CN107037179A

CN107037179A - 呼气成分检测装置

Info

Publication number: CN107037179A
Application number: CN201710063560.5A
Authority: CN
Inventors: 杢尾茂树; 桑木顺子
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2017-08-11
Also published as: US20170224250A1; EP3203230A1; JP6647061B2; JP2017138221A

Abstract

一种呼气成分检测装置(1)，包括呼气停留壳体(2)，呼气停留壳体(2)包括长方体形状的容器(21)、设置于容器(21)的正面中央的圆筒形状的吸气管(22)、形成于容器(21)的右侧面整个面的泵(23)、设置于容器(21)的底面中央的圆筒形状的传感器收纳部(24)、收纳于传感器收纳部(24)的圆柱形状的气体传感器(25)、支承于槽口件(27)的槽的圆盘形状的压电元件(26)、形成于容器(21)的左侧面且具有支承压电元件(26)的槽的槽口件(27)、设置于容器(21)的左侧面的隐藏于压电元件(26)的背面的位置的排气口(28)。

Description

呼气成分检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测含于呼气中的成分的呼气成分检测装置。

背景技术

作为现有的半导体方式的呼气成分检测装置，例如有专利文献1(日本特表2008－516198号公报)。

在现有的半导体方式的呼气成分检测装置中，从吸气口流入的呼气通过气体检测部从排气口排出，因此，不会在装置内长时间停留。因此，根据呼气的吹出强度及吹出时间的长短，气体检测部的气体的浓度发生变化，往往在测量结果上会产生偏差。

发明内容

于是，本发明的目的在于，提供可以减小测量结果的偏差的呼气成分检测装置。

本发明的呼气成分检测装置包括使呼气停留(滞留)的呼气停留壳体和设置于呼气停留壳体内的气体传感器。

根据本发明的呼气成分检测装置，可以减小测量结果的偏差。

附图说明

图1是实施例1的呼气成分检测装置的立体图；

图2是实施例1的呼气成分检测装置的右侧面图；

图3是实施例1的呼气停留壳体的右侧面图；

图4是实施例1的呼气停留壳体的正面侧立体图；

图5是实施例1的呼气停留壳体的背面侧立体图；

图6是切断实施例1的呼气停留壳体而表示其内部的平面侧立体图；

图7是表示呼气流入量和呼气流入前后的传感器输出差值的关系的图；

图8是表示呼气流入前后、呼气强制排气前后的传感器输出的时效变化的图；

图9是表示实施例1的呼气成分检测装置的控制系统的块图；

图10是表示实施例1的呼气成分检测装置的控制部的动作的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在具有相同的功能的构成部附加相同的序号，省略重复说明。

(实施例1)

以下，参照图1、图2，对实施例1的呼气成分检测装置进行说明。本实施例的呼气成分检测装置1为大致四棱柱体形状，包括随着向上方向进展而向背面方向略微弯曲的主体壳体11、设置于主体壳体11的正面上端的截面为宽幅的大致椭圆的筒型的吹口12、设置于主体壳体11的大致正面中间的显示部13、在主体壳体11的正面与显示部13的下部邻接地设置的左操作按钮14L、右操作按钮14R、设置于主体壳体11的正面下部的中央操作按钮15、设置于主体壳体11的右侧面上部及左侧面上部(图示略)的换气口16。

显示部13为液晶画面等。在本实施例中，换气口16纵横排列形成有多列圆形的孔，例如即可以配置多个长圆形状的孔而形成换气口16，也可以配置除此以外的形状的孔而形成。

接着，参照图3、图4、图5，对收纳于呼气成分检测装置1内的呼气停留壳体2进行说明。呼气停留壳体2是下述构成，包括长方体形状的容器21、设置于容器21的正面中央的圆筒形状的吸气管22、形成于容器21的右侧面整个面的泵23、设置于容器21的底面中央的圆筒形状的传感器收纳部24、收纳于传感器收纳部24的圆柱形状的气体传感器25、支承于后述的槽口件(slot)27的槽的圆盘形状的压电元件26、形成于容器21的左侧面且具有支承压电元件26的槽的槽口件27、设置于容器21的左侧面的隐藏于压电元件26的背面的位置的排气口28。将吸气管22的开口部称为吸气口225。压电元件26和容器21的左侧面分开，在两者之间设置有一定程度的空隙。

