JP2023150732A - 呼気成分測定装置、呼気成分測定方法、及び呼気成分測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化の抑制を可能とする。【解決手段】呼気成分測定装置は、導入口から導入される気体を収容する収容部と、収容部の体積を変更させる体積変更部と、収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力するセンサ部とを備える。呼気成分測定装置は、体積変更部を作動させて収容部の体積が変更させられたときのセンサ部の出力値に基づいて導入口から導入された気体中の測定対象成分の濃度の測定を行う測定部を備える。呼気成分測定装置は、測定部による測定前及び測定後の少なくとも一方に体積変更部を作動させる制御部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、呼気成分測定装置、呼気成分測定方法、及び呼気成分測定プログラムに関するものである。

特許文献１には、呼気分析装置が開示されている。

呼気分析装置は、呼気流路内を換気して結露を除去するために、呼気流路内を負圧にするブロワが設けられている。

特開２０２０－２０１１９４号公報

しかしながら、上述の呼気分析装置にあっては、呼気流路内を換気するために測定対象成分の濃度の測定に不要なブロワを設ける必要がある。

このため、装置の大型化を招いていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、装置の大型化の抑制を可能とする。

本発明のある態様の呼気成分測定装置は、導入口から導入される気体を収容する収容部と、前記収容部の体積を変更させる体積変更部と、前記収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力するセンサ部とを備える。呼気成分測定装置は、前記体積変更部を作動させて前記収容部の体積が変更させられたときの前記センサ部の出力値に基づいて前記導入口から導入された気体中の前記測定対象成分の濃度の測定を行う測定部を備える。呼気成分測定装置は、前記測定部による測定前及び測定後の少なくとも一方に前記体積変更部を作動させる制御部を備える。

この態様によれば、測定対象成分の濃度の測定に用いる体積変更部を利用することで、新たにブロワを設けることなく、測定時以外に内部の気体を排出することができる。

このため、内部と外部との間で気体を出し入れする為に、測定対象成分の濃度の測定に不要なブロワ等の換気のための専用部品を設けなければならない場合と比較して、装置の大型化を抑制することが可能となる。

また、体積変更部を作動して内部と外部との間で気体を出し入れすることによって、内部に残存した気体の成分が測定結果に与える影響を抑制することが可能となる。

図１は、一実施形態に係る呼気成分測定装置を備えた呼気成分測定システムを示す説明図である。 図２は、一実施形態に係る呼気成分測定装置の内部を示す模式図である。 図３は、一実施形態に係る呼気成分測定装置の本体ユニットからセンサカートリッジユニットを取り外した状態を示す図である。 図４は、一実施形態に係る呼気成分測定装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。 図５は、一実施形態に係る呼気成分測定装置の本体ユニットにセンサカートリッジユニットを取付けた状態を示すハードウエア構成の一例を示す図である。 図６は、一実施形態に係る呼気成分測定装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 図７は、一実施形態に係る呼気成分測定装置において流体の流れを示す説明図である。 図８は、一実施形態に係る呼気成分測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、図８に続くフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

図１は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０を備えた呼気成分測定システム１２を示す説明図である。

呼気成分測定システム１２は、一例として、被験者の気体である呼気に含まれる呼気成分における測定対象成分の濃度を管理者が管理できるようにするシステムである。

管理者としては、一例として、運送会社の管理部門の管理者が挙げられる。また、被験者としては、一例として、トラックの運転手が挙げられる。

なお、本実施形態では、管理者が運送会社の管理部門の管理者とするとともに、被験者がトラックの運転手の場合を例に挙げて説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。

例えば、管理者をタクシー会社の管理者とし、被験者をタクシードライバとしてもよい。また、管理者を鉄道会社の管理者とし、被験者を電車の運転手としてもよい。さらに、管理者を航空会社の管理者とし、被験者をパイロットとしてもよい。

呼気成分測定システム１２は、呼気成分測定装置１０と、呼気成分測定装置１０と通信可能に接続される携帯端末１４と、携帯端末１４と通信可能に接続される管理装置１６とを備える。

呼気成分測定装置１０は、呼気成分測定プログラムに従って動作する。携帯端末１４は、当該携帯端末１４にインストールされたアプリケーションプログラムに従って動作する。呼気成分測定装置１０と携帯端末１４とは、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）通信機能によって互いに通信する。

管理装置１６は、一例として、パーソナルコンピュータで構成され、パーソナルコンピュータが管理プログラムに従って動作することで管理装置１６が構成される。管理装置１６は、インターネット等のコンピュータネットワーク１８を介して、携帯端末１４と接続され、管理装置１６は、携帯端末１４との間でデータの遣り取りを行う。

これにより、呼気成分測定装置１０で測定された測定結果は、ＢＬＥ通信によって携帯端末１４へ送られ、当該携帯端末１４に記録及び管理される。また、携帯端末１４に送られた測定結果は、コンピュータネットワーク１８を介して管理装置１６へ送られ、管理装置１６に記録及び管理される。

図２は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０の内部を示す模式図である。図３は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０の本体ユニット２０からセンサカートリッジユニット２２を取り外した状態を示す図である。

図２及び図３に示すように、呼気成分測定装置１０は、本体ユニット２０と、本体ユニット２０に脱着自在に取り付けられるセンサカートリッジユニット２２とを備える。

呼気成分測定装置１０は、縦長矩形状の筐体２３を備える。筐体２３は、本体ユニット２０の本体筐体２０Ａと、センサカートリッジユニット２２のカートリッジ筐体２２Ａとを含む。

