(57)【要約】【課題】ハウジング開口部を皮膚に密着させて皮膚ガス測定を行う装置において、皮膚ガス捕集空間の容積を維持することで、装置の測定精度を高くする。【解決手段】皮膚ガス測定装置１は、皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するためのものである。第１皮膚ガス捕集空間２１は、特定皮膚ガス成分を捕集するものであり、皮膚表面に密着させる開口部を有する。第１ガスセンサ９は、第２皮膚ガス捕集空間２３内に配置され、特定皮膚ガス成分を検出する。支柱４１は、開口部に形成され、皮膚表面ｈに当接することで皮膚表面ｈの第１皮膚ガス捕集空間２１への侵入を制限する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するための皮膚ガス測定装置であって、
前記特定皮膚ガス成分を捕集する、皮膚表面に密着させる開口部を有した皮膚ガス捕集空間と、
前記皮膚ガス捕集空間内に配置され、前記特定皮膚ガス成分を検出するためのセンサと、
前記開口部に形成され、皮膚表面に当接することで皮膚表面の前記皮膚ガス捕集空間への侵入を制限するための支持部と、
を備えた皮膚ガス測定装置。
【請求項２】
前記皮膚ガス捕集空間は、前記開口部を有する第１皮膚ガス捕集空間と、内部に形成された第２皮膚ガス捕集空間と、前記第１皮膚ガス捕集空間と前記第２皮膚ガス捕集空間を連通する通路と、を有するハウジングを更に有する、請求項１に記載の皮膚ガス測定装置。
【請求項３】
前記開口部の面積に対する前記支持部の総面積は１〜２０％の範囲である、請求項１又は２に記載の皮膚ガス測定装置。
【請求項４】
前記支持部の上面は、前記開口部の周縁の上面と同じ高さである、請求項１〜３のいずれかに記載の皮膚ガス測定装置。
【請求項５】
前記支持部の上面は、前記開口部の周縁の上面に比べて低い、請求項１〜３のいずれかに記載の皮膚ガス測定装置。
【請求項６】
前記支持部は前記通路の周囲を囲むように複数設けられている、請求項２〜５のいずれかに記載の皮膚ガス測定装置。
【請求項７】
前記ハウジングは、皮膚表面に押されると移動可能であり、
前記ハウジングの移動によって操作されるセンサ起動用スイッチをさらに備えている、請求項２〜６のいずれかに記載の皮膚ガス測定装置。
【請求項８】
体重測定部と、
前記体重測定部に設けられた、請求項１〜７のいずれかに記載の皮膚ガス測定装置と、
を備えた体重計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚ガス測定装置、特に、人体の皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するための皮膚ガス測定装置及びそれを備えた体重計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康管理の目的で、人体から生体サンプルを取得してその成分を測定することが積極的に行われる。
生体サンプルの一つとして、呼気ガスや皮膚ガス等の生体ガスがある。生体ガス中に含まれる特定のガス成分の有無や濃度を測定することで、健康状態に関する情報が得られる。生体ガスを用いることの利点は、採取が容易で感染リスクが無く、人体への侵襲や精神的な負担が伴わないことである。
【０００３】
そして、皮膚ガスは、その捕集・測定に際しては、呼気ガスと比較して、捕集装置等へ吹きかけるといった能動的な動作が必要ないという点、さらに皮膚からの放出（成分、量等）は自らの意思で変更やコントロールできないという点を有している。このことから、皮膚ガスでは、生体ガスの成分検出や濃度をより正確に測定できる。また、腕時計に代表される皮膚に接して身につけるタイプのデバイス（以下、「装用型デバイス」とも記載される。）に皮膚ガス測定装置を搭載すれば、前記デバイスを身につけているだけで、常時測定・無意識測定による健康管理が実現できるようになる。
例えば、特許文献１には、多孔質材料を用いて皮膚ガス成分を吸着させて濃縮し、多孔質材料を加熱することで濃縮した皮膚ガス成分を脱離させ、測定を行う皮膚ガス測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３２０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
皮膚ガス測定装置は、皮膚に当接する部分にハウジング開口部（凹部）を有している。開口部は、周囲が皮膚と密着して、皮膚との間に皮膚ガス捕集空間を構成する。開口部は皮膚の露出面積を確保するために面積は比較的広いことが必要であり、また空間容積を必要以上に大きくしないように浅いことが好ましい。
しかし、上記の構造では、開口部に押し付けられた皮膚が、開口部内に侵入して、ガス捕集空間の容積を小さくしてしまうことが考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、ハウジング開口部を皮膚に密着させて皮膚ガス測定を行う装置において、皮膚ガス捕集空間の容積を維持することで、装置の測定精度を高くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