图3中用虚线表示主体壳体11和呼气停留壳体2的位置关系。如图3所示，从吹口12吹入的呼气送入吸气管22的吸气口225。

接着，参照图6，对容器21的内部构造进行说明。图6是用图3所示的6－6剖切线对呼气停留壳体2进行剖切，显示其内部的平面侧立体图。如图6所示，气体传感器25的上端部纳入圆筒形状的传感器收纳部24，并堵塞传感器收纳部24，呼气不会从传感器收纳部24排出，或者难以排出。气体传感器25的上端面为检测在容器21内停留的气体的传感部。气体传感器25与未图示的控制部(例如IC芯片、微型机芯片等)连接，向该控制部发送电信号。控制部根据从气体传感器25接收到的电信号，控制显示部13，显示检测结果。另外，控制部将从气体传感器25接收到的电信号转换为用户可编集的数据形式，存储在规定的存储区域等，执行各种控制动作。气体传感器25检测的气体种类没有特别限制，例如，也可以是乙醇、酮、丙酮等。

如图6所示，通过吸气管22流入容器21内的呼气从排气口28逐渐排出。如果排气口28比容器21小，则流入容器21内的呼气就不会轻易排出，在容器21内停留的时间增长。相反，如果排气口28比容器21大，则流入容器21内的呼气迅速地排出，在容器21内停留的时间缩短。

从排气口28排出的呼气与压电元件26的背面碰撞，压电元件26检测排气并产生电信号。压电元件26将电信号发送到上述的未图示的控制部。此外，与压电元件26的背面碰撞的呼气通过压电元件26和容器21的左侧面之间的空隙，主要向上方向排出。

(呼气流入量和容器21的容积的关系)

参照图7、图8对呼气流入量和容器21的容积的关系进行说明。图7是绘制将容器21的容积设为大致4.6[mL]的情况的各分量的呼气流入容器21后的传感器输出和清洁大气下的传感器输出的差值(多次检测的平均值)的图表。以下是详细的检测条件。传感器的负载电阻为10[kΩ]，吸气口225的口径为φ4[mm]，排气口28的口径为φ2[mm]。作为呼气的样本，样本备用采用午饭前空腹时的呼气(呼出气体)，从该样本备用中取出一定量的呼气，使用注射器向吸气口225注入。检测对每个流入量执行三次。

例如，在清洁大气下，传感器输出为3700～3740[mV]，与之相对，呼气流入10[mL]的情况下的传感器输出为3240～3300[mV]，传感器输出的差值为440～470[mL](平均453.3[mL])。同样地，呼气流入40[mL]的情况下的传感器输出为3180～3190[mV]，传感器输出的差值为510～520[mL](平均516.7[mL])。呼气流入80[mL]的情况下的传感器输出为3150～3160[mV]，传感器输出的差值为550[mL]，不依赖于检测次数而为恒定。另外，呼气流入120[mL]的情况下的传感器输出与呼气流入80[mL]流入的情况相同，为3150～3160[mV]，传感器输出的差值为550[mL]，不依赖于检测次数而为恒定。

从图7可知，传感器输出的差值随着呼气流入量增加而饱和。另外，如上述，可知如果呼气流入量少，则传感器输出的差值虽然在检测次数不同的每一次具有偏差趋势，但随着呼气流入量增加，具有稳定、偏差小的趋势。

根据上述的检测结果，如果是容器21的容积(大致4.6[mL])的约8.8倍的呼气流入量(40[mL])，则每次检测的测量值稳定，成为适当条件。另外，如果是容器21的容积(大致4.6[mL])的约17.6倍的呼气流入量(80[mL])，则每次检测的测量值更稳定，充分饱和。

