JP2017184993A

JP2017184993A - 呼気検査装置

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Publication number: JP2017184993A
Application number: JP2016075810A
Authority: JP
Inventors: 玲吉田; Rei Yoshida
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Current assignee: Japan Precision Instruments Inc
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2017-10-12
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Abstract

【課題】定期健診などで正確かつ簡易にＣＯＰＤの診断を行うことができる呼気検査装置を提供する。【解決手段】本発明の呼気検査装置は、被検者の呼吸気を流すための流路、および、流路を挟んで対向する一対の検知窓を有するエアウェイ部材３と、一対の検知窓のうち、一方の検知窓を通して流路に赤外線を出射する発光部４ａ、および、発光部４ａが出射した赤外線を他方の検知窓を通して受光する受光部４ｂを有するガスセンサ４と、を備え、エアウェイ部材３にガスセンサ４を搭載することにより、エアウェイ部材３とガスセンサ４とを一体に構成するとともに、流路に連通する状態でエアウェイ部材３に接続されるマウスピース５を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、呼気に含まれる所定のガス濃度を測定するための呼気検査装置に関する。

呼吸器系の疾患の一つに、慢性閉塞性肺疾患（以下、「ＣＯＰＤ」ともいう。）と呼ばれるものがある。ＣＯＰＤを発症すると、息切れや咳、痰などの症状が起こり、その症状は、病気の進行とともに重症化する。ただし、ＣＯＰＤの初期症状は、風邪などの症状に似ている。このため、ＣＯＰＤの発症に気づかずに見過ごされ、そのまま病気が進行してしまうことが多い。その結果、日常生活に困難をきたすほど症状が悪化してから、はじめて医療機関を受診し、治療が後手に回ることがある。世界保健機関では、今後、ＣＯＰＤは死亡原因の上位を占め、２０２０年には死亡原因の第３位になると推定している。このため、ＣＯＰＤの早期発見と早期治療が非常に重要視されている。

ＣＯＰＤを早期に発見するには、病院などの医療機関で定期的にＣＯＰＤの診断を受けることが有効である。ただし、ＣＯＰＤは自覚症状がないまま進行するため、自覚症状が出てから受診したのでは早期の発見に資することができない。このため、ＣＯＰＤの早期発見には、ＣＯＰＤの発症の有無にかかわらず、特定健診を含む定期健康診断（以下、「定期健診」とも略称する。）などでＣＯＰＤの診断を行うことが求められる。

ＣＯＰＤの診断には、（１）動脈血の血中の二酸化炭素濃度を測定する方法、（２）スパイロメータ（肺機能検査装置）を用いる方法、（３）呼気に含まれる二酸化炭素濃度を測定する方法、などがある。また、呼気中の二酸化炭素濃度を測定する方法としては、エアウェイアダプタと呼ばれる器具と、カプノメータと呼ばれる検出器とを組み合わせて用いる方法が知られている（たとえば、特許文献１，２を参照）。

ちなみに、動脈血の血中の二酸化炭素濃度はＰａＣＯ_２で表され、呼気に含まれる二酸化炭素濃度はＥｔＣＯ_２で表される。このうち、ＰａＣＯ_２は、動脈血二酸化炭素分圧を意味する用語であり、ＥｔＣＯ_２は、呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｎｄｔｉｄａｌＣＯ_２）を意味する用語である。

特開２０１２−１５９３８６号公報特開２０１４−１６００８０号公報

しかしながら、上記従来の技術には以下のような問題があった。
すなわち、動脈血中の二酸化炭素濃度を測定する方法は、動脈から血液を採取する医療行為が近年まで、看護師ではなく医師のみに許されてきたため、この採血に対応できる看護師の数が少ない。このため、大勢の人を対象とした定期健診などに採用するには不向きであった。また現状の定期健診では、静脈からの採血で血液検査を実施しており、これ以外に、動脈からの採血を加えることは現実的ではない。

スパイロメータを用いる方法は、肺活量の測定結果からＣＯＰＤを診断する方法であるが、この方法は、肺活量の測定値が正常な範囲を外れていた場合に、肺疾患の可能性の一つとしてＣＯＰＤを予想するものにすぎず、ＣＯＰＤの診断を直接的に行えるものではなかった。また、スパイロメータによる診断では、測定結果にバラツキが生じやすいなど、診断の正確性に欠けるという難点があった。

エアウェイアダプタとカプノメータを用いる方法は、患者の気管に口から喉頭を通して挿管チューブを挿入し、この挿管チューブにエアウェイアダプタを装着して行う方法であるため、挿管チューブを挿入する患者（たとえば、人工呼吸器を装着する必要がある患者など）しか対象にできない。このため、比較的健康な人を対象とした定期健診などに適用することはできなかった。

