JP2010164313A - 呼気中エタノール濃度分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】呼気中のエタノール濃度をマウスピースなど用いることなく息を吹きかける等の簡単なサンプリングで正確に測定すること。
【解決手段】赤外光を発する光源と炭酸ガスの吸収波長に合わせた選択的受光手段を有する第１の光電変換器とエタノールガスの吸収波長に合わせた選択的受光手段を有する第２の光電変換器と少なくとも２種類以上の選択的光電変換器を有し導光路は光源より発せられた光を上記光電変換器へ導くとともに被測定ガスで満たされ、導光路中でのガス吸収による赤外線の減衰を炭酸ガスによるものとエタノールによるものをそれぞれ検出し、エタノールと炭酸ガスの比率で呼気中エタノール濃度を換算する呼気中エタノール濃度分析装置において上記２種類以上の光電変換器は常に光源と導光路を共有することを特徴とした呼気中エタノール濃度分析装置。
【選択図】図１

Description

本発明は呼気を分析し呼気中の成分ガスを再現性良く分析するものであり呼気を吹きかけるなど試料が過度的な試料であっても精度よく分析できるものに関わる。

近年、飲酒による重大事故が多発し、交通などの分野での業務に従事する人に対する飲酒や酒気帯び度の管理が問われるようになってきている。また、呼気は人が生命を維持している限り連続かつ間欠的に放出されるものである。

しかも、肺胞毛細血管を流れる静脈血中の微量の揮発成分がガス交換により呼気中に移動するため揮発成分に関しては呼気と血液の間には相関があるとされる。

しかし呼気の測定は再現性が悪く、マウスピースにて呼気を導入する方法（特開２００６−２０１０９７）などが用いられているが、マウスピースは直接口に触れる為、繰り返し使用する場合に衛生上の問題がある。

また、息を吹きかけるだけの装置（特開平７−１１３７７５）もあるが周囲の空気による希釈度が不詳の為、不正確である。

特開２００６−２０１０９７号公報

特開平０７−１１３７７５号公報

呼気中エタノール濃度の測定においてはいまだ再現性に問題があり、これは呼気が血液と異なり呼気サンプリングのタイミングにより濃度が変動することにあり、また再現性向上の為マウスピースなどを用い呼気を導入すれば大気での希釈は無いとしても、気道でのガス交換は殆ど行われない為、気道内の空気が混入すれば濃度が低くなり、またマウスピースの繰り返し使用が不衛生である。

本発明は、呼気中の炭酸ガス濃度とエタノール濃度の相関に着目したものであり、安静時の呼気中炭酸ガス濃度はある程度の個人差はあるが、同一人ではほぼ一定で４．５〜５．５％程度と言われている。また大気中の炭酸ガス濃度は０．０４％程度でこれもほぼ一定であり、かつ呼気と大気の濃度は１００倍程度の差があるので大気での希釈度は容易に求めることができる。その為には炭酸ガス濃度とエタノール濃度をリアルタイムに正確に測定することが重要であり、その手段とする所は赤外光を発する光源と炭酸ガスの吸収波長に合わせた選択的受光手段を有する第１の光電変換器とエタノールガスの吸収波長に合わせた選択的受光手段を有する第２の光電変換器と少なくとも２種類以上の選択的光電変換器を有し導光路は光源より発せられた光を上記光電変換器へ導くとともに被測定ガスで満たされ、導光路中でのガス吸収による赤外線の減衰を炭酸ガスによるものとエタノールによるものをそれぞれ検出し、エタノールと炭酸ガスの比率で呼気中エタノール濃度を換算する呼気中エタノール濃度分析装置において上記２種類以上の光電変換器は常に光源と導光路を共有することを特徴とした呼気中エタノール濃度分析装置。

本発明ではマウスピースなど使用せず衛生的にかつ正確に呼気中エタノール濃度を測定でき、飲酒や酒気帯び運転の防止などに有効である。

第１図が本発明の実施例１に係わる断面図である。

本発明の実施の一形態について図面の記載に基づき説明する。

本装置に呼気を吹きかけることにより呼気は１９フィルターを介して１７導光路中に拡散される。

なお１９フィルターは呼気中のガス分子を自由に拡散させガス分子より大きな埃等を通過させない多孔質などの材料で構成されている。

１１光源より発せられた１２光束は１７導光路内を多重反射しながら伝播し１７導光路に満たされたガスによる吸収を受けながら１３炭酸ガス用窓及び１４エタノール用窓を通してそれぞれの光電変換器へ入射、電気信号へ変換される。

この時の導光路中の炭酸ガス濃度に応じて炭酸ガスの吸収波長である４．２μｍ付近の光が吸収され、１３炭酸ガス用窓は４．２μｍ付近のみ選択的に通過するので、１６炭酸ガス用光電変換器の出力は低下し炭酸ガスの吸収がない波長である１４エタノール用窓を介した１５エタノール用光電変換器の出力には炭酸ガスの影響はない。

ここでの炭酸ガス濃度は呼気が大気で希釈されたものであるが、その希釈率を知ることが出来、１５エタノール用光電変換器による出力低下分を１６炭酸ガス用光電変換器の出力低下分で換算すると元の呼気中のエタノール濃度を知ることが出来る。

ここで１６炭酸ガス用光電変換器と１５エタノール用光電変換器は１１光源を共有し、また１７導光路中の１２光束は多重反射により分散されているので上記２種の光電変換器における光学的対称性が確保され炭酸ガス濃度とエタノール濃度の比率をリアルタイムに正確に測定することが出来る。従って本装置は息を吹きかけるなどの過度的なサンプリング方法においてでもその大気での希釈比率を正確に知ることが可能であり真の呼気中エタノール濃度を知る事が出来る。

また炭酸ガス濃度が所定値以下の時はすなわち呼気は無いものと判断し、その時点でエタノール用光電変換器の出力をゼロ点とすれば、光電変換器の経時変化のみならず仮に大気中にエタノールと赤外吸収が近似し選択検知が困難なメタノールなど不測なガスが大気中に存在しても、呼気（炭酸ガス濃度）と非同期なものはキャンセルする事が出来る。

１１ 光源
１２ 光束
１３ 炭酸ガス用窓
１４ エタノール用窓
１５ エタノール用光電変換器
１６ 炭酸ガス用光電変換器
１７ 導光路
１８ 通気孔

Claims (2)

1. 赤外光を発する光源と炭酸ガスの吸収波長に合わせた選択的受光手段を有する第１の光電変換器とエタノールガスの吸収波長に合わせた選択的受光手段を有する第２の光電変換器と少なくとも２種類以上の選択的光電変換器を有し導光路は光源より発せられた光を上記光電変換器へ導くとともに被測定ガスで満たされ、導光路中でのガス吸収による赤外線の減衰を炭酸ガスによるものとエタノールによるものをそれぞれ検出し、エタノールと炭酸ガスの比率で呼気中エタノール濃度を換算する呼気中エタノール濃度分析装置において上記２種類以上の光電変換器は常に光源と導光路を共有することを特徴とした呼気中エタノール濃度分析装置。
2. 炭酸ガス濃度が所定値以下の場合にエタノール濃度のゼロ点校正を行いエタノール濃度ゼロにて校正することを特徴とした第１項記載の装置。

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