JP6227934B2

JP6227934B2 - ガスの測定装置及びガスの測定方法

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Publication number: JP6227934B2
Application number: JP2013173200A
Authority: JP
Inventors: 祐樹山田; 檜山　聡; 聡檜山; 継泰豊岡
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: JP2015040819A

Description

本発明は、ガスの測定装置及びガスの測定方法に関する。

近年、国民医療費の増加を抑制するために、疾病の発生や進行を未然に防ぐ「予防医療」の必要性が高まっている。予防医療では、個々人の健康状態に応じた医療サービスが重要であり、個々人の健康状態に係る詳細な情報をいつでもどこでも簡便に得るための測定装置及び測定方法が必要となる。従来、脈拍、血圧、心拍数、活動量又は歩数等の測定により、被検者の健康状態を把握することが一般的であった。これらの測定には主に加速度計等の物理センサが用いられる。しかし、物理センサでは得られにくい生体情報もある。例えば、医療機関では、血液、尿、リンパ液又は髄液等の生体サンプルの測定により、物理センサでは得られ難い生化学的な生体情報を取得し、それを健康管理又は病気の診断に利用している。しかし、上記の生体サンプルは、医療従事者ではない被検者が自ら採取することは技術的に困難なものであったり、生体サンプルの採取に伴う病原体への感染、侵襲又は精神的ストレスによって被検者が害されたりすることがある。これらの問題があるため、上記の生体サンプルの測定装置及び測定方法は予防医療の手段として必ずしも適していない。

採取が容易で、感染リスクが無く、侵襲及び精神的ストレスを伴わない生体サンプルの例として、生体の皮膚表面から放出されるガス（皮膚ガス）又は呼気等のような、生体に由来するガス（生体ガス）が挙げられる。生体ガスは、血液等の液体サンプルと同様に、個人差を反映した生体情報が得られる生体サンプルであり、生体ガス中の特定成分の有無やその濃度を測定することで、健康状態に関する情報が得られる。そして、生体ガスの中でも皮膚ガスの捕集・測定は、呼気を測定装置へ吹きかけるといった能動的な動作が不要である。また、皮膚ガスの組成及び放出量は、被検者が自らの意思で変更したりコントロールしたりすることができない。これらの理由から、皮膚ガスは、呼気に比べて、より簡便に且つ正確に測定可能なものである。さらに生体は、その様々な部位の皮膚表面から、生体の状態や環境の変化に応じて、種々のガスを放出し、その濃度は変化する。したがって、生体の特定の部位の皮膚表面から放出された皮膚ガスを、被検者の意識に関わりなく経時的に測定することにより、きめ細かい健康管理を実現できる。例えば、皮膚ガスの測定装置を、腕時計に代表されるような皮膚に接した状態で身につけるタイプのデバイスに搭載することができれば、そのデバイスを身につけているだけで常時測定・無意識測定による健康管理が実現する。

しかし、生体の健康状態と関連付けられる皮膚ガスの放出量は、一般に極微少量であり、ｎｇ・ｃｍ^−２・ｍｉｎ^−１オーダー以下程度である。そのため、皮膚ガスをそのまま測定することは困難であり、皮膚ガスを濃縮して測定する技術が必要となる。例えば、下記特許文献１には、ガスセル（捕集室）の開口部を皮膚に押し当てて捕集室内に皮膚ガスを捕集し、皮膚ガスを構成する化学物質（皮膚ガス成分）を捕集室内の吸脱着剤に吸着させて蓄積し、蓄積された皮膚ガス成分を吸脱着剤から脱離させることにより、捕集室内で皮膚ガスを濃縮し、濃縮された皮膚ガスで満たされた捕集室内での光の吸収量に基づいて皮膚ガスの濃度を測定する方法が開示されている。このように、ガスの捕集、ガスを構成する化学物質（ガス成分）の吸脱着剤への吸着（ガス成分の吸脱着剤への蓄積）、及びガス成分の吸脱着剤からの脱離を経て、ガスが濃縮される現象を、以下では「濃縮効果」と記す。

特開２００５−１４７９６２号公報

上記のように吸脱着剤を用いて十分に高い濃縮効果を得るためには、希薄な皮膚ガスを長時間にわたって捕集して、多量の皮膚ガス成分を吸脱着剤に吸着・蓄積させる必要があった。ここで、「濃縮効果が高い」とは、濃縮前のガスの濃度に対する濃縮後のガスの濃度の比が高いこと（吸脱着剤に吸着する前のガス成分の濃度に対する測定時のガス成分の濃度の比が高いこと）を意味する。しかし、健康状態を詳細に且つ経時的に把握するためには、短い測定間隔での皮膚ガスのモニタリング（経時変化の観察）が必要である。短い測定間隔での経時変化の観察のためには、濃縮効果に要する時間（濃縮時間）を短縮する必要がある。濃縮時間の短縮のためには、単位時間当たりに捕集室内に捕集される皮膚ガスの量（ガス捕集量）を増加させる必要がある。ガス捕集量の増加のためには、捕集室の開口部の面積（開口面積）を広げ、開口部内に配置される皮膚（ガスの放出源）の表面積を広げる必要がある。

