(57)【要約】【課題】簡易な構造のガス成分測定機構を用いて、比較的少ない量の導入ガスに基づいて精度の高い測定を実現すること。【解決手段】ガス成分測定機構は、回転体と、前記回転体を回転させる駆動力を発生させる駆動装置と、前記回転体に接し環状に形成され、所定のガス成分に感応するセンサが設けられる環状流路とを含む、ガス成分測定機構とを含む。例えば、前記環状流路は、前記回転体の外周側又は内周側に形成され、前記回転体の外周面又は内周面に接してもよい。【選択図】図１Ａ
2018169352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
前記回転体を回転させる駆動力を発生させる駆動装置と、
前記回転体に接し環状に形成され、所定のガス成分に感応するセンサが設けられる環状流路とを含む、ガス成分測定機構。
【請求項２】
前記回転体は、回転時に、前記環状流路を循環するガスの流れを形成する、請求項１に記載のガス成分測定機構。
【請求項３】
前記環状流路は、前記回転体の外周側又は内周側に形成され、前記回転体の外周面又は内周面に接し、
前記回転体は、前記外周面又は前記内周面が、前記回転体の回転軸方向に視て、凹凸状に形成される、請求項２に記載のガス成分測定機構。
【請求項４】
前記回転体に対して径方向外側に設けられ、径方向で前記回転体との間に前記環状流路を形成する非回転体を更に含み、
前記非回転体には、外部に開口する第１開口部と、該第１開口部を前記環状流路に接続する第１ガス流路とが形成される、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のガス成分測定機構。
【請求項５】
前記第１ガス流路に設けられる第１弁を更に含む、請求項４に記載のガス成分測定機構。
【請求項６】
前記非回転体には、更に、外部に開口する第２開口部と、該第２開口部を前記環状流路に接続する第２ガス流路とが形成され、
前記第２ガス流路に設けられる第２弁を更に含む、請求項５に記載のガス成分測定機構。
【請求項７】
ユーザの口からの呼気ガスが検査対象のガスであり、
前記センサは、臭化第一銅（CuBr）の感応膜を含み、前記所定のガス成分はアンモニアガスである、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のガス成分測定機構。
【請求項８】
回転体と、
前記回転体を回転させる駆動力を発生させる駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記回転体に接し環状に形成される環状流路と、
前記環状流路に設けられ、所定のガス成分に感応するセンサとを含む、測定装置。
【請求項９】
ユーザの口からの呼気ガスが検査対象のガスであり、
前記センサは、臭化第一銅（CuBr）の感応膜を含み、前記所定のガス成分はアンモニアガスである、請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記回転体に対して径方向外側に設けられ、径方向で前記回転体との間に前記環状流路を形成する非回転体と、
前記環状流路に設けられる温湿度センサとを更に含み、
前記非回転体には、外部に開口する第１開口部と、該第１開口部を前記環状流路に接続する第１ガス流路と、外部に開口する第２開口部と、該第２開口部を前記環状流路に接続する第２ガス流路とが形成され、
前記第１ガス流路に設けられる第１弁と、
前記第２ガス流路に設けられる第２弁とを更に含み、
前記制御装置は、前記温湿度センサからの情報に基づいて、前記第１弁及び前記第２弁を制御する、請求項９に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガス成分測定機構及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路内のガス成分を測定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表2014-522973公報
【特許文献２】特開2012-26939号公報
【特許文献３】特開平2-8742号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術では、簡易な構造のガス成分測定機構を用いて、流路内に導入される比較的少ない量のガス（例えば呼気ガス）に基づいて、精度の高い測定を実現することが難しい。例えば、ユーザの呼気を流路内に導入して、呼気に含まれる特定のガス成分をセンサで測定する場合、ユーザの肺活量などに起因して、呼気の量を十分確保することが難しい場合がある。呼気の量を十分に確保できないと、それに伴い、呼気に含まれる特定のガス成分が、センサを通過する際に、該センサに吸着される可能性が低くなる。
【０００５】
そこで、１つの側面では、本発明は、簡易な構造のガス成分測定機構を用いて、比較的少ない量の導入ガスに基づいて精度の高い測定を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの側面では、回転体と、
前記回転体を回転させる駆動力を発生させる駆動装置と、
前記回転体に接し環状に形成され、所定のガス成分に感応するセンサが設けられる環状流路とを含む、ガス成分測定機構が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面では、本発明によれば、簡易な構造のガス成分測定機構を用いて、比較的少ない量の導入ガスに基づいて精度の高い測定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】一実施例によるガス成分測定機構を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】一実施例によるガス成分測定機構を概略的に示す他の断面図である。
【図２Ａ】他の実施例による回転体を概略的に示す断面図である。
【図２Ｂ】他の実施例による回転体を概略的に示す断面図である。
【図３】測定装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図４】呼気センサの平面図である。
