WO2007083350A1 - 呼気成分検査装置 - Google Patents

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WO2007083350A1
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expiratory
sensor
exhalation
gas sensor
expiratory air
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PCT/JP2006/300535
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Hitoshi Katayama
Shuji Kusano
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Fis Inc.
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • G01N33/4972—Determining alcohol content

Definitions

  • the present invention relates to an expiratory component test apparatus for measuring the concentration of expiratory components such as halitosis factor gas and alcohol contained in exhaled breath.
  • an exhalation component that is used for any purpose when alcohol concentration in exhalation is measured to check the degree of alcohol drinking Inspection devices are known.
  • the above-described conventional breath component inspection device is a device in which a gas inlet is formed in a main body case in which a gas sensor is housed, and a user blows into the main body case through the air inlet to enter the main body case. The introduced exhaled breath comes into contact with the gas sensor and the concentration of the exhaled component is measured.
  • the conventional breath component inspection apparatus In such a breath component inspection apparatus, if the breath blown from the user directly hits the gas sensor, the sensor element included in the gas sensor is rapidly cooled to perform accurate measurement. Will become difficult. Therefore, in order to prevent cooling of the sensor element, the conventional breath component inspection apparatus employs a structure in which a distance to the gas inlet sensor is increased or a structure in which a flow path is provided in a complicated manner. Yes. However, when such a structure is adopted, there are problems such as a slow response when the sensitivity response of the gas sensor is slow, and a problem that ventilation becomes difficult due to a large space around the gas sensor where exhalation accumulates.
  • the breath component inspection apparatus has a problem that it is difficult to provide a function for detecting the interruption of blowing because the ventilation speed around the gas sensor is slow.
  • This function is used when the user interrupts exhalation during measurement. If the measurement result is output without detecting the interruption of blowing, even though the user's blowing is stopped midway, the measurement result is higher than the original concentration. A low density value will be shown.
  • a pressure sensor or the like In order to detect this discontinuation of breathing, it is possible to use a pressure sensor or the like to monitor the expiratory pressure. However, this is disadvantageous in terms of cost, and the structure is complicated, resulting in expiratory expiry. As a result, accurate measurement becomes difficult. Therefore, it is preferable to detect the interruption of blowing by the output of the gas sensor S. If the ventilation speed around the gas sensor is slow, it is difficult to detect this.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can perform accurate measurement without problems even when continuously measuring or when measuring low concentration exhalation after measuring high concentration exhalation. It is an object of the present invention to provide an expiratory component test apparatus that can be performed and that can be provided with a blow interruption detection function and that has a quick sensitivity response.
  • the breath component inspection apparatus of the present invention is configured to breathe in and pass through the breath channel pipe and the breath introduction pipe formed in the middle of the channel of the breath channel pipe.
  • a cylindrical sensor housing wall extending from a portion surrounding the breath introduction hole on the outer peripheral surface of the breath passage pipe, and a gas sensor fitted into the sensor housing wall to detect a predetermined gas component in the breath
  • an expiratory reservoir space formed between the gas sensor fitted in the sensor accommodating wall and the expiratory introduction hole, and a ventilation hole formed in the sensor accommodating wall at a position communicating with the expiratory reservoir space.
  • Drive measurement means for driving the gas sensor to measure the concentration of a predetermined gas component contained in the exhalation.
  • the exhaled air that has been blown into the exhalation flow path pipe is quickly sent to a position near the gas sensor through the exhalation flow path pipe. It is fed into the expiratory reservoir space through the expiratory introduction hole at a position in the middle of the road, and after being written in the expiratory reservoir space, it is introduced to the gas sensor.
  • the flow rate of the exhaled air introduced to the gas sensor is limited by the exhalation introduction hole, and the pressure of the exhalation gas sent to the gas sensor is limited by the ventilation hole, so that it is not affected by the flow rate or pressure at which the user blows exhalation. Accurate measurement can be performed. A quick response is secured It is.
  • the ventilation hole is a slit-like hole that is recessed from the front edge of the sensor housing wall.
  • the front end of the slit-shaped ventilation hole is a portion that communicates with the expiratory reservoir space.
  • the gas sensor includes a sensor element disposed in a sensor force bar in which an intake port is opened toward the exhalation flow path pipe side, and an exhalation introduction hole of the exhalation flow path pipe, a sensor cover It is preferable that it is located away from the position opposite to the intake port. This arrangement prevents the exhalation from passing from the exhalation introduction hole to the intake port at once.
  • a liquid avoiding portion formed by raising a portion where the exhalation introduction hole of the inner peripheral surface of the exhalation flow path pipe opens.
  • FIG. 1 shows an example of an exhalation component test apparatus according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a front view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a), and (c). (A) is a cross-sectional view taken along the line BB of (a), and (d) is a rear view with an extension pipe attached.
  • FIG. 2 An expiratory flow pipe of the expiratory component test apparatus is shown, (a) is a front view, (b) is a bottom view, and (c) is a cross-sectional view taken along the CC line of (b).
