呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法
【課題】ガスセンサーの検知面の結露を防止して呼気ガスの連続測定を可能にする呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法を提供する。
【解決手段】呼気５０を吹き込む呼気導入口２１と、呼気導入口２１と連通し、吹き込まれた呼気５０が流通する呼気流路２０と、呼気流路２０に検知面３２が露出して設けられ呼気５０に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサー３０と、検知面３２を加熱気体により風乾する乾燥手段４０と、を備える呼気ガス測定装置１０。
【解決手段】呼気５０を吹き込む呼気導入口２１と、呼気導入口２１と連通し、吹き込まれた呼気５０が流通する呼気流路２０と、呼気流路２０に検知面３２が露出して設けられ呼気５０に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサー３０と、検知面３２を加熱気体により風乾する乾燥手段４０と、を備える呼気ガス測定装置１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼気に含まれる所定のガス成分をガスセンサーで検知する呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術に関しては、これまで様々な発明が提案されている。下記特許文献１には、被験者の呼気を取り込むチューブをヒータで加熱し、チューブの内壁に呼気中の水分が凝縮することを防止することのできる呼気採取装置の発明が記載されている。また、関連する技術として、下記特許文献２には、呼吸管の側面を温風で加温することにより管内の結露を防止する呼吸回路の発明が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８４４８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の呼気ガス測定装置では、呼気の湿度によりガスセンサーの検知面が結露すると、以降の測定において誤検知が生じるため、連続測定が困難であるという問題があった。すなわち、検知面に結露した液滴に第一測定時の呼気ガス中のガス成分が溶解すると、次の第二測定時の呼気の熱によって当該ガス成分が揮発してガスセンサーにより検知される恐れがある。このため、第二測定時の呼気に含まれる当該ガス成分の濃度を正しく検知することができなくなる。
【０００５】
これに対し、特許文献１に記載の装置では、呼気流路内の結露は防止されるものの、採取・測定モードをおこなうたびにパージモードを設ける必要があるため、連続測定には適していない。また、特許文献２に記載の呼吸回路の場合、呼吸管内の結露は防止されるものの、その下流にガスセンサーが設置された場合には、ガスセンサーの検知面に生じる結露を解消することはできない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサーの検知面の結露を防止して呼気ガスの連続測定を可能にする呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の呼気ガス測定装置は、呼気を吹き込む呼気導入口と、
前記呼気導入口と連通し、吹き込まれた前記呼気が流通する呼気流路と、
前記呼気流路に検知面が露出して設けられ、該検知面と接触した前記呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサーと、
前記ガス成分を検知している前記検知面を風乾する乾燥手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記乾燥手段が、
外気を取り込むとともに前記外気を前記検知面に対して吹き付ける送風部と、
吹き付けられる前記外気を加熱する加熱部と、を有してもよい。
【０００９】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記呼気流路が、前記呼気導入口より吹き込まれた前記呼気を外部に排出する主流路と、前記主流路より分岐して設けられ前記呼気の一部を前記検知面に導入する支流路と、を有するとともに、
前記主流路を加熱する加熱手段が、前記主流路のうち少なくとも前記支流路の分岐部よりも上流位置に設けられていてもよい。
【００１０】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記検知面が、前記支流路に設けられたキャビティ部の内部に設けられていてもよい。
【００１１】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記乾燥手段が、
前記呼気流路における前記検知面の上流位置を加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱されて前記検知面に至った前記呼気を排出する送風部と、を有してもよい。
【００１２】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記分岐部が、前記主流路の内部に向かって突出して形成されていてもよい。
【００１３】
また本発明の呼気ガス測定方法は、ガスセンサーの検知面に接触した呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を前記ガスセンサーにて検知する検知工程と、
前記検知面を風乾する乾燥工程と、
を同時におこなうことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の呼気ガス測定方法においては、より具体的な態様として、前記乾燥工程において、前記呼気とは異なる気体を加熱して前記検知面に吹き付けてもよい。
【００１５】
また、本発明の呼気ガス測定方法においては、より具体的な態様として、前記検知面に接触する前記呼気の流量よりも、前記異なる気体の吹き付け流量が少量であってもよい。
【００１６】
上記発明において、ガスセンサーがガス成分を検知するとは、ガスセンサーにより当該ガス成分の濃度を定量的に測定する場合のほか、当該ガス成分が所定の閾値を超える濃度であるか否かを判定する場合を含む。
また、上記発明において、検知面を風乾するとは、検知面に付着した液体を加熱して除去する場合のほか、熱伝達により検知面を結露点以上に保温して結露を防止する場合とを含む。
また、ガス成分を検知している検知面を風乾するとは、少なくともガスセンサーにてガス成分を検知している最中に検知面を風乾することができることを意味し、ガス成分の検知中以外のタイミングにおいても検知面の風乾が可能であることを排除するものではない。
【００１７】
本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要もなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法によれば、ガス成分を検知している検知面が風乾されることから、呼気の湿度により検知面が結露することがなく、また、一人または複数人の被験者の呼気を連続的に測定した場合も、先の呼気ガス中の水溶性のガス成分が検知面の近傍に残存することがなく、以降の測定における誤検知が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２０】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる呼気ガス測定装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。
【００２１】
はじめに、本実施形態の呼気ガス測定装置１０の概要について説明する。
呼気ガス測定装置１０は、呼気５０を吹き込む呼気導入口２１と、呼気導入口２１と連通し、吹き込まれた呼気５０が流通する呼気流路２０と、呼気流路２０に検知面３２が露出して設けられ、検知面３２と接触した呼気５０に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサー３０と、ガス成分を検知している検知面３２を風乾する乾燥手段４０と、を備えている。
【００２２】
次に、本実施形態の呼気ガス測定装置１０について詳細に説明する。
呼気ガス測定装置１０は、金属または樹脂などの硬質材料からなる筐体１２と、筐体１２の内部に形成された呼気流路２０と、呼気流路２０に対して検知面３２が露出して設けられたガスセンサー３０とを備えている。
また、筐体１２の内部には、呼気ガス測定装置１０の全体を制御する制御部６０と、呼気ガス測定装置１０に電力を供給する電源部６２と、制御部６０および電源部６２が搭載される基板６４とが収容されている。
【００２３】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、電源部６２として乾電池を用いる。これにより、筐体１２は測定者が手で保持可能であり、呼気ガス測定装置１０は全体として可搬性を有している。
