JP2020027004A - Sensor-embedded container and storage method of gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、被測定ガス中に含まれる特定ガス成分の濃度を検知するガスセンサを容器内に収容したセンサ内蔵容器、及びガスセンサを保存するガスセンサの保存方法に関する。 The present disclosure relates to a sensor-equipped container in which a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas component contained in a gas to be measured is accommodated in a container, and a method for storing a gas sensor for storing a gas sensor.
従来、例えば喘息の診断のために、呼気中の極低濃度（例えば数ｐｐｂ〜数百ｐｐｂレベル）のＮＯｘを測定するガスセンサが知られている（特許文献１参照）。
このガスセンサは、呼気中のＮＯをＮＯ２に変換するＰｔＹ（即ちＰｔを担持したゼオライト）からなる触媒を有する変換部と、ＮＯ２を検知する混成電位型のセンサ素子を有する検知部とを、セラミックの積層技術を用いて１つのユニットとしたものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, for the diagnosis of asthma, a gas sensor that measures an extremely low concentration (for example, several ppb to several hundred ppb level) of NOx in breath is known (see Patent Document 1).
The gas sensor includes a conversion unit having a catalyst made of PtY for converting NO in exhaled air to NO 2 (that is, a zeolite carrying Pt), and a detection unit having a hybrid potential type sensor element for detecting NO 2 . One unit is formed by using a ceramic lamination technology.
この種のガスセンサでは、変換部を第１ヒータで加熱するとともに、検知部を第２ヒータで加熱するようになっている。また、変換部と第１ヒータとを第１ケースで覆って第１キャビティを形成するとともに、検知部と第２ヒータとを第２ケースで覆って第２キャビティを形成している。さらに、第１キャビティと第２キャビティとを接続するガス連通管を設けている。 In this type of gas sensor, the conversion unit is heated by the first heater, and the detection unit is heated by the second heater. Further, a first cavity is formed by covering the conversion unit and the first heater with the first case, and a second cavity is formed by covering the detection unit and the second heater with the second case. Further, a gas communication pipe connecting the first cavity and the second cavity is provided.
そして、第１キャビティ内に導入した呼気の成分を第１ヒータで加熱した変換部で変換し、変換後の呼気をガス連通管を介して第２キャビティに供給し、第２ヒータで加熱した検知部の電気的変化に基づいて、呼気中のＮＯｘを検出するようにしている。 Then, the exhaled air component introduced into the first cavity is converted by the conversion unit heated by the first heater, and the exhaled air after the conversion is supplied to the second cavity via the gas communication pipe, and is detected by the second heater. NOx in exhaled air is detected based on the electrical change of the part.
しかしながら、上述した従来技術では、下記のような問題があり、一層の改善が求められている。
上述した変換部の触媒は、ＮＯをＮＯ２に変換するだけでなく、Ｈ２やＣＯ等の還元性ガス（雑ガス）を除去する性質を有する。触媒による雑ガス除去機能は、ガスセンサの測定ばらつきを抑制するために効果的であるが、雑ガスを除去しきった変換後のガスを検出部側に供給すると、検知部におけるガスの測定感度（即ちＮＯ２のガス濃度を検知する際の感度）が、要求されるレベルよりも低下することがある。
However, the above-described related art has the following problems, and further improvement is required.
The above-described catalyst in the converter has a property of not only converting NO to NO 2 but also removing a reducing gas (miscellaneous gas) such as H 2 or CO. The miscellaneous gas removal function by the catalyst is effective for suppressing the measurement variation of the gas sensor. However, when the converted gas from which the miscellaneous gas has been removed is supplied to the detection unit, the measurement sensitivity of the gas in the detection unit (ie, Sensitivity when detecting the gas concentration of NO 2 ) may be lower than a required level.
この対策として、ガス連通管の材料として、例えばフッ素ゴム等のように還元性ガス（例えばベンズアルデヒドなどの有機化合物ガス）を発生可能な材料を用いて、ガス連通管自体から検知部におけるガスの測定感度を低下させない範囲で略一定量の還元性ガスを発生させて、第２チャンバに供給することが考えられる。 As a countermeasure, use a material capable of generating a reducing gas (for example, an organic compound gas such as benzaldehyde) such as fluororubber as a material of the gas communication pipe, and measure the gas at the detection unit from the gas communication pipe itself. It is conceivable to generate a substantially constant amount of reducing gas within a range that does not lower the sensitivity and supply it to the second chamber.
しかしながら、フッ素ゴム等からなるガス連通管は、周囲の環境（即ち雰囲気）の湿度によって、還元性ガスの発生状態が変化するので、このガス連通管を備えたガスセンサを、そのまま大気中にて保存した場合には、保存環境や保存時間によっては、還元性ガスの発生状態が大きく変化することがある。 However, the gas communication pipe made of fluororubber or the like changes the generation state of the reducing gas depending on the humidity of the surrounding environment (that is, the atmosphere). Therefore, the gas sensor provided with the gas communication pipe is stored in the air as it is. In such a case, the generation state of the reducing gas may greatly change depending on the storage environment and storage time.
例えば、湿度が大きな環境でガスセンサを保存（即ち保管）した場合（特に長期間保存した場合）には、保存中にガス連通管による還元性ガスの発生能力が増加するため、実際にガスセンサを使用する際には、ガス連通管から発生する還元性ガスが増加してしまうことがある。 For example, when the gas sensor is stored (that is, stored) in an environment with high humidity (especially when stored for a long period of time), the ability of the gas communication pipe to generate a reducing gas increases during storage, so the gas sensor is actually used. In this case, the reducing gas generated from the gas communication pipe may increase.
このように、ガス連通管において還元性ガスの発生状態（即ち還元性ガスの発生量）が変化すると、検知部に到達する還元性ガスの量も変化するので、実際にガスの濃度を測定する際の測定感度も変化してしまう。 As described above, when the state of generation of the reducing gas in the gas communication pipe (that is, the amount of the reducing gas generated) changes, the amount of the reducing gas reaching the detection unit also changes, so that the gas concentration is actually measured. The measurement sensitivity at the time also changes.
