式（１）で表される第１の演算によって呼気中の対象ガスの濃度を推定するものであり、一つの半導体ガスセンサを有する。
【００２０】
＜１−１．構成＞
図２および図３は、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る呼気組成測定器１００の外観を示す斜視図である。図２には正面側、図３には裏面側の外観が示されている。図４は、呼気組成測定器１００の電気的な構成を示すブロック図である。呼気組成測定器１００は、その使用者の片手に把持される中空の筐体１０１と、筐体１０１に設けられた各部とを有する。
【００２１】
筐体１０１の表面には、使用者の呼気が吹き込まれる吹込口１０３が設けられている。吹込口１０３は、筐体１０１内の空洞に繋がっている。筐体１０１内には、使用者の指示を入力するための入力部１０２、各種の情報を表示する表示部１０４、各種の処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、半導体ガスセンサである測定用センサ（第１の半導体ガスセンサ）１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７、測定用センサ１０６のヒートクリーニングを行うヒーター１０８、タイマ（計時部）１０９および書き込まれた情報を電子データの形態で記憶（保持）する記憶部１１０が設けられている。
【００２２】
入力部１０２は、具体的には、筐体１０１の表面に露出している操作ボタンを備え、その操作内容に応じた信号を出力する操作部である。ＣＰＵ１０５は、入力部１０２の出力信号を受けることにより、入力部１０２を用いて入力された指示を受け取る。表示部１０４は、具体的には、筐体１０１の表面に露出している表示面を有する液晶ディスプレイである。ＣＰＵ１０５は、表示部１０４に対して、情報に応じた信号を供給することにより、この情報を表示させる。
【００２３】
測定用センサ１０６は、対象ガスに感応する半導体ガスセンサであり、被測定ガスに曝露される位置に設けられ、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体（例えば、酸化第二錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物を成分とした半導体）で形成された感ガス体を有し、感ガス体の電気抵抗値に応じた値をアナログ信号の形態で出力する。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器１０７は、測定用センサ１０６の出力信号をＡ／Ｄ変換して出力する。ＣＰＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換器１０７の出力信号を受けることにより、測定用センサ１０６の出力値を受け取る。ヒーター１０８は、測定用センサ１０６の感ガス体に近接して配置され、ＣＰＵ１０５の制御に従って発熱し、これによって感ガス体を加熱して還元する。すなわち、ヒーター１０８は、ＣＰＵ１０５の制御に従って測定用センサ１０６のヒートクリーニングを行う。
【００２５】
タイマ１０９は、電源を有し、基準時点（ｔ０）から現時点までの経過時間（ｔ）を計る。前述のように、基準時点（ｔ０）は、第１の校正係数（ｋ１）が記憶部１１０に記憶される時点である。第１の校正係数（ｋ１）は、測定用センサ１０６を校正するための係数であって、測定用センサ１０６の検量線の傾きに応じた定数であり、基準時点（ｔ０）以前にゼロ点調整後のスパン校正により求められ、基準時点（ｔ０）で記憶部１１０に記憶される。
【００２６】
図４の記憶部１１０は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の書き換え可能な不揮発性メモリを有する。記憶部１１０に記憶される情報には、ＣＰＵ１０５に実行されるプログラムや各種の値が含まれる。ＣＰＵ１０５は、記憶部１１０に値を書き込み、記憶部１１０から値を読み出し、記憶部１１０に記憶されている値を更新する。呼気組成測定器１００の主電源（タイマ１０９の電源とは別の電源）が投入されると、ＣＰＵ１０５は、記憶部１１０に記憶されているプログラムを読み出して実行する。この処理を除くと、ＣＰＵ１０５が行う全ての処理は、このプログラムを用いて行われる。
【００２７】
記憶部１１０に記憶される値には、第１〜第３の校正係数（ｋ１〜ｋ３）が含まれる。第２の校正係数（ｋ２）および第３の校正係数（ｋ３）は、いずれも、測定用センサ１０６を校正するための係数である。第２の校正係数（ｋ２）は、呼気への曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた定数であり、予め求められ、基準時点（ｔ０）以前に記憶部１１０に記憶される。第３の校正係数（ｋ３）は、後述の環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた定数であり、予め求められ、基準時点（ｔ０）以前に記憶部１１０に記憶される。第２の校正係数（ｋ２）および第３の校正係数（ｋ３）は、例えば、測定用センサ１０６と同様な半導体ガスセンサを用いた加速試験により求められる。
【００２８】
ＣＰＵ１０５は、毎回の測定時に、すなわち測定期間毎に、測定用センサ１０６についてゼロ点調整を行う。したがって、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）は、ゼロ点調整後の値となる。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）と、記憶部１１０に記憶されている第１〜第３の校正係数（ｋ１〜ｋ３）と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さと、前回以前の測定処理において推定した濃度とを用いた第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する。すなわち、ＣＰＵ１０５は、濃度推定部として機能する。