本体筐体２０Ａの背面には、図示しない識別コードが印刷されている。この識別コードは、呼気成分測定装置１０毎に異なり、識別コードから、どの呼気成分測定装置１０であるかを特定することができる。

（センサカートリッジ）
センサカートリッジユニット２２には、カートリッジ基板３０が設けられている。カートリッジ基板３０には、円筒状の取込部３２が設けられている。取込部３２は、センサカートリッジユニット２２のカートリッジ筐体２２Ａに設けられた図示しない開口部を介して外部と連通する。

取込部３２には、一例として、図示しないマウスピースを交換自在に取り付け可能である。マウスピースは、円筒状に形成され、例えば、被験者がマウスピースをくわえて呼気を吹き付けた際に、被験者の呼気を取込部３２に案内する。

取込部３２は、呼気導入口を構成する。

取込部３２は、パイプ３４を介して、測定センサ３６の第一接続部３８にされている。測定センサ３６からは、接続ノズル４０が延出する。接続ノズル４０の先端部は、カートリッジ基板３０の端縁から突出するとともに、センサカートリッジユニット２２から突出する。

測定センサ３６は、測定対象成分の濃度を測定するセンサである。

測定センサ３６は、測定対象成分の濃度を測定するセンサ部を構成する。測定センサ３６は、エアバレル６２を有する収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力する。収容部は、取込部３２、パイプ３４、接続ノズル４０、後述するチューブホルダ５２、第一チューブ６４、エアバレル６２を含んで構成される。

測定対象成分としては、気体である呼気に含まれるアセトン成分、メチルメルカプタンなどの口臭要因ガス成分、又はアルコール成分が挙げられる。

測定センサ３６を、アセトン成分を測定するセンサで構成した場合、測定センサ３６は、呼気に含まれるアセトンの濃度を測定する。これにより、一例として、体脂肪の燃焼度合いを計測することができる。

また、測定センサ３６をメチルメルカプタンなどの口臭要因ガス成分を測定するセンサで構成した場合、測定センサ３６は、呼気に含まれる口臭要因ガスの濃度を測定する。これにより、一例として、口臭検査を行うことができる。

そして、測定センサ３６を、アルコール成分の濃度を測定するセンサで構成した場合、測定センサ３６は、呼気に含まれるアルコールの濃度を測定する。これにより、一例として、運転前のアルコール検査を行うことができる。

本実施形態の測定センサ３６は、アルコール成分の濃度を測定するセンサで構成され、測定センサ３６で測定する測定対象成分は、アルコール成分である。

測定センサ３６は、燃料電池ガスセンサで構成される。燃料電池ガスセンサは、検出したアルコール成分の濃度に応じた電圧を発生する。この電圧を測定することで、気体である流体に含まれるアルコール成分の濃度を測定することができる。

ここで、測定対象成分が含まれる流体としては、空気が挙げられる。本実施形態で説明する流体は、空気を示す。

測定センサ３６は、アルコール成分との化学反応を利用してアルコール成分の濃度を測定する。このため、測定センサ３６には、使用期間を制限する為のセンサ寿命が定められている。測定センサ３６の使用期間がセンサ寿命を経過した場合、センサカートリッジユニット２２を交換することで、センサカートリッジユニット２２に内蔵された測定センサ３６を交換することができる。

カートリッジ基板３０には、測定センサ３６の使用期間を管理する為の情報を記憶する記憶部であるセンサ用メモリ４４が実装されている。

センサ用メモリ４４には、測定センサ３６の使用を開始した日時を示す使用開始日時が記憶される。

また、カートリッジ基板３０には、温度に応じて抵抗値が変化する温度センサを構成する図示しないサーミスタ等の電子部品が実装されている。

測定センサ３６、センサ用メモリ４４、及びサーミスタは、カートリッジ基板３０に形成されたプリント配線を介して、カートリッジ側コネクタ４６の接触子に接続されている。カートリッジ側コネクタ４６は、カートリッジ基板３０の端縁に沿って配置されている。

（本体ユニット）
本体ユニット２０には、本体基板５０が設けられている。本体基板５０の端縁には、チューブホルダ５２と、本体側コネクタ５４とが設けられている。また、本体基板５０には、ポンプ部５６と圧力センサ５８とが設けられている。

ポンプ部５６は、ソレノイド６０とエアバレル６２とで構成される。

チューブホルダ５２には、センサカートリッジユニット２２を本体ユニット２０に取り付けた取付状態において、センサカートリッジユニット２２より延出した接続ノズル４０が離脱可能に接続される。また、本体側コネクタ５４には、取付状態において、センサカートリッジユニット２２に設けられたカートリッジ側コネクタ４６が離脱可能に接続される。

チューブホルダ５２からは第一チューブ６４が延出する。第一チューブ６４は、ポンプ部５６を構成するエアバレル６２に接続されている。エアバレル６２から第二チューブ６６が延出しており、第二チューブ６６は、圧力センサ５８に接続されている。

これにより、取付状態において、センサカートリッジユニット２２の取込部３２、パイプ３４、測定センサ３６、接続ノズル４０、本体ユニット２０のチューブホルダ５２、及び第一チューブ６４によって流体が通流する通路６８が形成される。また、エアバレル６２と圧力センサ５８とを接続した第二チューブ６６によって、圧力伝達路７０が形成される。

