(57)【要約】      （修正有）【課題】呼気サンプルを捕集してさまざまな呼気成分の正確で反復可能な検出をするセンサを提供することができる呼気サンプリング及び分析システムを提供する。【解決手段】ガスサンプルを分析する方法であって、ガスサンプルをサンプル缶に供給するステップと、センサを所定の抵抗に加熱するステップと、ファンを所定の速度で動作させるステップと、前記ファンが、前記センサを前記ガスサンプルに晒すために弁を通じて前記ガスサンプルの一部を引き出すように、前記弁を測定流位置に動かすステップと、を含む、方法。【選択図】図１
2017138303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスサンプルを分析する方法であって、
ガスサンプルをサンプル缶に供給するステップと、
センサを所定の抵抗に加熱するステップと、
ファンを所定の速度で動作させるステップと、
前記ファンが、前記センサを前記ガスサンプルに晒すために弁を通じて前記ガスサンプルの一部を引き出すように、前記弁を測定流位置に動かすステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記弁を排出位置に動かすステップと、
前記センサを通じて排出するガスを引き出すために前記ファンを動作させるステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記システムを通じて排出するガスを引き出すことは、フィルタを通して周囲空気を引き出すことを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ガスサンプルをサンプル缶に供給することは、前記サンプル缶のマウスピースに呼気を与えることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記センサが前記ガスサンプル中の呼気成分を感知するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記センサからプロセッサへデータを送信するステップと、
前記データに基づいて前記呼気成分の量を計算するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記弁を前記測定流位置に動かした後、前記プロセッサへデータを送信する前に、所定時間待つステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記計算された呼気成分の量を表示するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
呼気分析装置を動作させる方法であって、
ベースステーションからサンプル缶を取り外すステップと、
前記サンプル缶へ呼気サンプルを送り届けるステップと、
前記ベースステーションに前記サンプル缶を置くステップと、
測定サイクルを開始するステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記サンプル缶へ呼気サンプルを送り届けることは、前記サンプル缶のマウスピースに呼気を与えることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定サイクルは、
センサを所定の抵抗に加熱するステップと、
ファンを所定の速度で動作させるステップと、
前記ファンが、前記センサを前記ガスサンプルに晒すために弁を通じて前記ガスサンプルの一部を引き出すように、測定流位置に前記弁を動かすステップと、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記弁を排出位置に動かすステップと、
前記センサを通じて排出するガスを引き出すために前記ファンを動作させるステップと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
吐き出された人間の呼気は、代表的には、約７８％の窒素と、１５〜１８％の酸素と、４〜６％の二酸化炭素とを含む。吐き出された呼気の残りのごく一部は、一般的に、飽和水蒸気と、パーツ・パー・トリリオン（ｐｐｔｖ）からパーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍｖ）の範囲に及ぶ濃度である微量レベルの１０００を超える揮発性有機化合物（ＶＯＣ）とからなる。
【０００２】
