(57)【要約】【課題】  検出感度及び応答速度に優れるとともに、簡便にセンサの再生処理を行なうことができ、更に装置の小型化を達成可能な呼気センシング装置を提供する。【解決手段】    内部に呼気中の特定ガス成分を検出するためのガスセンサ４８，５０を備える筐体１８と、筐体１８内部に呼気を導入するための呼気導入部２８と、筐体１８内部から呼気を排出するための呼気排出部２４，２６と、筐体１８内部にガスセンサ４８，５０の機能を再生するための脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部３０２，３０４と、筐体１８内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部３０６，３０８と、脱離ガス導入部３０２，３０４から脱離ガス排出部３０６，３０８に向けて脱離ガスを送り込む送風機３１０，３１２と、ガスセンサ４８，５０及び送風機３１０，３１２の動作を制御する制御部３２とを含むようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にガス中の特定ガス成分を検出するためのセンサを備える筐体と、
前記筐体内部にガスを導入するためのガス導入部と、
前記筐体内部からガスを排出するためのガス排出部と、
前記筐体内部に前記センサの機能を再生するための脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部と、
前記筐体内部から前記脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部と、
前記脱離ガス導入部から前記脱離ガス排出部に向けて前記脱離ガスを送り込む脱離ガス送風再生手段と、
前記センサ及び前記脱離ガス送風再生手段の動作を制御する制御手段とを含むことを特徴とするガスセンシング装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記センサの汚染状態に基づいて、前記脱離ガス送風再生手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のガスセンシング装置。
【請求項３】
前記脱離ガスは、前記特定ガス成分とは異なるガスであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスセンシング装置。
【請求項４】
前記脱離ガス排出部は、前記ガス排出部が設けられる位置とは異なる位置に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項５】
前記脱離ガス送風手段は、前記脱離ガス導入部から前記脱離ガス排出部に向けて、風量０．０１Ｌ／ｍｉｎ〜１０００Ｌ／ｍｉｎで脱離ガスを送り込むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項６】
前記脱離ガス送風手段は、ファンであり、
前記ファンは、前記脱離ガス導入部から前記脱離ガス排出部に向けて、風量０．０５Ｌ／ｍｉｎ〜１０Ｌ／ｍｉｎで脱離ガスを送り込むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項７】
前記センサは、カーボンナノチューブの集合体からなるセンシング部を含むことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項８】
前記センサにより検出される値を補正するための補正用センサを更に含み、
前記制御手段は、前記補正用センサの検出結果に基づいて、前記センサにより検出される値の補正を行なうことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項９】
前記筐体の外形に沿って形成され、かつ、前記装置周辺の電磁波を吸収して発熱する電波吸収体を含む囲い部材を更に含み、
前記囲い部材は、前記筐体の周囲が、前記囲い部材によって外方から密着して囲まれるように着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項１０】
前記筐体、前記ガス導入部、前記ガス排出部、前記脱離ガス導入部及び前記脱離ガス排出部は、導熱性を有する材料から構成されることを特徴とする請求項９に記載のガスセンシング装置。
【請求項１１】
前記囲い部材において発生する熱を電力に変換する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により変換された電力を蓄積する充電池とを更に含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のガスセンシング装置。
【請求項１２】
前記筐体内部に設けられ、紫外線を照射するための紫外線照射手段を更に含み、
前記制御手段は、前記センサの汚染状態に基づいて、前記紫外線照射手段の動作を制御することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載のガスセンシング装置。
【請求項１３】
前記紫外線照射手段から照射される紫外線を前記センサに向けて反射するための反射手段を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載のガスセンシング装置。
【請求項１４】
前記ガス導入部と前記センサとの間に設けられ、前記ガス導入部から導入されるガス中の前記特定ガス成分を優先的に通過させる選択透過膜を更に備え、
前記選択透過膜は、前記紫外線を透過可能に構成されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のガスセンシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分析を行なうためのガスセンシング装置に関し、特に、検出感度及び応答速度に優れるとともに、簡便にセンサの再生処理を行なうことができ、更に装置の小型化を達成可能なガスセンシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
わが国は高齢化及び少子化が進んでおり、近い将来に国民の３人に１人が６５歳以上になるという超高齢化社会の到来が予測されている。このような状況下において急務とされているのが、国民医療費の抑制である。このため、予防医療の充実が注目されている。予防医療が充実することで病気になる人が減少すれば、医療費を軽減させることができるからである。
【０００３】
予防医療を充実させるためには、身近な機器で測定した健康状態を活用して健康管理を行なうことができるシステムが必要である。手軽に個人の健康状態を把握するための指標として、血液、尿、汗、唾液及び呼気等の生体試料がある。このような生体試料中には、血液における血糖値のように、疾病又はその兆候に起因して数値が変化する物質（以下、「マーカ」と記す。）が複数種含まれている。したがって、マーカの変化量を分析することによって個人の健康状態を把握できる可能性が高く、マーカの分析を常時行なうことで、健康管理及び疾病の早期発見が可能になる。上述の生体試料の中でも、呼気は、複数種のマーカを含む点、迅速かつ簡便にサンプリング及び分析ができる点、並びに、分析対象がガス状であり非侵襲で測定できるため肉体的なダメージが小さい点等の理由から、分析に最適な生体試料であると言える。
【０００４】
非特許文献１には疾病と呼気中のマーカとの関係が示されている。テーブル１にこの一部を引用する。なお、テーブル１に示す酸化ストレスとは、体内に余剰な活性酸素群が生じた場合に起こり得る疾病であり、脂質、タンパク質、酵素又はＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）に損傷を与え、老化、並びに、癌及び生活習慣病等の病気の誘因となるものである。
【０００５】
（テーブル１）
【表１】
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【０００６】
呼気中のマーカを測定するための呼気センシング装置として、カーボンナノチューブ等からなるナノ構造体センサ又は酸化物半導体ガスセンサ等のセンサを利用したものが知られている。これらの呼気センシング装置においては、センサ表面に分析対象ガスが吸着することにより生じる抵抗値の変化を利用して呼気分析を行なうので、呼気分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等によりセンサ表面が汚染される点、並びに、センサに対する分析対象ガスの吸着脱離反応速度が遅い点等のために、センサ自体の検出感度及び応答速度が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
このような問題を解決するための技術として、例えば、特許文献１には、センサを賦活する作用のある酸素と、センサ表面に吸着されたにおい物質を除去する作用のある酸化性ガスとを含むガスをセンサ部に対して供給するように構成されたガスクロマトグラフ装置について開示されている。また、特許文献２には、ガスセンサの感応体の表面にキセノンランプにより光を照射しつつガスの検知を行なうことで、感応体表面に対する検知ガスの吸着脱離の時間を短縮し、感度を向上させた光励起型ガスセンサについて開示されている。更に、特許文献３には、ガスセンサの発熱体に超過電圧を所定時間印加することで短い時間内に多量の熱を発生させて、ガスセンサの表面に吸着した水分や雑ガスを除去するガスセンサのクリーニング装置について開示されている。
【特許文献１】特開２００７−４０７２５号公報
【特許文献２】特開平８−９４５５８号公報
【特許文献３】特開平８−２５４５１４号公報
【非特許文献１】ウェンチン・ツァオら、「呼気分析：臨床診断及び曝露評価の可能性」、クリニカル・ケミストリ、第５２巻：５、ｐ．８００−ｐ．８１１、２００６年（Ｗｅｎｑｉｎｇ  Ｃａｏ  ｅｔ  ａｌ．、“Ｂｒｅａｔｈ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｆｏｒ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ”、Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、ｖｏｌ．５２：５、ｐ．８００−ｐ．８１１、２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されるガスクロマトグラフ装置においては、酸化性ガスであるオゾンを発生させるために、紫外線照射手段により酸素の流路の一部に対して紫外線を照射しているが、紫外線照射手段とセンサとの距離が大きいため、センサ部に到達するまでに酸化性ガスが減衰又は消滅してしまうおそれがあり、紫外線照射により得られるエネルギーを有効利用できていない。特許文献２及び特許文献３に開示される技術においては、センサが繰返し高温環境下に晒されるため、センサの表面が劣化してしまうおそれがある。また、センサを冷却するための構成を設ける必要がある。更に、これらの技術においてセンサに向かう呼気の流通経路の途中に仕切部材及び選択透過膜等が設けられる場合には、これらの表面に残留した水分及びその他の成分に遮られて、分析対象ガスがセンサまで到達しないおそれがある。したがって、特許文献１〜３に開示される技術においては、センサの検出感度及び応答速度の改善効果が充分に得られず、更に装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出感度及び応答速度に優れるとともに、簡便にセンサの再生処理を行なうことができ、更に装置の小型化を達成可能なガスセンシング装置を提供することである。
【００１０】
また本発明の他の目的は、センサの劣化を防ぐことが可能であり、正確なガス分析が可能なガスセンシング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の局面に係るガスセンシング装置は、内部にガス中の特定ガス成分を検出するためのセンサを備える筐体と、筐体内部にガスを導入するためのガス導入部と、筐体内部からガスを排出するためのガス排出部と、筐体内部にセンサの機能を再生するための脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部と、筐体内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部と、脱離ガス導入部から脱離ガス排出部に向けて脱離ガスを送り込む脱離ガス送風再生手段と、センサ及び脱離ガス送風再生手段の動作を制御する制御手段とを含む。
【００１２】
このように、脱離ガス送風再生手段により脱離ガス導入部から脱離ガス排出部に向けて脱離ガスを送り込むことによって、その風力により、センサに吸着した、ガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離されるので、センサの検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、脱離ガス送風再生手段により脱離ガスを送り込むだけでセンサを高温環境下及び光に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、センサの再生処理が簡便になり、かつセンサの劣化を防ぐことができる。更に、脱離ガス送風再生手段による風力を有効利用して脱離された各種成分を排出させるので、脱離された各種成分をより一層速やかに排出して再生処理に必要な時間を短縮することができるとともに、脱離された各種成分を装置外部へ排出するためのファン等の構成を設ける必要がなくなり、装置の小型化をより一層達成できる。
【００１３】
好ましくは、制御手段は、センサの汚染状態に基づいて、脱離ガス送風再生手段の動作を制御する。このように、センサの汚染状態に応じて、センサに吸着した、ガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離されるので、センサの検出感度及び応答速度をより一層効率良く向上させることができる。
【００１４】
より好ましくは、脱離ガスは、特定ガス成分とは異なるガスである。したがって、センサに吸着した特定ガス成分をセンサから脱離し易くなるので、より一層効率良くセンサの機能を再生することができる。
【００１５】
更に好ましくは、脱離ガス排出部は、ガス排出部が設けられる位置とは異なる位置に設けられる。
【００１６】
これにより、ガスが流通する流路と脱離ガスが流通する流路とが異なるようにすることができ、分析対象ガスであるガスと、脱離ガスによりセンサから脱離された各種成分とが混合することを防止することができ、より一層正確なガス分析が可能になる。
【００１７】
更に好ましくは、脱離ガス送風手段は、脱離ガス導入部から脱離ガス排出部に向けて、風量０．０１Ｌ／ｍｉｎ〜１０００Ｌ／ｍｉｎで脱離ガスを送り込む。これにより、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等がより一層容易に脱離されるようになるので、センサの検出感度及び応答速度をより一層容易に向上させることができる。
【００１８】