本開示は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガスセンサを保存する場合に、ガスセンサの測定感度を安定化できる、センサ内蔵容器及びガスセンサの保存方法を提供することである。 The present disclosure has been made in view of such a background, and an object of the present disclosure is to provide a container with a built-in sensor and a method of storing a gas sensor that can stabilize the measurement sensitivity of the gas sensor when storing the gas sensor.
（１）本開示の第１局面は、ガスセンサと、ガスセンサが内部に収容された容器と、を備えたセンサ内蔵容器に関するものである。
このガスセンサは、変換ユニットと検知ユニットとガス連通管とを備えている。
(1) A first aspect of the present disclosure relates to a sensor-equipped container including a gas sensor and a container in which the gas sensor is accommodated.
This gas sensor includes a conversion unit, a detection unit, and a gas communication pipe.
変換ユニットは、被測定ガスが導入される第１チャンバと、第１チャンバに導入された被測定ガスに含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換するとともに、ガスの通過が可能な変換部と、を備えている。 The conversion unit is configured to convert a first gas component into the first chamber into which the gas to be measured is introduced, and a first gas component contained in the gas to be measured into the first chamber into a second gas component, and to allow gas to pass therethrough. And a unit.
検知ユニットは、第１チャンバから供給される変換後のガスが導入される第２チャンバと、第２チャンバ内の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する検知部と、を備えている。 The detection unit includes a second chamber into which the converted gas supplied from the first chamber is introduced, and a detection unit whose electric characteristics change according to the concentration of the specific gas component in the second chamber. I have.
ガス連通管は、第１チャンバと第２チャンバとに連通しており、変換後のガスを第１チャンバから第２チャンバに供給するものであって、還元性ガスを発生可能であり、且つ、還元性ガスの発生状態が周囲の湿度によって変化するガス連通管である。 The gas communication pipe communicates with the first chamber and the second chamber, supplies the converted gas from the first chamber to the second chamber, can generate a reducing gas, and This is a gas communication pipe in which the generation state of the reducing gas changes depending on the surrounding humidity.
容器の透湿度は、１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、ガスセンサは、このような透湿度の低い容器の内部に封入されている。
このように、本第１局面では、ガスセンサを収容する容器として、水蒸気の透過を実質的に防ぐことができる低い透湿度を有する容器（いわゆる気密性を有する容器）を用い、その容器内にガスセンサを封入している。つまり、容器内にガスセンサを入れて封止（即ちガスシール）している。
The moisture permeability of the container is 1 g / m 2 · 24 h or less, and the gas sensor is sealed inside such a container having low moisture permeability.
As described above, in the first aspect, a container having a low moisture permeability (so-called airtight container) that can substantially prevent the permeation of water vapor is used as a container for housing the gas sensor, and the gas sensor is provided in the container. Is enclosed. That is, the gas sensor is put in the container and sealed (that is, gas sealed).
従って、ガスセンサを容器に入れて保存する場合に、容器の外の環境（即ち外界）が湿度の高い状態にあり、その環境に長期間晒された場合でも、容器の内部の湿度が上昇し難いので、保存中におけるガス連通管での還元性ガスの発生能力が過度に増加することを抑制できる。 Therefore, when storing the gas sensor in a container, the environment outside the container (that is, the outside world) is in a humid state, and the humidity inside the container is unlikely to increase even when the gas sensor is exposed to the environment for a long time. Therefore, it is possible to suppress an excessive increase in the ability of the gas communication pipe to generate the reducing gas during storage.
そのため、ガスセンサを容器から出して使用する場合には、ガスセンサを外界（即ち大気中）で保存した場合に比べて、ガス連通管から発生する還元性ガスの発生状態の変化が少ない。つまり、還元性ガスの発生状態を、長期間にわたってほぼ一定状態に保つことができる。 Therefore, when the gas sensor is taken out of the container and used, the change in the generation state of the reducing gas generated from the gas communication pipe is smaller than when the gas sensor is stored outside (that is, in the atmosphere). That is, the generation state of the reducing gas can be kept substantially constant over a long period of time.
よって、保存後にガスセンサを使用する場合に、その感度を好適な状態、例えば保存を開始する前の製造直後の状態に近い状態に保つことができるので、検出対象のガスの測定精度を確保することができる。 Therefore, when the gas sensor is used after storage, its sensitivity can be kept in a suitable state, for example, a state close to the state immediately after manufacturing before starting storage, so that the measurement accuracy of the gas to be detected is ensured. Can be.
このように、本第１局面によれば、保存中におけるガス流通管での還元性ガスの発生能力の増加を抑制できるので、ガスセンサの測定感度を安定させられる。
なお、容器の透湿度は、１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下（好ましくは０．１ｇ／ｍ２・２４ｈ）であるが、透湿度は、低い方が望ましい。ここで、透湿度とは、ＪＩＳ Ｚ０２０８にて規定されるものである。
As described above, according to the first aspect, it is possible to suppress an increase in the generating ability of the reducing gas in the gas flow pipe during storage, so that the measurement sensitivity of the gas sensor can be stabilized.
The moisture permeability of the container is 1g /
（２）本開示の第２局面では、容器内の雰囲気は、湿度が２０％ＲＨ以下の低湿度の状態であってもよい。
容器内の雰囲気が、このような低湿度の場合には、保存中におけるガス流通管での還元性ガスの発生能力の増加を好適に抑制できる。なお、低湿度にする方法としては、例えば、容器内に低湿度のガス（ドライエアー）吹き込んで封止する方法や容器内に吸湿剤を備える態様が挙げられる。
(2) In the second aspect of the present disclosure, the atmosphere in the container may be in a low humidity state where the humidity is 20% RH or less.