【０００８】
本発明の一見地に係る皮膚ガス測定装置は、皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するためのものであって、皮膚ガス捕集空間と、センサと、支持部とを備えている。
皮膚ガス捕集空間は、特定皮膚ガス成分を捕集するものであり、皮膚表面に密着させる開口部を有する。
センサは、皮膚ガス捕集空間内に配置され、特定皮膚ガス成分を検出する。
支持部は、開口部に形成され、皮膚表面に当接することで皮膚表面の皮膚ガス捕集空間への侵入を制限する。
【０００９】
この装置では、皮膚表面から発生した皮膚ガスは、拡散現象によって、皮膚ガス捕集空間内に移動する。そして、センサが、特定皮膚ガス成分を検出する。
この装置では、皮膚表面が開口部に密着したときに、開口部が形成する凹部において皮膚表面に支持部が当接して支えることで、皮膚表面が皮膚ガス捕集空間に侵入しにくい。これにより皮膚ガス捕集空間の容積が減ることが防止される。
以上より、安定的にかつ精度良く特定皮膚ガス成分を測定できる。
【００１０】
皮膚ガス捕集空間は、ハウジングをさらに有していてもよい。ハウジングは、開口部を有する第１皮膚ガス捕集空間と、内部に形成された第２皮膚ガス捕集空間と、第１皮膚ガス捕集空間と第２皮膚ガス捕集空間を連通する通路と、を有していてもよい。
この装置では、皮膚表面から発生した皮膚ガスは、拡散現象によって、第１皮膚ガス捕集空間から通路を通って第２皮膚ガス捕集空間に移動する。そして、センサが、特定皮膚ガス成分を検出する。
この装置では、皮膚表面が開口部に密着したときに、開口部が形成する凹部において皮膚表面に支持部が当接して支えることで、皮膚表面が第１皮膚ガス捕集空間に侵入しにくい。これにより下記の２つの効果が得られる。
第１に、第１皮膚ガス捕集空間の容積が減ることが防止される。
第２に、皮膚表面が通路を塞ぐことが防止される。
以上より、安定的にかつ精度良く特定皮膚ガス成分を測定できる。
【００１１】
開口部の面積に対する支持部の総面積は１〜２０％の範囲であってもよい。
この装置では、１％未満であれば皮膚に違和感が生じる。つまり、装置の使用感が悪い。２０％を超えていれば、支持部による皮膚面積のロスが大きくなる。つまり、ガス放出量が減る。
【００１２】
支持部の上面は、開口部の周縁の上面と同じ高さであってもよい。
この装置では、支持部が皮膚表面を高い位置で支持することで、皮膚ガス捕集空間の容積を大きく確保できる。
【００１３】
支持部の上面は、開口部の周縁の上面に比べて低くてもよい。
この装置では、支持部が皮膚表面を低い位置で支持することで、皮膚表面に対する支持部からの反力を減らせる。
【００１４】
支持部は通路の周囲を囲むように複数設けられていてもよい。
この装置では、皮膚表面によって通路が塞がれることが効果的に防止される。
【００１５】
ハウジングは、皮膚表面に押されると移動可能であってもよい。
装置は、ハウジングの移動によって操作されるセンサ起動用スイッチをさらに備えていてもよい。
この装置では、ハウジング自体がセンサ起動用スイッチを駆動するので、皮膚表面をハウジングに当てて押すだけで、ガス検出を実行できる。
【００１６】
本発明の他の見地に係る体重計は、体重測定部と、体重測定部に設けられた上記皮膚ガス測定装置と、備えている。
この体重計では、皮膚ガス測定と体重測定を同時に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る皮膚ガス測定装置では、皮膚ガス捕集空間の容積を維持することで、装置の測定精度が高くなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態が採用された体重計の平面図。
【図２】本発明の第１実施形態としての皮膚ガス測定装置の斜視図。
【図３】皮膚ガス測定装置の斜視図。
【図４】皮膚ガス測定装置の平面図。
【図５】皮膚ガス測定装置の斜視図。
【図６】皮膚ガス測定装置の断面図。
【図７】皮膚ガス測定装置の断面図。
【図８】皮膚ガス測定装置の制御構成を示すブロック図。
【図９】皮膚ガス測定装置の測定制御を示すフローチャート。
【図１０】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１１】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１２】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１３】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１４】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１５】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１６】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１７】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