(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物半導体ガスセンサと、該金属酸化物半導体ガスセンサを加熱するヒータと、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と、前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値に基づいて呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知する検知手段と、記憶手段とを備え、
動作開始信号により前記金属酸化物半導体ガスセンサに通電するとともに、前記金属酸化物半導体ガスセンサを加熱して前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を上昇させるように前記ヒータ制御手段が前記ヒータの通電を制御し、
該加熱された状態下で、前記検知手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値の変化から前記金属酸化物半導体ガスセンサへの呼気の吹きかけを検知し、
前記ヒータ制御手段が、該検知に基づいて前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電を制御し、
前記検知手段は、前記ヒータ制御手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電制御を開始してから一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を検知し、前記加熱された状態下で呼気の吹きかけ検知の直前又は一定時間後の抵抗値を基準抵抗値とし、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記基準抵抗値との比の値と予め設定してある基準の比の値との比較により前記呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知し、
前記記憶手段は、硫化物系ガスと炭化水素系ガスを所定の割合で混合した調整ガスを前記金属酸化物半導体ガスセンサに吹きかける直前又は一定時間後の抵抗値を調整用の基準抵抗値とするとともに、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記調整用の基準抵抗値との比の値を、前記基準の比の値として格納することを特徴とする口臭検査装置。
【請求項２】
前記調整ガスをメチルメルカプタンとエチレンの混合ガスとしたことを特徴とする請求項１に記載の口臭検査装置。
【請求項３】
メチルメルカプタンとエチレンとの混合比を略１：１０としたことを特徴とする請求項２に記載の口臭検査装置。
【請求項４】
金属酸化物半導体ガスセンサと、該金属酸化物半導体ガスセンサを加熱するヒータと、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と、前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値に基づいて呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知する検知手段と、記憶手段とを備え、
動作開始信号により前記金属酸化物半導体ガスセンサに通電するとともに、前記金属酸化物半導体ガスセンサを加熱して前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を上昇させるように前記ヒータ制御手段が前記ヒータの通電を制御し、
該加熱された状態下で、前記検知手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値の変化から前記金属酸化物半導体ガスセンサへの呼気の吹きかけを検知し、
前記ヒータ制御手段が、該検知に基づいて前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電を制御し、
前記検知手段は、前記ヒータ制御手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電制御を開始してから一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を検知し、前記加熱された状態下で呼気の吹きかけ検知の直前又は一定時間後の抵抗値を基準抵抗値とし、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記基準抵抗値との比の値と予め設定してある基準の比の値との比較により前記呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知し、