更に好ましくは、脱離ガス送風手段はファンであり、ファンは、脱離ガス導入部から脱離ガス排出部に向けて、風量０．０５Ｌ／ｍｉｎ〜１０Ｌ／ｍｉｎで脱離ガスを送り込む。これにより、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が更に効率良く脱離されるようになるので、センサの検出感度及び応答速度を更に向上させることができる。
【００１９】
更に好ましくは、センサは、カーボンナノチューブの集合体からなるセンシング部を含む。カーボンナノチューブの形状はナノオーダーの微細構造であるので、カーボンナノチューブの集合体からなるセンシング部は、応答性に優れかつ検出下限が非常に低く、ｐｐｂオーダー程度の微量の特定ガス成分の検出が可能である。したがって、ガス分析をより一層高精度に行なうことができる。
【００２０】
更に好ましくは、ガスセンシング装置は、センサにより検出される値を補正するための補正用センサを更に含み、制御手段は、補正用センサの検出結果に基づいて、センサにより検出される値の補正を行なう。これにより、より一層信頼性の高いガス分析を行なうことができる。
【００２１】
更に好ましくは、ガスセンシング装置は、筐体の外形に沿って形成され、かつ、装置周辺の電磁波を吸収して発熱する電波吸収体を含む囲い部材を更に含み、囲い部材は、筐体の周囲が、囲い部材によって外方から密着して囲まれるように着脱可能に構成される。
【００２２】
このように、筐体の周囲を囲い部材で囲むことによって、囲い部材から発生する熱により筐体の内部を加熱でき、これによって、筐体の内壁上等に残留した水分及びその他の成分等、並びに、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等がより一層効率よく脱離されるので、ガスがセンサに容易に到達できるとともに、センサの検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、囲い部材を移動させるだけで上述の効果を得ることができるので、センサの再生処理がより一層簡便になる。更に、冷却時には囲い部材を筐体から離れた位置に移動させるため冷却手段を設ける必要がなく、また電磁波を発生させるための装置を設ける必要がないので、装置の小型化をより一層達成できる。更に、装置周辺に存在する電磁波を有効利用するので、ガスセンシング装置の動作を妨害するおそれのある帯域の電磁波、通常の生活に不必要な帯域の電磁波、及び人体に有害とされる帯域の電磁波等を低減できるので、より一層正確なガス分析が可能になるとともに、周辺環境の不要電波や有害電波を低減することができる。
【００２３】
更に好ましくは、筐体、ガス導入部、ガス排出部、脱離ガス導入部及び脱離ガス排出部は、導熱性を有する材料から構成される。
【００２４】
これによって、囲い部材から発生する熱によって筐体、ガス導入部、ガス排出部、脱離ガス導入部及び脱離ガス排出部の内部がより一層加熱され易くなり、筐体の内壁上等に残留した水分及びその他の成分等、並びに、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等がより一層脱離され易くなる。したがって、ガスがセンサにより一層容易に到達できるようになり、センサの検出感度及び応答速度を更に向上させることができる。
【００２５】
更に好ましくは、ガスセンシング装置は、囲い部材において発生する熱を電力に変換する熱電変換素子と、熱電変換素子により変換された電力を蓄積する充電池とを更に含む。このように、熱電変換素子及び充電池が更に設けられることによって、囲い部材において発生する熱をより一層効率よく利用することができる。
【００２６】
更に好ましくは、ガスセンシング装置は、筐体内部に設けられ、紫外線を照射するための紫外線照射手段を更に含み、制御手段は、センサの汚染状態に基づいて、紫外線照射手段の動作を制御する。
【００２７】
このように、紫外線照射手段により紫外線を照射することによって、筐体の内壁上等に残留した水分及びその他の成分等、並びに、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離されるので、ガスがセンサに容易に到達できるとともに、センサの検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、紫外線照射手段に対して通電するだけでセンサを高温環境下に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、センサの再生処理がより一層簡便になり、かつセンサの劣化をより一層防ぐことができる。更に、装置内に組込むことが可能な紫外線照射手段を使用するので、装置の小型化をより一層達成できる。
【００２８】
更に好ましくは、ガスセンシング装置は、紫外線照射手段から照射される紫外線をセンサに向けて反射するための反射手段を更に含む。
【００２９】
これにより、紫外線照射手段から発生される紫外線をセンサに対してより一層効率良く照射できるようになるので、より一層効率的に紫外線照射により得られるエネルギーを利用することができる。したがって、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等を更に効率良く脱離させることができる。
【００３０】
更に好ましくは、ガス導入部とセンサとの間に設けられ、ガス導入部から導入されるガス中の特定ガス成分を優先的に通過させる選択透過膜を更に備え、選択透過膜は、紫外線を透過可能に構成される。
【００３１】
このように、選択透過膜が設けられることによって、センサの特定ガス成分に対する検出感度及び検出精度を向上させることができる。また、選択透過膜が紫外線を透過可能に構成されることによって、紫外線照射手段の設置場所を少なくすることができ、より一層効率的に紫外線照射により得られるエネルギーを利用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、本発明のガスセンシング装置は、内部にガス中の特定ガス成分を検出するためのセンサを備える筐体と、筐体内部にセンサの機能を再生するための脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部と、筐体内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部と、脱離ガス導入部から脱離ガス排出部に向けて脱離ガスを送り込む脱離ガス送風再生手段と、センサ及び脱離ガス送風再生手段の動作を制御する制御手段とを含む。
【００３３】
このように、脱離ガス送風再生手段により脱離ガス導入部から脱離ガス排出部に向けて脱離ガスを送り込むことによって、その風力により、センサに吸着したガス分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離されるので、センサの検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、脱離ガス送風再生手段により脱離ガスを送り込むだけでセンサを高温環境下及び光に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、センサの再生処理が簡便になり、かつセンサの劣化を防ぐことができる。更に、脱離ガス送風再生手段による風力を有効利用して脱離された各種成分を排出させるので、脱離された各種成分をより一層速やかに排出して再生処理に必要な時間を短縮することができるとともに、脱離された各種成分を装置外部へ排出するためのファン等の構成を設ける必要がなくなり、装置の小型化をより一層達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明及び図面においては、同一の部品には同一の参照符号及び名称を付してある。それらの機能も同様である。したがって、それらについての詳細な説明をその都度繰返すことはしない。
【００３５】
［第１の実施の形態］
−構成−
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の斜視図であり、図２は、呼気センシング装置１０の内部構成を示す水平断面図である。図１を参照して、呼気センシング装置１０は、上下方向の長さが左右方向の長さより短い略直方体形状の筐体１８と、筐体１８の右側面に設けられ、筐体１８内部に呼気を導入するための呼気導入口３０を有する呼気導入部２８と、筐体１８の上面に設けられる表示部２０と、筐体１８の左側面に設けられ、筐体１８内部からガスを排出するためのガス排出口２３を有するガス排出部２２と、筐体１８の正面及び背面にそれぞれ設けられ、筐体１８内部から呼気を排出するための呼気排出口２５，２７をそれぞれ有する呼気排出部２４，２６と、筐体１８上部に設けられ、表示部２０の表示動作等の各処理を実行するための制御部３２と、筐体１８の上面に設けられ、呼気センシング装置１０による呼気分析を開始させるための測定開始ボタン３４と、測定開始ボタン３４近傍に設けられ、後述するガスセンサ４８，５０を再生させるための再生ボタン３６とを含む。呼気センシング装置１０は、更に、筐体１８の右側面において、呼気導入部２８に対して筐体１８の背面側に設けられ、筐体１８内部に後述する脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部３０２と、筐体１８の右側面において、呼気導入部２８に対して筐体１８の正面側に設けられ、筐体１８内部に脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部３０４と、筐体１８の左側面において、ガス排出部２２に対して筐体１８の背面側に設けられ、筐体１８内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部３０６と、筐体１８の左側面において、ガス排出部２２に対して筐体１８の正面側に設けられ、筐体１８内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部３０８とを含む。呼気導入部２８の先端に位置する呼気導入口３０には、マウスピース３９が装着される。マウスピース３９は、本実施の形態に係る呼気センシング装置１０そのものを構成しないので、図２以下の図面には図示しない場合がある。
【００３６】
図２を参照して、筐体１８は、例えば、プラスチック又はアクリル樹脂等からなる内部空間を有する、幅３０ｍｍ〜３００ｍｍ、奥行き３０ｍｍ〜３００ｍｍ、及び、高さ３０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の大きさの容器状部材であり、その内部は、中央部に開口部５６，５８をそれぞれ有する板状部材である仕切部材５２，５４によって、中央部に位置する呼気導入室７０と、呼気導入室７０に対して呼気排出部２６側に位置する第１センサ室７２と、呼気導入室７０に対して呼気排出部２４側に位置する第２センサ室７４とに仕切られる。すなわち、仕切部材５２は第１センサ室７２と呼気導入室７０との間に設けられ、仕切部材５４は呼気導入室７０と第２センサ室７４との間に設けられる。仕切部材５２，５４の構成材料としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、シリコーンゴム等の各種ゴム、又は、アクリル樹脂等の各種プラスチック等を使用できる。仕切部材５２，５４の厚みとしては、適度な機械的強度を有する程度であれば特に限定されないが、１００μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。
【００３７】
仕切部材５２の第１センサ室７２側の面には開口部５６を覆うように選択透過膜６０が設けられ、仕切部材５４の第２センサ室７４側の面には、開口部５８を覆うように選択透過膜６２が設けられる。選択透過膜６０，６２の構成材料としては、後述するガスセンサ素子８０によって検出される呼気中の特定ガス成分を優先的に透過させる材料等の、ガスセンサ素子８０の特定ガス成分に対する検出感度及び検出精度を向上させ得る材料から適宜選択される。例えば、所望の特定ガス成分が水素（Ｈ２）ガスである場合には、選択透過膜６０，６２は、ポリスルホン／シリコーンゴム共重合体、ポリスルホン、ポリイミド、セルロースアセテート又はポリ４−メチルペンテン等の高分子材料、若しくはパラジウム等の水素（Ｈ２）ガスを吸着する金属を含有する材料等からなる膜であることが好ましく、これらの中でも、より優れた水素（Ｈ２）ガス選択透過性を有する点から、ポリイミドからなる膜であることが特に好ましい。また、所望の特定ガス成分が有機蒸気である場合には、ポリイミド又はシリコーンゴムからなる膜であることが好ましく、これらの中でも、より優れた有機蒸気選択透過性を有する点からシリコーンゴムからなる膜であることが特に好ましい。ここで、有機蒸気とは、一般的には炭化水素系、アルコール系又はケトン系等の揮発性有機化合物の蒸気のことであり、具体的には、メタン、エタン、ペンタン又はアセトン等の蒸気のことである。選択透過膜６０，６２の厚みとしては、適度な機械的強度を有し、かつ呼気中の所望の特定ガス成分の透過を阻害しない程度であれば特に限定されないが、５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。本実施の形態では、選択透過膜６０には、水分を除去し、かつ呼気中の特定ガス成分である一酸化窒素（ＮＯ）を優先的に透過可能な疎水性の膜（例えば、ＮＯ-ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ（商品名、Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製））を使用し、選択透過膜６２には、呼気中の特定ガス成分であるアセトンを優先的に透過可能なシリコーンゴムからなる膜を使用する。
【００３８】
第１センサ室７２には、呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）の濃度を選択的に測定するためのガスセンサ４８が、そのセンサ面が開口部５６に臨み、かつ第１センサ室７２の内部空間に露出するようにセンサ基板４０に支持されて設けられる。また第２センサ室７４には、呼気中のアセトンの濃度を選択的に測定するためのガスセンサ５０が、そのセンサ面が開口部５８に臨み、かつ第２センサ室７４の内部空間に露出するようにセンサ基板４２に支持されて設けられる。ガスセンサ４８，５０はいずれも、後述する、呼気中の特定ガス成分を選択的に吸着する物質９４により表面修飾されたカーボンナノ構造体８８の集合体からなるセンシング部８２を含むガスセンサ素子８０を含む。カーボンナノ構造体８８は、カーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）」と記す。）、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン及びフラーレンからなるグループから選択される炭素系導電性材料からなることが好ましく、更にはＣＮＴからなることが好ましい。このようなグループから選択されるカーボンナノ構造体８８は、その形状がナノオーダーの微細構造であるので、カーボンナノ構造体８８の集合体からなるセンシング部８２は、応答性に優れかつ検出下限が非常に低く、ｐｐｂオーダー程度の微量の特定ガス成分の検出が可能である。したがって、呼気分析をより一層高精度に行なうことができる。これらの中でも、ＣＮＴからなるカーボンナノ構造体８８は上述の効果を特に発現しやすい。