【図５】図４のラインＡ−Ａに沿った断面図である。
【図６】呼気センサの特性の一例を示す図である。
【図７】抵抗値の説明図である。
【図８】環状流路と呼気センサの感応膜との関係の説明図である。
【図９】比較例の説明図である。
【図１０】処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１１】処理装置の機能構成の一例を示す図である。
【図１２】測定処理部により実現される測定処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図１３Ａ】測定処理中の測定装置の状態の説明図である。
【図１３Ｂ】測定処理中の測定装置の状態の説明図である。
【図１４】代替例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂは、一実施例によるガス成分測定機構１００を概略的に示す断面図である。図１Ａは、後述の環状流路７０を通る平面（回転中心Ｉに垂直な平面）で切断した際の断面図であり、図１Ｂは、回転中心Ｉを通る平面で切断した際の断面図である。図１Ｂには、回転中心Ｉに平行なＺ軸が定義されている。以下では、説明上、Ｚ方向のＺ１側を“上側”とする。また、用語「軸方向」、「径方向」及び「周方向」は、回転中心Ｉを基準する。例えば、径方向内側とは回転中心Ｉに近い側を指し、径方向外側とは回転中心Ｉから遠い側を指す。
【００１１】
ガス成分測定機構１００は、回転体１１０と、モータ１２０（駆動装置の一例）と、ケース１４０（非回転体の一例）とを含む。
【００１２】
回転体１１０は、例えば樹脂等により形成される。回転中心Ｉまわりに回転可能である。回転体１１０は、円環状の形態であり、中心側の貫通穴１１０ａに、回転中心Ｉを形成する回転中心部材１４２が挿通される。ケース１４０は、回転中心部材１４２まわりを回転可能である。尚、図示しないが、径方向で回転体１１０と回転中心部材１４２との間には、ベアリング（ブッシュ）が設けられてもよい。尚、本実施例では、一例として、回転中心部材１４２は、ケース１４０の一部により形成されている。
【００１３】
回転体１１０は、小径の本体部１１１と、大径のフランジ部１１２とを含む。
【００１４】
回転体１１０は、図１Ｂに示すように、本体部１１１がケース１４０の外周部１４４に対して径方向で対向する。径方向で本体部１１１と外周部１４４との間には、環状流路７０が形成される。即ち、ケース１４０の外周部１４４の内周面と、本体部１１１の外周面との間に、軸方向に視て円環状の環状流路７０が形成される。環状流路７０には、後述の呼気センサ８０等が設けられる。
【００１５】
回転体１１０は、図１Ｂに示すように、フランジ部１１２の外周部がケース１４０の外周部１４４に対して軸方向で対向する。フランジ部１１２とケース１４０の外周部１４４との間には、フランジ部１１２と外周部１４４との間の相対回転を許容しつつ、環状流路７０の気密性を維持するシール手段（図示せず）が設けられる。
【００１６】
モータ１２０は、例えば電気モータであり、回転体１１０を回転させる駆動力を発生させる。モータ１２０の実現態様は任意であるが、本実施例では、一例として、モータ１２０は、アキシャルギャップ型モータであり、軸方向に対向する磁石１２１と、コイル１２２とを含む。この場合、ラジアルギャップ型モータに比べて、ガス成分測定機構１００の軸方向の長さを短縮できる。但し、モータ１２０は、ラジアルギャップ型モータにより実現されてもよい。
【００１７】
ケース１４０は、例えば樹脂等により形成される。ケース１４０は、固定された部材であり、回転体１１０を回転中心Ｉまわりに回転可能に支持する。ケース１４０は、上述のように、外周部１４４を有し、外周部１４４は、回転体１１０と協動して環状流路７０を形成する。
【００１８】
尚、図１Ｂに示す例では、ケース１４０は、回転中心部材１４２まわりに形成される蓋部１４８を備える。蓋部１４８は、径方向で回転中心部材１４２から外周部１４４まで延在して、外周部１４４に繋がる。軸方向で蓋部１４８と回転体１１０の本体部１１１との間には、スペーサ１３０が設けられている。従って、図１Ｂに示す例では、環状流路７０は、径方向内側が本体部１１１の外周面により画成され、径方向外側が外周部１４４の内周面により画成されている。また、環状流路７０は、軸方向上側がスペーサ１３０の下面により画成され、軸方向下側がフランジ部１１２の上面により画成される。
【００１９】
ケース１４０には、図１Ａに示すように、第１開口部１５１と、第１ガス流路１６１とが形成される。第１開口部１５１は、外部に開口する。尚、外部とは、ガス成分測定機構１００が設置されている場所におけるガス成分測定機構１００の外部である。第１ガス流路１６１は、第１開口部１５１を環状流路７０に接続する。
【００２０】
第１ガス流路１６１には、図１Ａに模式的に示すように、第１電磁弁１７１（第１弁の一例）が設けられる。第１電磁弁１７１が開状態にあるときは、第１開口部１５１及び第１ガス流路１６１を介して環状流路７０が外部と連通するが、第１電磁弁１７１が閉状態にあるときは、環状流路７０が外部から遮断される。
【００２１】
ケース１４０には、図１Ａに示すように、更に、第２開口部１５２と、第２ガス流路１６２とが形成される。第２開口部１５２は、外部に開口する。第２ガス流路１６２は、第２開口部１５２を環状流路７０に接続する。尚、図１Ａに示す例では、第２開口部１５２及び第２ガス流路１６２は、軸方向に視て、第１開口部１５１及び第１ガス流路１６１と同じ側に設けられるが、これに限れない。例えば、第２開口部１５２及び第２ガス流路１６２と、第１開口部１５１及び第１ガス流路１６１とは、軸方向に視て、対角関係に配置されてもよい。
【００２２】
第２ガス流路１６２には、図１Ａに模式的に示すように、第２電磁弁１７２（第２弁の一例）が設けられる。第２電磁弁１７２が開状態にあるときは、第２開口部１５２及び第２ガス流路１６２を介して環状流路７０が外部と連通するが、第２電磁弁１７２が閉状態にあるときは、環状流路７０が外部から遮断される。
【００２３】