人の呼気の特定の組成は、さまざまな健康状態を示すことができる。例えば、アセトンは、吐き出された人間の呼気中のＶＯＣであり、糖尿病、心臓病、てんかん及び他の健康状態を示すことができる。ケトーシスの状態である人は、体でのケトン体の生成に起因してアセトンの呼気濃度が増加している。アセトンも、カロリー制限による減量や運動プログラムに起因するケトーシスによって生成される。このアセトンの生成は、脂肪の物質代謝の結果である。したがって、呼気のアセトンの含有量測定は、病状や食事中の脂肪燃焼の表示やプログラムの有効性を示すためのプログラムとして使用されることができる。
【０００３】
呼気サンプル中のアセトンを検出するためのこのようなセンサは、センサがテストされるサンプルに晒されるやり方に対して特に感度がよい。制御されたやり方でサンプルにセンサを晒すことによって、ラボの設定で反復可能で正確な結果が得られることができるが、しばしば、ラボの設定外で呼気サンプルを分析することが望まれる。
【０００４】
呼気サンプルをテストするためのコンシューマー向け装置やポータブル装置は、代表的には、制御されたラボの設定外で使用される。このような装置は、一般的に、実際の呼気サンプルをとり、吐き出された人間の呼気にセンサを直接晒し、これは、反復可能でも正確でもない計器表示をもたらす。特に多数の対象から実際の呼気サンプルを収集すると、ファクタの変化が生じるが、これは、そうでなければ、上に説明されたラボのガスのセットアップで比較的一定に保持されることができるものである。これらのファクタは、吐き出された呼気の速度、動的な蒸気圧、吐き出しの継続時間、吐き出された飛沫（ドロップレット）の全体積及び個々のサイズ、吐き出された呼気の一部がどこ（すなわち、口の空気、深い肺の空気、あるいは間のどこか）でサンプリングされたかによって決まる可変酸素及びアセトン濃度を含む。集団的かつ個々に、これらの変数は、再現性に乏しく不正確な測定を与える。
【０００５】
既知のセンサも、制御され一貫した呼気サンプルのフローに晒されたときさえも、設計上精度及び再現性の制限を受ける。既知のアセトンセンサの一例は、アルミナ又は陽極の酸化アルミニウム（ＡＡＯ）基板に配置された三酸化タングステン（ＷＯ３）を含む。この、及び同様のセンサは、代表的には、標準ＴＯ−５ヘッダー６０２などの円筒状の有鉛の構成要素で包まれている。ＴＯ−５及び同様のヘッダーは容易に入手可能であるが、これらは製造量が多くても高価である。さらに、ＴＯタイプヘッダーに収容されたガスセンサは、代表的には、メッシュスクリーンとケースのスロットとのいずれかを通って、拡散によって空気サンプルに晒される。結果として、このようなセンサは、代表的には、制御された質量流を有するサンプルを含むアプリケーションに十分に適していない。
【０００６】
アセトンセンサは、さまざまな健康状態を検出したり、食事及び運動プログラムの有効性を監視したりするのに有用である。食事及び運動に対するアセトンレベルは、糖尿病によってもたらされるものよりも低い。したがって、食事及び運動によってもたらされるアセトンレベルの増加を監視するために、より感度がよく、正確で、反復可能なセンサが必要である。アセトンセンサの例示的な実施形態及びその動作は、２０１４年６月１３日に出願された米国特許出願公開第２０１４／０３６６６１０号公報、及び、２０１４年６月１３日に出願された米国特許出願公開第２０１４／０３７１６１９号公報に開示されており、その開示内容が参照としてここに組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０３６６６１０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／０３７１６１９号公報
【発明の概要】
【０００８】
本開示は、呼気サンプルを捕集してさまざまな呼気成分の正確で反復可能な検出をするセンサを提供する呼気サンプリング及び分析システムに関する。説明される実施形態は、呼気サンプル中のアセトンの検出に関するが、他のサンプル成分が感知される代わりの実施形態も可能であり、このような実施形態が本開示の範囲内で考慮されるべきであることが理解される。
【０００９】
ガスサンプルを分析する方法の第１の代表的な実施形態は、ガスサンプルをサンプル缶に供給するステップと、センサを所定の抵抗に加熱するステップとを含む。本方法は、ファンを所定の速度で動作させるステップと、弁を測定流位置に動かすステップとをさらに含む。弁が測定流位置にあるとき、センサをガスサンプルに晒すために、ファンが弁を通じてガスサンプルの一部を引き出す。
【００１０】