【００３９】
図３は、ガスセンサ素子８０の構成の一例を概略して示す図であり、図４は、センシング部８２における表面修飾の様子を模式的に示す図である。図３を参照して、ガスセンサ素子８０は、呼気中の特定ガス成分を選択的に吸着する物質９４により表面修飾されたカーボンナノ構造体８８の集合体からなるセンシング部８２と、センシング部８２の両端に配置される電極８４及び電極８６とを含む。図４を参照して、センシング部８２は、例えばＣＮＴからなるカーボンナノ構造体８８と、カーボンナノ構造体８８表面に固定された、呼気中の特定ガス成分を選択的に吸着する物質９４とを含む。ここでは、物質９４として、一酸化窒素（ＮＯ）を選択的に吸着する金属フタロシアニンの分子構造を図示したが、特にこれに限定されるものではない。本実施の形態では、ガスセンサ４８のセンシング部８２として、一酸化窒素（ＮＯ）及び水分を選択的に吸着するコバルトフタロシアニン（以下「ＣｏＰｃ」と記す。）により表面修飾されたものを使用し、ガスセンサ５０のセンシング部８２として、アセトンを選択的に吸着するマンガンフタロシアニン（以下「ＭｎＰｃ」と記す。）により表面修飾されたものを使用する。本実施の形態では、選択透過膜６０によって水分が除去されるので、ガスセンサ４８のセンシング部８２は、一酸化窒素（ＮＯ）のみを選択的に検出することができる。
【００４０】
カーボンナノ構造体８８の表面に何らかの化学物質が付着すると、電子移動が起こり起電力が発生する。言い換えれば、カーボンナノ構造体８８の２点間に電位差又は電気抵抗の変化が生じる。この電気抵抗の変化を検出すれば、化学物質の検出（センシング）が可能となる。また、ある特定ガス成分を選択的に吸着する物質９４によりカーボンナノ構造体８８の表面を修飾すると、上述の電気抵抗の変化は、表面に修飾された物質９４の挙動に連動するようになるので、特定ガス成分のみを検出できるガスセンサ素子８０を得ることができる。
【００４１】
例えば、ＭｎＰｃによりカーボンナノ構造体８８の表面を修飾すると、呼気中のアセトンがＭｎＰｃに吸着される。その結果、前述のようにカーボンナノ構造体８８の電気抵抗が変化する。この変化量は、カーボンナノ構造体８８表面に吸着したアセトンの量に応じて変わる。したがって、センシング部８２に電流を通したときの抵抗値の変化を測定することにより、呼気中のアセトンの濃度を検出することができる。
【００４２】
図５は、ガスセンサ４８，５０の双方に設けられる、ガスセンサ素子８０の抵抗変化を測定するための測定回路１００の構成を示す図である。図５を参照して、測定回路１００は、定電圧源１３０と、定電圧源１３０の両端子間に直列に接続されるガスセンサ素子８０及び負荷抵抗１３４と、ガスセンサ素子８０及び負荷抵抗１３４間の接点に接続された入力を持ち、この接点の電位変化を増幅するための増幅器１３６とを含む。呼気中の特定ガス成分の検出時、すなわち呼気分析時には、この電位変化を測定するために、増幅器１３６の他方の端子に、後述する制御部３２のＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器（図示せず。）が接続される。図３に示すガスセンサ素子８０の電極８４は、定電圧源１３０のプラス端子に、電極８６は、負荷抵抗１３４及び増幅器１３６にそれぞれ接続される。負荷抵抗１３４の抵抗値は既知である。ガスセンサ素子８０及び負荷抵抗１３４間の接点の電位変化を測定することにより、ガスセンサ素子８０の電気抵抗の変化を知ることができ、これにより、ガスセンサ素子８０に吸着した特定ガス成分の濃度を知ることができる。
【００４３】
呼気導入部２８は、呼気導入室７０内部と筐体１８外部とを連通する。呼気導入部２８は、先端部に位置する呼気導入口３０から導入される呼気を呼気導入室７０内部へと流通するための矢符Ａに示す流路を形成する。呼気導入部２８としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ５０ｍｍ〜１５０ｍｍのパイプ状部材であることが好ましい。
【００４４】
表示部２０は、制御部３２と電気的に接続され、制御部３２から入力される表示制御信号に従って、測定した呼気中の特定ガス成分の濃度等を、例えば折れ線グラフ表示等によって表示するための表示装置である。表示部２０としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、液晶表示装置等を使用できる。
【００４５】
ガス排出部２２は、呼気導入室７０内部と筐体１８外部とを連通し、呼気排出部２４は、第２センサ室７４内部と筐体１８外部とを連通し、呼気排出部２６は、第１センサ室７２内部と筐体１８外部とを連通する。ガス排出部２２としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍのパイプ状部材を使用できる。呼気排出部２４，２６には、第１センサ室７２内部及び第２センサ室７４内部の状態が類似の状態となるように同一の部材が使用されることが好ましい。呼気排出部２４，２６としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍのパイプ状部材を使用できる。
【００４６】
ガス排出部２２には、筐体１８内部から排出されるガスの流量を制御する開閉弁７６が設けられる。開閉弁７６としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、弁体がプラスチック等の薄板からなるもの等を使用できる。開閉弁７６は、ばね又は自重等による押付け力によって弁体を弁座に押しつけることで筐体１８内部へガスが流入するのを阻止する。そして、呼気導入室７０の内圧により上述の押付け力を上回る圧力が加わった際に、筐体１８内部から呼気が流出するのを許容する。このようにして、開閉弁７６は、筐体１８内部から呼気が流出するのを許容し、かつ筐体１８内部へガスが流入するのを阻止する。開閉弁７６は、呼気導入室７０内部の呼気による内圧を制御して、必要以上の呼気が第１センサ室７２及び第２センサ室７４に流入することを防ぐ。呼気導入室７０内部の内圧としては、大気圧の１．１倍〜１．２倍となるように制御されることが好ましい。
【００４７】
制御部３２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備えるマイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサ等によって実現される処理回路と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含む記憶部と、Ａ／Ｄ変換器と、主電源と（以上いずれも図示せず。）を含む。記憶部には、ガスセンサ４８，５０からの測定結果、及び、表示部２０の表示動作等の各種処理を実行するための各種プログラム等が記憶される。Ａ／Ｄ変換器は、ガスセンサ４８，５０によりアナログ信号として出力される電位変化をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を処理回路に対して出力する。主電源は制御回路だけでなく、呼気センシング装置１０の各構成部に対しても電力を供給する。処理回路は、記憶部に記憶される、測定結果等の各種データ又は各種プログラムを読出して各種判定を行ない、判定結果に応じて該当する呼気センシング装置１０内部の各構成部に制御信号を送信して、各構成部の動作制御を行なう。例えば、処理回路は、所定のプログラムを実行して、Ａ／Ｄ変換器から入力されるデジタル信号に基づいて呼気中の特定ガス成分の濃度を算出し、その算出結果を表示部２０に表示させるために、表示部２０に対して表示制御信号を出力する。
【００４８】
測定開始ボタン３４及び再生ボタン３６は、被験者等の利用者により押下されて操作されることで、制御部３２に対してそれぞれの指示、すなわち呼気分析開始指示、又は、ガスセンサ４８，５０等の再生処理開始指示に応じた信号を出力する。
【００４９】
脱離ガス導入部３０２及び脱離ガス排出部３０６は、第１センサ室７２内部と筐体１８外部とを連通する。脱離ガス導入部３０４及び脱離ガス排出部３０８は、第２センサ室７４内部と筐体１８外部とを連通する。脱離ガス導入部３０２，３０４には、第１センサ室７２内部及び第２センサ室７４内部の状態が類似の状態となるように同一の部材が使用されることが好ましく、同様に、脱離ガス排出部３０６，３０８においても、第１センサ室７２内部及び第２センサ室７４内部の状態が類似の状態となるように同一の部材が使用されることが好ましい。脱離ガス導入部３０２，３０４としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍのパイプ状部材を使用できる。脱離ガス排出部３０６，３０８としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍのパイプ状部材を使用できる。
【００５０】
脱離ガス導入部３０２の内部において、第１センサ室７２と連通される側とは反対側の端部近傍には、送風機３１０が、その送風方向が第１センサ室７２内部へと向かう方向となるように装着される。同様に、脱離ガス導入部３０４の内部において、第２センサ室７４と連通される側とは反対側の端部近傍には、送風機３１２が、その送風方向が第２センサ室７４内部へと向かう方向となるように装着される。送風機３１０，３１２には、第１センサ室７２内部及び第２センサ室７４内部の状態が類似の状態となるように同一のものが使用されることが好ましい。送風機３１０，３１２としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、シロッコファン又はブロアー等を使用できる。送風機３１０，３１２による送風の好ましい強度としては、その風量が０．０１Ｌ／ｍｉｎ〜１０００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。これにより、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分がより一層容易に脱離されるようになるので、呼気がガスセンサ４８，５０により一層容易に到達できるとともに、センサの検出感度及び応答速度をより一層容易に向上させることができる。また、送風機３１０，３１２としてシロッコファン等のファンを使用する場合には、その風量が０．０５Ｌ／ｍｉｎ〜１０Ｌ／ｍｉｎであることが特に好ましい。これにより、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分が更に効率良く脱離されるようになるので、呼気がガスセンサ４８，５０に更に効率良く到達できるとともに、センサの検出感度及び応答速度を更に向上させることができる。送風機３１０，３１２は制御部３２と電気的に接続され、再生ボタン３６からの指示等に基づいて制御部３２から入力される送風制御信号に従って、筐体１８外部から第１センサ室７２及び第２センサ室７４に向けて空気を送り込む。この送風機３１０，３１２によって送り込まれる空気は、呼気分析の分析対象ガス、すなわちガスセンサ４８，５０によって選択的に検出される呼気中の特定ガス成分とは異なるガスであり、後述するように、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分を脱離させ、ガスセンサ４８，５０の機能を再生するための脱離ガスとして機能する。このように、脱離ガスとして機能する空気が、ガスセンサ４８，５０によって選択的に検出される呼気中の特定ガス成分とは異なるガスであることにより、ガスセンサ４８，５０に吸着した特定ガス成分をガスセンサ４８，５０から脱離し易くなるので、より一層効率良くガスセンサ４８，５０の機能を再生することができる。
【００５１】
−動作−
図１〜図５を参照して、本実施の形態に係る呼気センシング装置１０は以下のように動作する。通常、被験者等の利用者は、最初にガスセンサ４８，５０等の再生処理を行ない、次いで、呼気分析を行なう。
【００５２】
すなわち、まず、被験者等により再生ボタン３６が操作されると、制御部３２は、再生ボタン３６から入力される再生処理開始指示信号に従って、送風機３１０，３１２に対して送風制御信号を出力する。送風機３１０，３１２は、送風制御信号に従って、筐体１８外部から第１センサ室７２及び第２センサ室７４に向けて空気を送り込む。第１センサ室７２に送り込まれた空気は、仕切部材５２及び選択透過膜６０に残留した水分及びその他のガス成分等、並びにガスセンサ４８に吸着したガス成分等をその風力により吹き飛ばすことによって脱離させるとともに、脱離した各種成分を脱離ガス排出部３０６に向けて搬送して脱離ガス排出部３０６から装置外部に排出する。同様に、第２センサ室７４に送り込まれた空気は、仕切部材５４及び選択透過膜６２に残留した水分及びその他のガス成分等、並びにガスセンサ５０に吸着したガス成分等をその風力により吹き飛ばすことによって脱離させるとともに、脱離した各種成分を脱離ガス排出部３０８に向けて搬送して脱離ガス排出部３０８から装置外部に排出する。
【００５３】
次いで、被験者等により測定開始ボタン３４が操作されると、定電圧源１３０により、ガスセンサ素子８０と負荷抵抗１３４とを直列接続したものの両端に一定電圧がかけられる。そして、被験者により呼気導入口３０にマウスピース３９が設置され、設置されたマウスピース３９から呼気が導入される。
【００５４】
マウスピース３９から導入された呼気は、呼気導入部２８を流通して呼気導入室７０に導入され、その一部は開口部５６，５８を通過して第１センサ室７２及び第２センサ室７４に流入する。このとき、選択透過膜６０の存在により、水分が除去されるとともに、呼気中の特定ガス成分のうち、一酸化窒素（ＮＯ）が優先的に第１センサ室７２に導入される。同様に、選択透過膜６２の存在により、呼気中の特定ガス成分のうち、アセトンが優先的に第２センサ室７４に導入される。
【００５５】
第１センサ室７２に優先的に導入された呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、ガスセンサ４８のセンシング部８２に選択的に吸着され、その結果、ガスセンサ素子８０の電極８４，８６間の電気抵抗が増加する。その変化は、増幅器１３６の出力電圧の変化として制御部３２のＡ／Ｄ変換器に対して出力される。同様に、第２センサ室７４に優先的に導入された呼気中のアセトンは、ガスセンサ５０のセンシング部８２に選択的に吸着され、その結果、ガスセンサ素子８０の電極８４，８６間の電気抵抗が増加する。その変化は、増幅器１３６の出力電圧の変化として制御部３２のＡ／Ｄ変換器に対して出力される。Ａ／Ｄ変換器は、入力された電位変化をデジタル信号に変換して制御部３２の処理回路に対して出力し、処理回路は、入力されたデジタル信号に基づいて呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）及びアセトンの濃度を算出し、算出結果に応じた表示制御信号を表示部２０に対して出力して、表示部２０に呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）及びアセトンの濃度を表示させる。このように出力電圧変化を知ることによって、呼気中の特定ガス成分の濃度を確認することができる。