次に、ガス成分測定機構１００で実現できるガスの循環態様について説明する。
【００２４】
回転体１１０がモータ１２０により回転されると（図１Ａの矢印Ｒ１参照）、環状流路７０を循環するガスの流れが形成される（図１Ａの矢印Ｒ２参照）。ガスが循環するのは、回転体１１０の本体部１１１の外周面と環状流路７０内のガスとの間の粘性抵抗によって、ガスが回転体１１０の回転方向に力を受けるためである。換言すると、回転体１１０が回転すると、回転体１１０の本体部１１１の外周面は環状流路７０内のガスから、回転を妨げる方向の粘性抵抗を受け、その反力が環状流路７０内のガスを回転体１１０の回転方向に循環させる。
【００２５】
このように本実施例によれば、回転体１１０を回転させて環状流路７０内のガスを循環させる簡易なガス成分測定機構１００を実現できる。即ち、回転体１１０の本体部１１１の外周面は環状流路７０の壁（径方向内側の壁）となっていて、環状流路７０の壁が動くことで環状流路７０内のガスが循環する構造である。
【００２６】
ところで、本実施例では、上述のように、環状流路７０内のおけるガスの循環は、回転体１１０の本体部１１１の外周面と環状流路７０内のガスとの間の粘性抵抗によって実現される。粘性抵抗が高くなると、環状流路７０内のおけるガスの循環が効率的に実現される。従って、回転体１１０の本体部１１１の外周面は、粘性抵抗を高めるために、好ましくは、軸方向に視て、凹凸状に形成される。例えば、回転体１１０の本体部１１１の外周面は、凹部、凸部、段差部、及び、波形状の部位、のうちの少なくともいずれ１つを含んでよい。具体的には、図２Ｂに示すガス成分測定機構１００Ｂのように、回転体１１０Ｂの本体部１１１Ｂの外周面は、周方向に沿って凸部７７を周期的に有してもよい。これにより、回転体１１０Ｂの本体部１１１Ｂの外周面は、軸方向に視て、凹凸状となる。或いは、図２Ｃに示すガス成分測定機構１００Ｃのように、回転体１１０Ｃの本体部１１１Ｃの外周面は、軸方向に視て、サイン波状に凹凸する波形状の部位７８を有してもよい。
【００２７】
次に、上述のガス成分測定機構１００を含む測定装置１の一実施例について説明する。
【００２８】
図３は、測定装置１の概略構成を模式的に示す図である。
【００２９】
測定装置１は、所定のガス成分の測定を行う。所定のガス成分は、任意であるが、本実施例では、アンモニアガス(気体のアンモニア)である。尚、測定装置１による所定のガス成分の測定結果は、呼気中に含まれるアンモニアガスの濃度として直接的に利用されてもよい。また、測定装置１による所定のガス成分の測定結果は、呼気中のアンモニアガスの有無の判定や、アンモニアガス濃度に基づくユーザの健康状態の検査、多数のユーザに係る傾向の分析や解析等にも利用されてもよい。
【００３０】
測定装置１は、センサ本体２００と、処理装置３００（制御装置の一例）とを含む。
【００３１】
センサ本体２００は、後述するが、上述のガス成分測定機構１００と、呼気センサ８０及び温湿度センサ９０とを含む。また、センサ本体２００は、筐体２１０の外部に、ランプ２０１，２０２等を含んでよい。尚、筐体２１０の一部は、ガス成分測定機構１００のケース１４０により形成されてもよい。図３には、筐体２１０には、第１開口部１５１及び第２開口部１５２が示されている。また、ガス成分測定機構１００に代えて、図２Ａに示したガス成分測定機構１００Ｂや図２Ｂに示したガス成分測定機構１００Ｃが用いられてもよい。
【００３２】
図４及び図５は、呼気センサ８０の説明図であり、図４は、呼気センサ８０の平面図であり、図５は、図４のラインＡ−Ａに沿った断面図である。
【００３３】
呼気センサ８０は、基板８１と、電極８２，８３と、感応膜８４とを含む。基板８１は、例えばシリコン基板であり、電極８２，８３は、例えば金等により形成される。電極８２，８３は、間隔（ギャップＧ）をおいて形成され、感応膜８４は、電極８２，８３間を跨ぐ態様で形成される。即ち、感応膜８４は、電極８２上から電極８３上まで延在する。
【００３４】
本実施例では、一例として、測定対象のガス成分はアンモニアガスであり、呼気センサ８０は、ユーザの呼気ガス中のアンモニアガスに感応するセンサである。この場合、感応膜８４は、例えば臭化第一銅（CuBr、又はCopper（I）bromide）の感応膜である。尚、ユーザの呼気ガス中のアンモニアガス情報（濃度など）を得ることで、ユーザの健康状態を判断できる。従って、この場合、測定装置１は、ユーザの健康状態を判断するために使用できる。
【００３５】
図６は、呼気センサ８０の特性の一例を示す図である。図７は、呼気センサ８０の抵抗値の説明図である。図６には、横軸にアンモニアガス濃度（ｐｐｂ：parts  per  billion）を取り、縦軸に指標値Ｒratioを取り、呼気センサ８０の特性として、アンモニアガス濃度と指標値Ｒratioとの関係Ｃ１の一例が示される。指標値Ｒratioは、Ｒratio＝（Ｒ測定−Ｒ０）／Ｒ０であり、Ｒ０は、測定対象のガス成分が略無い状態での呼気センサ８０の抵抗値(初期値)であり、Ｒ測定は、濃度導出に用いられる呼気センサ８０の抵抗値(測定値)である。呼気センサ８０の抵抗値は、図７に示すように、電極８２，８３間を流れる電流値（例えば電流計Ａの出力）と、電極８２，８３間に印加される電圧値（電圧Ｖ）との関係に基づいて得られる。
【００３６】
図６において、指標値Ｒratioは、センサ感度（測定対象のガス成分に対する抵抗値の相対的な変化）を表す。図６に示すように、呼気センサ８０は、アンモニアガスが感応膜８４に吸着すると、指標値Ｒratioが増加していく。図６では、感応膜８４に吸着するアンモニアガスの量に略比例して指標値Ｒratioが増加する。環状流路７０内に呼気センサ８０が配置される場合、感応膜８４に吸着するアンモニアガスの量は、環状流路７０内のガスに含まれるアンモニアガスの濃度に応じて決まる。従って、環状流路７０内に呼気センサ８０が配置される場合、指標値Ｒratioは、環状流路７０内のガスに含まれるアンモニアガスの濃度に相関する。従って、かかる特性（関係Ｃ１）を利用して、アンモニアガスの濃度を導出できる。尚、関係Ｃ１は、複数のプロット点６００に基づいて近似式で表されてもよい。
