JP2015000349A - ヒータを備えたガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイエットおよび運動により誘発されるケトージスに対応するアセトンレベルを検出可能なアセトンセンサの提供。【解決手段】呼気分析器２００は、呼気サンプル中の特定の呼気成分を検出する。分析器は、内部の空洞の境界を限定するハウジングを含み、呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを有する。センサは、空洞内に配置され、呼気サンプルの成分を感知する。アネモメータ回路は、センサに関係し、ハウジング内の呼気サンプルの流量を測定する。センサに動作可能に接続され、センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る制御装置を、分析器は、さらに含んでいる。【選択図】図２

Description

関連出願に対する相互参照

本出願は、２０１３年６月１３日に出願された米国仮出願番号第６１／８３４，６４７号の利益を主張し、その開示全体が、参照によりここに組み込まれている。

背景

人間の吐き出した呼気は、典型的に、おおよそ７８％の窒素、１５〜１８％の酸素、４〜６％の二酸化炭素、および５％の水分からなる。吐き出した呼気の残りのほんの少量は、一般的に、一兆分の１（ｐｐｔｖ）から百万分の１（ｐｐｍｖ）の範囲の濃度を有する、わずかなレベルの、１０００より多くの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）からなる。

アセトンは、人間の吐き出した呼気中のＶＯＣであり、糖尿病、心臓病、てんかん、およびその他のような、さまざま健康状態を示すことができる。例えば、糖尿病を持ち、ケトージスの状態にある人は、身体がケトン体を生成する結果、呼気のアセトン濃度が増加する。カロリー制限による減量から、および／または、運動プログラムから結果的に生じるケトージスによっても、アセトンは生成される。このアセトン生成は、脂肪の代謝の結果である。したがって、ダイエットの間におけるおよび／またはプログラムの有効性を示すためにプログラムの間における、医学的状態のまたは脂肪燃焼の表示として、呼気のアセトン含有量の測定を使用することができる。呼気のアセトンレベルを検出および／または監視すべきいかなる状況にも、本開示を向けることができるという点で、これらの例は限定的でないと考えるべきである。

さまざまな健康状態を検出すること、および／または、ダイエットおよび運動プログラムの効果を監視することに対して有用なアセトンセンサに、本開示は向けられている。ダイエットおよび運動に対するアセトンレベルは、糖尿病によって生じるものよりも低い。したがって、ダイエットおよび運動により生じた、増加したアセトンレベルを監視するためには、より敏感なセンサが必要とされる。よって、ダイエットおよび運動により誘発されるケトージスに対応するアセトンレベルを検出可能なアセトンセンサに対するニーズがある。

概要

開示された呼気分析器の第１の実施形態は、呼気サンプル中の特定の呼気成分を検出する。分析器は、内部の空洞の境界を限定するハウジングを含み、呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを有する。センサは、空洞内に配置され、呼気サンプルの成分を感知する。アネモメータ回路は、センサに関係し、ハウジング内の呼気サンプルの流量を測定する。センサに動作可能に接続され、センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る制御装置を、分析器は、さらに含んでいる。

呼気分析器の開示された第２の実施形態は、呼気サンプル中の呼気成分を検出する。呼気分析器は、内部の空洞の境界を限定しているハウジングを含み、呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを含む。金属酸化物センサは空洞内に配置されて、呼気サンプルの成分を感知する。分析器は、さらに、センサと一体に形成されている温度制御システムを含む。温度制御システムは、正の温度係数を有する金属抵抗器を有する。金属抵抗器は、センサを予め定められた温度に加熱して、センサの温度を感知するように構成されている。金属抵抗器は、金属抵抗器を選択的に制御する閉ループ制御と一体に形成されている。閉ループ制御回路は、ハウジング内の呼気サンプルの流量を測定するように構成されている。制御装置は、センサに動作可能に接続され、センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る。

以下の詳細な説明でさらに記述する、簡略化された形態における概念の選択を導入するために、この概要を提供する。この概要は、請求する主題事項の重要な特徴を識別することを意図するものではなく、また、請求する主題事項の範囲の決定を助けるものとして使用することを意図するものでもない。