【００２４】
制御部６０は、コンピュータプログラムを読み取って対応するデータ処理を実行できるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＩ／Ｆ（Interface）ユニット等の汎用デバイスで構築されたハードウェアや、専用の論理回路の組み合わせよりなる。
【００２５】
基板６４には、ガスセンサー３０で検知されたガス成分が、予め制御部６０に設定された所定の閾値濃度以上である場合に警報を発するアラーム６６が搭載されている。また、基板６４には、ガスセンサー３０による呼気５０の検知動作のオンまたはオフを切り換える電源スイッチ６８が筐体１２の外部に設けられている。
【００２６】
制御部６０は、ガスセンサー３０、電源部６２、アラーム６６および電源スイッチ６８と、図示しない電源線または信号線により互いに接続されており、電力の供給および信号の授受がなされる。
【００２７】
本実施形態のガスセンサー３０には、いわゆる半導体ガスセンサーを用いることができる。半導体ガスセンサーは種々が提供されているが、酸素などの吸着ガスのイオンを予め吸着した酸化スズ（ＳｎＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの多孔質体からなる半導体素子を検知面３２に備えるものが広く知られている。そして、検知面３２に所定のガス成分（検知ガス）が接触することで、吸着ガスのイオンが形成していた空乏層が一時的に消失して半導体素子の電気抵抗が下がる。ガスセンサー３０は、かかる電気抵抗の変化を測定することにより検知ガスの濃度が所定以上であるか否かを知ることができる。
なお、多孔質体の材質や、これが含有する不純物の成分を変化させることにより、呼気５０中の特定のガス成分を検知対象とすることができる。
そして、検知ガスを含まないガスによって検知面３２をパージすることにより、電気抵抗は初期状態に回復する。
【００２８】
したがって、呼気５０に検知ガスが所定以上の濃度で含まれていた場合、かかる呼気５０を呼気導入口２１より吹き込んでいる間は、アラーム６６が動作して警報が発せられる。そして、検知ガスの濃度が所定未満である他の気体（呼気５０）を吹き込んだ場合は、アラーム６６の動作は停止する。
なお、本実施形態の呼気ガス測定装置１０においては、アラーム６６に代えて、またはアラーム６６に加えて、検知ガスの濃度を示す表示出力部をガスセンサー３０に接続して設けてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態の呼気ガス測定装置１０で検知するガス成分としては、一例として、アルコール、メチルメルカプタン、エチレンおよびアンモニアを例示することができる。
【００３０】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、乾燥手段４０として、外気５４を取り込むとともにこれを検知面３２に対して吹き付ける送風部（ファン４２）と、吹き付けられる外気５４を加熱する加熱部（第一ヒータ４４）と、を有している。
なお、図１および後述する図３では、ファン４２の図示のため、第一ヒータ４４は破線にて図示している。
【００３１】
ファン４２は呼気流路２０の内部に設けられ、電源部６２より供給された電力で回転駆動される。また、ファン４２のオンまたはオフは、基板６４および電源部６２に電気的に接続された送風スイッチ７０により切り換えられる。
第一ヒータ４４は、ニクロム線などの電熱線であり、電源部６２から供給される電力により外気５４を加熱する。第一ヒータ４４への通電のオンまたはオフは、ファン４２に連動して切り換えられる。
したがって、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、送風スイッチ７０を押下することにより、呼気流路２０に外気５４が取り込まれるとともに、これが第一ヒータ４４で加熱されて加熱気体となる。
そして、かかる加熱気体は、ファン４２の回転によりガスセンサー３０の検知面３２に吹き付けられ、これを風乾する。
【００３２】
本実施形態の呼気流路２０は、呼気導入口２１より吹き込まれた呼気５０を外部に排出する主流路２２と、主流路２２より分岐して設けられ呼気５０の一部を検知面３２に導入する支流路２３とからなる。
そして、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、主流路２２を加熱する加熱手段（第二ヒータ４６）が、主流路２２のうち少なくとも支流路２３の分岐部２４よりも上流位置に設けられている。
なお、本実施形態では、呼気導入口２１に近い側を上流側と呼称し、その反対側を下流側と呼称する。
【００３３】
本実施形態の主流路２２は、呼気導入口２１から排気口２８に至る直管状に形成されている。そして、主流路２２に対する支管である支流路２３が、主流路２２の中間位置より交差方向に分岐して設けられている。
呼気導入口２１に吹き込まれた呼気５０は、大部分が排気口２８より排気５２として排出され、一部が支流路２３に導入されてガス成分が検知される。
【００３４】
分岐部２４は、主流路２２の内部に向かって突出して形成されている。
すなわち、主流路２２の内部には分岐部２４として段部２７が突出して設けられている。また、分岐部２４の先端にはフランジ部２５が内向きに形成されて呼気流路２０が縮径している。これにより、主流路２２の内部で呼気５０が徐冷されて唾の結露が生じた場合も、かかる唾が分岐部２４から支流路２３に流入することを防止する。
【００３５】
ガスセンサー３０の検知面３２は、支流路２３の内部に露出して設けられている。そして、ファン４２および第一ヒータ４４は、支流路２３の内部、かつ検知面３２よりも下流側に設けられている。
支流路２３の最下流位置には、通孔２９が設けられて筐体１２の外部と連通している。そして、ファン４２を駆動することにより、通孔２９から外気５４が取り込まれて第一ヒータ４４により加熱される。
ここで、外気とは呼気５０以外の気体をいい、筐体１２の外部雰囲気のほか、筐体１２内に予め貯留されていた貯留気体を呼気流路２０に取り込んで用いてもよい。
【００３６】
第一ヒータ４４は、検知面３２とファン４２との間、すなわちファン４２の上流側に設けられてもよく、またはファン４２と通孔２９との間、すなわちファン４２の下流側に設けられてもよい。または、図１に示すように、ファン４２を包含するようにその上流側から下流側に至るまで支流路２３に巻回されてもよい。
【００３７】
第二ヒータ４６はニクロム線などの電熱線であり、電源部６２から供給される電力により主流路２２を加熱する。なお、図１に示す本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、主流路２２における分岐部２４よりも上流側と下流側の両方に対して第二ヒータ４６が巻回されている。
第二ヒータ４６によって主流路２２を加熱することにより、呼気導入口２１から主流路２２に吹き込まれた呼気５０が加温される。第二ヒータ４６による主流路２２の加熱温度は特に限定されないが、内部を流通する呼気５０が結露温度以上となるよう４０〜５０℃程度とすることが好ましい。
【００３８】
また、第二ヒータ４６への通電は、送風スイッチ７０の押下によってオンまたはオフが切り換えられる。
したがって、送風スイッチ７０を押下することにより、第一ヒータ４４および第二ヒータ４６が通電されるとともに、ファン４２が回転して呼気流路２０の内部に外気５４が取り込まれる。
【００３９】
第一ヒータ４４による外気５４の加熱温度および流量は特に限定されないが、呼気５０の結露温度以上、具体的には、３８〜４５℃程度に検知面３２を保つ温度および流量であることが好ましい。なお、外気５４は、検知面３２を加温して結露を防止すれば足りることから、本実施形態の場合、外気５４の流量は、分岐部２４を通じて主流路２２から支流路２３に導入される呼気５０の流量よりも少なく設定されている。
これにより、検知すべき所定のガス成分を含む呼気５０と検知面３２との接触が不十分となることはない。
【００４０】
以下、呼気５０を吹き込みながら送風スイッチ７０を押下した場合と、呼気５０を吹き込まずに送風スイッチ７０を押下した場合の呼気ガス測定装置１０の動作について説明する。
【００４１】
まず、呼気５０を吹き込みながら送風スイッチ７０を押下した場合について説明する。
呼気５０は第二ヒータ４６に加熱されながら呼気導入口２１より主流路２２を通過して分岐部２４に至る。
第二ヒータ４６の加熱により、分岐部２４においては呼気５０の結露は生じない。
【００４２】
分岐部２４では、一部の呼気５０が支流路２３に導入され、その他の呼気５０は排気口２８より筐体１２の外部に排気される。
支流路２３の内部には、通孔２９から取り込まれて第一ヒータ４４に加熱された外気５４が検知面３２に対して下流側から上流側に向けて供給されている。
【００４３】