前記基準の比の値が、前記記憶手段に格納される口臭検査装置の調整方法であって、
前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電制御が開始されてから一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を前記検知手段により検知し、前記加熱された状態下で硫化物系ガスと炭化水素系ガスを所定の割合で混合した調整ガスの吹きかけ検知の直前又は一定時間後の抵抗値を調整用の基準抵抗値とし、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記調整用の基準抵抗値との比の値を、前記基準の比の値として前記記憶手段に格納することを特徴とする口臭検査装置の調整方法。
【請求項５】
前記調整ガスをメチルメルカプタンとエチレンの混合ガスとしたことを特徴とする請求項４に記載の口臭検査装置の調整方法。
【請求項６】
メチルメルカプタンとエチレンとの混合比を略１：１０としたことを特徴とする請求項５に記載の口臭検査装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、口臭要因ガス成分を検知して口臭の検査を行うための口臭検査装置、及びその調整方法に関するものである。
背景技術
金属酸化物半導体ガスセンサを用いた従来の口臭検査装置では、検知対象ガスを硫化物系のガス、特に口臭の要因の一つである歯周病と良い相関が得られているメチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）に限定し、メチルメルカプタンの濃度から口臭強度の判定を行うために、口臭強度の判定基準を設定する調整ガスにもメチルメルカプタンが用いられていた。
ところで、一般的な口臭の要因は歯周病に限ったものではなく、食事や喫煙といった日常生活の生活習慣、健康状態等によって短期的及び若しくは長期的に変動し、さらに口臭要因ガス成分としてもメチルメルカプタンに限らず多種多様なガス成分が考えられる。従って、メチルメルカプタンのみで調整された従来の口臭検査装置においては、歯周病との相関はよいものの、その他の要因から生じる一般的な口臭と検査結果との相関がとれず、適正な口臭検査が行えない場合があった。
発明の開示
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、歯周病に限らず、食事や喫煙といった日常生活の生活習慣、健康状態等によって短期的及び若しくは長期的に変動する種々の口臭要因ガス成分を検知して口臭の検査を適正に行う口臭検査装置を提供することにある。すなわち、本発明の口臭検査装置は、金属酸化物半導体ガスセンサと、該金属酸化物半導体ガスセンサを加熱するヒータと、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と、前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値に基づいて呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知する検知手段と、記憶手段とを備え、
動作開始信号により前記金属酸化物半導体ガスセンサに通電するとともに、前記金属酸化物半導体ガスセンサを加熱して前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を上昇させるように前記ヒータ制御手段が前記ヒータの通電を制御し、
該加熱された状態下で、前記検知手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値の変化から前記金属酸化物半導体ガスセンサへの呼気の吹きかけを検知し、
前記ヒータ制御手段が、該検知に基づいて前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電を制御し、
前記検知手段は、前記ヒータ制御手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電制御を開始してから一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を検知し、前記加熱された状態下で呼気の吹きかけ検知の直前又は一定時間後の抵抗値を基準抵抗値とし、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記基準抵抗値との比の値と予め設定してある基準の比の値との比較により前記呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知し、