１８】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図１９】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２０】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２１】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２２】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２３】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２４】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２５】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２６】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【図２７】支柱の変形例を示す模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．第１実施形態
（１）体重計
図１を用いて、体重計１００を説明する。図１は、本発明の第１実施形態が採用された体重計の平面図である。
体重計１００は、標準的な体重測定部１０１を有している。体重計１００は、さらに、体重測定部１０１に設けられた皮膚ガス測定部１０３を有している。皮膚ガス測定部１０３は、人体の皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するための装置である。つまり、体重計１００では、体重の測定と同時に特定皮膚ガス成分を検出できる。
なお、皮膚ガス測定部１０３は、体重測定部１０１の上面において置かれる予定の各足の前側部分に対応する２箇所（足の小指の付け根、母指球）に設けられた合計４台の皮膚ガス測定装置１を有している。
以下の説明では、特に断らない限り、１台の皮膚ガス測定装置１を説明する。
【００２０】
（２）皮膚ガス測定装置の全体構成
図２〜図７を用いて、第１実施形態の皮膚ガス測定装置１を説明する。皮膚ガス測定装置１は、一方側が開口しているセンサ室を皮膚で押さえて密閉空間を作り、同空間内に配置したセンサで、拡散したアセトン、アルコール及び雑ガス、温度、湿度を測定するための装置である。
図２は、本発明の第１実施形態としての皮膚ガス測定装置の斜視図である。図３は、皮膚ガス測定装置の斜視図である。図４は、皮膚ガス測定装置の平面図である。図５は、皮膚ガス測定装置の斜視図である。図６及び図７は、皮膚ガス測定装置の断面図である。
【００２１】
皮膚ガス測定の意義を説明する。例えば、皮膚アセトンの数値を計ることで、体脂肪の燃焼量が分かり、歩数計などよりもより正確な脂肪燃焼量を計測できる。具体的には、体内では糖からエネルギーを消費し、糖が少なくなると脂肪を燃焼させてエネルギーにするので、皮膚アセトン量の数値が高ければ脂肪が燃焼していることになる。この結果、例えば、１日中計測すると皮膚アセトン量の変移がわかり、脂肪燃焼量の見える化が可能になる。これにより、脂肪の燃焼量に応じて適切な運動の種類、運動強度、運動時間、運動のタイミングや食事の種類、食事の量、食事摂取のタイミング等を判断できるようになる。
【００２２】
皮膚ガス測定装置１は、ハウジング３と、第１ガスセンサ９と、第２ガスセンサ１１と、温湿度センサ１３と、コントローラ５０（図８）とを有している。皮膚表面から放出される皮膚ガス成分は、皮膚表面と密着したハウジング３内に捕集される。捕集された皮膚ガス成分は、第１ガスセンサ９と第２ガスセンサ１１によって検出され、検出信号がコントローラ５０に送信される。これらの各工程の詳細については後述する。
【００２３】
本発明の皮膚ガス測定装置が測定対象とする皮膚ガス成分は、皮膚表面から放出される全ての皮膚ガス成分が含まれる。本発明の皮膚ガス測定装置の対象となる皮膚ガス成分は特に、身体状態（健康、疾患、睡眠、休息、運動など）と関連付けられる皮膚ガス成分を含み、無機成分（例えば水、水素、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素、硫化水素等）及び種々の有機成分（例えばアセトン、メタノール、エタノール、メタン、イソプレン、トリメチルアミン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ノネナール等）が含まれる。
さらに本発明の皮膚ガス測定装置の対象となる皮膚表面から放出される皮膚ガス成分には、生体内由来のガス成分だけでなく、生体外由来（環境由来）のガス成分をも含む。例えば、労働環境や生活環境中に含まれる種々の人工的なガス成分が呼吸、経皮吸収された後、皮膚表面から放出される皮膚ガス成分が挙げられる。具体的には化学薬品を扱う事業所や研究室で、有機溶媒（ベンゼン、トルエンなど）や塩素系溶剤などに暴露された場合に、これらの成分が皮膚表面から放出されることが知られている。
【００２４】