【００２９】
＜１−２．第１の演算＞
第１の演算は、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｎ番目の測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表される。なお、式（１）において、ｎ＜２の場合、ｍ＜２となり、右辺の括弧内は実質的にｋ１のみになる。
【００３０】
式（１）の右辺は、スパン係数と測定用センサ１０６の出力値（ｘ）との積である。この積を濃度Ｄｎとしてよいのは、測定期間毎にゼロ点調整が行われるからである。スパン係数は、第１〜第３の項の和である。第１の項は、第１の校正係数（ｋ１）である。第１の校正係数（ｋ１）は、具体的には、測定用センサ１０６の検量線の傾きの逆数である。例えば、測定用センサ１０６について、図５に示すように、ガスの濃度の軸に対する角度がθ１の検量線Ｌ３が求められたと仮定すると、ｋ１＝１／ｔａｎθ１となる。従来ならば、第１の校正係数（ｋ１）がそのままスパン係数として用いられる。
【００３１】
図６は、測定用センサ１０６の劣化の特性（測定用センサ１０６の感度の経時変化の特性）の一例を示す図である。この図の特性線Ｌ１で表されるように、測定用センサ１０６は時とともに劣化（高感度化）する。測定用センサ１０６が劣化した場合、測定精度を維持するためには、劣化量に応じて検量線を校正する必要がある。
【００３２】
図７は、測定用センサ１０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。この図には、検量線Ｌ３と、校正後の検量線に相当する仮想線Ｌ４〜Ｌ５とが示されている。仮想線Ｌ４はｔ＝ｔ２のときのものであり、仮想線Ｌ５はｔ＝ｔｐのときのものである。ただし、ｐは３以上の自然数であり、ｔ０＜ｔ２＜ｔｐである。この図に示すように、理想的には、ｔ＝ｔ２のときには仮想線Ｌ４で示される校正が行われ、ｔ＝ｔｐのときには仮想線Ｌ５で示される校正が行われるようにすべきである。
【００３３】
検量線の校正としては、そのゼロ点の校正と、その傾きの校正がある。呼気組成測定器１００では、測定期間毎にゼロ点調整が行われ、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）はゼロ点調整後の値となるから、第１の演算で達成すべきは、図８に示すように、検量線の傾きの校正（第１の校正係数（ｋ１）の校正）、すなわちスパン係数の補正のみである。この補正のために、第２の項および第３の項が存在している。つまり、第２の項および第３の項は、いずれもスパン係数の補正項である。
【００３４】
スパン係数の理想的な補正量は、測定用センサ１０６の劣化量（感度の変化量）に応じて異なる。図６から明らかなように、校正時点での測定用センサ１０６の劣化量は、終了した各期間における劣化量の和となり、各期間の劣化量は、その期間の長さとその期間における劣化速度に依存する。劣化速度は、特性線Ｌ１の傾きである。例えば、図６の一部Ｒ１の拡大図である図９に示すように、１番目の非測定期間における時間軸に対する特性線Ｌ１の角度をθ２とし、１番目の測定期間における時間軸に対する特性線Ｌ１の角度をθ３とした場合、１番目の非測定期間における劣化速度はｔａｎθ２、１番目の測定期間における劣化速度はｔａｎθ３で表される。
【００３５】
測定用センサ１０６の劣化速度は、曝露雰囲気の組成に依存する。したがって、測定期間にあっては測定期間毎に相違し得る一方、非測定期間にあっては全ての非測定期間に共通となる。例えば、二番目以降の測定期間における劣化速度がｔａｎθ３になるとは限らない一方、非測定期間における劣化速度は全ての非測定期間に共通してｔａｎθ２となる。このように、測定用センサ１０６の劣化の傾向は、測定期間と非測定期間とで大きく異なる。これが、測定期間用の第２の項および非測定期間用の第３の項が存在する理由である。
【００３６】
第２の項は、第２の校正係数（ｋ２）と、１番目からｎ−１番目の測定期間についての、測定期間の長さと当該測定期間において推定された濃度との積和との積である。第２の校正係数（ｋ２）は、具体的には、測定期間における単位濃度あたりの特性線Ｌ１の傾きである。したがって、上記の積和に第２の校正係数（ｋ２）を掛ければ、測定期間における測定用センサ１０６の劣化の影響を低減するための、スパン係数の理想的な補正量が得られる。
【００３７】
第３の項は、第３の校正係数（ｋ３）と、１番目からｍ−１番目の非測定期間の長さの和との積である。第３の校正係数（ｋ３）は、具体的には、非測定期間における特性線Ｌ１の傾き（ｔａｎθ２）である。したがって、上記の和に第３の校正係数（ｋ３）を掛ければ、非測定期間における測定用センサ１０６の劣化の影響を低減するための、スパン係数の理想的な補正量を得ることができる。
【００３８】
＜１−３．まとめ＞