前記記憶手段は、硫化物系ガスと炭化水素系ガスを所定の割合で混合した調整ガスを前記金属酸化物半導体ガスセンサに吹きかける直前又は一定時間後の抵抗値を調整用の基準抵抗値とするとともに、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記調整用の基準抵抗値との比の値を、前記基準の比の値として格納することを特徴とする。
この口臭検査装置においては、硫化物系ガスと炭化水素系ガスを所定の割合で混合した調整ガスを金属酸化物半導体ガスセンサに吹きかける直前又は一定時間後の抵抗値を調整用の基準抵抗値とするとともに低温加熱状態移行から一定時間経過時点の金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と調整用の基準抵抗値との比の値を口臭検査の判定基準とするので、歯周病に限らず、食事や喫煙といった日常生活の生活習慣、健康状態等によって短期的及び若しくは長期的に変動する種々の口臭要因ガス成分を検知して口臭の検査を適正に行うことができる。
上記の口臭検査装置において、調整ガスとしてメチルメルカプタンとエチレンの混合ガスを使用することが好ましい。この場合は、メチルメルカプタンのみから成る調整ガスに比較して、高温状態下で調整ガスを金属酸化物半導体ガスセンサに吹きかけたときの抵抗値の変化が大きくなり、その抵抗値変化を低温加熱状態へ移行させるタイミングのトリガとし易くなる。また、メチルメルカプタンとエチレンとの混合比を略１：１０とすることが好ましい。この場合は、官能試験による検査結果との良い相関が得られる。
本発明のさらなる目的は、歯周病に限らず、食事や喫煙といった日常生活の生活習慣、健康状態等によって短期的及び若しくは長期的に変動する種々の口臭要因ガス成分を検知して口臭の検査を適正に行う口臭検査装置の調整方法を提供することにある。すなわち、本発明の口臭検査装置の調整方法は、金属酸化物半導体ガスセンサと、該金属酸化物半導体ガスセンサを加熱するヒータと、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と、前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値に基づいて呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知する検知手段と、記憶手段とを備え、
動作開始信号により前記金属酸化物半導体ガスセンサに通電するとともに前記ヒータ制御手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサを加熱して前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を上昇させるように前記ヒータ制御手段が前記ヒータの通電を制御し、
該加熱された状態下で、前記検知手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値の変化から前記金属酸化物半導体ガスセンサへの呼気の吹きかけを検知し、
前記ヒータ制御手段が、該検知に基づいて前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電を制御し、
前記検知手段は、前記ヒータ制御手段が前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電制御を開始してから一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を検知し、前記加熱された状態下で呼気の吹きかけ検知の直前又は一定時間後の抵抗値を基準抵抗値とし、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記基準抵抗値との比の値と予め設定してある基準の比の値との比較により前記呼気中の口臭要因ガス成分の濃度を検知し、
前記基準の比の値が、前記記憶手段に格納される口臭検査装置の調整方法であって、