When the atmosphere in the container has such a low humidity, it is possible to suitably suppress an increase in the ability of the gas flow pipe to generate a reducing gas during storage. Examples of the method for lowering the humidity include a method of blowing a low-humidity gas (dry air) into a container to seal the container and a mode in which a hygroscopic agent is provided in the container.
（３）本開示の第３局面では、容器内にガスセンサが脱気包装されていてもよい。
容器内にガスセンサが脱気包装されている場合には、容器内の空気が吸引された環境下でガスセンサが保存されるため、容器内に含まれる水蒸気の量が少ない（即ち低湿度である）。従って、保存中におけるガス流通管での還元性ガスの発生能力の増加を好適に抑制できる。
(3) In the third aspect of the present disclosure, the gas sensor may be degassed and packaged in the container.
When the gas sensor is degassed and packaged in the container, the gas sensor is stored in an environment where the air in the container is sucked, so that the amount of water vapor contained in the container is small (that is, the humidity is low). . Therefore, it is possible to preferably suppress an increase in the generating ability of the reducing gas in the gas flow pipe during storage.
（４）本開示の第４局面では、容器内に吸湿剤を備えていてもよい。
容器内に吸湿剤を備えている場合には、容器内を低湿度の状態に保つことができる。従って、保存中におけるガス流通管での還元性ガスの発生能力の増加を好適に抑制できる。
(4) In the fourth aspect of the present disclosure, a desiccant may be provided in the container.
When the container is provided with a moisture absorbent, the inside of the container can be kept in a low humidity state. Therefore, it is possible to preferably suppress an increase in the generating ability of the reducing gas in the gas flow pipe during storage.
（５）本開示の第５局面は、ガスセンサを容器の内部に収容し、ガスセンサを保存するガスセンサの保存方法に関するものである。
このガスセンサは、前記第１局面と同様な変換ユニットと検知ユニットとガス連通管とを備えており、このガスセンサを、透湿度が１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下の容器の内部に封入して保存する。
(5) A fifth aspect of the present disclosure relates to a method for storing a gas sensor in which a gas sensor is housed in a container and the gas sensor is stored.
This gas sensor, wherein comprises a the detection unit and the gas communication pipe similar conversion unit and the first aspect, the gas sensor, moisture permeability and store sealed up within the following container 1g /
本第５局面は、前記第１局面と同様な効果を奏する。
（６）本開示の第６局面では、容器内の雰囲気は、湿度が２０％ＲＨ以下の低湿度の状態であってもよい。
The fifth aspect has the same effect as the first aspect.
(6) In the sixth aspect of the present disclosure, the atmosphere in the container may be in a low humidity state where the humidity is 20% RH or less.
本第６局面は、前記第２局面と同様な効果を奏する。
（７）本開示の第７局面では、容器内にガスセンサが脱気包装されていてもよい。
本第７局面は、前記第３局面と同様な効果を奏する。
The sixth aspect has the same effect as the second aspect.
(7) In the seventh aspect of the present disclosure, the gas sensor may be degassed and packaged in the container.
The seventh aspect has the same effect as the third aspect.
（８）本開示の第８局面では、容器内に吸湿剤を備えていてもよい。
本第８局面は、前記第４局面と同様な効果を奏する。
(8) In the eighth aspect of the present disclosure, a desiccant may be provided in the container.
The eighth aspect has the same effect as the fourth aspect.
以下、本開示が適用されたセンサ内蔵容器及びガスセンサの保存方法の実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．実施形態］
本実施形態では、ガスセンサとして、呼気中の特定ガス成分の濃度を検知する呼気センサを例に挙げて説明する。
Hereinafter, an embodiment of a method for storing a sensor-equipped container and a gas sensor to which the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings.
[1. Embodiment]
In the present embodiment, an exhalation sensor that detects the concentration of a specific gas component in exhaled air will be described as an example of a gas sensor.
この呼気センサは、例えば、喘息診断のために、呼気Ｇ（即ち被測定ガスＧ）中の極低濃度（例えば数ｐｐｂ〜数百ｐｐｂレベル）のＮＯｘ（例えばＮＯ）を測定する用途に用いられるセンサである。 This breath sensor is used, for example, for measuring an extremely low concentration (for example, several ppb to several hundred ppb level) of NOx (for example, NO) in the breath G (that is, the gas G to be measured) for asthma diagnosis. It is a sensor.
［１−１．呼気センサの構成］
まず、呼気センサ１の全体構成について説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の呼気センサ１は、ハウジング３の内部に、変換ユニット５と、検知ユニット７と、ガス連通管９と、を備えている。
[1-1. Configuration of breath sensor]
First, the overall configuration of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
以下、各構成ついて説明する。
＜ハウジングの構成＞
ハウジング３は、図１に示すように、大きさの異なる箱が二段に積み重ねられたような外形形状を有する筐体であり、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる樹脂により構成されている。
Hereinafter, each configuration will be described.