上述したように、呼気組成測定器１００では、各測定期間における呼気中の対象ガスの濃度（Ｄ）の推定に、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）と、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）とガスの濃度（Ｄ）との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数（ｋ１）とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定に、従来と同様の値が用いられる。また、上述したように呼気組成測定器１００では、濃度（Ｄ）の推定に、更に、対象ガスを含む呼気への曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第２の校正係数（ｋ２）と、測定用センサ１０６が呼気に曝露されただろう時間とが用いられる。また、上述したように、半導体ガスセンサは対象ガス以外のガスに曝露されても劣化するが、呼気組成測定器１００では、濃度（Ｄ）の推定に、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第３の校正係数（ｋ３）と、測定用センサ１０６が環境ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定は、測定期間における測定用センサ１０６の劣化と、非測定期間における測定用センサ１０６の劣化とを考慮して行われる。よって、呼気組成測定器１００によれば、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
一方、呼気組成測定器１００では、第１の校正係数（ｋ１）を測定可能期間にわたって固定とすることができる。つまり、測定の度にスパン校正を行う必要は無い。したがって、呼気組成測定器１００によれば、使用者は、手軽に測定を行うことができる。
以上の説明から明らかなように、呼気組成測定器１００は、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００３９】
また、呼気組成測定器１００では、ＣＰＵ１０５が、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる。このことは、測定精度の低下の抑制に寄与する。また、呼気組成測定器１００によれば、式（１）で表される第１の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００４０】
＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態に係る呼気組成測定器２００は、式（１）で表される第１の演算および式（２）で表される第２の演算によって呼気中の対象ガスの濃度を推定するものであり、二つの半導体ガスセンサを有する。
【００４１】
＜２−１．構成＞
図１０および図１１は、それぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る呼気組成測定器２００の外観を示す斜視図である。図１０には正面側、図１１には裏面側の外観が示されている。図１２は、呼気組成測定器２００の電気的な構成を示すブロック図である。呼気組成測定器２００は、その使用者の片手に把持される中空の筐体２０１と、筐体２０１に設けられた各部とを有する。
【００４２】
筐体２０１の裏面には、環境ガスのみが流入する流入口２０３が設けられている。流入口２０３は、筐体２０１内の空洞に繋がっているが、吹込口１０３には繋がっていない。筐体２０１内には、入力部１０２、表示部１０４、ＣＰＵ１０５、測定用センサ１０６、Ａ／Ｄ変換器１０７およびタイマ１０９が設けられている。また、筐体２０１内には、ダミーセンサ（第２の半導体ガスセンサ）２０６、Ａ／Ｄ変換器２０７、ヒーター２０８および記憶部２１０を有する。
【００４３】
ダミーセンサ２０６は、対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、呼気に曝露されない位置に設けられ、その検量線は、測定用センサ１０６の検量線と略一致している。つまり、ダミーセンサ２０６は、対象ガスに感応する半導体ガスセンサであり、被測定ガスに曝露される位置に設けられ、曝露雰囲気中の対象ガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化する半導体（例えば、酸化第二錫（ＳｎＯ２）等の金属酸化物を成分とした半導体）で形成された感ガス体を有し、感ガス体の電気抵抗値に応じた値をアナログ信号の形態で出力する。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器２０７は、ダミーセンサ２０６の出力信号をＡ／Ｄ変換して出力する。ＣＰＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換器２０７の出力信号を受けることにより、ダミーセンサ２０６の出力値を受け取る。ヒーター２０８は、測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の感ガス体に近接して配置され、ＣＰＵ１０５の制御に従って発熱し、これによって感ガス体を加熱して還元する。すなわち、ヒーター１０８は、ＣＰＵ１０５の制御に従って測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６のヒートクリーニングを行う。
【００４５】
記憶部２１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリを有し、書き込まれた情報を電子データの形態で記憶（保持）する。記憶部１１０に記憶される情報には、ＣＰＵ１０５に実行されるプログラムや各種の値が含まれる。ＣＰＵ１０５は、記憶部２１０に値を書き込み、記憶部２１０から値を読み出し、記憶部２１０に記憶されている値を更新する。呼気組成測定器２００の主電源（タイマ１０９の電源とは別の電源）が投入されると、ＣＰＵ１０５は、記憶部２１０に記憶されているプログラムを読み出して実行する。この処理を除くと、ＣＰＵ１０５が行う全ての処理は、このプログラムを用いて行われる。
【００４６】