前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させるように前記ヒータの通電制御が開始されてから一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を前記検知手段により検知し、前記加熱された状態下で硫化物系ガスと炭化水素系ガスを所定の割合で混合した調整ガスの吹きかけ検知の直前又は一定時間後の抵抗値を調整用の基準抵抗値とし、前記金属酸化物半導体ガスセンサの温度を低下させる通電制御の開始から一定時間経過時点の前記金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と前記調整用の基準抵抗値との比の値を、前記基準の比の値として前記記憶手段に格納することを特徴とする。
この調整方法においては、硫化物系ガスと炭化水素系ガスを所定の割合で混合した調整ガスを金属酸化物半導体ガスセンサに吹きかける直前又は一定時間後の抵抗値を調整用の基準抵抗値とするとともに低温加熱状態移行から一定時間経過時点の金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値と調整用の基準抵抗値との比の値を口臭検査の判定基準とするので、歯周病に限らず、食事や喫煙といった日常生活の生活習慣、健康状態等によって短期的及び若しくは長期的に変動する種々の口臭要因ガス成分を検知して口臭の検査を適正に行うことができる。
上記の調整方法において、調整ガスとしてメチルメルカプタンとエチレンの混合ガスを使用することが好ましい。この場合は、メチルメルカプタンのみから成る調整ガスに比較して、高温状態下で調整ガスを金属酸化物半導体ガスセンサに吹きかけたときの抵抗値の変化が大きくなり、その抵抗値変化を低温加熱状態へ移行させるタイミングのトリガとし易くなる。また、メチルメルカプタンとエチレンとの混合比を略１：１０とすることが好ましい。この場合は、官能試験による検査結果との良い相関が得られる。
本発明のさらなる特徴およびそれがもたらす効果は，添付された図面を参照して以下に述べる発明を実施するための最良の形態から理解されるだろう。
発明を実施するための最良の形態
図１に本実施形態の回路図を示す。本実施形態は、乾電池、充電池などの低電圧（例えば３Ｖ）の電池電源１と、感ガス体内にヒータ２を埋設し、ヒータ２の両端が接続される電極端子（１）、（２）（図中においては、丸１と丸２にて表示）と、感ガス体の一端に接続される出力電極端子（３）（図中においては、丸３にて表示）の３端子構造の熱応答速度の速い金属酸化物半導体ガスセンサ３と、液晶表示器（以下ＬＣＤと称する）４と、ヒータ２の通電制御を行う手段や被検知対象ガスの検知を行う検知手段などの機能がプログラム化され、またＬＣＤ４のドライバ機能を備え、装置全体の制御処理を行うマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）５と、口臭強度の判定を行うための基準となるデータを格納するＥＥＰＲＯＭ６とを主要な構成要素としている。
金属酸化物半導体ガスセンサ３は、感ガス体の出力電極端子（３）（図中においては、丸３にて表示）と、ヒータ２のグランド側の一端が接続される電極端子（２）（図中においては、丸２にて表示）との間の抵抗値が感ガス体にガスが接触することにより変化するもので、内蔵したヒータ２をＰＮＰ型のトランジスタＱ１を介して電池電源１に接続してある。また感ガス体は、電池電源１に対してＰＮＰ型のトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２との直列回路と、ＰＮＰ型のトランジスタＱ３と抵抗Ｒ９との直列回路との並列回路を介して接続されており、トランジスタＱ２又はＱ３或いは両方がオン時に感ガス体に抵抗Ｒ２又はＲ９又は両抵抗の並列回路を介して流れる電流によって発生する感ガス体の両端電圧Ｖｓがマイコン５の入力ポートＩ１に取り込まれ、マイコン５はこの両端電圧Ｖｓから感ガス体の抵抗値を演算する。
マイコン５は、電池電源１にダイオードＤ１を介して電源端子Ｖを接続して電源供給を受け、電池電源１に接続されたスタートスイッチＳＷと抵抗Ｒ５の直列回路の中点を入力ポートＩ２に接続し、入力ポートＩ２がハイレベルになればガス検知のための制御処理をプログラムに沿って開始するようになっている。
マイコン５は、トランジスタＱ１のベースに中点を接続し、一端を電池電源１の＋極に接続した抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路の他端を出力ポートＯ１に接続し、出力ポートＯ１からデューティ制御用のパルス信号を出力してトランジスタＱ１をオンオフさせることによりヒータ２の通電を制御する機能を備え、その機能によりトランジスタＱ１のオンデューティを長くすることにより金属酸化物半導体ガスセンサ３を高温状態に加熱したり、逆に短くすることにより低温加熱状態とする加熱制御を行う。