  • FIG. 3 shows an exhalation flow path pipe and a gas sensor attached to the exhalation flow path pipe, wherein (a) is a perspective view and (b) is a partially broken perspective view.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory view showing the structure of a gas sensor.
  • FIG. 1 shows an entire alcohol test apparatus.
  • an exhalation flow pipe 2 that allows the exhaled breath blown by the user to pass in the axial direction, and the sensor of the exhalation flow pipe 2 are accommodated.
  • a gas sensor 3 disposed in the wall 18 (in FIG. 1, the gas sensor 3 is shown as a lax) is accommodated. Detailed structures of the gas sensor 3 and the exhalation flow path pipe 2 will be described later.
  • circuit components including a microcomputer for performing control processing (hereinafter referred to as “my computer”) and a memory such as an EEPROM for storing reference data for temperature determination are mounted.
  • the circuit board 4 is stored.
  • the circuit board 4 is an appropriate drive measurement unit that drives the gas sensor 3 to measure the concentration of a predetermined gas component (fiP or alcohol) to be detected contained in the exhalation.
  • a battery compartment for storing the dry cell 5 is formed at the bottom of the main body case 1, and a pair of dry batteries 5 can be removed by removing the battery cover 23 that is detachably attached to the lower back of the main case 1. It is removable in the storage room.
  • the dry battery 5 is electrically connected to the circuit board 4 in the housed state, and forms a power supply unit that supplies power to the circuit board 4.
  • a display window communicating with the internal space is opened on the upper front of the main body case 1, and a display window cover 6 made of a translucent resin is fitted into the display window.
  • a flat liquid crystal display unit 7 is disposed in a state of being electrically connected to the circuit board 4, and the liquid crystal display unit 7 is externally provided through the display window cover 6. Visible.
  • This liquid crystal display unit 7 is used for inspection according to the measured concentration obtained by the driving process by the microcomputer It constitutes liquid crystal display means for displaying the result.
  • an operation button 8 is disposed in a window hole opened below the display window of the main body case 1 so that the operation button 8 can be pushed in from the outside.
  • the operation button 8 abuts on the power switch 9 mounted on the circuit board 4, and when the operation button 8 is pushed and driven, the power switch 9 is turned on and off, and the power supply to the gas sensor 3 and the liquid crystal display unit 7 is performed. It is turned on and off.
  • the gas sensor 3 includes a bottomed cylindrical sensor cover 10, a resin base 11 that also serves as the bottom of the sensor cover 10, and a sensor force bar that penetrates the base 11. 10 terminals 12a, 12b, 12c projecting in and out of the sensor 10 and sensor elements supported by connecting and fixing lead wires 13a, 13b, 13c to the terminals 12a, 12b, 12c in the sensor cover 10, respectively. 14 and.
  • An intake port 15 is opened at the center of the tip surface (ceiling surface) of the sensor cover 10 to communicate with the internal space.
  • the intake port 15 is further equipped with a wire mesh 24, but it is not necessary.
  • the sensor element 14 includes a gas-sensitive body formed in an ellipsoidal shape by a metal oxide semiconductor with a heater combined electrode having a noble metal line force embedded therein, and a core wire having a noble metal line force formed inside the heater combined electrode. Is provided.
  • the lead wire 13b and one of the lead wires 13a and 13c constitute a terminal for measuring electrical resistance, and the lead wire 13a and the lead wire 13c constitute a heater heating terminal.
  • Each of the terminals 12a, 12b, and 12c is connected to the conductive pattern formed on the surface of the circuit board 4 by an appropriate method such as soldering.
  • the exhalation flow path pipe 2 is a cylindrical member penetrating both ends in the axial direction, with one end side opening serving as an exhalation inflow port 2a and the other end side opening serving as an exhalation outflow port 2b.
  • the diameter of the internal flow path of the expiratory flow pipe 2 is formed in two stages through a step 2c in the middle of the flow path, the half on the side communicating with the inlet 2a has a large diameter, and communicates with the outlet 2b. The half on the side has a small diameter.
  • An exhalation-introducing hole 16 which is a fine hole, is bored in the radial direction at a position on the half of the side communicating with the inflow port 2a and immediately before the step 2c.
  • the part where the exhalation introduction hole 16 opens is raised more than the other part, and this raised part is a liquid avoiding part 17.
  • a pair of breath introduction holes 16 are formed. This exhalation-introducing hole 16 only needs to be formed in the middle of the flow path.
  • a cylindrical sensor housing wall 18 is extended in the radial direction.
  • the sensor housing wall 18 extends from a peripheral portion surrounding a pair of exhalation introduction holes 16 arranged in parallel in the axial direction of the flow path, and as shown in FIG.
  • the sensor cover 10 of the gas sensor 3 is inserted from the opening side.
  • a pair of ventilation holes 19 are formed in a slit shape from the front end edge of the sensor housing wall 18.