記憶部２１０に記憶される値には、第１および第２の校正係数（ｋ１およびｋ２）と基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値（ｙ０）とが含まれる。第１の校正係数（ｋ１）は、基準時点（ｔ０）以前にゼロ点調整後のスパン校正により求められ、基準時点（ｔ０）で記憶部１１０に記憶される。基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値（ｙ０）は、基準時点（ｔ０）において測定され、記憶部１１０に記憶される。
【００４７】
ＣＰＵ１０５は、毎回の測定時に、すなわち測定期間毎に、測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６についてゼロ点調整を行う。したがって、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）およびダミーセンサ２０６の出力値（ｙ１）は、ゼロ点調整後の値となる。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する。すなわち、ＣＰＵ１０５は、濃度推定部として機能する。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ１）、基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値（ｙ０）、第１の校正係数（ｋ１）および基準時点（ｔ０）からの経過時間（ｔ）を用いた第２の演算によって第３の校正係数（ｋ３）を算出し、算出した校正係数（ｋ３）を第１の演算に用いる。
【００４８】
＜２−２．第２の演算＞
第２の演算は、ダミーセンサ２０６の出力値をｙ１、基準時点（ｔ０）のダミーセンサ２０６の出力値をｙ０、第１の校正係数をｋ１、第３の校正係数をｋ３、基準時点（ｔ０）からの経過時間をｔ、としたとき、式（２）で表される。以降、式（２）について説明する。
【００４９】
図１３は、測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の劣化の特性（測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の感度の経時変化の特性）の一例を示す図である。ダミーセンサ２０６は、非測定期間はもとより、測定期間においても、被測定ガスに曝露されないから、その劣化特性を示す特性線Ｌ６は、直線状となる。つまり、ダミーセンサ２０６は、時とともに線形に劣化（高感度化）する。
【００５０】
一方、ダミーセンサ２０６の検量線は、測定用センサ１０６の検量線と略一致するから、同一のガスに同一の時間だけ曝露された場合の両センサの劣化の程度は略一致すると考えられる。つまり、第１〜第３の校正係数（ｋ１〜ｋ３）は、ダミーセンサ２０６および測定用センサ１０６に共通すると考えられる。したがって、ダミーセンサ２０６を校正するための第３の校正係数（ｋ３）を求めれば、これを、測定用センサ１０６を校正するための第３の校正係数（ｋ３）として用いることができる。
【００５１】
図１４は、ダミーセンサ２０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。この図には、図５の検量線Ｌ３と略一致する検量線Ｌ７と、校正後の検量線に相当する仮想線Ｌ８とが示されている。仮想線Ｌ８はｔ＝ｔｑのときのものである。この図に示すように、理想的には、ｔ＝ｔ０のときには検量線Ｌ７で示される校正が行われ、ｔ＝ｔｑのときには仮想線Ｌ８で示される校正が行われるようにすべきである。
【００５２】
ダミーセンサ２０６は、環境ガスのみに曝露され続けるから、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）に対応する濃度（Ｄｙ（t））は、基準時点（ｔ０）からの経過時間（ｔ）、その時点でのダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）、第１の校正係数（ｋ１）および第３の校正係数（ｋ３）を用いた第３の演算により求められる。第３の演算は、式（３）で表される。
【数６】
【００５３】
図１４に示すように、ｔ＝ｔｑのときの濃度（Ｄｙ（t））は、ｔ＝ｔ０のときの濃度（Ｄｙ（t））と一致すべきであるから、式（４）が成立する。ｔ０＝０であるから、式（４）を整理することにより、式（２）が得られる。
【数７】
【００５４】
＜２−３．まとめ＞
呼気組成測定器２００では、各測定期間における呼気中の対象ガスの濃度（Ｄ）の推定に、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）と、測定用センサ１０６の出力値（ｘ）とガスの濃度（Ｄ）との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数（ｋ１）とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定に、従来と同様の値が用いられる。また、上述したように呼気組成測定器２００では、濃度（Ｄ）の推定に、更に、対象ガスを含む呼気への曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第２の校正係数（ｋ２）と、測定用センサ１０６が呼気に曝露されただろう時間とが用いられる。また、上述したように、半導体ガスセンサは対象ガス以外のガスに曝露されても劣化するが、呼気組成測定器２００では、濃度（Ｄ）の推定に、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた第３の校正係数（ｋ３）と、測定用センサ１０６が環境ガスに曝露されただろう時間とが用いられる。つまり、濃度（Ｄ）の推定は、測定期間における測定用センサ１０６の劣化と、非測定期間における測定用センサ１０６の劣化とを考慮して行われる。よって、呼気組成測定器２００によれば、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