呼気分析装置を動作させる方法の他の代表的な実施形態は、ベースステーションからサンプル缶を取り外すステップと、前記サンプル缶へ呼気サンプルを送り届けるステップとを含む。本方法は、前記ベースステーションに前記サンプル缶を置くステップと、測定サイクルを開始するステップと、をさらに含む。
【００１１】
この概要は、詳細な説明で以下にさらに説明される簡略化された形式における概念の選択を取り入れて与えられる。この概要は、主張される主題のキーとなる特徴を識別することを意図したものではないし、主張される主題の範囲を決定する際の助けとして使用されることを意図したものでもない。
【００１２】
本発明の先の態様及び付随的な多くの効果が、添付図面と共に、以下の詳細な説明を参照してよりよく理解されることができるとともに、より容易に認識されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示による呼気サンプリング分析装置の代表的な一実施形態を示す正面上方斜視図である。
【図２】図２は、図１に示される呼気サンプリング分析装置を示す後方底側斜視図である。
【図３】図３は、ふたが開いた位置にある状態での、図１に示される呼気サンプリング分析装置を示す正面上方斜視図である。
【図４】図４は、サンプル缶が取り外された状態での、図３に示される呼気サンプリング分析装置を示す正面上方斜視図である。
【図５】図５は、ハウジングが取り除かれた状態での、図１に示される呼気サンプリング分析装置を示す正面上方斜視図である。
【図６】図６は、図５に示される呼気サンプリング分析装置を示す後方上側斜視図である。
【図７】図７は、図５に示される呼気サンプリング分析装置を示す上面図である。
【図８】図８は、ハウジング及び種々の構成要素が取り除かれた状態での、図１に示される呼気サンプリング分析装置の後方上側斜視図である。
【図９】図９は、さらなる構成要素が取り除かれた状態での、図８に示される呼気サンプリング分析装置の後側上方斜視図である。
【図１０】図１０は、図１に示される呼気サンプリング分析装置を示す側方横断面図である。
【図１１】図１１は、サンプル缶が取り外された状態での、図１０に示される呼気サンプリング分析装置を示す側方横断面図である。
【図１２】図１２は、図１に示される呼気サンプリング分析装置の弁及びセンサアセンブリを示す部分横断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示される呼気サンプリング分析装置のベース及びセンサアセンブリを示す後方上側斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示されるベース及びセンサアセンブリを示す部分横断面図である。
【図１５】図１５は、図１３に示されるセンサアセンブリを示す拡大分解図である。
【図１６】図１６は、呼気サンプルを捕集して分析するための代表的な方法を示す図である。
【図１７】図１７は、呼気分析装置を較正するための代表的な方法を示す図である。
【図１８】図１８は、呼気サンプルを分析するための代表的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳細な説明が添付図面と関連付けて以下に述べられ、同じ参照符号の同じ要素は開示される主題のさまざまな実施形態を説明することを意図しており、ただ一つの実施形態を表すことを意図していない。本開示に説明される各実施形態は、単に例示するために与えられるものであり、他の実施形態を超える好ましいもの又は効果的なものとして解釈されるべきでない。ここに与えられる実例は、徹底的（網羅的）であることを意図しておらず、あるいは要求された主題を開示される正確な形態に限定することを意図していない。
【００１５】
同様に、ここに説明されるいかなるステップも、同じ又は実質的に同じ結果を達成するために、他のステップ又は複数のステップの組み合わせと交換可能であることができる。以下の説明では、多数の特定の詳細が、本開示の例示的な実施形態についての完全な理解を与えるために述べられる。しかしながら、本開示の多くの実施形態が特定の詳細のうちのいくつか、あるいは全てなしで実行されることができることが当業者に明らかである。いくつかの例では、周知のプロセスのステップは、本開示の種々の態様を不必要に不明瞭にしないために詳細には述べられていない。さらに、本開示の実施形態がここに述べられる特徴のいかなる組合せを使用してもよいことが理解される。
【００１６】