【００５６】
ガスセンサ４８のセンシング部８２により一酸化窒素（ＮＯ）が吸着された呼気は、呼気排出部２６の呼気排出口２７から呼気センシング装置１０外部に排出される。同様に、ガスセンサ５０のセンシング部８２によりアセトンが吸着された呼気は、呼気排出部２４の呼気排出口２５から呼気センシング装置１０外部に排出され、呼気分析が終了する。
【００５７】
上述したように、呼気センシング装置１０は、選択透過膜６０とガスセンサ４８との間である第１センサ室７２にガスセンサ４８の機能を再生するための空気を流入させるための脱離ガス導入部３０２と、第１センサ室７２内部から空気を排出するための脱離ガス排出部３０６と、脱離ガス導入部３０２から脱離ガス排出部３０６に向けて空気を送り込む送風機３１０と、選択透過膜６２とガスセンサ５０との間である第２センサ室７４内部にガスセンサ５０の機能を再生するための空気を流入させるための脱離ガス導入部３０４と、第２センサ室７４内部から空気を排出するための脱離ガス排出部３０８と、脱離ガス導入部３０４から脱離ガス排出部３０８に向けて空気を送り込む送風機３１２とを含む。そして、制御部３２は、ガスセンサ４８，５０の汚染状態に基づいて、送風機３１０，３１２の動作を制御する。
【００５８】
したがって、送風機３１０，３１２により脱離ガス導入部３０２から脱離ガス排出部３０６、及び、脱離ガス導入部３０４から脱離ガス排出部３０８に向けて空気を送り込むことによって、その風力により、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分が脱離されるので、呼気がガスセンサ４８，５０に容易に到達できるとともに、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、送風機３１０，３１２により空気を送り込むだけでガスセンサ４８，５０を高温環境下及び光に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、ガスセンサ４８，５０の再生処理が簡便になり、かつガスセンサ４８，５０の劣化を防ぐことができる。更に、送風機３１０，３１２による風力を有効利用して脱離された各種成分を排出させるので、選択透過膜６０，６２を通過した風力の弱いガスを用いる場合と比較して脱離された各種成分をより一層速やかに排出して再生処理に必要な時間を短縮するとともに、脱離された各種成分を装置外部へ排出するためのファン等の構成を設ける必要がなくなり、装置の小型化をより一層達成できる。
【００５９】
また、脱離ガス排出部３０６、３０８は、呼気排出部２４，２６が設けられる位置とは異なる位置に設けられる。これにより、呼気分析時に呼気が流通する流路と、脱離ガスである空気により仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２及びガスセンサ４８，５０から脱離された各種成分が流通する流路とが異なるようにすることができ、分析対象ガスである呼気と脱離された各種成分とが混合することを防止することができ、より一層正確な呼気分析が可能になる。
【００６０】
［変形例］
−構成−
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の変形例を示す斜視図であり、図７は、呼気センシング装置１０の変形例の内部構成を示す水平断面図である。呼気センシング装置１０の変形例においては、ガスセンサ５０の検出値の補正を行う点が呼気センシング装置１０とは異なる。したがって、補正に伴って変更される構成以外は、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０と同一の構成である。したがって、呼気センシング装置１０と同一又は類似の機能を有する構成部には同一の参照符号及び名称を付し、それらについての詳細な説明は繰返さず、異なる点のみ述べる。なお、後述する呼気導入路４１４の先端部に位置する呼気導入口４１５には、マウスピース３９が装着される。マウスピース３９は、呼気センシング装置１０の変形例そのものを構成しないので、図６及び図７には図示しない。
【００６１】
呼気センシング装置１０の変形例において、呼気センシング装置１０における呼気導入室７０は、仕切部材４０１によって、呼気排出部２６側に位置するガス導入室７０ａと、呼気排出部２４側に位置する呼気導入室７０ｂとに仕切られる。仕切部材４０１の構成材料としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、シリコーンゴム等の各種ゴム、又は、アクリル樹脂等の各種プラスチック等を使用できる。仕切部材４０１の厚みとしては、適度な機械的強度を有する程度であれば特に限定されないが、１００μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。
【００６２】
本変形例では、選択透過膜６０，６２には、同一のものを使用し、水分を除去し、かつ呼気中の特定ガス成分である一酸化窒素（ＮＯ）を優先的に透過可能な疎水性の膜（例えば、ＮＯ-ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ（商品名、Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製））を使用する。
【００６３】
ガスセンサ５０には、ガスセンサ４８に用いられるものと同一のものを使用する。本変形例では、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２として、一酸化窒素（ＮＯ）及び水分を選択的に吸着するＣｏＰｃにより表面修飾されたものを使用する。本変形例では、選択透過膜６０，６２によって水分が除去されるので、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２は、一酸化窒素（ＮＯ）のみを選択的に検出することができる。制御部３２は、ガスセンサ４８の検出結果をリファレンス信号（基準信号）として用いて、ガスセンサ５０の検出値の補正を行なう。
【００６４】
呼気センシング装置１０の変形例では、ガスセンサ５０によって呼気及び脱離ガスを含む混合ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が選択的に検出される。したがって、より信頼性の高い呼気分析を行なうためには、脱離ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）の影響を排除する必要がある。呼気センシング装置１０の変形例では、ガスセンサ４８によって脱離ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を選択的に検出し、その検出結果に基づいて、ガスセンサ５０の検出値の補正を行なう。ガスセンサ５０の検出値に対する補正方法としては、当該分野において一般的に使用される方法であれば特に限定されないが、ガスセンサ５０の検出値からガスセンサ４８の検出値を差し引く方法等がある。
【００６５】
このように、呼気センシング装置１０の変形例において、制御部３２は、脱離ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を選択的に検出するガスセンサ４８の検出結果に基づいて、混合ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を選択的に検出するガスセンサ５０の検出値の補正を行なうので、脱離ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）の影響を排除することができ、より信頼性の高い呼気分析を行なうことができる。
【００６６】
筐体１８の左側面には、ガス導入室７０ａ内部からガスを排出するためのガス排出口４３１を有するガス排出部４３２と、呼気導入室７０ｂ内部からガスを排出するためのガス排出口４３３を有するガス排出部４３４とが水平方向に並んで設けられ、筐体１８の左側面において、ガス排出部４３２に対して筐体１８の背面側には、第１センサ室７２内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部３０６が設けられ、ガス排出部４３４に対して筐体１８の正面側には、第２センサ室７４内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部３０８が設けられる。ガス排出部４３２は、ガス導入室７０ａ内部と筐体１８外部とを連通し、ガス排出部４３４は、呼気導入室７０ｂ内部と筐体１８外部とを連通する。ガス排出部４３２，４３４には、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の状態が類似の状態となるように同一の部材が使用されることが好ましい。ガス排出部４３２，４３４としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍのパイプ状部材を使用できる。
【００６７】
ガス排出部４３２には、ガス導入室７０ａ内部から排出されるガスの流量を制御する開閉弁４３６が設けられ、ガス排出部４３４には、呼気導入室７０ｂ内部から排出されるガスの流量を制御する開閉弁４３８が設けられる。開閉弁４３６，４３８には、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の内圧が類似の状態となるように同一のものを使用する。開閉弁４３６，４３８としては、呼気センシング装置１０に使用される開閉弁７６と同一のものを使用できる。
【００６８】
開閉弁４３６，４３８は、ばね又は自重等による押付け力によって弁体を弁座に押しつけることで筐体１８内部へガスが流入するのを阻止する。そして、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の内圧により上述の押付け力を上回る圧力が加わった際に、筐体１８内部からガスが流出するのを許容する。このようにして、開閉弁４３６，４３８は、筐体１８内部からガスが流出するのを許容し、かつ筐体１８内部へガスが流入するのを阻止する。開閉弁４３６，４３８は、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部のガスによる内圧を制御して、必要以上の呼気が第１センサ室７２及び第２センサ室７４に流入することを防ぐとともに、第１センサ室７２及び第２センサ室７４に流入するガスの流量を同一にすることで、ガスセンサ５０の検出値の補正をより一層正確に行なえるようにする。ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の内圧としては、大気圧の１．１倍〜１．２倍となるように制御されることが好ましい。
【００６９】
筐体１８の右側面において筐体１８の背面側には、第１センサ室７２内部及びガス導入室７０ａ内部に脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部４０２が設けられ、筐体１８の右側面において筐体１８の正面側には、第２センサ室７４内部及び呼気導入室７０ｂ内部に、脱離ガス、又は、脱離ガス及び呼気を流入させるための呼気導入部４０４が、脱離ガス導入部４０２と水平方向に並ぶように設けられる。脱離ガス導入部４０２は、第１センサ室７２内部及びガス導入室７０ａ内部と装置外部とを連通し、呼気導入部４０４は、第２センサ室７４内部及び呼気導入室７０ｂ内部と装置外部とを連通する。
【００７０】
脱離ガス導入部４０２は、一端部に設けられる送風機４２８から送り込まれる空気をガス導入室７０ａ内部へと流通するための矢符Ａに示す流路を形成する脱離ガス導入路４０６と、上述の送風機４２８から送り込まれる空気を第１センサ室７２内部へと流通するための矢符Ｂに示す流路を形成する脱離ガス導入路４０８とを含むパイプ状部材からなる。すなわち、脱離ガス導入路４０６は、一端部に送風機４２８が設けられ、かつ送風機４２８が設けられる側とは反対側の他端部がガス導入室７０ａと連通するように形成されるパイプ状部材からなり、脱離ガス導入路４０８は、一端部が脱離ガス導入路４０６と連通するように脱離ガス導入路４０６の中間部から分岐し、かつ脱離ガス導入路４０６と連通する側とは反対側の他端部が第１センサ室７２と連通するように形成されるパイプ状部材からなる。脱離ガス導入部４０２としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜１００ｍｍの脱離ガス導入路４０６と、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍの脱離ガス導入路４０８とを有するパイプ状部材であることが好ましい。
【００７１】
脱離ガス導入路４０６と脱離ガス導入路４０８とが分岐する部分（以下、「分岐部分」と記す。）には、三方弁４１２が設けられる。三方弁４１２は、制御部３２と電気的に接続され、測定開始ボタン３４からの呼気分析開始指示信号、又は、再生ボタン３６からの再生処理開始指示信号に基づいて制御部３２から入力される切替制御信号に従って、以下のように脱離ガス導入部４０２を流通する脱離ガスの流路を切替える。すなわち、呼気分析時には、脱離ガスが矢符Ａに示す流路を流通してガス導入室７０ａ内部へと導入されるように、脱離ガスの流路が脱離ガス導入路４０６となるようにし、ガスセンサ４８の再生処理時には、脱離ガスが矢符Ａ及び矢符Ｂに示す流路を流通してガス導入室７０ａ内部及び第１センサ室７２内部へと流入するように、脱離ガスの流路が脱離ガス導入路４０６及び脱離ガス導入路４０８となるようにする。三方弁４１２としては、当該分野で一般的に使用される可動式のものであれば特に制限されず、電磁三方弁等を使用できる。
【００７２】
呼気導入部４０４は、先端部に位置する呼気導入口４１５から呼気を導入するための矢符Ｃに示す流路を形成する呼気導入路４１４と、一端部に設けられる送風機４３０から送り込まれる空気、又は、この空気及び呼気導入路４１４から導入される呼気を含む混合ガスを呼気導入室７０ｂ内部へと流通するための矢符Ｄに示す流路を形成する混合ガス導入路４１６と、送風機４３０から送り込まれる空気を第２センサ室７４内部へと流通するための矢符Ｅに示す流路を形成する脱離ガス導入路４１８とを含むパイプ状部材からなる。すなわち、混合ガス導入路４１６は、一端部に送風機４３０が設けられ、かつ送風機４３０が設けられる側とは反対側の他端部が呼気導入室７０ｂと連通するように形成されるパイプ状部材からなり、脱離ガス導入路４１８は、一端部が混合ガス導入路４１６と連通するように混合ガス導入路４１６の中間部から分岐し、かつ混合ガス導入路４１６と連通する側とは反対側の他端部が第２センサ室７４と連通するように形成されるパイプ状部材からなる。呼気導入路４１４は、呼気導入口４１５が設けられる側とは反対側の他端部が混合ガス導入路４１６と連通するように、混合ガス導入路４１６の中間部から分岐して形成されるパイプ状部材からなる。呼気導入部４０４としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜１００ｍｍの混合ガス導入路４１６と、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍの脱離ガス導入路４１８と、内径１０ｍｍ〜３０ｍｍ、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍの呼気導入路４１４とを有するパイプ状部材であることが好ましい。また、混合ガス導入路４１６及び脱離ガス導入路４１８は、第１センサ室７２内部及びガス導入室７０ａ内部の状態と、第２センサ室７４内部及び呼気導入室７０ｂ内部の状態とが類似の状態となるように、それぞれ脱離ガス導入路４０６，４０８と同一の部材からなることが好ましい。