付随する図面とともに、以下の詳細な説明を参照することによって、本発明の先述の態様および伴われる利点の多くが、より良く理解されるときに、これらはより容易に認識されるであろう。
図１は、本開示にしたがった、アセトン感知デバイスの横断面図である。 図２は、図１のアセトン感知デバイスのセンサアセンブリの、第１の例示的な実施形態の断面図である。 図３は、図１のアセトン感知デバイスのセンサアセンブリの、第２の例示的な実施形態の断面図である。 図４は、図２のセンサアセンブリの温度制御システムの、第１の例示的な実施形態の概略図である。 図５は、図２のセンサアセンブリの温度制御システムの、第２の例示的な実施形態の概略図である。

詳細な説明

温度制御システムと組み合わせて金属酸化物センサを使用して、アセトンのような特定の呼気成分の濃度を検出するデバイスに、本開示は関連する。センサの動作温度を感知すること、およびセンサの所望の動作温度を達成するために必要なようにセンサを加熱することの両方のために、温度制御システムは閉ループ制御を使用する。金属酸化物に基づいているガスセンサは、比較的高い温度（例えば、３００℃）における動作を典型的に必要とする。所定のガスに対するセンサの感度は、センサの温度に大きく依存することが多い。したがって、センサの温度を直接監視して制御するための能力は有利である。ダイエットおよび運動の結果として呼気中に発見されるアセトンの蒸気のような、かなり低い濃度で存在するガスを検出しようと試行するとき、正確な熱制御は特に重要である。センサの所望の動作温度を達成するために使用する温度制御システム、および、加熱エレメント自体を温度測定デバイスとして有利に使用することに、本開示は関連する。

本開示および例示的な実施形態は、一般的に、呼気サンプル中のアセトン含有量を検出するために使用するデバイスに関して記述しているが、このような実施形態は例示的なものに過ぎず、限定的に考えるべきではない。この点について、記述するセンサは、アセトン以外の、ＶＯＣおよび他のガスの化合物を含むガスの呼気成分のレベルを検出するセンサであってもよい。さらにセンサは、呼気サンプルから成分を検出するために使用するセンサに限定されず、他の何らかの適切なガスのサンプルの成分を検出するために使用するセンサを含んでもよいということが、正しく認識されるであろう。

図１は、本開示にしたがった、アセトン感知デバイス１００の例示的な実施形態である。一端に位置する入口開口部１０６、および、反対の端に位置する出口開口部１０８を有する細長い本体１０４を備えた、呼気サンプルのコレクタ１０２を、デバイス１００は含む。入口開口部１０６は、その上に形成されているオプションのマウスピース１１０を有する。マウスピース１１０は、本体１０４に対して恒久的に固定されていてもよく、または、オプション的に、使い捨てマウスピースを利用する実施形態が可能となるように、本体１０４に対して取り外し可能に結合されていてもよい。入口開口部１０６を通って、唯一の方向、すなわち、細長い本体１０４中への方向に、流体が流れることを可能にする（示されていない）チェックバルブを、マウスピース１１０はオプション的に含む。企図する他の実施形態において、オプション的なチェックバルブは、マウスピース１１０よりもむしろ、細長い本体１０４内に配置される。

入口開口部１０６および出口開口部１０８と流体連通しているコレクタ１０２の中央部分中に、空洞１１２が形成されている。センサアセンブリハウジング１１４は、細長い本体の第１の端と第２の端との間に位置付けられ、細長い本体１０４の空洞１１２と流体連通しているセンサアセンブリの空洞１１６の境界を限定している。センサアセンブリ２００は、センサアセンブリハウジング１１４内に配置されている。

センサアセンブリ２００は、プロセッサ１１８に動作可能に接続されている。以下にさらに詳述するように、感知した呼気成分、呼気の流れ、センサの温度、および他の動作特性に関連するデータを、プロセッサ１１８は、センサアセンブリ２００から受け取る。企図する１つの実施形態において、プロセッサ１１８はデータを処理し、ユーザのために（示されていない）ディスプレイ上で、センサアセンブリ２００から受け取った情報を選択的に表示する。さらに、企図する別の実施形態において、プロセッサ１１８は局所的にデータを記憶し、すなわち、家庭用コンピュータ、タブレット、およびスマートフォン等のような、遠隔記憶位置またはプロセッサに転送するために、データを利用可能にする。診断データを受け取って処理するのに適切な、これらのおよび他のプロセッサ機能を企図しており、これらも本開示の範囲内のものであると考えるべきである。