本開示の種々の態様の詳細を説明する前に、以下の説明が、通常の電子部品によって行われることができる論理及び動作に関して主に示されるセクションを含むことが理解されるべきである。これら電子部品は、単一位置でグループ化されてもよいし、広域一帯に分散されてもよいし、一般的に、プロセッサ、メモリ、記憶装置、入力／出力回路構成などを含むことができる。ここに述べられる論理が、限定的でないが、ハードウェア、ソフトウェア及びこれらの組合せを含むさまざまな適用形態で実行されることができることが当業者に理解される。構成要素が分散されている状況において、構成要素は、通信リンクを介して互いにアクセス可能である。
【００１７】
図１並びに図２は、それぞれ、本開示による呼気サンプリング分析装置５０の代表的な実施形態の、正面上方斜視図並びに後方底側斜視図である。装置５０は、ベース６０を含み、ベースにはハウジング７０が装着されている。ベース６０は、表面に置かれたときに装置５０に安定性を与えるために、ベースの底部に配置された複数の脚６２を有する。脚６２は、表面からベース６０の底部を持ち上げており、ベースに形成された通気孔６４からの気流の経路を与えるために装置５０に設けられている。ベース６０はまた、ユーザが装置５０の内部の構成要素にアクセスすることを可能にするために、１以上のアクセスパネル６６を有する。
【００１８】
ふた７２は、ヒンジ７４によってハウジング７０の上部に回転可能に連結されている。ヒンジ７４は、好ましくは、ばね負荷ヒンジであり、開いた位置に向かってふた７２を付勢する。装置５０は、さらに、閉じた位置でふた７２を選択的に固定するラッチ７６を有する。ハウジング７０は、装置５０の構成要素を収容するようにサイズを設定されて形成されており、美感的な外観を与えることができる。ハウジング７０、ベース６０及びふた７２は、装置５０を自給式で容易に持ち運び可能にするために協働する。
【００１９】
ユーザに装置の操作（動作）に関する情報を提供するために、ディスプレイ８０がハウジングの面に位置している。図示される実施形態では、ディスプレイ８０は、バッテリーが充電中かどうか、バッテリーの充電状態、呼気サンプルを収集する装置の準備ができていること、呼気サンプルの収集成功、運転モード、あるいはユーザによって望まれる他の情報などの動作状態を示すために選択的に点灯されることができる複数のライトを含む。ライトの色、表示継続時間、及びパターンは、さまざまな状態を示すために変えられることができる。さらに、開示される実施形態が、ＬＣＤ画面、ＬＥＤ画面、音響信号、触覚信号、あるいは表示と信号との他のタイプの組合せを含む、ユーザに情報を伝達するための任意の適切なタイプの表示及び信号を組み込むことができることが理解される。ディスプレイ８０に表示されて示される情報のタイプは、変わってもよく、開示される実施形態に限定されない。さらに、ディスプレイ８０の位置及び外観は、本開示の範囲内で変わってよい。
【００２０】
情報は、さまざまなやり方で装置５０からユーザに伝達されることができる。図示されるディスプレイに加えて、あるいはそれに代わって、装置は、Ｗｉ−Ｆｉ、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）ケーブル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、移動体通信、あるいは他の適切な適用形態を使用して、パーソナルコンピュータ、ネットワーク、携帯電話、あるいは他の電子機器に接続されることができる。さらに、情報は、視覚的な表示器、音声信号、触覚反応、あるいはユーザに情報を伝える他の適切な方法で表示されることができる。熟考される他の実施形態では、プロセッサ／制御装置１０２は、データをローカルに格納するか、あるいは、データをホームコンピュータ、タブレット、スマートフォンなどのような遠隔格納先又はプロセッサに転送するために利用可能である。これら、及び診断データを受信したり、処理したり、格納したり、表示したりするのに適した他の機能が熟考され、本開示の範囲内で考慮されるべきである。
【００２１】
図３並びに図４を参照すると、トレイ９０は、ハウジング７０の上端部に装着され、ふた７６の下に配置されている。トレイ９０は、ハウジング７０の上部を横切って延び、取り外し可能な呼気サンプル缶３００を受けるようにサイズを設定されて形成された２つのアパーチャ９２を含む。ユーザが装置５０のさまざまな特徴を操作することを可能にするために、１以上のボタン９４がトレイに設けられている。ボタンの数及び位置が変わってよいことが理解され、開示される実施形態は限定的なものとして考慮されるべきでない。ふた７６が閉じているとき、ボタン９４、アパーチャ９２及びサンプル缶３００はアクセス可能でない。したがって、ふた７６は、清潔で、美感的な外観を提供しながら、缶３００を保護し、装置５０の不注意な駆動を防ぐ。ふた７６が開いているとき、サンプル缶３００は、装置５０から取り外されることができ、ボタン９４は、装置５０を操作するためにアクセス可能である。