一方、呼気組成測定器２００では、第１の校正係数（ｋ１）を測定可能期間にわたって固定とすることができる。つまり、測定の度にスパン校正を行う必要は無い。したがって、呼気組成測定器２００によれば、使用者は、手軽に測定を行うことができる。
よって、以上の説明から明らかなように、呼気組成測定器２００は、手軽に使用可能であって、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００５５】
ところで、第３の校正係数（ｋ３）は、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度に応じた係数であるが、環境ガスの組成は、呼気組成測定器２００の保管環境によって相違し得る。例えば、呼気組成測定器２００を梱包する梱包材が相違すると、環境ガスの組成も相違し得る。環境ガスの組成が異なると、環境ガスへの曝露による測定用センサ１０６の劣化の速度も相違し得る。
【００５６】
これに対し、呼気組成測定器２００は、対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、被測定ガスに曝露されない位置に設けられ、その検量線が測定用センサ１０６の検量線と略一致するダミーセンサ２０６を有し、そのＣＰＵ１０５は、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）を用いた第２の演算によって第３の校正係数（ｋ３）を算出し、算出した第３の校正係数（ｋ３）を第１の演算に用いる。
【００５７】
したがって、呼気組成測定器２００によれば、測定期間において、被測定ガスに測定用センサ１０６を曝露させる一方、ダミーセンサ２０６を曝露させない、ということが可能となる。この場合、ダミーセンサ２０６の劣化に関与するガスは環境ガスのみとなるから、ダミーセンサ２０６の出力値（ｙ）を用いて、実際の環境ガスによるダミーセンサ２０６の劣化速度を算出することができる。また、呼気組成測定器２００では、ダミーセンサ２０６の検量線は測定用センサ１０６の検量線と略一致するから、実際の環境ガスによるダミーセンサ２０６の劣化速度は、実際の環境ガスによる測定用センサ１０６の劣化速度に略一致すると予想される。つまり、呼気組成測定器２００によれば、実際の環境ガスに応じた第３の校正係数（ｋ３）を算出可能であるから、梱包材の悪影響による測定誤差を大幅に低減することができる。
【００５８】
また、呼気組成測定器２００では、ＣＰＵ１０５が、前回以前の測定処理において推定した濃度を第１の演算に用いる。このことは、測定精度の低下の抑制に寄与する。また、呼気組成測定器２００によれば、式（１）で表される第１の演算および式（２）で表される第２の演算により濃度が推定されるから、確実に、半導体ガスセンサの劣化による測定精度の低下を抑制することができる。
【００５９】
＜３．第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態に係る呼気組成測定器３００は、式（１）で表される第１の演算によって呼気中の対象ガスの濃度を推定するものであり、一つの半導体ガスセンサを有する点で呼気組成測定器１００と共通する。一方、呼気組成測定器３００は、梱包材の悪影響による測定誤差を大幅に低減することができる点で、呼気組成測定器３００と相違する。
【００６０】
＜３−１．構成＞
図１５は、呼気組成測定器３００の電気的な構成を示すブロック図である。呼気組成測定器３００が呼気組成測定器１００と異なる点は、記憶部１１０およびタイマ１０９に代えて記憶部３１０およびタイマ３０９を有する点のみである。記憶部３１０は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリを有する。記憶部３１０に記憶される情報には、ＣＰＵ１０５に実行されるプログラムや各種の値が含まれる。記憶部３１０に記憶される各種の値には、記憶部１１０に記憶される各種の値が含まれる。タイマ３０９は、タイマ１０９の機能に加えて、予め定められた事前測定時刻（ｔｒ）が近づくと、呼気組成測定器３００の主電源を投入する機能を有する。事前測定時刻（ｔｒ）は、基準時点（ｔ０）よりも後の時刻であり、呼気組成測定器３００の使用が開始される時点よりも前の時刻である。
【００６１】
ＣＰＵ１０５は、記憶部３１０に値を書き込み、記憶部３１０から値を読み出し、記憶部３１０に記憶されている値を更新する。呼気組成測定器３００の主電源（タイマ３０９の電源とは別の電源）が投入されると、ＣＰＵ１０５は、記憶部３１０に記憶されているプログラムを読み出して実行する。この処理を除くと、ＣＰＵ１０５が行う全ての処理は、読み出したプログラムを用いて行われる。
【００６２】
ＣＰＵ１０５は、二回目以降の測定処理（二番目以降の測定期間）毎に、測定用センサ１０６についてゼロ点調整を行う。したがって、ＣＰＵ１０５において、二回目以降の測定処理において、ＣＰＵ１０５における測定用センサ１０６の出力値（ｘ）は、ゼロ点調整後の値となる。また、ＣＰＵ１０５は、各測定処理において、第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する。すなわち、ＣＰＵ１０５は、濃度推定部として機能する。
【００６３】
また、ＣＰＵ１０５は、行おうとしている測定処理が一回目の測定処理の場合には、事前測定時刻（ｔｒ）に、この測定処理を開始し、この測定処理によって推定された濃度に基づいて、記憶部３１０に記憶されている第３の校正係数（ｋ３）を更新する。つまり、ＣＰＵ１０５は、自動開始部および更新部として機能する。以降、一回目の測定処理を「事前測定処理」と呼ぶ。なお、ＣＰＵ１０５は、事前測定処理が終了すると、その旨を示す値を記憶部３１０に記憶させる。この値は、行おうとしている測定処理が一回目の測定処理であるか否かの判定に用いられる。