しかしながら、捕集室の開口面積が増加すると、捕集室の容積（捕集空間）も大きくなり、測定時に吸脱着剤から脱離させた皮膚ガス成分が捕集室内で過度に拡散して、測定時の皮膚ガスの濃度が低下してしまう。つまり、開口面積の増大に伴う捕集空間の増大により、濃縮効果が低減してしまう。

以上のように、濃縮時間の短縮のためには開口面積の増大が必要である一方で、開口面積の増大に伴う捕集空間の増大によって濃縮効果が低減してしまう。つまり、従来の測定装置及び測定方法では、短時間で高い濃縮効果を得ることが困難である。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、短時間で高い濃縮効果を得ることが可能なガスの測定装置及びガスの測定方法を提供することを目的とする。

本発明に係るガスの測定装置は、開口部が形成された捕集室と、捕集室よりも容積が小さい測定室と、測定室の内側に設置されたガスセンサと、ガスを吸着する吸脱着剤と、ガスを吸脱着剤から脱離させる脱離機構と、を備え、開口部を通じて捕集室の外側から内側へ移動したガス又は捕集室の内側で発生したガスを、捕集室又は測定室の内側に露出した吸脱着剤に吸着させ、脱離機構によりガスを吸脱着剤から脱離させ、脱離したガスを測定室内においてガスセンサで測定する。なお、ガスセンサの全構成要素のうち、ガスの測定のために測定室内のガスに直接触れる必要がある部分が測定室の内側に設置されていればよい。必ずしもガスセンサの全体が測定室の内側に設置されていなくてもよい。本発明に係るガスの測定装置の一つの態様においては、ガスは、生体の皮膚表面から放出されるガスであり、捕集室の開口部を皮膚表面に対向させた状態で、捕集室を皮膚表面に押し当てて、皮膚表面を捕集室の開口部で覆う。

本発明に係るガスの測定装置の第一態様では、捕集室と測定室とを隔てる壁の少なくとも一部が、回転軸を中心にして自在に回転する扉であり、吸脱着剤が扉の一方の面又は両面に設置されており、吸脱着剤が設置された一つの面を捕集室の内側に向けて扉を閉じ、捕集室の内側にあるガスを吸脱着剤に吸着させ、扉を回転させて吸脱着剤が設置された一つの面を測定室の内側へ向けて扉を閉じ、脱離機構によりガスを測定室の内側で吸脱着剤から脱離させ、ガスをガスセンサで測定する。

本発明に係るガスの測定装置の第二態様では、捕集室と測定室とを隔てる壁の少なくとも一部が、自在に開閉する第一開閉部であり、吸脱着剤が測定室の内側に設置されており、第一開閉部を開き、捕集室及び測定室の内側にあるガスを、吸脱着剤に吸着させ、第一開閉部を閉じ、脱離機構によりガスを測定室の内側で吸脱着剤から脱離させ、ガスをガスセンサで測定する。

上記第二態様は、自在に開閉する第二開閉部をさらに備えてもよい。この場合、第二開閉部は測定室の内側に設置されており、第二開閉部が閉じることにより、測定室の内側が、ガスセンサが設置された空間と、吸脱着剤が設置された空間と、に分離され、第一開閉部を開き、且つ第二開閉部を閉じ、捕集室及び測定室の内側にあるガスを、吸脱着剤に吸着させ、第一開閉部を閉じ、且つ第二開閉部を開き、脱離機構によりガスを測定室の内側で吸脱着剤から脱離させ、ガスをガスセンサで測定する。

本発明に係るガスの測定装置の第三態様では、吸脱着剤が捕集室と測定室との間に設置されている。

本発明において、ガスは、生体に由来するガス、薬物に由来するガス、飲食物に由来するガス、又は有害ガスであればよい。ガスは、生体の皮膚表面から放出されるガスであってよい。

本発明に係るガスの測定方法は、開口部が形成された捕集室と、捕集室よりも容積が小さい測定室と、測定室の内側に設置されたガスセンサと、生体の皮膚表面から放出されるガスを吸着する吸脱着剤と、ガスを吸脱着剤から脱離させる脱離機構と、を備える測定装置を用いたガスの測定方法であって、捕集室の開口部を皮膚表面に対向させた状態で、捕集室を皮膚表面に押し当てて、皮膚表面を捕集室の開口部で覆う工程と、開口部を通じて捕集室の外側から内側へ移動したガス又は捕集室の内側で発生したガスを、捕集室又は測定室の内側に露出した吸脱着剤に吸着させる捕集工程と、脱離機構によりガスを吸脱着剤から脱離させ、脱離したガスを測定室内においてガスセンサで測定する測定工程と、を備える。

