JPH11281612A - ガスセンサ及びそれを用いた医療用機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーシングに付加される衝撃吸収と、汚れ物
質の侵入防止との効果が同時に達成され、しかも構造が
簡単で生産能率も高いガスセンサを提供する。 【解決手段】 ガスセンサ１は、雰囲気中のガスに含ま
れる所定の被検出成分を検出する検出素子５２と、その
検出素子５２を収容するととともに、雰囲気からのガス
を自身の内側に導くためのガス連通部５４が形成された
ケーシング部５３とを備え、そのケーシング部５３の外
側がＰＴＦＥ多孔質繊維構造体等で構成されたフィルタ
兼衝撃吸収部５５により覆われた構造を有する。フィル
タ兼衝撃吸収部５５は、ケーシング部５３よりも軟質で
通気性を有し、ガス連通部５４を塞ぐ形でケーシング部
５３の表面を覆う。これにより、ガス連通部５４に向け
て導入されるガスＯＧのフィルタとして機能する一方、
外部から衝撃が加わった場合にはこれを吸収して、ケー
シング部５３内の検出素子５２を保護する衝撃吸収層の
役割も果たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサとそれ
を用いた医療用機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、酸素センサ等のガスセンサに
おいては、汚れ等の付着を防止するために、検出素子が
ケーシング部（プロテクタ）により覆われた構造を有す
るものが多く使用されている。ケーシング部には気体導
入口が形成され、ここから雰囲気中のガスが検出素子に
導かれ、被検出成分（例えば酸素）の検出がなされる。
また、検出素子は、ケーシング部の開口部に嵌め込まれ
る台座部分に形成された端子部に、リード線を用いて取
り付けられていることが多い。

【０００３】このようなガスセンサにおいては、ケーシ
ング部が金属、台座部分がセラミックと、いずれも硬質
材料で構成されていることが多い。この場合、例えばセ
ンサを取り付けたりする際にこれを誤って落下させる
と、ケーシング部や台座部分を経て衝撃が検出素子にま
ともに伝わり、端子部と接続しているリード線に断線を
生じやすい欠点がある。他方、ケーシング部には気体導
入口が形成されているので、ここからホコリや油分等の
汚れが進入することもあり、検出素子への汚れ付着防止
が必ずしも十分でない問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、ケーシング
部内側にグラスウールやセラミックファイバ等を充填
し、衝撃吸収を図るとともに、気体導入口から入り込む
汚れ物質の流れをこの充填物で止めることにより、検出
素子を汚れ等の付着から防護する試みもなされている。
しかしながら、ガスセンサの検出素子やケーシング部は
一般に寸法が小さく、検出素子やリード線に破損や断線
等を生じないように、ケーシング部内に上記充填物を充
填するのには非常な手間がかかる上、自動化も難しく、
生産能率が低下してセンサ単価の高騰を招く欠点があ
る。また、ファイバ等の充填のみでは汚れ物質の流入を
完全に防ぐのは困難である。