【００７３】
混合ガス導入路４１６と脱離ガス導入路４１８とが分岐する部分（以下、「分岐部分」と記す。）には、三方弁４２０が設けられる。三方弁４２０は、制御部３２と電気的に接続され、測定開始ボタン３４からの呼気分析開始指示信号、又は、再生ボタン３６からの再生処理開始指示信号に基づいて制御部３２から入力される切替制御信号に従って、以下のように呼気導入部４０４を流通するガスの流路を切替える。すなわち、呼気分析時には、脱離ガスと呼気との混合ガスが矢符Ｄに示す流路を流通して呼気導入室７０ｂ内部へと導入されるように、ガスの流路が混合ガス導入路４１６となるようにし、ガスセンサ５０の再生処理時には、脱離ガスが矢符Ｄ及び矢符Ｅに示す流路を流通して呼気導入室７０ｂ内部及び第２センサ室７４内部へと流入するように、ガスの流路が混合ガス導入路４１６及び脱離ガス導入路４１８となるようにする。三方弁４２０としては、三方弁４１２と同一のものを使用できる。
【００７４】
呼気導入路４１４内部において、混合ガス導入路４１６と連通する部分近傍には、開閉弁４２２が設けられる。開閉弁４２２は、制御部３２と電気的に接続され、測定開始ボタン３４からの呼気分析開始指示信号、又は、再生ボタン３６からの再生処理開始指示信号に基づいて制御部３２から入力される開閉制御信号に従って、以下のようにその開閉状態を制御する。すなわち、呼気分析時には、呼気が矢符Ｃに示す流路を流通して混合ガス導入路４１６内部へと導入されるように開閉弁４２２を開いた状態にし、ガスセンサ５０の再生処理時には、呼気が混合ガス導入路４１６内部へ導入されないように開閉弁４２２を閉じた状態にする。開閉弁４２２としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、電磁開閉弁等を使用できる。
【００７５】
上述した送風機４２８は、その送風方向がガス導入室７０ａ内部へと向かう方向となるように装着され、送風機４３０は、その送風方向が呼気導入室７０ｂ内部へと向かう方向となるように装着される。送風機４２８，４３０には、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の状態が類似の状態となるように同一のものが使用されることが好ましい。送風機４２８，４３０は制御部３２と電気的に接続され、再生ボタン３６からの指示等に基づいて制御部３２から入力される送風制御信号に従って、筐体１８外部からガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部に向かう方向に空気を送り込む。送風機４２８，４３０としては、呼気センシング装置１０に使用される送風機３１０，３１２と同一のものを使用できる。
【００７６】
−動作−
図６及び図７を参照して、呼気センシング装置１０の変形例は以下のように動作する。通常、被験者等の利用者は、最初にガスセンサ４８，５０等の再生処理を行ない、次いで、呼気分析を行なう。
【００７７】
すなわち、まず、被験者等により再生ボタン３６が操作されると、制御部３２は、再生ボタン３６から入力される再生処理開始指示信号に従って、三方弁４１２，４２０に対して切替制御信号を出力するとともに、開閉弁４２２に対して開閉制御信号を出力する。三方弁４１２は、切替制御信号に従って、脱離ガス導入部４０２における脱離ガスの流路が脱離ガス導入路４０６及び脱離ガス導入路４０８となるようにし、三方弁４２０は、切替制御信号に従って、呼気導入部４０４におけるガスの流路が混合ガス導入路４１６及び脱離ガス導入路４１８となるようにする。開閉弁４２２は、開閉制御信号にしたがって、開閉弁４２２を閉じた状態にする。
【００７８】
三方弁４１２，４２０及び開閉弁４２２における上述の動作が終了すると、制御部３２は、送風機４２８，４３０に対して送風制御信号を出力する。送風機４２８，４３０は、送風制御信号に従って、装置外部からガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部に向かう方向に空気を送り込む。送風機４２８によりガス導入室７０ａ内部に向かう方向に送り込まれた空気は、脱離ガス導入路４０６及び脱離ガス導入路４０８を流通してガス導入室７０ａ内部及び第１センサ室７２内部に送り込まれ、仕切部材５２及び選択透過膜６０に残留した水分及びその他のガス成分等、並びにガスセンサ４８に吸着したガス成分等をその風力により吹き飛ばすことによって脱離させるとともに、脱離した各種成分を脱離ガス排出部３０６に向けて搬送して脱離ガス排出部３０６から装置外部に排出する。同様に、送風機４３０により呼気導入室７０ｂ内部に向かう方向に送り込まれた空気は、混合ガス導入路４１６及び脱離ガス導入路４１８を流通して呼気導入室７０ｂ内部及び第２センサ室７４内部に送り込まれ、仕切部材５４及び選択透過膜６２に残留した水分及びその他のガス成分等、並びにガスセンサ５０に吸着したガス成分等をその風力により吹き飛ばすことによって脱離させるとともに、脱離した各種成分を脱離ガス排出部３０８に向けて搬送して脱離ガス排出部３０８から装置外部に排出する。
【００７９】
次いで、被験者等により測定開始ボタン３４が操作されると、制御部３２は、測定開始ボタン３４から入力される呼気分析開始指示信号に従って、三方弁４１２，４２０に対して切替制御信号を出力するとともに、開閉弁４２２に対して開閉制御信号を出力する。同時に、定電圧源１３０により、ガスセンサ素子８０と負荷抵抗１３４とを直列接続したものの両端に一定電圧がかけられる。三方弁４１２は、切替制御信号に従って、脱離ガス導入部４０２における脱離ガスの流路を脱離ガス導入路４０６に切替え、三方弁４２０は、切替制御信号に従って、呼気導入部４０４におけるガスの流路を混合ガス導入路４１６に切替える。開閉弁４２２は、開閉制御信号にしたがって、開閉弁４２２を開いた状態にする。
【００８０】
三方弁４１２，４２０及び開閉弁４２２における上述の動作が終了すると、制御部３２は、送風機４２８，４３０に対して送風制御信号を出力し、送風機４２８，４３０は、送風制御信号に従って、筐体１８外部からガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部に向かう方向に空気を送り込む。そして、被験者により呼気導入口４１５にマウスピース３９が設置され、設置されたマウスピース３９から呼気が導入される。
【００８１】
送風機４２８によりガス導入室７０ａ内部に向かう方向に送り込まれた空気は、脱離ガス導入路４０６を流通してガス導入室７０ａに送り込まれ、送風機４３０により呼気導入室７０ｂ内部に向かう方向に送り込まれた空気は呼気導入路４１４から導入される呼気と混合されて混合ガスとなった後、混合ガス導入路４１６を流通して呼気導入室７０ｂに送り込まれる。このように、送風機４３０により送りこまれる空気は、脱離ガスとしての機能とともに、呼気を呼気導入室７０ｂに搬送するキャリアガスとしての機能を有する。ガス導入室７０ａに送り込まれた空気は、開口部５６を通過して第１センサ室７２に直接流入する。このとき、選択透過膜６０の存在により、水分が除去されるとともに、空気中の特定ガス成分のうち、一酸化窒素（ＮＯ）が優先的に第１センサ室７２に導入される。同様に、呼気導入室７０ｂに送り込まれた混合ガスは、開口部５８を通過して第２センサ室７４に直接流入する。このとき、選択透過膜６２の存在により、水分が除去されるとともに、混合ガス中の特定ガス成分のうち、一酸化窒素（ＮＯ）が優先的に第２センサ室７４に導入される。
【００８２】
第１センサ室７２に優先的に導入された空気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、ガスセンサ４８のセンシング部８２に選択的に吸着され、その結果、ガスセンサ素子８０の電極８４，８６間の電気抵抗が増加する。その変化は、増幅器１３６の出力電圧の変化として制御部３２のＡ／Ｄ変換器に対して出力される。同時に、混合ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）は、ガスセンサ５０のセンシング部８２に選択的に吸着され、その結果、ガスセンサ素子８０の電極８４，８６間の電気抵抗が増加する。その変化は、増幅器１３６の出力電圧の変化として制御部３２のＡ／Ｄ変換器に対して出力される。Ａ／Ｄ変換器は、入力された電位変化をデジタル信号に変換して制御部３２の処理回路に対して出力し、処理回路は、入力されたデジタル信号に基づいて呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）の濃度を算出する。このとき、処理回路は、ガスセンサ４８の検出値に基づいて、ガスセンサ５０の検出値の補正を行なう。すなわち、ガスセンサ５０に接続されるＡ／Ｄ変換器から入力されたデジタル信号から算出される混合ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）の濃度の値から、ガスセンサ４８に接続されるＡ／Ｄ変換器から入力されたリファレンス信号であるデジタル信号から算出される空気中の一酸化窒素（ＮＯ）の濃度の値を差し引くことで、呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）の濃度の補正を行なう。処理回路は、補正後の算出結果を、表示画面２１に表示させる。このように出力電圧変化を知ることによって、呼気中の特定ガス成分の濃度を確認することができる。
【００８３】
ガスセンサ４８のセンシング部８２により一酸化窒素（ＮＯ）が吸着された空気は、呼気排出部２６の呼気排出口２７から装置外部に排出される。同様に、ガスセンサ５０のセンシング部８２により一酸化窒素（ＮＯ）が吸着された混合ガスは、呼気排出部２４の呼気排出口２５から装置外部に排出され、呼気分析が終了する。
【００８４】
上述したように、呼気センシング装置１０の変形例は、選択透過膜６０とガスセンサ４８との間である第１センサ室７２に、ガスセンサ４８の機能を再生するための空気を流入させるための脱離ガス導入部４０２と、第１センサ室７２内部から空気を排出するための脱離ガス排出部３０６と、脱離ガス導入部４０２から脱離ガス排出部３０６に向けて空気を送り込む送風機４２８と、選択透過膜６２とガスセンサ５０との間である第２センサ室７４内部に、ガスセンサ５０の機能を再生するための空気を流入させるための呼気導入部４０４と、第２センサ室７４内部から空気を排出するための脱離ガス排出部３０８と、呼気導入部４０４から脱離ガス排出部３０８に向けて空気を送り込む送風機４３０とを含む。そして、制御部３２は、ガスセンサ４８，５０の汚染状態に基づいて、送風機４２８，４３０の動作を制御する。
【００８５】
したがって、送風機４２８，４３０により脱離ガス導入部４０２から脱離ガス排出部３０６、及び、呼気導入部４０４から脱離ガス排出部３０８に向けて空気を送り込むことによって、その風力により、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分が脱離されるので、呼気がガスセンサ４８，５０に容易に到達できるとともに、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、送風機４２８，４３０により空気を送り込むだけでガスセンサ４８，５０を高温環境下及び光に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、ガスセンサ４８，５０の再生処理が簡便になり、かつガスセンサ４８，５０の劣化を防ぐことができる。更に、送風機４２８，４３０による風力を有効利用して脱離された各種成分を排出させるので、選択透過膜６０，６２を通過した風力の弱いガスを用いる場合と比較して脱離された各種成分をより一層速やかに排出して再生処理に必要な時間を短縮することができるとともに、脱離された各種成分を装置外部へ排出するためのファン等の構成を設ける必要がなくなり、装置の小型化をより一層達成できる。
【００８６】
なお、上記第１の実施の形態及びその変形例においては、センサ基板４０，４２上にガスセンサ４８，５０が直接設けられているが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、センサ基板４０とガスセンサ４８との間、及び、センサ基板４２とガスセンサ５０との間に、ヒータがそれぞれ設けられていてもよい。ヒータとしては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）薄膜又は白金（Ｐｔ）板等からなるもの等を使用できる。この場合、ヒータは、制御部３２と電気的に接続され、制御部３２から入力される加熱制御信号に従って、ガスセンサ４８，５０の再生処理時等に、ガスセンサ４８，５０を加熱する。すなわち、被験者等により再生ボタン３６が操作されると、制御部３２は、再生ボタン３６から入力される再生処理開始指示信号に従って、上述の送風機３１０，３１２，４２８，４３０等の動作を制御するとともに、ヒータに一定時間電流を流して加熱し、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着したガス成分を脱離させる。このように、ヒータを設けることによって、より一層効率良く、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分の脱離を行なうことができる。
【００８７】
また、上記第１の実施の形態及びその変形例においては、送風機３１０，３１２，４２８，４３０を用いて脱離ガスの送り込みを行なったが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、送風機３１０，３１２，４２８，４３０に替えて、窒素ガス又は高純度空気等の分析対象ガス以外のガスが圧縮されたガスボンベが設けられ、このガスボンベにより脱離ガスが送り込まれる構成であってもよい。この場合、ガスボンベには制御弁が備えられ、この制御弁によってガスの風力が制御されることが好ましい。ここで、高純度空気とは、窒素約７９％及び酸素約２１％を含み、不純物の濃度がｐｐｍ〜ｐｐｂオーダーに抑えられた圧縮空気のことである。
【００８８】