本発明の主な目的は、定期健診などで正確かつ簡易にＣＯＰＤの診断を行うことができる呼気検査装置を提供することにある。

（第１の態様）
本発明の第１の態様は、
被検者の呼吸気を流すための流路、および、前記流路を挟んで対向する一対の検知窓を有する流路形成部材と、
前記一対の検知窓のうち、一方の検知窓を通して前記流路に赤外線を出射する発光部、および、前記発光部が出射した赤外線を他方の検知窓を通して受光する受光部を有するガスセンサと、
を備え、
前記流路形成部材または前記流路形成部材を収容するケースに、前記ガスセンサを搭載することにより、前記流路形成部材と前記ガスセンサとを一体に構成するとともに、
前記流路に連通する状態で前記流路形成部材に接続されるマウスピースを備える
ことを特徴とする呼気検査装置である。
（第２の態様）
本発明の第２の態様は、
前記マウスピースは、前記流路形成部材に対して着脱可能に構成されている
ことを特徴とする上記第１の態様に記載の呼気検査装置である。
（第３の態様）
本発明の第３の態様は、
前記マウスピースは、ディスポーザブルである
ことを特徴とする上記第１または第２の態様に記載の呼気検査装置である。
（第４の態様）
本発明の第４の態様は、
前記マウスピースは、ストロー形状である
ことを特徴とする上記第１〜第３の態様のいずれか１つに記載の呼気検査装置である。
（第５の態様）
本発明の第５の態様は、
前記流路形成部材は、ポリエチレンテレフタレートによって一体に形成されている
ことを特徴とする上記第１〜第４の態様のいずれか１つに記載の呼気検査装置である。
（第６の態様）
本発明の第６の態様は、
前記流路形成部材は、分割可能な半割構造になっている
ことを特徴とする上記第１〜第５の態様のいずれか１つに記載の呼気検査装置である。
（第７の態様）
本発明の第７の態様は、
前記流路形成部材は、前記検知窓の形成部位であって、前記流路に面する側とは反対側の面に、前記流路側にへこんだ状態で凹部を有し、前記凹部のへこみによって前記検知窓の部分の厚みが他の部分よりも薄くなっている
ことを特徴とする上記第１〜第６の態様のいずれか１つに記載の呼気検査装置である。
（第８の態様）
本発明の第８の態様は、
前記ケースは、分割可能な半割構造になっている
ことを特徴とする上記第１〜第７の態様のいずれか１つに記載の呼気検査装置である。

本発明によれば、定期健診などで正確かつ簡易にＣＯＰＤの診断を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る呼気検査装置の側面図である。本発明の実施形態に係る呼気検査装置の平面図である。（Ａ）は図２に示す呼気検査装置を左方向から見た図であり、（Ｂ）は右方向から見た図である。本発明の実施形態に係る呼気検査装置の分解斜視図である。一対のケース半体を組み付ける前の状態を示す断面図である。一対のケース半体を組み付けた状態を示す断面図である。（Ａ）はエアウェイ半体の構成を示す正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は背面図である。エアウェイ半体にセンサ基板を実装した状態を示す断面図である。一対のエアウェイ半体を組み付ける前の状態を示す断面図である。一対のエアウェイ半体を組み付けた状態を示す断面図である。

まず、発明の経緯について簡単に説明する。
これまで定期健診や人間ドッグなどでＣＯＰＤを早期発見するための検査は、スパイロメータを用いた検査が唯一であり、エアウェイアダプタとカプノメータを用いる方法以外に、適当な検査装置は提供されていなかった。
本発明者は、このような状況に鑑みて、病気の早期発見にきわめて有効な定期健診などでＣＯＰＤの診断を正確かつ簡易に行えないか、という新たな着想を基に本発明を想到した。また、本発明者は、定期健診の診断項目にＣＯＰＤを加えることを想定して、定期健診に適した様々な工夫を検査装置に施した。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施形態においては、次の順序で説明を行う。
１．呼気検査装置の構成
２．呼気検査装置の組み立て
３．呼気検査装置の使用方法
４．実施形態の効果
５．変形例等

＜１．呼気検査装置の構成＞
図１は本発明の実施形態に係る呼気検査装置の側面図であり、図２は同平面図である。また、図３（Ａ）は図２に示す呼気検査装置を左方向から見た図であり、同図（Ｂ）は右方向から見た図である。また、図４は本発明の実施形態に係る呼気検査装置の分解斜視図である。

図示した呼気検査装置１は、ケース２（２ａ，２ｂ）と、流路形成部材としてのエアウェイ部材３（３ａ，３ｂ）と、ガスセンサ４（４ａ，４ｂ）と、マウスピース５と、ケーブル６と、を備えた構成になっている。

本実施形態においては、呼気検査装置１の各部の構成や位置関係等を説明するにあたって、呼気検査装置１の幅方向をＸ方向、呼気検査装置１の長さ方向をＹ方向、呼気検査装置１の高さ方向をＺ方向とする。また、図４に示すように、Ｘ方向の一方をＸ１方向、他方をＸ２方向、Ｙ方向の一方をＹ１方向、他方をＹ２方向、Ｚ方向の一方をＺ１方向、他方をＺ２方向とする。また、呼気検査を受ける被検者が呼気検査装置１をマウスピース５側から見たときの視線を基準にして、Ｘ１方向を左方向、Ｘ２方向を右方向、Ｙ１方向を手前方向、Ｙ２方向を奥方向、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。ただし、呼気検査装置１の向きによっては、上記の幅方向と高さ方向が入れ替わる場合や、上下左右の位置関係が入れ替わる場合がある。

（ケース）
ケース２は、Ｚ方向で一方と他方に分割可能な半割構造になっている。ケース２は、一対のケース半体２ａ，２ｂによって構成されている。一対のケース半体２ａ，２ｂのうち、一方のケース半体２ａはケース２の上半分を形成し、他方のケース半体２ｂはケース２の下半分を形成するものである。以下に、ケース半体２ａ，２ｂの構成についてはさらに詳しく説明する。

図５は一対のケース半体を組み付ける前の状態を示す断面図であり、図６は一対のケース半体を組み付けた状態を示す断面図である。
ケース半体２ａは、樹脂、金属などで構成することができるが、コスト等を考慮すると、好ましくは樹脂、より好ましくはＡＢＳ樹脂で構成するとよい。ＡＢＳ樹脂は、成形性、表面の美観、耐衝撃性などに優れるため、ケース２の材料として好ましい。