【００６４】
＜３−２．事前測定処理＞
記憶部３１０に最初に記憶される第３の校正係数（ｋ３）は、環境ガスが大気のみを含むものと仮定して求められる。しかし、現実には、大気のみならず、呼気組成測定器３００の梱包材からの揮発ガスも、環境ガスに含まれる。この点に鑑みて設けられた処理が事前測定処理であり、二回目以降の測定処理（二番目以降の測定期間）において梱包材の影響を考慮した濃度の推定を可能とすることを目的としている。
【００６５】
事前測定処理では、まず、タイマ３０９が、事前測定時刻（ｔｒ）が近づくと、呼気組成測定器１００の主電源を投入する。すると、ＣＰＵ１０５が、事前測定時刻（ｔｒ）に一回目の測定処理を開始し、これにより推定された濃度である実測濃度（Ｄｒ）に基づいて、記憶部３１０に記憶されている第３の校正係数（ｋ３）を更新し、一回目の測定処理が終了すると、その旨を示す値を記憶部３１０に記憶させ、呼気組成測定器３００の主電源を切る。
【００６６】
より詳しくは、ＣＰＵ１０５は、実測濃度（Ｄｒ）を第１の演算により再推定したならば基準濃度（Ｄｓ）に一致するように、第３の校正係数（ｋ３）を更新する。基準濃度（Ｄｓ）は、呼気組成測定器３００が梱包されないまま事前測定時刻（ｔｒ）を迎え、この時刻において、ゼロ点調整を行うことなく測定が行われた場合に、第１の演算により推定されるだろう濃度であり、予め記憶部３１０に記憶されている。
【００６７】
＜３−３．まとめ＞
上述したように、事前測定時刻（ｔｒ）は、基準時点（ｔ０）よりも後の時刻であり、呼気組成測定器３００の使用が開始される時点よりも前の時刻であるから、呼気組成測定器３００は、梱包された状態で事前測定時刻（ｔｒ）を迎えることになる。したがって、事前測定時刻（ｔｒ）に開始された測定処理は、呼気組成測定器３００が梱包された状態で行われ、その測定期間において推定された実測濃度（Ｄｒ）は、梱包材の影響を受けたものとなる。よって、上記の更新により、記憶部３１０に記憶されている第３の校正係数（ｋ３）は、梱包材の影響を考慮したものとなり、以降の測定処理において、梱包材の悪影響による測定誤差が低減される。また、呼気組成測定器３００には、測定期間毎に第３の校正係数を求める形態に比較して処理が簡素となる、という利点がある。
【００６８】
＜４．変形例＞
本発明は、その発明特定事項で特定される範囲において、以下の変形例をも含む。
上述した各実施の形態では、前回以前の測定処理において推定した濃度を用いた演算を第１の演算としたが、これを変形し、前回以前の測定処理において推定した濃度を用いない演算を第１の演算としてもよい。例えば、前回以前の測定処理において推定した濃度とは異なる濃度（例えば一定値）を用いるようにしてもよいし、如何なる濃度も用いないようにしてもよい。
【００６９】
上述した各実施の形態では、（１）式で表される演算を第１の演算として採用したため、確実に、測定用センサ１０６の劣化による測定精度の低下を抑制することができるが、これを変形し、他の式で表される演算を第１の演算として採用してもよい。例えば、（１）式の右辺の括弧内の第２の項におけるＤｉ−１を固定値としてもよい。この場合でも、適切な固定値を定めることにより、十分に高い測定精度を得ることができる。これと同様に、上述した第２の実施の形態では、（２）式で表される演算を第２の演算として採用したため、確実に、測定用センサ１０６の劣化による測定精度の低下を抑制することができるが、これを変形し、他の式で表される演算を第２の演算として採用してもよい。
【００７０】
上述した各実施の形態では、呼気組成測定器の製造完了時点（詳しくは第１の校正係数（ｋ１）が記憶部に記憶される時点）を基準時点（ｔ０）としているが、これを変形し、第１の校正係数（ｋ１）が記憶部に記憶される時点以前の任意の時点を基準時点としてもよい。例えば、第１の校正係数（ｋ１）が求められた時点を基準時点としてもよい。したがって、タイマ１０９やタイマ３０９に代えて、リアルタイムクロックやその他の計時部を採用することも可能である。
【００７１】
上述した各実施の形態では、使用者の指示を入力するための入力部として、操作ボタンを備えた入力部１０２を採用しているが、これを変形し、操作ボタン以外の操作子を備え、その操作内容に応じた信号を出力する操作部や、使用者の挙動を検出し、検出結果に応じた信号を出力するセンサ、その他の入力部を採用してもよい。また、上述した各実施の形態では、各種の情報を表示する表示部として、液晶ディスプレイを採用しているが、これを変形し、液晶ディスプレイ以外の表示装置や、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、その他の表示部を採用してもよい。
【００７２】
上述した各実施の形態では、推定された濃度を用いて被測定ガスの組成を報知する報知部として、組成を表示する表示部を採用しているが、これを変形し、表示部以外の報知部を採用してもよいし、報知しないようにしてもよい。前者の例としては、組成を音声出力する形態が挙げられる。後者の例としては、組成を内部または外部の記憶部に記憶させる形態や、組成を外部へ送信する形態が挙げられる。
【００７３】
上述した各実施の形態では、測定可能期間において非測定期間と測定期間が交互に現れる形態の呼気組成測定器を例示したが、これを変形し、測定期間の直後に次の測定期間が続くことを許容する形態としてもよい。また、上述した各実施の形態では、ガス組成測定器として呼気組成測定器を例示したが、これを変形し、呼気以外のガスの組成を測定するガス組成測定器としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の各実施の形態における測定可能期間と測定期間と非測定期間との関係を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る呼気組成測定器１００の外観（正面側）を示す斜視図である。