開示されたコンフィギュレーションは、ユーザからの呼気サンプルを収集して、分析のために呼気サンプルをセンサアセンブリ２００にさらすのに適切である。アセトンの検出のためには、分析した呼気サンプルが、肺胞気、すなわち肺内の深くからの空気であることが好ましい。何らかの肺胞気は、一般的に、呼息全体の間に吐き出されるものであるが、好ましい実施形態においては、肺深くの空気の量をサンプル中で最大にするために、呼息の最後の３分の１からサンプルをとる。図示したデバイス１００は、分析のために肺胞気を収集して、分離している。

デバイス１００を利用するために、ユーザは口をマウスピースに置き、長く、連続的な呼気サンプルを入口開口部１０６の中へ吹き込む。呼気サンプルは、矢印によって示されている方向に空洞１１２を通って流れて、その後、出口開口部１０８を通って出て行く。出口開口部１０８は、空洞１１２の外への呼気の流れを制限する、減少したジオメトリを有している。この方法によって、センサアセンブリ２００が呼気サンプルを分析し終えるまで、呼気サンプルはデバイス１００内に含まれている。

図２は、図１のアセトン感知デバイス１００を使用するのに適切なセンサアセンブリ２００の、第１の例示的な実施形態を示す。第１の側面上に形成されているアセトンセンサ２１０と第２の側面上に形成されている温度制御システム２２０とを有する基板２０２を、センサアセンブリ２００は含んでいる。センサのリード線２１４および２１６は、センサ２１０および温度制御システム２２０とそれぞれ電子通信して、センサアセンブリ２００とプロセッサ１１８との間に情報を提供する。図示したセンサのリード線は、単なる例示であり、センサアセンブリ２００をプロセッサ１１８に動作可能に接続するために、任意の適切なコンフィギュレーションを利用できることが、正しく認識されるだろう。さらに、基板上のアセトンセンサ２１０および温度制御システム２２０のポジションは、単なる例示である。これに関して、アセトンセンサ２１０および温度制御システム２２０は、基板２０２の同一の側面上に、または、他の何らかの、互いに対して適切な基板上の位置に形成することが可能である。

図示した実施形態において、基板２０２は、その上に酸化タングステン（ＷＯ_３）被覆２１２を蒸着したアルミナ基板である。金属酸化物ガスセンサは技術的に知られているものであり、記述したアルミナ基板２０２上に配置されたＷＯ_３被覆２１２は、単なる例示であるということが正しく認識されるだろう。これに関して、アセトンを感知するのに適切な、他の金属酸化物、または、金属酸化物の組み合わせ、および、代替の基板素材が可能であり、これらも本開示の範囲内のものであると考えるべきである。さらに、開示されたセンサ２１０は、任意の特有の製造方法を使用することにより作られた金属酸化物ガスセンサの使用に限定されない。基板２０２は、酸化アルミニウム素材に限定されず、代替的に、ガラス、他の適切な高温基板、またはその組み合わせから、基板２０２を形成することが可能であることも、正しく認識されるだろう。例示的な金属酸化物ガスセンサ、および／または、同じものを形成する方法が、米国特許公開第２０１１／００７１４４６号明細書、および米国特許公開第２００３／０２１７５８６号明細書に開示されているが、その開示は参照により明確に、ここに組み込まれている。

図示した実施形態において、センサ２１０の表面エリアは、おおよそ１ｍｍ^２であるが、センサの表面エリアが図示した実施形態の表面エリアよりも大きいまたは小さい、他の実施形態が企図される。センサの表面エリアが比較的小さいので、センサは素早くヒートアップおよびクールダウンする。開示されたアセトンセンサ２１０のような金属酸化物ガスベースのセンサは、比較的高い動作温度、例えば約３００℃を、典型的に必要とする。所定のガスに対するセンサの感度は、センサの温度に大きく依存することが多い。したがって、センサの温度を直接監視して制御する能力は、有利である。