（３）ハウジング及びその内部の構成
ハウジング３は、体重測定部１０１に形成された穴部内に上下方向移動自在に配置されている。また、ハウジング３の開口部の周縁端部３５（後述）は、非測定時には、体重測定部１０１の上面より上方に突出している。これにより、体重計１００に人が載ると、足の裏が皮膚ガス測定装置１のハウジング３の開口部に確実に当接し、開口部を密閉する。
ハウジング３は、皮膚に当てて皮膚ガスを拡散状態で捕集するための容器である。ハウジング３の材質はテフ口ン（登録商標）が好ましい。テフロン（登録商標）は、金属よりもガス吸着が少なく、ガス濃度を減衰させないからである。ハウジング３の材質は、例えば、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニルのいずれであってもよい。
ハウジング３は、第１皮膚ガス捕集空間２１（以下、「第１空間２１」という）を有している。第１空間２１は、皮膚表面に密着させる開口部を有している。第１空間２１は、皮膚ガスを拡散状態で捕集するための空間である。この実施形態では、開口部は平面視で円形である。
【００２５】
皮膚表面から放出される皮膚ガス成分は、第１空間２１内に滞留する。ここで、第１空間２１の形状、寸法（面積）については特に制限はなく、測定される皮膚ガスの捕集部分の皮膚の形状、大きさに応じて、皮膚表面に密着させて閉空間を形成し得る形状、大きさを適宜選択することができる。
具体的には、第１空間２１は、底面３１と、内周面３３と、周縁端部３５とを有する開口部である。周縁端部３５は、第１空間２１の周縁の端部の上面である。
【００２６】
ハウジング３は、内部に形成された第２皮膚ガス捕集空間２３（以下、「第２空間２３」という）を有している。第２空間２３は、第１空間２１の下方に配置され、第１空間２１より平面視での面積が小さい。
ハウジング３は、第１空間２１と第２空間２３を連通する通路２５を有している。通路２５は、２本あり、上下方向に伸びている。通路２５は、第１空間２１の中心部と第２空間２３の中心部を接続している。なお、通路の本数、位置、総面積などは特に限定されない。
以下、第１空間２１、第２空間２３及び通路２５をまとめてセンサ室という。センサ室に関しては、接する皮膚面積を大きくして、かつ密閉空間の容積を小さくすることが好ましい。それは、密閉空間内のガス濃度をなるべく高くして、ガス測定精度を高くするためである。
【００２７】
第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１は、第２空間２３内に配置され、異なる種類の特定皮膚ガス成分を検出する。第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１は、第２空間２３において、平面視で、通路２５に重ならない位置に配置されている。
ハウジング３は、支柱４１を有している。具体的には、支柱４１は、底面３１から上方に延びる支柱であり、合計４本ある。また、４本の支柱４１は、平面視で、２本の通路２５を囲むようにかつ近接して設けられている。
【００２８】
支柱４１の目的は、第１空間２１の開口部に皮膚表面を当てたとき、皮膚表面を抑えて支えることにある。それにより、皮膚表面が開口部側に沈み込んで第１空間２１の容積を変えることがない。また、皮膚表面が通路２５を塞がない。
支柱４１に求められる要件は、下記の３点である。
・皮膚を当てても痛くないこと。したがって、支柱４１の上面４１ａは、平面であり、所定の面積を有している。
・強度があること。足裏の場合、大きな荷重が作用するからである。
・皮膚露出面積を減らさないこと。肌の当たり、強度を考慮すると支柱４１の面積を増やしたほうがよい。しかし、測定精度を考慮すると支柱４１の面積を減らしたほうがよい。なぜなら、皮膚露出面積が減ると、ガス濃度が低下するからである。
支柱４１の数、形状、及び位置は、第１空間２１の開口部形状、サイズ、構造、材質、用途によって、最適なものが選択される。
【００２９】
この皮膚ガス測定装置１では、図６及び図７に示すように、皮膚表面ｈから発生した皮膚ガスは、拡散現象によって、第１空間２１から通路２５を通って第２空間２３に移動する。そして、第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１が、特定皮膚ガス成分を検出する。
この皮膚ガス測定装置１では、図６及び図７に示すように、皮膚表面ｈが開口部に密着したときに、第１空間２１において皮膚表面に支柱４１が当接して支えることで、皮膚表面が第１空間２１に侵入しにくい。これにより下記の２つの効果が得られる。
第１に、第１空間２１の容積が減ることが防止される。
第２に、皮膚表面が通路２５を塞ぐことが防止される。
以上より、安定的にかつ精度良く特定皮膚ガス成分を測定できる。
【００３０】
センサ室（密閉空間）を第１空間２１と第２空間２３とに分けて、さらに両者を通路２５で接続した理由を説明する。それは、ガスを通りにくくすることで、ガス選択性を向上させる（遮蔽板効果）ためである。拡散しやすいアセトンは、雑ガスに比べて比較的速くセンサに達するからである。特に、第１空間２１と第２空間２３の間を狭くし、通路２５の面積を小さくすることで、第２空間２３へのガスの通りをさらに悪くできる。