【図３】呼気組成測定器１００の外観（裏面側）を示す斜視図である。
【図４】呼気組成測定器１００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】呼気組成測定器１００の測定用センサ１０６の検量線の一例を示す図である。
【図６】測定用センサ１０６の劣化の特性の一例を示す図である。
【図７】測定用センサ１０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。
【図８】呼気組成測定器１００において、第１の演算で達成すべきことを説明するための図である。
【図９】図６の一部Ｒ１の拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る呼気組成測定器２００の外観（正面側）を示す斜視図である。
【図１１】呼気組成測定器２００の外観（裏面側）を示す斜視図である。
【図１２】呼気組成測定器２００の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１３】呼気組成測定器２００の測定用センサ１０６およびダミーセンサ２０６の劣化の特性の一例を示す図である。
【図１４】ダミーセンサ２０６の検量線の理想的な校正イメージを示す図である。
【図１５】呼気組成測定器３００の電気的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００，２００，３００…呼気組成測定器、１０１，２０１…筐体、１０２…入力部、１０３…吹込口、１０４…表示部、１０５…ＣＰＵ、１０６…測定用センサ、１０７，２０７…Ａ／Ｄ変換器、１０８，２０８…ヒーター、１０９，３０９…タイマ、１１０，２１０，３１０…記憶部、２０３…流入口、２０６…ダミーセンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定して被測定ガスの組成を測定する測定処理を繰り返し行うガス組成測定器において、
被測定ガスに曝露される位置に設けられ、特定のガスである対象ガスに感応して値を出力する第１の半導体ガスセンサと、
前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、前記第１の半導体ガスセンサの出力値とガスの濃度との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数を記憶し、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、対象ガスを含む被測定ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第２の校正係数を予め記憶する記憶部と、
時間を計る計時部と、
基準時点から現時点までの一連の期間を測定可能期間とし、前記測定可能期間のうち、測定処理の開始から終了までの一連の期間を測定期間とし、他の一連の期間を非測定期間としたとき、二回目以降の測定処理の各々において、前記第１の半導体ガスセンサの出力値と、前記記憶部に記憶されている前記第１の校正係数および前記第２の校正係数と、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、環境ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第３の校正係数と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さとを用いた第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する濃度推定部と、
を有することを特徴とするガス組成測定器。
【請求項２】
前記濃度推定部は、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス組成測定器。
【請求項３】
前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表される、
ことを特徴とする請求項２に記載のガス組成測定器。
【数１】
【請求項４】
前記記憶部は前記第３の校正係数を予め記憶し、
前記濃度推定部は、前記第１の演算に、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を用い、
予め定められた時刻に一つの測定期間を開始させる自動開始部と、
前記一つの測定期間において前記濃度推定部に推定された濃度に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を更新する更新部とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス組成測定器。
【請求項５】
前記対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、被測定ガスに曝露されない位置に設けられ、その検量線が前記第１の半導体ガスセンサの検量線と略一致する第２の半導体ガスセンサを有し、
前記濃度推定部は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値を用いた第２の演算によって前記第３の校正係数を算出し、算出した前記第３の校正係数を前記第１の演算に用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス組成測定器。
【請求項６】
前記濃度推定部は、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、