エアバレル６２は、収縮及び拡張が可能な容器状に形成されている。エアバレル６２は、内部空間を介して、第一チューブ６４と第二チューブ６６と連通する。これにより、第一チューブ６４内の圧力は、エアバレル６２の内部空間及び第二チューブ６６を介して、圧力センサ５８に伝達される。

ソレノイド６０は、作動軸６０Ａがエアバレル６２に連結されている。ソレノイド６０が作動軸６０Ａを押し出すと、エアバレル６２が収縮し、通路６８に正圧を発生する。ソレノイド６０が作動軸６０Ａを後退すると、エアバレル６２が膨張し、通路６８に負圧を発生する。

エアバレル６２は、呼気導入口である取込部３２から内部に導入される呼気を収容する呼気収容部を構成する。ソレノイド６０は、収容部（呼気収容部）であるエアバレル６２の体積を変更させる体積変更部を構成する。

本体基板５０には、制御部７４が設けられている。制御部７４は、電子回路で構成され、電子回路は、図示しない乾電池で作動する。

制御部７４は、ソレノイド６０を作動させてエアバレル６２を有する収容部の体積が変更させられたときの測定センサ３６の出力値に基づいて取込部３２から導入された気体の測定対象成分の濃度の測定を行う。すなわち、制御部７４は、測定部を構成する。また、制御部７４は、測定部による測定前又は測定後にソレノイド６０を作動させる。

制御部７４は、本体基板５０に形成されたプリント配線を介して、本体側コネクタ５４の接触子に接続されている。制御部７４は、各コネクタ４６、５４を介して、センサカートリッジユニット２２のカートリッジ基板３０に形成された電子回路と電気的に接続される。

（ハードウエア構成）
図４は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。図５は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０の本体ユニット２０にセンサカートリッジユニット２２を取付けた状態を示すハードウエア構成の一例を示す図である。

呼気成分測定装置１０は、被験者の呼気における測定対象成分の濃度を測定するためのコンピュータで構成される。

図４及び図５に示すように、呼気成分測定装置１０は、本体ユニット２０の制御部７４を構成するプロセッサ１００を中心に構成されている。プロセッサ１００には、記憶部１０２、入力部１０４、表示部１０６、音報知部１０８、通信部１１２、及び駆動部１１４が接続されている。

また、プロセッサ１００には、センサカートリッジユニット２２に設けられた測定センサ３６、センサ用メモリ４４、及び温度センサ１２０が、各コネクタ４６、５４を介して接続される。

プロセッサ１００としては、汎用プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、又はＤＳＰ（digital signal processor）などが挙げられる。また、プロセッサ１００としては、専用プロセッサであるＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などが挙げられる。

記憶部１０２は、記憶手段を構成する。この記憶部１０２は、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び記憶装置を含む。記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はフラッシュメモリ等で実現される。

本実施形態において、記憶部１０２は、ＥＥＰＲＯＭ１２２及びＲＡＭ１２４で構成される。

記憶部１０２を構成するＥＥＰＲＯＭ１２２には、呼気成分測定装置１０の処理手順を示す呼気成分測定プログラム、及び呼気成分測定プログラムで用いる閾値等を示すデータが記憶されている。

記憶部１０２は、制御部７４がソレノイド６０を作動させた回数に基づいて加算されたセンサ使用時間を記憶する。

プロセッサ１００は、この記憶部１０２に記憶された呼気成分測定プログラムに従って各処理を実行する。また、プロセッサ１００は、各処理を実行する際に使用するデータをＲＡＭ１２４に読み書きする。

入力部１０４は、プロセッサ１００への入力機器を構成し、入力機器としては、一例として、タクトスイッチ１２６が用いられる。

表示部１０６は、表示装置で構成され、表示装置としては、一例として、液晶表示板１２８（ＬＣＤ）が用いられる。

音報知部１０８としては、スピーカー又はブザーが挙げられ、本実施形態では、一例として、圧電ブザー１３０が用いられる。

通信部１１２は、データを送受信するためのインターフェースを構成する。通信部１１２は、プロセッサ１００と外部装置との間でデータの送受信を可能とする。通信部１１２としては、例えばＵＳＢ（universal serial bus）又はインターネット接続装置などが挙げられる。

本実施形態の通信部１１２は、一例として、ＢＬＥモジュール１３２で構成され、プロセッサ１００は、ＢＬＥモジュール１３２を介して携帯端末１４とＢＬＥ通信を行うことで、携帯端末１４との間でデータをやり取りする。

なお、通信部１１２がインターネット接続装置で構成される場合、通信部１１２は、インターネット網及び電話網などのネットワークを通じて、外部装置であるサーバなどからプログラム及び必要データを受信したり、測定結果を送信したりすることが可能である。

駆動部１１４は、駆動回路１３４で構成され、駆動回路１３４は、ソレノイド６０を駆動する。

測定センサ３６は、前述したように、燃料電池ガスセンサ１３６で構成される。センサ用メモリ４４は、センサカートリッジユニット２２に設けられたセンサ用のＥＥＰＲＯＭ１３８で構成される。温度センサ１２０は、前述したように、サーミスタ１４０で構成される。

（機能ブロック図）
図６は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図７は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０において流体の流れを示す説明図である。

図６に示すように、呼気成分測定装置１０のプロセッサ１００の制御によって実施される機能には、測定部１５０と、流体制御部１５２と、報知手段である報知部１５４と、加算部１５６とを備える。