【０００５】本発明の課題は、ケーシング部に付加され
る衝撃吸収と、汚れ物質の侵入防止との効果が同時に達
成され、しかも構造が簡単で生産能率も高いガスセンサ
と、それを用いた医療用機器とを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本明細書の請求項に記載した発明は以下の通りであ
る。 （請求項１） 雰囲気中のガスに含まれる所定の被検出
成分を検出する検出素子と、その検出素子を収容すると
とともに、雰囲気からのガスを自身の内側に導くための
ガス連通部が形成されたケーシング部と、そのケーシン
グ部よりも軟質の通気性材料にて構成され、ガス連通部
を塞ぐ形でケーシング部の表面を覆うことにより、ガス
連通部に向けて導入されるガスのフィルタとして機能す
る一方、外部から衝撃が加わった場合にはこれを吸収し
て、ケーシング部内の検出素子を保護する衝撃吸収層の
役割を果たすフィルタ兼衝撃吸収部と、を備えたことを
特徴とするガスセンサ。 （請求項２） フィルタ兼衝撃吸収部は、フッ素系樹脂
を主体とする多孔質構造体により構成されている請求項
１記載のガスセンサ。 （請求項３） ケーシング部は箱状体又は筒状体として
形成され、フィルタ兼衝撃吸収部は、該箱状体又は筒状
体の稜線部の少なくとも一部を含む表面を覆うものであ
る請求項１又は２記載のガスセンサ。 （請求項４） ケーシング部は、一方の端面側が閉じて
他方の端面側が開口する円筒状に形成され、その外周面
を形成する壁部にガス連通部が形成される一方、その開
口部から検出素子が収容されるようになっており、フィ
ルタ兼衝撃吸収部は、両端が開放した筒状に形成され、
装着前の状態において円筒状のケーシング部の外径より
も少し小さい内径を有し、一方の開口側からケーシング
部が軸方向に押し込まれることにより該ケーシング部の
外周面を覆うとともに、他方の開口側端縁部分が該ケー
シング部の閉じた端面側の稜線部を経てその端面周縁部
を覆うものとされている請求項３記載のガスセンサ。 （請求項５） 雰囲気中のガスに含まれる所定の被検出
成分を検出する検出素子と、多孔質高分子材料により容
器状に形成されて検出素子を収容し、外部から衝撃が加
わった場合にはこれを吸収して、検出素子を保護する衝
撃吸収層の役割を果たすとともに、雰囲気から自身の内
側へ導入されるガスのフィルタとしても機能するケーシ
ング部と、を備えたことを特徴とするガスセンサ。 （請求項６） 開口部を有するケーシング部と、そのケ
ーシング部の開口部に装着されてこれを塞ぐ検出素子支
持基体と、その検出素子支持基体を貫通する形でこれに
取り付けられ、先端部がケーシング部の内部に位置して
検出素子取付部を形成し、後端側がケーシング部の外側
に延びて接続端子部を形成する複数の端子形成部材とを
備え、検出素子から突出する複数の素子側端子部が、各
々対応する端子形成部材の検出素子取付部に対し接続さ
れ、それによって検出素子が検出素子取付部により検出
素子支持基体との間に空間を生じた状態で支持されてい
る請求項１ないし５のいずれかに記載のガスセンサ。 （請求項７） 検出素子は雰囲気中の酸素を検出する酸
素検出素子である請求項１ないし６のいずれかに記載の
ガスセンサ。 （請求項８） ガスセンサは、医療用機器に取り付けて
使用される医療用ガスセンサである請求項１ないし７の
いずれかに記載のガスセンサ。 （請求項９） 被測定ガスを発生させるガス発生作動部
と、そのガス発生作動部が発生する被測定ガスに基づい
て測定雰囲気を形成する測定雰囲気形成部と、その測定
雰囲気形成部に取り付けて使用され、測定雰囲気中の所
定の被検出成分を検出する請求項８記載の医療用ガスセ
ンサと、を備えたことを特徴とする医療用機器。 （請求項１０） ガス発生作動部は、空気を原料ガスと
して取り込み、その窒素を除去又は減少させることによ
り酸素濃化ガスを生成する酸素濃縮機構部を含み、測定
雰囲気形成部は、その酸素濃縮機構部の酸素濃化ガスの
排出側に設けられて、該酸素濃化ガスからなる測定雰囲
気を形成するものであり、医療用ガスセンサは、その酸
素濃化ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサである請
求項９記載の医療用機器。

【０００７】

【作用・効果】請求項１のガスセンサでは、ガス連通部
が形成されたケーシング部の外側をフィルタ兼衝撃吸収
部で覆ったので、ケーシング部に付加される衝撃が該衝
撃吸収部によって吸収され、検出素子やその結線等に破
損や断線等が生じにくく、センサ取付時あるいは交換時
等における取扱いが容易である。また、ガス連通部がフ
ィルタ兼衝撃吸収部で塞がれるので、ケーシング部内へ
の汚れ物質の侵入を効果的に防止できる。すなわち、こ
のようなフィルタ兼衝撃吸収部を設けるのみで、衝撃吸
収と汚れ物質の侵入防止とを同時に図ることができ、ま
た構造も簡単で生産能率が高い。