  • a pair of ventilation holes 19 are formed in the front direction and the back direction.
  • one or more exhalation introduction holes 16 may be formed in a portion communicating with an exhalation storage space 22 described later. .
  • the exhalation flow path pipe 2 has a main body case in a state where the gas sensor 3 is fitted into the sensor housing wall 18 as described above, and the inflow port 2a and the outflow port 2b at both ends in the axial direction are projected to the outside. It is stored and fixed in 1. In particular, the force that the inlet 2a side protrudes to such an extent that the user can hold it. Further, an extension pipe 20 as shown in Fig. 1 (d) may be connected to the inlet 2a side. Further, a plurality of slit-like case ventilation holes 21 are formed in the upper part of the back side of the main body case 1 in the vicinity of the gas sensor 3. The case ventilation hole 21 is preferably provided with appropriate means such as a filter for preventing foreign matter from entering from the outside.
  • the gas sensor 3 fitted in the sensor housing wall 18 has a distal end surface on which the intake port 15 of the sensor cover 10 is formed as shown in FIG. At the same time, it is locked with a predetermined gap between the distal end surface and the outer peripheral surface of the exhalation flow path pipe 2.
  • This gap is the above-described exhalation reservoir space 22 formed by being surrounded by the sensor housing wall 18 between the front end surface of the sensor cover 10 and the outer peripheral surface of the exhalation flow path pipe 2.
  • each of the ventilation holes 19 provided in the sensor housing wall 18 is provided with a length that reaches a position beyond the front end surface of the sensor cover 10 in the fitted state. Therefore, in the illustrated example, the tip end portion of the ventilation hole 19 (see the P portion in FIG. 3A) serves as a ventilation drilling portion communicating with the expiratory reservoir space 22.
  • the pair of exhalation introduction holes 16 formed in the exhalation flow path pipe 2 is an outer peripheral edge portion surrounding the intake port 15 on the distal end surface of the sensor cover 10 fitted in the sensor housing wall 18. (See Fig. 3 (b)). Accordingly, the intake port 15 of the sensor cover 10 opens toward the expiration reservoir space 22 at a position away from the position opposed to each expiration introduction hole 16. This is a structure that avoids the intake port 15 and the breath introduction hole 16 from facing each other.
  • the operation button 8 is operated to energize the heater in the sensor element 14 of the gas sensor 3, and the sensor element 14 is turned on. Heat to high temperature. In this high temperature state, exhaled air is blown up toward the inlet 2a side of the exhalation flow path pipe 2 protruding from the upper part of the main body case 1, and exhaled toward the inlet 2a side force outlet 2b side. Let it pass.
  • the exhaled air that passes through the internal flow path of the exhalation flow path pipe 2 in the axial direction is partially introduced into the expiratory reservoir space 22 through the exhalation introduction hole 16 at a position immediately before the diameter becomes small via the step 2c. Is done.
  • the exhaled air passes through the expiratory reservoir space 22 and then is taken into the sensor cover 10 through the intake port 15 and comes into contact with the sensor element 14.
  • breath containing alcohol comes into contact with the sensor element 14 in a high temperature state, the resistance value of the gas sensor decreases, and the microcomputer on the circuit board 4 appropriately detects the change in the resistance value to determine the temperature.
  • the determination result is displayed on the liquid crystal display unit 7.
  • the exhaled air to be introduced up to the sensor element 14 in the gas sensor 3 passes through the exhaled air introduction hole 16 in the direction perpendicular to the direction flowing through the exhaled air flow path pipe 2. It is first introduced into the expiratory reservoir space 22, which is a larger space than the introduction hole 16, and hits the outer peripheral edge surrounding the intake port 15 of the sensor cover 10 in the expiratory reservoir space 22. Then, the air is temporarily suspended in the expiratory reservoir space 22 and then taken into the sensor cover 10 through the intake port 15 to come into contact with the sensor element 14. Therefore, even when the flow rate and pressure of the exhaled breath that the user blows into the exhalation flow path pipe 2 is large, the sensor element 14 is not rapidly cooled and accurate measurement is possible.
  • the gas sensor 3 can ensure a fast sensitivity response.
  • the sensor housing wall 18 has a slit-shaped ventilation hole 19 that is drilled so that its tip communicates with the expiratory reservoir space 22.
  • the exhaled air containing the alcohol is quickly replaced with clean air after measurement through the ventilation hole 19 and the case ventilation hole 21 of the body case 1. Therefore, accurate measurement can be performed without problems even when used continuously or when measuring low concentration exhalation after measuring high concentration exhalation.
  • the exhalation reservoir space 22 in which the exhaled breath after measurement is likely to stay has a structure that requires a minimum space, and ventilation that communicates with the exhalation reservoir space 22.
  • the structure provided with the holes 19 greatly contributes to increasing the replacement speed around the gas sensor 3.
  • a fan motor or the like at an appropriate location in the main body case 1 as a blowing means for introducing external clean air into the main body case 1 through the case ventilation hole 21.