呼気中に見られるアセトンの蒸気のような、かなり低い濃度で存在するガスを検出しようと試行するとき、正確な熱制御が特に重要となる。本開示におけるアセトン感知デバイス１００は、センサの所望の動作温度を達成するための加熱エレメントを組み込み、加熱エレメント自体を温度測定デバイスとして使用する。温度制御システム２２０を利用することは、アセトン感知デバイスの動作温度を、おおよそ３００℃から４５０℃の範囲内に維持することを可能にする。この範囲は単なる例示であり、センサの動作温度の実際の範囲は、センサの特定のタイプに対して適切になるように修正できることが、正しく認識されるだろう。さらに、精度の増加をもたらすために、センサの動作温度は、より狭い範囲内に維持できる。

依然として図２の実施形態について言及すると、温度制御システム２２０は、基板２０２上に白金のトレースを蒸着することにより形成されている回路である。技術的に知られている他の素材がトレースのために企図されているが、白金の安定した抵抗温度係数により、白金ベースの抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）が、温度感知エレメントとして一般的に使用される。ここで使用するとき、ＲＴＤは、正の温度係数を有する金属抵抗器を指す。セラミックまたはポリマーの素材を一般的に使用しているサーミスタとは対照的に、アセトン検出のために利用する温度範囲において、ＲＴＤは、より正確な読取を提供する。

図３は代替の実施形態を示し、センサアセンブリ３００は、ディスクリート温度制御システム３２０にボンディングされたディスクリートアセトンセンサ３１０を含む。アセトンセンサ３１０は、基板３０４と、その上に配置された金属酸化物センサ３１２との組み合わせを備える。温度制御システム３２０は、第２の基板３２４上に白金トレース３２２を蒸着することによって形成されている回路である。アセトンセンサ３１０および温度制御システム３２０は互いにボンディングされ、リード線３１４および３１６によってプロセッサ１１８にそれぞれ接続されている。図示したセンサのリード線は単なる例示であり、センサアセンブリ３００をプロセッサ１１８に動作可能に接続するのに適切な任意のコンフィギュレーションを利用できることが正しく認識されるだろう。

自己加熱を最小にするために、典型的なＲＴＤ抵抗感知は、ＲＴＤに適用される電力を最小にする態様で行われる。さらに、白金は、その高い費用が原因で、抵抗ヒータのためのベースの素材としては一般的に使用されない。しかしながら、開示された温度制御システム２２０は、比較的小さなヒータで足りるので、ＲＴＤ自体を抵抗加熱エレメントとして使用することが可能である。単一の温度制御システム２２０中で抵抗加熱エレメントを温度センサと一体にすることで、費用の削減、センサの複雑さの低減、より少ない相互接続リード、および、ヒータと温度センサとの間の密接な熱接触を含む、かなりの利点が可能となる。

図４は、温度制御システム２２０とともに使用するのに適切な、ヒータ／温度センサの回路４００の、例示的な実施形態の概略図を示している。一般的に言うと、回路４００は回路の閉ループ制御を提供する演算増幅器を有するブリッジ回路である。ブリッジの第１のレグは、ＲＴＤと直列の第１の抵抗器Ｒ_１を含む。ブリッジの第２のレグは、可変抵抗器Ｒ_ＶＡＲと直列の第２の抵抗器Ｒ_２を含む。Ｒ_１とＲＴＤとの間の接合点は、演算増幅器４０２の反転入力端子に接続され、Ｒ_２とＲ_ＶＡＲとの間の接合点は、演算増幅器４０２の非反転入力端子に接続されている。回路のレグから受け取った電圧間の差にしたがって演算増幅器４０２は電圧を回路に供給するので、式（１）に示されるように、回路のレグはバランスする。

ＲＴＤの抵抗が回路をバランスさせるようなＲＴＤの温度となるように、演算増幅器４０２は電圧を制御する。Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_ＶＡＲが既知の値を有していて、ＲＴＤの抵抗が下記の式（２）で規定される特定の値にあるとき、回路はバランスする。

Ｒ_ＲＴＤの値は特定のＲＴＤ温度に密接に対応しているので、ＲＴＤが予め定められた温度にあるとき、式はバランスする。このように、演算増幅器４０２は電圧を制御して、予め定められたＲＴＤ温度を維持する。