支流路２３に導入された呼気５０は外気５４と混合された状態で検知面３２と接触する。
支流路２３の内部は、分岐部２４から流入する呼気５０と、通孔２９から流入する外気５４とが混合されたキャビティ状態となり、呼気５０のガス成分と検知面３２とは良好に接触する。
このとき、第一ヒータ４４で加熱された外気５４と、第二ヒータ４６で加熱された呼気５０からの熱伝達により、検知面３２には結露が生じない。
【００４４】
ガスセンサー３０では、検知面３２における電気抵抗の変化量を測定して、これが所定以上である場合は、呼気５０に含まれる所定のガス成分が閾値濃度以上であると判定する。
検知面３２と接触した呼気５０は、分岐部２４から主流路２２に排出され、または通孔２９を通じて外部に排出される。
【００４５】
次に、呼気５０を吹き込むことなく送風スイッチ７０を押した場合について説明する。
ファン４２の動作により通孔２９より取り込まれた外気５４は、第一ヒータ４４で加熱されて検知面３２に吹き付けられる。これにより、仮に検知面３２または支流路２３の内部壁面に結露が生じて液滴が付着していた場合も、かかる液滴は気化するとともに外気５４によって支流路２３から主流路２２に吐き出される。
【００４６】
一方、主流路２２は第二ヒータ４６により結露点以上に加熱されている。このため、支流路２３から分岐部２４を通じて主流路２２に吐き出された気化ガスは、再度結露することなく呼気導入口２１および排気口２８から外部に排出される。
【００４７】
このように、本実施形態の呼気ガス測定装置１０によれば、水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサー３０の検知面３２を風乾する乾燥手段４０を有することから、呼気５０を吹き込んだ場合も検知面３２およびその近傍に結露が生じない。このため、各回の検知動作の間に検知面３２のパージ動作を別途設ける必要がなく、連続測定が可能となる。
また、仮に検知面３２やその近傍に結露が生じて液滴が付着したとしても、加熱気体で液滴を風乾することにより、これに溶解した水溶性の検知ガスを除去することができる。すなわち、液滴の除去を自然乾燥で行った場合には、液滴に溶解した検知ガスを完全に除去することが困難であるところ、本実施形態のように加熱気体を流動させることにより、液滴およびこれに溶解した検知ガスを完全に除去することができる。
【００４８】
また、ガスセンサー３０に対して発熱線を直接取り付けた場合には、検知面３２の温度が過剰となってガス成分の検知精度が低下する恐れがあるところ、本実施形態のように加熱気体からの熱伝達により検知面３２を加温することにより検知面３２の過熱が防止される。
【００４９】
また、呼気ガス測定装置１０は、乾燥手段４０として、外気５４を取り込むとともにこれを検知面３２に対して吹き付けるファン４２と、吹き付けられる外気５４を加熱する第一ヒータ４４と、を有している。これにより、検知面３２は呼気５０とは異なる外気５４によって加熱されることとなるため、呼気５０の検知動作中であるか否かにかかわらず検知面３２を風乾することが可能である。
【００５０】
また、加熱ガスを用いずにガスセンサー３０を単に加熱した場合、加熱停止時には検知面３２の表面や呼気流路２０の内部に残存する呼気５０が冷却されて結露が生じる恐れがある。一方、第一ヒータ４４を設けずにファン４２を動作させたとしても、検知面３２を加温することはできないため、検知面３２の表面や呼気流路２０の内部に既に結露している場合は、かかる液滴を除去することができない。これに対し、本実施形態によれば、検知面３２の表面や呼気流路２０の内部への結露の発生を防止するとともに、発生した結露の除去が可能である。
【００５１】
さらに、ファン４２により外気５４を検知面３２に吹き付けることから、所定のガス成分と接触した検知面３２が迅速にリフレッシュされる。したがって、呼気５０の流入が停止または不十分となった場合には、ガスセンサー３０によるガス成分の検知が終了し、アラーム６６が停止する。
【００５２】
また、呼気ガス測定装置１０は、呼気流路２０が主流路２２と支流路２３とからなり、主流路２２のうち少なくとも支流路２３の分岐部２４よりも上流位置に、主流路２２を加熱する第二ヒータ４６が設けられている。これにより、主流路２２より支流路２３に導入される呼気５０に結露が生じることが防止される。また、検知面３２の表面や呼気流路２０の内部に生じた液滴を外気５４によって気化させてこれを除去するにあたり、主流路２２の内部で再凝結することを防ぐことができる。
【００５３】
また、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、分岐部２４が、主流路２２の内部に向かって突出して形成されている。これにより、仮に主流路２２の内部で呼気５０に結露が生じた場合にも、これが支流路２３に流入することが防がれる。また、検知面３２の表面や支流路２３の内部壁面の液滴を外気５４により風乾した場合に、気化した液滴が分岐部２４を超えて主流路２２の内部で再凝結したとしても、かかる液滴が再び支流路２３に流れ込むことがない。
【００５４】
＜呼気ガス測定方法＞
本実施形態による呼気ガス測定方法（本方法）について説明する。本方法は、図１に示す呼気ガス測定装置１０を用いて行うことができる。
【００５５】
本方法では、ガスセンサー３０の検知面３２に接触した呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分をガスセンサー３０にて検知する検知工程と、検知面３２を風乾する乾燥工程と、を同時におこなう。
【００５６】
すなわち、本方法では、呼気導入口２１に呼気５０を吹き込んで含有ガス成分を検知するとともに、加熱気体により検知面３２における結露を防止する。
なお、本方法において、検知工程と乾燥工程が同時に行われるとは、両工程が重複して行われる瞬間を含むことを意味し、両工程の開始または終了が同時であることを必ずしも意味しない。
【００５７】
本実施形態では、乾燥工程において、呼気５０とは異なる気体（外気５４）を加熱して検知面３２に吹き付ける。
具体的には、図１に示すようにファン４２の駆動により通孔２９を通じて外気５４を取り込み、これを第一ヒータ４４で加熱して加熱気体を得る。
【００５８】
ここで、本方法では、検知面３２に接触する呼気５０の流量よりも、外気５４の吹き付け流量が少量である。これにより、呼気流路２０を流通する呼気５０と検知面３２との接触を阻害せず、ガス成分の検知と検知面３２の風乾とが両立される。
【００５９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
例えば、上記実施形態では、呼気５０とは異なる気体（外気５４）を呼気流路２０に取り込み、これを加熱することにより検知面３２を風乾するための加熱気体を得ているが、本発明はこれに限られない。
以下、第二実施形態において、呼気５０自体を加熱気体に用いる態様について説明する。
【００６０】
＜第二実施形態＞
図２は本実施形態にかかる呼気ガス測定装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。
【００６１】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、ガス成分を検知している検知面３２を風乾する乾燥手段４０が、呼気流路２０における検知面３２の上流位置を加熱する加熱部（第二ヒータ４６）と、第二ヒータ４６により加熱されて検知面３２に至った呼気５０を排出する送風部（ファン４２）とを組み合わせてなる。
【００６２】
すなわち、本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、第一ヒータ４４を備えておらず、また通孔２９を通じて呼気５０を排出する点で第一実施形態と相違する。そして、乾燥手段４０としての第二ヒータ４６で加熱された呼気５０が、試料としてのみならず加熱気体として、ファン４２により検知面３２に導入される。
【００６３】
呼気流路２０は、呼気導入口２１より吹き込まれた呼気５０を外部に排出する主流路２２と、主流路２２より分岐して設けられ呼気５０の一部を検知面３２に導入する支流路２３と、を有している。
そして、第二ヒータ４６は、主流路２２のうち少なくとも支流路２３の分岐部よりも上流位置に設けられている。
【００６４】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０において、呼気５０を吹き込むとともに乾燥手段４０を駆動した場合、第二ヒータ４６で加熱された呼気５０の一部は分岐部２４より支流路２３に取り込まれ、その他は排気５２として排気口２８より排気される。
支流路２３に取り込まれた呼気５０は、支流路２３に露出した検知面３２と接触してガス成分が検知された後、排気５６として通孔２９より排気される。
【００６５】