【００３１】
開口部の面積に対する支柱４１の総面積は１〜２０％、好ましくは７〜８．５％の範囲である。上記値が１未満であれば皮膚に違和感が生じる。つまり、皮膚ガス測定装置１の使用感が悪い。上記値が２０％を超えていれば、支柱４１による皮膚面積のロスが大きくなる。つまり、ガス放出量が減る。
【００３２】
支柱４１は通路２５の周囲を囲むように複数設けられている。このため、皮膚表面によって通路２５が塞がれることが効果的に防止される。
【００３３】
支柱４１の上面４１ａは、第１空間２１の周縁端部３５と同じ高さである。支柱４１が皮膚表面を高い位置で支持することで、第１空間２１の容積を大きく確保できる。
なお、変形例では、支柱４１の上面４１ａは、第１空間２１の周縁端部３５に比べて低い。この場合、支柱４１が皮膚表面を低い位置で支持することで、皮膚表面に対する支柱４１からの反力を減らせる。高低差は、例えば、０．５〜３ｍｍである。
【００３４】
ハウジング３の下部には、カバー部材４が装着されている。カバー部材４は、ハウジング３の下部を覆うための部材である。
図２に示すように、ハウジング３は、固定部材６１によって、体重測定部１０１に装着されている。固定部材は、例えば、アルミからなる。皮膚からハウジング３に伝わった熱を放出させて、センサ温度を安定させるためである。具体的には、固定部材６１は、ハウジング３及びカバー部材４が上方に飛び出すことを抑えるための板部材であり、ネジ部材６３によって体重測定部１０１の筐体に固定されている。
【００３５】
ハウジング３は、皮膚表面に押されると移動可能である。具体的には、ハウジング３は、体重測定部１０１に対して、下方に移動する。
図５を用いて、ハウジング３の下方移動によって、ガス検出が開始される構成を説明する。皮膚ガス測定装置１は、図５に示すように、ハウジング３の移動によって操作されるセンサ起動用スイッチ１５（以下、「スイッチ１５」という）をさらに備えている。ハウジング３自体がカバー部材４を介してスイッチ１５を駆動するので、皮膚表面をハウジング３に当てて押すだけで、ガス検出を実行できる。
具体的には、ハウジング３の下方にはバネ５が設けられており、ハウジング３及びカバー部材４はバネ５によって上方に付勢されている。体重によってハウジングが３に押し下げられると、バネ５が圧縮され、カバー部材４の一部がスイッチ１５をオン状態にする。体重がなくなってハウジング３及びカバー部材４が上方に移動すると、バネ５が伸び、スイッチ１５はオフ状態になる。
なお、図５では、ハウジング３及びカバー部材４、スイッチ１５、及びバネ５は、各構成を明確に示すために、実際の組み付け状態に比べて互いに離して描かれている。
なお、ハウジング３が最も下がった位置でも、皮膚は第１空間２１の開口部に当接して密閉状態を維持するように設定されている。
【００３６】
第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１は、第２空間２３に導入された特定皮膚ガス成分を検出し、その量または濃度を測定する。皮膚ガスが非常に多種類の成分を含み得る点、及び本発明の皮膚ガス測定装置の応用の特徴（短い測定間隔での皮膚ガス変移モニタリングを可能とし、消費電力も低く、デバイスの小型化や長時間駆動が容易）を考慮すると、半導体ガスセンサの使用が好ましい。具体的には、皮膚ガス成分であるアセトン、水素、一酸化炭素、メタン、硫化水素、イソプレン、トリメチルアミン、アンモニア、メタノール、アセトアルデヒド、エタノール、一酸化窒素、ホルムアルデヒド、ノネナール等の生体から発せられる各種ガス成分を測定する半導体ガスセンサから構成される。
【００３７】
また、第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１は、半導体ガスセンサに限定されるものではなく、電気化学式センサ、気体熱伝導式センサ、弾性表面波センサ、接触燃焼式センサ、光学式センサ等であってもよく、皮膚ガス成分を測定可能な何れか適切なセンサであってもよい。
この実施形態では、第１ガスセンサ９は、アセトンセンサであり、アセトンを検出する。第２ガスセンサ１１は、アルコールセンサであり、アルコール測定及び雑ガスの補正に用いられる。温湿度センサ１３は、温湿度を測定することで、密閉の度合いを検出する。この結果により、測定可否判定が行われる。
【００３８】
（４）各構成の好ましい関係
第１空間２１の開口部の面積と支柱４１の総面積との比率を説明する。
開口部面積に対する支柱総面積の割合は、７〜８．５％の範囲である。上記割合がそれより小さいと、肌の使用感が悪い。上記割合がそれより大きいと、支柱４１による皮膚露出面積のロスが大きくなり、そのためガス放出量が減ってしまう。
支柱４１の本数は特に限定されない。ただし、通路２５のデザインの自由度、及び支柱４１の強度を求めるなら、支柱４１を少なくして太くすることが必要になる。また、ガス捕集容積の再現性を重視するなら、支柱４１の本数を多くして、皮膚表面の沈み込みを減らすことが必要になる。なお、支柱の数、形状、位置のバリエーションは後述する。
【００３９】
