JP2016075532A - ガス測定装置、ガス測定システム、ガス測定方法、およびガス測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ガス測定装置の状態を精度良く判定することができるガス測定装置、ガス測定システム、ガス測定方法、およびガス測定プログラムを提供する。
【解決手段】ガスセンサが外気と連通する開状態と、前記ガスセンサが外気から遮断された閉状態との双方をとり得るガス測定装置であって、開状態と閉状態の双方においてガスセンサの検出値を取得する取得部と、開状態で取得されたガスセンサの検出値と閉状態で取得されたガスセンサの検出値を比較することにより、ガスセンサの状態を判定する判定部とを備えるガス測定装置である。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガス測定装置、ガス測定システム、ガス測定方法、およびガス測定プログラムに関する。

従来、２つの同種のガスセンサの測定結果に基づいて、ガスセンサの状態を判定するガス測定装置、またはガス測定システムが知られている（例えば、特許文献１、および特許文献２参照）。

特開平１１−１６０２６６号公報 特開２０１２−４７７１１号公報

しかしながら、従来のガス測定装置、またはガス測定システムでは、同種の２つのガスセンサの測定結果を用いているため、ガス測定装置の状態を精度良く判定することができない場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ガス測定装置の状態を精度良く判定することができるガス測定装置、ガス測定システム、ガス測定方法、およびガス測定プログラムを提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様は、ガスセンサが外気と連通する開状態と、前記ガスセンサが外気から遮断された閉状態との双方をとり得るガス測定装置であって、前記開状態と前記閉状態の双方において前記ガスセンサの検出値を取得する取得部と、前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値と前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値を比較することにより、前記ガスセンサの状態を判定する判定部とを備えるガス測定装置である。

本発明の一態様によれば、ガス測定装置の状態を精度良く判定することができる。

ガス測定装置１を表側から見た外観構成図である。 ガス測定装置１を裏側から見た外観構成図である。 半導体式ガスセンサユニット６０が取り外された状態のガス測定装置１の外観構成図である。 ガス測定装置１の制御関係の構成図である。 ガス測定装置１の機能ブロック図である。 ガス測定装置１が実行する被毒や劣化の判定処理の流れを示すフローチャートである。 ある環境中において、半導体式ガスセンサ６６と第２ガスセンサ７２とにより検出された検出値との関係を示す図である。 被毒や劣化の判定の手法について、説明するための図である。 被毒や劣化の判定の他の手法について、説明するための図である。 Ｒａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出した結果と指標Ｒａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出した結果を示す図である。 第２の実施形態におけるガス測定装置１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 ガス測定装置１と通信可能な別体の装置として構成される場合のガス測定システム２００の構成例を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照し、本発明のガス測定装置（利用者の呼気中の特定のガス成分を測定する装置）の実施形態について説明する。この実施形態においては、半導体式ガスセンサユニット（第１ガスセンサユニット）６０はガス測定装置に内蔵されるものとして説明するが、後述するように、半導体式ガスセンサユニット６０はガス測定装置とは別体の端末であってもよい。また、必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて図示および説明を行う。また、図１および図２の左図はガス測定装置１の開状態を示し、図１および図２の右図はガス測定装置１の閉状態を示している。

図１は、ガス測定装置１を表側から見た外観構成図である。ガス測定装置１は、利用者によってカバー部３が図中Ｘ方向にスライド操作されることによって、開状態と閉状態のいずれかに保持される。

ガス測定装置１は、本体部２と、閉状態において本体部２の一部を覆うカバー部３とを備える。本体部２の第１面における、開状態においてのみ露出する部分には、吹き込み口１０と、表示部２０と、操作部３０とが設けられている。

吹き込み口１０には取り付け取り外し可能な中空構造のアタッチメント１２（図３に示す）が開状態において挿入状態で取り付けられ、更に、アタッチメント１２にはストロー（図示省略）が装着され、吹き込み口１０にはストロー及びアタッチメント１２を介して利用者の呼気が吹き込まれる。なお、ストローを装着しない形態のアタッチメント１２とし、吹き込み口１０はそのアタッチメント１２を介して利用者の呼気が吹き込まれるものとしてもよい。また更に、アタッチメント１２も取り付けしない形態の吹き込み口１０とし、その吹き込み口１０はアタッチメント１２も介さず直接的に利用者の呼気が吹き込まれるものとしてもよい。

表示部２０は、例えば液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などの表示装置である。表示部２０の表示内容は、後述するＣＰＵ９０によって決定される。表示部２０は、設定画面、測定結果を示す画面等により、利用者に対して各種情報を表示する。操作部３０は、利用者による各種操作（電源のオンオフ、利用者情報等の入力、測定開始の指示、画面のスクロール等）を受け付ける。操作部３０に対してなされた操作の内容は、後述するＣＰＵ９０に出力される。

また、ガス測定装置１の本体部２には、閉状態においてカバー部３と連続した表面形状をなすように形成されたベース部５が形成されている。ベース部５のカバー部３に当接する側の端部には、カバー部３の端部に対応する形状を有し、閉状態においてカバー部３と密着して気密性を向上させるための部材６が取り付けられている。部材６は、例えば、ゴム（例えば、シリコンゴム）、エラストマーなどの弾性素材によって形成される。部材６には、図中Ｙ方向に関する中央部付近において、利用者が開操作をしやすいように、図中−Ｘ方向に進むに連れて＋Ｚ方向にせり上がる傾斜を有する、つまみ部６Ａが設けられている。