  • a fan motor or the like at an appropriate location in the main body case 1 as a blowing means for introducing external clean air into the main body case 1 through the case ventilation hole 21.
  • air blowing means such as a fan motor, it is possible to keep the body case 1 and the portion required for the case ventilation hole 21 small.
  • the output from the gas sensor 3 is clean when the exhalation of breath is interrupted during measurement. It is easy to capture the change in direction. Therefore, it is possible to provide a blow interruption detection function for detecting blow interruption based on the output of the gas sensor 3.
  • a blow interruption detection function for detecting blow interruption based on the output of the gas sensor 3.
  • the exhalation flow path pipe 2 a large droplet of water may flow out due to adhering moisture in the exhalation, or saliva may flow from the inlet 2a side.
  • the liquid avoidance portion 17 is formed by raising the portion of the inner peripheral surface where the exhalation introduction hole 16 opens, so that these water droplets and saliva and other liquids bypass the exhalation introduction hole 16 and then bypass the outlet 2 The force is even up to b.
  • the breath component detection device of the present invention is preferably used as an alcohol detection device that measures the alcohol concentration in the breath and detects the degree of dairy caused by drinking.
  • it can be widely used as an expiratory component inspection apparatus having a structure in which various other expiratory components are detected by a gas sensor.

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Abstract

　連続測定した場合や高濃度の呼気を測定した後に低濃度の呼気を測定する場合であっても問題なく正確な測定を行うことができ、且つ吹き込み中断検知機能を備えることも可能であり、しかも感度レスポンスの速い呼気成分検査装置を提供する。この呼気成分検査装置は、呼気を吹き込んで通過させる呼気流路パイプと、呼気流路パイプの流路途中に穿設してある呼気導入孔と、呼気流路パイプの外周面の呼気導入孔を囲む部分から延設してある筒状のセンサ収容壁と、センサ収容壁内に嵌入されて呼気中の所定ガス成分を検出するガスセンサと、センサ収容壁内に嵌入された状態のガスセンサと呼気導入孔との間に形成される呼気溜り空間と、呼気溜り空間に連通する位置にてセンサ収容壁に穿設してある換気孔と、ガスセンサを駆動して呼気中に含まれる所定ガス成分の濃度を測定する駆動測定手段とを具備したものである。

Description

明 細 書
呼気成分検査装置
技術分野
[0001] 呼気に含まれる口臭要因ガスやアルコール等の呼気成分の濃度を測定する呼気 成分検査装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来から、例えば日本公開特許第 2001— 337064号公報等に開示されるように、 呼気中のアルコール濃度を測定して飲酒による酩酊度を検査するといつた用途に用 レ、られる呼気成分検査装置が知られている。上記従来の呼気成分検査装置は、ガス センサを収納してある本体ケースに吹込口を形成したものであり、使用者がその吹込 口に向けて呼気を吹き込むことで、吹込口を通じて本体ケース内に導入された呼気 がガスセンサと接触して呼気成分の濃度が測定される構造になっている。