ケース半体２ａは、平面視略四角形（長方形）の主壁部１１ａと、Ｘ方向で互いに対向する一対の側壁部１２ａと、Ｙ方向で互いに対向する一対の端壁部１３ａと、を有している。主壁部１１ａは、ケース半体２ａの外壁部のなかで最も面積が大きい壁である。一対の側壁部１２ａには、それぞれ係止部１４ａが設けられている。係止部１４ａは、各々の側壁部１３ａの内面に３つずつ設けられている。係止部１４ａの個数や配置は必要に応じて変更可能である。各々の係止部１４ａは、側壁部１３ａの内面を部分的に凹ませた状態で形成されている。各々の係止部１４ａには爪部１５ａが形成されている。爪部１５ａは、Ｘ方向でケース半体２ａの内側に突出する状態で形成されている。また、一方の端壁部１２ａには第１の切り欠き部１６ａが形成され、他方の端壁部１２ａには第２の切り欠き部１７ａが形成されている。第１の切り欠き部１６ａは、Ｙ方向から見て半円形に形成され、第２の切り欠き部１７ａも同様に半円形に形成されている。

ケース半体２ｂは、上述したケース半体２ａと同様に、平面視略四角形（長方形）の主壁部１１ｂと、Ｘ方向で互いに対向する一対の側壁部１２ｂと、Ｙ方向で互いに対向する一対の端壁部１３ｂと、を有している。一対の側壁部１２ｂには、それぞれ被係止部１４ｂが設けられている。被係止部１４ｂは、各々の側壁部１２ｂの上縁部に、Ｚ１方向に突出する状態で３つずつ設けられている。被係止部１４ｂの個数や配置は必要に応じて変更可能である。各々の被係止部１４ｂには、上述した爪部１５ａに対応して孔部１５ｂが形成されている。孔部１５ｂは、被係止部１４ｂを厚み方向に貫通する状態で形成されている。係止部１４ａの爪部１５ａと、これに対応する被係止部１４ｂの孔部１５ｂとは、互いに係合可能に構成されている。また、一方の端壁部１２ｂには第１の切り欠き部１６ｂが形成され、他方の端壁部１２ｂには第２の切り欠き部１７ｂが形成されている。第１の切り欠き部１６ｂは、Ｙ方向から見て半円形に形成され、第２の切り欠き部１７ｂも同様に半円形に形成されている。

上記構成からなる一対のケース半体２ａ，２ｂは、互いに対応する係止部１４ａと被係止部１４ｂの位置を合わせた状態で、ケース半体２ａ，２ｂどうしを組み付けることにより、ケース２が構成される。この構成では、係止部１４ａの爪部１５ａが、これに対応する被係止部１４ｂの孔部１５ｂに嵌合した状態になり、この状態でケース半体２ａ，２ｂの分離が阻止されてケース２が一体化される。ケース２は、内部に中空部を有する筐体となる。また、図６に示すように、第１の切り欠き部１６ａ，１６ｂは互いに組み合わさって第１の開口部１６を構成し、第２の切り欠き部１７ａ，１７ｂは互いに組み合わさって第２の開口部１７を構成する。第１の開口部１６および第２の開口部１７は、それぞれ円形に形成される。

（エアウェイ部材）
エアウェイ部材３は、Ｘ方向で一方と他方に分割可能な半割構造になっている。エアウェイ部材３は、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂによって構成されている。一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂのうち、一方のエアウェイ半体３ａはエアウェイ部材３の右半分を形成し、他方のエアウェイ半体３ｂはエアウェイ部材３の左半分を形成するものである。以下に、エアウェイ半体３ａ，３ｂの構成についてさらに詳しく説明する。

図７はエアウェイ半体３ａの構成を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は背面図である。また、図８はエアウェイ半体３ａに第１のセンサ基板２８ａを実装した状態を示す断面図である。一方、図９は一対のエアウェイ半体を組み付ける前の状態を示す断面図であり、図１０は一対のエアウェイ半体を組み付けた状態を示す断面図である。

一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂは、基本的に同様の構成になっている。ここでは、まず、一方のエアウェイ半体３ａの構成を説明し、その後で、エアウェイ半体３ａとエアウェイ半体３ｂの構成上の違いについて説明する。

エアウェイ半体３ａは、外枠２１ａと、第１の半管部２２ａと、第２の半管部２３ａと、検知窓２４ａと、支持枠２５ａと、複数のスタッド２６ａと、長溝２７ａと、を一体に備えている。エアウェイ半体３ａは、好ましくは、色相が透明なポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」ともいう。）によって一体に形成されている。ここで記述する「一体に形成」とは、エアウェイ半体３ａの各部がすべて同一の樹脂材料（ＰＥＴ）で形成されるとともに、各部が連続的（シームレス）につながっている構造をいう。このような構造は、樹脂の一体成形（たとえば、射出成形など）によって得られる。ちなみに、予め成形した小部品を射出成形用の金型にセットし、その状態で射出成形して得られるものは、必然的に小部品の外形部分に繋ぎ目ができる（シームレスにならない）ため、ここでいう「一体に形成」には含まない。

外枠２１ａは、Ｘ方向から見て横長の長方形に形成されている。第１の半管部２２ａは、外枠２１ａの長手方向（Ｙ方向）の一方端から突出する状態で形成され、第２の半管部２３ａは、外枠２１ａの長手方向の他方端から突出する状態で形成されている。第１の半管部２２ａおよび第２の半管部２３ａは、Ｙ方向から見て、それぞれ半円筒形に形成されている。