下記の式（３）において示されるように、演算増幅器４０２がその入力Ｖ_ＩＮ+およびＶ_ＩＮ−を連続的にバランスさせることによって、回路は働く。

ＲＴＤが温度のセットポイントを下回っているとき、その抵抗はより小さくなる。したがって、演算増幅器４０２の入力Ｖ_ＩＮ−はＶ_ＩＮ+よりも低くなり、これは、Ｖ_ＯＵＴを増加させる。Ｖ_ＯＵＴが増加するとき、より多くの電力がＲＴＤに送り出され、その温度を上げる。逆に、ＲＴＤが温度のセットポイントを上回るとき、その抵抗はより大きくなる。このケースでは、演算増幅器４０２の入力Ｖ_ＩＮ−はＶ_ＩＮ＋よりも高くなり、これは、Ｖ_ＯＵＴを減少させ、ＲＴＤに対してより少ない電力を送り出して、ＲＴＤを冷却する。したがって、ＲＴＤの抵抗、したがってＲＴＤの温度を計算するために、Ｖ_ＩＮ−およびＶ_ＯＵＴの測定された値とともに、Ｒ_１の既知の値を使用することができる。

特定のＲＴＤ温度を維持する能力、およびＲＴＤの温度を感知する能力も提供することに加えて、開示された回路４００は、アネモメータとしての使用にも適切である。アセトン感知デバイス１００とともに使用されるとき、ヒータ／温度センサの回路４００では、呼気サンプルがセンサを吹き渡る。呼気がセンサ回路４００を吹き渡るとき、強制対流熱伝導の影響により、ＲＴＤが一定の温度を維持するために、より多くの電力が必要とされる。吐き出された呼気の特性は、例えば、〜１００％の相対湿度を有する３７℃（ヒトにとっての体温）であると知られていることから、一定のＲＴＤ温度を維持するために使用される追加の電力は、強制対流熱伝導が原因の冷却率に関連し、追加の電力は、ユーザがアセトン感知デバイス中に息を吐くとき、呼気サンプルの流量を計算するために使用できる。一定温度アネモメータの他の実施形態は、米国特許第５０６９０６６号に開示されており、その開示は、明確にここに組み込まれている。

開示された温度制御システム２２０のアネモメータ機能を使用すると、呼気サンプルが分析に適切か否かを感知するアセトン感知デバイス１００を提供することが可能になる。上述したように、分析される呼気サンプルは、呼息の全呼気作用のうちおおよそ最後の３分の１からのものであることが好ましい。企図する１つの実施形態において、アセトン感知デバイス１００は、デバイスを通る呼気の流量を感知し、アセトン検出の開始前のしきい値時間量の間、ユーザが最小の呼気流量を維持することを要求する。

図５は、温度制御システム２２０としての使用に適切なヒータ／温度センサの回路５００の、第２の例示的な実施形態の概略的な実例を示す。図４中に示されている回路４００と同様に、図５の回路５００は、ＲＴＤの温度の閉ループ制御を提供する一方、温度センサおよびアネモメータとしても機能する。

回路５００は、シャント抵抗器Ｒ_{ｓｈｕｎｔ}と直列に接続されているＲＴＤを含む。マイクロプロセッサ５０２は、ＲＴＤに励起電圧（Ｖ_{ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ}）を提供する。マイクロプロセッサ５０２とＲＴＤとの間の接合点は、マイクロプロセッサにＶ_{ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ}をフィードバックする、マイクロプロセッサ５０２のアナログ入力に接続されている。さらに、ＲＴＤとＲ_{ｓｈｕｎｔ}との間の接合点は、マイクロプロセッサにＶ_{ｓｈｕｎｔ}を給電する、マイクロプロセッサ５０２の第２のアナログ入力に接続されている。回路は抵抗分割器としてアクトし、Ｖ_{ｓｈｕｎｔ}のＶ_{ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ}に対する関連性は、式（４）において示される。

上述したように、所定のＲＴＤに対して、特定の値Ｒ_ＲＴＤは、ＲＴＤの特定の温度と密接に対応している。既知のＲ_{ＲＴＤ−ＳＥＴＰＯＩＮＴ}および対応するターゲットＲＴＤ温度を達成するために、式（５）にしたがって、マイクロプロセッサ５０２はＶ_{ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ}を制御する。