[0003] このような呼気成分検査装置にあっては、使用者から吹き込まれる呼気がガスセン サに直接当たるような構造であれば、ガスセンサの備えるセンサ素子が急激に冷却さ れることで正確な測定が困難になってしまう。そこで上記従来の呼気成分検査装置 におレ、てはセンサ素子の冷却を防止するために、吹込口力 ガスセンサまでの距離 を大きくとるといった構造や、流路を複雑に設けるといった構造が採用されている。と ころがこのような構造を採った場合には、ガスセンサの感度レスポンスが遅くなるとレヽ つた問題や、ガスセンサの周囲に呼気が溜まる空間が大きく形成されて換気が困難 になるといった問題が生じる。
[0004] 特にガスセンサ周辺の換気に問題があると、時間を置かずに連続測定する場合や 、検知対象の呼気成分を高濃度で含む呼気を測定した後に該呼気成分を低濃度で 含む呼気を測定しょうとする場合には、前回測定時の呼気成分がガスセンサ周辺に 篕つてしまって次回測定を正確に行うことが困難になる。
[0005] 加えて上記呼気成分検査装置にあっては、ガスセンサ周辺の換気速度が遅いこと で、吹き込み中断を検知する機能を備えることが困難であるといった問題もある。ここ での吹き込み中断検知機能は、測定中に使用者が呼気吹込みを中断した際にこれ を検知して測定を中止しょうとするものであり、使用者の吹き込みが中途で停止され たにも関わらずこの吹き込み中断検知が行われずに測定結果を出力した場合には、 本来の濃度よりも低い濃度値が示されることとなるのである。この吹き込み中断を検 知するために圧力センサ等を配して呼気圧力を監視するといつた手段も考えられる が、この場合にはコスト面で不利になるとともに、構造が複雑となって呼気が菴るスぺ ースを作ってしまい、結果として正確な測定が困難になってしまう。そこで、吹き込み 中断をガスセンサの出力により捉えることが好ましいのだ力 S、ガスセンサ周辺の換気 速度が遅ければこれを捉えることが困難なのである。
発明の開示
[0006] 本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、連続測定した場合や高濃度の 呼気を測定した後に低濃度の呼気を測定する場合であっても問題なく正確な測定を 行うことができ、且つ吹き込み中断検知機能を備えることも可能であり、しかも感度レ スポンスの速い呼気成分検査装置を提供することを、課題とするものである。
[0007] 即ち上記課題を解決するために、本発明の呼気成分検査装置を、呼気を吹き込ん で通過させる呼気流路パイプと、呼気流路パイプの流路途中に穿設してある呼気導 入孔と、呼気流路パイプの外周面の呼気導入孔を囲む部分から延設してある筒状の センサ収容壁と、センサ収容壁内に嵌入されて呼気中の所定ガス成分を検出するガ スセンサと、センサ収容壁内に嵌入された状態のガスセンサと呼気導入孔との間に 形成される呼気溜り空間と、呼気溜り空間に連通する位置にてセンサ収容壁に穿設 してある換気孔と、ガスセンサを駆動して呼気中に含まれる所定ガス成分の濃度を測 定する駆動測定手段とを具備して成るものとする。
[0008] 上記構成の呼気成分検查装置にあっては、呼気流路パイプに吹き込まれた呼気は その呼気流路パイプ中を通ってガスセンサの近傍位置にまで素早く送り込まれたうえ で、この流路途中の近傍位置にて呼気導入孔を通じて呼気溜り空間内に送り込まれ 、呼気溜り空間内にー且筆った後にガスセンサにまで導入される。ガスセンサにまで 導入される呼気の流量は呼気導入孔で制限され、またガスセンサに送り込まれる呼 気の圧力は換気孔で制限されるので、使用者が呼気を吹き込む流速や圧力に影響 されることなく正確な測定を行うことができる。カロえて、速い感度レスポンスも確保され るのである。
[0009] ここで、呼気流路パイプ内の流路とガスセンサとの間には呼気溜り空間が僅かな距 離だけ存在する構成であり、加えてこの呼気溜り空間にはセンサ収容壁の換気孔が 連通していて換気が容易になっている。したがってガスセンサ周辺の換気は非常に 良好であるから、連続測定した場合や高濃度の呼気を測定した後に低濃度の呼気を 測定する場合であっても問題なく正確な測定を行うことができ、且つ吹き込み中断検 知機能を備えることも可能である。
[0010] また、上記換気孔が、センサ収容壁の先端縁から凹設されるスリット状の孔であるこ とも好適である。このスリット状を成す換気孔の先端部が呼気溜り空間と連通する部 分となる。
[0011] 上記ガスセンサは、呼気流路パイプ側に向けて取込口を開口させて成るセンサ力 バー内にセンサ素子を配置したものであり、且つ上記呼気流路パイプの呼気導入孔 、センサカバーの取込口との対向位置から外れて位置するものであることが好適で ある。このように配置することで、呼気導入孔から取込口へと呼気が一気に通過する ことを防止する。
[0012] また、呼気流路パイプとガスセンサと駆動測定手段を収納する本体ケースと、本体 ケースのガスセンサ近傍に穿設してあるケース換気孔とを具備することも好適である 。このようにすることで、本体ケースのケース換気孔とセンサ収容壁の換気孔とを通じ て、本体ケース外部の清浄な空気をガスセンサ周辺に取り入れることが容易となる。