図２は、ガス測定装置１を裏側から見た外観構成図である。本体部２の第２面における、開状態においてのみ外部に露出する部分には、吸着剤収容部５０と、孔部５２、５４、５６が設けられている。なお、図２において、つまみ部６Ａは、図中−Ｘ方向に進むに連れて−Ｚ方向にせり上がる傾斜を有する。

吸着剤収容部５０の内部には、活性炭等のガス吸着剤が収容される。ガス測定装置１の閉状態において、活性炭が収容された空間は、孔部５２、本体部２とカバー部３の隙間、および孔部５４または５６を介して、後述する半導体式ガスセンサ（第１ガスセンサ）６６の置かれた空間と連通し、閉鎖空間を形成する。これによって、ガス測定装置１が閉状態にされている間、半導体式ガスセンサ６６の置かれた閉鎖空間から各種ガス成分が除去され、半導体式ガスセンサ６６の被毒や劣化を抑制することができる。なお、活性炭に代えて（または加えて）、ゼオライト、モレキュラーシーブ、シリカゲル等のガス吸着剤が収容されてもよい。また、活性炭が収容された空間と後述する第２ガスセンサ７２の置かれた空間と連通し、閉鎖空間を形成し、第２ガスセンサ７２に対して被毒や劣化を抑制することもできる。

ガス測定装置１には、本体部２に対して着脱可能（交換可能）な半導体式ガスセンサユニット６０が取り付けられる。図３は、半導体式ガスセンサユニット６０が取り外された状態のガス測定装置１の外観構成図である。半導体式ガスセンサユニット６０は、本体部２に嵌合可能な筐体６２の内部に、半導体式ガスセンサ６６の他、センサ基板や電子部品（例えば記憶部品）を収容している。半導体式ガスセンサ６６は、筐体６２に設けられた孔部６２Ａを介して筐体６２の外部に検知面を突出させる。半導体式ガスセンサ６６の検知面には、酸化スズ（ＳｎＯ２）などが形成されており、アセトンなどの検出対象ガス、あるいはその他の干渉ガスが触れると電気抵抗が低下するようになっている。また、半導体式ガスセンサ６６は、ヒータおよび電極を備える。半導体式ガスセンサ６６は、検知面における電気抵抗の低下に基づいて、検出対象ガスの濃度を検出する。

利用者の呼気には、ケトン体、エタノール、アセトアルデヒド、一酸化酸素、アンモニア、水素、硫化水素、一酸化窒素、二酸化炭素等の様々な種類のガスが含まれる。半導体式ガスセンサ６６は、所望ガスおよび干渉ガスの濃度を検出する。半導体式ガスセンサ６６は、例えば、ケトン体の一種であるアセトンに対して高い感度を示す。アセトンは、脂質代謝の副産物であり、呼気におけるアセトンの濃度は脂質代謝の量を示す指標値となる。体内に糖質エネルギーが十分に存在する場合には、脂肪が燃焼されないため呼気におけるアセトンの濃度は低くなり、体内に糖質エネルギーが不足すると、脂肪が燃焼されるため呼気におけるアセトンの濃度は高くなる。

ここで、本体部２の表面、カバー部３、および半導体式ガスセンサユニット６０の筐体は、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂やポリカーボネード等で形成される。また、部材６は、例えば、ゴム（例えばシリコンゴム）やエラストマー等の弾性部材である。また、表示部２０の表面は、例えば、ＡＳ（Acrylonitrile Styrene）樹脂やアクリル樹脂などで形成される。また、操作部３０のボタン部は、ＡＢＳ樹脂やシリコンゴム等で形成される。

図４は、ガス測定装置１の制御関係の構成図である。ガス測定装置１は、第２ガスセンサユニット７０を備える。第２ガスセンサユニット７０は、第２ガスセンサ７２を備える。第２ガスセンサ７２は、半導体式ガスセンサ６６とは被毒や劣化による少なくとも１つ以上によるセンサ寿命が異なるセンサであり、干渉ガスの濃度を検出する。第２ガスセンサ７２は、例えば環境中または生体中に含まれるエタノールや、一酸化炭素、アンモニア、水素、硫化水素、一酸化窒素、二酸化炭素等などのうち、所定の干渉ガスの濃度を検出する。吹き込み口１０に呼気が吹き込まれると、パイプおよびチューブを介して第２ガスセンサ７２の内部に呼気が取り込まれる。ガス測定装置１は、例えば、吹き込み口１０に連通するガス測定装置１内部の空間の圧力を測定する圧力センサ７６が基準値以上の圧力を検出したか否かを判定し、基準値以上の圧力を検出した場合、呼気が吹き込まれたことを検出する。ガス測定装置１は、呼気が吹き込まれたことを検出した場合、第２ガスセンサ７２に干渉ガスの濃度の検出をさせる。