<Housing configuration>
As shown in FIG. 1, the
つまり、ハウジング３の外形形状は、平面視（図１の上方から見た場合）が矩形状であり、下部を構成する直方体形状の下部箱体３ａと、上部を構成する直方体形状の上部箱体３ｂとが、上下に重ね合わされたような形状を有している。なお、上部箱体３ｂの図１の左右方向の寸法は、下部箱体３ａより短い。
In other words, the outer shapes of the
また、下部箱体３ａの先端側の側壁（即ち下部先端側壁）１１には、下部先端側壁１１を貫通して、筒状の下部カセットコネクタ１３が配置されている。同様に、上部箱体３ｂの先端側の側壁（即ち上部先端側壁）１５には、上部先端側壁１５を貫通して、筒状の上部カセットコネクタ１７が配置されている。なお、下部カセットコネクタ１３及び上部カセットコネクタ１７には、それぞれ複数のリード線１９が貫挿されている。
In addition, a cylindrical
上述したハウジング３は、図２に示すように、第１ケース２１と第２ケース２３とが、後に詳述するように、一体に組み合わされたものである。つまり、第１ケース２１と第２ケース２３とが、５本のネジ２５により一体に組み付けられることにより、ハウジング３が構成されている。
As shown in FIG. 2, the above-described
また、ハウジング３は、自身の内部（即ち内部空間２７）に、変換用空間２９と、検知用空間３１と、流路用空間３３とを備える。
変換用空間２９には変換ユニット５が配置され、検知用空間３１には検知ユニット７が配置され、流路用空間３３にはガス連通管９が配置されている。
The
The conversion unit 5 is disposed in the
詳しくは、ハウジング３の内部は、内部空間２７を図１の上下に区分する横隔壁３５が、ＸＹ平面に沿って広がるように設けられている。この横隔壁３５によって、図１の上方の検知用空間３１と図１の下方の変換用空間２９及び流路用空間３３とが区分されている。
Specifically, the inside of the
また、変換用空間２９と流路用空間３３とは、横隔壁３５に対して垂直に設けられた縦隔壁３７により区分されている。つまり、横隔壁３５の図１の左右方向における中央部分から図１の下方に向かって伸びるように（即ちＺＹ平面に沿って）縦隔壁３７が設けられている。
The
なお、以下では、横隔壁３５のうち、縦隔壁３７から図１の左側（先端側）の部分を第１横隔壁３９と称し、縦隔壁３７から図１の右側（後端側）の部分を第２横隔壁４１と称する。
In the following description, of the
第２横隔壁４１には、ガス連通管９が貫挿される第１貫通孔４３が形成されているが、第１貫通孔４３の内周面とガス連通管９の外周面との間には、僅かな間隔しかないので、検知用空間３１と流路用空間３３との間の通気は殆どない。
A first through
同様に、縦隔壁３７には、ガス連通管９が貫挿される第２貫通孔４５が形成されているが、第２貫通孔４５の内周面とガス連通管９の外周面との間には、僅かな間隔しかないので、変換用空間２９と流路用空間３３との間の通気は殆どない。
Similarly, a second through
＜ハウジングの内部の構成＞
図１に示すように、変換ユニット５には、下部カセットコネクタ１３が接続されている。下部カセットコネクタ１３は、リード線１９ａおよび接続コネクタ５１ａを介して外部機器（図示省略）に接続可能に構成されている。
<Configuration inside the housing>
As shown in FIG. 1, a
この変換ユニット５は、後述するが、通電による発熱する第１ヒータ５３（図３参照）を備えている。第１ヒータ５３へのヒータ電力は、外部機器から接続コネクタ５１ａ、リード線１９ａ、下部カセットコネクタ１３を介して第１ヒータ５３に供給される。
As will be described later, the conversion unit 5 includes a first heater 53 (see FIG. 3) that generates heat when energized. Heater power to the
一方、検知ユニット７には、上部カセットコネクタ１７が接続されている。上部カセットコネクタ１７は、リード線１９ｂおよび接続コネクタ５１ｂを介して外部機器（図示省略）に接続可能に構成されている。
On the other hand, the
この検知ユニット７は、後述するが、通電による発熱する第２ヒータ５５（図３参照）を備えている。第２ヒータ５５へのヒータ電力は、外部機器から接続コネクタ５１ｂ、リード線１９ｂ、上部カセットコネクタ１７を介して第２ヒータ５５に供給される。
As will be described later, the
また、検知ユニット７から出力される検知信号は、上部カセットコネクタ１７からリード線１９ｂ（但し第２ヒータ５５用とは異なるリード線）および接続コネクタ５１ｂを介して外部機器に出力される。
A detection signal output from the
変換ユニット５には、図２に示すように、外部から呼気（Ｇ）を導入するための導入管５７と、変換後の呼気（即ち通過後ガス）を排出するための排出管５９とを備えている。一方、検知ユニット７は、変換後の呼気を導入するための導入管６１（図１参照）と、検知後の呼気を排出するための排出管６３とを備えている。
As shown in FIG. 2, the conversion unit 5 includes an
なお、前記導入管５７、６１および排出管５９、６３は、それぞれ金属材料（例えば、ステンレス）で構成されている。
そして、図２に示すように、呼気は、副配管６５、６７、６９、導入管５７を介して変換ユニット５内に導入され、変換ユニット５を出た後、ガス流通管９を経由して検知ユニット７に導入される。呼気中の特定成分が検知ユニット７で検出された後、呼気は、検知ユニット７の排出管６３に接続された副配管７１を介して外部に排出される。
The
Then, as shown in FIG. 2, the exhaled air is introduced into the conversion unit 5 through the
ガス連通管９は、例えばフッ素ゴム又はフッ素樹脂等からなり、例えば受熱によって、還元性ガス（例えばベンズアルデヒドなどの有機化合物ガス）を発生させて、ガス連通管９内に供給する機能を有している。具体的には、ガス連通管９は、呼気センサ１使用時に駆動される第１ヒータ５３および第２ヒータ５５による加熱に伴って受熱され、自身の表面より還元性ガスが発生する材料によって構成されている。なお、このガス連通管９は、周囲の湿度が増加し、且つ、その環境に長時間晒されると、還元性ガスの発生量が増加する性質を有している。
The