[0013] また、呼気流路パイプの内周面の呼気導入孔が開口する部分を隆起させて成る液 避け部を具備することも好適である。この液避け部により、流路内に流入する水滴や 唾液等を呼気導入口を迂回して流すことができる。
[0014] 本発明の更なる特徴及びそれがもたらす効果は、以下に述べる発明の詳細な説明 力、ら理解されるだろう。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の実施形態における一例の呼気成分検査装置を示しており、（a)は正 面図、（b)は（a)の A— A線断面図、 （c)は（a)の B— B線断面図、（d)は延長パイプ を装着した状態での背面図である。 [図 2]同上の呼気成分検査装置の呼気流路パイプを示しており、（a)は正面図、 （b) は下面図、（c)は (b)の C C線断面図である。
[図 3]呼気流路パイプとこれに装着した状態のガスセンサをしており、（a)は斜視図、 ( b)は一部破断斜視図である。
[図 4]ガスセンサの構造を示す概略説明図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明を呼気に含まれるアルコールの濃度を測定して酩酊度（血中アルコ ール濃度）を検査するアルコール検査装置（アルコールチェッカ）に適用した実施形 態について詳細に説明する。
[0017] 図 1にはアルコール検査装置の全体を示している。装置全体の外殻を成す矩形箱 状の本体ケース 1内の上部には、使用者が吹き込んだ呼気をその軸方向に通過させ る呼気流路パイプ 2と、この呼気流路パイプ 2のセンサ収容壁 18内に配されたガスセ ンサ 3 (図 1中にはガスセンサ 3は示してレヽなレ、）とが収納されてレ、る。このガスセンサ 3や呼気流路パイプ 2の詳細な構造については後述する。
[0018] 本体ケース 1内の中央部分には、制御処理を行うマイクロコンピュータ（以下「マイコ ン」という）や酩酊度判定用の基準データを格納する EEPROM等のメモリを含む回 路部品を実装する回路基板 4が収納されている。この回路基板 4は、ガスセンサ 3を 駆動して呼気中に含まれる検知対象の所定ガス成分 (fiPちアルコール)の濃度を測 定する適宜の駆動測定手段である。本体ケース 1の下部には乾電池 5を収納するた めの電池収納室が形成してあり、本体ケース 1の背面下部に着脱自在に装着される 電池カバー 23を取り外すことで一対の乾電池 5が電池収納室内に着脱自在となって いる。この乾電池 5は収納状態において回路基板 4に電気的に接続され、回路基板 4に電源を供給する電源部を成すものである。
[0019] 本体ケース 1の上部正面には内部空間に連通する表示窓を開口させており、この 表示窓には透光性樹脂から成る表示窓カバー 6を嵌め込んでいる。回路基板 4の正 面側には、平板状を成す液晶表示部 7が該回路基板 4と電気的に接続された状態で 配設されており、表示窓カバー 6を通じて液晶表示部 7が外部から視認可能となって いる。この液晶表示部 7は、マイコンでの駆動処理により得た測定濃度に応じた検査 結果を表示する液晶表示手段を成すものである。
[0020] また本体ケース 1の表示窓の下方に開口させてある窓孔には、操作ボタン 8を外部 側から押込み操作自在に配置している。この操作ボタン 8は回路基板 4に実装してあ る電源スィッチ 9と当接し、操作ボタン 8を押駆動することで電源スィッチ 9がオンオフ 操作され、ガスセンサ 3や液晶表示部 7への電源供給がオンオフされるものである。
[0021] 上記ガスセンサ 3は、図 4に概略的に示すように有底筒状のセンサカバー 10と、セ ンサカバー 10の底部を兼ねる樹脂製のベース 11と、ベース 11を貫通してセンサ力 バー 10の内外に突出する三本の端子 12a， 12b, 12cと、センサカバー 10内におい て各端子 12a, 12b, 12cにそれぞれリード線 13a, 13b, 13cを接続固定して支持さ れたセンサ素子 14とを備えている。上記センサカバー 10の先端面（天井面）の中央 には取込口 15を開口させて内部空間と連通させてある。取込口 15には更に金網 24 を酉己してあるが、なくてもよい。
[0022] 上記センサ素子 14は、金属酸化物半導体により楕円球状に形成された感ガス体に 貴金属線力 成るヒータ兼用電極が埋設されるとともに、ヒータ兼用電極の内部に貴 金属線力ら成る芯線が設けられている。またリード線 13bと、リード線 13a, 13cのい ずれか一方とで電気抵抗測定用の端子を構成し、リード線 13aとリード線 13cとがヒ ータ加熱用の端子を構成している。そして端子 12a, 12b, 12cのそれぞれが回路基 板 4の表面に形成された導電パターンに半田付け等の適宜の方法で接続される。
[0023] 次に、上記ガスセンサ 3にまで呼気を供給するために配される呼気流路パイプ 2の 構造について詳述する。図 2に示すように呼気流路パイプ 2は、軸方向両端の貫通し た円筒状の部材であり、一端側開口が呼気の流入口 2aとなり、他端側開口が呼気の 流出口 2bとなる。呼気流路パイプ 2の内部流路の径は、流路途中の段差 2cを介して 二段階に形成してあり、流入口 2aと連通する側の半部が大径、流出口 2bと連通する 側の半部が小径となっている。