このように、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、第二ヒータ４６により加熱されて検知面３２に至った呼気５０を送風部（ファン４２）が排出することにより検知面３２が風乾される。このため、呼気５０を加熱気体として検知面３２を乾燥させることができるため、検知面３２に結露が生じることが防止される。
また、呼気５０自体を加熱気体とする本実施形態の場合、検知面３２の近傍において呼気５０と外気５４とが混合することがなく、検知面３２とガス成分との接触が効率的に行われる。
【００６６】
また、本実施形態の呼気ガス測定装置１０を用いた場合も、検知面３２に接触したガス成分をガスセンサー３０にて検知する検知工程と、検知面３２を加熱気体により風乾する乾燥工程とを同時に行う呼気ガス測定方法が実現する。
【００６７】
そして、呼気５０の吹き込みが終了した後にも乾燥手段４０を続けて駆動することにより、呼気導入口２１および排気口２８から外気が取り込まれ、これがファン４２で支流路２３に吸引されて通孔２９より排気される。かかる外気は、主流路２２を流通する際に第二ヒータ４６で加熱されて加熱気体となる。このため、本実施形態の呼気ガス測定装置１０においても、主流路２２には分岐部２４の上流側と下流側に対して、ともに第二ヒータ４６が巻回されている。
【００６８】
これにより、呼気５０の検知終了後に乾燥手段４０を駆動することにより、検知面３２の表面を含む支流路２３や呼気流路２０の内部が加熱気体により掃引されて、結露した液滴が加熱乾燥される。
【００６９】
＜第三実施形態＞
図３は本実施形態にかかる呼気ガス測定装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。
本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、第二ヒータ４６を備えていない点で第一実施形態と相違する。
【００７０】
また、本実施形態では、ガスセンサー３０の検知面３２が、支流路２３に設けられたキャビティ部（第一キャビティ部２６１）の内部に設けられている。
【００７１】
すなわち、分岐部２４の下流側に設けられた支流路２３は二分岐しており、突き当たりの凹部にあたる第一キャビティ部２６１の内部に検知面３２が露出して設けられている。
【００７２】
ファン４２は、検知面３２とは異なる第二キャビティ部２６２に収容されている。
【００７３】
そして、本実施形態の乾燥手段４０は、外気５４を取り込むとともにこれを検知面３２に対して吹き付ける送風部（ファン４２）と、吹き付けられる外気５４を加熱する加熱部（第一ヒータ４４）と、を有している。
【００７４】
呼気導入口２１より吹き込まれた呼気５０は、分岐部２４にて一部が支流路２３に取り込まれると、第一キャビティ部２６１において外気５４と混合される。これにより、加熱気体である外気５４により検知面３２の表面および支流路２３の内部における結露が防止される。そして、第一キャビティ部２６１に導入された呼気５０中のガス成分が、検知面３２との十分な接触時間をもってガスセンサー３０に検知される。
【００７５】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０においても、分岐部２４は主流路２２の内部に向かって突出して形成されている。
これにより、主流路２２を加熱する第二ヒータ４６を備えていない本実施形態の呼気ガス測定装置１０において、主流路２２内で呼気５０が結露した唾が分岐部２４から支流路２３に侵入することを防止する。
【００７６】
分岐部２４には、主流路２２の内部に突出した段部２７の先端にフランジ部２５が設けられており、主流路２２内で結露した唾が分岐部２４から支流路２３に侵入することをさらに防止している。
図３には、フランジ部２５が内向きに形成された状態を示している。かかる構成により、結露した唾は、所定高さの段部２７を乗り越えるとともに、所定径のフランジ部２５を伝って初めて分岐部２４の内径に至ることとなるため、粘性の高い唾が支流路２３に侵入することが防止される。
【００７７】
なお、フランジ部２５は、段部２７の周囲に外向きに形成してもよい。これにより、段部２７を乗り越える唾に対する、いわゆる返しとしてフランジ部２５が作用するため、結露した唾が支流路２３に侵入することをさらに防止することができる。
【００７８】
そして、結露した唾が支流路２３に侵入することを防止するとともに、第一ヒータ４４で加熱された外気５４にて検知面３２を風乾する本実施形態によれば、主流路２２を加熱せずとも検知面３２の表面や支流路２３の内部における呼気５０の結露が防止される。
また、分岐部２４に段部２７およびフランジ部２５が形成された本実施形態の呼気ガス測定装置１０においては、仮に分岐部２４の内部に唾が侵入した場合も、支流路２３および主流路２２に加熱気体を流通させることにより、筐体１２の分解を伴わずに唾を乾燥除去することができる。
【００７９】
上記各実施形態は、さらに種々の変形、改良が可能である。
例えば、加熱気体にて加熱される検知面３２の表面温度を測定する温度センサーをさらに設けてもよい。具体的には、温度センサーで測定された表面温度を示すデータを制御部６０に取り込み、当該温度が所定の制御温度となるよう第一ヒータ４４または第二ヒータ４６の通電量をフィードバック制御してもよい。そして、かかる制御温度としては、ガスセンサー３０の動作温度範囲内であって、呼気５０の結露温度以上とするとよい。
【００８０】
また、上記各実施形態では、支流路２３の内部に検知面３２およびファン４２を設置する態様を例示したが、本発明はこれに限られず、呼気導入口２１と排気口２８を両端とする主流路２２の内部に検知面３２およびファン４２を設置してもよい。
【００８１】
また、送風部としては、上記各実施形態のようにファン４２を用いる態様の他、ピストンやベローズなど進退駆動して内部のガスを送出する送風手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第一の実施形態にかかる呼気ガス測定装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【図２】第二の実施形態にかかる呼気ガス測定装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【図３】第三の実施形態にかかる呼気ガス測定装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 呼気ガス測定装置
２０ 呼気流路
２１ 呼気導入口
２２ 主流路
２３ 支流路
２４ 分岐部
２５ フランジ部
２６１ 第一キャビティ部
２６２ 第二キャビティ部
２７ 段部
２８ 排気口
２９ 通孔
３０ ガスセンサー
３２ 検知面
４０ 乾燥手段
４２ ファン
４４ 第一ヒータ
４６ 第二ヒータ
５０ 呼気
５２，５６ 排気
５４ 外気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼気に含まれる所定のガス成分をガスセンサーで検知する呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術に関しては、これまで様々な発明が提案されている。下記特許文献１には、被験者の呼気を取り込むチューブをヒータで加熱し、チューブの内壁に呼気中の水分が凝縮することを防止することのできる呼気採取装置の発明が記載されている。また、関連する技術として、下記特許文献２には、呼吸管の側面を温風で加温することにより管内の結露を防止する呼吸回路の発明が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８４４８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の呼気ガス測定装置では、呼気の湿度によりガスセンサーの検知面が結露すると、以降の測定において誤検知が生じるため、連続測定が困難であるという問題があった。すなわち、検知面に結露した液滴に第一測定時の呼気ガス中のガス成分が溶解すると、次の第二測定時の呼気の熱によって当該ガス成分が揮発してガスセンサーにより検知される恐れがある。このため、第二測定時の呼気に含まれる当該ガス成分の濃度を正しく検知することができなくなる。
【０００５】
これに対し、特許文献１に記載の装置では、呼気流路内の結露は防止されるものの、採取・測定モードをおこなうたびにパージモードを設ける必要があるため、連続測定には適していない。また、特許文献２に記載の呼吸回路の場合、呼吸管内の結露は防止されるものの、その下流にガスセンサーが設置された場合には、ガスセンサーの検知面に生じる結露を解消することはできない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサーの検知面の結露を防止して呼気ガスの連続測定を可能にする呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の呼気ガス測定装置は、呼気を吹き込む呼気導入口と、
前記呼気導入口と連通し、吹き込まれた前記呼気が流通する呼気流路と、