【００３７】
呼気センサ８０は、感応膜８４が環状流路７０内のガスに晒される態様で環状流路７０に設けられる。呼気センサ８０は、好ましくは、感応性を高めるために、感応膜８４の全体又は大部分が環状流路７０内のガスに晒される態様で環状流路７０に設けられる。尚、呼気センサ８０は、例えばケース１４０の蓋部１４８に固定され、スペーサ１３０等に形成した貫通穴（図示せず）を介して環状流路７０内に露出する態様で、ガス成分測定機構１００に取り付けられてもよい。この場合、呼気センサ８０は、感応膜８４が露出するセンサ筐体（図示せず）内に収容されていてよく、センサ筐体がガス成分測定機構１００に取り付けられてもよい。
【００３８】
図８は、環状流路７０と呼気センサ８０の感応膜８４との関係の説明図であり、軸方向視で環状流路７０と呼気センサ８０の感応膜８４との関係を示す平面図である。尚、図８では、呼気センサ８０の一部（特に呼気センサ８０における電極８２，８３間の感応膜８４の部位）のみが図示されている。
【００３９】
図８に示す例では、感応膜８４は略全体が環状流路７０内のガスに晒される態様で環状流路７０に設けられている。
【００４０】
図８では、一例として、呼気センサ８０の電極８２，８３間のギャップＧは、１ｍｍであり、環状流路７０の断面は２ｍｍ×２ｍｍの矩形であるとする。尚、回転体１１０の本体部１１１の直径ｄ＝１８ｍｍとすると、環状流路７０の体積は、2×2×（19×3.14）=238.6（mm3）=2.3×10-4（L)となる。
【００４１】
尚、温湿度センサ９０についても、呼気センサ８０と同様、センシング部が環状流路７０内のガスに晒される態様で環状流路７０に設けられる。
【００４２】
ここで、比較例と比較しつつ、本実施例の効果について説明する。図９は、比較例の説明図である。
【００４３】
現在、生活習慣病が低年齢化傾向にある一方、高齢化社会へ加速的に進んでいる。従って、病気の早期発見が以前よりも増して重要視されるようになってきている。この現状をふまえ、検査を簡便に行うことが求められるようになってきている。最近、ヒトの呼気に含まれる特定のガス成分がそのヒトの健康状態を表す指標となることが言われている。ヒトの呼気ガスに含まれる特定のガス成分を簡便に検査可能な方法としてセンサ分析が注目されつつある。
【００４４】
呼気ガス成分を測定する場合、呼気ガスを一旦、捕集袋やチャンバーに貯めたあと一定量を吸い出してセンシングする方法が多く行われている。この方法では、呼気を貯める部分の容積が余分に必要となり、センサーシステム全体の大きさが大きくなってしまう。
【００４５】
これに対して、図９に示す比較例では、呼気を直接的にチャンバ９０１内の呼気センサに吹き付け、呼気センサの抵抗の変化に基づいて対象ガスの濃度を検知する。しかしながら、呼気ガスの測定対象が例えばアンモニアガスである場合、比較例では、呼気センサが十分に応答する時間、呼気を15秒程度（約350mL）連続で吹き続ける必要があった。ただし、15秒間続けて息を吹きこむことは実際には大変であり、息が続かない人もいる。従って、比較的少ない量の呼気ガスに基づいて精度の高い測定を実現できることが望まれる。
【００４６】
この点、上述したように、本実施例では、回転体１１０を回転させることで、環状流路７０内のガスを循環させることができる。即ち、呼気ガスが環状流路７０を複数回循環できる。このとき、環状流路７０内の呼気センサ８０の感応膜８４上を同じ成分、同じ濃度のガスが繰り返し通過することになるため、測定対象のガス成分は高い確率で感応膜８４に吸着される。このように、本実施例によれば、回転体１１０を回転させることで、環状流路７０内のガスを循環させることができるので、比較的少ない量の呼気ガスであっても高い感度で呼気ガス中の測定対象のガス成分をセンシングすることが可能となる。
【００４７】
また、本実施例では、上述のように、回転体１１０自体が環状流路７０を形成するので、ダイアフラム式のポンプ等で呼気ガスを循環させる場合に比べて、構造が簡易である。また、本実施例では、構造が簡易であるが故に、流路以外の部位に呼気ガスが触れることに起因した不都合を低減できる。例えば、ダイアフラム式のポンプではポンプ内部の駆動部分のように、呼気ガスの一部が滞留し易い部位があり、ポンプ内部への呼気ガスの付着や残留が生じやすい。ポンプ内部に付着及び残留した呼気ガスの成分が、次の測定時に脱離して次の測定時に導入された呼気ガスに混入した場合、次の測定時の測定精度が悪化する。特に、次の測定時の呼気ガスのサンプリング量が少ない場合は、脱離した成分に起因した測定対象のガス成分の濃度の変化量が大きくなり、有意な誤差を発生させる。本実施例によれば、回転体１１０自体が環状流路７０を形成するので、呼気ガスの付着及び残留が生じる部位（呼気ガスが滞留し易い部位）が実質的に無く、複数回の測定を行う際も、高い精度の測定を維持できる。
【００４８】
次に、測定装置１における処理装置３００について説明する。
【００４９】
処理装置３００は、センサ本体２００（正確にはセンサ本体２００の内部のモータ１２０や呼気センサ８０、温湿度センサ９０等）に接続される。処理装置３００とセンサ本体２００との接続は、有線による通信路、無線による通信路、又はこれらの組み合わせで実現されてよい。例えば、処理装置３００がセンサ本体２００に対して比較的近傍に配置される場合、無線による通信路は、近距離無線通信、ブルーツース（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless  Fidelity）等により実現されてもよい。或いは、処理装置３００は、センサ本体２００内に内蔵されてもよい。
【００５０】
図１０は、処理装置３００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００５１】
図１０に示す例では、処理装置３００は、制御部３０１、主記憶部３０２、補助記憶部３０３、ドライブ装置３０４、ネットワークＩ／Ｆ部３０６、入力部３０７を含む。
【００５２】