第１空間２１の開口部の長さ（例えば、最長径）と支柱４１の高さとの比率を説明する。
開口部長さに対する支柱４１の高さの割合は、１０〜１２％である。
【００４０】
支柱・通路・センサの位置関係を説明する。支柱４１の直径に対する支柱４１と通路２５の最短距離（図４のＡ）との割合は、２２％以上である。
つまり、支柱４１と通路２５はある程度離れた方が好ましい。これは、ガス濃度を安定して測定するためである。なお、支柱４１と通路２５の距離はどれだけ長くても問題はない。
【００４１】
第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１の最長径に対する通路２５と第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１との最短距離（図４のＢ）との割合は、２９０〜３５０％が好ましい。これは、妨害ガスの影響を遅らせるために第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１は通路２５から完全に隠す必要があり、その一方で第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１自身の熱が籠らないように通路２５から離し過ぎない必要があるためである。また、奥まった位置に第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１を配置すると、ハウジング３の温度が外的要因によって変化したとき、その影響を受けやすいからである。
【００４２】
第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１の最長径に対する２個の第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１の距離（センサ中心同士の距離、図４のＣ）は、４３０％以上であることが好ましい
つまり、第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１が互いの熱の影響を受けないように、両者はある程度離れた方が好ましい。これは、センサ温度の安定化させて、温度変化によるセンサの感度への影響を減らすためである。この場合、両者の距離はどれだけ長くても問題はない。
【００４３】
（５）制御構成
図８を用いて、皮膚ガス測定部１０３の制御構成を説明する。図８は、皮膚ガス測定装置の制御構成を示すブロック図である。
皮膚ガス測定部１０３は、コントローラ５０を有している。コントローラ５０は、測定プログラムを実行することで特定皮膚ガス成分を測定する測定制御部である。
コントローラ５０は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。コントローラ５０は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
【００４４】
コントローラ５０は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
コントローラ５０の各要素の機能は、一部又は全てが、制御部を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムとして実現されてもよい。その他、制御部の各要素の機能の一部は、カスタムＩＣにより構成されていてもよい。
【００４５】
コントローラ５０には、皮膚ガス測定装置１の第１ガスセンサ９、第２ガスセンサ１１及び温湿度センサ１３の出力部が接続されている。これにより、各センサからの検出信号がコントローラ５０に入力される。
コントローラ５０には、皮膚ガス測定装置１のスイッチ１５が接続されている。これにより、スイッチ１５からの体重検出信号がコントローラ５０に入力される。
【００４６】
コントローラ５０には、皮膚ガス測定装置１の第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１内のヒータ（図示せず）が接続されている。これにより、コントローラ５０が第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１のヒータに駆動信号を送信できる。
コントローラ５０は、通信部を介して、各種データを、例えば、体重計１００の表示部やスマートフォンに送信可能である。
【００４７】
（６）測定制御動作
図６及び図７に示すように、人の足の裏が皮膚ガス測定装置１のハウジング３の開口部に当接する。皮膚表面ｈから発生した皮膚ガスは、拡散現象によって、第１空間２１に移動し、さらに、通路２５を通って第２空間２３に移動する。このとき、皮膚ガス内は、例えば、アセトンと、雑ガス（主に、皮膚表面ｈから生じる水蒸気や汗などの水分）が含まれている。
【００４８】
そして、アセトンは速やかに移動し、第１ガスセンサ９に到達する。一方、雑ガスは、第１ガスセンサ９に十分に到達しない。その理由は、ハウジング３の構造が、通路２５から見て第１ガスセンサ９が隠れた状態になるようにハウジング３内に配置されているからである。この結果、雑ガスは、アセトンより拡散速度が低いので第１ガスセンサ９に到達するのが遅れたり、又はハウジング３の内壁に吸着されたりする。なお、この実施形態では、通路２５から見て第１ガスセンサ９が完全に隠れているが、製品の要求性能によっては第１ガスセンサ９の一部のみが隠れた状態にしてもよい。第１ガスセンサ９が完全に隠れた状態にすると、アセトンの第１ガスセンサ９に向かって移動する流れがより阻害させられる。