前記呼気流路に検知面が露出して設けられ、該検知面と接触した前記呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサーと、
前記ガス成分を検知している前記検知面を風乾する乾燥手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記乾燥手段が、
外気を取り込むとともに前記外気を前記検知面に対して吹き付ける送風部と、
吹き付けられる前記外気を加熱する加熱部と、を有してもよい。
【０００９】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記呼気流路が、前記呼気導入口より吹き込まれた前記呼気を外部に排出する主流路と、前記主流路より分岐して設けられ前記呼気の一部を前記検知面に導入する支流路と、を有するとともに、
前記主流路を加熱する加熱手段が、前記主流路のうち少なくとも前記支流路の分岐部よりも上流位置に設けられていてもよい。
【００１０】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記検知面が、前記支流路に設けられたキャビティ部の内部に設けられていてもよい。
【００１１】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記乾燥手段が、
前記呼気流路における前記検知面の上流位置を加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱されて前記検知面に至った前記呼気を排出する送風部と、を有してもよい。
【００１２】
また、本発明の呼気ガス測定装置においては、より具体的な態様として、前記分岐部が、前記主流路の内部に向かって突出して形成されていてもよい。
【００１３】
また本発明の呼気ガス測定方法は、ガスセンサーの検知面に接触した呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を前記ガスセンサーにて検知する検知工程と、
前記検知面を風乾する乾燥工程と、
を同時におこなうことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の呼気ガス測定方法においては、より具体的な態様として、前記乾燥工程において、前記呼気とは異なる気体を加熱して前記検知面に吹き付けてもよい。
【００１５】
また、本発明の呼気ガス測定方法においては、より具体的な態様として、前記検知面に接触する前記呼気の流量よりも、前記異なる気体の吹き付け流量が少量であってもよい。
【００１６】
上記発明において、ガスセンサーがガス成分を検知するとは、ガスセンサーにより当該ガス成分の濃度を定量的に測定する場合のほか、当該ガス成分が所定の閾値を超える濃度であるか否かを判定する場合を含む。
また、上記発明において、検知面を風乾するとは、検知面に付着した液体を加熱して除去する場合のほか、熱伝達により検知面を結露点以上に保温して結露を防止する場合とを含む。
また、ガス成分を検知している検知面を風乾するとは、少なくともガスセンサーにてガス成分を検知している最中に検知面を風乾することができることを意味し、ガス成分の検知中以外のタイミングにおいても検知面の風乾が可能であることを排除するものではない。
【００１７】
本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要もなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の呼気ガス測定装置および呼気ガス測定方法によれば、ガス成分を検知している検知面が風乾されることから、呼気の湿度により検知面が結露することがなく、また、一人または複数人の被験者の呼気を連続的に測定した場合も、先の呼気ガス中の水溶性のガス成分が検知面の近傍に残存することがなく、以降の測定における誤検知が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２０】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる呼気ガス測定装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。
【００２１】
はじめに、本実施形態の呼気ガス測定装置１０の概要について説明する。
呼気ガス測定装置１０は、呼気５０を吹き込む呼気導入口２１と、呼気導入口２１と連通し、吹き込まれた呼気５０が流通する呼気流路２０と、呼気流路２０に検知面３２が露出して設けられ、検知面３２と接触した呼気５０に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサー３０と、ガス成分を検知している検知面３２を風乾する乾燥手段４０と、を備えている。
【００２２】
次に、本実施形態の呼気ガス測定装置１０について詳細に説明する。
呼気ガス測定装置１０は、金属または樹脂などの硬質材料からなる筐体１２と、筐体１２の内部に形成された呼気流路２０と、呼気流路２０に対して検知面３２が露出して設けられたガスセンサー３０とを備えている。
また、筐体１２の内部には、呼気ガス測定装置１０の全体を制御する制御部６０と、呼気ガス測定装置１０に電力を供給する電源部６２と、制御部６０および電源部６２が搭載される基板６４とが収容されている。
【００２３】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、電源部６２として乾電池を用いる。これにより、筐体１２は測定者が手で保持可能であり、呼気ガス測定装置１０は全体として可搬性を有している。
【００２４】
制御部６０は、コンピュータプログラムを読み取って対応するデータ処理を実行できるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＩ／Ｆ（Interface）ユニット等の汎用デバイスで構築されたハードウェアや、専用の論理回路の組み合わせよりなる。
【００２５】
基板６４には、ガスセンサー３０で検知されたガス成分が、予め制御部６０に設定された所定の閾値濃度以上である場合に警報を発するアラーム６６が搭載されている。また、基板６４には、ガスセンサー３０による呼気５０の検知動作のオンまたはオフを切り換える電源スイッチ６８が筐体１２の外部に設けられている。
【００２６】
制御部６０は、ガスセンサー３０、電源部６２、アラーム６６および電源スイッチ６８と、図示しない電源線または信号線により互いに接続されており、電力の供給および信号の授受がなされる。
【００２７】
本実施形態のガスセンサー３０には、いわゆる半導体ガスセンサーを用いることができる。半導体ガスセンサーは種々が提供されているが、酸素などの吸着ガスのイオンを予め吸着した酸化スズ（ＳｎＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの多孔質体からなる半導体素子を検知面３２に備えるものが広く知られている。そして、検知面３２に所定のガス成分（検知ガス）が接触することで、吸着ガスのイオンが形成していた空乏層が一時的に消失して半導体素子の電気抵抗が下がる。ガスセンサー３０は、かかる電気抵抗の変化を測定することにより検知ガスの濃度が所定以上であるか否かを知ることができる。
なお、多孔質体の材質や、これが含有する不純物の成分を変化させることにより、呼気５０中の特定のガス成分を検知対象とすることができる。
そして、検知ガスを含まないガスによって検知面３２をパージすることにより、電気抵抗は初期状態に回復する。
【００２８】
したがって、呼気５０に検知ガスが所定以上の濃度で含まれていた場合、かかる呼気５０を呼気導入口２１より吹き込んでいる間は、アラーム６６が動作して警報が発せられる。そして、検知ガスの濃度が所定未満である他の気体（呼気５０）を吹き込んだ場合は、アラーム６６の動作は停止する。
なお、本実施形態の呼気ガス測定装置１０においては、アラーム６６に代えて、またはアラーム６６に加えて、検知ガスの濃度を示す表示出力部をガスセンサー３０に接続して設けてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態の呼気ガス測定装置１０で検知するガス成分としては、一例として、アルコール、メチルメルカプタン、エチレンおよびアンモニアを例示することができる。
【００３０】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、乾燥手段４０として、外気５４を取り込むとともにこれを検知面３２に対して吹き付ける送風部（ファン４２）と、吹き付けられる外気５４を加熱する加熱部（第一ヒータ４４）と、を有している。
なお、図１および後述する図３では、ファン４２の図示のため、第一ヒータ４４は破線にて図示している。
【００３１】