【００２２】
図５ないし図９は、ハウジング７０及びふた７６が取り除かれた装置５０を示している。装置７０の内部の構成要素は、装置５０の操作の種々の態様の制御のために、プロセッサ／制御装置１０２を備えたプリント回路基板（ＰＣＢ）１００を含む。ＰＣＢ及び装置の他の構成要素に電力を供給するために、電力供給部１２０は、ＰＣＢ１００に動作可能に接続されている。電力供給部１２０は、装置５０に電力を供給するために電源コードが利用されることを可能にするＩＣＥカプラのような相互接続カプラ７８を含む。電力供給部１２０はまた、装置５０がプラグを抜かれているときに電力を供給するための１以上のバッテリー１２２を含む。
【００２３】
ＬＥＤディスプレイ１３０は、ベース６０の正面に装着されている。ディスプレイは、パネル１３２に配置された複数の点灯領域１３４を含む。点灯領域１３４は、ディスプレイ８０の半透明領域に対応している。制御装置１０２は、さまざまな点灯領域１３４を選択的に点灯させるために、ＬＥＤディスプレイ１３０に動作的に接続されている。点灯領域１３４が点灯されると、ユーザに情報を提供するために対応する半透明領域が点灯される。半透明領域は、ＬＥＤディスプレイ１３０によって選択的に点灯される言葉、数字、記号、あるいは他の形状を有することができる。図示される実施形態では、ディスプレイ８０は、言葉、及び複数の小さな円を含む円形メーターを含む。装置５０の動作中、制御装置１０２は、ユーザに情報を提供するために、ＬＥＤディスプレイ１３０のさまざまな点灯領域１３４を選択的に点灯させる。ディスプレイ８０は、図示される実施形態に限定されないことが理解される。これに関して、いかなる異なる数の半透明領域も、ユーザに異なる情報を提供するために組み込まれることができる。さらに、ＬＥＤパネル、ＬＣＤパネル、あるいは他の適切なディスプレイなどのさまざまなタイプのディスプレイが利用されることができ、このようなディスプレイが本開示の範囲内で考慮されるべきである。
【００２４】
なおも図５ないし図９を参照すると、サンプル容器３００は、三方弁１７０と流体連通しており、それ自体、ブロワーアセンブリ１４０及びフィルタアセンブリ１５０と流体連通している。図示される実施形態では、弁１７０は既知の三方ソレノイド弁である。すなわち、弁１７０は、３つの連絡通路を含む。第１の通路は、ブロワーアセンブリ１４０につながっており、常に開いている。第２の通路及び第３の通路は、それぞれ、サンプル缶３００及びフィルタアセンブリ１５０と流体連通している。ソレノイド１７２は、第２の通路か第３の通路のいずれかが、他の通路が開いたままで第１の通路と流体連通すると遮断されるように、プランジャを選択的に動かす。
【００２５】
弁１７０は、制御装置１０２に動作可能に結合されており、制御装置１０２は、第１の位置と第２の位置との間の弁を選択的に動かす。第１の位置（「測定位置」）では、弁１７０は測定流路を規定し、測定流路では、（１）ブロワーアセンブリ１４０がサンプル缶３００と流体連通しており、（２）ブロワーアセンブリ１４０とフィルタアセンブリ１５０との間のフローが遮断されている。第２の位置（「排出位置」）では、弁１７０は、排出流路を規定し、排出流路では、（１）ブロワーアセンブリ１４０がフィルタアセンブリ１５０と流体連通しており、（２）ブロワーアセンブリ１４０とサンプル缶３００との間のフローが遮断されている。
【００２６】
弁１７０は三方ソレノイド弁であるとして説明されているが、他の弁が利用されてもよいことが理解される。これに関して、測定流路と排出流路とを交互に提供するために選択的に往復運動することができる適切な弁が利用されることができ、このような交互の弁の使用が本開示の範囲内で考慮されるべきである。
【００２７】
ブロワーアセンブリ１４０は、鐘形ハウジング１４２内に配置されたファン（図示しない）を含む。タコメーターが、ファンに動作可能に接続され、ファンの速度を示すためにプロセッサ１０２に信号を送信する。ハウジング１４２は、ダクト２５４によって一端で弁アセンブリ１７０に接続されている。ブロワーアセンブリ１４０は、制御装置がブロワーアセンブリの運転中のみならずブロワーアセンブリ内のファンの速度を選択的に制御するように、制御装置１０２に動作可能に接続されている。動作時において、制御装置１０２は、ファンがファンの弁側に減じられた圧力を生成するために動作するように、ブロワーアセンブリ１４０を制御する。すなわち、ブロワーアセンブリ１４０が弁１７０からガスを引き出す。さらに詳細に説明されるように、制御装置１０２はまた、ガスが弁１７０から引き出される速度が特定の時に装置の動作のモードに対応するように、ファンの速度を制御する。