制御部３０１は、主記憶部３０２や補助記憶部３０３に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、入力部３０７や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、記憶装置などに出力する。
【００５３】
主記憶部３０２は、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）などである。主記憶部３０２は、制御部３０１が実行する基本ソフトウェアであるＯＳ（Operating  System）やアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
【００５４】
補助記憶部３０３は、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。
【００５５】
ドライブ装置３０４は、記録媒体３０５、例えばフレキシブルディスクからプログラムを読み出し、記憶装置にインストールする。
【００５６】
記録媒体３０５は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体３０５に格納されたプログラムは、ドライブ装置３０４を介して処理装置３００にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、処理装置３００により実行可能となる。
【００５７】
ネットワークＩ／Ｆ部３０６は、有線及び／又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたネットワークを介して接続された通信機能を有する周辺機器と処理装置３００とのインターフェースである。
【００５８】
入力部３０７は、カーソルキー、数字入力及び各種機能キー等を備えたキーボード、マウスやタッチパッド等を有する。
【００５９】
尚、図１０に示す例において、以下で説明する各種処理等は、プログラムを処理装置３００に実行させることで実現することができる。また、プログラムを記録媒体３０５に記録し、このプログラムが記録された記録媒体３０５を処理装置３００に読み取らせて、以下で説明する各種処理等を実現させることも可能である。なお、記録媒体３０５は、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。例えば、記録媒体３０５は、ＣＤ(Compact  Disc)−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。なお、記録媒体３０５には、搬送波は含まれない。
【００６０】
図１１は、処理装置３００の機能構成の一例を示す図である。図１１には、処理装置３００と共に、呼気センサ８０、温湿度センサ９０、モータ１２０、ランプ２０１，２０２、及び表示装置４００が併せて示されている。表示装置４００は、例えば液晶ディスプレイ等であり、出力装置として機能する。
【００６１】
処理装置３００は、図１１に示すように、センサ情報取得部３３０と、弁制御部３３２と、モータ制御部３３４と、ランプ制御部３３６と、測定処理部３４０と、特性記憶部３５０とを含む。センサ情報取得部３３０、弁制御部３３２、モータ制御部３３４、ランプ制御部３３６、及び測定処理部３４０は、制御部３０１が主記憶部３０２や補助記憶部３０３に記憶された１つ以上のプログラムを実行することで実現できる。また、特性記憶部３５０は、主記憶部３０２や補助記憶部３０３により実現できる。
【００６２】
センサ情報取得部３３０は、呼気センサ８０及び温湿度センサ９０から各検出結果（センサ情報）を取得する。
【００６３】
弁制御部３３２は、第１電磁弁１７１及び第２電磁弁１７２の各開閉状態を制御する。例えば、弁制御部３３２は、測定中、第１電磁弁１７１及び第２電磁弁１７２を共に閉状態とすることで、環状流路７０と外部との連通を遮断する。
【００６４】
モータ制御部３３４は、モータ１２０を制御する。例えば、モータ制御部３３４は、測定中、モータ１２０を回転状態に維持し、環状流路７０におけるガスの循環流れを形成する。
【００６５】
ランプ制御部３３６は、ランプ２０１，２０２の点灯状態を制御する。例えば、ランプ制御部３３６は、ランプ２０１，２０２の点灯状態を制御することで、測定装置１の状態をユーザに伝達する。ここでは、一例として、ランプ２０１は、点灯することで測定装置１が準備完了状態であることを表す“ＲＥＡＤＹ”ランプとして機能する。以下では、ランプ２０１は、ＲＥＡＤＹランプ２０１とも称する。また、ランプ２０２は、点灯することで測定装置１による測定が可能であること（即ち呼気の導入が検知されたこと）を表す“ＯＫ”ランプとして機能する。以下では、ランプ２０２は、ＯＫランプ２０１とも称する。
【００６６】
測定処理部３４０は、センサ情報取得部３３０、弁制御部３３２、モータ制御部３３４、及びランプ制御部３３６と協動して、アンモニアガス濃度の測定処理を実現する。測定処理の具体例は、以下で説明する。
【００６７】
特性記憶部３５０には、呼気センサ８０の特性として、指標値Ｒratioとアンモニアガスの濃度との関係（図６参照）を表す情報が記憶される。例えば、図６に示したような関係Ｃ１は、複数のプロット点６００に基づいて近似式で表すことができる。従って、特性記憶部３５０には、指標値Ｒratioとアンモニアガスの濃度との関係に基づく近似式が記憶されてもよい。
【００６８】
図１２は、測定処理部３４０により実現される測定処理の一例を概略的に示すフローチャートである。図１３Ａ及び図１３Ｂは、測定処理の説明図であり、環状流路７０を通る平面で切断した際の概略的な断面図である。図１４は、代替例の説明図であり、環状流路７０を通る平面で切断した際の概略的な断面図である。図１３Ａ、図１３Ｂ、及び図１４には、呼気センサ８０及び温湿度センサ９０が模式的に示されている。
【００６９】
図１２に示す処理は、例えば測定装置１の電源がオンされたときに起動する。尚、図１２では、一例として、第１電磁弁１７１及び第２電磁弁１７２は、測定装置１の電源がオンされたときの初期状態として、開状態であるとする。
【００７０】