また、ガス測定装置１は、前述した構成の他、タイマ８２、電源８４、通信部８６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９４、不揮発性メモリ９６などを備える。これらの構成要素は、Ｉ／Ｏ９８を介して通信可能に接続されている。タイマ８２は、例えば設定された時間が経過した場合に警報を出力したり、時間を計時したりする。電源８４は、電池または外部電源からの電気を各部に供給する。通信部８６は、有線または無線により外部装置と通信を行う。

ＣＰＵ９０は、ガス測定装置１の各部を制御する。図５は、ガス測定装置１の機能ブロック図である。ガス測定装置１は、取得部１００と、判定部１０２と、指標値導出部１０４と、導出処理部１０６と、濃度導出部１０８とを備える。なお、導出処理部１０６および濃度導出部１０８が、「処理部」の一例である。これらの各機能部が、例えば、半導体式ガスセンサ６６の検出値と第２ガスセンサ７２の検出値の双方を加味して、ガス測定装置１の測定結果を確定する処理を行う。なお、各機能部の詳細な機能については後述する。

ＲＯＭ９２には、ＣＰＵ９０が実行するプログラムなどが格納されている。ＲＡＭ９４は、ＣＰＵ９０が処理を行う際のワーキングメモリとして機能する。不揮発性メモリ９６には、ＣＰＵ９０が実行するプログラムやガス測定装置１が保持する利用者のデータなどが格納される。ＣＰＵ９０が実行するプログラムやガス測定装置１が保持する利用者のデータなどは、メモリカードなどの記憶媒体により提供するようにしてもよいし、外部のサーバ装置（不図示）から取得してもよい。図５に示す機能部のうち、判定部１０２、指標値導出部１０４、導出処理部１０６、および濃度導出部１０８は、ＣＰＵ９０がプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア機能部であってもよい。

取得部１００は、後述するような種々のタイミングで、例えば半導体式ガスセンサ６６および第２ガスセンサ７２に環境中や、呼気中のガスを検出させる。

判定部１０２は、例えば半導体式ガスセンサ６６により検出された２つ以上の検出値を比較、または半導体式ガスセンサ６６により検出された検出値と予め設定された基準値とを比較して、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化しているか否かを判定する。また、判定部１０２は、判定結果を示す画像を表示部２０に表示させる。

指標値導出部１０４は、例えば環境中の空気における第２ガスセンサ７２の検出値に基づいて、半導体式ガスセンサ６６の検出値の補正に用いる指標値である指標Ｒａｉｒを導出し、導出結果をＲＡＭ９４へ記憶する。

導出処理部１０６は、例えば半導体式ガスセンサ６６の検出値と、指標Ｒａｉｒとに基づいて所望ガスの濃度を導出し、第２ガスセンサ７２の検出値から干渉ガスの濃度を算出する。

濃度導出部１０８は、例えば半導体式ガスセンサ６６の検出値と第２ガスセンサ７２の検出値の双方を加味して、ガス測定装置１の測定結果を確定する。

図６は、ガス測定装置１が実行する被毒や劣化の判定処理の流れを示すフローチャートである。まず、取得部１００が、ガス測定装置１のカバー部３が利用者に操作され、閉状態から開状態になったとき、環境中（吹きかけなし）の空気に対して半導体式ガスセンサ６６および第２ガスセンサ７２に検出を行うように指示し、検出させた検出値を取得する（ステップＳ１００）。以下、半導体式ガスセンサ６６の検出値を「Ｒａｉｒ」と、ガス測定装置１の開状態における半導体式ガスセンサ６６の検出値を「開状態Ｒａｉｒ」と称する。各センサにより検出された検出結果は、例えばＲＡＭ９４に記憶される。なお、被毒や劣化の判定のための環境中の空気に対する検出動作は、例えば、利用者により、操作部３０に設けられた所定のボタンなどが操作された場合に行われるようにしてもよい。

ここで、半導体式ガスセンサ６６の検出値は、例えば、半導体式ガスセンサ６６の検出対象ガスの濃度が高くなる程、低い値として現れる。逆に、第２ガスセンサ７２の検出値は、第２ガスセンサ７２の検出対象ガスの検出対象ガスの濃度が高くなる程、高い値として現れる。半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化した状態とは、検出対象ガスの濃度が低いにも拘わらず、低い値を出力してしまう（すなわち高濃度と検出してしまう）状態である。

次に、判定部１０２は、初期Ｒａｉｒが、ステップＳ１００において検出された開状態Ｒａｉｒを超えるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。初期Ｒａｉｒとは、例えば工場出荷時など、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化していないときに測定された値を基準として定められた基準値である。初期Ｒａｉｒは、例えば、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化していないときに測定された値よりも、ある程度低い値に設定してもよい。仮に、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化していないときに測定された値をそのまま初期Ｒａｉｒとすると、わずかな被毒や劣化により、ステップＳ１０２の判定が常に肯定的な判定となってしまうからである。また、判定部１０２は、初期Ｒａｉｒが、閉状態Ｒａｉｒを超えるか否かを判定してもよい。この場合、ステップＳ１００では、閉状態Ｒａｉｒを検出する。なお、初期Ｒａｉｒは、例えば不揮発性メモリ９６に予め記憶されている。

初期Ｒａｉｒが、ステップＳ１００において検出された開状態Ｒａｉｒ以下である場合、判定部１０２は、ガス測定装置１は正常である（被毒や劣化していない）と判定する（ステップＳ１０４）。