【００４９】
コントローラ５０は、第１ガスセンサ９及び第２ガスセンサ１１からの信号を受信する。その結果、皮膚ガス成分の量又はそれらの濃度が計算される。コントローラ５０は、検出データをメモリに保存する、又は通信部から例えば体重計１００の表示部、スマートフォン、医療施設、スポーツジム、自宅などに送信させる。
体重測定部１０１の表示部に表示する内容は特に限定されないが、ユーザーデータ、測定日時、温度、湿度などの測定条件データ、及び特定皮膚ガス成分の測定結果などを表示することが好ましい。ユーザーはこの表示により、皮膚ガス成分の変化を観察できる。
【００５０】
図９を用いて、皮膚ガス測定装置１の測定制御を説明する。図９は、皮膚ガス測定装置の測定制御を示すフローチャートである。なお、ここでは１台の皮膚ガス測定装置の動作を説明する。
以下に説明する制御フローチャートは例示であって、各ステップは必要に応じて省略及び入れ替え可能である。また、複数のステップが同時に実行されたり、一部又は全てが重なって実行されたりしてもよい。
【００５１】
さらに、制御フローチャートの各ブロックは、単一の制御動作とは限らず、複数のブロックで表現される複数の制御動作に置き換えることができる。
なお、各装置の動作は、制御部から各装置への指令の結果であり、これらはソフトウェア・アプリケーションの各ステップによって表現される。
【００５２】
ステップＳ１では、スイッチ１５が駆動されるのを待つ。具体的には、コントローラ５０がスイッチ１５からの検出信号が送信されるのを待つ。
【００５３】
ステップＳ２では、ガス検出が開始される。具体的には、コントローラ５０に第１ガスセンサ９、第２ガスセンサ１１及び温湿度センサ１３からの検出信号が送信される。
ステップＳ３では、所定時間経過したか否かが判断される。具体的には、コントローラ５０が上記判断を行う。所定時間は例えば１０秒間である。所定時間を適切に設定することで、検出精度が高くなる。所定時間が長すぎれば、遮蔽板効果が低減し、そのため雑ガスが第２皮膚ガス捕集空間２３に侵入してしまうので、測定精度が低下する。逆に所定時間が短いと、第１ガスセンサ９が十分な感度を得られない。所定時間が経過していなければ（ステップＳ３でＮｏであれば）プロセスはステップＳ４に移行し、所定時間替え経過していれば（ステップＳ３でＹｅｓであれば）プロセスはステップＳ６に移行する。
ステップＳ４では、スイッチ１５がオン状態であるか否かをチェックする。具体的には、コントローラがスイッチ１５からの信号に基づいて上記判断を行うスイッチ１５がオン状態であれば（ステップＳ４でＹｅｓであれば）プロセスはステップＳ３に戻り、スイッチ１５がオフ状態であれば（ステップＳ４でＮｏであれば）ステップＳ５において測定失敗と判断される。所定時間が経過していない状態では、センサ出力の安定が得られないからである。この場合、スイッチ１５を押しても測定は行われない。
以上より、所定時間内では、ステップＳ４において、スイッチ１５がオン状態であるか否かが判断され続ける。
【００５４】
ステップＳ６では、ガス検出が終了し、検出結果が保存される。具体的には、コントローラ５０が検出結果をメモリに保存する。
【００５５】
ステップＳ７では、検出結果が出力される。具体的には、コントローラ５０が検出結果を他の装置（例えば、体重計１００の表示部）に出力する。
なお、ステップＳ７は省略されてもよい。
なお、以上に述べたのは１台の皮膚ガス測定装置１の測定動作であったが、実際は４台の皮膚ガス測定装置１が用いられるので、それらの検出結果をさらに計算処理して確定値を算出することで精度を上げてもよい。
一例として、補正前のアセトン放出量に対して平均計算を行って確定値を取得する。上記平均計算では、有効値の数に従って異なる計算方法を採用する。そして、そこで選択されたセンサ室に属する補正前アセトン放出量、アルコール放出量、水分放出量を平均した値を確定濃度とする。
【００５６】
２．支柱の数及び配置のバリエーション
図１０〜図２７を用いて、支柱の数及び配置のバリエーションを説明する。
図１０〜図１５では、支柱の平面形状は円である。
図１０では、４本の支柱４１Ａが四角形の頂点位置に配置されている。
図１１では、３本の支柱４１Ｂが三角形の頂点位置に配置されている。
図１２では、２本の支柱４１Ｃが上下方向に並んで配置されている。
図１３では、１本の支柱４１Ｄが開口室の中心に配置されている。
図１４では、８本の支柱４１Ｅが円状に配置されている。
図１５では、多数の支柱４１Ｆが中心、第１の円、第２の円を構成する位置に配置されている。
【００５７】
図１６〜図１８では、支柱の平面形状は楕円である。
図１６では、４本の支柱４１Ｇが四角形の頂点位置に配置されている。
図１７では、３本の支柱４１Ｈが三角形の頂点位置に配置されている。
図１８では、２本の支柱４１Ｉが上下方向に並んで配置されている。