ファン４２は呼気流路２０の内部に設けられ、電源部６２より供給された電力で回転駆動される。また、ファン４２のオンまたはオフは、基板６４および電源部６２に電気的に接続された送風スイッチ７０により切り換えられる。
第一ヒータ４４は、ニクロム線などの電熱線であり、電源部６２から供給される電力により外気５４を加熱する。第一ヒータ４４への通電のオンまたはオフは、ファン４２に連動して切り換えられる。
したがって、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、送風スイッチ７０を押下することにより、呼気流路２０に外気５４が取り込まれるとともに、これが第一ヒータ４４で加熱されて加熱気体となる。
そして、かかる加熱気体は、ファン４２の回転によりガスセンサー３０の検知面３２に吹き付けられ、これを風乾する。
【００３２】
本実施形態の呼気流路２０は、呼気導入口２１より吹き込まれた呼気５０を外部に排出する主流路２２と、主流路２２より分岐して設けられ呼気５０の一部を検知面３２に導入する支流路２３とからなる。
そして、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、主流路２２を加熱する加熱手段（第二ヒータ４６）が、主流路２２のうち少なくとも支流路２３の分岐部２４よりも上流位置に設けられている。
なお、本実施形態では、呼気導入口２１に近い側を上流側と呼称し、その反対側を下流側と呼称する。
【００３３】
本実施形態の主流路２２は、呼気導入口２１から排気口２８に至る直管状に形成されている。そして、主流路２２に対する支管である支流路２３が、主流路２２の中間位置より交差方向に分岐して設けられている。
呼気導入口２１に吹き込まれた呼気５０は、大部分が排気口２８より排気５２として排出され、一部が支流路２３に導入されてガス成分が検知される。
【００３４】
分岐部２４は、主流路２２の内部に向かって突出して形成されている。
すなわち、主流路２２の内部には分岐部２４として段部２７が突出して設けられている。また、分岐部２４の先端にはフランジ部２５が内向きに形成されて呼気流路２０が縮径している。これにより、主流路２２の内部で呼気５０が徐冷されて唾の結露が生じた場合も、かかる唾が分岐部２４から支流路２３に流入することを防止する。
【００３５】
ガスセンサー３０の検知面３２は、支流路２３の内部に露出して設けられている。そして、ファン４２および第一ヒータ４４は、支流路２３の内部、かつ検知面３２よりも下流側に設けられている。
支流路２３の最下流位置には、通孔２９が設けられて筐体１２の外部と連通している。そして、ファン４２を駆動することにより、通孔２９から外気５４が取り込まれて第一ヒータ４４により加熱される。
ここで、外気とは呼気５０以外の気体をいい、筐体１２の外部雰囲気のほか、筐体１２内に予め貯留されていた貯留気体を呼気流路２０に取り込んで用いてもよい。
【００３６】
第一ヒータ４４は、検知面３２とファン４２との間、すなわちファン４２の上流側に設けられてもよく、またはファン４２と通孔２９との間、すなわちファン４２の下流側に設けられてもよい。または、図１に示すように、ファン４２を包含するようにその上流側から下流側に至るまで支流路２３に巻回されてもよい。
【００３７】
第二ヒータ４６はニクロム線などの電熱線であり、電源部６２から供給される電力により主流路２２を加熱する。なお、図１に示す本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、主流路２２における分岐部２４よりも上流側と下流側の両方に対して第二ヒータ４６が巻回されている。
第二ヒータ４６によって主流路２２を加熱することにより、呼気導入口２１から主流路２２に吹き込まれた呼気５０が加温される。第二ヒータ４６による主流路２２の加熱温度は特に限定されないが、内部を流通する呼気５０が結露温度以上となるよう４０〜５０℃程度とすることが好ましい。
【００３８】
また、第二ヒータ４６への通電は、送風スイッチ７０の押下によってオンまたはオフが切り換えられる。
したがって、送風スイッチ７０を押下することにより、第一ヒータ４４および第二ヒータ４６が通電されるとともに、ファン４２が回転して呼気流路２０の内部に外気５４が取り込まれる。
【００３９】
第一ヒータ４４による外気５４の加熱温度および流量は特に限定されないが、呼気５０の結露温度以上、具体的には、３８〜４５℃程度に検知面３２を保つ温度および流量であることが好ましい。なお、外気５４は、検知面３２を加温して結露を防止すれば足りることから、本実施形態の場合、外気５４の流量は、分岐部２４を通じて主流路２２から支流路２３に導入される呼気５０の流量よりも少なく設定されている。
これにより、検知すべき所定のガス成分を含む呼気５０と検知面３２との接触が不十分となることはない。
【００４０】
以下、呼気５０を吹き込みながら送風スイッチ７０を押下した場合と、呼気５０を吹き込まずに送風スイッチ７０を押下した場合の呼気ガス測定装置１０の動作について説明する。
【００４１】
まず、呼気５０を吹き込みながら送風スイッチ７０を押下した場合について説明する。
呼気５０は第二ヒータ４６に加熱されながら呼気導入口２１より主流路２２を通過して分岐部２４に至る。
第二ヒータ４６の加熱により、分岐部２４においては呼気５０の結露は生じない。
【００４２】
分岐部２４では、一部の呼気５０が支流路２３に導入され、その他の呼気５０は排気口２８より筐体１２の外部に排気される。
支流路２３の内部には、通孔２９から取り込まれて第一ヒータ４４に加熱された外気５４が検知面３２に対して下流側から上流側に向けて供給されている。
【００４３】
支流路２３に導入された呼気５０は外気５４と混合された状態で検知面３２と接触する。
支流路２３の内部は、分岐部２４から流入する呼気５０と、通孔２９から流入する外気５４とが混合されたキャビティ状態となり、呼気５０のガス成分と検知面３２とは良好に接触する。
このとき、第一ヒータ４４で加熱された外気５４と、第二ヒータ４６で加熱された呼気５０からの熱伝達により、検知面３２には結露が生じない。
【００４４】
ガスセンサー３０では、検知面３２における電気抵抗の変化量を測定して、これが所定以上である場合は、呼気５０に含まれる所定のガス成分が閾値濃度以上であると判定する。
検知面３２と接触した呼気５０は、分岐部２４から主流路２２に排出され、または通孔２９を通じて外部に排出される。
【００４５】
次に、呼気５０を吹き込むことなく送風スイッチ７０を押した場合について説明する。
ファン４２の動作により通孔２９より取り込まれた外気５４は、第一ヒータ４４で加熱されて検知面３２に吹き付けられる。これにより、仮に検知面３２または支流路２３の内部壁面に結露が生じて液滴が付着していた場合も、かかる液滴は気化するとともに外気５４によって支流路２３から主流路２２に吐き出される。
【００４６】
一方、主流路２２は第二ヒータ４６により結露点以上に加熱されている。このため、支流路２３から分岐部２４を通じて主流路２２に吐き出された気化ガスは、再度結露することなく呼気導入口２１および排気口２８から外部に排出される。
【００４７】
このように、本実施形態の呼気ガス測定装置１０によれば、水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサー３０の検知面３２を風乾する乾燥手段４０を有することから、呼気５０を吹き込んだ場合も検知面３２およびその近傍に結露が生じない。このため、各回の検知動作の間に検知面３２のパージ動作を別途設ける必要がなく、連続測定が可能となる。
また、仮に検知面３２やその近傍に結露が生じて液滴が付着したとしても、加熱気体で液滴を風乾することにより、これに溶解した水溶性の検知ガスを除去することができる。すなわち、液滴の除去を自然乾燥で行った場合には、液滴に溶解した検知ガスを完全に除去することが困難であるところ、本実施形態のように加熱気体を流動させることにより、液滴およびこれに溶解した検知ガスを完全に除去することができる。
【００４８】
また、ガスセンサー３０に対して発熱線を直接取り付けた場合には、検知面３２の温度が過剰となってガス成分の検知精度が低下する恐れがあるところ、本実施形態のように加熱気体からの熱伝達により検知面３２を加温することにより検知面３２の過熱が防止される。
【００４９】
また、呼気ガス測定装置１０は、乾燥手段４０として、外気５４を取り込むとともにこれを検知面３２に対して吹き付けるファン４２と、吹き付けられる外気５４を加熱する第一ヒータ４４と、を有している。これにより、検知面３２は呼気５０とは異なる外気５４によって加熱されることとなるため、呼気５０の検知動作中であるか否かにかかわらず検知面３２を風乾することが可能である。
【００５０】
また、加熱ガスを用いずにガスセンサー３０を単に加熱した場合、加熱停止時には検知面３２の表面や呼気流路２０の内部に残存する呼気５０が冷却されて結露が生じる恐れがある。一方、第一ヒータ４４を設けずにファン４２を動作させたとしても、検知面３２を加温することはできないため、検知面３２の表面や呼気流路２０の内部に既に結露している場合は、かかる液滴を除去することができない。これに対し、本実施形態によれば、検知面３２の表面や呼気流路２０の内部への結露の発生を防止するとともに、発生した結露の除去が可能である。