【０００８】フィルタ兼衝撃吸収部は、例えば、ポリテ
トラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂からなる多孔質
樹脂形成物で構成されたものを使用できる（請求項
２）。このような多孔質樹脂形成物の市販品として、例
えば住友電気工業（株）製のフロロポアメンブランフィ
ルタを使用できる。また、フッ素系樹脂からなる多孔質
樹脂形成物としては、例えばポリテトラフルオロエチレ
ン（以下、ＰＴＦＥという）の未焼成成形体を、ＰＴＦ
Ｅの融点よりも低い加熱温度で１軸以上の方向に延伸す
ることにより得られる多孔質繊維構造体（例えば、特公
昭４２−１３５６０、特公昭５１−１８９９１、特公昭
５６−４５７７３、特公昭５６−１７２１６、特開昭１
４５７３５、特開昭５９−１５２８２５、特開平３−２
２１５４１、特開平７−１２６４２８、特開平７−１９
６８３１等、商品名：例えばゴアテックス（ジャパンゴ
アテックス（株）））からなるものが、水滴、油分、ホ
コリその他の汚れ物質に対する遮断特性に優れ、さらに
柔軟性にも富むので良好な衝撃吸収効果が得られるの
で、本発明の好適に使用できる。

【０００９】請求項３の構成では、箱状体又は筒状体と
して形成されたケーシング部の、衝撃等が特に加わりや
すい稜線部をフィルタ兼衝撃吸収部で覆うようにしたか
ら、検出素子やその結線等を、破損や断線からより効果
的に守ることができる。この場合、請求項４のように、
フィルタ兼衝撃吸収部を、両端が開放した筒状とし、一
方の開口側からケーシング部が軸方向に押し込まれるこ
とにより該ケーシング部の外周面を覆うものとして構成
すれば、フィルタ兼衝撃吸収部内にケーシング部を押し
込むだけでこれを簡単に装着することができ、組立工程
の能率化を図ることができる。

【００１０】次に、請求項５のガスセンサでは、ケーシ
ング部そのものを多孔質高分子材料により構成すること
で、衝撃吸収と汚れ物質の侵入防止とを同時に図ること
ができ、また構造も簡単で生産能率が高い。さらに、ケ
ーシング部が、フィルタと衝撃吸収層都を兼ねる形とな
るので、部品点数が削減され、組立工程の能率化を図る
ことができる。

【００１１】多孔質高分子材料としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン等のフッ素系樹脂からなる多孔質樹脂形
成物を使用でき、例えばフッ素樹脂粉末の多孔質焼結体
を使用できる。

【００１２】例えば、検出素子が、酸素濃淡電池素子あ
るいは酸素ポンプ素子のように、ヒータ付のＺｒＯ₂系
固体電解質素子等である場合には、請求項５のように、
ケーシング部の開口部を塞ぐ検出素子支持基体に形成さ
れた複数の端子形成部材の検出素子取付部に対し、素子
側端子部を接続し、該検出素子を検出素子取付部により
検出素子支持基体との間に空間を生じた状態で支持する
構成とすることにより、ヒータによる固体電解質素子の
効率的な加熱が可能となり、センサの立ち上がり時間等
を短縮することができる。しかしながら、検出素子が素
子側端子部のみで支持される形となるので、衝撃等が加
わると断線等が特に生じやすい。そこで、これに上記本
発明の構成を適用することにより、このようなセンサ構
造であっても衝撃に対する耐久性が向上して断線等が生
じにくくなり、取付作業時等における取り扱いも容易と
なる。また、このような加熱型のセンサにおいては、フ
ィルタ兼衝撃吸収部によりケーシング部を覆うことで、
保温効果や風速の影響を低減する効果等を達成できる場
合もある。

【００１３】なお、本発明において検出素子は、雰囲気
中の酸素を検出する酸素検出素子とすることができる
（請求項７）。また、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物
（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（Ｃ
Ｏ₂）、水蒸気、アンモニア等を検出するものであって
もよい。

【００１４】このような本発明のガスセンサは、医療用
機器に取り付けて使用される医療用ガスセンサとするこ
とができる（請求項９）。また、該医療用ガスセンサを
用いて請求項１０のようなガス発生作動部を有する医療
用機器を構成できる。該医療用機器として具体的には、
請求項１０のように構成される酸素濃縮システムを例示
することができる。このような酸素濃縮システムをはじ
めとする医療用機器は、病院や一般家庭等に設置される
関係上、センサ交換等の保守作業が非熟練者の手によっ
て行われることも多く、不手際によりセンサを落として
断線させたりといった問題も生じやすい。しかしなが
ら、本発明の適用によりセンサ破損の心配が生じにくく
なり、安心して交換作業等を行うことができるようにな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。 （実施例１）図１は、本発明のガスセンサの一実施例た
る酸素センサ１の縦断面図である。該酸素センサ１は、
雰囲気中のガスに含まれる所定の被検出成分、例えば酸
素を検出する検出素子５２、その検出素子５２を収容す
るケーシング部としてのプロテクタ５３、そのプロテク
タ５３の外側を覆うフィルタ兼衝撃吸収部５５等を備え
ている。