本発明によれば、短時間で高い濃縮効果を得ることが可能なガスの測定装置及びガスの測定方法が提供される。

図１ａは、本発明に係るガスの測定装置の第一態様の模式的断面図であり、当該装置を用いた測定方法における捕集工程を示す図である。図１ｂは、本発明に係るガスの測定装置の第一態様の模式的断面図であり、当該装置を用いた測定方法における測定工程を示す図である。図２は、本発明に係るガスの測定装置の第一態様であって、吸脱着剤及び脱離機構が扉１４の両面に設置された装置の模式的断面図である。図３ａは、本発明に係るガスの測定装置の第二態様の模式的断面図であり、当該装置を用いた測定方法における捕集工程を示す図である。図３ｂは、本発明に係るガスの測定装置の第二態様の模式的断面図であり、当該装置を用いた測定方法における測定工程を示す図である。図４ａは、本発明に係るガスの測定装置の第三態様であって、測定室を構成する壁に通気孔が形成されている装置の模式的断面図である。図４ｂは、本発明に係るガスの測定装置の第三態様であって、測定室を構成する壁の一部が開閉部である装置の模式的断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。各図面において、同一又は同等の構成要素には同一の符号を付す。

（第一実施形態）
本発明に係るガスの測定装置の第一態様の一例（第一実施形態）について説明する。また、第一実施形態に係る測定装置を用いたガスの測定方法の一例として、人体の皮膚ガスの測定方法について説明する。

皮膚ガス成分の具体例としては、水、水素、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化窒素及び硫化水素等の無機成分、又はアセトン、メタノール、エタノール、メタン、イソプレン、トリメチルアミン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド及びノニナール等の有機成分が挙げられる。なお、労働環境又は生活環境において存在する種々の人工的なガス成分が呼吸又は経皮吸収によって人体に取りこまれた後、人体の皮膚表面から放出される場合、これらのガス成分も皮膚ガス成分として測定される。このような人工的なガス成分の具体的としては、事業所又は研究室で扱われる化学薬品（ベンゼン、トルエン等の有機溶媒、又は塩素系溶剤）に由来するガスが挙げられる。

図１ａ及び図１ｂに示すように、ガスの測定装置１００は、開口部２ａが形成された捕集室２と、捕集室２よりも容積が小さい測定室４と、測定室の内側５（測定空間５）に設置されたガスセンサ６と、皮膚ガス成分を吸着する吸脱着剤８と、吸脱着剤８に吸着した皮膚ガス成分を吸脱着剤８から脱離させる脱離機構１０と、を備える。なお、装置１００は、捕集工程の所要時間及び皮膚ガスの測定日時を計る計時機構、又は測定時の気温若しくは湿度を測定する機構をさらに備えていてよい。また装置１００が、各測定結果に係る情報を記憶するメモリ、又は測定結果に関する計算を行うプロセッサーを備えてもよい。装置１００は、各測定結果に係る情報を表示するディスプレイ、又は測定結果に関する情報を外部機器と送受信する通信機器を備えてもよい。

捕集室２は壁を介して測定室４に隣接している。捕集室２と測定室４とを隔てる壁の少なくとも一部は、回転軸１２を中心にして自在に回転する扉１４である。回転軸１２は、捕集室２と測定室４とを隔てる壁に対して略平行である。なお、捕集室２と測定室４とを隔てる壁全体が扉１４であってもよいし、回転軸１２は捕集室２と測定室４とを隔てる壁に対して略垂直であってもよい。吸脱着剤８は扉１４の少なくとも一方の面の側に設置されていればよい。

捕集室２及び測定室４を構成する材料は、気密性のある材料であればよく、特に限定されない。ただし、捕集室２及び測定室４の内壁は、皮膚ガス成分に対して不活性であり、皮膚ガス成分を吸着し難く、皮膚ガス成分の測定に影響を与えるガス成分を放出しない材料から構成されていることが好ましい。このような材料の具体例としては、テフロン（登録商標）、ガラス及びポリフッ化ビニル樹脂等が挙げられる。

捕集室２の開口部２ａの形状及び寸法（開口面積）は、特に限定されない。開口部２ａの形状及び寸法は、開口部２ａが当接される皮膚表面の形状及び大きさに応じて、適宜設計される。開口部２ａの材質は、特に限定されない。ただし、開口部２ａを皮膚と密着させる場合、開口部２ａが、皮膚との適合性若しくは親和性、又は柔軟性に優れる材料からなることが好ましい。このような材料の具体例としては、ハイドロキシアパタイト、シリコン及びセラミックス等が挙げられる。なお、捕集室２に複数の開口部が形成されていてもよい。