【００５１】
さらに、ファン４２により外気５４を検知面３２に吹き付けることから、所定のガス成分と接触した検知面３２が迅速にリフレッシュされる。したがって、呼気５０の流入が停止または不十分となった場合には、ガスセンサー３０によるガス成分の検知が終了し、アラーム６６が停止する。
【００５２】
また、呼気ガス測定装置１０は、呼気流路２０が主流路２２と支流路２３とからなり、主流路２２のうち少なくとも支流路２３の分岐部２４よりも上流位置に、主流路２２を加熱する第二ヒータ４６が設けられている。これにより、主流路２２より支流路２３に導入される呼気５０に結露が生じることが防止される。また、検知面３２の表面や呼気流路２０の内部に生じた液滴を外気５４によって気化させてこれを除去するにあたり、主流路２２の内部で再凝結することを防ぐことができる。
【００５３】
また、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、分岐部２４が、主流路２２の内部に向かって突出して形成されている。これにより、仮に主流路２２の内部で呼気５０に結露が生じた場合にも、これが支流路２３に流入することが防がれる。また、検知面３２の表面や支流路２３の内部壁面の液滴を外気５４により風乾した場合に、気化した液滴が分岐部２４を超えて主流路２２の内部で再凝結したとしても、かかる液滴が再び支流路２３に流れ込むことがない。
【００５４】
＜呼気ガス測定方法＞
本実施形態による呼気ガス測定方法（本方法）について説明する。本方法は、図１に示す呼気ガス測定装置１０を用いて行うことができる。
【００５５】
本方法では、ガスセンサー３０の検知面３２に接触した呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分をガスセンサー３０にて検知する検知工程と、検知面３２を風乾する乾燥工程と、を同時におこなう。
【００５６】
すなわち、本方法では、呼気導入口２１に呼気５０を吹き込んで含有ガス成分を検知するとともに、加熱気体により検知面３２における結露を防止する。
なお、本方法において、検知工程と乾燥工程が同時に行われるとは、両工程が重複して行われる瞬間を含むことを意味し、両工程の開始または終了が同時であることを必ずしも意味しない。
【００５７】
本実施形態では、乾燥工程において、呼気５０とは異なる気体（外気５４）を加熱して検知面３２に吹き付ける。
具体的には、図１に示すようにファン４２の駆動により通孔２９を通じて外気５４を取り込み、これを第一ヒータ４４で加熱して加熱気体を得る。
【００５８】
ここで、本方法では、検知面３２に接触する呼気５０の流量よりも、外気５４の吹き付け流量が少量である。これにより、呼気流路２０を流通する呼気５０と検知面３２との接触を阻害せず、ガス成分の検知と検知面３２の風乾とが両立される。
【００５９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
例えば、上記実施形態では、呼気５０とは異なる気体（外気５４）を呼気流路２０に取り込み、これを加熱することにより検知面３２を風乾するための加熱気体を得ているが、本発明はこれに限られない。
以下、第二実施形態において、呼気５０自体を加熱気体に用いる態様について説明する。
【００６０】
＜第二実施形態＞
図２は本実施形態にかかる呼気ガス測定装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。
【００６１】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、ガス成分を検知している検知面３２を風乾する乾燥手段４０が、呼気流路２０における検知面３２の上流位置を加熱する加熱部（第二ヒータ４６）と、第二ヒータ４６により加熱されて検知面３２に至った呼気５０を排出する送風部（ファン４２）とを組み合わせてなる。
【００６２】
すなわち、本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、第一ヒータ４４を備えておらず、また通孔２９を通じて呼気５０を排出する点で第一実施形態と相違する。そして、乾燥手段４０としての第二ヒータ４６で加熱された呼気５０が、試料としてのみならず加熱気体として、ファン４２により検知面３２に導入される。
【００６３】
呼気流路２０は、呼気導入口２１より吹き込まれた呼気５０を外部に排出する主流路２２と、主流路２２より分岐して設けられ呼気５０の一部を検知面３２に導入する支流路２３と、を有している。
そして、第二ヒータ４６は、主流路２２のうち少なくとも支流路２３の分岐部よりも上流位置に設けられている。
【００６４】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０において、呼気５０を吹き込むとともに乾燥手段４０を駆動した場合、第二ヒータ４６で加熱された呼気５０の一部は分岐部２４より支流路２３に取り込まれ、その他は排気５２として排気口２８より排気される。
支流路２３に取り込まれた呼気５０は、支流路２３に露出した検知面３２と接触してガス成分が検知された後、排気５６として通孔２９より排気される。
【００６５】
このように、本実施形態の呼気ガス測定装置１０では、第二ヒータ４６により加熱されて検知面３２に至った呼気５０を送風部（ファン４２）が排出することにより検知面３２が風乾される。このため、呼気５０を加熱気体として検知面３２を乾燥させることができるため、検知面３２に結露が生じることが防止される。
また、呼気５０自体を加熱気体とする本実施形態の場合、検知面３２の近傍において呼気５０と外気５４とが混合することがなく、検知面３２とガス成分との接触が効率的に行われる。
【００６６】
また、本実施形態の呼気ガス測定装置１０を用いた場合も、検知面３２に接触したガス成分をガスセンサー３０にて検知する検知工程と、検知面３２を加熱気体により風乾する乾燥工程とを同時に行う呼気ガス測定方法が実現する。
【００６７】
そして、呼気５０の吹き込みが終了した後にも乾燥手段４０を続けて駆動することにより、呼気導入口２１および排気口２８から外気が取り込まれ、これがファン４２で支流路２３に吸引されて通孔２９より排気される。かかる外気は、主流路２２を流通する際に第二ヒータ４６で加熱されて加熱気体となる。このため、本実施形態の呼気ガス測定装置１０においても、主流路２２には分岐部２４の上流側と下流側に対して、ともに第二ヒータ４６が巻回されている。
【００６８】
これにより、呼気５０の検知終了後に乾燥手段４０を駆動することにより、検知面３２の表面を含む支流路２３や呼気流路２０の内部が加熱気体により掃引されて、結露した液滴が加熱乾燥される。
【００６９】
＜第三実施形態＞
図３は本実施形態にかかる呼気ガス測定装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。
本実施形態の呼気ガス測定装置１０は、第二ヒータ４６を備えていない点で第一実施形態と相違する。
【００７０】
また、本実施形態では、ガスセンサー３０の検知面３２が、支流路２３に設けられたキャビティ部（第一キャビティ部２６１）の内部に設けられている。
【００７１】
すなわち、分岐部２４の下流側に設けられた支流路２３は二分岐しており、突き当たりの凹部にあたる第一キャビティ部２６１の内部に検知面３２が露出して設けられている。
【００７２】
ファン４２は、検知面３２とは異なる第二キャビティ部２６２に収容されている。
【００７３】
そして、本実施形態の乾燥手段４０は、外気５４を取り込むとともにこれを検知面３２に対して吹き付ける送風部（ファン４２）と、吹き付けられる外気５４を加熱する加熱部（第一ヒータ４４）と、を有している。
【００７４】
呼気導入口２１より吹き込まれた呼気５０は、分岐部２４にて一部が支流路２３に取り込まれると、第一キャビティ部２６１において外気５４と混合される。これにより、加熱気体である外気５４により検知面３２の表面および支流路２３の内部における結露が防止される。そして、第一キャビティ部２６１に導入された呼気５０中のガス成分が、検知面３２との十分な接触時間をもってガスセンサー３０に検知される。
【００７５】
本実施形態の呼気ガス測定装置１０においても、分岐部２４は主流路２２の内部に向かって突出して形成されている。
これにより、主流路２２を加熱する第二ヒータ４６を備えていない本実施形態の呼気ガス測定装置１０において、主流路２２内で呼気５０が結露した唾が分岐部２４から支流路２３に侵入することを防止する。
【００７６】
分岐部２４には、主流路２２の内部に突出した段部２７の先端にフランジ部２５が設けられており、主流路２２内で結露した唾が分岐部２４から支流路２３に侵入することをさらに防止している。