【００１６】図２に示すように、プロテクタ５３は、ス
テンレス鋼等の金属により、一方の端面側が閉じて他方
の端面側が開口する円筒状（あるいはカップ状）に形成
され、その外周面を形成する壁部５３ａには、窓状の開
口部５６が周方向に複数形成されている。これら複数の
開口部５６は、壁部５３ａの内周面に沿って配置された
帯状の金属網部材５７により覆われて、この金属網部材
５７を介して周囲の雰囲気からのガスＯＧをプロテクタ
５３の内側に導くガス連通部５４を形成している。な
お、５７ａは、金属網部材５７をプロテクタ５３に内面
に接合するための溶接部である。

【００１７】図１に戻り、プロテクタ５３の開口部は、
プラスチックあるいはセラミックで構成された検出素子
支持基体としての台座部５８により塞がれている。この
台座部５８は円板状であり、一方の端面側が、外周面に
形成された段部５８ａにより縮径され、その縮径部５８
ｂがプロテクタ５３の開口部内側に嵌め込まれている。

【００１８】そして、台座部５８にはＮｉないしＮｉ合
金等の線材で構成された複数の端子形成部材５９が設け
られている。各端子形成部材５９は、台座部５８を厚さ
方向に貫通する形でこれと一体化され、各々先端部がプ
ロテクタ５３の内部に位置して検出素子取付部５９ａを
形成し、後端側がプロテクタ５３の外側に延びて接続端
子部５９ｂを形成している。そして、図５に示すよう
に、検出素子５２から突出する複数の素子側端子部５２
ａが、各々対応する検出素子取付部５９ａの例えば先端
に対し溶接あるいはハンダ付け等により接続されてい
る。これにより、図１に示すように、検出素子５２は検
出素子取付部５９ａにより懸架状態で支持される形とな
っている。

【００１９】フィルタ兼衝撃吸収部５５は、ゴアテック
ス等のＰＴＦＥ多孔質繊維構造体により、気体の流通は
許容し、水滴の流通は遮断する撥水性フィルタとして構
成される。図２に示すように、該フィルタ兼衝撃吸収部
５５は、上記多孔質繊維構造体のチューブを所定長に切
断して得られる両端開放の筒状に形成され、その装着前
状態における内径Ｒ1は、プロテクタ５３の外径Ｒ2（例
えば１５ｍｍ程度）よりも少し小さい値（例えば１３ｍ
ｍ程度）に設定されている。また、フィルタ兼衝撃吸収
部５５の厚さは、気体流通に対する抵抗が大きすぎず、
衝撃吸収効果は十分確保されるよう、その厚さが適宜調
整される。

【００２０】上記フィルタ兼衝撃吸収部５５は、その一
方の開口側からプロテクタ５３が軸方向に押し込まれ
て、該プロテクタ５３の外周面を覆うとともに、図１に
示すように、その軸方向の一方の側の端縁部分５５ａ
は、プロテクタ５３の閉じた端面側の稜線部５３ｂを経
てその端面周縁部を覆う一方、他方の端縁部分５５ｂ
は、プロテクタ５３の開口側に延びて、台座部５８の底
面側に回り込み、その周縁部を覆う形となっている。

【００２１】次に、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、
検出素子５２は、板状に形成された本体素子２、その本
体素子２上に形成された陰電極４及び陽電極５、それら
陰電極４及び陽電極５にそれぞれ通電するための陰電極
リード部４ａ及び陽電極リード部５ａ、本体素子２上に
積層されて上記陰電極４、陽電極５、リード部４ａ，５
ａを覆う板状の気体遮断部３、及び本体素子２に対し気
体遮断部３とは反対側から積層された板状のヒータ素子
８等を備えた、いわゆる限界電流式酸素センサとして構
成されている。