【００５８】
図１９〜図２１では、支柱の平面形状は棒状又は小判形（２本の直線部とその両端を連結する２個の円弧部分の組合せからなる長円）である。
図１９では、４本の支柱４１Ｊが四角形の頂点位置に配置されている。
図２０では、３本の支柱４１Ｋが三角形の頂点位置に配置されている。
図２１では、２本の支柱４１Ｌが上下方向に並んで配置されている。
【００５９】
図２２〜図２５では、支柱の形状は円弧である。
図２２では、４本の支柱４１Ｍが円の一部を構成するように配置されている。
図２３では、３本の支柱４１Ｎが円の一部を構成するように配置されている。
図２４では、２本の支柱４１Ｏが円の一部を構成するように配置されている。
図２５では、８本の支柱４１Ｐ、４１Ｑが第１の円、第２の円の一部を構成するように配置されている。
【００６０】
支柱の平面形状は異形であってもよい。
図２６では、１本の支柱４１Ｒが開口室の中心に配置されている。支柱４１Ｒの平面形状は十字形である。
図２７では、２本の支柱４１Ｓが並んで配置されている。支柱４１Ｓの平面形状は波形である。
【００６１】
３．皮膚ガス測定装置の応用例
前記実施形態では皮膚ガス測定装置は足の裏の皮膚ガスを測定していたが、足の他の部位、腕、手、指、胴の皮膚ガスを測定してもよい。
皮膚ガス測定装置を搭載するデバイスとして、ユーザーがいつでも必要な際に使用可能なように携帯型に構成することも好ましい。例えば腕時計型（手首）、足輪型（足首）、絆創膏型（背中、腹部、顔面など）、指輪型（指）、ネックレス型（首の後ろ）、眼鏡型（こめかみ、耳付近）、イヤホン・ヘッドホン型（耳付近）、靴型（足）などが可能である。
上記以外の身に着けないタイプとしては、マウス、ハンドル（車、バイク、自転車）、トイレの便座、テニスラケット、テレビのリモコン、ゲームのコントローラなどがある。
【００６２】
４．実施形態の特徴
上記実施形態は下記のようにも説明可能である。
皮膚ガス測定装置（例えば、皮膚ガス測定装置１）は、皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するためのものであって、皮膚ガス捕集空間（例えば、第１皮膚ガス捕集空間２１）と、センサ（例えば、第１ガスセンサ９）と、支持部（例えば、支柱４１）とを備えている。
皮膚ガス捕集空間は、特定皮膚ガス成分を捕集するものであり、皮膚表面に密着させる開口部を有している。
センサは、皮膚ガス捕集空間内に配置され、特定皮膚ガス成分を検出する。
支持部は、開口部に形成され、皮膚表面に当接することで皮膚表面の皮膚ガス捕集空間への侵入を制限する。
【００６３】
この装置では、皮膚表面が開口部に密着したときに、開口部が形成する凹部において皮膚表面に支持部が当接して支えることで、皮膚表面が皮膚ガス捕集空間に侵入しにくい。これにより、皮膚ガス捕集空間の容積が減ることが防止される。
以上より、安定的にかつ精度良く特定皮膚ガス成分を測定できる。
なお、以上に述べたように開口部に支持部が設けられていれば上記の効果が得られるので、皮膚ガス捕集空間の形状は特に限定されない。つまり、前記実施形態では皮膚ガス捕集空間は第１皮膚ガス捕集空間と第２皮膚ガス捕集空間とに分かれているが、皮膚ガス捕集空間は分かれていなくてもよい。
【００６４】
５．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（１）前記実施形態では皮膚ガス測定装置は体重計に組み込まれていたが、単独の装置であってもよい。
【００６５】
（２）前記実施形態では４台の皮膚ガス測定装置が同時に用いられていたが、同時に用いられる皮膚ガス測定装置の数は１台であっても良いし、特に限定されない。
（３）前記実施形態では皮膚ガス測定装置のガスセンサは２種類設けられていたが、ガスセンサの種類は１種類であってもよいし、特に限定されない。
（４）第１空間２１の開口部の形状は円に限らない。例えば、四角形、三角形、楕円形、小判形でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、人体の皮膚表面から発生する皮膚ガスに含まれる特定皮膚ガス成分を検出するための皮膚ガス測定装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１      ：皮膚ガス測定装置
３      ：ハウジング
４      ：カバー部材
５      ：バネ
９      ：第１ガスセンサ
１１    ：第２ガスセンサ
１３    ：温湿度センサ
１５    ：センサ起動用スイッチ
２１    ：第１皮膚ガス捕集空間
２３    ：第２皮膚ガス捕集空間
２５    ：通路
３１    ：底面
３３    ：内周面
３５    ：周縁端部
４１    ：支柱
５０    ：コントローラ
６１    ：固定部材
１００  ：体重計
１０１  ：体重測定部
１０３  ：皮膚ガス測定部
ｈ      ：皮膚表面
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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