一方、初期Ｒａｉｒが、ステップＳ１００において検出された開状態Ｒａｉｒを超える場合、判定部１０２は、開状態Ｒａｉｒが、ガス測定装置１が閉状態であるときのＲａｉｒ（以下、閉状態Ｒａｉｒ）を超えるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。閉状態Ｒａｉｒとは、ガス測定装置１が閉状態のとき（好ましくは、閉状態にされてから十分な時間が経過したとき）に検出された半導体式ガスセンサ６６の検出値である。閉状態Ｒａｉｒは、後述する図１１の処理におけるステップＳ２００で取得された閉状態Ｒａｉｒを用いてもよいし、他の場面で検出された閉状態Ｒａｉｒを用いてもよい。

開状態Ｒａｉｒが閉状態Ｒａｉｒを超える場合、判定部１０２は、吸着剤収容部５０の内部に収容された活性炭等のガス吸着剤の交換が必要であることを示す画像を表示部２０に表示させる（ステップＳ１０８）。これは、ガス測定装置１が閉状態のときには、ガス吸着剤の作用によって半導体式ガスセンサ６６の検出値が上がる筈であるのに、その逆の傾向を示しているので、ガス吸着剤が十分に作用していないことが推察されるからである。

開状態Ｒａｉｒが閉状態Ｒａｉｒ以下である場合、指標値導出部１０４は、第２ガスセンサ７２の検出値を、例えばＲＡＭ９４から読み出して取得する（ステップＳ１１０）。次に、指標値導出部１０４は、環境中の空気における第２ガスセンサ７２の検出値に基づいて、半導体式ガスセンサ６６の検出値の補正に用いる指標値である指標Ｒａｉｒを導出し、導出結果をＲＡＭ９４へ記憶する（ステップＳ１１２）。指標値導出部１０４は、例えば、式（１）に基づいて、指標Ｒａｉｒを導出する。式中、ｋ１は係数、ｋ２は切片であり、実験等により予め求められた最適値が使用される。また、Ｖｓは第２ガスセンサ７２の検出値であり、∫Ｖｓは環境中の空気における第２ガスセンサ７２の検出値の所定時間における時間積分値である。なお、式（１）に代えて、∫Ｖｓを使用した二次以上の多項式や、∫Ｖｓの逆数、指数、または対数などを用いた計算によって指標Ｒａｉｒを導出してもよいし、∫Ｖｓを座標とするマップなどによって指標Ｒａｉｒを導出してもよい。また、利用者の性別や年齢、体格に応じて、指標Ｒａｉｒを導出するためのパラメータ（一例として係数ｋ１）を補正してもよい。また、時間積分値は、サンプリングによって離散値を取得する場合、サンプリング値を合計することで求められる。
指標Ｒａｉｒ＝ｋ１×∫Ｖｓ＋ｋ２ ‥（１）

また、指標値導出部１０４は、予め、実験などにより得られた第２ガスセンサ７２の検出値（Ｖｓ）のピーク値と第２ガスセンサ７２の積分値との対応関係に基づくテーブルデータを不揮発性メモリ９６等に記憶させ、テーブルデータに基づいて、積分値を導出してもよい。

次に、判定部１０２が、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化しているか否かを判定する（ステップＳ１１４）。判定部１０２は、例えば半導体式ガスセンサ６６により検出された開状態Ｒａｉｒが、上述の（１）式に基づいて導出された指標Ｒａｉｒより、所定値以上、下回っている場合、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化していると判定する。半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化していないと判定した場合は、ステップＳ１１８へ進む。半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化していると判定した場合、判定部１０２は、判定結果および処理内容をＲＡＭ９４に記憶させる（ステップＳ１１６）。

図７は、ある環境中において、半導体式ガスセンサ６６と第２ガスセンサ７２とにより検出された検出値との関係を示す図である。図７の縦軸は、半導体式ガスセンサ６６の検出値である開状態Ｒａｉｒを示している。図７の横軸は、第２ガスセンサ７２の検出値Ｖｓの時間積分値を示している。図中、「Ｒｆ」は、開状態Ｒａｉｒ＝初期Ｒａｉｒを示す直線である。ある環境中において半導体式ガスセンサ６６により検出された検出値が、被毒や劣化の影響がない、または少ない場合、図中の黒丸で示すように、開状態Ｒａｉｒと積分Ｖｓの組み合わせである座標は「Ｒｆ」の近傍に位置する。これに対して、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化した状態では、例えば図中の「×」で示すように、開状態Ｒａｉｒと積分Ｖｓの組み合わせである座標は、「Ｒｆ」を下回る位置に現れる。判定部１０２は、開状態Ｒａｉｒと初期Ｒａｉｒとの比較により、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化しているか否かを判定する。

図８は、被毒や劣化の判定の手法について、説明するための図である。判定部１０２は、開状態Ｒａｉｒが、初期Ｒａｉｒより閾値Ｔｈ以上、下回っている場合、半導体式ガスセンサ６６は被毒や劣化していると判定する。また、判定部１０２は、初期Ｒａｉｒから開状態Ｒａｉｒを差し引いた差分を複数の閾値と比較することで、段階的に被毒や劣化の状態を判定してもよい。