呼気成分測定装置１０における各部の機能は、図４に示すように、プロセッサ１００が記憶部１０２から読み出した呼気成分測定プログラムを実行することで実現される。

（測定部）
測定部１５０は、ソレノイド６０を作動させてエアバレル６２を有する収容部の体積が変更させられたときの測定センサ３６の出力値に基づいて取込部３２から導入された気体の測定対象成分の濃度の測定を行う。

すなわち、測定部１５０は、呼気を通路６８内に導入するとともに通路６８内に導入した呼気の測定対象成分の濃度が測定センサ３６で測定されるようにソレノイド６０を制御する。

具体的に説明すると、図７に示すように、呼気成分測定装置１０に取り付けられた図示しないマウスピースから呼気が吹き付けられた際には、吹き付けられた呼気の圧力が、通路６８、エアバレル６２、及び圧力伝達路７０を介して、圧力センサ５８に伝達される。この呼気の圧力は、圧力センサ５８で測定される。

圧力センサ５８で測定された圧力が予め設定された基準圧に達した際に、プロセッサ１００は、ソレノイド６０を作動して、エアバレル６２を収縮及び拡張する。すると、マウスピースに吹き付けられた呼気は、通路６８内に導入されるとともに、測定センサ３６を通過する。このとき、測定センサ３６は、通過する呼気に含まれた測定対象成分の濃度を測定する。

ここで、測定対象成分はアルコール成分ある。このため、呼気に含まれるアルコール成分の濃度が測定センサ３６で測定される。

（流体制御部）
流体制御部１５２は、制御部７４を構成するプロセッサ１００によって構成される。流体制御部１５２は、測定部１５０による測定前又は測定部１５０による測定後に、通路６８内と外部との間で流体を出し入れするように、ソレノイド６０を制御する。また、流体制御部１５２は、測定部１５０による測定前および測定部１５０による測定後の双方に、通路６８内と外部との間で流体を出し入れするように、ソレノイド６０を制御してもよい。

具体的に説明すると、プロセッサ１００がソレノイド６０を制御してエアバレル６２を収縮すると、通路６８内の流体は、取込部３２を介して呼気成分測定装置１０の外部へ排出される。また、プロセッサ１００がソレノイド６０を制御してエアバレル６２を拡張すると、外部の流体が測定センサ３６を有する通路６８内に導入される。これにより、通路６８内の流体が入れ替えられる。

流体制御部１５２は、測定前にソレノイド６０を制御して通路６８内と外部との間で流体を出し入れする。これにより、測定部１５０による測定を開始する前に通路６８内の流体を入れ替える。

流体制御部１５２は、通路６８内の流体に含まれる測定対象成分の濃度が所定値以上となり、測定センサ３６の出力値が所定値以上となった場合にソレノイド６０を制御する。

これにより、呼気成分測定装置１０は、測定前に体積変更部であるソレノイド６０を制御して、呼気導入口である取込部３２を介して流体を内部と外部との間で出し入れする測定前出入動作を行う。

具体的に説明すると、測定部１５０による測定を開始する測定前において、通路６８内の流体に含まれる測定対象成分の濃度が所定値以上の場合にソレノイド６０を制御し、測定対象成分の濃度が所定値未満の場合にはソレノイド６０を制御しない。

測定対象成分の濃度が所定値以上であるか否かの判断には、測定センサ３６の出力値を利用することができる。測定センサ３６を利用して測定対象成分の濃度が所定値以上であるか否かを判断する際には、ソレノイド６０を作動しない状態において、測定センサ３６で測定した測定値が用いられる。

そして、通路６８内の流体に所定値以上の濃度の測定対象成分が含まれる場合には、ソレノイド６０を制御して、通路６８内の流体を入れ替える。

また、流体制御部１５２は、測定前にソレノイド６０を制御する場合、通路６８内の流体に含まれる測定対象成分の濃度が所定値未満になるまでソレノイド６０の制御を繰り返す。

流体制御部１５２は、通路６８内の流体の測定対象成分の濃度が所定値未満になった場合に測定部１５０による測定を実施する。

また、流体制御部１５２は、測定後にソレノイド６０を制御する。

具体的に説明すると、呼気成分測定装置１０は、測定後に体積変更部であるソレノイド６０を作動させ、呼気導入口である取込部３２を介して流体を内部と外部との間で出し入れする測定後出入動作を行う。

これにより、流体制御部１５２は、測定部１５０による測定によって通路６８内に滞留した流体を外部の流体と入れ替える。

（報知部）
報知部１５４は、測定前出入動作でソレノイド６０を作動した場合に、メッセージを報知するように表示部１０６を制御する。

報知するメッセージとしては、一例として、前回の被験者の呼気が残っていた旨を伝えるメッセージ、又は呼気成分測定装置１０の保管環境が悪い旨を伝えるメッセージが挙げられる。

また、測定前出入動作でソレノイド６０を所定回数以上作動した場合にメッセージを報知するように表示部１０６を制御する。

この場合、報知するメッセージとしては、一例として、呼気成分測定装置１０の保管環境が悪い旨を伝えるメッセージ、又は使用環境が悪い旨を伝えるメッセージが挙げられる。

（加算部）
加算部１５６は、測定前出入動作でソレノイド６０を作動した作動回数を、測定対象成分の濃度を測定する測定センサ３６の使用期間の計算に用いる測定回数に加算することによってセンサ使用時間を加算する。