【００２２】本体素子２は酸素イオン伝導性を有する固
体電解質により構成されている。そのような固体電解質
としては、Ｙ₂Ｏ₃ないしＣａＯを固溶させたＺｒＯ₂が
代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属な
いし希土類金属の酸化物とＺｒＯ₂との固溶体を使用し
てもよい。また、ベースとなるＺｒＯ₂にはＨｆＯ₂が含
有されていてもよい。一方、気体遮断部３も同様の固体
電解質により本体素子２と同幅及び同長さに形成され、
本体素子２と焼成により一体化されて一体積層体１０を
構成している。

【００２３】次に、陰電極４及び陽電極５はそれぞれＰ
ｔ多孔質体により構成され、本体素子２の板面の長手方
向における一方の端部側において、その幅方向に互いに
隣接して配置されている。一方、陰電極リード部４ａと
陽電極リード部５ａもＰｔ多孔質体によりそれぞれ上記
電極４，５よりも幅が細い帯状に形成され、一端側が陰
電極４及び陽電極５に接続している。また、それらの他
端側は、本体素子２の幅方向両縁部に沿ってそれぞれ延
び、その末端部には少し広幅の端子接続部４ｂ，５ｂが
形成されるとともに、ここに白金線等で形成された素子
側端子部５２ａ，５２ａの各一端部が、本体素子２と気
体遮断部３との間に挟み付けられた形で接続され、それ
ぞれその他端側を一体積層体１０の端面から突出させて
いる。

【００２４】次に、図３（ｂ）に示すように、陰電極リ
ード部４ａの中間部からはＰｔ多孔質体（あるいはＰｄ
多孔質体）で構成された帯状の分岐部６が側方に分岐す
る形で形成されており、その末端は一体積層体１０の側
面に露出している。そして、この分岐部６は陰電極リー
ド部４ａとともに、上記露出する末端を気体導入部とし
て自身に形成された連通気孔により被測定気体をその拡
散を規制しつつ陰電極４まで導く気体拡散規制部９を構
成している。一方、気体遮断部３には、陽電極５に対応
する位置において該陽電極５と外部とを連通させるガス
出口穴７が形成されている。

【００２５】また、図４及び図５に示すように、ヒータ
素子８は、アルミナ等で構成された板状のセラミック基
体２１に対し、本体素子２の陰電極４及び陽電極５に対
応する部分に、Ｐｔ等で構成された線状の抵抗発熱部２
０が埋設されている。この抵抗発熱部２０は、リード部
２２，２２と、それらの末端部に接続された端子部５２
ａ及び５２ａ（一体積層体１０のものとは反対側の側面
に突出している）により通電加熱され、本体素子２の主
に陰電極４及び陽電極５に対応する部分を、所定のセン
サ作動温度まで局部的に加熱する役割を果たす。

【００２６】図６は、本発明の医療用機器の一例とし
て、上記酸素センサ１が取り付けて使用される酸素濃縮
装置１００の構成概念図である。この酸素濃縮装置１０
０は、空気（大気）を原料ガスとしてその酸素濃度を高
めた酸素濃化ガスを生成するものであり、一端側にエア
フィルタ１０２ａを介して大気を吸い込む吸込口１０２
が形成される一方、他端側がその生成した酸素濃化ガス
の排出口１１２とされた配管１０１を有する。そして、
その配管１０１の中間には、ガスの流れ方向において上
流側から、バクテリアフィルタ１０３、コンプレッサ１
０４、空気貯溜筒１０５、酸素濃縮機構部９０、酸素濃
化ガス貯溜筒１０６、測定雰囲気形成部１０９、バクテ
リアフィルタ１１０及び流量計１１１がこの順序で配置
されている。

【００２７】酸素濃縮機構部９０は、配管１０１から分
岐する２本の分岐配管１０１ａ，１０１ａと、その中間
に設けられて内部にゼオライト等の窒素吸着体Ｚが充填
された吸着筒１０６，１０６、各吸着筒１０６の上流側
に設けられたストップバルブ１０７，１０７、同じく下
流側に設けられた切替バルブ１０８等を含む。なお、切
替バルブ１０８は、配管１０１の本流側へガスを流す位
置（以下、本流位置という）と、各分岐配管１０１ａか
らさらに分岐して設けられた逃がし管路１０１ｂ側へガ
スを流す位置（以下、逃がし位置という）との間で切り
替わるものとされる。これら各バルブ１０７，１０８は
いずれも電磁バルブとして構成されている。なお、コン
プレッサ１０４及び各バルブ１０７，１０８の作動は、
シーケンスコントローラ等で構成された制御部１１３に
より制御される。