図９は、被毒や劣化の判定の他の手法について、説明するための図である。判定部１０２は、開状態Ｒａｉｒと∫Ｖｓとの組み合わせである座標を被毒や劣化の判定マップに適用することで、半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化しているか否かを判定してもよい。図示するように、被毒や劣化の判定マップには、例えば、座標に応じて、被毒や劣化していない領域「正常領域」、被毒や劣化のレベルが低い領域「Ｌｅｖｅｌ１領域」、被毒や劣化のレベルが中程度の領域「Ｌｅｖｅｌ２領域」、および被毒や劣化のレベルが高い領域「Ｌｅｖｅｌ３領域」が設定されている。被毒や劣化の判定マップは、開状態Ｒａｉｒと∫Ｖが共に高い場合に被毒や劣化のレベルが低く判定され、開状態Ｒａｉｒと∫Ｖが共に低い場合に被毒や劣化のレベルが高く判定されるように作られている。なお、被毒や劣化の判定マップに設定される領域は、上述した例に限らず、被毒や劣化のレベルを４つ以上に設定してもよい。また、座標が「Ｌｅｖｅｌ１領域」に位置する場合は、被毒や劣化していないと判定してもよい。

図６の説明に戻る。取得部１００は、吹き込み口１０に呼気が吹き込まれるまで待機する（ステップＳ１１８）。呼気が吹き込まれたことの検出は、例えばガス測定装置１が備えた圧力センサ７６が基準値以上の圧力を検知したか否かを判定することによって行われる。

吹き込み口１０に呼気が吹き込まれると、取得部１００は、呼気取得タイミングを算出し、算出した呼気取得タイミングで半導体式ガスセンサ６６および第２ガスセンサ７２に検出を行わせ、検出値を取得する（ステップＳ１２０、Ｓ１２２）。導出処理部１０６は、取得部１００に取得された半導体式ガスセンサ６６および第２ガスセンサ７２の検出値をＲＡＭ９４に記憶させる。

次に、導出処理部１０６は、ＲＡＭ９４に半導体式ガスセンサ６６について被毒や劣化の判定結果（ステップＳ１１６参照）が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１２４）。半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化している旨の情報が記憶されていない場合、導出処理部１０６は、半導体式ガスセンサ６６の検出値から所望ガスの濃度を導出する（ステップＳ１２６）。例えば、例えば、式（２）に基づいて、呼気が吹き込まれた際の半導体式ガスセンサ６６の検出値Ｒｓに、実験等により予め求められた最適値である係数ｋ３を乗算し、切片ｋ４を加算して算出する。式（２）に代えて、Ｒｓを使用した二次以上の多項式や、Ｒｓの逆数、指数、または対数などを用いた計算によってＣｏｎｃ１を導出してもよいし、Ｒｓを座標とするマップによってＣｏｎｃ１を導出してもよい。また、利用者の性別や年齢、体格に応じて、Ｃｏｎｃ１を導出するためのパラメータ（一例として係数ｋ３）を補正してもよい。
Ｃｏｎｃ１＝ｋ３×Ｒｓ＋ｋ４ ‥（２）

半導体式ガスセンサ６６が被毒や劣化している旨の情報が記憶されている場合、導出処理部１０６は、半導体式ガスセンサ６６の検出値と、指標Ｒａｉｒとに基づいて所望ガスの濃度を導出する（ステップＳ１２８）。例えば、式（３）または式（４）に基づいて、ガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ１＃を導出する。式中、ｋ５は係数であり、実験等により予め求められた最適値が使用される。Ｒｓは呼気を測定した場合の半導体式ガスセンサ６６の検出値であり、ｋ６は切片である。なお、式（３）および式（４）に代えて、Ｒｓおよび指標Ｒａｉｒを使用した二次以上の多項式によってガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ１＃を導出してもよいし、（Ｒｓ／指標Ｒａｉｒ）またはＲｓ／｛指標Ｒａｉｒ＋（指標Ｒａｉｒ−開状態Ｒａｉｒ）｝を座標とするマップによってガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ１＃を導出してもよい。また、利用者の性別や年齢、体格に応じて、ガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ１＃を導出するためのパラメータ（一例として係数ｋ５）を補正してもよい。
Ｃｏｎｃ１＃＝ｋ５×（Ｒｓ／指標Ｒａｉｒ）＋ｋ６ ‥（３）
Ｃｏｎｃ１＃＝ｋ５×Ｒｓ／｛指標Ｒａｉｒ＋（指標Ｒａｉｒ−開状態Ｒａｉｒ）｝＋ｋ６ ‥（４）

次に、導出処理部１０６は、第２ガスセンサ７２の検出値から干渉ガスの濃度を算出する（ステップＳ１３０）。例えば、式（５）に基づいて、ガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ２を導出する。式中、ｋ６は係数であり、実験等により予め求められた最適値が使用される。Ｒｔは呼気が吹き込まれた際の第２ガスセンサ７２の検出値であり、ｋ７は切片である。なお、式（５）に代えて、Ｒｔを使用した二次以上の多項式によってガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ２を導出してもよいし、Ｒｔを座標とするマップによってガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ２を導出してもよい。また、利用者の性別や年齢、体格に応じて、ガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ２を導出するためのパラメータ（一例として係数ｋ６）を補正してもよい。
Ｃｏｎｃ２＝ｋ６×Ｒｔ＋ｋ７ ‥（５）