通路６８内の流体を入れ替える動作においても、測定センサ３６は流体に晒され、測定センサ３６の精度を維持する為に規定されたセンサ寿命を消耗し得る。このため、本実施形態では、測定前出入動作でソレノイド６０を作動した作動回数を測定回数に加算する。

センサ使用時間を累積する方法としては、本実施形態で示すように、センサ使用回数を累積してセンサ使用時間を算出する方法と、センサ使用時間を累積する方法が挙げられる。

センサ使用時間を累積する場合について具体的に説明する。

センサ使用時間を累積する場合、測定センサ３６がアルコール成分を含んだ気体（呼気ガスのみも含む）に暴露された時間の累積値をセンサ使用時間とする。そして、センサ使用時間が、予め定めた閾値を超えた場合に、測定センサ３６が寿命であることを報知する。

本実施形態では、測定前出入動作又は測定後出入動作の直前にアルコール成分の濃度が所定値以上であることを検知した場合には第１所定値をセンサ使用時間に加算する。

また、測定前出入動作又は測定後出入動作の直前にアルコール濃度が所定値未満の場合には、第１閾値よりも小さい値である第２所定値をセンサ使用時間に加算する。

これにより、測定センサ３６がアルコールに暴露された時間及びアルコール濃度の低い空気に晒された時間を推定し、推定した時間をセンサ使用時間に加算する。

次に、センサ使用時間の利用例について説明する。

センサ使用時間は、特許第６２２９８３６号に記載されたセンサ使用時間を用いることができる。

すなわち、圧力センサ５８の出力から呼気が吹き付けられたこと検出した時刻から、測定センサ３６が測定対象成分のガスの濃度に対して単調非減少となる時間である復帰時間が経過した時刻までの経過時間を計時する。計時した経過時間をセンサ使用時間に逐次加算する。

そして、センサ使用時間が、予め定めた所定の閾値を超えたと判定した場合に、測定センサ３６の交換をすべきであると判定し、その旨を報知する。

ガス濃度は、測定センサ３６が出力した測定対象成分のガスの濃度に応じた電気信号の値が当該電気信号のピーク値の所定の閾値以下である場合に、ピーク値及び測定センサ３６が出力した測定対象成分のガスの濃度に応じた電気信号の値に基づいて計測する。

また、センサ使用時間であるところの測定センサ３６が外気に曝露された時間に応じた値の総和を、測定センサ３６の交換の通知を行う所定の値で除算して得られる割合を、劣化の度合いとして算出し、算出された劣化の度合いを報知してもよい。

さらに、センサ用メモリ４４に記憶された使用開始日時とセンサ使用時間とに基づいて、測定センサ３６の使用期間が所定の値を超えたと判定した場合に測定センサ３６の交換をすべきであると判定し、これを報知してもよい。

（動作説明）
次に、呼気成分測定装置１０の動作を、図８及び図９を用いるとともに、プロセッサ１００が実行する処理手順に従って説明する。また、プロセッサ１００が記憶部１０２に記憶された呼気成分測定プログラムに従って動作することにより呼気成分測定方法が実施される。

なお、記憶部１０２のＲＡＭ１２４には、ソレノイド６０の作動回数を記憶する為の領域が「Ｎ」として確保される。また、記憶部１０２のＲＡＭ１２４には、測定センサ３６による測定回数を記憶する為の領域が「Ｓ」として確保される。

また、「Ｓ」に記憶される測定回数は、呼気成分測定処理以外の処理において、測定センサの使用期間の計算に用いられる。そして、使用期間が予め定められたセンサ寿命を超えた場合には、当該測定センサ３６の使用が禁止される。

図８は、一実施形態に係る呼気成分測定装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。図９は、図８に続くフローチャートである。

プロセッサ１００が呼気成分測定プログラムに従って動作し呼気成分測定処理を実行すると、プロセッサ１００は、呼気成分測定装置１０に設けられたタクトスイッチ１２６がオン操作されることによって電源がオンされたか否かを判断する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、電源がオンされていない場合には、プロセッサ１００は、電源がオンされるまでステップＳ１で待機する。

ステップＳ１において、電源がオンされた場合、プロセッサ１００は、記憶部１０２に確保された「Ｎ」を「０」にする（ステップＳ２）。そして、プロセッサ１００は、測定センサ３６からの電圧を検出して測定対象成分の濃度を測定し、測定した測定対象成分の濃度が予め定められた所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

ここで、所定値としては、一例として、測定対象成分の濃度であるアルコール成分の濃度が自動車の運転に適さない濃度を示す値が挙げられる。

測定対象成分の濃度が所定値未満の場合、通路６８内の流体に含有されたアルコール成分の濃度は、自動車の運転に適さない濃度未満である。このため、後述する測定処理においてアルコール成分を含まない呼気を測定した場合に、測定されるアルコール成分の濃度が所定値以上になることは少なく、誤検知が生ずる虞は少ない。

このため、ステップＳ３において、測定対象成分の濃度が所定値未満であり、測定センサ３６の出力値が所定値未満の場合、プロセッサ１００は、測定処理を実行する（ステップＳ９）。