【００２８】
図１０並びに図１１は、それぞれ、装置５０のスロット９２に挿入された、及び、装置５０のスロット９２から取り外された、サンプル容器３００の横断面図を示している。缶３００には一般的に内部キャビティ３０４を含むほぼ円筒状の本体３０２を有する。マウスピース３０６が容器３００の上端部に形成され、キャビティと流体連通する入口３０８を有する。第２のアパーチャ３１２が、サンプル容器３００の底端部に形成されている。マウスピース３０６は、ユーザがその人の口にマウスピースを置いて、アパーチャ３０８を通じてキャビティへ呼気サンプルを吐出するようにサイズを設定されて形成される。フラップ３１０は、呼気サンプルがキャビティ３０４に入ることを可能にするように、マウスピースに一方向弁３１０を形成しているが、呼気サンプルの流れがアパーチャ３０８を通って外に出てしまうのを防ぐか最小にする。
【００２９】
突出部１１０が、スロット９２の底部から上方に延びており、呼気サンプル缶３００の第２のアパーチャ３１２によって受けられるようにサイズを設定されている。チャンネル１１２は、突出部１１０を通って延びている。サンプル缶３００がスロット９２に置かれたとき、チャンネル１１２の第１の端部が缶の内部キャビティ３０４と流体連通するように、突出部１１０は缶の第２のアパーチャ３１２と係合する。缶３００がスロット９２に挿入されたとき、缶の内部キャビティ３０４が弁と流体連通するように、チャンネル１１２の第２の端部がダクト２５０によって弁１７０に接続される。その結果、弁１７０が測定位置にあるとき、容器３００の内部キャビティ３０４はブロワーアセンブリ１４０と流体連通している。
【００３０】
図５ないし図９を参照すると、フィルタアセンブリ１５０は、フィルタ材（図示しない）を収容しているフィルタハウジング１５２を含む。熟考される一実施形態では、フィルタ材は、粒状物質、ＶＯＣ及び他の汚染物質、フィルタ材を通過した空気中の干渉物（interferent）を除去する活性炭フォームである。いかなる数の適切なフィルタ材も利用されてよく、このようなフィルタ材が本開示の範囲内で考慮されるべきであることが理解される。フィルタハウジング１５２の第１の側面は、ダクト２５２によって弁１７０に接続されている。フィルタハウジング１５２の第２の側面は、フィルタハウジングへの周囲空気の通路を提供する１以上のアパーチャを含む。弁１７０が排出位置にあるとき、フィルタアセンブリ１５０は、フィルタ処理された周囲空気を弁１７０を通じてブロワーアセンブリ１４０に供給する。
【００３１】
図１２ないし図１５を参照すると、弁１７０は、ブロワーアセンブリ１４０に放出される前にセンサモジュール２００を通じてサンプル缶３００及びフィルタアセンブリ１５０から受けたガスを導くマニホルド１８０を含む。センサモジュール２００の図示される実施形態は、ハウジングベース２０２とハウジングカバー２０４との間に配置されたプリント回路基板２１０（ＰＣＢ）を含む。センサモジュール２００のＰＣＢ２１０は、センサモジュール２００がＰＣＢ１００に信号を送信したりＰＣＢ１００から信号を受信したりすることができるように、装置５０のメインＰＣＢ１００に動作可能に接続されている。さらに、制御装置１０２は、センサモジュール２００の動作を制御することができる。
【００３２】
入口２０６及び出口２０８は、ハウジングカバー２０４に形成されている。入口２０６がマニホルド１８０からガスを受けて、それらがマニホルドからブロワーアセンブリ１４０に放出される前に、出口２０８がマニホルドに戻すようにガスを放出する。図示される実施形態では、入口２０６及び出口２０８は、マニホルド１８０の開口と係合する切頭円錐状の突出部である。Ｏ−リング２２０が、マニホルドと入口及び出口との間にシールを提供するために、マニホルド１８０と入口２０６及び出口２０８との間に配置されている。
【００３３】