また、上記第１の実施の形態及びその変形例においては、第１センサ室７２内部及び第２センサ室７４内部から脱離ガスを排出するために脱離ガス排出部３０６，３０８を設けたが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、脱離ガス排出部３０６，３０８の代わりに、呼気排出部２６，２４の内部にファン等を設け、これによって、脱離ガスを排出する構成としてもよい。このような構成においても、効率よくガスセンサ４８，５０の再生処理を行なうことができる。
【００８９】
なお、上記第１の実施の形態の変形例では、開閉弁４３６，４３８の開閉動作はガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の内圧に応じて自動的に行なわれたが、本変形例はそのような実施の形態に限定されない。例えば、開閉弁４３６，４３８が制御部３２に電気的に接続され、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部にそれぞれ設けられる圧力センサ又は流量センサ等の測定結果に基づいて制御部３２から入力される開閉制御信号に従ってその開閉動作が制御される構成であってもよい。このように、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部の内圧、又は、ガス導入室７０ａ内部及び呼気導入室７０ｂ内部に流入するガスの流量等を圧力センサ又は流量センサ等により測定し、その測定結果に基づいて開閉弁４３６，４３８の開閉動作を制御することによって、第１センサ室７２及び第２センサ室７４に流入するガスの流量をより一層正確に同一にすることができる。したがって、ガスセンサ５０の検出値の補正を更に正確に行なうことができる。
【００９０】
［第２の実施の形態］
−構成−
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る呼気センシング装置２００の斜視図であり、図９は、呼気センシング装置２００の内部構成を示す水平断面図である。図８及び図９を参照して、呼気センシング装置２００は、本体２０２及び囲い部材２０４を含む。呼気センシング装置２００において、本体２０２は、筐体１８及び仕切部材５２，５４等における好ましい構成材料が異なる点以外は、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０と同一の構成である。したがって、呼気センシング装置１０と同一又は類似の機能を有する構成部には同一の参照符号及び名称を付し、それらについての詳細な説明は繰返さず、異なる点のみ説明する。
【００９１】
本体２０２において、筐体１８の構成材料としては、断熱性でない材料であることが好ましく、特には導熱性を有する材料であることが好ましい。このような材料としては、アルミ等の各種金属、又は、熱可塑性プラスチック等がある。仕切部材５２，５４の構成材料においても、断熱性でない材料であることが好ましく、特には導熱性を有する材料であることが好ましい。このような材料としては、アルミ等の各種金属、又は、熱可塑性プラスチック等がある。仕切部材５２，５４の厚みとしては、適度な機械的強度を有し、かつ呼気センシング装置２００内部における熱移動を阻害しない程度であれば特に限定されないが、１００μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。
【００９２】
呼気導入部２８、ガス排出部２２、呼気排出部２４，２６、脱離ガス導入部３０２，３０４及び脱離ガス排出部３０６，３０８の構成材料としては、断熱性でない材料であることが好ましく、特には導熱性を有する材料であることが好ましい。このような材料としては、アルミ等の各種金属、又は、熱可塑性プラスチック等がある。
【００９３】
本体２０２の外方には、本体２０２、すなわち筐体１８の外形に沿って形成される２つの囲い部材２０４ａ，２０４ｂが設けられる。囲い部材２０４ａ，２０４ｂは、装置周辺の電磁波を吸収して発熱する電波吸収体からなり、この電波吸収体は、磁性損失材料及び高分子材料を含む。磁性損失材料としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＣｕＺｎフェライト、又は、ＭｎＭｇＺｎフェライト等のスピネル系、六方晶フェライト系、立方晶フェライト系若しくは複合フェライト系等のフェライト、ＦｅＳｉアモルファス等の鉄系アモルファス合金、パーマロイ、センダスト、ステンレス、ステンレス合金、ケイ素鋼、磁性体、若しくは、磁性合金等がある。高分子材料としては、当該分野において一般的に使用されるものであれば特に限定されず、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、又は、エポキシ樹脂等の合成樹脂等がある。例えば、携帯電話装置又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等から放射される電磁波のうち、不要となる０．３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ以外の電磁波（以下「不要電磁波」と記す。）を電波吸収体に優先的に吸収させる場合には、磁性損失材料として、例えば、特開２００４−３０４０４５号公報に記載のＳｉＣ−六方晶フェライト系セラミックス複合型電波吸収体を使用し、高分子材料としてカーボン含有樹脂を使用することができる。
【００９４】
囲い部材２０４ａ，２０４ｂとして不要電磁波を優先的に吸収する電波吸収体からなるものを使用する場合には、不要電磁波を有効利用することができ、また不要電磁波中に多く含まれると考えられる、呼気センシング装置２００の動作を妨害するおそれのある帯域の電磁波をより一層低減できるので、更に正確な呼気分析が可能になる。囲い部材２０４ａ，２０４ｂとしてマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を優先的に吸収する電波吸収体からなるものを使用する場合には、充分な発熱を得られないときには、電子レンジによりマイクロ波加熱することでマイクロ波による電磁エネルギーを得ることができるので、電磁波を発生するための発生装置を設けることなく常に充分な発熱を得ることができる。電波吸収体には、磁性損失材料の複素比誘電率を制御するために、カーボン粉体等を添加して使用することもできる。電波吸収体の製造方法としては、当該分野において一般的に使用される方法であれば限定されないが、例えば、磁気損失材料の粉末を高分子材料に加えて混合又は混練し、混合物又は混練物を所望の形状に成形加工する方法等がある。高分子材料に対する磁性損失材料の含有割合としては、呼気センシング装置２００の動作を妨害しない程度、例えば本体２０２内部が５０℃〜１５０℃に加熱される程度の電磁波吸収量となるように適宜選択されればよい。
【００９５】
囲い部材２０４ａ，２０４ｂは、手動により本体２０２の周囲に着脱可能に構成される。このような構成としては、当該分野において一般的に使用される構成であれば特に限定されないが、例えば、囲い部材２０４ａ，２０４ｂをスライドさせて本体２０２に簡単に着脱することが可能なスライド式等を使用できる。囲い部材２０４ａ，２０４ｂは、本体２０２の周囲を密着して囲むように本体２０２に装着される。また、囲い部材２０４ａ，２０４ｂは、ユーザが手作業により、囲い部材２０４ａ，２０４ｂが装着された本体２０２を持ち運び可能に構成されることが好ましい。このような構成としては、当該分野において一般的な構成であれば特に限定されないが、囲い部材２０４ａ，２０４ｂの上部に取っ手等を設ける構成等がある。
【００９６】
−動作−
図８及び図９を参照して、本実施の形態に係る呼気センシング装置２００は以下のように動作する。なお、本実施の形態において、被験者等の利用者によって任意に行なわれるガスセンサ４８，５０等の再生処理以外の動作は、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の動作と同様である。
【００９７】
被験者等の利用者は、呼気分析開始前に行なう、脱離ガスを使用する通常の再生処理とは別に、例えば、ガスセンサ４８，５０の感度が著しく低下した場合、並びに、選択透過膜６０，６２、仕切部材５２，５４及び筐体１８の内壁等が著しく汚染した場合等の任意の場合において、以下のようにしてガスセンサ４８，５０の再生処理を行なう。すなわち、被験者等によって、囲い部材２０４ａ，２０４ｂが手動により本体２０２の周囲を密着して囲むように（図９参照）装着されるとともに、再生ボタン３６が操作されると、脱離ガスを使用する再生処理が、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の動作と同様にして行なわれる。また、囲い部材２０４ａ，２０４ｂは、常時、装置周辺の電磁波を吸収して発熱し、発生した熱を外部に放熱している。したがって、本体２０２の周囲が囲い部材２０４ａ，２０４ｂによって囲まれると、囲い部材２０４ａ，２０４ｂから発生する熱が、本体２０２の筐体１８、呼気導入部２８、ガス排出部２２、呼気排出部２４，２６、脱離ガス導入部３０２，３０４及び脱離ガス排出部３０６，３０８に伝わり、本体２０２の内部が加熱される。これによって、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２及び筐体１８の内壁が加熱されるので、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２及び筐体１８の内壁上に残留した水分及びその他のガス成分等が脱離される。同様に、ガスセンサ４８，５０も加熱されるので、これらのセンシング部８２に吸着したガス成分等が脱離される。上述のようにして脱離された各種成分は、脱離ガス排出部３０６，３０８から、脱離ガスとともに呼気センシング装置２００外部に排出される。
【００９８】
上述したように、呼気センシング装置２００は、本体２０２、すなわち筐体１８の外形に沿って形成され、かつ、呼気センシング装置２００周辺の電磁波を吸収して発熱する電波吸収体を含む囲い部材２０４ａ，２０４ｂを含む。そして、囲い部材２０４ａ，２０４ｂは、本体２０２の周囲が、囲い部材２０４ａ，２０４ｂによって外方から密着して囲まれるように着脱可能に構成される。
【００９９】
このように、本体２０２の周囲を囲い部材２０４ａ，２０４ｂで囲むことによって、囲い部材２０４ａ，２０４ｂから発生する熱により本体２０２の内部を加熱できる。これにより、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２及び筐体１８の内壁上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分がより一層効率よく脱離されるので、呼気がガスセンサ４８，５０に容易に到達できるとともに、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、囲い部材２０４ａ，２０４ｂを移動させるだけで上述の効果を得ることができるので、ガスセンサ４８，５０の再生処理がより一層簡便になる。更に、冷却時には囲い部材２０４ａ，２０４ｂを本体２０２から離れた位置に移動させるため冷却手段を設ける必要がなく、また電磁波を発生させるための装置を設ける必要がないので、装置の小型化をより一層達成できる。更に、装置周辺に存在する電磁波を有効利用するので、呼気センシング装置２００の動作を妨害するおそれのある帯域の電磁波、通常の生活に不必要な帯域の電磁波、及び人体に有害とされる帯域の電磁波等を低減できるので、より一層正確な呼気分析が可能になるとともに、周辺環境の不要電波や有害電波を低減することができる。
【０１００】
また、筐体１８、呼気導入部２８、ガス排出部２２、呼気排出部２４，２６、脱離ガス導入部３０２，３０４及び脱離ガス排出部３０６，３０８は、導熱性を有する材料から構成されるので、囲い部材２０４ａ，２０４ｂから発生する熱によって本体２０２の内部がより一層加熱され易くなり、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２及び筐体１８の内壁上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０に吸着した各種成分がより一層脱離され易くなる。したがって、呼気がガスセンサ４８，５０により一層容易に到達できるようになり、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度を更に向上させることができる。
【０１０１】
なお、上記第２の実施の形態においては、２つの囲い部材２０４ａ，２０４ｂが設けられたが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、例えば、１つ、又は、３つの囲い部材が設けられてもよい。このように囲い部材を複数設ける場合には、例えば、それぞれの囲い部材に含まれる磁性損失材料が異なるようにすることによって、より一層広範囲にわたる領域の電磁波を吸収することができる。
【０１０２】
また、上記第２の実施の形態においては、呼気センシング装置２００の各構成部に対する電力の供給は主電源が行なったが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、囲い部材２０４において発生する熱を電力に変換するゼーベック素子等の熱電変換素子、及び、熱電変換素子により変換された電力を蓄積する充電池が、更に設けられてもよい。このように、熱電変換素子及び充電池が更に設けられることによって、囲い部材２０４において発生する熱をより一層効率よく利用することができる。例えば、電磁波の吸収が不可能な環境において、充電池からガスセンサ４８，５０に対して通電することでガスセンサ４８，５０を加熱することによりガスセンサ４８，５０の再生処理を行なうことができる。また、センサ基板４０，４２とガスセンサ４８，５０との間にヒータを設け、このヒータに対して充電池から通電することでガスセンサ４８，５０の再生処理を行なうこともできる。
【０１０３】
また、呼気センシング装置２００が携帯電話装置に組込まれ、携帯電話装置による通信を阻害するおそれのある不要電磁波の電磁波エネルギー、及び、自然界に存在する電磁波の電磁波エネルギー等を囲い部材２０４で熱に変換した後、上述の熱電変換素子により変換された電力を携帯電話装置に搭載される充電池に蓄積する構成であってもよい。このように、携帯電話装置に搭載される充電池を利用することによって、自然界に存在する電磁波を有効利用することができるとともに、携帯電話装置による通信をより一層円滑に行なうことができる。
【０１０４】
［第３の実施の形態］
−構成−
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る呼気センシング装置３００の斜視図であり、図１１は、呼気センシング装置３００の内部構成を示す水平断面図である。図１０及び図１１を参照して、呼気センシング装置３００は、仕切部材５２，５４等における好ましい構成材料が異なる点、ＵＶランプ点灯ボタン３５を有する点、及び、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅを有する点以外は、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０と同一の構成である。したがって、呼気センシング装置１０と同一又は類似の機能を有する構成部には同一の参照符号及び名称を付し、それらについての詳細な説明は繰返さず、異なる点のみ説明する。