ステップＳ１２００では、測定処理部３４０は、モータ制御部３３４にモータ１２０を回転させる指示を与える。かかる指示を受けると、モータ制御部３３４は、モータ１２０を回転させ始める。モータ制御部３３４は、モータ１２０を回転させ始めると、例えば停止の指示を受けるまで（ステップＳ１２３８参照）、モータ１２０の回転状態を維持する。
【００７１】
ステップＳ１２０２では、測定処理部３４０は、パージガスを測定装置１内に導入する。具体的には、測定処理部３４０は、図１３Ａに示すように、第１電磁弁１７１及び第２電磁弁１７２を共に開状態とする。これにより、回転体１１０の回転（図１３Ａの矢印Ｒ２０参照）に起因して、第１開口部１５１から外気がパージガスとして導入され（図１３Ａの矢印Ｒ４１参照）、第２開口部１５２から外気が排出される（図１３Ａの矢印Ｒ４２参照）。尚、変形例では、図１４に示す測定装置１Ａのガス成分測定機構１００Ａのように、ケース１４０Ａには、パージガスの排気用の流路１６３が形成されてもよい。この場合、流路１６３には、同様に電磁弁（図示せず）が設けられる。図１４に示す例では、第１電磁弁１７１が開状態とされ、第２電磁弁１７２が開状態とされ、流路１６３の電磁弁が開状態とされる。これにより、回転体１１０の回転（図１４の矢印Ｒ２０参照）に起因して、第２開口部１５２から外気がパージガスとして導入され（図１４の矢印Ｒ４４参照）、流路１６３から外気が排出される（図１４の矢印Ｒ４６参照）。このようにして、パージガスが環状流路７０を循環すると、環状流路７０内の状態が外気と同様の状態に近くなっていく。
【００７２】
ステップＳ１２０４では、測定処理部３４０は、センサ情報取得部３３０が取得する温湿度センサ９０からの最新の検出結果に基づいて、環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１未満であるか否かを判定する。所定温度Ｔｔｈ１は、呼気の温度を基準として設定される閾値であり、図１２では、一例として３５度である。環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１未満であることは、環状流路７０内の状態が外気と同様の状態であること（パージが完了した状態）を意味する。かかる観点から、所定温度Ｔｔｈ１は、外気の温度よりも僅かに高い温度に設定されてよい。環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１未満である場合は、ステップＳ１２０６に進み、それ以外の場合は、ステップＳ１２０２に戻る。即ち、ステップＳ１２０２の処理は、環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１未満となるまで継続される。
【００７３】
ステップＳ１２０６では、測定処理部３４０は、ランプ制御部３３６にＲＥＡＤＹランプ２０１を点灯させる指示を与える。かかる指示を受けると、ランプ制御部３３６は、ＲＥＡＤＹランプ２０１を点灯させる。ＲＥＡＤＹランプ２０１の点灯状態は、上述のように、測定装置１が測定可能な準備完了状態であることを表す。ＲＥＡＤＹランプ２０１の点灯を受けて、ユーザは、図３に示すような導入管１８０を介して呼気を導入する。この際、ユーザは、直接、導入管１８０に呼気を吹き入れてもよいし、捕集袋に溜めた呼気を導入管１８０に導入してもよい。
【００７４】
ステップＳ１２１０では、測定処理部３４０は、センサ情報取得部３３０が取得する温湿度センサ９０からの最新の検出結果に基づいて、環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１以上であるか否かを判定する。環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１以上であることは、環状流路７０内に呼気が導入された状態であることを意味する。環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１以上である場合は、ステップＳ１２１２に進み、それ以外の場合は、ステップＳ１２１０に戻る。即ち、環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１以上となるまで待機状態となる。
【００７５】
ステップＳ１２１２では、測定処理部３４０は、弁制御部３３２に第１電磁弁１７１及び第２電磁弁１７２を閉じさせる指示を与える。かかる指示を受けると、弁制御部３３２は、第１電磁弁１７１及び第２電磁弁１７２を共に閉状態へと遷移させる。これにより、図１３Ｂに示すように、環状流路７０内に導入された呼気は、閉じた環状流路７０内で、回転体１１０の回転（図１３Ｂの矢印Ｒ２０参照）に起因して、環状流路７０内を循環する（図１３Ｂの矢印Ｒ３２参照）。
【００７６】
ステップＳ１２１４では、測定処理部３４０は、ランプ制御部３３６にＲＥＡＤＹランプ２０１を消灯させる指示を与える。かかる指示を受けると、ランプ制御部３３６は、ＲＥＡＤＹランプ２０１を消灯させる。
【００７７】
ステップＳ１２１６では、測定処理部３４０は、ランプ制御部３３６にＯＫランプ２０２を点灯させる指示を与える。かかる指示を受けると、ランプ制御部３３６は、ＯＫランプ２０２を点灯させる。ＯＫランプ２０２の点灯状態は、上述のように、呼気の導入が検知されたことを表す。
【００７８】
ステップＳ１２１８では、測定処理部３４０は、タイマＴｍを起動するとともに、呼気センサ８０の抵抗値の初期値Ｒ０を、現在の呼気センサ８０の抵抗値にセットする。タイマＴｍは、起動されると、所定時間ΔＴ後にタイムアウトする。所定時間ΔＴは、測定時間に対応し、所定時間ΔＴにわたり、閉じた環状流路７０内を呼気ガスが循環する（図１３Ｂ参照）。所定時間ΔＴは、長いほど、環状流路７０内に導入された呼気のうちの、測定対象のガス成分であるアンモニアガスが呼気センサ８０の感応膜８４に吸着される可能性が高くなる。所定時間ΔＴは、測定時間として許容される上限値等を考慮して設定される。所定時間ΔＴは、例えば１０秒である。
【００７９】