検知窓２４ａは、呼気に含まれる所定のガス濃度を赤外線を用いて測定する際に、赤外線を透過させる透光用の窓となる。検知窓２４ａは、Ｘ方向から見て、外枠２１ａと同様に長方形に形成されている。検知窓２４ａは、Ｙ方向で第１の半管部２２ａ寄りに設けられている。支持枠２５ａは、発光部４ａとの位置的な干渉を避けて、エアウェイ半体３ａに第１のセンサ基板２８ａを取り付けるために形成されたものである。支持枠２５ａは、発光部４ａの外周に沿うように略円形に形成されている。スタッド２６ａは、エアウェイ半体３ａに第１のセンサ基板２８ａをネジ止めにより取り付けるためのもので、中心軸上に小さな孔を有している。

長溝２７ａは、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂを組み付けたときに、一つの流路３０を形成するものである。長溝２７ａは、第１の半管部２２ａと第２の半管部２３ａとの間をつなぐように、Ｙ方向に長く形成されている。上述した検知窓２４ａは、長溝２７ａの途中に設けられている。長溝２７ａの溝幅は、検知窓２４ａのところで部分的に狭くなっている。また、長溝２７ａの溝幅は、検知窓２４ａの形成部位から第２の半管部２３ａの形成部位に向かって少しずつ幅広に形成されている。

また、検知窓２４ａの部分の厚み（肉厚）は、長溝２７ａを形成する他の部分よりも薄くなっている。具体的には、検知窓２４ａの形成部位であって、流路３０に面する側と反対側の面に、流路３０側にへこんだ状態で凹部２９ａが形成され、この凹部２９ａのへこみによって検知窓２４ａの部分が他の部分よりも薄くなっている。検知窓２４ａの部分の厚み寸法は、好ましくは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、より好ましくは、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下（たとえば、０．３ｍｍ）に設定するとよい。

一方、エアウェイ半体３ｂは、図９に示すように、外枠２１ｂと、第１の半管部２２ｂと、第２の半管部２３ｂと、検知窓２４ｂと、支持枠２５ｂと、複数のスタッド２６ｂと、長溝２７ｂと、を一体に備えている。この点は、上述したエアウェイ半体３ａと同様である。ただし、エアウェイ半体３ａとエアウェイ半体３ｂとは、支持枠２５ａ，２５ｂおよびスタッド２６ａ，２６ｂの突出寸法が異なる。すなわち、エアウェイ半体３ａの支持枠２５ａ等の突出寸法は、エアウェイ半体３ｂの支持枠２５ｂ等の突出寸法よりも大きく設定されている。その理由は、第１のセンサ基板２８ａに実装される発光部４ａの高さ寸法と、第２のセンサ基板２８ｂに実装される受光部４ｂの高さ寸法とが異なるためである。具体的には、発光部４ａの高さ寸法は、受光部４ｂの高さ寸法よりも大きく設定されており、この寸法差に応じて、支持枠２５ａ，２５ｂおよびスタッド２６ａ，２６ｂの突出寸法が設定されている。

上記構成からなる一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂは、互いに対応する部分を向き合わせた状態で、エアウェイ半体３ａ，３ｂどうしを組み付けることにより、内部に流路３０を有するエアウェイ部材３を構成する。流路３０は、長溝２７ａ，２７ｂによって形成されている。流路３０は、Ｙ方向に長く延在するように形成されている。この流路３０をＹ方向から見ると、検知窓２４ａ，２４ｂの部分は四角形（好ましくは長方形または正方形）に形成され、それ以外の部分は円形またはそれに近い形状に形成されている。

エアウェイ部材３の手前側には、第１の半管部２２ａ，２２ｂによって第１の筒部２２が形成され、エアウェイ部材３の奥側には、第２の半管部２３ａ，２３ｂによって第２の筒部２３が形成されている。第１の筒部２２は、エアウェイ部材３（外枠２１ａ，２１ｂ）の一方の端面からＹ１方向に突出する状態で形成され、第２の筒部２３は、エアウェイ部材３の他方の端面からＹ２方向に突出した状態で形成されている。第１の筒部２２は円筒形に形成され、第２の筒部２３はそれよりも大きな径で円筒形に形成されている。第１の筒部２２および第２の筒部２３は、それぞれ流路３０に連通する状態で、流路３０と同心状に配置されている。

また、エアウェイ半体３ａ，３ｂの突き合わせ面には、凹凸の嵌合による気密構造が採用されている。具体的には、たとえば図示はしないが、エアウェイ半体３ａの突き合わせ面には凹状の溝が形成され、エアウェイ半体３ｂの突き合わせ面には突状のリブが形成されている。そして、リブを溝に嵌合することにより、第１の筒部２２から流路３０を経由して第２の筒部２３に至る空間の気密性が維持されるようになっている。

（ガスセンサ）
ガスセンサ４は、赤外線を出射（発光）する発光部４ａと、赤外線を受光する受光部４ｂと、を用いて構成されている。本実施形態では、エアウェイ部材３にガスセンサ４を搭載することにより、エアウェイ部材３とガスセンサ４を一体に構成している。ここで記述する「一体に構成」とは、エアウェイ部材３とガスセンサ４とが物理的な結合手段（ネジ締結、接着など）を利用して互いに固定されていて、全体として一つにまとまっている構成をいう。したがって、たとえば特開２０１２−１５９３８６号公報、特開２０１４−１６００８０号公報に記載されているように、流路形成部材とガスセンサとが着脱（分離）可能な別体で構成された態様は、上述した「一体に構成」の概念に含まない。
発光部４ａは、第１のセンサ基板２８ａに実装され、受光部４ｂは、第２のセンサ基板２８ｂに実装されている。発光部４ａと受光部４ｂは、エアウェイ部材３の流路３０を間に挟んで対向する状態に配置される。そして、発光部４ａは、流路３０に向かって赤外線を出射し、受光部４ｂは、流路３０を通して赤外線を受光する。