測定装置１００全体、捕集室２及び測定室４の各形状は、特に限定されず、立方形、直方形、円筒、円錐、多角柱、多角錐、球、半球又はこれらの組合せであってよい。第一実施形態では、捕集室２及び測定室４はいずれも直方体状である。測定装置１００全体、捕集室２及び測定室４の各寸法も、特に限定されないが、例えば、人体の所定の部位に常時装着させたり、又は人が容易に持ち運んだりすることが可能である程度の大きさであればよい。

ガスセンサ６は、皮膚ガス成分の検出、皮膚ガス成分の組成の特定又は皮膚ガス成分の濃度の測定を行うものである。ガスセンサ６の種類は、特に限定されるものではない。測定の対象となる皮膚ガス成分の種類に応じて、ガスセンサ６を選択すればよい。ガスセンサ６の具体例としては、半導体式ガスセンサ、カーボンナノチューブ型センサ、グラフェン型センサ、電気化学式センサ、光ファイバー型センサ、薄膜型センサ、ＭＥＭＳ熱伝導式センサ、弾性表面波センサ、マイクロ熱電式センサ、接触燃焼式センサ、起電力変化方式センサ及び光学式センサ等が挙げられる。一種類のガスセンサ６を用いて、複数種類の皮膚ガス成分を測定してよい。一種類のガスセンサ６を用いて、一種類の皮膚ガス成分のみを測定してよい。複数種類のガスセンサ６を併用してもよい。ガスセンサ６として小型化したガスクロマトグラフィーチップを用いて、複数種類の皮膚ガス成分を測定してもよい。

ガスセンサ６としては、特に半導体式ガスセンサが好ましい。半導体式ガスセンサ自体が小さいため、半導体式ガスセンサを用いることにより、装置１００全体を容易に小型化することができる。また半導体（酸化金属）の種類、作動温度、又は半導体中の不純物の混合比率等の事項を適宜選択し、又は組み合わせることで、複数種類の皮膚ガス成分を測定することが可能である。さらに、半導体式ガスセンサは、その消費電力が小さく、容易に長時間駆動させたり、繰り返し駆動させたりすることが可能である。

吸脱着剤８の材質は、捕集及び測定の対象となる皮膚ガス成分に応じて適宜選択されるものであり、特に限定されない。吸脱着剤８の具体例としては、ゼオライト、多孔質ガラス、シリカ、アルミナ、及びカーボン（活性炭）等の多孔質材料が挙げられる。これらの多孔質材料から構成される吸脱着剤８に吸着された皮膚ガス成分は、吸脱着剤８の加熱又は測定空間５の減圧によって、吸脱着剤８から脱離する。吸脱着剤８が複数種類の材料から構成されていてもよい。吸脱着剤８は、粉末又は粒子であってもよく、これらの成形体又は焼結体であってもよい。上記の多孔質材料の懸濁液を吸脱着剤８として用いてもよい。

第一実施形態に係る装置１００は、脱離機構１０としてヒーター１０を備える。ヒーター１０は吸脱着剤８と扉１４との間に配置されており、吸脱着剤８に接している。皮膚ガスの吸脱着剤８からの脱離に要する温度が高い場合であっても、吸脱着剤８に接するヒーター１０で吸脱着剤８を直接加熱することで、皮膚ガスを吸脱着剤８から容易に脱離させることができる。ただし、ヒーター１０の位置は特に限定されない。例えば、ヒーター１０を測定室４の外側に設置し、ヒーター１０で測定室４を加熱して、測定空間５内の吸脱着剤８を間接的に加熱してもよい。測定空間５内においてヒーター１０を吸脱着剤８から離れた位置に配置し、吸脱着剤８を間接的に加熱してもよい。

ヒーター１０の具体例としては、電気抵抗ヒーター、誘電加熱ヒーター又は誘導加熱ヒーターが挙げられる。また、ヒーター１０が遠赤外線又はマイクロ波の照射装置であり、その輻射熱によって吸脱着剤８を加熱してもよい。

吸脱着剤８の加熱に伴う皮膚の火傷を防止するために、測定室４の一部又は全体を断熱材又は遮熱材で覆ってもよい。断熱材又は遮熱材の具体例としては、アルミニウム箔、鋼板、グラスウール、発泡ガラス及び発泡ゴム等が挙げられる。

図１ａに示すように、捕集工程では、測定装置１００を人体に装着させる。このとき、捕集室２の開口部２ａを皮膚１の表面に対向させた状態で、捕集室２を皮膚１の表面に押し当てて、皮膚１の表面を捕集室２の開口部２ａで覆う。なお、測定装置１００は、皮膚ガスが開口部２ａを通じて捕集室２の外側から内側へ侵入できる程度に人体の皮膚近傍に位置していればよく、測定装置１００が皮膚１に対して固定されていなくてもよい。