マイコン５は、トランジスタＱ２のバイアス回路を出力ポートＯ３に、またトランジスタＱ３のバイアス回路を出力ポートＯ４に接続し、出力ポートＯ３，Ｏ４をローレベルにすることにより、対応するトランジスタＱ２，Ｑ３にベース電流を流してオンさせ、感ガス体の抵抗Ｒｓと電池電源１の＋極との間に抵抗Ｒ２，Ｒ９を接続するようになっている。つまり負荷抵抗を切り替える機能が備わっている。
マイコン５は、出力ポートＯ１１〜Ｏ１４にＬＣＤ４の入力端子ＩＤ１〜ＩＤ４を夫々接続し、また出力ポートＯ１５に入力端子ＩＤ５，ＩＤ６を、また出力ポートＯ１６に入力端子ＩＤ７，ＩＤ８を、出力ポートＯ１７に入力端子ＩＤ９，ＩＤ１０を、また出力ポートＯ１８に入力端子ＩＤ１１，ＩＤ１２を、出力ポートＯ１９に入力端子ＩＤ１３，ＩＤ１４を、また出力ポートＯ２０には入力端子ＩＤ１５，ＩＤ１６を夫々接続し、またＬＣＤ４の共通端子ＣＯＭ１を出力ポートＯ２に接続し、出力ポートＯ１１〜Ｏ２０，Ｏ２より出力するドライブ信号にてＬＣＤ４のキャラクタ表示を制御するようになっている。
マイコン５は、シャントレギュレータ７の電圧を入力ポートＩ３に取り込み、シャントレギュレータ７の電圧が規定値以上になると、電池切れを検知する電池切れ検知機能を持つ。
シャントレギュレータ７は、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ１を介して電池電源１に接続され、電池電圧を所定電圧に安定化させるようになっており、その安定化した電圧を入力ポートＩ３に印加するとともにその安定化した電圧から電池電圧を監視して電池電圧の低下を相対的に検出できるようになっている。
ＥＥＰＲＯＭ６は、被検知対象のガス検知に用いる基準値を登録するものであって、装置の検査工程時に、高温状態下の金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の抵抗Ｒ０の値と、高温状態から低温加熱状態に切り替えたときの抵抗Ｒｓの値と、両者の比Ｒｓ／Ｒ０の値を夫々格納し、通常時にこの格納した比の値が被検知対象ガスたる口臭要因ガス成分の濃度、つまり口臭強度の検知のための基準値として用いられる。
ＥＥＰＲＯＭ６は、データ入力端子ＤＩ、シリアルクロック端子ＳＲ及びチップセレクタ端子ＣＳをマイコン５のデータ出力ポートｄｏ、出力ポートＯ２１、Ｏ２２に夫々接続するとともに、抵抗Ｒ７、Ｒ８，Ｒ６で夫々プルアップしている。またデータ出力端子ＤＯをマイコン５のデータ入力端子ｄｉに接続してある。
ＬＣＤ４は、入力端子ＩＤ１〜ＩＤ１６及び共通端子ＣＯＭ１を抵抗により夫々プルアップし、共通端子ＣＯＭ１とキャラクタに対応する何れかの入力端子ＩＤ１〜１Ｄ１６がローレベルになると、当該入力端子に対応させたキャラクタを表示するようになっており、ＩＤ１〜ＩＤ４は夫々口臭要因ガス成分の濃度、つまり口臭強度を示すキャラクタに対応し、ＩＤ５〜ＩＤ１６は濃度を示すキャラクタの両側に表示される人物等の表情を示すキャラクタに対応し、口臭要因ガス成分の濃度が高く成る程例えば表情が険しくなるようになっている。
尚、図中の番号８は、電源投入時にマイコン５にリセット信号を与えてリセットするリセットＩＣ、番号９はマイコンに基準クロックを与えるクロック発振器、番号１０はマイコン５とＬＣＤ４とを接続するコネクタである。またＣ１〜Ｃ３はコンデンサである。
次に本実施形態の動作を説明する。まず電池電源１が接続されると、リセットＩＣ８の働きによりマイコン５はリセットされ、初期設定を行う。以後マイコン５は低消費モードで動作して待機状態となっている。
この待機状態において、マイコン５の出力ポートＯ３に接続されている設定端子ＡＤＪとグランドの間が短絡された状態で、スタートスイッチＳＷがオン操作され、入力ポートＩ２の入力がハイレベルに立ち上がると、つまり動作開始信号が入力すると、マイコン５は予めプログラムされている調整モードの動作状態になり、出力ポートＯ１から例えば周期が８．２ｍｓｅｃで、ローレベル期間が９６０μｓｅｃのパルス信号を発生させる。
従って、トランジスタＱ１は９６０μｓｅｃのオンデューティで且つ周期８．２ｍｓｅｃでオンオフし、オン期間にヒータ２には電池電源１から電力が供給される。このときのヒータ２に印加される平均電圧はデューティ制御により略１．０Ｖとなり、そのためヒータ２の発熱量が多く、金属酸化物半導体ガスセンサ３を高温状態に加熱する。