次に、濃度導出部１０８が、例えば、半導体式ガスセンサ６６の検出値と第２ガスセンサ７２の検出値の双方を加味して、ガス測定装置１の測定結果を確定する（ステップＳ１３２）。濃度導出部１０８は、例えば、式（６）または式（７）に基づいて、ガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ３を導出する。式中、Ｃ１は、上述の式（２）で導出した被毒や劣化していないと判定された半導体式ガスセンサ６６の検出値より導出したＣｏｎｃ１であり、Ｃ１＃は、上述の式（３）および式（４）で導出した被毒や劣化していると判定された半導体式ガスセンサ６６の検出値と、指標Ｒａｉｒとに基づいて導出したＣｏｎｃ１＃である。また、Ｃ２は、上述の式（５）で導出した第２ガスセンサ７２の検出値から導出したＣｏｎｃ２である。ｋ８、ｋ９は係数であり、実験等により予め求められた最適値が使用される。ｋ９は、例えば負の値に設定される。なお、式（６）および式（７）に代えて、Ｃ１またはＣ１＃と、Ｃ２とを使用した二次以上の多項式によってガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ３を導出してもよいし、Ｃ１またはＣ１＃と、Ｃ２とを座標とするマップによってガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ３を導出してもよい。また、利用者の性別や年齢、体格に応じて、ガス測定装置１の測定結果Ｃｏｎｃ３を導出するためのパラメータ（一例として係数ｋ８、ｋ９）を補正してもよい。
Ｃｏｎｃ３＝ｋ８×Ｃ１＋ｋ９×Ｃ２ ‥（６）
Ｃｏｎｃ３＝ｋ８×Ｃ１＃＋ｋ９×Ｃ２ ‥（７）

なお、半導体式ガスセンサ６６または第２ガスセンサ７２の検出値は、電圧値（Ｖ）、抵抗値（ｋΩ）または電流値（Ａ）などであってもよい。また、半導体式ガスセンサ６６または第２ガスセンサ７２の検出値は、ある検出値（例えばピーク値）から半導体式ガスセンサ６６または第２ガスセンサ７２の検出値が定常状態に戻った時間内における積分値としてもよい。

そして、濃度導出部１０８は、確定させたガス測定装置１の測定結果を表示部２０に表示させる（ステップＳ１３４）。なお、判定部１０２が、ガス測定装置１を被毒や劣化と判定した場合（ステップＳ１１４参照）、ガス測定装置１は被毒や劣化のレベルと共に、測定結果を表示部２０に表示させてもよい。また、判定部１０２は、被毒や劣化の判定結果や、被毒や劣化のレベルの判定結果に基づいて、半導体式ガスセンサ６６の部品や、メンテナンスなどのアドバイスを含む画像を表示部２０に表示させてもよい。これにより、本フローチャートの処理は終了する。

なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０６、Ｓ１１４、Ｓ１１６またはＳ１２４の処理（被毒や劣化の判定に関する処理）を省略し、半導体式ガスセンサ６６が検出したすべての検出値について、指標Ｒａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出してもよい。また、例えばステップＳ１１４の処理において、指標ＲａｉｒとＲａｉｒとの値が所定値以内の場合、または被毒や劣化の判定の結果が例えば上述したＬｅｖｅｌ１の場合は、指標Ｒａｉｒを用いずに所望ガス濃度を導出してもよい。

図１０は、Ｒａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出した結果と指標Ｒａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出した結果を示す図である。左図は、指標Ｒａｉｒを用いず所望ガスの濃度を導出した結果を示し、右図は指標Ｒａｉｒを用いて所望ガスの濃度を導出した結果を示す。図１０の縦軸は、センサガスクロマトログラフィにより検出した所望ガス濃度［ｐｐｍ］を示し、図１０の横軸は、ガス測定装置１により検出された所望ガスの検出値を上述した処理を実行することにより換算した濃度［ｐｐｍ］を示す。また、図中の実線は被毒や劣化の影響が大であるガス測定装置の測定結果を示し、点線は被毒や劣化の影響がない、または少ないガス測定装置の測定結果を示している。なお、センサガスクロマトログラフィでは、ガス中に含まれる成分を個々に分離して、分離した成分を定量的に測定するため、精度良く各成分を測定することができる。図示するように、ガス測定装置により検出したＲａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出した場合、センサガスクロマトログラフィの検出結果と、ガス測定装置の検出結果との相関は低い。特に、被毒や劣化の影響が大であるガス測定装置の測定結果と、センサガスクロマトログラフィの測定結果との相関は低い。これに対して、ガス測定装置１において指標Ｒａｉｒに基づいて所望ガスの濃度を導出した場合、被毒や劣化の影響が大である、および被毒や劣化の影響がない、または少ないガス測定装置の測定結果と、センサガスクロマトログラフィの検出結果との相関は高くなっている。