捕集工程では、図１ａに示すように、扉１４の一方の面の側に設置された吸脱着剤８を捕集空間３に向けて、扉１４を閉じる。つまり、吸脱着剤８を捕集空間３内に露出させる。皮膚１の表面から放出された皮膚ガスは捕集空間３内へ移動し、皮膚ガス成分が吸脱着剤８に吸着して蓄積される。以上の捕集工程では、脱離機構であるヒーター１０を作動させない。

捕集工程後、測定工程を実施する。測定工程では、図１ｂに示すように、扉１４を回転させて吸脱着剤８を捕集空間３から測定空間５へ移動させ、吸脱着剤８を測定空間５に向けて、扉１４を閉じる。つまり測定工程では、皮膚ガス成分が蓄積された吸脱着剤８を、測定空間５に露出させ、測定室４内に閉じ込める。そして、ヒーター１０を作動させて、測定空間５内の吸脱着剤８を加熱する。その結果、皮膚ガス成分が吸脱着剤８から脱離して、測定空間５内に拡散し、閉じた測定空間５内において皮膚ガスが濃縮される。濃縮された皮膚ガスの濃度をガスセンサ６で測定する。

第一実施形態では、測定空間５が捕集空間３よりも小さい。つまり、捕集室２よりも容積が小さい測定室４の内側５で皮膚ガスを濃縮する。そのため、第一実施形態では、捕集室２内で皮膚ガスの濃縮を行う従来の測定方法に比べて、測定時に皮膚ガス成分が拡散することが可能な空間が小さく、測定時の皮膚ガスの濃度が高まり、最大限の濃縮効果が得られる。つまり、第一実施形態の捕集室２の開口面積及び容積が従来の測定装置の捕集室と同じであったとしても、第一実施形態では従来技術よりも高い濃縮効果が得られる。また第一実施形態によれば、高い濃縮効果が得られるため、従来技術では測定が困難であった希薄な皮膚ガスを測定することも可能になる。

従来技術では、皮膚ガスを捕集するための捕集室２内で皮膚ガスの濃縮及び測定も行うので、捕集室２の開口面積の増大に伴う捕集空間の増大によって、濃縮効果が損なわれる。一方、第一実施形態では、皮膚ガスを捕集する捕集室２とは別の測定室４内で皮膚ガスを濃縮するので、捕集室２の開口面積の増大に伴って捕集空間を増大させても、濃縮効果が損なわれることがない。したがって、第一実施形態では、濃縮効果を犠牲にすることなく、捕集室２の開口面積の増大に伴って捕集空間を増大させ、短時間で多量の皮膚ガス成分を吸脱着剤８に吸着・蓄積させることができる。つまり、第一実施形態では、従来よりも短時間で高い濃縮効果を得ることが可能である。そのため、第一実施形態によれば、短い測定間隔での皮膚ガスのモニタリング（経時変化の観察）を行い、健康状態の詳細を経時的に把握することが可能になる。

なお第一実施形態では、図２に示すように、吸脱着剤８が扉１４の両面の側に設置されていてもよい。この場合、上記の捕集工程と測定工程とを同時並行で略連続的に実施することが可能になり、皮膚ガスの捕集及び測定の繰り返しに要する時間を短縮することが可能になる。

（第二実施形態）
本発明に係るガスの測定装置の第二態様の一例（第二実施形態）について説明する。第二実施形態においても、上記第一実施形態と略同様の効果を達成することが可能である。以下では、第一実施形態及び第二実施形態に共通する事項についての説明は省略する。

図３ａ及び図３ｂに示すように、第二態様に係る測定装置３００では、捕集室２と測定室４とを隔てる壁の少なくとも一部が、自在に開閉する第一開閉部３０である。ガスセンサ６は測定空間５内に設置されている。吸脱着剤８も、測定空間５内に設置されており、測定空間５に露出している。脱離機構であるヒーター１０は、測定室４の内壁と吸脱着剤８との間に設置されている。

測定装置３００は、自在に開閉する第二開閉部３２をさらに備えてもよい。この場合、第二開閉部３２は測定空間５内に設置されている。第二開閉部３２が閉じることにより、測定空間５が、ガスセンサ６が設置された空間と、吸脱着剤８が設置された空間と、に分離される。

第一開閉部３０及び第二開閉部３２の具体例としては、シャッター、電磁弁及びバルブ等が挙げられる。

第二実施形態の捕集工程では、図３ａに示すように、第一開閉部３０を開き、且つ第二開閉部３２を閉じることにより、捕集空間３及び測定空間５にある皮膚ガスが、吸脱着剤８に吸着して蓄積される。

第二実施形態の測定工程では、図３ｂに示すように、第一開閉部３０を閉じ、且つ第二開閉部３２を開き、ヒーター１０により吸脱着剤８を加熱する。その結果、皮膚ガス成分が吸脱着剤８から脱離して、測定空間５内に拡散し、閉じた測定空間５内において皮膚ガス成分が濃縮される。濃縮された皮膚ガス成分の濃度をガスセンサ６で測定する。