一方、マイコン５は、例えば０．５ｓｅｃ毎にトランジスタＱ１のオフのタイミングでトランジスタＱ２及びＱ３（或いはＱ２又はＱ３のみ）をオンさせる信号を出力ポートＯ３及びＯ４（或いはＯ３又はＯ４）より出力させ、負荷抵抗である抵抗Ｒ２及びＲ９からなる並列回路（或いは抵抗Ｒ２又はＲ９）を金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体に直列に接続し、この負荷抵抗を通じて感ガス体に通電する。そして、トランジスタＱ１がオフしているタイミングにおいて、マイコン５は金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の両端電圧Ｖｓを入力ポートＩ１に取り込み、感ガス体の両端電圧Ｖｓをサンプリングして感ガス体の抵抗値Ｒｓを計算するとともに、今回のサンプリングにより求めた抵抗値Ｒｓと前回のサンプリングにより求めた抵抗値Ｒｓ’の比を０．５ｓｅｃ毎に演算する。
それから、高温状態下で調整ガス（硫化物系ガスであるメチルメルカプタンと炭化水素系ガスであるエチレンとを１：１０の混合比で混合したガス）を金属酸化物半導体ガスセンサ３に吹きかけると、感ガス体の抵抗値Ｒｓが低下することになる。０．５ｓｅｃ毎に求める今回のサンプリングで求めた抵抗値Ｒｓと前回のサンプリングで求めたＲｓ’の比が０．９６以下となると、マイコン５は調整ガスが吹きかけられたと検知する。
例えば、調整ガスの検知から１ｓｅｃ経過時点で、マイコン５は出力ポートＯ１から出力されるパルス信号のローレベル期間を７５μｓｅｃに切り替え、周期はそのままでトランジスタＱ１のオンデューティを７５μｓｅｃとする。これによりトランジスタＱ１を通じてヒータ２に印加される平均電圧が略０．３Ｖに低下し、ヒータ２の発熱量が低下する。従って金属酸化物半導体ガスセンサ３は高温状態から低温加熱状態へ移行することになる。
さて、高温状態から低温加熱状態への切り替え開始時で且つトランジスタＱ１がオフしているタイミングにおいて、マイコン５は金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の両端電圧Ｖｓを入力ポートＩ１に取り込み、この取り込んだ電圧Ｖｓ及び負荷抵抗値、電源電圧値から金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の基準抵抗値Ｒ０を演算する。
低温加熱状態への移行開始から金属酸化物半導体ガスセンサ３の抵抗値が安定するまでの過渡期間、例えば２ｓｅｃ経過後で且つトランジスタＱ１がオフしているタイミングにおいて、マイコン５は金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の両端電圧Ｖｓを入力ポートＩ１に取り込み、この取り込んだ電圧Ｖｓ及び負荷抵抗値、電源電圧値から金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の抵抗値Ｒｓを演算し、更にこの抵抗値Ｒｓと基準抵抗値Ｒ０の比Ｒｓ／Ｒ０を求め、Ｒｓ及びＲ０の値とともに基準値データとしてＥＥＰＲＯＭ６に格納する。これにより、口臭検査装置の被検知対象ガスである口臭要因ガス成分の濃度を検知するための基準値が設定される。
上記の調整モードが終了すると、マイコン５は待機状態に戻ることになる。そして調整端子ＡＤＪと、グランド間の接続が解除された後、スタートスイッチＳＷがオン操作されれば、マイコン５は通常動作モードの検知動作を開始することになる。
次に、上述の基準値データがＥＥＰＲＯＭ６に登録された本実施形態が口臭検査に実際に使用される場合の動作を説明する。
既に電池電源１が接続されてマイコン５が待機の状態にあるとし、この待機状態時にスタートスイッチＳＷがオン操作され、入力ポートＩ２がハイレベルに立ち上がると、マイコン５は初期化処理後、通常動作モードによる動作を開始し、まずＥＥＰＲＯＭ６に登録しているデータを読み出して内蔵ＲＡＭに格納し、口臭強度の検知に用いる基準値を設定する。
通常動作モードが開始されると、調整モード時と同様に、マイコン５は出力ポートＯ１から周期が８．２ｍｓｅｃで、ローレベル期間が９６０μｓｅｃのパルス信号を発生させる。
従って、トランジスタＱ１が９６０μｓｅｃのオンデューティで且つ周期８．２ｍｓｅｃでオンオフし、オン期間に金属酸化物半導体ガスセンサ３のヒータ２に電池電源１より電力を供給し、上述と同様に金属酸化物半導体ガスセンサ３を高温状態とする。そして例えば０．５ｓｅｃ毎にトランジスタＱ１のオフのタイミングでマイコン５は感ガス体の両端電圧をサンプリングして、感ガス体の抵抗値Ｒｓを計算するとともに、今回のサンプリングにより求めた抵抗値Ｒｓと前回のサンプリングにより求めた抵抗値Ｒｓ’の比を０．５ｓｅｃ毎に演算する。
高温状態下で被検知対象の人が呼気を金属酸化物半導体ガスセンサ３に吹きかけると、呼気には水蒸気やガス成分が含まれているため感ガス体の抵抗値Ｒｓが低下することになり、０．５ｓｅｃ毎に求める今回のサンプリングで求めた抵抗値Ｒｓと前回のサンプリングで求めたＲｓ’の比が０．９６以下となると、マイコン５は呼気が吹きかけられたと検知する。