（マウスピース）
マウスピース５は、筒状の部材で構成されている。マウスピース５は、長さ方向（Ｙ方向）の両端部をそれぞれ開口したストロー形状に形成されている。ここで記述する「ストロー形状」とは、中心軸が真っ直ぐ（直線上）に延びる円筒形をいう。マウスピース５の手前と奥側には、それぞれ開口５ａ，５ｂが形成されている。マウスピース５の手前側の端部は内向きに丸みをつけたすぼみ部５ｃとなっており、このすぼみ部５ｃによる開口径の縮小分だけ手前側の開口５ａが奥側の開口５ｂよりも小径になっている。このようにマウスピース５の端部にすぼみ部５ｃを設けることにより、マウスピース５の開口５ａ側を被検者が口にくわえるときに、すぼみ部５ｃの丸みによって口当たりが柔らかくなる。また、マウスピース５をくわえて被検者が呼吸するときに、唾液がマウスピース５内に侵入しにくくなる。マウスピース５は、金属製、樹脂製、紙製のいずれであってもよい。

マウスピース５は、好ましくは、ディスポーザブル（使い捨て品）とするのがよい。この場合は、コスト等の観点から、マウスピース５を樹脂製または紙製とするのがよい。本実施形態では、マウスピース５を樹脂の一体構造で構成している。その場合、マウスピース５の構成材料は、製造の容易性やコスト等の観点から、ポリプロピレンとすることが好ましい。また、マウスピース５は、好ましくは、数個単位〜十数個単位の個別滅菌包装、より好ましくは、一個単位の個別滅菌包装で提供され、そこから一個ずつ取り出して使用することが好ましい。

（ケーブル）
ケーブル６は、呼気検査装置１と図示しない計測装置とを電気的に接続するためのケーブルである。ケーブル６の長さは、必要に応じて適切な長さに設定される。ケーブル６は、たとえば、図示しないリード線等を内蔵し、このリード線等を用いて、第１のセンサ基板２８ａと第２のセンサ基板２８ｂに電気的に接続される。ケーブル６は、計測装置から呼気検査装置１にガスセンサ４を駆動するための電力を供給したり、計測装置と呼気検査装置１との間でガスセンサ４の駆動を制御する制御信号の受け渡しをしたり、ガスセンサ４で検出した結果を電気信号として出力したりするために用いられる。

＜２．呼気検査装置の組み立て＞
呼気検査装置１は、たとえば以下のように組み立てられる。
まず、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂを互いに組み付ける。その際、一方のエアウェイ半体３ａには第１のセンサ基板２８ａを搭載し、他方のエアウェイ半体３ｂには第２のセンサ基板２８ｂを搭載する。また、第１のセンサ基板２８ａには予め発光部４ａを実装しておき、第２のセンサ基板２８ｂには予め受光部４ｂを実装しておく。第１のセンサ基板２８ａは、図示しないネジを用いてエアウェイ半体３ａに固定される。具体的には、第１のセンサ基板２８ａに４つの取付用孔が設けられ、各々の取付用孔を通して４つのスタッド２６ａにそれぞれネジをねじ込むことにより、第１のセンサ基板２８ａがエアウェイ半体３ａに固定される。これと同様に、第２のセンサ基板２８ｂは、図示しないネジを用いてエアウェイ半体３ｂに固定される。その際、発光部４ａはエアウェイ半体３ａの支持枠２５ａに収容され、受光部４ｂはエアウェイ半体３ｂの支持枠２５ｂに収容される。

また、エアウェイ半体３ａには保護シート３１ａが取り付けられ、エアウェイ半体３ｂにも保護シート３１ｂが取り付けられる。このとき、各々の保護シート３１ａ，３１ｂを取り付ける前に、ケーブル６と各センサ基板２８ａ，２８ｂとを図示しないリード線等によって電気的に接続しておく。この接続は、たとえば、雄雌の関係にあるコネクタどうしの差し込みにより行う。保護シート３１ａ，３１ｂは、たとえば、エアウェイ部材３と同様に、透明なＰＥＴを用いて構成するとよい。保護シート３１ａは、外枠２１ａで囲まれたエアウェイ半体３ａの内部空間（発光部４ａおよび第１のセンサ基板２８ａの搭載領域）の気密性保持や防塵などの機能を奏するものであり、保護シート３１ｂも同様の機能を奏するものである。保護シート３１ａは、外枠２１ａの四角い開口を塞ぐように、たとえば両面テープ、接着剤等を用いて、外枠２１ａの開口縁に貼着される。保護シート３１ｂも同様に外枠２１ｂの開口縁に貼着される。

こうして組み立てられたエアウェイ部材３は、たとえば、下側のケース半体２ｂにセットされる。このとき、ケース半体２ｂに設けられているケーブル取付用の切り欠き部１８ｂ（図４）にケーブル６をセットする。なお、図示はしないが、ケーブル取付用の切り欠き部は、ケース半体２ａにも設けられている。