【００２８】そして、本発明の酸素センサ１は、測定雰
囲気形成部１０９内に配置され、酸素濃縮機構部９０か
らの酸素濃化ガス中の酸素濃度をモニタする役割を果た
す。

【００２９】以下、酸素濃縮装置１００及び酸素センサ
１の作動について説明する。まず、酸素センサ１は、図
３に示すヒータ素子８に通電して本体素子２を所定の活
性化温度（例えば５００℃）まで予め加熱しておく。そ
して、その状態で図６のコンプレッサ１０４を作動させ
ると、空気Ａが、エアフィルタ１０２ａでホコリ等が除
去された後、吸込口１０２から配管１０１内に吸い込ま
れる。吸い込まれた空気Ａは、バクテリアフィルタ１０
３でバクテリアが除去され、空気貯溜筒１０５を経て酸
素濃縮機構部９０に導かれる。

【００３０】酸素濃縮機構部９０では、制御部１１３か
らの指令により、ストップバルブ１０７，１０７の一方
が閉、他方が開（切替バルブ１０８は、閉となるストッ
プバルブ１０７に対応する側のものが逃がし位置、開と
なるストップバルブ１０７に対応する側のものが本流位
置）とされ、２つの吸着筒１０６の一方（例えば(I)
側）に、空気Ａが大気圧より高い所定圧力（例えば３気
圧程度）で導入される。これにより、空気Ａ中の窒素が
窒素吸着体Ｚに吸着・除去されて酸素が濃縮され、酸素
濃化ガスＯＧとなる。この状態で、(I)側の吸着筒１０
６内に空気Ａを流し続けると、窒素吸着体Ｚの窒素吸着
能は徐々に低下するので、一定時間経過すれば、制御部
１１３は(I)側の吸着筒１０６のストップバルブ１０７
を閉として流れを止め、代わって(II)側の吸着筒１０６
のストップバルブ１０７を開、切替バルブ１０８を本流
位置として、空気Ａの流れを切り替える。これにより、
次は(II)側の吸着筒１０６にて酸素濃縮処理が継続され
ることとなる。

【００３１】他方、流れを止めた(I)側の吸着筒１０６
は、制御部１１３により、ストップバルブ１０７が閉状
態のまま切替バルブ１０８が逃がし位置に切り替えら
れ、逃がし管路１０１ｂが開いて、吸着筒１０６内が大
気開放となる。この圧力減少により、窒素吸着体Ｚは吸
着していた窒素を放出し、再び窒素吸着能の高い状態に
戻る（以下、リカバー処理という）。そして、再度バル
ブ１０７，１０７及び１０８，１０８を切り替えること
により、(I)側の吸着筒１０６は再び酸素濃縮を開始す
る。他方、(II)側の吸着筒１０６は大気開放となって、
窒素吸着体Ｚのリカバー処理となる。このように、(I)
側及び(II)側の吸着筒１０６，１０６にて、酸素濃縮処
理とリカバー処理とを交互に切り替えながら行うことに
より、連続的な酸素濃化ガスＯＧの供給がなされること
となる。

【００３２】酸素濃化ガスＯＧは測定雰囲気形成部１０
９内に導かれて測定雰囲気を形成し、そこで酸素センサ
１による酸素濃度が測定される。測定雰囲気中のガス
（酸素濃化ガス）ＯＧは、図１において、フィルタ兼衝
撃吸収部５５及びガス連通部５４を経てプロテクタ５３
内に導かれる。そして、検出素子５２に到達すると、気
体拡散規制部９を通ってその拡散が規制されつつ陰電極
４に導かれる。ここで、本体素子２は、陰電極４の近傍
のみが局所加熱され、気体拡散規制部９に対応する部分
は酸素イオン導電性を示す程には加熱されないため、ポ
ンピングの進行に伴い新たな気体が気体拡散規制部９
（図３（ａ））を通って陰電極４に供給されることとな
る。