【０１０５】
呼気センシング装置３００において、仕切部材５２，５４の構成材料としては、紫外線を透過可能なものであれば特に限定されず、シリコーンゴム等の各種ゴム、又は、アクリル樹脂等の各種プラスチック等を使用できる。仕切部材５２，５４の厚みとしては、適度な機械的強度を有し、かつ紫外線の透過を阻害しない程度であれば特に限定されないが、１００μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。
【０１０６】
本実施の形態では、選択透過膜６０には、水分を除去し、かつ呼気中の特定ガス成分である一酸化窒素（ＮＯ）を優先的に透過可能な疎水性の膜（例えば、ＮＯ-ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ（商品名、Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製））を使用し、選択透過膜６２には、呼気中の特定ガス成分であるアセトンを優先的に透過可能であり、かつ紫外線を透過可能なシリコーンゴムからなる膜を使用する。
【０１０７】
選択透過膜６０，６２は、紫外線を透過可能に構成される。紫外線を透過可能にする方法としては、当該分野において一般的に使用される方法であれば特に限定されないが、例えば、紫外線を透過可能な材料を構成材料として用いる方法、及び、紫外線を透過可能な厚みに調整する方法等がある。選択透過膜６０，６２の厚みとしては、適度な機械的強度を有し、かつ呼気中の所望の特定ガス成分の透過を阻害しない程度であれば特に限定されないが、５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。選択透過膜６０，６２を紫外線を透過可能な厚みに調整する場合においては、選択透過膜６０，６２の厚みは、選択透過膜６０，６２の材質等に応じて適宜調整される。
【０１０８】
筐体１８の上面において、測定開始ボタン３４近傍には、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅを点灯させるためのＵＶランプ点灯ボタン３５が設けられる。ＵＶランプ点灯ボタン３５は、被験者等の利用者により押下されて操作されることで、制御部３２に対してＵＶランプ点灯開始指示に応じた信号を出力する。
【０１０９】
呼気導入室７０の中央部近傍であって、呼気の流通を阻害しない位置には、紫外線を照射するための少なくとも１個以上の、本実施の形態では５個のＵＶランプ６４ａ〜６４ｅが、この順に水平方向に並んで設けられる。ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅとしては、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２を透過して、ガスセンサ４８，５０に到達可能な強度の紫外線を照射できるものであれば特に限定されないが、例えば、放射する紫外線の波長が２００ｎｍ〜３８０ｎｍのもの等が好ましい。紫外線の波長がこのような範囲内の値であることによって、ガスセンサ４８，５０等の再生処理をより一層効果的に行なうことができる。波長が２００ｎｍより小さいと、紫外線が大気中を伝播することができなくなり、ガスセンサ４８，５０等の再生処理を行なうことができなくなるおそれがある。波長が３８０ｎｍより大きいと、可視光領域の光となるのでガスセンサ４８，５０等の再生処理を行なうことができなくなるおそれがある。ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅは、制御部３２と電気的に接続され、ＵＶランプ点灯ボタン３５からの指示等に基づいて制御部３２から入力される照射制御信号に従って、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、筐体１８の内壁、及び、ガスセンサ４８，５０に対して紫外線の照射を行なう。
【０１１０】
−動作−
図１０及び図１１を参照して、本実施の形態に係る呼気センシング装置３００は以下のように動作する。なお、本実施の形態において、被験者等の利用者によって任意に行なわれるガスセンサ４８，５０等の再生処理以外の動作は、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の動作と同様である。
【０１１１】
被験者等の利用者は、呼気分析開始前に行なう、脱離ガスを使用する通常の再生処理とは別に、例えば、ガスセンサ４８，５０の感度が著しく低下した場合、並びに、選択透過膜６０，６２、仕切部材５２，５４及び筐体１８の内壁等が著しく汚染した場合等の任意の場合において、以下のようにしてガスセンサ４８，５０の再生処理を行なう。すなわち、被験者等によって、再生ボタン３６及びＵＶランプ点灯ボタン３５が操作されると、脱離ガスを使用する再生処理が、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の動作と同様にして行なわれる。脱離ガスを使用する再生処理と同時に、制御部３２は、ＵＶランプ点灯ボタン３５から入力される点灯開始指示信号に従って、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅに対して照射制御信号を出力する。ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅは、照射制御信号に従って、予め定められる一定時間電流が流されることにより、紫外線を発生させる。これによって、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、及び、筐体１８の内壁に対しては、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅからの紫外線が直接照射されるので、これらの仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、及び、筐体１８の内壁上に残留した水分及びその他の成分等が脱離される。また、ガスセンサ４８，５０に対しては、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２を透過した紫外線が照射されるので、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した呼気分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離される。上述のようにして脱離された各種成分は、脱離ガス排出部３０６，３０８から、脱離ガスとともに呼気センシング装置３００外部に排出される。
【０１１２】
紫外線照射によって上述の各構成部から各種成分が脱離されるのは、以下の理由による。すなわち、紫外線照射により得られるエネルギーによって仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、及び、筐体１８の内壁上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分が活性化される。これによって、各種成分の脱離速度が速くなる又は各構成部から脱離され易い活性化物質に変化されるので、各構成部からの各種成分の脱離が可能になる。
【０１１３】
上述したように、呼気センシング装置３００は、筐体１８内部である、呼気導入部２８と選択透過膜６０，６２の間の呼気導入室７０にＵＶランプ６４ａ〜６４ｅが設けられ、制御部３２は、ガスセンサ４８，５０の汚染状態に基づいて、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅの照射制御を行う。
【０１１４】
したがって、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅにより紫外線を照射することによって、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、及び、筐体１８の内壁上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分が脱離されるので、呼気がガスセンサ４８，５０に容易に到達できるとともに、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅに対して通電するだけでガスセンサ４８，５０を高温環境下に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、ガスセンサ４８，５０の再生処理がより一層簡便になり、かつガスセンサ４８，５０の劣化をより一層防ぐことができる。更に、装置内に組込むことが可能なＵＶランプ６４ａ〜６４ｅを使用するので、装置の小型化をより一層達成できる。
【０１１５】
また、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２は紫外線を透過可能に構成されるので、ＵＶランプ６４ａ〜６４ｅの設置場所を一箇所と少なくすることができ、より一層効率的に紫外線照射により得られるエネルギーを利用することができる。
【０１１６】
［変形例］
−構成−
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る呼気センシング装置３００の変形例を示す水平断面図である。図１２を参照して、呼気センシング装置３００の変形例は、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２が紫外線を透過しない構成である点、反射板３８ａ〜３８ｄが設けられる点、並びに、ＵＶランプ６４の設置位置及び個数が異なる点以外は、呼気センシング装置３００と同一の構成である。呼気センシング装置３００の変形例において、呼気センシング装置３００と同一又は類似の機能を有する構成部には同一の参照符号及び名称を付し、それらについての詳細な説明は繰返さず、異なる点のみ説明する。
【０１１７】
呼気センシング装置３００の変形例において、仕切部材５２，５４の構成材料としては、紫外線を透過不可能又は透過困難な材料であれば特に限定されず、エチレンプロピレンゴム等の各種ゴム、又は、ポリカーボネート等の各種プラスチック等を使用できる。仕切部材５２，５４の厚みとしては、適度な機械的強度を有し、かつ紫外線を透過不可能又は透過困難な程度であれば特に限定されないが、１００μｍ〜２０００μｍであることが好ましい。
【０１１８】
本変形例では、選択透過膜６０には、水分を除去し、かつ呼気中の特定ガス成分である一酸化窒素（ＮＯ）を優先的に透過可能な疎水性の膜（例えば、ＮＯ-ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ（商品名、Ｗｏｒｌｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製））を使用し、選択透過膜６２には、呼気中の特定ガス成分であるアセトンを優先的に透過可能であり、かつ紫外線を透過不可能又は透過困難なポリイミドからなる膜を使用する。
【０１１９】
選択透過膜６０，６２は、紫外線を透過不可能又は透過困難に構成される。紫外線を透過不可能又は透過困難にする方法としては、当該分野において一般的に使用される方法であれば特に限定されないが、例えば、紫外線を透過不可能又は透過困難な材料を構成材料として用いる方法、及び、選択透過膜の厚みを調整する方法等がある。選択透過膜６０，６２の厚みとしては、適度な機械的強度を有し、かつ呼気中の所望の特定ガス成分の透過を阻害しない程度であれば特に限定されないが、５μｍ〜５０μｍであることが好ましい。選択透過膜６０，６２の厚みを調整することにより紫外線を透過不可能又は透過困難にする場合においては、選択透過膜６０，６２の厚みは、選択透過膜６０，６２の材質等に応じて適宜調整される。
【０１２０】
呼気導入室７０の中央部近傍であって、呼気の流通を阻害しない位置には、紫外線を照射するための少なくとも１個以上の、本変形例では３個のＵＶランプ６４ｆ〜６４ｈが、この順に水平方向に並んで設けられる。ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｈは、制御部３２と電気的に接続され、ＵＶランプ点灯ボタン３５からの指示等に基づいて制御部３２から入力される照射制御信号に従って、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、及び、筐体１８の内壁に対して紫外線の照射を行なう。
【０１２１】
第１センサ室７２において、センサ基板４０の近傍であって、呼気分析を阻害しない位置には、ガスセンサ４８を挟むようにして２個のＵＶランプ６４ｉ，６４ｊが設けられ、ＵＶランプ６４ｉ，６４ｊを挟んでガスセンサ４８とは反対側には、反射板３８ａ，３８ｂがそれぞれ設けられる。反射板３８ａ，３８ｂは、その反射面がガスセンサ４８を向くように配置される。これらの反射板３８ａ，３８ｂは、２個のＵＶランプ６４ｉ，６４ｊが発生する紫外線を、ガスセンサ４８に向けて反射させる。同様に、第２センサ室７４において、センサ基板４２の近傍には、ガスセンサ５０を挟むようにして２個のＵＶランプ６４ｋ，６４ｌが設けられ、ＵＶランプ６４ｋ，６４ｌを挟んでガスセンサ５０とは反対側には、反射板３８ｃ，３８ｄがそれぞれ設けられる。反射板３８ｃ，３８ｄは、その反射面がガスセンサ５０を向くように配置される。これらの反射板３８ｃ，３８ｄは、２個のＵＶランプ６４ｋ，６４ｌが発生する紫外線を、ガスセンサ５０に向けて反射させる。反射板３８ａ〜３８ｄとしては、紫外線を反射可能なものであれば特に限定されないが、例えば、アルミ板又は銀スプレーコーティング部材等からなる厚み０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の曲面状部材若しくは板状部材等を使用することが好ましい。ここで、曲面状部材とは、二次曲面等の曲平面からなる凹面を有する部材のことであり、例えば放物面を有するパラボラ形状の部材等のことである。ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌとしては、例えば、放射する紫外線の波長が２００ｎｍ〜３８０ｎｍのもの等の、呼気センシング装置３００におけるＵＶランプ６４ａ〜６４ｅと同様のものを使用できる。
【０１２２】
このように、ＵＶランプ６４ｉ〜６４ｌは、呼気分析を阻害しないようにガスセンサ４８，５０から離れた位置に設けられるので、反射板３８ａ〜３８ｄを設けることで、ＵＶランプ６４ｉ〜６４ｌから発生される紫外線をガスセンサ４８，５０に対して効率良く照射できるようにする。これにより、より一層効率的に紫外線照射により得られるエネルギーを利用することができるので、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した呼気分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等を更に効率良く脱離させることができる。ＵＶランプ６４ｉ〜６４ｌは、制御部３２と電気的に接続され、ＵＶランプ点灯ボタン３５からの指示等に基づいて制御部３２から入力される照射制御信号に従って、ガスセンサ４８，５０等に対して紫外線の照射を行なう。