ここで、マイコン５は上記の呼気検知直後に雰囲気の汚染（大気汚染）の検知判断を行って、雰囲気が汚染していると検知判断した場合には呼気検知動作を中断する。つまり図２に示すように呼気検知開始時点ｔａの直後のサンプリング時に検知した金属酸化物半導体ガスセンサ３の感ガス体の抵抗値Ｒｓと調整モード時に検知してＥＥＰＲＯＭ６に格納した基準抵抗値Ｒ０との比を求め、その求めた値が所定値（例えば０．２）より小さい場合と、上昇傾向で有る場合、つまり抵抗値Ｒｓが上昇する清浄方向である場合には、口臭の検知が不可能な汚染状態にあると判断して、マイコン５は検知動作を停止して待機状態に戻るとともに、ＬＣＤ４に大気汚染状態であることを表示させる。図２はこの大気汚染判断の模式図を示しており、図中Ａ、Ａ’の曲線は大気の汚染が少ない場合の呼気検知のタイミングｔａからのＲｓ／Ｒ０の変化を示し、Ｂは大気汚染状態のＲｓ／Ｒ０の変化を示し、Ｃは大気汚染度合がより高く、呼気を吹きかけたことにより、Ｒｓ／Ｒ０の値が清浄方向を示す場合を示しており、αが呼気検知限界、βが大気汚染検知限界点を示している。
さて、大気の汚れ判定が良である場合には、マイコン５は呼気検知から例えば１ｓｅｃ経過時点で、周期はそのままで、トランジスタＱ１のオンデューティを７５μｓｅｃとするパルス信号を出力ポートＯ１より出力して金属酸化物半導体ガスセンサ３の温度を低温加熱状態へ移行させる。
この移行開始時点において、サンプリングした感ガス体の抵抗値を基準抵抗値Ｒ０’として内蔵ＲＡＭに格納し、以後０．５ｓｅｃ毎のサンプリングで求めた抵抗値Ｒｓとの比Ｒｓ／Ｒ０’を演算する。そして低温加熱状態移行開始から２ｓｅｃ経過時点で求めた演算値の、調整モードで求めた基準値（Ｒｓ／Ｒ０）に対する比率を求めてその比率の値から口臭強度を判定し、その口臭強度に応じたキャラクタをＬＣＤ４で表示させる。マイコン５はその後一定時間経過すると待機状態に戻ることになり、ＬＣＤ４の表示も消灯させる。
図３、図４は、スタートスイッチＳＷのオン操作時点ｔ１からのＲｓ／Ｒ０’の遷移状態を示している。図３では時点ｔ３から２ｓｅｃ経過時点ｔ４で求めたＲｓ／Ｒ０’の値が２５であること示し、図４では時点ｔ３から２ｓｅｃ経過時点ｔ４で求めたＲｓ／Ｒ０’の値が８であることを示している。
図３，図４の場合、ＥＥＰＲＯＭ６に格納した基準値Ｒｓ／Ｒ０が例えば１０で、時点ｔ４で求めたＲｓ／Ｒ０’の値が図３のように１０より大きい値の場合には口臭無しと判断され、図４のように１０より小さい値を示す場合には口臭ありと判断され、マイコン５は更に口臭強度を求めた値Ｒｓ／Ｒ０’と基準値Ｒｓ／Ｒ０に基づいて演算して口臭強度に対応したキャラクタをＬＣＤ４に表示させるのである。口臭が無い場合にもそれに対応したキャラクタをＬＣＤ４で表示させる。尚、図３および図４中ｔ２は呼気検知時点を示す。
ところで、官能試験によりランク１：口臭を感じない、ランク２：弱い口臭を感じる、ランク３：口臭を感じる、ランク４：強い口臭を感じる、の４段階評価で各ランクに属すると判定された５名ずつ、合計２０名の被験者について、口臭検査装置における金属酸化物半導体ガスセンサ３の抵抗値の比Ｒｓ／Ｒ０’を求めてみると、図５に示すように各ランク１〜４毎にばらつきがあることが判る。つまり、口臭検査装置にて口臭要因ガス成分の濃度を適正に検知するためには、調整モードにおける基準値の設定が重要となる。
そこで、官能試験でランク３に属すると判定された５名の被験者に対して、調整ガスをメチルメルカプタンのみの単体ガス、メチルメルカプタンとメタンとの混合ガス、メチルメルカプタンとエチレンとの混合ガスとして各々基準値を設定し、各調整ガスによって調整された口臭検査装置による検査結果と官能試験との相関を調べた結果を図６Ａ〜６Ｃに示す。尚、図６Ａ〜６Ｃにおける横軸の表示レベル１〜４は上記官能試験のランク１〜４に対応している。
調整ガスをメチルメルカプタンのみの単体ガスとした場合、図６Ａに示すように口臭検査装置による検査結果と官能試験との相関が悪く、実用にはならない。調整ガスをメチルメルカプタンとメタンとの混合ガスとした場合、図６Ｂに示すようにメチルメルカプタン単体よりはよいが、それでも口臭検査装置による検査結果と官能試験との相関が悪く、これも実用には適さない。
一方、調整ガスをメチルメルカプタンとエチレンとの混合ガスとした場合、図６Ｃに示すように口臭検査装置による検査結果と官能試験との相関が非常に良く、充分に実用レベルに達していることが判る。メチルメルカプタンとエチレンとの混合ガスを調整ガスとして用いれば官能試験との相関が良くなることが判ったので、次にメチルメルカプタンとエチレンとの混合比について検討した結果を図７Ａ〜７Ｄ、図８Ａ〜８Ｄおよび図９Ａ〜９Ｄを参照して説明する。