一方、ステップＳ３において、測定対象成分の濃度が所定値以上の場合、測定処理において誤検知が生ずる恐れがある。

このため、ステップＳ３において、測定対象成分の濃度が所定値以上であり、測定センサ３６の出力値が所定値以上の場合、プロセッサ１００は、駆動部１１４に駆動信号を出力してソレノイド６０を作動する（ステップＳ４）。これにより、測定前においてソレノイド６０を作動して通路６８内と外部との間で流体を出し入れする。

具体的に説明すると、駆動信号を受けたソレノイド６０は、作動軸６０Ａを押し出した後に後退する。ソレノイド６０が作動軸６０Ａを押し出すと、エアバレル６２が収縮し、エアバレル６２内の流体が通路６８内に供給される。すると、通路６８内の流体が取込部３２を介して呼気成分測定装置１０の外部へ排出される。

そして、ソレノイド６０が作動軸６０Ａを後退すると、エアバレル６２が拡張し、通路６８内に負圧が発生する。すると、外部の空気が測定センサ３６を有する通路６８内に導入される。

これにより、通路６８内の空気が入れ替えられる。

そして、プロセッサ１００は、「Ｎ」に１を加えてソレノイド６０の作動回数を加算した後（ステップＳ５）、「Ｎ」が６以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。

「Ｎ」が６を超えていた場合、測定前に通路６８内の流体を５回入れ替えても測定対象成分の濃度が所定値未満にならず、何らかの異常の発生が予測される。

このため、ステップＳ６において、「Ｎ」が６を超えていた場合、プロセッサ１００は、当該呼気成分測定装置１０の電源をオフして（ステップＳ１５）、当該呼気成分測定処理を終了する。

なお、本実施形態では、ステップＳ６において、「Ｎ」が６を超えているか否かを判断したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。「Ｎ」と比較する数値は、６以外の数値であってもよく、任意に定めることができる。

一方、ステップＳ６において、「Ｎ」が６以下の場合、プロセッサ１００は、「Ｎ」が２以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。

「Ｎ」が２以上の場合、測定前に通路６８内の流体を入れ替えても、測定対象成分の濃度が所定値未満になっていない。

この場合、呼気成分測定装置１０の近くにアルコールを含む例えば除菌シートが配置され、呼気成分測定装置１０が除菌シートからのアルコール成分に晒されたことが考えられる。

呼気成分測定装置１０が除菌シートからのアルコール成分に晒される場面としては、呼気成分測定装置１０を除菌シートと共に保管場所に保管した場合が挙げられる。この場合、呼気成分測定装置１０の保管環境が悪いと考えられる。

また、呼気成分測定装置１０が除菌シートからのアルコール成分に晒される場面としては、呼気成分測定装置１０を使用する際に、近くに除菌シートがある場合が挙げられる。この場合、呼気成分測定装置１０の使用環境が悪いと考えられる。

このため、ステップＳ７において、「Ｎ」が２以上の場合、プロセッサ１００は、呼気成分測定装置１０の保管環境又は使用環境が悪い旨のメッセージを表示部１０６に表示することで、メッセージを被験者に報知する（ステップＳ８）。

なお、本実施形態では、ステップＳ７において、「Ｎ」が２以上であるか否かを判断したが、本実施形態は、これに限定されるものではない。「Ｎ」と比較する数値は、２以外の数値であってもよく、任意に定めることができる。

そして、プロセッサ１００は、ステップＳ３以降を実行することで、通路６８内の流体に含まれる測定対象成分の濃度が所定値未満になるまでソレノイド６０の作動（ステップＳ４）を繰り返す。

ステップＳ９において、プロセッサ１００は、被験者の呼気の測定対象成分の濃度を測定する。

すなわち、ソレノイド６０を作動して通路６８内に呼気を導入するとともに、通路６８内に導入した呼気の測定対象成分の濃度を測定する。

具体的に説明すると、プロセッサ１００は、図７に示すように、呼気成分測定装置１０に取り付けられた図示しないマウスピース内に吹き付けられた呼気の圧力を圧力センサ５８で測定する。この圧力センサ５８で測定された圧力が予め設定された基準圧に達した場合、プロセッサ１００は、ソレノイド６０を作動してエアバレル６２を収縮及び拡張する。このとき、プロセッサ１００は、測定回数を示す「Ｓ」に１を加える。

これにより、マウスピースに吹き付けられた呼気を通路６８内に導入し、通路６８内に導入された呼気に含まれるアルコール成分の濃度を測定センサ３６で測定する。

そして、プロセッサ１００は、測定センサ３６による測定結果を、一例として、表示部１０６に表示する。また、プロセッサ１００は、一例として携帯端末１４から取得した時刻に関連付けて記憶部１０２に記憶するとともに、通信部１１２を介して携帯端末１４へ送信する。すると、測定結果は、携帯端末１４から管理装置１６へ送られ、管理装置１６に記録及び管理される。

次に、プロセッサ１００は、駆動部１１４に駆動信号を出力してソレノイド６０を作動する（ステップＳ１０）。なお、ソレノイド６０の作動による流体の流れは、ステップＳ４と同じなので、説明を割愛する。

これにより、通路６８内と外部との間で流体を出し入れし、測定処理で呼気が導入された通路６８内の流体を入れ替え、次の被験者の呼気を測定する際に、通路６８内に残留した呼気が測定結果に与え得る影響を抑制する。

そして、プロセッサ１００は、「Ｎ」に１を加えてソレノイド６０の作動回数を加算した後（ステップＳ１１）、測定対象成分の濃度が予め定められた所定値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。ここで、測定対象成分の濃度の判断方法は、ステップＳ３と同じなので説明は割愛する。