尚、ステップＳ１２１８では、測定処理部３４０は、初期値Ｒ０を、現在の呼気センサ８０の抵抗値にセットするが、これに限られない。例えば、初期値Ｒ０は、上述のように、測定対象のガス成分であるアンモニアガスが略無い状態での呼気センサ８０の抵抗値であり、予め用意された値が使用されてもよい。また、初期値Ｒ０は、ステップＳ１２０４で判定結果“ＹＥＳ”となったときに得られる呼気センサ８０の抵抗値（即ちパージ完了後かつ呼気導入前の抵抗値）に設定されてもよい。
【００８０】
ステップＳ１２２０では、測定処理部３４０は、タイマＴｍがタイムアウトしたか否かを判定する。タイマＴｍがタイムアウトした場合は、ステップＳ１２２２に進み、それ以外の場合は、タイマＴｍがタイムアウトするのを待機する待機状態となる。
【００８１】
ステップＳ１２２２では、測定処理部３４０は、濃度導出に用いる抵抗値Ｒ測定を、現在の呼気センサ８０の抵抗値にセットする。即ち、測定処理部３４０は、抵抗値Ｒ測定を、タイマＴｍの値がタイムアウトした際の呼気センサ８０の抵抗値にセットする。
【００８２】
ステップＳ１２２４では、測定処理部３４０は、ステップＳ１２１８で得た初期値Ｒ０と、ステップＳ１２２２で得た抵抗値Ｒ測定とに基づいて、指標値Ｒratioを算出する。指標値Ｒratioは、上述のようにＲratio＝（Ｒ測定−Ｒ０）／Ｒ０として算出される。
【００８３】
ステップＳ１２２６では、測定処理部３４０は、ステップＳ１２２４で得た指標値Ｒratioに基づいて、アンモニアガス濃度を算出する。指標値Ｒratioとアンモニアガス濃度との関係は、図６に示した通り相関性がある。測定処理部３４０は、特性記憶部３５０内の情報（例えば、図６に示した特性に基づく近似式）を用いて、ステップＳ１２２４で得た指標値Ｒratioからアンモニアガス濃度を算出する。
【００８４】
ステップＳ１２２８では、測定処理部３４０は、ランプ制御部３３６にＯＫランプ２０２を消灯させる指示を与える。かかる指示を受けると、ランプ制御部３３６は、ＯＫランプ２０２を消灯させる。ＯＫランプ２０２の点灯状態からの消灯は、測定が完了したことを表す。
【００８５】
ステップＳ１２３０では、測定処理部３４０は、表示装置４００上に、ステップＳ１２２６で得たアンモニアガス濃度(測定結果)を出力(表示)する。
【００８６】
ステップＳ１２３２では、測定処理部３４０は、測定を継続するか否かを判定する。例えば、測定処理部３４０は、ステップＳ１２３０でアンモニアガス濃度を出力する際に、測定を継続するか否かの問い合わせを、表示装置４００上に出力する。この場合、測定処理部３４０は、問い合わせに対するユーザからの入力部３０７等を介した入力(応答)に基づいて、測定を継続するか否かを判定してよい。この際、測定処理部３４０は、ユーザからの入力部３０７等を介した入力が一定時間以上検知できない場合、測定を継続しないと判定する。測定を継続する場合はステップＳ１２３４に進み、測定を継続しない場合は、ステップＳ１２３６に進む。
【００８７】
ステップＳ１２３４では、測定処理部３４０は、表示装置４００上の測定結果を消去(即ち非表示状態に変更)する。ステップＳ１２３４が終了すると、ステップＳ１２０２からの処理が継続される。
【００８８】
ステップＳ１２３６では、測定処理部３４０は、上記のステップＳ１２０２と同様、パージガスを測定装置１内に導入する。測定処理部３４０は、環状流路７０内の温度Ｔが所定温度Ｔｔｈ１未満になるまで、パージガスを測定装置１内に導入してよい。
【００８９】
ステップＳ１２３８では、測定処理部３４０は、モータ制御部３３４にモータ１２０を停止させる指示を与える。かかる指示を受けると、モータ制御部３３４は、モータ１２０の回転を停止させる。この結果、回転体１１０の回転が停止する。ステップＳ１２３８が終了すると、測定装置１の電源がオフして測定が終了となる。
【００９０】
図１２に示す処理によれば、環状流路７０内に導入された呼気は、回転体１１０の回転に起因して、所定時間ΔＴにわたり環状流路７０内を循環する。これにより、環状流路７０内の呼気センサ８０の感応膜８４上をアンモニアガスが複数回繰り返し通過することになり、アンモニアガスは高い確率で感応膜８４に吸着される。この結果、環状流路７０に導入される呼気ガスが比較的少ない量であっても高い感度で呼気ガス中のアンモニアガスの濃度をセンシングすることが可能となる。
【００９１】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００９２】
例えば、上述した実施例では、測定対象のガス成分が呼気ガス中のアンモニアガスであるが、これに限られない。例えば、環状流路７０内には、呼気ガス中の他の成分に応答するセンサが設けられてもよいし、呼気ガス中の異なる成分に応答する複数のセンサが設けられてもよい。また、環状流路７０に導入されるガスは呼気ガスに限られない。例えば、環境大気や、食品などの特定の測定対象物からのガス、ヒトの皮膚表面などのガス等が、環状流路７０に導入されてもよい。この場合、環状流路７０には、測定対象のガス成分に応答するセンサが設けられ、例えば、特定の還元性ガスや揮発性有機化合物ガス成分を測定するセンサ等が設けられてもよい。
【００９３】
また、上述した実施例では、測定装置１は、単品状態で模式的に示されるが、測定装置１は、任意の電子機器に組み込まれてもよい。例えば測定装置１は、通信機能付きの電子機器、例えばスマートフォンやタブレット端末などに組み込まれてもよい。この場合、測定装置１のケース１４０等は、電子機器の筐体により実現されてもよい。また、測定装置１の処理装置３００は、電子機器内に設けられるコンピュータにより実現されてもよい。また、測定装置１の第１開口部１５１は、電子機器の音道（音声通話用の音道)に連通してもよい。この場合、電子機器の音道を利用して、測定装置１を実現できる。
【００９４】
また、上述した実施例では、環状流路７０は、内周側に回転体（回転体１１０）を有しているが、これに限られない。例えば、外周側に回転体を有する態様で、外周側が回転体に接する環状流路が用いられてもよい。即ち、環状流路は、径方向外側が回転体の内周面（径方向内側の表面）により画成されてもよい。また、軸方向の上側に回転体を有する態様で、軸方向の上側が回転体に接する環状流路が用いられてもよい。即ち、環状流路は、軸方向の上側が回転体の下面（軸方向の下側の表面）により画成されてもよい。また、軸方向の下側に回転体を有する態様で、軸方向の下側が回転体に接する環状流路が用いられてもよい。即ち、環状流路は、軸方向の下側が回転体の上面（軸方向の上側の表面）により画成されてもよい。