さらに、図１および図２に示すように、呼気センサ１は、ハウジング３の内部に、第１断熱材７３、第２断熱材７５、第３断熱材７７を備える。第１断熱材７３、第２断熱材７５、第３断熱材７７は、例えばガラス繊維を用いて構成される。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
第１断熱材７３および第２断熱材７５は、変換用空間２９に配置される。第１断熱材７３は、変換ユニット５の上側、横側、下側に配置される形状であり、変換ユニット５とハウジング３とを断熱するために備えられている。第２断熱材７５は、板状であり、第１断熱材７３の下側に配置されている。第３断熱材７７は、検知用空間３１に配置される。第３断熱材７７は、板状であり、検知ユニット７の下側に配置されて、検知ユニット７と変換用空間２９とを断熱するために備えられている。
The first
［１−２．変換ユニット及び検知ユニットの構成］
次に、変換ユニット５と検知ユニット７の構成について、図３に基づいて説明する。
＜変換ユニット＞
図３に模式的に示すように、変換ユニット５は、内部の空間（即ち第１チャンバＣ１）と、第１チャンバＣ１を囲む第１筐体部１１１と、第１筐体部１１１に収容される隔壁部１１３とを有している。第１チャンバＣ１は、隔壁部１１３により、図３の左側の第１室Ｒ１と図３の右側の第２室Ｒ２とに区分（即ち分離）されている。
[1-2. Configuration of conversion unit and detection unit]
Next, the configurations of the conversion unit 5 and the
<Conversion unit>
As shown schematically in FIG. 3, the conversion unit 5 is housed in the internal space (that is, the first chamber C1), the
第１筐体部１１１の左側の側面には、導入管５７が接続され、第１筐体部１１１の右側の側面には、排出管５９が接続されている。この導入管５７は、第１チャンバＣ１の第１室Ｒ１に連通し、排出管５９は、第１チャンバＣ１の第２室Ｒ２に連通している。
The
また、前記隔壁部１１３の中央（図３の左右方向における中央）には第１ヒータ５３が配置され、第１ヒータ５３の左右には、変換部１１５を構成する触媒が配置されている。この触媒により構成された変換部１１５は、後述するように、呼気に含まれる第１ガス成分（例えばＮＯ）を第２ガス成分（例えばＮＯ２）に変換するように機能する構造体である。
Further, a
なお、第１ヒータ５３は、バッテリ（図示せず）からの通電による加熱によって、触媒を動作温度（即ち機能を発揮する温度）に加熱するものであり、例えば白金等の発熱抵抗体からなる。
The
変換部１１５の内部には、第１室Ｒ１から第２室Ｒ２に到るガス流路１１７が形成されている。つまり、呼気が触媒の表面にできる限り多く接触するように、変換部１１５内にて、複数箇所で屈曲するように構成されたガス流路１１７が形成されている。
Inside the
この変換ユニット５では、導入管５７から第１チャンバＣ１の第１室Ｒ１に導入された呼気（Ｇ）は、図５の矢印に示すように、変換部１１５に接触して（即ち通過して）ガス成分が変換された後、排出管５９からガス連通管９に排出される。
In this conversion unit 5, the exhaled gas (G) introduced from the
＜検知ユニット＞
図３に示すように、検知ユニット７は、内部の空間（即ち第２チャンバＣ２）と、第２チャンバＣ２を囲む第２筐体部１２１と、第２筐体部１２１に収容される素子部１２３とを有している。この素子部１２３は、保持部１２５により、第２チャンバＣ２にて吊り下げられて保持されている。
<Detection unit>
As illustrated in FIG. 3, the
素子部１２３は、板状であり、ベース部１２７と、ベース部１２７の上面（図５の上方）に配置された検知部１２９と、ベース部１２７の下面に配置された第２ヒータ５５とを備えている。つまり、素子部１２３は、検知部１２９とベース部１２７と第２ヒータ５５とが一体に積層された積層構造を有している。
The
このうち、検知部１２９は、後述するように、混成電位式のセンサ構造を有しており、第２ガス成分（例えばＮＯ２）の濃度に応じて電気的特性が変化するものである。ベース部１２７は、電気絶縁性を有する例えばアルミナからなるセラミック基板である。第２ヒータ５５は、バッテリからの通電による加熱によって、検知部１２９を動作温度に加熱するものであり、例えば白金等の発熱抵抗体からなる。
Among them, the
第２筐体部１２１の図３の右側の側面には、導入管６１が接続され、第２筐体部１２１の左側の側面には、排出管６３が接続されている。この導入管６１及び排出管６３は、第２チャンバＣ２に連通している。
The
図３に示すように、ガス連通管９の一端は、第１チャンバＣ１の排出管５９に接続され、ガス連通管９の他端は、第２チャンバＣ２の導入管６１に接続されている。つまり、ガス連通管９により、呼気（Ｇ）の流通が可能なように、第１チャンバＣ１の第２室Ｒ２と第２チャンバＣ２とが連通している。
As shown in FIG. 3, one end of the
［１−３．呼気センサの動作原理］
次に、呼気センサ１の動作原理について説明するが、上述したように、公知の技術であるので、簡単に説明する。
[1-3. Operating principle of breath sensor]
Next, the principle of operation of the
前記変換部１１５は、例えばＰｔを担持したゼオライトからなる触媒によって構成されており、呼気が通過可能なように、内部にガス流路１１７が設けられている。この触媒は、動作温度である所定の活性化温度にて、呼気に含まれる第１ガス成分（例えばＮＯ）を、所定の割合で、第２ガス成分（例えばＮＯ２）に変換するものである。
The
なお、この変換部１１５の触媒は、ＮＯ以外に、呼気中の還元性ガス（ＣＯ等）を酸化させるので、還元性ガスの量（従って濃度）が減少するという性質がある。
また、前記検知部１２９は、固体電解質体と、固体電解質体の表面に配置された一対の電極を用いた、公知の混成電位型のセンサ素子として構成されている。
In addition, since the catalyst of the
The
例えば、検知部１２９としては、ＹＳＺからなる固体電解質体上に、Ｐｔからなる電極とＷＯ３からなる電極を配置したセンサ素子などを採用できる。
この検知部１２９は、前記触媒の活性化温度とは異なる動作温度である活性化温度において、呼気に含まれるＮＯ２の濃度に応じて、電気的特性（即ち起電力）が変化するものである。
For example, as the
The
なお、前記第２ヒータ５５により、検知部１２９の温度を上述した高温に加熱することができる。一方、第１ヒータ５３により、変換部１１５の温度を検知部１２９とは異なる温度とすることができる。