その後、ケース半体２ｂの上にケース半体２ａを被せるようにして、一対のケース半体２ａ，２ｂを相互に組み付ける。この場合、ケース半体２ａ，２ｂの結合は、係止部１４ａの爪部１５ａと被係止部１４ｂの孔部１５ｂとの嵌合によりなされる。ただし、これに限らず、ネジ止め等で両者を結合（固定）してもよい。また、一対のケース半体２ａ，２ｂを用いて構成されるケース２の分割方向と、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂを用いて構成されるエアウェイ部材３の分割方向とは、互いに異なる方向となる。具体的には、流路３０の中心軸回りにおいて、互いに９０度位相がずれた関係になる。すなわち、流路３０の長さ方向（Ｙ方向）と直交する方向において、エアウェイ部材３の分割方向はＸ方向となり、ケース２の分割方向はＹ方向となる。

また、エアウェイ部材３の第１の筒部２２の開口端は、ケース２の第１の開口部１６に同心円状に配置され、エアウェイ部材３の第２の筒部２３の開口端は、ケース２の第２の開口部１７に同心円状に配置される。この状態でエアウェイ部材３の第１の筒部２２にマウスピース５の開口５ｂ側を差し込んで接続する。これにより、マウスピース５の内部の空間が、第１の筒部２２を通してエアウェイ部材３の流路３０に連通した状態となる。

このようにマウスピース５を装着した状態では、マウスピース５の開口５ａから第１の筒部２２および流路３０を経由して第２の筒部２３の開口に至るように、ひとつながりのエアウェイが形成される。そして、このエアウェイの途中、好ましくはエアウェイの長さ方向（Ｙ方向）の中間部に、一対の検知窓２４ａ，２４ｂが配置される。また、上記エアウェイの長さ方向において、一対の検知窓２４ａ，２４ｂから第２の筒部２３の開口までの距離をあまり長く設定すると空気抵抗が大きくなって呼吸しづらくなる。

以上のとおり、本実施形態の呼気検査装置１において、ケース２は、一対のケース半体２ａ，２ｂを互いに組み付けた状態で構成されている。ケース２は、内部に空間を有する筐体構造を有する。エアウェイ部材３は、このケース２の内部空間に収容される。また、ケース２は、内部の空間にエアウェイ部材３を動かないように保持する。

エアウェイ部材３は、被検者の呼吸気（呼気および吸気）を流すための流路３０と、この流路３０につながる第１の筒部２２と、第１の筒部２２とは反対側で流路３０につながる第２の筒部２３と、を有する。第１の筒部２２および第２の筒部２３は、それぞれ円筒形に形成されている。第１の筒部２２の内径は、第２の筒部２３の内径よりも大きく設定されている。被検者が呼吸したときの呼気および吸気は、第１の筒部２２および第２の筒部２３を通して、流路３０内を流れる。その場合、第１の筒部２２は、被検者が吐き出した息を流路３０に導き入れる一方、被検者が吸い込んだ息を被検者の口腔に向かって排出する部分となる。これに対して、第２の筒部２３は、被検者が吐き出した息を大気中に排出する一方、被検者が吸い込んだ息を大気中から流路３０内に取り込む部分となる。

＜３．呼気検査装置の使用方法＞
続いて、本実施形態に係る呼気検査装置１の使用方法について説明する。
まず、呼気検査を受ける被検者の手に、マウスピース５付きの呼気検査装置１を持たせる。次に、マウスピース５の開口５ａ側を被検者の口にくわえてもらう。次に、被検者に自然に呼吸してもらい、その状況でガスセンサ４を用いた呼気検査を行う。この呼気検査では、被検者の呼気に含まれる所定のガス濃度の一例として、呼気中の二酸化炭素濃度（ＥｔＣＯ_２）を測定する。二酸化炭素濃度の測定には、たとえば、波長が３．７５μｍ以上４．２５μｍ以下の中赤外線を出射する発光部４ａを用いるとよい。

実際に被検者がマウスピース５を口にくわえて呼吸すると、被検者の呼吸に応じて、呼気検査装置１の流路３０を呼気および吸気が交互に流れる。このとき、被検者が息を吐き出したときに流路３０を流れる呼気の移動方向と、被検者が息を吸い込んだときに流路３０を流れる吸気の移動方向とは、互いに反対方向になる。すなわち、被検者が息を吐き出したときは、第１の筒部２２から第２の筒部２３に向かって流路３０内を呼気が流れ、被検者が息を吸い込んだときは、第２の筒部２３から第１の筒部２２に向かって流路３０内を吸気が流れる。

このような状況のもとで、ガスセンサ４は、発光部４ａから赤外線を発光するとともに、この赤外線を受光部４ｂで受光することにより、流路３０内を流れる呼気中の二酸化炭素濃度を検出する。このとき、発光部４ａが出射した赤外線は、エアウェイ半体３ａの検知窓２４ａを透過して流路３０に進出する。また、流路３０に進出した赤外線は、流路３０を横切るように通過した後、エアウェイ半体３ｂの検知窓２４ｂを透過して受光部４ｂに到達する。

これに対して、二酸化炭素は、発光部４ａから出射される赤外線を吸収する性質を有する。このため、流路３０内を流れる二酸化炭素の濃度が相対的に高ければ、その分だけ二酸化炭素に吸収される赤外線の割合が多くなる。よって、受光部４ｂにおける赤外線の受光量は相対的に少なくなる。これと逆に、流路３０内を流れる二酸化炭素の濃度が相対的に低ければ、その分だけ二酸化炭素に吸収される赤外線の割合が少なくなる。よって、受光部４ｂにおける赤外線の受光量は相対的に多くなる。したがって、受光部４ｂが受光した赤外線の受光量に基づいて、被検者の呼気に含まれる二酸化炭素濃度を測定することが可能となる。