ガイド２１２は、ハウジングベース２０２とハウジングカバー２０４との間に配置され、センサモジュールの入口２０６と出口２０８との間の経路を規定するために、ハウジングベース２０２及びハウジングカバー２０４と協働する。アセトンセンサ２１４が、センサが経路にかかっているようにして、ＰＣＢ２１０に装着されている。タブ２１６が、センサモジュール２００を通ってセンサ２１４に向かって流れるガスを導くために、センサ２１４の上方にハウジングカバー２０４から下向きに延びている。ブロワーアセンブリ１４０又はサンプル缶３００から受けたガスがブロワーアセンブリ１４０に向かって移動すると、ガスはセンサモジュール２００の入口２０６に入り、センサ２１４を通過し、ブロワーモジュールに向かって出口２０８を出る。
【００３４】
図示される実施形態では、センサ２１４は、アルミナか陽極の酸化アルミニウム（ＡＡＯ）基板に配置された平らな（薄い）三酸化タングステン（ＷＯ３）である。説明されるセンサ２１４は、呼気サンプルのアセトンを検出するのに適しているが、アセトンを感知するのに適した他のセンサが使用されてもよいことが熟考される。さらに、他のサンプル成分の存在、レベル、あるいは他の特性を感知するのに有用なセンサが利用されてよく、このようなセンサが本開示の範囲内で考慮されるべきである。
【００３５】
メモリチップ２１８は、ＰＣＢ２１０に任意に装着されている。図示される実施形態では、メモリチップ２１８は、制御装置１０２と通信可能な、センサ２１４のパラメータ、認証データ及び他の情報に関してプログラムされたＥＥＰＲＯＭ（登録商標）である。センサユニット２００及び呼気サンプリング分析装置５０に全体として機能性を提供するために、いかなる数の他の構成要素もＰＣＢ２１０に装着されてよいことが理解される。
【００３６】
既知のセンサは、センサの精度に負の影響を及ぼしうる汚染物質や干渉物の堆積に弱い。したがって、ユーザによって容易に交換可能なセンサモジュール２００は、既知のセンサに対する利点を与える。図示される実施形態では、センサモジュール２００は、ねじによる固定あるいは他の適切な適用形態を使用してアクセスドア６６に装着されている。装置５０のベース６０に配置されたアクセスドア６６が閉じた位置にあるとき、センサモジュール２００はセンサモジュールをＰＣＢ１００と動作可能に接続するコンタクトと係合する。アクセスドア６６が開いたとき、センサモジュール２００は、コンタクトを解放する。アクセスドア６６がそのように配置されたとき、センサモジュール２００は、アクセスドアにセンサモジュールを固定する固定部材を取り外すことによって、アクセスドアから取り外されることができる。そして、新しいセンサモジュール２００がアクセスドア６６に装着されることができる。アクセスドア６６が閉じられたとき、新しいセンサモジュール２００は、ＰＣＢ１００に新しいモジュールを動作的に接続するためにコンタクトと係合する。
【００３７】
説明される呼気サンプリング分析装置５０は、ユーザの呼気のアセトンレベルの測定に適している。ユーザが開示される呼気サンプリング分析装置５０を動作させるための代表的な方法６００が、図１６に示される。方法６００を開始するために、ユーザは、ステップ６０２に進み、装置に動力を供給するために制御ボタン９４を押し、センサ５０の動作を準備する。
【００３８】
ステップ６０４に移り、ユーザは、装置５０から呼気サンプル缶３００を取り外す。そして、方法６００は、ステップ６０６に進み、ユーザが、呼気サンプルがより正確でより反復可能な測定を提供する「深い肺空気」であることを確実にするために、呼気準備ルーチンを実行する。代表的な呼気準備ルーチンは、深く息を吸い、５〜１０秒間呼気を続けることを含む。
【００３９】
呼気準備ルーチンが完了すると、方法６００は、ステップ６０８に移り、ユーザが５〜１０秒間、マウスピース３０６に呼気を与えることによって、呼気サンプル缶３００へ呼気サンプルを送り届ける。図示される缶３００に関して、サンプルは一方向逆止め弁として機能するフラップ３１０を通過し、缶のキャビティ３０４へ達する。ユーザがマウスピース３０６に呼気を吐き続けると、超過した呼気が缶出口３１２を通って缶３００を出る。
【００４０】
缶３００内に呼気サンプルを含んだ状態で、方法６００は、ステップ６１０に移り、ユーザが、スロット９２に缶３００を置き、すなわち、ベースステーションに缶を戻す。そして、方法６００は、ステップ６１２に進み、ユーザが測定を開始するために制御ボタン９４を押す。
【００４１】
ステップ６１４において、ユーザは、装置による測定が終わるのを待ち、その後、方法６００は、ステップ６１６に進み、ユーザが測定の結果を見る（検討する）。ステップ６１６の後、方法６００が終了する。
【００４２】