【００３３】この状態で陽電極５と陰電極４の間に所定
レベルの電圧Ｖを印加すると、Ｐｔ多孔質体で構成され
た陰電極４においてその気孔に保持された酸素が解離さ
れ、その解離された酸素が陰電極４から陽電極５に向け
て本体素子２の内部をポンピングされことにより、被測
定気体中の酸素濃度に応じたポンプ電流を生ずる。この
ポンプ電流値は、被測定ガスＯＧ中の酸素濃度が高くな
るほど大きくなるので、該ポンプ電流値から酸素濃度を
知ることができる。なお、このポンプ電流出力に基づい
て、図示しない表示装置に酸素濃度を表示したり、ある
いは該ポンプ電流出力に基づく酸素濃度情報を各種の制
御信号として使用することができる。例えば、本実施例
では、該ポンプ電流出力が所定の値以下となった場合
（すなわち、被測定ガスＯＧ中の酸素濃度が所定の限界
値を下回った場合）に、制御部１１３はコンプレッサ１
０４の作動、すなわち酸素濃縮装置１００の作動を停止
する制御を行うようになっている。

【００３４】さて、図１において上記酸素センサ１は、
ガス連通部５４がフィルタ兼衝撃吸収部５５で覆われる
ので、プロテクタ５３内に油分等の汚れ物質や水滴等の
侵入を効果的に防止できる。他方、該酸素センサ１を上
記酸素濃縮装置１００等の所定の取付位置（この場合、
図６の測定雰囲気形成部１０９）に取り付けたりする際
に、誤ってこれを床等に落下させることもありうる。し
かしながら、上記本発明の酸素センサ１は、プロテクタ
５３の外側が、比較的柔軟なＰＴＦＥ多孔質繊維構造体
からなるフィルタ兼衝撃吸収部５５で覆われていること
から衝撃吸収が十分になされ、図５において素子側端子
部５２ａと検出素子取付部５９ａとの接続に断線等が生
じたりする心配もない。このように、フィルタ兼衝撃吸
収部５５を設けるのみで、衝撃吸収と汚れ物質の侵入防
止とを同時に図ることができるようになる。他方、上記
酸素センサ１は、端子形成部材５９がＮｉないしＮｉ合
金等の比較的柔らかい線材で構成されていることから、
落下等による衝撃を受けた場合はこれが変形することに
より該衝撃が吸収され、上記断線等の不具合が一層生じ
にくくなっているとも言える。

【００３５】（実施例２）図７は、本発明の酸素センサ
の第二実施例を示すものである。この酸素センサ１５０
では、プロテクタ７０の全体が、フッ素系樹脂を主体と
する可橈性を有した多孔質高分子構造体で構成され、そ
の開口部にて台座部５８の外側に嵌め込まれている。被
測定ガスＯＧは、このプロテクタ７０を構成する多孔質
高分子構造体の連通気孔においてこれを透過し、プロテ
クタ７０の内側に導かれる（なお、プロテクタ７０以外
の部分は、実施例１の酸素センサ１と同一構造であるの
で、共通する部材には同一の符号を付して詳細な説明は
省略する）。すなわち、プロテクタ７０そのものを多孔
質高分子構造体により構成することで、衝撃吸収と汚れ
物質の侵入防止とを同時に図ることができる。

【００３６】なお、本発明は、上記のような酸素センサ
に限らず、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、
一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（ＣＯ₂）、水蒸気、ア
ンモニア等を検出する各種ガスセンサに適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の酸素センサを示す縦断面図。

【図２】その分解斜視図及びガス連通部の構造説明図。

【図３】（ａ）は検出素子の斜視図、（ｂ）は電極の配
置形態を示す平面図、及び（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
図。

