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公開番号2023061605
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-02
出願番号2021171621
出願日2021-10-20
発明の名称呼気計測システム
出願人個人,個人
代理人
主分類A61B 5/083 20060101AFI20230425BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】本発明は、人体の呼気中のエチルアルコールやアセトン、硫化水素等の成分を検出・計測することで口腔内の健康状態や衛生状態を知りうることを目的とするものであるが、従来はガスセンサに向かって呼気を吹きかける場合に息を吹きかける方向や、量、吹きかける速さ、時間等によって計測結果が大きく変わってしまうという課題があった。
【解決手段】本発明は、安価で軽量なプラスチック材料を用いて本体を構成し、センサも安価で小型なガスセンサと流量センサを用いて構成するもので、呼気導入部にガスセンサの近傍に小型の流量(気体の風速・風量)センサを具備し、その流量センサを用いて、流量センサを通過した呼気の容量(容積)を計測し、ガスセンサに導入される呼気の容量(容積)を推定することで、呼気の量と呼気中の気体成分の両者を計測し正確なデータを得るように工夫された呼気成分の計測システムを提供するものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
呼気中の成分を検出することが可能な検出素子と、空気の風速を検出可能な流量センサを具備し、これらの検出素子を同時に動作させることで、呼気が口内から確実に吐出されていることを確認しながら呼気中の化学成分を検出できるような構成であることを特徴とする呼気計測システム。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
呼気を導入する導入口と、導入された呼気を排気できる排気穴を具備した請求項１の構成
【請求項３】
呼気の流入量は気体の流量センサで計測される流速を時間積分することで得られることを特徴とする請求項１、２の構成
【請求項４】
呼気の流入量は抵抗値500Ω以下の固体、或いは薄膜抵抗をもちいて、当該抵抗に通電した場合の発熱を、当該抵抗が受ける空気の流れによって発生する温度の変化を用いて流速値を計測することを特徴とした請求項１、２、３の構成
【請求項５】
呼気中の特定の化学成分と、センサシステムに導入される呼気排出量は、事前に唇の形を模した直径が７ｍｍから２５ｍｍの吐出部を持つ呼気濃度および呼気容積の校正装置を用いてガスセンサのピーク電圧から濃度を求めた校正式に従って校正すること特徴とした請求項１、２、３、４の構成
【請求項６】
検出可能な呼気の成分は、呼気中の硫化水素、ジメチルサルファイド、メチルメルカプタン、アセトン、エチルアルコールであることを、特徴とする請求項１、２、３，４、５の構成

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来は困難であった呼気のセンサへの吹きかけ方による影響がない呼気中濃度が計測できる呼気中のアルコールやアセトン、硫化水素等を計測する呼気計測システムを提案することを目的にしている。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
本技術分野においては、呼気中のアルコール濃度を計測するためのアルコールセンサが最も良く普及している。
【０００３】
従来のアルコールセンサは、手持ち可能なセンサ容器の先端に取り付けられた、多くは酸化物半導体を用いたガスセンサに息を吹きかけることで、呼気中のアルコールを検出するものであった。
【０００４】
この方法では、被験者が自らセンサ部に息を吹きかけるため、息を吹きかける位置や、息の量、息の吹きかける速度と言った不安定要素が極めて多く、再現性の無いものであった。
【０００５】
特に自動車・航空機を含む公共交通機関の運転の前に、呼気中のアルコール濃度の検出では、体内の血液に残留する正確なアルコール濃度を検出する必要があるにも関わらず、センサ部に呼気の吹きかけ方によって大きく異なるのは、検出対象者と異なる人物の呼気を不正に利用できる可能性を含んでおり、大きな社会問題である。
【０００６】
例えば、センサ部に息が掛からないように、向きを少し変えて息を吹きかけた場合は、呼気中のアルコールが極めて僅かであるとの計測結果が出てしまい、十全なアルコール濃度を検出できず基準値を超える濃度を示す検出対象者を看過すれば、大事故に繋がりかねない。
【０００７】
このような背景や課題から、特許文献１に示す公開公報では、呼気を導入する導入管の内部に、圧力センサと電磁バルブ、更にその電磁バルブの後部にガスセンサを具備し、呼気が導入されると当該圧力センサの信号が検出され、その圧力センサによって電磁バルブが開いて、呼気が導入され、ガスセンサによって呼気が計測される構成が開示されている。
【０００８】
この公開特許には圧力センサは呼気が導入されて圧力が閾値を超えて上がった場合に電磁バルブを開き、そのオン時間を用いてセンサの連続使用時間を積算して、センサの交換時期を通知する構成としている。
【０００９】
他の構成として特許文献２に示す公開公報では、呼気中の二酸化炭素濃度を正確に計測するために差圧センサを具備した装置であって、一旦容量が判ったサンプルバッグに呼気を収集し、二酸化炭素吸着材料を使って吸着し、これによるサンプル気体の圧力の減少を当該差圧センサにて二酸化炭素の濃度を検出するシステムが提案されている。
【００１０】
これらの特許文献１，２では圧力センサによって呼気の有無や濃度を計測するシステムが提案されているが、我々は安価で小型に構成できるMEMS(Micro Electric Mechanical System) 式の絶対圧センサを用いて、呼気の排気量を計測したところ、数Pa以下の極めて高い精度の圧力の変化を検出できないと呼気量を計測出来ないこと、ケース内の圧力があがるとガスセンサの精度が落ちると言うことを突き止めた。
（【００１１】以降は省略されています）

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