まず、メチルメルカプタン０．７ｐｐｍとエチレン１０ｐｐｍとを混合した調整ガスにより調整された口臭検査装置では、図７Ｃに示すようにランク３の被験者との間では非常によい相関がとれているが、それ以外のランク１，２，４では相関があまり良くない。また、メチルメルカプタン０．７ｐｐｍとエチレン３ｐｐｍとを混合した調整ガスにより調整された口臭検査装置では、図８Ａ〜８Ｄに示すように各ランク１〜４の被験者について相関があまり良くない。それに対してメチルメルカプタン０．７ｐｐｍとエチレン７ｐｐｍとを混合した調整ガスにより調整された口臭検査装置では、図９Ａ〜９Ｄに示すように各ランク１〜４の被験者との間で非常によい相関がとれている。故に、メチルメルカプタンとエチレンとの混合比を１：１０とした調整ガスで調整すれば、官能試験との相関が非常によい口臭検査装置及びその調整方法を実現することができる。
上述のように、本実施形態の口臭検査装置及びその調整方法においては、調整モードにおいてメチルメルカプタンとエチレンとを１：１０の混合比で混合した調整ガスを用いて口臭検査のための基準値を設定しているので、官能試験との相関が非常によい調整を行うことができ、メチルメルカプタンのみで調整を行っていた従来例とは異なり、歯周病に限らず、食事や喫煙といった日常生活の生活習慣、健康状態等によって短期的及び若しくは長期的に変動する種々の口臭要因ガス成分を検知して口臭の検査を適正に行うことができるという利点がある。
ところで、本実施形態においては、高温状態下で呼気を金属酸化物半導体ガスセンサ３に吹きかけたときの抵抗値の変化を低温加熱状態へ移行させるタイミングのトリガとすることにより、低温加熱状態に移行させるタイミングを容易に決定できるようにしている。そのため、調整モードにおいてメチルメルカプタンのみから成る調整ガスを用いた場合には、図１０に示すように０．５ｓｅｃ毎に求める今回のサンプリング（時点ｔ３）で求めた抵抗値Ｒｓと前回のサンプリング（時点ｔ２）で求めたＲｓ’の比が０．９６より大きくなって、マイコン５は調整ガスが吹きかけられたと検知できない場合がある。つまり、メチルメルカプタンのみから成る調整ガスでは、高温状態から低温過熱状態へ移行させるタイミングのトリガがかからず、調整が正常に行えない虞がある。
それに対して、本実施形態のようにメチルメルカプタンとエチレンとを混合した調整ガスを用いれば、図１１に示すように０．５ｓｅｃ毎に求める今回のサンプリング（時点ｔ３）で求めた抵抗値Ｒｓと前回のサンプリング（時点ｔ２）で求めたＲｓ’の比が０．９６以下となって、マイコン５は調整ガスが吹きかけられたと検知できる。このように調整ガスとしてメチルメルカプタンとエチレンとを混合した調整ガスを用いることによって、高温状態から低温過熱状態へ移行させるタイミングのトリガが必ずかかることとなり、調整が常に正常に行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の口臭検査装置の一実施形態の具体回路図である。
図２は、口臭検査装置の大気汚染検知の動作説明用タイミングチャートである。
図３は、口臭無し時の金属酸化物半導体ガスセンサの動作説明用タイミングチャートである。
図４は、口臭有り時の金属酸化物半導体ガスセンサの動作説明用タイミングチャートである。
図５は、官能試験と金属酸化物半導体ガスセンサとの抵抗値変化との相関を示すグラフである。
図６Ａは、メチルメルカプタンのみから成る調整ガスと官能試験との相関を示す図であり、図６Ｂはメチルメルカプタンとメタンとの混合ガスから成る調整ガスと官能試験との相関を示す図であり、図６Ｃはメチルメルカプタンとエチレンとの混合ガスから成る調整ガスと官能試験との相関を示す図である。
図７Ａ〜７Ｄは、調整ガスの混合比の検討結果を示す図である。
図８Ａ〜８Ｄは、調整ガスの混合比の検討結果を示す図である。
図９Ａ〜９Ｄは、調整ガスの混合比の検討結果を示す図である。
図１０は、メチルメルカプタンのみから成る調整ガスによって調整を行う場合の動作説明用のタイミングチャートである。
図１１は、メチルメルカプタンとエチレンの混合ガスから成る調整ガスによって調整を行う場合の動作説明用のタイミングチャートである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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