[0024] 上記流入口 2aと連通する側の半部であって段差 2c直前となる位置には、細孔であ る呼気導入孔 16を径方向に向けて穿設してある。呼気流路パイプ 2の内周面におい て呼気導入孔 16が開口する部分は他の部分よりも隆起させており、この隆起部分が 液避け部 17となっている。なお図示例においては呼気導入孔 16は一対形成してい る力 この呼気導入孔 16は流路途中に一つ又は複数形成してあればよいものである
[0025] 呼気流路パイプ 2の外周面には、その径方向に向けて円筒状のセンサ収容壁 18を 延設している。このセンサ収容壁 18は、流路の軸方向に並設される一対の呼気導入 孔 16を囲む周囲部分から延設されるものであり、図 3に示すように、このセンサ収容 壁 18の先端開口側からガスセンサ 3のセンサカバー 10が嵌入される形状となってい る。
[0026] 更にセンサ収容壁 18の先端縁からは、一対の換気孔 19をスリット状に凹設してあ る。なお図示例においては換気孔 19は正面方向と背面方向に一対形成しているが 、この呼気導入孔 16は後述の呼気溜まり空間 22と連通する部分に一つ又は複数形 成してあればよい。
[0027] 上記呼気流路パイプ 2は、上記の如くセンサ収容壁 18内にガスセンサ 3を嵌入させ るとともに、軸方向両端の流入口 2a及び流出口 2bを外部に突出させた状態で、本体 ケース 1内に収納固定される。特に流入口 2a側は使用者が垤えることのできる程度 に突出させている力 更に図 1 (d)に示すような延長パイプ 20を流入口 2a側に連通 接続させても構わなレ、。また本体ケース 1の背面側上部の、ガスセンサ 3近傍となる 部分には、スリット状のケース換気孔 21を複数穿設してある。上記ケース換気孔 21 には、外部からの異物侵入を防止するフィルタ等の適宜手段を備えることが好適であ る。
[0028] センサ収容壁 18内に嵌入されたガスセンサ 3は図 3 (b)に示す如ぐセンサカバー 10の取込口 15を形成してある先端面を呼気流路パイプ 2の外周面側に向けるととも に、この先端面と呼気流路パイプ 2の外周面との間に所定の隙間を保った状態で係 止される。この隙間が、センサカバー 10の先端面と呼気流路パイプ 2の外周面との間 においてセンサ収容壁 18に囲まれて形成される上記の呼気溜り空間 22である。
[0029] ここで、センサ収容壁 18に凹設される換気孔 19はそれぞれ、嵌入状態にあるセン サカバー 10の先端面を超える位置にまで達する長さで凹設してある。したがって図 示例にあっては換気孔 19の先端部分（図 3 (a)中の P部参照）が、呼気溜り空間 22 に連通する換気用の穿設部分となる構造である。 [0030] また呼気流路パイプ 2に穿設される一対の呼気導入孔 16はそれぞれ、センサ収容 壁 18内に嵌入状態にあるセンサカバー 10の先端面の、取込口 15を囲む外周縁部 に向けて開口する位置に設けている（図 3 (b)参照）。したがってセンサカバー 10の 取込口 15は、各呼気導入孔 16との対向位置から外れた位置において呼気溜り空間 22に向けて開口するようになっている。これは、取込口 15と呼気導入孔 16とが対向 して位置することを避けた構造である。
[0031] しかして、上記構成のアルコール検查装置を用いて酩酊度を検査するには、まず 操作ボタン 8を操作してガスセンサ 3のセンサ素子 14内のヒータに通電し、センサ素 子 14を高温状態にまで加熱する。この高温状態で、本体ケース 1上部から側方に突 出させてある呼気流路パイプ 2の流入口 2a側を垤えて呼気を吹き込み、流入口 2a側 力 流出口 2b側へと向けて呼気を通過させる。
[0032] 呼気流路パイプ 2の内部流路を軸方向に通過する呼気は、段差 2cを介して小径と なる直前位置において、その一部が呼気導入孔 16を通じて呼気溜り空間 22内へと 導入される。この呼気は呼気溜り空間 22内を通過した後に取込口 15を通じてセンサ カバー 10内に取り込まれ、センサ素子 14と接触する。高温状態下にあるセンサ素子 14にアルコールを含む呼気が接触すると感ガス体の抵抗値が低下することとなり、こ の抵抗値の変化を回路基板 4上のマイコンが適宜検出して酩酊度を判定するととも に、その判定結果を液晶表示部 7上に表示させる。
[0033] ここで、ガスセンサ 3内のセンサ素子 14にまで導入されることとなる呼気は、呼気流 路パイプ 2内を流れる方向と直交する方向に向けて、呼気導入孔 16を通って該呼気 導入孔 16よりも大きな空間である呼気溜り空間 22内にまず導入され、呼気溜り空間 22内にてセンサカバー 10の取込口 15を囲む外周縁部に当たる。そして呼気溜り空 間 22内で一旦菴つた後に、取込口 15を通じてセンサカバー 10内にまで取り込まれ てセンサ素子 14と接触するのである。したがって、使用者が呼気流路パイプ 2に呼気 を吹き込む呼気の流速や圧力が大きい場合であっても、センサ素子 14が急激に冷 却されるといったことがなく正確な測定が可能である。し力、も呼気は呼気流路パイプ 2 を通って素早くガスセンサ 3近傍にまで送り込まれたうえで、そこから僅かな距離だけ 介在する呼気導入孔 16と呼気溜り空間 22を通ってガスセンサ 3に導入される構造で あるから、ガスセンサ 3は速い感度レスポンスを確保することができる。