In addition, the temperature of the
従って、この呼気センサ１では、下記のようにして、呼気中の特定ガス成分であるＮＯの濃度を検出することができる。
図３に示すように、呼気は、まず、導入管５７から第１チャンバＣ１の第１室Ｒ１内に導入される。変換部１１５は、第１ヒータ５３によって、所定の活性化温度に加熱されているので、呼気中のＮＯはＮＯ２に変換される。
Therefore, the
As shown in FIG. 3, the exhalation is first introduced from the
この変換後の呼気は、第１チャンバＣ１の第２室Ｒ２から排出管５９を介してガス連通管９に排出され、導入管６１を介して第２チャンバＣ２内に導入される。
次に、上記変換後の呼気は、第２チャンバＣ２内にて検知部１２９に接触することによって、ＮＯ２の濃度に応じて、一対の電極間に電位差（起電力）が発生する。そして、この電位差に応じた信号、即ちＮＯ２の濃度に対応したセンサ信号が、呼気センサ１より外部装置に出力される。
The exhaled air after the conversion is discharged from the second chamber R2 of the first chamber C1 to the
Next, the exhaled air after the conversion comes into contact with the
よって、呼気センサ１より出力されたセンサ信号に基づき、外部装置にて呼気中の特定ガス成分であるＮＯの濃度を検出することができる。なお、前記ＮＯ２は、変換部１１５にて所定の分圧比でＮＯから変換されたものであるので、この分圧比からＮＯの濃度を求めることができる。
Therefore, based on the sensor signal output from the
［１−４．センサ内蔵容器及びガスセンサの保存方法］
図４に示すように、上述した呼気センサ１は、気密性が高く（従って防湿性に優れた）袋状の容器１３３に収容されて保存される。なお、呼気センサ１と容器１３３とから、センサ内蔵容器１３１が構成されている。
[1-4. Storage method of container with built-in sensor and gas sensor]
As shown in FIG. 4, the above-described
この容器１３３は、例えばポリエチレン樹脂（即ちＰＥ樹脂）からなる樹脂フィルムにアルミニウム性のシートがラミネートされたアルミラミネートフィルムからなる容器であり、柔軟性を有している。
The
この容器１３３に呼気センサ１を保存する場合には、容器１３３の開口部（図示せず）から呼気センサ１を入れ、更に、袋に充填された吸湿剤（例えばシリカゲル）１３５を入れ、その後、開口部を封止する（即ち気密する）。例えば熱圧着や接着剤を用いた接合により開口部を密閉する。
When storing the
これにより、容器１３３の内部（即ち内部空間ＮＫ）と外部空間との通気が、実質的に遮断される。即ち容器１３３に水蒸気が侵入することが実質的に防止される。
この容器１３３の材料としては、例えば透湿度が、１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下の材料を用いることができる。なお、ここで使用するアルミラミネートフィルムの透湿度は、０．１ｇ／ｍ２・２４ｈである。
Thereby, the ventilation between the inside of the container 133 (that is, the internal space NK) and the external space is substantially blocked. That is, the invasion of water vapor into the
As a material of the
また、容器１３３を封止する場合には、例えば内部空間ＮＫにドライエアーを吹き込むようにして、内部空間ＮＫの湿度を、２０％ＲＨ以下（即ち相対湿度２０％以下）の低湿度の状態とすることが好ましい。
When the
或いは、容器１３３内に呼気センサ１を封止（従って保存）する場合には、呼気センサ１が容器１３３に対して脱気包装されていることが好ましい。
［１−５．効果］
（１）本実施形態では、呼気センサ１を保存する場合には、容器１３３に呼気センサ１を収容したセンサ内蔵容器１３１の状態として保存する。
Alternatively, when the
[1-5. effect]
(1) In the present embodiment, when the
つまり、水蒸気の透過を実質的に防ぐことができる透湿度を有する容器１３３（従って気密性の高い容器）を用い、その容器１３３内に呼気センサ１を入れて、開口部を封止する（即ち開口部をガスシールする）。
That is, the
なお、水蒸気の透過を実質的に防ぐことができる容器１３３の透湿度としては、１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下（好ましくは０．１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下）を採用できる。
従って、呼気センサ１を容器１２３に入れて保存する場合に、容器１３３の外の環境（即ち外界）が湿度の高い状態下にて長期間保存するときでも、容器１３３の内部の湿度が上昇し難いので、ガス連通管９による還元性ガスの発生能力が過度に増加することを抑制できる。
The moisture permeability of the
Therefore, when the
そのため、呼気センサ１を容器１３３から出して使用する場合には、呼気センサ１を外界（即ち大気中）で保存した場合に比べて、ガス連通管９から発生する還元性ガスをほぼ一定量発生させることができる。
Therefore, when the
よって、保存後に呼気センサ１を使用する場合に、その測定感度を好適な状態、例えば保存を開始する前の製造直後の状態に近い状態に保つことができるので、呼気センサ１の測定精度を良好に確保することができる。
Therefore, when the
（２）本実施形態では、容器１３３内に吸湿剤１３５を収容しているので、容器１３３内を低湿度の状態に保つことができる。従って、保存中におけるガス流通管９での還元性ガスの発生能力の増加を好適に抑制できるので、呼気センサ１の測定感度を一層安定化できる。
(2) In this embodiment, since the
［１−６．変形例］
ここでは、変形例について説明する。
（１）例えば、容器１３３内の雰囲気を、例えば容器１３３内にドライエアーを吹き込んで、湿度が２０％ＲＨ以下の低湿度の状態としてもよい。
[1-6. Modification]
Here, a modified example will be described.