実際の測定では、受光部４ｂが出力する電気信号が、ケーブル６を通して計測装置に送られる。このとき、計測装置では、受光部４ｂから与えられた電気信号を所定のアルゴリズムにしたがって処理することにより、その電気信号を、呼気中の二酸化炭素濃度（ＥｔＣｏ_２）を示す数値（単位：ｍｍＨｇ）に変換する。そして、変換した数値を必要に応じて計測装置の表示部に表示する。呼気中の二酸化炭素濃度と動脈血中の二酸化炭素濃度との間には相関がある。このため、呼気検査装置１を用いて呼気中の二酸化炭素濃度を測定することにより、ＣＯＰＤの診断を正確に行うことができる。具体的には、たとえば、呼気中の二酸化炭素濃度が規定の値（たとえば、４５ｍｍＨｇ）を超える場合は、ＣＯＰＤを発症している疑いが強いという診断を下すことができる。

＜４．実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。

（ａ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、エアウェイ部材３とガスセンサ４を一体に構成するとともに、流路３０に連通するようにエアウェイ部材３にマウスピース５を接続した構成を採用している。これにより、呼気検査に際しては、被検者がマウスピース５を口にくわえて自然に呼吸するだけで、呼気に含まれる二酸化炭素濃度をガスセンサ４で測定することができる。その結果、定期健診などで正確かつ簡易にＣＯＰＤの診断を行うことが可能となる。また、大勢の人を対象とした定期健診などにも採用することができる。このため、ＣＯＰＤの早期発見および早期治療に大いに貢献することができる。

（ｂ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、エアウェイ部材３に対してマウスピース５を着脱可能に構成している。このため、たとえば、呼気検査を行わない間は、エアウェイ部材３からマウスピース５を取り外して保管することにより、マウスピース５の無用な破損等を避けることができる。

（ｃ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、マウスピース５をディスポーザブルとしている。このため、定期健診などで呼気検査を行う場合に、被検者ごとにマウスピース５を新しいものに換えて使用することができる。したがって、マウスピース５を消毒等する手間をかけることなく、呼気検査を衛生的に行うことができる。

（ｄ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、マウスピース５をストロー形状にしている。このため、マウスピース５をディスポーザブルとする場合に、マウスピース５の製造コストを非常に安く抑えることができる。これにより、呼気検査によるＣＯＰＤ診断を定期健診などの診断項目に加えるにあたって、コスト的な負担を軽減することができる。よって、大勢の人を対象とした定期診断などでも、呼気検査によるＣＯＰＤ診断の導入を促すことができる。

（ｅ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、エアウェイ部材３をＰＥＴによって一体に形成している。これにより、エアウェイ部材３が形成する流路３０の状態（汚れ具合など）を、エアウェイ部材３の外側から目視で確認することができる。また、エアウェイ部材３の検知窓２４ａ，２４ｂを赤外線が透過しやすくなるため、ガス濃度の測定精度を高めることができる。

（ｆ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂによってエアウェイ部材３を分割可能な半割構造にしている。これにより、たとえば、エアウェイ部材３の流路３０が汚れている場合に、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂを分割することで、実質的に流路３０（長溝２７ａ，２７ｂ）を外部に露出させることができる。このため、呼気検査装置１の繰り返しの使用によって流路３０に汚れが生じた場合に、この汚れを簡単かつ確実に取り除くことができる。したがって、メンテナンス性に優れた呼気検査装置１を実現することができる。

（ｇ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、エアウェイ部材３の検知窓２４ａ，２４ｂの形成部位であって、流路３０に面する側とは反対側の面に、流路３０側にへこんだ状態で凹部２９ａ，２９ｂを形成し、この凹部２９ａ，２９ｂのへこみによって検知窓２４ａ，２４ｂの部分の厚みを他の部分よりも薄くしている。これにより、検知窓２４ａ，２４ｂにおける赤外線の透過率を十分に高めたうえで、検知窓２４ａ，２４ｂの形成部位で流路３０の面を滑らかな連続面で形成することができる。このため、被検者の呼気や吸気を検知窓２４ａ，２４の形成部位で乱すことなく流通させることができる。

（ｈ）本実施形態に係る呼気検査装置１においては、一対のケース半体２ａ，２ｂによってケース２を分割可能な半割構造にしている。これにより、一対のケース半体２ａ，２ｂを分割することで、ケース２の内部を開放することができる。このため、ケース２内に収容されたエアウェイ部材３やガスセンサ４などのメンテナンス（交換を含む）を容易に行うことができる。

＜５．変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

たとえば、上記実施形態においては、エアウェイ部材３とガスセンサ４を一体に構成するにあたって、ガスセンサ４をセンサ基板２８ａ，２８ｂを用いてエアウェイ部材３に搭載したが、これに限らず、エアウェイ部材３を収容するケース２にセンサ基板２８ａ，２８ｂを用いてガスセンサ４を搭載することにより、エアウェイ部材３とガスセンサ４を一体に構成してもよい。

また、上記実施形態においては、呼気に含まれる所定のガス濃度として二酸化炭素濃度を測定するとしたが、これに限らず、たとえば、呼気に含まれる酸素濃度など、他のガス濃度を測定する場合に適用してもよい。