測定対象成分の濃度が所定値以上であり、測定センサ３６の出力値が所定値以上の場合、次の被験者の呼気を連続して測定する際に、次の被験者の呼気にアルコール成分が含まれていないにも関わらず、アルコール成分が検出されるという誤検知が生ずる恐れがある。

このため、ステップＳ１２において、測定対象成分の濃度が所定値以上の場合、プロセッサ１００は、測定対象成分の濃度が所定値未満となるまで、ソレノイド６０の作動（ステップＳ１０）から測定成分の判断（ステップＳ１２）までを繰り返す。

なお、本実施形態では、ステップＳ３の判断に用いる所定値とステップＳ１２の判断に用いる所定値とが同じ値の場合を例に挙げて説明するが、本実施形態は、これに限定されるものではない。ステップＳ３の判断に用いる所定値とステップＳ１２の判断に用いる所定値とを異なる値にしてもよく、各値は任意に定めることができる。

一方、測定対象成分の濃度が所定値未満の場合、次の被験者においてアルコール成分を含まない呼気を測定した際に、測定されるアルコール成分の濃度が所定値以上になることは少なく、誤検知が生ずる虞は少ない。

このため、ステップＳ１２において、測定対象成分の濃度が所定値未満の場合、プロセッサ１００は、次のステップＳ１３を実行する。

ステップＳ１３において、プロセッサ１００は、当該呼気成分測定処理において測定処理以外でソレノイドを作動した作動回数を示す「Ｎ」を、ソレノイド６０による測定回数を示す「Ｓ」に加算する。

ここで、通路６８内の流体を入れ替える動作においても、測定センサ３６は流体に晒され、測定センサ３６の精度を維持する為に規定されたセンサ寿命を消耗し得る。このため、測定処理以外でソレノイド６０を作動した作動回数を、測定対象成分の濃度を測定する測定センサ３６の使用期間の計算に用いる測定回数に加算する。

そして、プロセッサ１００は、入力部１０４を構成する例えばスイッチからの入力に基づいて、呼気成分の測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４の判断において、呼気成分の測定を終了しない場合、ステップＳ２を実施して、次の被験者の呼気成分の測定に備える。

一方、ステップＳ１４の判断において、呼気成分の測定を終了する場合、プロセッサ１００は、当該呼気成分測定装置１０の電源をオフして（ステップＳ１５）、当該呼気成分測定処理を終了する。

（作用及び効果）
次に、本実施形態による作用効果について説明する。

本実施形態における呼気成分測定装置１０は、取込部３２から導入される気体を収容するエアバレル６２と、エアバレル６２の体積を変更させるソレノイド６０とを備える。呼気成分測定装置１０は、収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力する測定センサ３６を備える。呼気成分測定装置１０は、ソレノイド６０を作動させてエアバレル６２の体積が変更させられたときの測定センサ３６の出力値に基づいて取込部３２から導入された気体中の測定対象成分の濃度の測定を行う測定部１５０を備える。呼気成分測定装置１０は、測定部１５０による測定前及び測定後の少なくとも一方にソレノイド６０を作動させる制御部７４を備える。

この構成によれば、測定対象成分の濃度の測定に用いるソレノイド６０を利用することで、新たにブロワを設けることなく、測定時以外に内部のエアバレル６２を有した収容部内の気体である流体を排出することができる。具体的に説明すると、通路６８内と外部との間で流体を出し入れすることができる。

このため、通路６８内と外部との間で流体を出し入れする為に、測定対象成分の濃度の測定に不要なブロワを設けなければならない場合と比較して、装置の大型化を抑制することが可能となる。

また、ソレノイド６０を作動して通路６８内と外部との間で流体を出し入れすることによって、通路６８内に残存した流体に含まれる成分が測定結果に与える影響を抑制することが可能となる。

これにより、誤検知の抑制が可能となる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０において、測定対象成分はアルコール成分である。

この構成によれば、呼気に含まれるアルコール成分の濃度を測定することができる。これにより、運転前のアルコール検査を実施することができる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０において、制御部７４は、測定センサ３６による測定前にソレノイド６０を作動させる。

この構成によれば、通路６８内の流体が測定結果に与える影響を抑制することが可能となる。

なお、通路６８内の流体としては、通路６８内に残留した被験者の呼気、呼気成分測定装置１０を保管している間に通路６８内に侵入した保管場所の空気、又は呼気成分測定装置１０を使用する際に通路６８内に侵入した使用場所の空気などが挙げられる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０において、制御部７４は、測定部１５０による測定前に測定センサ３６の出力値が所定値以上の場合にソレノイド６０を作動させる。

この構成によれば、通路６８内の流体に含まれる測定対象成分の濃度に関わらず、測定前にソレノイド６０を毎回作動する場合と比較して、消費電力を抑えることができる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０は、制御部７４がソレノイド６０を作動させた場合に、メッセージを報知する報知部１５４を備える。

この構成によれば、通路６８内の流体に含まれる測定対象成分の濃度が所定値以上であったことをメッセージとして被験者に報知することが可能となる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０は、制御部７４は、ソレノイド６０を作動させた後であって測定部１５０による測定前に測定センサ３６の出力値が所定値以上の場合に再度ソレノイド６０を作動させる。