【図４】検出素子の内部構造を示す部分断面斜視図。

【図５】検出素子の取付構造を示す平面図。

【図６】図１の酸素センサを用いた酸素濃縮装置の概念
図。

【図７】実施例２の酸素センサを示す縦断面図。

【符号の説明】

１，１５０ 酸素センサ（ガスセンサ） ５２ 検出素子 ５２ａ 素子側端子部 ５３ プロテクタ（ケーシング部） ５４ ガス連通部 ５５ フィルタ兼衝撃吸収部 ５８ 台座部（検出素子支持基体） ５９ 端子形成部材 ５９ａ 検出素子取付部 ５９ｂ 接続端子部 ７０ プロテクタ（ケーシング部） ９０ 酸素濃縮機構部（ガス発生作動部） １００ 酸素濃縮装置（医療用機器） １０９ 測定雰囲気形成部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気中のガスに含まれる所定の被検出
   成分を検出する検出素子と、 その検出素子を収容するととともに、前記雰囲気からの
   ガスを自身の内側に導くためのガス連通部が形成された
   ケーシング部と、 そのケーシング部よりも軟質の通気性材料にて構成さ
   れ、前記ガス連通部を塞ぐ形で前記ケーシング部の表面
   を覆うことにより、前記ガス連通部に向けて導入される
   前記ガスのフィルタとして機能する一方、外部から衝撃
   が加わった場合にはこれを吸収して、前記ケーシング部
   内の検出素子を保護する衝撃吸収層の役割を果たすフィ
   ルタ兼衝撃吸収部と、 を備えたことを特徴とするガスセンサ。
2. 【請求項２】 前記フィルタ兼衝撃吸収部は、フッ素系
   樹脂を主体とする多孔質樹脂形成物により構成されてい
   る請求項１記載のガスセンサ。
3. 【請求項３】 前記ケーシング部は、箱状体又は筒状体
   として形成され、前記フィルタ兼衝撃吸収部は、該箱状
   体又は筒状体の稜線部を覆うものである請求項１又は２
   記載のガスセンサ。
4. 【請求項４】 前記ケーシング部は、一方の端面側が閉
   じて他方の端面側が開口する円筒状に形成され、その外
   周面を形成する壁部に前記ガス連通部が形成される一
   方、その開口部から前記検出素子が収容されるようにな
   っており、 前記フィルタ兼衝撃吸収部は、両端が開放した筒状に形
   成され、装着前の状態において円筒状の前記ケーシング
   部の外径よりも少し小さい内径を有し、一方の開口側か
   ら前記ケーシング部が軸方向に押し込まれることにより
   該ケーシング部の外周面を覆うとともに、他方の開口側
   端縁部分が該ケーシング部の閉じた端面側の稜線部を経
   てその端面周縁部を覆うものとされている請求項３記載
   のガスセンサ。
5. 【請求項５】 雰囲気中のガスに含まれる所定の被検出
   成分を検出する検出素子と、 多孔質高分子材料により容器状に形成されて前記検出素
   子を収容し、外部から衝撃が加わった場合にはこれを吸
   収して、前記検出素子を保護する衝撃吸収層の役割を果
   たすとともに、前記雰囲気から自身の内側へ導入される
   前記ガスのフィルタとしても機能するケーシング部と、 を備えたことを特徴とするガスセンサ。
6. 【請求項６】 開口部を有する前記ケーシング部と、 そのケーシング部の前記開口部に装着されてこれを塞ぐ
   検出素子支持基体と、 その検出素子支持基体を貫通する形でこれに取り付けら
   れ、先端部が前記ケーシング部の内部に位置して検出素
   子取付部を形成し、後端側が前記ケーシング部の外側に
   延びて接続端子部を形成する複数の端子形成部材とを備
   え、 前記検出素子から突出する複数の素子側端子部が、各々
   対応する端子形成部材の検出素子取付部に対し接続さ
   れ、それによって前記検出素子が前記検出素子取付部に
   より検出素子支持基体との間に空間を生じた状態で支持
   されている請求項１ないし５のいずれかに記載のガスセ
   ンサ。
7. 【請求項７】 前記検出素子は、前記雰囲気中の酸素を
   検出する酸素検出素子である請求項１ないし６のいずれ
   かに記載のガスセンサ。
8. 【請求項８】 前記ガスセンサは、医療用機器に取り付
   けて使用される医療用ガスセンサである請求項１ないし
   ７のいずれかに記載のガスセンサ。
9. 【請求項９】 被測定ガスを発生させるガス発生作動部
   と、 そのガス発生作動部が発生する前記被測定ガスに基づい
   て測定雰囲気を形成する測定雰囲気形成部と、 その測定雰囲気形成部に取り付けて使用され、前記測定
   雰囲気中の所定の被検出成分を検出する請求項８記載の
   医療用ガスセンサと、 を備えたことを特徴とする医療用機器。
10. 【請求項１０】 前記ガス発生作動部は、空気を原料ガ
    スとして取り込み、その窒素を除去又は減少させること
    により酸素濃化ガスを生成する酸素濃縮機構部を含み、 前記測定雰囲気形成部は、その酸素濃縮機構部の前記酸
    素濃化ガスの排出側に設けられて、該酸素濃化ガスから
    なる測定雰囲気を形成するものであり、 前記医療用ガスセンサは、その酸素濃化ガス中の酸素濃
    度を測定する酸素センサである請求項９記載の医療用機
    器。