(1) For example, the atmosphere in the
容器１３３内の雰囲気が、このような低湿度の場合には、保存中におけるガス流通管９による還元性ガスの発生能力の増加を好適に抑制できる。
（２）また、容器１３３内を、例えば吸引することにより、容器１３３内の雰囲気が真空状態に近づく、あるいは、真空状態になるようにして、呼気センサ１を容器１３３内に対して脱気包装した構成を採ってもよい。
When the atmosphere in the
(2) The atmosphere in the
容器１３３内に呼気センサ１が脱気包装されている場合には、容器１３３内の空気が吸引された環境下で呼気センサ１が保存（封入）されるため、容器１３３内に含まれる水蒸気の量が少ない（即ち低湿度である）。従って、保存中におけるガス流通管９での還元性ガスの発生能力の増加を好適に抑制できる。
When the
［１−７．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
本実施形態の、呼気センサ１、変換ユニット５、検知ユニット７、ガス連通管９、変換部１１５、検知部１２９、センサ内蔵容器１３１、容器１３３、吸湿剤１３５が、それぞれ、本開示の、ガスセンサ、変換ユニット、検知ユニット、ガス連通管、変換部、検知部、センサ内蔵容器、容器、吸湿剤の一例に該当する。
[1-7. Correspondence of wording]
Here, the correspondence between words will be described.
The
［２．実験例］
次に、本開示の効果を確認するために行った実験例について説明する。
＜実験例１＞
本実験例１は、呼気センサを容器に収容して保存した場合のＮＯ感度の変化を調べたものである。
[2. Experimental example]
Next, an experimental example performed to confirm the effect of the present disclosure will be described.
<Experimental example 1>
In Experimental Example 1, the change in the NO sensitivity when the breath sensor was stored in a container was examined.
本実験例１では、前記実施形態のように、アルミラミネートの容器に、呼気センサと吸湿剤（シリカゲル）を入れて封止した試料を複数個（例えば１５個）用意した。なお、この場合の呼気センサのガス連通管はフッ素ゴムからなる。
そして、図５に示すように、各試料を封止してから、３日後、７日後、１４日後に、それぞれ複数個（例えば５個）容器を開封した。そして、開封から１時間、２時間、５時間、１９時間、４８時間後において、各試料の呼気センサのＮＯ感度の変化を調べた。
In Experimental Example 1, a plurality of (for example, 15) samples were prepared by putting a breath sensor and a moisture absorbent (silica gel) in an aluminum laminate container and sealing them as in the above embodiment. In this case, the gas communication pipe of the breath sensor is made of fluoro rubber.
Then, as shown in FIG. 5, a plurality of (for example, five) containers were opened after 3 days, 7 days, and 14 days after sealing each sample. Then, 1 hour, 2 hours, 5 hours, 19 hours, and 48 hours after opening, changes in the NO sensitivity of the breath sensor of each sample were examined.
そして、各日数の経過後に容器を開封し、開封から各時間経過後に、同様な条件でＮＯ感度を測定し、基準のＮＯ感度に対するＮＯ感度の変化に割合（ＮＯ感度変化）を求めた。
その結果を図５に示すが、１４日経過した後でも、ＮＯ感度変化は、ほぼ１０％の範囲内であった。
Then, the container was opened after the lapse of each day, and after each lapse of time from the opening, the NO sensitivity was measured under the same conditions, and the ratio of the change of the NO sensitivity to the reference NO sensitivity (NO sensitivity change) was obtained.
The results are shown in FIG. 5, and even after 14 days, the change in NO sensitivity was within a range of almost 10%.
＜実験例２＞
本実験例２は、呼気センサを容器内に収容することなく保存した場合（即ち包装なしの場合）のＮＯ感度の変化を調べたものである。
<Experimental example 2>
In Experimental Example 2, the change in the NO sensitivity when the breath sensor was stored without being housed in a container (that is, without packaging) was examined.
本実験例２では、呼気センサのみの試料を複数個（例えば１５個）用意した。なお、この場合の呼気センサのガス連通管はフッ素ゴムからなる。
そして、図６に示すように、各試料を封止してから、３日後、７日後、１４日後に、それぞれ複数個（例えば５個）容器を開封し、実験例１と同様にして、各試料の呼気センサのＮＯ感度の変化を調べた。
In the present experimental example 2, a plurality (for example, 15) of samples including only the breath sensor were prepared. In this case, the gas communication pipe of the breath sensor is made of fluoro rubber.
Then, as shown in FIG. 6, after sealing each sample, after 3 days, 7 days, and 14 days, a plurality of (for example, 5) containers were opened, respectively, and The change in the NO sensitivity of the sample breath sensor was examined.
その結果を図６に示すが、７日を経過すると、ＮＯ感度変化は、１０％の範囲を逸脱した。
従って、前記実験例１、２から、気密性が高い容器（従って防湿性が高い容器）に、呼気センサを入れて封止し、しかも、容器内に吸湿剤を入れた場合には、そうでない場合に比べて、ＮＯ感度の変化が少ないので、好適であることが分かる。
The results are shown in FIG. 6. After seven days, the NO sensitivity change deviated from the range of 10%.
Therefore, according to the experimental examples 1 and 2, when the breath sensor is put in a highly airtight container (therefore, a container with high moisture resistance) and sealed, and when a moisture absorbent is put in the container, it is not so. Since the change in the NO sensitivity is small as compared with the case, it can be seen that it is preferable.
［３．他の実施形態］
本開示は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本開示を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
[3. Other Embodiments]
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment at all, and it goes without saying that various embodiments can be implemented without departing from the present disclosure.
（１）例えば、呼気センサを収容する容器の材料としては、前記実施形態の構成以外に、本開示の機能を発揮するものであれば、特に限定はない。
（２）前記実施形態では、容器内に吸湿剤を配置したが、吸湿剤を配置しなくともよい。吸湿剤としては、シリカゲル以外に、例えば石灰（酸化カルシウム）等を用いることができる。
(1) For example, the material of the container that houses the breath sensor is not particularly limited as long as it exhibits the function of the present disclosure other than the configuration of the above-described embodiment.