この構成によれば、通路６８内に残存した流体に含まれる成分が測定結果に与える影響をさらに抑制することが可能となる。これにより、誤検知の抑制効果を高めることができる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０は、報知部１５４は、制御部７４が測定部１５０による測定前に所定回数以上ソレノイド６０を作動させた場合にメッセージを報知する。

この構成によれば、呼気成分測定装置１０を保管している間に保管場所の空気に含まれる成分が通路６８内に侵入した、又は呼気成分測定装置１０を使用する際に使用場所の空気に含まれる成分が通路６８内に侵入したことが予測される。

このため、保管場所の変更を促す旨、又は使用場所の変更を促す旨など、具体的なメッセージを報知することが可能となる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０は、測定センサ３６のセンサ使用時間を記憶する記憶部１０２を有し、記憶部１０２は、制御部７４がソレノイド６０を作動させた回数に基づいて加算されたセンサ使用時間を記憶する。

すなわち、通路６８内の流体を入れ替える動作においても、測定センサ３６は流体に晒され、測定センサ３６の精度を維持する為に規定されたセンサ寿命を消耗し得る。

そこで、この構成において、呼気成分の測定以外にソレノイド６０を作動した作動回数を使用期間の計算に用いるセンサ使用時間に加算することで、適切な使用時間において測定センサ３６の使用を禁止することが可能となる。

また、センサ使用時間から測定センサ３６の使用期間等のセンサ寿命の判断を行うことができる。

本実施形態における呼気成分測定装置１０において、制御部７４は、測定部１５０による測定後にソレノイド６０を作動させる。

この構成によれば、測定後においてソレノイド６０を作動して通路６８内と外部との間で流体を出し入れすることによって、通路６８に残存する呼気を外部の流体に入れ替えることができる。

これにより、呼気成分の測定を連続して実施する際に、通路６８に残存した呼気成分が自然拡散するまで待ってから次の被験者の呼気成分を測定する場合と比較して、呼気成分の測定間隔を短くすることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０ 呼気成分測定装置
３２ 取込部
３４ パイプ
３６ 測定センサ
４０ 接続ノズル
５２ チューブホルダ
５６ ポンプ部
６０ ソレノイド
６０Ａ 作動軸
６２ エアバレル
６４ 第一チューブ
６８ 通路
７４ 制御部
１００ プロセッサ
１０２ 記憶部
１０６ 表示部
１０８ 音報知部
１１４ 駆動部
１３６ 燃料電池ガスセンサ
１５０ 測定部
１５２ 流体制御部
１５４ 報知部
１５６ 加算部

Claims (11)

1. 導入口から導入される気体を収容する収容部と、
   前記収容部の体積を変更させる体積変更部と、
   前記収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力するセンサ部と、
   前記体積変更部を作動させて前記収容部の体積が変更させられたときの前記センサ部の出力値に基づいて前記導入口から導入された気体中の前記測定対象成分の濃度の測定を行う測定部と、
   前記測定部による測定前及び測定後の少なくとも一方に前記体積変更部を作動させる制御部と、
   を備える呼気成分測定装置。
2. 請求項１に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記測定対象成分はアルコール成分である、
   呼気成分測定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記制御部は、前記測定部による測定前に前記体積変更部を作動させる、
   呼気成分測定装置。
4. 請求項３に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記制御部は、前記測定部による測定前に前記センサ部の前記出力値が所定値以上の場合に前記体積変更部を作動させる、
   呼気成分測定装置。
5. 請求項４に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記制御部は、前記体積変更部を作動させた後であって前記測定部による測定前に前記センサ部の前記出力値が前記所定値以上の場合に再度前記体積変更部を作動させる、
   呼気成分測定装置。
6. 請求項５に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記制御部が前記体積変更部を作動させた場合に、メッセージを報知する報知部、
   をさらに備える呼気成分測定装置。
7. 請求項６に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記報知部は、前記制御部が前記測定部による測定前に所定回数以上前記体積変更部を作動させた場合にメッセージを報知する、
   呼気成分測定装置。
8. 請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記センサ部のセンサ使用時間を記憶する記憶部を有し、
   前記記憶部は、前記制御部が前記体積変更部を作動させた回数に基づいて加算された前記センサ使用時間を記憶する、
   呼気成分測定装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の呼気成分測定装置であって、
   前記制御部は、前記測定部による測定後に前記体積変更部を作動させる、
   呼気成分測定装置。
10. 導入口から導入される気体を収容する収容部と、前記収容部の体積を変更させる体積変更部と、前記収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力するセンサ部と、前記体積変更部を作動させて前記収容部の体積が変更させられたときの前記センサ部の出力値に基づいて前記導入口から導入された気体の前記測定対象成分の濃度の測定を行う測定部と、を備えた呼気成分測定装置で実行される呼気成分測定方法であって、
    少なくとも前記測定部による測定前又は測定後に前記体積変更部を作動させるステップを有する、
    呼気成分測定方法。
11. 導入口から導入される気体を収容する収容部と、前記収容部の体積を変更させる体積変更部と、前記収容部に備えられ、気体中の測定対象成分の濃度に基づいた出力値を出力するセンサ部と、前記体積変更部を作動させて前記収容部の体積が変更させられたときの前記センサ部の出力値に基づいて前記導入口から導入された気体の前記測定対象成分の濃度の測定を
    行う測定部と、を備えた呼気成分測定装置のプロセッサに、
    少なくとも前記測定部による測定前又は測定後に前記体積変更部を作動させる手順、
    を実行させるための呼気成分測定プログラム。

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