【０１２３】
−動作−
図１２を参照して、第３の実施の形態に係る呼気センシング装置３００の変形例は以下のように動作する。なお、本変形例において、被験者等の利用者によって任意に行なわれるガスセンサ４８，５０等の再生処理以外の動作は、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の動作と同様である。
【０１２４】
被験者等の利用者は、呼気分析前に行なう、脱離ガスを使用する通常の再生処理とは別に、例えば、ガスセンサ４８，５０の感度が著しく低下した場合、並びに、選択透過膜６０，６２、仕切部材５２，５４及び筐体１８の内壁等が著しく汚染した場合等の任意の場合において、以下のようにしてガスセンサ４８，５０の再生処理を行なう。すなわち、被験者等によって、再生ボタン３６及びＵＶランプ点灯ボタン３５が操作されると、脱離ガスを使用する再生処理が、第１の実施の形態に係る呼気センシング装置１０の動作と同様にして行なわれる。脱離ガスを使用する再生処理と同時に、制御部３２は、ＵＶランプ点灯ボタン３５から入力される点灯開始指示信号に従って、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌに対して照射制御信号を出力する。ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌは、照射制御信号に従って、予め定められる一定時間電流が流されることにより、紫外線を発生させる。これによって、仕切部材５２，５４及び筐体１８の内壁に対しては、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｈから発生された紫外線が直接照射され、選択透過膜６０，６２に対しては、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｈから発生されて開口部５６，５８を通過した紫外線が直接照射されるので、これらの仕切部材５２，５４、筐体１８の内壁、及び、選択透過膜６０，６２上に残留した水分及びその他の成分等が脱離される。また、ガスセンサ４８，５０に対しては、ＵＶランプ６４ｉ〜６４ｌから発生された紫外線、及び、ＵＶランプ６４ｉ〜６４ｌから発生されて反射板３８ａ〜３８ｄにより反射された紫外線が照射されるので、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した呼気分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離される。上述のようにして脱離された各種成分は、脱離ガス排出部３０６，３０８から、脱離ガスとともに呼気センシング装置３００の変形例の外部に排出される。
【０１２５】
上述したように、呼気センシング装置３００の変形例においては、筐体１８内部である、呼気導入部２８と選択透過膜６０，６２の間の呼気導入室７０にＵＶランプ６４ｆ〜６４ｇが設けられ、選択透過膜６０とガスセンサ４８との間の第１センサ室７２にＵＶランプ６４ｉ，６４ｊが設けられ、選択透過膜６２とガスセンサ５０との間の第２センサ室７４にＵＶランプ６４ｋ，６４ｌが設けられる。そして、制御部３２は、ガスセンサ４８，５０の汚染状態に基づいて、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌの照射制御を行う。
【０１２６】
したがって、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌにより紫外線を照射することによって、仕切部材５２，５４、選択透過膜６０，６２、及び、筐体１８の内壁上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した各種成分が脱離されるので、呼気がガスセンサ４８，５０に容易に到達できるとともに、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌに対して通電するだけでガスセンサ４８，５０を高温環境下に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、ガスセンサ４８，５０の再生処理がより一層簡便になり、かつガスセンサ４８，５０の劣化をより一層防ぐことができる。更に、装置内に組込むことが可能なＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌを使用するので、装置の小型化をより一層達成できる。
【０１２７】
また、例えばコストダウン等のために、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２が紫外線を透過不可能又は透過困難に構成される場合においても、ＵＶランプ６４ｆ〜６４ｌを上述のように設置することにより、効率的に紫外線照射により得られるエネルギーを利用することができる。
【０１２８】
なお、上記第３の実施の形態の変形例においては、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２が紫外線を透過不可能又は透過困難に構成されたが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２が紫外線を透過可能に構成されてもよい。これにより、より一層効率的に紫外線照射により得られるエネルギーを利用することができる。
【０１２９】
また、上記第３の実施の形態及びその変形例においては、紫外線を照射するための装置としてＵＶランプ６４ａ〜６４ｌを使用したが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、例えば、水銀ランプ又はＵＶ−ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を使用してもよい。
【０１３０】
〈作用・効果〉
本実施の形態によれば、呼気センシング装置１０及びその変形例、呼気センシング装置２００、並びに、呼気センシング装置３００及びその変形例は、内部に呼気中の特定ガス成分を検出するためのガスセンサ４８，５０を備える筐体１８と、筐体１８内部に呼気を導入するための呼気導入部２８又は呼気導入部４０４の混合ガス導入路４１６と、筐体１８内部から呼気を排出するための呼気排出部２４，２６と、筐体１８内部にガスセンサ４８，５０の機能を再生するための脱離ガスを流入させるための脱離ガス導入部３０２，３０４、又は、脱離ガス導入部４０２及び呼気導入部４０４と、筐体１８内部から脱離ガスを排出するための脱離ガス排出部３０６，３０８と、脱離ガス導入部３０２，３０４、又は、脱離ガス導入部４０２及び呼気導入部４０４から脱離ガス排出部３０６，３０８に向けて脱離ガスを送り込む送風機３１０，３１２、又は、送風機４２８，４３０と、ガスセンサ４８，５０、及び、送風機３１０，３１２、又は、送風機４２８，４３０の動作を制御する制御部３２とを含む。
【０１３１】
このように、送風機３１０，３１２、又は、送風機４２８，４３０により、脱離ガス導入部３０２，３０４、又は、脱離ガス導入部４０２及び呼気導入部４０４から、脱離ガス排出部３０６，３０８に向けて脱離ガスを送り込むことによって、その風力により、ガスセンサ４８，５０に吸着した呼気分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離されるので、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層向上させることができる。また、送風機３１０，３１２、又は、送風機４２８，４３０により脱離ガスを送り込むだけでガスセンサ４８，５０を高温環境下及び光に晒すことなく上述の効果を得ることができるので、ガスセンサ４８，５０の再生処理が簡便になり、かつガスセンサ４８，５０の劣化を防ぐことができる。更に、送風機３１０，３１２、又は、送風機４２８，４３０による風力を有効利用して脱離された各種成分を排出させるので、脱離された各種成分をより一層速やかに排出して再生処理に必要な時間を短縮することができるとともに、脱離された各種成分を装置外部へ排出するためのファン等の構成を設ける必要がなくなり、装置の小型化をより一層達成できる。
【０１３２】
また、制御部３２は、ガスセンサ４８，５０、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２等の汚染状態に基づいて、送風機３１０，３１２、又は、送風機４２８，４３０の動作を制御する。このように、ガスセンサ４８，５０等の汚染状態に応じて、ガスセンサ４８，５０に吸着した呼気分析を妨害するおそれのあるガス成分及び被毒物質等が脱離されるので、ガスセンサ４８，５０の検出感度及び応答速度をより一層効率良く向上させることができる。
【０１３３】
なお、上記実施の形態では、制御部３２は、再生ボタン３６から入力される再生処理開始指示信号に従って各再生処理の動作を制御したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、制御部３２は、常時Ａ／Ｄ変換器を経て処理回路に入力されるガスセンサ４８，５０の検出値を監視し、ガスセンサ４８，５０の検出値が予め定められる一定値以下となることにより、ガスセンサ４８，５０の感度が低下した、又は、ガスセンサ４８，５０に到達するガス量が低下したと判定したときに、自動的に各再生処理の動作を制御する構成であってもよい。また、制御部３２は、予め定められる一定時間経過後に、自動的に各再生処理の動作を制御する構成であってもよい。
【０１３４】
また、上記実施の形態では、被験者等の利用者は、呼気分析開始前に脱離ガスを使用する通常のガスセンサ４８，５０の再生処理を行なったが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、呼気分析の終了後、又は呼気分析の開始前及び終了後ともに、通常の再生処理を行なってもよい。これにより、仕切部材５２，５４及び選択透過膜６０，６２上に残留した各種成分、並びに、ガスセンサ４８，５０のセンシング部８２に吸着した、分析対象ガスを含む各種成分を脱離させることができるので、より正確な呼気分析が可能になる。
【０１３５】
また、上記実施の形態では、ガスセンサ４８，５０が２つ設けられる構成であったが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、第１センサ室７２及び第２センサ室７４のうちいずれか一方が設けられ、ガスセンサ４８，５０のいずれか一方によって呼気分析が行なわれる構成であってもよい。
【０１３６】
また、上記実施の形態では、ガスセンサ４８，５０の特定ガス成分に対する検出感度及び検出精度を向上させるために選択透過膜６０，６２が設けられたが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、選択透過膜６０，６２が設けられていなくてもよい。
【０１３７】
また、上記第２の実施の形態では、脱離ガスを使用する再生処理を行うための構成とともに囲い部材２０４が設けられ、上記第３の実施の形態では、脱離ガスを使用する再生処理を行うための構成とともにＵＶランプ６４が設けられたが、本発明はそのような実施の形態には限定されず、例えば、脱離ガスを使用する再生処理を行うための構成とともに囲い部材２０４及びＵＶランプ６４が設けられる構成であってもよい。
【０１３８】
また、上記実施の形態では、ガスセンサ４８，５０の分析対象ガスとして呼気を用いたが、本発明はそのような実施の形態に限定されない。例えば、分析対象ガスが、生体情報取得用として呼気の他に皮膚ガス又は体臭ガス等であってもよいし、環境情報取得用として、自動車の排気ガス、工場近傍の大気中に含まれる大気汚染ガス、又は、活火山近傍の大気中に含まれる火山性ガス等であってもよい。
【０１３９】
今回開示された実施の形態は単に例示であって、この発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。この発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る呼気センシング装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る呼気センシング装置の内部構成を示す水平断面図である。
【図３】ガスセンサ素子の構成の一例を概略して示す図である。
【図４】センシング部における表面修飾の様子を模式的に示す図である。
【図５】ガスセンサの双方に設けられる、ガスセンサ素子の抵抗変化を測定するための測定回路の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る呼気センシング装置の変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る呼気センシング装置の内部構成を示す水平断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る呼気センシング装置の斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る呼気センシング装置の内部構成を示す水平断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る呼気センシング装置の斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る呼気センシング装置の内部構成を示す水平断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る呼気センシング装置の変形例の内部構成を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１０，２００，３００  呼気センシング装置
１８  筐体
２０  表示部
２２，４３２，４３４  ガス排出部
２３，４３１，４３３  ガス排出口
２４，２６  呼気排出部
２５，２７  呼気排出口
２８，４０４  呼気導入部
３０，４１５  呼気導入口
３２  制御部
３４  測定開始ボタン
３５  ＵＶランプ点灯ボタン
３６  再生ボタン
３８  反射板
３９  マウスピース
４０，４２  センサ基板
４８，５０  ガスセンサ
５２，５４，４０１  仕切部材
５６，５８  開口部
６０，６２  選択透過膜
６４  ＵＶランプ
７０  呼気導入室
７２  第１センサ室
７４  第２センサ室
７６，４２２，４３６，４３８  開閉弁
２０２  本体
２０４  囲い部材
３０６，３０８  脱離ガス排出部
３０２，３０４，４０２  脱離ガス導入部
３１０，３１２，４２８，４３０  送風機
４０６，４０８，４１８  脱離ガス導入路
４１２，４２０  三方弁
４１４  呼気導入路
４１６  混合ガス導入路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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