また、上記実施形態においては、エアウェイ部材３をケース２に収容し、このケース２にケーブル６を接続する構成としたが、本発明の呼気検査装置は、ケース２なしで構成してもよいし、ケーブル６なしで構成してもよい。また、本発明の呼気検査装置は、構成要素の一つに計測装置を含む構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、呼気検査装置１と計測装置との間の信号や電力のやり取りを、ケーブル６を介して行う構成としたが、これに代えてワイヤレス通信やワイヤレス給電により行う構成としてもよい。

また、本発明の呼気検査装置は、定期健診だけでなく、たとえば、ＣＯＰＤの診断または治療のために医療機関を訪れた患者、あるいは在宅療養中の患者などを対象に、ＥｔＣＯ_２を測定する場合に適用してもよい。

１…呼気検査装置
２…ケース
３…エアウェイ部材（流路形成部材）
４…ガスセンサ
５…マウスピース

ケース半体２ａは、平面視略四角形（長方形）の主壁部１１ａと、Ｘ方向で互いに対向する一対の側壁部１２ａと、Ｙ方向で互いに対向する一対の端壁部１３ａと、を有している。主壁部１１ａは、ケース半体２ａの外壁部のなかで最も面積が大きい壁である。一対の側壁部１２ａには、それぞれ係止部１４ａが設けられている。係止部１４ａは、各々の側壁部１３ａの内面に３つずつ設けられている。係止部１４ａの個数や配置は必要に応じて変更可能である。各々の係止部１４ａは、側壁部１３ａの内面を部分的に凹ませた状態で形成されている。各々の係止部１４ａには爪部１５ａが形成されている。爪部１５ａは、Ｘ方向でケース半体２ａの内側に突出する状態で形成されている。また、一方の端壁部１３ａには第１の切り欠き部１６ａが形成され、他方の端壁部１３ａには第２の切り欠き部１７ａが形成されている。第１の切り欠き部１６ａは、Ｙ方向から見て半円形に形成され、第２の切り欠き部１７ａも同様に半円形に形成されている。

ケース半体２ｂは、上述したケース半体２ａと同様に、平面視略四角形（長方形）の主壁部１１ｂと、Ｘ方向で互いに対向する一対の側壁部１２ｂと、Ｙ方向で互いに対向する一対の端壁部１３ｂと、を有している。一対の側壁部１２ｂには、それぞれ被係止部１４ｂが設けられている。被係止部１４ｂは、各々の側壁部１２ｂの上縁部に、Ｚ１方向に突出する状態で３つずつ設けられている。被係止部１４ｂの個数や配置は必要に応じて変更可能である。各々の被係止部１４ｂには、上述した爪部１５ａに対応して孔部１５ｂが形成されている。孔部１５ｂは、被係止部１４ｂを厚み方向に貫通する状態で形成されている。係止部１４ａの爪部１５ａと、これに対応する被係止部１４ｂの孔部１５ｂとは、互いに係合可能に構成されている。また、一方の端壁部１３ｂには第１の切り欠き部１６ｂが形成され、他方の端壁部１３ｂには第２の切り欠き部１７ｂが形成されている。第１の切り欠き部１６ｂは、Ｙ方向から見て半円形に形成され、第２の切り欠き部１７ｂも同様に半円形に形成されている。

その後、ケース半体２ｂの上にケース半体２ａを被せるようにして、一対のケース半体２ａ，２ｂを相互に組み付ける。この場合、ケース半体２ａ，２ｂの結合は、係止部１４ａの爪部１５ａと被係止部１４ｂの孔部１５ｂとの嵌合によりなされる。ただし、これに限らず、ネジ止め等で両者を結合（固定）してもよい。また、一対のケース半体２ａ，２ｂを用いて構成されるケース２の分割方向と、一対のエアウェイ半体３ａ，３ｂを用いて構成されるエアウェイ部材３の分割方向とは、互いに異なる方向となる。具体的には、流路３０の中心軸回りにおいて、互いに９０度位相がずれた関係になる。すなわち、流路３０の長さ方向（Ｙ方向）と直交する方向において、エアウェイ部材３の分割方向はＸ方向となり、ケース２の分割方向はＺ方向となる。

Claims

被検者の呼吸気を流すための流路、および、前記流路を挟んで対向する一対の検知窓を有する流路形成部材と、
前記一対の検知窓のうち、一方の検知窓を通して前記流路に赤外線を出射する発光部、および、前記発光部が出射した赤外線を他方の検知窓を通して受光する受光部を有するガスセンサと、
を備え、
前記流路形成部材または前記流路形成部材を収容するケースに、前記ガスセンサを搭載することにより、前記流路形成部材と前記ガスセンサとを一体に構成するとともに、
前記流路に連通する状態で前記流路形成部材に接続されるマウスピースを備える
ことを特徴とする呼気検査装置。
前記マウスピースは、前記流路形成部材に対して着脱可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の呼気検査装置。
前記マウスピースは、ディスポーザブルである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の呼気検査装置。
前記マウスピースは、ストロー形状である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の呼気検査装置。
前記流路形成部材は、ポリエチレンテレフタレートによって一体に形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の呼気検査装置。
前記流路形成部材は、分割可能な半割構造になっている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の呼気検査装置。
前記流路形成部材は、前記検知窓の形成部位であって、前記流路に面する側とは反対側の面に、前記流路側にへこんだ状態で凹部を有し、前記凹部のへこみによって前記検知窓の部分の厚みが他の部分よりも薄くなっている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の呼気検査装置。
前記ケースは、分割可能な半割構造になっている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の呼気検査装置。