第二実施形態では、捕集工程において第二開閉部３２を閉じることにより、ガスセンサ６が皮膚ガスから隔離され、測定工程において第二開閉部３２を開くことにより、ガスセンサ６は皮膚ガスに曝される。したがって第二実施形態では、第二開閉部３２の開閉のみによって、皮膚ガスの測定の開始及び終了の各時点を制御することができる。換言すれば、第二開閉部３２がある場合、ガスセンサ６自体の作動及び停止を制御する必要がなく、ガスセンサ６を常時作動させたままでよい。

第二開閉部３２がない場合、捕集工程では、第一開閉部３０を開き、且つガスセンサ６を停止させた状態で、捕集空間３及び測定空間５にある皮膚ガスが、吸脱着剤８に吸着して蓄積される。続く測定工程では、第一開閉部３０を閉じ、且つガスセンサ６を作動させた状態で、ヒーター１０により吸脱着剤８を加熱する。その結果、皮膚ガス成分が吸脱着剤８から脱離して、測定空間５内に拡散し、閉じた測定空間５内において皮膚ガス成分が濃縮される。濃縮された皮膚ガス成分の濃度をガスセンサ６で測定する。

（第三実施形態）
本発明に係るガスの測定装置の第三態様の一例（第三実施形態）について説明する。第三実施形態においても、上記第一実施形態及び第二実施形態と略同様の効果を達成することが可能である。以下では、第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態に共通する事項についての説明は省略する。

図４ａに示すように、第三態様に係る測定装置４００では、吸脱着剤８が捕集室２と測定室４との間に設置されている。換言すれば、捕集空間３と測定空間５とが吸脱着剤８によって分離されている。吸脱着剤８の表面の一部は捕集空間３に露出しており、吸脱着剤８の表面の他の一部は測定空間５に露出している。ヒーター１０は吸脱着剤８に隣接している。ガスセンサ６は、測定空間５内に設置されている。

測定室４を構成する壁には、通気孔４０が形成されている。そのため、皮膚１から発生した皮膚ガス自体の気圧により、捕集室２の開口部２ａから測定室４の通気孔４０へ向かって移動する皮膚ガスの気流が生じる。第三実施形態の捕集工程では、気流によって移動した皮膚ガス成分が吸脱着剤８に吸着して蓄積される。第三実施形態の測定工程では、ヒーター１０により吸脱着剤８を加熱することにより、皮膚ガス成分が吸脱着剤８から脱離して、その少なくとも一部が測定空間５内に導入され、測定空間５内において皮膚ガスが濃縮される。濃縮された皮膚ガスの濃度をガスセンサ６で測定する。

測定室４を構成する壁に通気孔４０が形成されている場合、測定空間５内に皮膚ガスを閉じ込め、一定に維持された皮膚ガスの濃度を測定することは困難である。しかし、捕集室２の開口部２ａから測定室４の通気孔４０へ向かって皮膚ガスを常に流し続けて、所定の間隔で測定工程を繰り返すことにより、皮膚ガスの濃度の瞬時値及びその経過変化を観測することが可能になる。

測定装置４００がポンプ（例えばマイクロポンプ）を具備し、このポンプによって、捕集室２の開口部２ａから測定室４の通気孔４２へ向かって移動する皮膚ガスの気流を発生させたり、気流を促進させたりしてもよい。

図４ｂに示すように、第三実施形態に係る測定装置５００が備える測定室４を構成する壁の一部が、自在に開閉する開閉部４２であってもよい。測定工程において開閉部４２を閉じることにより、濃縮された皮膚ガスを測定空間５内に閉じ込めてもよい。また、開閉部の開閉により、捕集工程及び測定工程において捕集室２の開口部２ａから測定室４へ向かって移動する皮膚ガスの気流を制御してもよい。開閉部４２の具体例としては、シャッター、電磁弁及びバルブ等が挙げられる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。下記の態様においても、上記実施形態と同様に本発明の効果は達成される。

測定装置は、脱離機構として、捕集室内又は測定室内の排気・減圧を行うためのポンプ（例えばマイクロポンプ）を備えていてよい。脱離機構として、ヒーター及びポンプを併用してもよい。自在に開閉する通気孔が捕集室又は測定室に形成されていてもよい。上記のポンプ又は通気孔を用いて、捕集工程又は測定工程の前後に、不要なガス成分を捕集空間又は測定空間から除去してよい。また、不要なガス成分を吸着する吸脱着剤及び脱離機構により、不要なガス成分を捕集空間又は測定空間から除去してよい。ポンプを用いた捕集室内の気圧の増減により、捕集室の皮膚表面への着脱を制御してよい。測定装置が備えるヒーターを用いて、捕集工程又は測定工程の前後に、捕集室又は測定室の内壁に付着した不要なガスを内壁から脱離させ、上記ポンプ又は通気孔により測定装置外へ排出させてよい。