【００９５】
また、上述した実施例では、環状流路７０は、軸方向視で円形の形態であるが、楕円形や他の形態であってもよい。
【００９６】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
［付記１］
回転体と、
前記回転体を回転させる駆動力を発生させる駆動装置と、
前記回転体に接し環状に形成され、所定のガス成分に感応するセンサが設けられる環状流路とを含む、ガス成分測定機構。
［付記２］
前記回転体は、回転時に、前記環状流路を循環するガスの流れを形成する、付記１に記載のガス成分測定機構。
［付記３］
前記回転体の外周側又は内周側に形成され、前記回転体の外周面又は内周面に接し、
前記回転体は、回転時に、前記外周面又は前記内周面が、前記環状流路内のガスから粘性抵抗を受けるように形成される、付記２に記載のガス成分測定機構。
［付記４］
前記回転体は、前記外周面又は前記内周面が、前記回転体の回転軸方向に視て、凹凸状に形成される、付記３に記載のガス成分測定機構。
［付記５］
前記回転体に対して径方向外側に設けられ、径方向で前記回転体との間に前記環状流路を形成する非回転体を更に含み、
前記非回転体には、外部に開口する第１開口部と、該第１開口部を前記環状流路に接続する第１ガス流路とが形成される、付記１〜４のうちのいずれか１項に記載のガス成分測定機構。
［付記６］
前記第１ガス流路に設けられる第１弁を更に含む、付記５に記載のガス成分測定機構。
［付記７］
前記非回転体には、更に、外部に開口する第２開口部と、該第２開口部を前記環状流路に接続する第２ガス流路とが形成され、
前記第２ガス流路に設けられる第２弁を更に含む、付記６に記載のガス成分測定機構。
［付記８］
ユーザの口からの呼気ガスが検査対象のガスであり、
前記センサは、臭化第一銅（CuBr）の感応膜を含み、前記所定のガス成分はアンモニアガスである、付記１〜７のうちのいずれか１項に記載のガス成分測定機構。
［付記９］
回転体と、
前記回転体を回転させる駆動力を発生させる駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記回転体に接し環状に形成される環状流路と、
前記環状流路に設けられ、所定のガス成分に感応するセンサとを含む、測定装置。
［付記１０］
ユーザの口からの呼気ガスが検査対象のガスであり、
前記センサは、臭化第一銅（CuBr）の感応膜を含み、前記所定のガス成分はアンモニアガスである、付記９に記載の測定装置。
［付記１１］
前記回転体に対して径方向外側に設けられ、径方向で前記回転体との間に前記環状流路を形成する非回転体と、
前記環状流路に設けられる温湿度センサとを更に含み、
前記非回転体には、外部に開口する第１開口部と、該第１開口部を前記環状流路に接続する第１ガス流路と、外部に開口する第２開口部と、該第２開口部を前記環状流路に接続する第２ガス流路とが形成され、
前記第１ガス流路に設けられる第１弁と、
前記第２ガス流路に設けられる第２弁とを更に含み、
前記制御装置は、前記温湿度センサからの情報に基づいて、前記第１弁及び前記第２弁を制御する、付記１０に記載の測定装置。
［付記１２］
前記制御装置は、前記第１弁及び前記第２弁の開状態において、所定温度未満かつ所定湿度未満の温湿度状態から、前記所定温度以上かつ前記所定湿度以上の温湿度状態への遷移に基づいて、前記第１弁及び前記第２弁を閉状態に切り替え、かつ、前記回転体を回転させる、付記１１に記載の測定装置。
［付記１３］
前記制御装置は、更に、前記センサからの情報に基づいて、前記所定のガス成分の濃度を出力する、付記１２に記載の測定装置。
【符号の説明】
【００９７】
１、１Ａ  測定装置
７０  環状流路
８０  呼気センサ
８１  基板
８２  電極
８３  電極
８４  感応膜
９０  温湿度センサ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  ガス成分測定機構
１１０、１１０Ｂ、１１０Ｃ  回転体
１１０ａ  貫通穴
１１１  本体部
１１２  フランジ部
１２０  モータ
１２１  磁石
１２２  コイル
１３０  スペーサ
１４０、１４０Ａ  ケース
１４２  回転中心部材
１４４  外周部
１４８  蓋部
１５１  第１開口部
１５２  第２開口部
１６１  第１ガス流路
１６２  第２ガス流路
１６３  流路
１７１  第１電磁弁
１７２  第２電磁弁
１８０  導入管
２００  センサ本体
２０１，２０２  ランプ
３００  処理装置
３３０  センサ情報取得部
３３２  弁制御部
３３４  モータ制御部
３３６  ランプ制御部
３４０  測定処理部
３５０  特性記憶部
４００  表示装置
【図１Ａ】
2018169352.tif 000003
【図１Ｂ】
2018169352.tif 000004
【図２Ａ】
2018169352.tif 000005
【図２Ｂ】
2018169352.tif 000006
【図３】
2018169352.tif 000007
【図４】
2018169352.tif 000008
【図５】
2018169352.tif 000009
【図６】
2018169352.tif 000010
【図７】
2018169352.tif 000011
【図８】
2018169352.tif 000012
【図９】
2018169352.tif 000013
【図１０】
2018169352.tif 000014
【図１１】
2018169352.tif 000015
【図１２】
2018169352.tif 000016
【図１３Ａ】
2018169352.tif 000017
【図１３Ｂ】
2018169352.tif 000018
【図１４】
2018169352.tif 000019