根据上述的检测结果，容器21、或呼气停留壳体2具有作为每一次的标准的呼气吹出量而预设定的容量的α分之一的容量，至少将α设为8.8以上，更优选α设为17.6以上，只要预设定α即可。

(泵23)

泵23例如可以是压电式微型泵等。泵23也可以是电动机式泵或风扇电动机。图8表示呼气吹出前后的传感器输出的变化和泵23产生的呼气的强制排气前后的传感器输出的变化的实测结果。图8是表示将容器21的容积大致设定为4.6[mL]，吹入呼气80[mL]的情况下的实测结果的代表波形的图。如图8所示，从呼气流入开始，在20[sec]左右传感器输出稳定。另外，从泵23产生的强制排气开始，在80[sec]左右传感器输出恢复到与清洁大气下的条件同等的输出。

(压电元件26)

压电元件26例如可以是话筒等。压电元件26例如也可以是各种压力传感器元件。

(控制系统)

以下，参照图9，对本实施例的呼气成分检测装置1的控制系统进行说明。如图9所示，本实施例的呼气成分检测装置1的控制系统包括开关组100、气体检测单元200、显示部(例如有机ELD)13、电源电路41、控制这些构成要件的控制部(例如IC芯片、微型机芯片)31。气体检测单元200包括上述的泵(例如压电风机)23、气体传感器25、压电元件(例如话筒)26。作为气体检测单元200，除这些以外，还可以包括温湿度传感器29。气体检测单元200也可以具备这以外的追加的构成要件。开关组100包括上述的左操作按钮14L，右操作按钮14R、中央操作按钮15等开关类。

参照图10对控制部31的动作进行说明。通过用户操作，电源成为接通(ON)的情况(S3101)下，控制部31开始清洗计数(清洗计时cleaning count)(S3102)。控制部31使显示部13显示信息“清洗中”(S3103)。控制部31将上述的各种传感器(气体传感器25、温湿度传感器29等)控制为接通(S3104)。控制部31将泵(压电风机)23控制为接通(S3105)。至步骤S3102～S3105的各动作即可以以步骤S3101为触发器同时执行，也可以以与上述不同的顺序执行。

控制部31监视作为清洗计数经过t₁秒(t₁例如为600)(S3106)，经过t₁秒的情况下(S3106Y)，使显示部13显示“测量按钮”的请求(相对于用户按下“测量按钮”的请求)(S3107)。“测量按钮”是本装置的任一的操作按钮或显示部13(可触摸操作的情况)等。在用户按下了“测量按钮”的情况下(S3108Y)，控制部31将泵(压电风机)23控制为断开(OFF)，结束清洗处理(S3109)。接着，控制部31使显示部13显示“呼气吹出”的请求(对于用户的“呼气吹出”的请求)(S3110)。控制部31监视有无向压电元件26的输入(话筒输入)(S3111)。在一直没有检测到向压电元件26的输入(话筒输入)(S3111N)，并经过t₂秒(t₂例如为10)的情况(S3112Y)下，控制部31判定为无呼气的吹出，将泵(压电风机)23控制为接通，再开始清洗处理(S3113)，处理返回步骤S3107。另一方面，在经过t₂秒前(S3112N)检测到向压电元件26的输入(话筒输入)的情况下(S3111Y)，控制部31判断出有呼气的吹出。

接着，控制部31在t₅秒(t₅例如为0.2)之间读取向压电元件26的输入(话筒输入)(S3111a、S3111bN)，经过t₅秒后(S3111bY)，判定读取的压电元件26的输入是否超过βV(S3111c)。此外，控制部31在为话筒26的情况下，判定话筒输入的计数是否有γ次以上。在判定出压电元件26的输入超过βV的情况下(S3111cY、在话筒26的情况下，话筒输入的计数为γ次以上的情况)，设为足够强度的呼气流入，控制部31待机直至压电元件26的输入消失(S3111d)。控制部31在确认压电元件26的输入消失后(S3111dY、话筒26的情况下，确认到话筒输入消失后)，移至测量值的取得。由此，呼气充分流入到容器21。在控制部31判定出压电元件26的输入为βV以下的情况下(S3111cN)，再返回判定话筒输入的有无的S3111(S3111cN)。