測定装置は、皮膚表面から放出される汗等の水分を除去するための手段、又は水分の発生を抑制するための手段を備えてもよい。このような手段の具体例としては、吸水剤、除湿剤若しくは乾燥剤、又は小型送風装置等が挙げられる。吸水剤、除湿剤又は乾燥剤の具体例としては、Ａ型ゼオライト、ポリアクリル酸ナトリウム、シリカゲル、酸化カルシウム、塩化カルシウム、活性炭、紙片及び繊維等が挙げられる。これらの手段により、皮膚ガスの測定に影響を与え得る水分を除去したり、水分の発生を抑制したりすることができる。

光（可視光又は紫外線等）の照射によって皮膚ガス成分の吸着や脱離を制御することができる吸脱着剤を用いてもよい。このような吸脱着剤の具体例としては、多孔性配位高分子が挙げられる。この場合、脱離機構は、光の照射装置、又は測定室内に自然光を取り込むためのシャッターであればよい。

測定装置が、被検者の個人情報、測定日時、温度及び湿度等の測定条件、並びに皮膚ガスの測定結果等を表示する表示部を備えていてもよい。

測定装置は、上記情報を他の電子機器（例えば携帯端末又はパソコン）へ送信したり、他の電子機器からの情報を受信したりする通信部を備えていてもよい。このような通信は、有線で行ってもよく、無線で行ってもよい。上記のような通信を行うことにより、上記情報をサーバへ送信し、上記情報から導きだされる被検者の健康状態や被検者への健康アドバイス等を、サーバから測定装置や被検者が保有する他の電子機器へ送信することにより、予防医療サービスが可能になる。また、測定装置を保有する被検者と、医師、看護師、介護者又は運動インストラクターなどとの間で上記のような通信を行うことにより、遠隔地間の予防医療サービスが可能になる。

測定装置が装着される人体の部位は特に限定されない。腕時計型の測定装置を手首に装着してもよい。足輪型の測定装置を足首に装着してもよい。絆創膏型の測定装置を、背中、腹部、又は顔面等に装着してもよい。指輪型の測定装置を指に装着してもよい。ネックレス型の測定装置を首に装着してもよい。眼鏡型の測定装置をこめかみ又は耳付近に装着してもよい。イヤホン・ヘッドホン型の測定装置を耳付近に装着してもよい。靴型の測定装置を足に装着してもよい。

測定対象となるガスは、人体の皮膚ガスに限定されず、人体の呼気であってもよい。また測定対象となるガスは、人体以外の生体に由来するガス、薬物に由来するガス、飲食物に由来するガス、又は有害ガスであってもよい。より具体的な本発明の適用例としては、動植物の健康管理；麻薬等の禁止薬物の探知；熟成若しくは発酵により発生するガスの測定に基づく飲食物の食べ頃若しくは飲み頃の判定；腐敗により発生するガスの測定に基づく飲食物の品質管理；工業用若しくは研究用の化学物質から発生するガス、ＣＯ、炭化水素、ＮＯｘ若しくはＳＯｘのような大気汚染ガス、又はシックハウスガス等の測定による環境管理が挙げられる。

上記実施形態では開口部がガスの放出源（皮膚）に直接当てられるが、ガスの放出源と測定装置（の開口部）との位置関係は、限定されない。例えば、捕集室の開口部から離れたガスの放出源から生じたガスを、開口部を通じて捕集室の外側から内側へ導入してもよい。ガスの放出源を捕集室の内側に設置してもよい。

本発明に係るガスの測定装置及びガスの測定方法は、例えば、予防医療のための皮膚ガスの測定に適している。

１・・・捕集室の外側（皮膚）、２・・・捕集室、２ａ・・・捕集室の開口部、３・・・捕集室の内側（捕集空間）、４・・・測定室、５・・・測定室の内側（測定空間）、６・・・ガスセンサ、８・・・吸脱着剤、１０・・・脱離機構（ヒーター）、１２・・・回転軸、１４・・・扉、３０・・・第一開閉部、３２・・・第二開閉部、４０・・・通気孔、４２・・・開閉部、１００，２００・・・ガスの測定装置の第一態様、３００・・・ガスの測定装置の第二態様、４００，５００・・・ガスの測定装置の第三態様。