図３には、フランジ部２５が内向きに形成された状態を示している。かかる構成により、結露した唾は、所定高さの段部２７を乗り越えるとともに、所定径のフランジ部２５を伝って初めて分岐部２４の内径に至ることとなるため、粘性の高い唾が支流路２３に侵入することが防止される。
【００７７】
なお、フランジ部２５は、段部２７の周囲に外向きに形成してもよい。これにより、段部２７を乗り越える唾に対する、いわゆる返しとしてフランジ部２５が作用するため、結露した唾が支流路２３に侵入することをさらに防止することができる。
【００７８】
そして、結露した唾が支流路２３に侵入することを防止するとともに、第一ヒータ４４で加熱された外気５４にて検知面３２を風乾する本実施形態によれば、主流路２２を加熱せずとも検知面３２の表面や支流路２３の内部における呼気５０の結露が防止される。
また、分岐部２４に段部２７およびフランジ部２５が形成された本実施形態の呼気ガス測定装置１０においては、仮に分岐部２４の内部に唾が侵入した場合も、支流路２３および主流路２２に加熱気体を流通させることにより、筐体１２の分解を伴わずに唾を乾燥除去することができる。
【００７９】
上記各実施形態は、さらに種々の変形、改良が可能である。
例えば、加熱気体にて加熱される検知面３２の表面温度を測定する温度センサーをさらに設けてもよい。具体的には、温度センサーで測定された表面温度を示すデータを制御部６０に取り込み、当該温度が所定の制御温度となるよう第一ヒータ４４または第二ヒータ４６の通電量をフィードバック制御してもよい。そして、かかる制御温度としては、ガスセンサー３０の動作温度範囲内であって、呼気５０の結露温度以上とするとよい。
【００８０】
また、上記各実施形態では、支流路２３の内部に検知面３２およびファン４２を設置する態様を例示したが、本発明はこれに限られず、呼気導入口２１と排気口２８を両端とする主流路２２の内部に検知面３２およびファン４２を設置してもよい。
【００８１】
また、送風部としては、上記各実施形態のようにファン４２を用いる態様の他、ピストンやベローズなど進退駆動して内部のガスを送出する送風手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第一の実施形態にかかる呼気ガス測定装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【図２】第二の実施形態にかかる呼気ガス測定装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【図３】第三の実施形態にかかる呼気ガス測定装置の内部構成の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 呼気ガス測定装置
２０ 呼気流路
２１ 呼気導入口
２２ 主流路
２３ 支流路
２４ 分岐部
２５ フランジ部
２６１ 第一キャビティ部
２６２ 第二キャビティ部
２７ 段部
２８ 排気口
２９ 通孔
３０ ガスセンサー
３２ 検知面
４０ 乾燥手段
４２ ファン
４４ 第一ヒータ
４６ 第二ヒータ
５０ 呼気
５２，５６ 排気
５４ 外気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気を吹き込む呼気導入口と、
前記呼気導入口と連通し、吹き込まれた前記呼気が流通する呼気流路と、
前記呼気流路に検知面が露出して設けられ、該検知面と接触した前記呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサーと、
前記ガス成分を検知している前記検知面を風乾する乾燥手段と、を備える呼気ガス測定装置。
【請求項２】
前記乾燥手段が、
外気を取り込むとともに前記外気を前記検知面に対して吹き付ける送風部と、
吹き付けられる前記外気を加熱する加熱部と、を有する請求項１に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項３】
前記呼気流路が、前記呼気導入口より吹き込まれた前記呼気を外部に排出する主流路と、前記主流路より分岐して設けられ前記呼気の一部を前記検知面に導入する支流路と、を有するとともに、
前記主流路を加熱する加熱手段が、前記主流路のうち少なくとも前記支流路の分岐部よりも上流位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項４】
前記検知面が、前記支流路に設けられたキャビティ部の内部に設けられている請求項３に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項５】
前記乾燥手段が、
前記呼気流路における前記検知面の上流位置を加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱されて前記検知面に至った前記呼気を排出する送風部と、を有する請求項１に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項６】
前記分岐部が、前記主流路の内部に向かって突出して形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項７】
ガスセンサーの検知面に接触した呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を前記ガスセンサーにて検知する検知工程と、
前記検知面を風乾する乾燥工程と、
を同時におこなうことを特徴とする呼気ガス測定方法。
【請求項８】
前記乾燥工程において、前記呼気とは異なる気体を加熱して前記検知面に吹き付けることを特徴とする請求項７に記載の呼気ガス測定方法。
【請求項９】
前記検知面に接触する前記呼気の流量よりも、前記異なる気体の吹き付け流量が少量であることを特徴とする請求項８に記載の呼気ガス測定方法。
【請求項１】
呼気を吹き込む呼気導入口と、
前記呼気導入口と連通し、吹き込まれた前記呼気が流通する呼気流路と、
前記呼気流路に検知面が露出して設けられ、該検知面と接触した前記呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を検知するガスセンサーと、
前記ガス成分を検知している前記検知面を風乾する乾燥手段と、を備える呼気ガス測定装置。
【請求項２】
前記乾燥手段が、
外気を取り込むとともに前記外気を前記検知面に対して吹き付ける送風部と、
吹き付けられる前記外気を加熱する加熱部と、を有する請求項１に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項３】
前記呼気流路が、前記呼気導入口より吹き込まれた前記呼気を外部に排出する主流路と、前記主流路より分岐して設けられ前記呼気の一部を前記検知面に導入する支流路と、を有するとともに、
前記主流路を加熱する加熱手段が、前記主流路のうち少なくとも前記支流路の分岐部よりも上流位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項４】
前記検知面が、前記支流路に設けられたキャビティ部の内部に設けられている請求項３に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項５】
前記乾燥手段が、
前記呼気流路における前記検知面の上流位置を加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱されて前記検知面に至った前記呼気を排出する送風部と、を有する請求項１に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項６】
前記分岐部が、前記主流路の内部に向かって突出して形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の呼気ガス測定装置。
【請求項７】
ガスセンサーの検知面に接触した呼気に含まれる水溶性の所定のガス成分を前記ガスセンサーにて検知する検知工程と、
前記検知面を風乾する乾燥工程と、
を同時におこなうことを特徴とする呼気ガス測定方法。
【請求項８】
前記乾燥工程において、前記呼気とは異なる気体を加熱して前記検知面に吹き付けることを特徴とする請求項７に記載の呼気ガス測定方法。
【請求項９】
前記検知面に接触する前記呼気の流量よりも、前記異なる気体の吹き付け流量が少量であることを特徴とする請求項８に記載の呼気ガス測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−４３９１５（Ｐ２０１０−４３９１５Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０７３４２（Ｐ２００８−２０７３４２）
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
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