[0034] 力 Qえて、センサ収容壁 18にはスリット状の換気孔 19をその先端部が呼気溜り空間 2 2と連通するように穿設してあるので、測定時にセンサ素子 14の周辺に篕つたアルコ ールを含む呼気は、この換気孔 19と本体ケース 1のケース換気孔 21とを通じて測定 後素早く清浄な空気に置換される。したがって連続して使用した場合や、高濃度の 呼気を測定した後に低濃度の呼気を測定した場合であっても問題なく正確な測定を 行うことができる。ここで、本例のアルコール検查装置にあっては、測定後の呼気が 滞留し易い上記呼気溜り空間 22が最小限のスペースで済む構造であり、且つこの呼 気溜り空間 22と連通する換気孔 19を設けた構造であることが、ガスセンサ 3周辺の 置換速度を速くすることに大きく貢献している。
[0035] なお、外部の清浄な空気をケース換気孔 21を通じて本体ケース 1内に導入するた めの送風手段としてファンモータ等を本体ケース 1内の適宜個所に備えることも好適 である。この場合、各種の制限からケース換気孔 21のサイズや位置が限定される場 合であっても、換気を強制的に行わせることが可能となる。言い換えればファンモー タ等の送風手段を備えることで、本体ケース 1におレ、てケース換気孔 21に要する部 分を小さく抑えることが可能である。
[0036] 上記の送風手段により外部から強制的に送り込まれた空気は、換気孔 19から呼気 溜り空間 22内に流入した後に呼気導入孔 16を通じて呼気流路パイプ 2内に至り、こ の呼気流路パイプ 2内に溜まった呼気を置換させることとなる。送風手段を備えない 場合であっても、本体ケース 1を把持して呼気流路パイプ 2の軸方向（図 1 (a)や図 1 ( d)の左右方向）に向けて何度か振りさえすれば、呼気流路パイプ 2内の呼気を清浄 な空気に素早く置換することは容易である。
[0037] そして本例のアルコール検查装置にあっては上記の如くガスセンサ 3周辺の呼気 が素早く置換されることから、計測中に呼気の吹き込みを中断した際にはガスセンサ 3からの出力が清浄方向に変化したことを捉えることが容易になっている。したがって 、ガスセンサ 3の出力に基づいて吹き込み中断を検知する吹き込み中断検知機能を 備えることが可能である。このような吹き込み中断検知機能を備える場合には、吹き 込み中断を検知すれば測定を中止するとともにその測定が無効であることを液晶表 示部 7に表示させることが好適である。
[0038] また呼気流路パイプ 2内にあっては、呼気中の水分が付着して大型化した水滴が 流れ出すことや、流入口 2a側から唾液が流れ込むことがあるが、呼気流路パイプ 2内 周面の呼気導入孔 16が開口する部分を盛り上げて液避け部 17を形成してあること で、これらの水滴や唾液等の液体は呼気導入孔 16を避けて迂回したうえで流出口 2 bにまで向力 ようになっている。
[0039] 上記したように、本発明によれば、連続測定した場合や高濃度の呼気を測定した後 に低濃度の呼気を測定する場合であっても問題なく正確な測定を行うことができ、且 つ吹き込み中断検知機能を備えることも可能であり、し力 感度レスポンスの速い呼 気成分検査装置を提供することができる。
[0040] また、上記したように、本発明の呼気成分検查装置は呼気中のアルコール濃度を 測定して飲酒による酪酊度を検查するアルコール検查装置として用いることが好まし いものであるが、その他の各種呼気成分をガスセンサにより検出する構造の呼気成 分検査装置として、広く利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 呼気を吹き込んで通過させる呼気流路パイプと、呼気流路パイプの流路途中に穿設 してある呼気導入孔と、呼気流路パイプの外周面の呼気導入孔を囲む部分から延設 してある筒状のセンサ収容壁と、センサ収容壁内に嵌入されて呼気中の所定ガス成 分を検出するガスセンサと、センサ収容壁内に嵌入された状態のガスセンサと呼気 導入孔との間に形成される呼気溜り空間と、呼気溜り空間に連通する位置にてセン サ収容壁に穿設してある換気孔と、ガスセンサを駆動して呼気中に含まれる所定ガス 成分の濃度を測定する駆動測定手段とを具備することを特徴とする呼気成分検査装 置。
[2] 上記換気孔が、センサ収容壁の先端縁力 凹設されるスリット状の孔であることを特 徴とする請求項 1に記載の呼気成分検査装置。
[3] 上記ガスセンサ力 呼気流路パイプ側に向けて取込口を開口させて成るセンサカバ 一内にセンサ素子を配置したものであり、且つ上記呼気流路パイプの呼気導入孔が
、センサカバーの取込口との対向位置から外れて位置するものであることを特徴とす る請求項 1又は 2に記載の呼気成分検査装置。
[4] 呼気流路パイプとガスセンサと駆動測定手段を収納する本体ケースと、本体ケース のガスセンサ近傍に穿設してあるケース換気孔とを具備することを特徴とする請求項
1〜3のいずれか一項に記載の呼気成分検查装置。
[5] 呼気流路パイプの内周面の呼気導入孔が開口する部分を隆起させて成る液避け部 を具備することを特徴とする請求項 1〜4のいずれか一項に記載の呼気成分検査装 置。
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