正確な計器表示を確実にするために、センサ２１４の初期較正を実行し、追加の較正を定期的に実行する必要がある。ユーザによる較正を容易にするために、較正方法の代表的な一実施形態は、既知のアセトンレベルである擬態呼気サンプルで充填されたエアゾール容器（「較正容器」）を利用する。図１７は、説明された装置５０のセンサ２１４を較正する代表的な方法７００を示している。開始後のステップ７０２では、ユーザは、装置５０を較正モードにするために制御ボタン９４を押す。
【００４３】
ステップ７０４に進み、ユーザは、較正容器のカバーを取り外し、ステップ７０６において、装置５０から呼気サンプル缶３００を取り外す。ステップ７０８に進み、ユーザは、呼気サンプル缶３００に隣接して較正容器を配置し、ステップ７１０において、ユーザは、呼気サンプル缶３００に較正サンプルを送り届ける。
【００４４】
そして、方法７００は、ステップ７１２に進み、ユーザはスロット９２に呼気サンプル缶３００を戻す。ステップ７１４において、ユーザは、較正測定を開始するために制御ボタン９４を押す。較正測定中、装置５０は、較正サンプルのアセトン含有量を測定する。較正サンプルのアセトン含有量は既知であるから、装置５０は、アセトン含有量を感知して、感知したアセトン含有量が既知の、すなわち、実際のアセトン含有量に対応するように、装置を較正する。
【００４５】
ステップ７１６において、ユーザは、較正測定が終わるのを待ち、ステップ７１８において、ユーザは、較正が成功したことを確認するために較正結果を検討する。
【００４６】
図１８は、呼気サンプル測定中に装置５０によって実行される代表的な方法８００を示している。方法８００は、ステップ８０２において、サンプル缶３００がスロット９２へ挿入されたときに始まる。方法は、ステップ８０４に進み、測定を開始するために制御ボタン９４を押す。
【００４７】
センサの計器表示がセンサ温度に応じて変わるので、測定シーケンス中、センサ温度を所定のレベルに維持することが好ましい。センサが呼気成分を測定しているとき、センサへの電力は一定のままであり、センサの抵抗はサンプル中のアセトンの量によって変わる。従って、センサを一定のセンサ温度に維持することは、温度変化によって起こる抵抗変化に起因する誤りを防ぐ。ステップ８１０において、ヒータへの電圧供給は、センサの抵抗を所定のレベルに維持するために凍結される。
【００４８】
ステップ８１２において、ブロワーアセンブリ１４０のファン速度が測定速度に設定される。ステップ８１４において、弁１７０は、測定流路に設定され、ブロワーアセンブリ１４０がサンプル缶３００と流体連通する。そして、方法８００は、ステップ８１６に進み、ファンの速度が決定される。ファン測定速度に到達するまで、方法はステップ８１６にとどまる。ファン測定速度に到達するまで進むのを待つことによって、方法８００は、呼気サンプルが正確な測定に適した速度でセンサモジュール２００を通過することを確実にする。
【００４９】
ファン測定速度に到達すると、方法８００は、所定時にステップ８１８に進み、装置５０から古くなった空気を排出する。古くなった大気を排出した状態で、ステップ８２０において、呼気サンプル中のアセトンの量がセンサモジュール２００によって測定される。ステップ８２２において、センサによる測定結果が制御装置１０２に引き継がれる。
【００５０】
方法は、ステップ８２４に進み、制御装置は、センサ２１４の性能を評価するために、センサモジュール２００からのデータを処理する。所定の基準が満たされたとき、装置は、センサモジュール２００が交換されるべきであるという信号をユーザに送信する。
【００５１】
ステップ８２６において、制御装置は、呼気分析結果を計算し、ステップ８２８において、装置が結果を表示する。
【００５２】
また、方法８００は、ステップ８２２からステップ８３０に進み、その間に弁１７０は測定流路から排出流路に切り替えられる。弁７０を排出流路に切り替えた状態で、方法８００は、ステップ８３２に進み、センサが呼気サンプルを排出する。
【００５３】
例示的な実施形態が図示され説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形がなされうることが理解される。
【００５４】
排他的な特性又は特権が主張される本発明の実施形態が、添付のように規定される。
【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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【外国語明細書】
2017138303000001.pdf