以上説明した第１の実施形態のガス測定装置１によれば、判定部１０２が、開状態で取得されたガスセンサの検出値と閉状態で取得されたガスセンサの検出値を比較することにより、ガスセンサの状態を判定するため、ガス測定装置１の状態を精度良く判定することができる。また、第１のガスセンサ（半導体式ガスセンサ６６）の検出値、および第１のガスセンサとは被毒や劣化によるセンサ寿命が異なる第２のセンサ（第２ガスセンサ７２）の検出値を取得する取得部と、第２のセンサから取得した検出値に基づいて、第１のガスセンサの検出値の補正に用いる指標値を導出する指標値導出部と、指標値導出部により導出された指標値を用いて第１のガスセンサの検出値を補正することで、所望ガスの濃度を導出する処理部とを備えるため、所望ガスを精度良く測定することができる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態におけるガス測定装置１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。前述した図６と同様の処理については、説明を省略する。

まず、取得部１００が、ガス測定装置１のカバー部３が利用者に操作され、開状態から閉状態になったとき、環境中（吹きかけなし）の空気に対して半導体式ガスセンサ６６および第２ガスセンサ７２に検出を行うように指示し、検出させた検出値を取得する（ステップＳ２００）。判定部１０２は、初期Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された閉状態Ｒａｉｒを超えるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。初期Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された閉状態Ｒａｉｒ以下である場合、判定部１０２は、ガス測定装置１は正常である（被毒や劣化していない）と判定する（ステップＳ２０４）。なお、ステップＳ２０２において、判定部１０２は、初期Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された開状態Ｒａｉｒを超えるか否かを判定してもよいが、閉状態Ｒａｉｒと比較することで、環境中に干渉ガスが存在している場合であっても、ガス吸着剤の作用により適切に半導体式ガスセンサ６６が正常であるか否かを判定することができる。

一方、初期Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された閉状態Ｒａｉｒを超える場合、判定部１０２は、ガス測定装置１のカバー部３が利用者に操作され、開状態から閉状態になったとき、環境中（吹きかけなし）の空気に対して半導体式ガスセンサ６６および第２ガスセンサ７２に検出を行うように取得部１００に指示し、検出させた検出値を取得する（ステップＳ２０６）。判定部１０２は、ステップＳ２０６で検出された開状態Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された閉状態Ｒａｉｒを超えるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０６で検出された開状態Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された閉状態Ｒａｉｒを超える場合、判定部１０２は、ガス吸着剤の交換が必要であると判定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２０６で検出された開状態Ｒａｉｒが、ステップＳ２００において検出された閉状態Ｒａｉｒ以下である場合、判定部１０２は、ガス測定装置１が被毒や劣化していると判定し、判定結果をＲＡＭ９４に記憶させる（ステップＳ２１２）。判定部１０２は、開状態Ｒａｉｒが閉状態Ｒａｉｒとの差分が大きい場合には被毒や劣化レベル３と判定し、中程度の場合には被毒や劣化レベル２と判定し、小さい場合には被毒や劣化レベル１と判定してもよい。

そして、判定部１０２は、確定させたガス測定装置１の測定結果を表示部２０に表示させると共に、ガス測定装置１の被毒や劣化の状態、または被毒や劣化のレベルなどを表示させる（ステップＳ１３４）。これにより、本フローチャートの処理は終了する。また、第２ガスセンサ７２を用いない場合、本フローチャートにおけるステップＳ１２２、ステップＳ１３０およびステップＳ１３２の処理を省略してもよい。また、所望ガス濃度を算出しない場合、本フローチャートにおけるステップＳ１１８〜ステップＳ１３４の処理を省略し、被毒や劣化の判定結果またはガス吸着剤の交換を示す表示を表示部２０へ表示させてもよい。

以上説明した第２の実施形態のガス測定装置１によれば、ガス測定装置１は、初期の検出値と、閉状態における検出値と、開状態における検出値とを比較することによって、ガス測定装置１が正常状態であるか、被毒や劣化の状態であるか、またはガス吸着剤の交換が必要な状態である否かを判定することができる。また、ガス測定装置１が被毒や劣化の状態である場合、被毒や劣化のレベルと共に測定結果を表示することにより、利用者に測定結果とその測定結果の精度とを提供することができる。

なお、第２ガスセンサ７２が検出対象とするガスは、エタノール、一酸化窒素、アンモニア、水素、硫化水素、または一酸化炭素などであってもよい。また、半導体式ガスセンサ６６が検出した検出値と、第２ガスセンサ７２の検出した所定ガスの検出値とに基づいて、以下の症状について評価してもよい。第２ガスセンサ７２の検出対象とするガスを、例えば一酸化窒素とした場合、喫煙や、気管支喘息、気道感染、肺高血圧などを評価することができる。例えばアンモニアとした場合、肝性脳症や、尿素回路の先天酵素異常、Ｈ．ｐｙｌоｒｉ感染症などを検出することができる。例えば水素とした場合、腸内嫌気性菌の異常増殖や、消火不良症候群や、難消化性糖、腸内フローラなどを評価することができる。例えば硫化水素とした場合、歯周病を評価でき、例えば硫化一酸化炭素とした場合、ガス中毒や、喫煙などを評価することができる。