ことを特徴とする請求項５に記載のガス組成測定器。
【請求項７】
前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表され、
前記第２の演算は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ１、前記基準時点の前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ０、前記第１の校正係数をｋ１、前記第３の校正係数をｋ３、基準時点からの経過時間をｔとしたとき、式（２）で表される、
ことを特徴とする請求項６に記載のガス組成測定器。
【数２】
【数３】
【請求項１】
被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定して被測定ガスの組成を測定する測定処理を繰り返し行うガス組成測定器において、
被測定ガスに曝露される位置に設けられ、特定のガスである対象ガスに感応して値を出力する第１の半導体ガスセンサと、
前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、前記第１の半導体ガスセンサの出力値とガスの濃度との対応関係を示す検量線の傾きに応じた第１の校正係数を記憶し、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、対象ガスを含む被測定ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第２の校正係数を予め記憶する記憶部と、
時間を計る計時部と、
基準時点から現時点までの一連の期間を測定可能期間とし、前記測定可能期間のうち、測定処理の開始から終了までの一連の期間を測定期間とし、他の一連の期間を非測定期間としたとき、二回目以降の測定処理の各々において、前記第１の半導体ガスセンサの出力値と、前記記憶部に記憶されている前記第１の校正係数および前記第２の校正係数と、前記第１の半導体ガスセンサを校正するための係数であって、環境ガスへの曝露による前記第１の半導体ガスセンサの劣化の速度に応じた第３の校正係数と、前回以前の測定処理に係る測定期間の長さと、今回の測定処理の開始以前に終了している非測定期間の長さとを用いた第１の演算によって、被測定ガス中の対象ガスの濃度を推定する濃度推定部と、
を有することを特徴とするガス組成測定器。
【請求項２】
前記濃度推定部は、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス組成測定器。
【請求項３】
前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表される、
ことを特徴とする請求項２に記載のガス組成測定器。
【数１】
【請求項４】
前記記憶部は前記第３の校正係数を予め記憶し、
前記濃度推定部は、前記第１の演算に、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を用い、
予め定められた時刻に一つの測定期間を開始させる自動開始部と、
前記一つの測定期間において前記濃度推定部に推定された濃度に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記第３の校正係数を更新する更新部とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス組成測定器。
【請求項５】
前記対象ガスに感応して値を出力する半導体ガスセンサであって、被測定ガスに曝露されない位置に設けられ、その検量線が前記第１の半導体ガスセンサの検量線と略一致する第２の半導体ガスセンサを有し、
前記濃度推定部は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値を用いた第２の演算によって前記第３の校正係数を算出し、算出した前記第３の校正係数を前記第１の演算に用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス組成測定器。
【請求項６】
前記濃度推定部は、前記前回以前の測定処理において推定した濃度を前記第１の演算に用いる、
ことを特徴とする請求項５に記載のガス組成測定器。
【請求項７】
前記第１の演算は、前記第１の半導体ガスセンサの出力値をｘ、前記第１の校正係数をｋ１、前記第２の校正係数をｋ２、前記第３の校正係数をｋ３、今回の測定処理に係る測定期間の順番をｎ、ｉ−１番目の測定期間おいて推定された濃度をＤｉ−１、ｉ−１番目の測定期間の長さをＴａｉ−１、ｎ番目の測定期間に続く非測定期間の順番をｍ、ｊ−１番目の非測定期間の長さをＴｂｊ−１、今回の測定処理に係る測定期間において推定される濃度をＤｎとしたとき、式（１）で表され、
前記第２の演算は、前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ１、前記基準時点の前記第２の半導体ガスセンサの出力値をｙ０、前記第１の校正係数をｋ１、前記第３の校正係数をｋ３、基準時点からの経過時間をｔとしたとき、式（２）で表される、
ことを特徴とする請求項６に記載のガス組成測定器。
【数２】
【数３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２８１５１４（Ｐ２００８−２８１５１４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２７９６３（Ｐ２００７−１２７９６３）
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
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