(2) In the above embodiment, the moisture absorbent is arranged in the container, but the moisture absorbent may not be arranged. As the hygroscopic agent, for example, lime (calcium oxide) or the like can be used other than silica gel.
（３）変換部や検知部については、前記実施形態の構成以外に、本開示の機能を発揮するものであれば、特に限定はない。
（４）検知部としては、第２チャンバ内の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性（例えば抵抗値や起電力など）が変化する各種の検知部を採用できる。
(3) The conversion unit and the detection unit are not particularly limited as long as the conversion unit and the detection unit exhibit the functions of the present disclosure other than the configuration of the above-described embodiment.
(4) As the detection unit, various detection units whose electric characteristics (for example, resistance value and electromotive force) change according to the concentration of the specific gas component in the second chamber can be adopted.
（５）ガス連通管の材料としては、（例えば受熱により）還元性ガスを発生する各種の材料を採用できる。フッ素ゴムやフッ素樹脂以外に、例えばエポキシ樹脂等を用いることができる。 (5) As a material of the gas communication pipe, various materials that generate a reducing gas (for example, by receiving heat) can be used. In addition to fluororubber and fluororesin, for example, epoxy resin or the like can be used.
（６）なお、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (6) The functions of one component in the above embodiment may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other above embodiment. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified by the terms described in the claims are embodiments of the present disclosure.
１…呼気センサ
５…変換ユニット
７…検知ユニット
９…ガス連通管
１１５…変換部
１２９…検知部
１３１…センサ内蔵容器
１３３…容器
１３５…吸湿剤
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ガスセンサは、
被測定ガスが導入される第１チャンバと、前記第１チャンバに導入された前記被測定ガスに含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換するとともに、ガスの通過が可能な変換部と、を備える変換ユニットと、
前記第１チャンバから供給される前記変換後のガスが導入される第２チャンバと、前記第２チャンバ内の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する検知部と、を備える検知ユニットと、
前記第１チャンバと前記第２チャンバとに連通し、前記変換後のガスを前記第１チャンバから前記第２チャンバに供給するガス連通管であって、還元性ガスを発生可能であり、且つ、前記還元性ガスの発生状態が周囲の湿度によって変化するガス連通管と、
を備えており、
前記容器の透湿度は、１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下であり、
前記ガスセンサは、前記透湿度を有する容器の内部に封入されている、
センサ内蔵容器。 A gas sensor, a container containing the gas sensor, a container with a built-in sensor, comprising:
The gas sensor is
A first chamber into which the gas to be measured is introduced, and a conversion unit capable of passing the gas while converting a first gas component contained in the gas to be measured introduced into the first chamber into a second gas component. A conversion unit comprising:
A detection unit including: a second chamber into which the converted gas supplied from the first chamber is introduced; and a detection unit whose electric characteristics change according to a concentration of a specific gas component in the second chamber. When,
A gas communication pipe that communicates with the first chamber and the second chamber and supplies the converted gas from the first chamber to the second chamber, and is capable of generating a reducing gas; A gas communication pipe in which the generation state of the reducing gas changes depending on ambient humidity,
With
Moisture permeability of the container is not more than 1g / m 2 · 24h,
The gas sensor is sealed in a container having the moisture permeability.
Container with built-in sensor.
請求項１に記載のセンサ内蔵容器。 The atmosphere in the container is in a low humidity state where the humidity is 20% RH or less.
The container with a built-in sensor according to claim 1.
請求項１又は２に記載のセンサ内蔵容器。 In the container, the gas sensor is degassed and wrapped,
The container with a built-in sensor according to claim 1.
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ内蔵容器。 In the container, provided with a desiccant,
The container with a built-in sensor according to claim 1.
前記ガスセンサは、
被測定ガスが導入される第１チャンバと、前記第１チャンバに導入された前記被測定ガスに含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換するとともに、ガスの通過が可能な変換部と、を備える変換ユニットと、
前記第１チャンバから供給される前記変換後のガスが導入される第２チャンバと、前記第２チャンバ内の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する検知部と、を備える検知ユニットと、
前記第１チャンバと前記第２チャンバとに連通し、前記変換後のガスを前記第１チャンバから前記第２チャンバに供給するガス連通管であって、還元性ガスを発生可能であり、且つ、前記還元性ガスの発生状態が周囲の湿度によって変化するガス連通管と、
を備えており、
前記ガスセンサを、透湿度が１ｇ／ｍ２・２４ｈ以下の前記容器の内部に封入して保存する、
ガスセンサの保存方法。 A gas sensor storage method for storing a gas sensor in a container and storing the gas sensor,
The gas sensor is
A first chamber into which the gas to be measured is introduced, and a conversion unit capable of passing the gas while converting a first gas component contained in the gas to be measured introduced into the first chamber into a second gas component. A conversion unit comprising:
A detection unit including: a second chamber into which the converted gas supplied from the first chamber is introduced; and a detection unit whose electric characteristics change according to a concentration of a specific gas component in the second chamber. When,
A gas communication pipe that communicates with the first chamber and the second chamber and supplies the converted gas from the first chamber to the second chamber, and is capable of generating a reducing gas; A gas communication pipe in which the generation state of the reducing gas changes depending on ambient humidity,
With
Said gas sensor, moisture permeability and stores the enclosed inside the following the container 1g / m 2 · 24h,
How to save the gas sensor.
請求項５に記載のガスセンサの保存方法。 The atmosphere in the container is in a low humidity state where the humidity is 20% RH or less.
A method for storing a gas sensor according to claim 5.
請求項５又は６に記載のガスセンサの保存方法。 In the container, the gas sensor is degassed and wrapped,
A method for storing a gas sensor according to claim 5.
請求項５〜７のいずれか１項に記載のガスセンサの保存方法。 In the container, a moisture absorbent is disposed,
A method for storing a gas sensor according to claim 5.
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