また、上記実施形態では、ガス測定装置１は、表示部２０、操作部３０、および半導体式ガスセンサ６６の検出値を補正するための各機能部が一つの装置に内蔵されるものとして説明したが、表示部２０、操作部３０、各機能部、および不揮発性メモリ９６のうち一部または全部は、半導体式ガスセンサ６６を備えるガス測定装置と通信可能な別体の装置であってもよい。図１２は、ガス測定装置１と通信可能な別体の装置として構成される場合のガス測定システム２００の構成例を示す図である。端末装置２１０は、上記説明した表示部２０、操作部３０、判定部１０２と、指標値導出部１０４と、導出処理部１０６と、濃度導出部１０８と、不揮発性メモリ９６とを備える。ガス測定装置１は、各センサの検出値等の情報を、通信部８６を介して端末装置２１０に送信する。端末装置２１０は、上記実施形態におけるガス測定装置１と同等の処理を行い、測定結果を得る。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１ ガス測定装置
２ 本体部
３ カバー部
５ ベース部
６ 部材
６Ａ つまみ部
１０ 吹き込み口
２０ 表示部
３０ 操作部
５０ 吸着剤収容部
５２、５４、５６ 孔部
６０ 半導体式ガスセンサユニット
６２ 筐体
６２Ａ 孔部
６６ 半導体式ガスセンサ（第１ガスセンサ）
７２ 第２ガスセンサ
８２ タイマ
８４ 電源
８６ 通信部
９０ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９４ ＲＡＭ
９６ 不揮発性メモリ
１００ 取得部
１０２ 判定部
１０４ 指標値導出部
１０６ 導出処理部
１０８ 濃度導出部
２００ ガス測定システム
２１０ 端末装置

Claims (14)

1. ガスセンサが外気と連通する開状態と、前記ガスセンサが外気から遮断された閉状態との双方をとり得るガス測定装置であって、
   前記開状態と前記閉状態の双方において前記ガスセンサの検出値を取得する取得部と、
   前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値と前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値を比較することにより、前記ガスセンサの状態を判定する判定部と、
   を備えるガス測定装置。
2. 前記判定部は更に、前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値、または前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値を基準値と比較することにより、前記ガスセンサの状態を判定する、
   請求項１記載のガス測定装置。
3. 前記ガスセンサとは被毒および劣化のうち少なくとも１つ以上によるセンサ寿命が異なる第２のガスセンサと、
   前記第２のガスセンサから取得した検出値に基づいて指標値を導出する指標値導出部と、を備え、
   前記取得部は、前記第２のガスセンサの検出値を更に取得し、
   前記判定部は、前記指標値導出部により導出された指標値を用いて前記ガスセンサの状態を判定する、
   請求項１または２記載のガス測定装置。
4. ガス吸着剤が収容される吸着剤収容部を備え、
   少なくとも前記閉状態において、前記ガスセンサの置かれる空間と前記吸着剤収容部の内部が連通する、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載のガス測定装置。
5. 前記指標値導出部は、前記第２のガスセンサにより検出された呼気が吹き込まれていない場合のガスの検出値に基づいて、前記ガスセンサの検出値の補正に用いる指標値を導出し、
   前記指標値導出部により導出された指標値を用いて前記ガスセンサの検出値を補正することで、所望ガスの濃度を導出する処理部と、
   を備える請求項３記載のガス測定装置。
6. 前記指標値導出部は、前記第２のガスセンサから取得した検出値の時間積分値、またはピーク値に基づいて、前記指標値を導出する、
   を備える請求項３または請求項５記載のガス測定装置。
7. 前記判定部は、前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値が、前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値を超えると判定した場合、前記ガス吸着剤に異常があると判定する、
   請求項４記載のガス測定装置。
8. 前記判定部は、前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値が、前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値以下であると判定した場合、前記ガスセンサに異常があると判定する、
   請求項１から７のうちいずれか１項記載のガス測定装置。
9. 前記判定部は、前記ガスセンサの検出値に基づいて、複数段階で前記ガスセンサの異常のレベルを判定する、
   請求項８記載のガス測定装置。
10. 前記判定部は、前記判定した結果を示す画像を表示部に表示させる、
    請求項１から９のうちいずれか１項記載のガス測定装置。
11. ガスが吹き込まれる吹き込み口と、
    操作されることによってガスセンサが外気と連通する開状態と前記ガスセンサが外気から遮断された閉状態との双方をとり得るカバー部と、を備える、
    請求項１から１０のうちいずれか１項記載のガス測定装置。
12. 請求項１から１１のうちいずれか１項記載のガス測定装置であって、前記ガスセンサが検出した検出値を端末装置へ送信するガス測定装置と、
    前記送信された検出値を取得する端末装置と、
    を備えるガス測定システム。
13. ガスセンサが外気と連通する開状態と、前記ガスセンサが外気から遮断された閉状態との双方をとり得るガス測定装置が、
    前記開状態と前記閉状態の双方において前記ガスセンサの検出値を取得し、
    前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値と前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値を比較することにより、前記ガスセンサの状態を判定する、
    ガス測定方法。
14. ガスセンサが外気と連通する開状態と、前記ガスセンサが外気から遮断された閉状態との双方をとり得るガス測定装置の制御コンピュータに、
    前記開状態と前記閉状態の双方において前記ガスセンサの検出値を取得させ、
    前記開状態で取得された前記ガスセンサの検出値と前記閉状態で取得された前記ガスセンサの検出値を比較することにより、前記ガスセンサの状態を判定させる、
    ガス測定プログラム。

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