移至测量值的取得后(S3111dY)，控制部31在显示部显示“测量中”等显示(S3111e、向用户显示是测量中，促使待机)，直至经过t₃秒(t₃例如为20)前(S3114N)，利用气体传感器25，继续取得积存在容器21的呼气成分的测量值(S3115)。

经过t₃秒后(S3114Y)，控制部31使显示部13显示取得的测量值或对取得的测量值实施统计处理的值(S3116)。之后，控制部31判断出测量结束，将泵(压电风机)23控制为接通，再开始清洗处理(S3117)，开始清洗计数(S3118)。接着，控制部31等待用户的“下一次测量”指示(S3119)。用户的“下一次的测量”指示通过本装置的任一操作按钮或用户相对于显示部13的操作进行。在通过用户选择(输入)了“下一次测量”的情况下(S3119Y)，控制部31监视经过作为清洗计数设定的t₄秒(t₄例如为80，也可以作为比起动时的清洗计数即t₁小的值)(S3120)。在未经过t₄秒的情况下(S3120N)，控制部31使显示部13显示信息“清洗中”(S3121)。经过t₄秒后(S3120Y)，处理返回步骤S3107，控制部31使显示部13显示“测量按钮”的请求(对用户的“测量按钮”压下的请求)(S3107)。

(呼气成分检测装置1带来的效果)

根据本实施例的呼气成分检测装置1，通过将气体传感器25配置在使呼气停留的呼气停留壳体2内(容器21内)，能够提高呼气中的特定成分的检测精度。由于将容器21(或呼气停留壳体2)的容积设定为每一次的标准的呼气吹出量的α分之一的容量，因此，容器21内的呼气中的特定成分的浓度饱和，检测结果难以受到呼气吹出强度及呼气吹出时间的影响，可以提高检测精度。

另外，与容器21的尺寸相比，将排气口28设为足够小的直径(例如，φ＝2.0mm)，因此，容器21内的呼气难以排出，在呼气吹出中，呼气易停留在容器21内，呼气吹出后，呼气中的特定成分的浓度也难以变化。因此，可以提高检测精度。

另外，由于在排气口28附近设有压电元件26，所以能够检测呼气吹出开始的时间。另外，因为设有泵23，所以能够将容器21内的气体强制地切换成周围的清洁大气，能够进行测量前必要的清洁大气下的气体传感器25的清洗。

Claims

1.一种呼气成分检测装置，包括：

呼气停留壳体，其使呼气停留；

气体传感器，其设置于所述呼气停留壳体内。

2.如权利要求1所述的呼气成分检测装置，其中，

将α作为预设定的值，

所述呼气停留壳体具有作为每一次的标准的呼气吹出量而预设定的容量的α分之一的容量。

3.如权利要求2所述的呼气成分检测装置，其中，

将所述α设为8.8以上。

4.如权利要求1～3中任一项所述的呼气成分检测装置，其中，

所述呼气停留壳体具有吸气口和排气口，使从所述吸气口流入的呼气停留。

5.如权利要求4所述的呼气成分检测装置，其中，

还包括检测来自所述排气口的排气的压电元件。

6.如权利要求1～3中任一项所述的呼气成分检测装置，其中，

还包括切换所述呼气停留壳体内的气体的泵。

7.如权利要求4所述的呼气成分检测装置，其中，

还包括切换所述呼气停留壳体内的气体的泵。

8.如权利要求5所述的呼气成分检测装置，其中，

还包括切换所述呼气停留壳体内的气体的泵。