Claims

開口部が形成された捕集室と、
前記捕集室よりも容積が小さい測定室と、
前記測定室の内側に設置されたガスセンサと、
生体の皮膚表面から放出されるガスを吸着する吸脱着剤と、
前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させる脱離機構と、
を備え、
前記捕集室の前記開口部を前記皮膚表面に対向させた状態で、前記捕集室を前記皮膚表面に押し当てて、前記皮膚表面を前記捕集室の前記開口部で覆い、
前記開口部を通じて前記捕集室の外側から内側へ移動した前記ガス又は前記捕集室の内側で発生した前記ガスを、前記捕集室又は前記測定室の内側に露出した前記吸脱着剤に吸着させ、
前記脱離機構により前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させ、
脱離した前記ガスを前記測定室内において前記ガスセンサで測定する、
ガスの測定装置。
開口部が形成された捕集室と、
前記捕集室よりも容積が小さい測定室と、
前記測定室の内側に設置されたガスセンサと、
ガスを吸着する吸脱着剤と、
前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させる脱離機構と、
を備え、
前記開口部を通じて前記捕集室の外側から内側へ移動した前記ガス又は前記捕集室の内側で発生した前記ガスを、前記捕集室又は前記測定室の内側に露出した前記吸脱着剤に吸着させ、
前記脱離機構により前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させ、
脱離した前記ガスを前記測定室内において前記ガスセンサで測定する、ガスの測定装置であって、
前記捕集室と前記測定室とを隔てる壁の少なくとも一部が、回転軸を中心にして自在に回転する扉であり、
前記吸脱着剤が前記扉の一方の面又は両面に設置されており、
前記吸脱着剤が設置された一つの前記面を前記捕集室の内側に向けて前記扉を閉じ、前記捕集室の内側にある前記ガスを前記吸脱着剤に吸着させ、
前記扉を回転させて前記吸脱着剤が設置された一つの前記面を前記測定室の内側へ向けて前記扉を閉じ、前記脱離機構により前記ガスを前記測定室の内側で前記吸脱着剤から脱離させ、前記ガスを前記ガスセンサで測定する、
ガスの測定装置。
開口部が形成された捕集室と、
前記捕集室よりも容積が小さい測定室と、
前記測定室の内側に設置されたガスセンサと、
ガスを吸着する吸脱着剤と、
前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させる脱離機構と、
を備え、
前記開口部を通じて前記捕集室の外側から内側へ移動した前記ガス又は前記捕集室の内側で発生した前記ガスを、前記捕集室又は前記測定室の内側に露出した前記吸脱着剤に吸着させ、
前記脱離機構により前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させ、
脱離した前記ガスを前記測定室内において前記ガスセンサで測定する、ガスの測定装置であって、
前記捕集室と前記測定室とを隔てる壁の少なくとも一部が、自在に開閉する第一開閉部であり、
前記吸脱着剤が前記測定室の内側に設置されており、
前記第一開閉部を開き、前記捕集室及び前記測定室の内側にある前記ガスを、前記吸脱着剤に吸着させ、
前記第一開閉部を閉じ、前記脱離機構により前記ガスを前記測定室の内側で前記吸脱着剤から脱離させ、前記ガスを前記ガスセンサで測定する、
ガスの測定装置。
自在に開閉する第二開閉部をさらに備え、
前記第二開閉部が前記測定室の内側に設置されており、
前記第二開閉部が閉じることにより、前記測定室の内側が、前記ガスセンサが設置された空間と、前記吸脱着剤が設置された空間と、に分離され、
前記第一開閉部を開き、且つ前記第二開閉部を閉じ、前記捕集室及び前記測定室の内側にある前記ガスを、前記吸脱着剤に吸着させ、
前記第一開閉部を閉じ、且つ前記第二開閉部を開き、前記脱離機構により前記ガスを前記測定室の内側で前記吸脱着剤から脱離させ、前記ガスを前記ガスセンサで測定する、
請求項３に記載のガスの測定装置。
前記吸脱着剤が前記捕集室と前記測定室との間に設置されている、
請求項１に記載のガスの測定装置。
前記ガスが、生体に由来するガス、薬物に由来するガス、飲食物に由来するガス、又は有害ガスである、
請求項２〜４のいずれか一項に記載のガスの測定装置。
前記ガスが、生体の皮膚表面から放出されるガスである、
請求項２〜４のいずれか一項に記載のガスの測定装置。
開口部が形成された捕集室と、
前記捕集室よりも容積が小さい測定室と、
前記測定室の内側に設置されたガスセンサと、
生体の皮膚表面から放出されるガスを吸着する吸脱着剤と、
前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させる脱離機構と、
を備える測定装置を用いたガスの測定方法であって、
前記捕集室の前記開口部を前記皮膚表面に対向させた状態で、前記捕集室を前記皮膚表面に押し当てて、前記皮膚表面を前記捕集室の前記開口部で覆う工程と、
前記開口部を通じて前記捕集室の外側から内側へ移動した前記ガス又は前記捕集室の内側で発生した前記ガスを、前記捕集室又は前記測定室の内側に露出した前記吸脱着剤に吸着させる捕集工程と、
前記脱離機構により前記ガスを前記吸脱着剤から脱離させ、脱離した前記ガスを前記測定室内において前記ガスセンサで測定する測定工程と、
を備える、
ガスの測定方法。