抵抗とＲＴＤの温度との間の密接な相関が組み合わされた、マイクロプロセッサ５０２を通して提供される閉ループのフィードバックは、図４の回路４００に関して上述した態様で、回路５００を、温度センサとしておよびアネモメータとして使用することも可能にする。

実例となる実施形態を図示および説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更ができることが、ここで正しく認識されるであろう。

自己加熱を最小にするために、典型的なＲＴＤ抵抗感知は、ＲＴＤに適用される電力を最小にする態様で行われる。さらに、白金は、その高い費用が原因で、抵抗ヒータのためのベースの素材としては一般的に使用されない。しかしながら、開示された温度制御システム３２０は、比較的小さなヒータで足りるので、ＲＴＤ自体を抵抗加熱エレメントとして使用することが可能である。単一の温度制御システム３２０中で抵抗加熱エレメントを温度センサと一体にすることで、費用の削減、センサの複雑さの低減、より少ない相互接続リード、および、ヒータと温度センサとの間の密接な熱接触を含む、かなりの利点が可能となる。

実例となる実施形態を図示および説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更ができることが、ここで正しく認識されるであろう。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］呼気サンプル中の成分を検出する呼気分析器において、
（ａ）前記呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを備え、内部の空洞の境界を限定しているハウジングと、
（ｂ）前記空洞内に配置され、前記呼気サンプルの前記成分を感知するセンサと、
（ｃ）前記センサに関係し、前記ハウジング内の前記呼気サンプルの流量を測定するアネモメータ回路と、
（ｄ）前記センサに動作可能に接続され、前記センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る制御装置とを具備する呼気分析器。
［２］前記アネモメータ回路は、前記センサと一体に形成されている温度制御システムを備え、前記温度制御は、前記センサを予め定められた温度に加熱して、前記センサの前記温度を感知するように構成されている抵抗温度デバイスを含む［１］記載の呼気分析器。
［３］前記センサは、基板上に蒸着されている金属酸化物を備えている［２］記載の呼気分析器。
［４］前記金属酸化物は、三酸化タングステンを含む［３］記載の呼気分析器。
［５］前記基板は、酸化アルミニウムを含む［３］記載の呼気分析器。
［６］前記温度制御システムは、前記基板上に蒸着されている白金メタライゼーションを備える［３］記載の呼気分析器。
［７］前記金属酸化物は前記基板の第１の側面上に蒸着され、前記白金メタライゼーションは前記基板の第２の側面上に蒸着されている［６］記載の呼気分析器。
［８］前記温度制御システムは、前記抵抗温度デバイスを選択的に制御する閉ループ制御回路を備える［２］記載の呼気分析器。
［９］前記制御回路は、演算増幅器に動作可能に接続されているブリッジ回路を含む［８］記載の呼気分析器。
［１０］前記ブリッジ回路は４つの抵抗器を有し、前記抵抗温度デバイスは前記抵抗器の１つとしてアクトする［９］記載の呼気分析器。
［１１］前記制御回路は、抵抗分割器を制御するプロセッサを含み、前記抵抗分割器は、シャント抵抗器と直列に接続されている前記抵抗温度デバイスを有する［８］記載の呼気分析器。
［１２］前記抵抗分割器全体の電圧降下にしたがって、前記プロセッサが、前記抵抗分割器に提供される電圧を制御する［１１］記載の呼気分析器。
［１３］呼気サンプル中の成分を検出する呼気分析器において、
（ａ）前記呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを備え、内部の空洞の境界を限定しているハウジングと、
（ｂ）前記空洞内に配置され、前記呼気サンプルの前記成分を感知する金属酸化物センサと、
（ｃ）前記センサと一体に形成されている温度制御システムと、
（ｄ）前記センサに動作可能に接続され、前記センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る制御装置とを具備し、
前記温度制御システムは、正の温度係数を有する金属抵抗器を備え、前記金属抵抗器は、前記センサを予め定められた温度に加熱して、前記センサの前記温度を感知するように構成され、閉ループ制御回路は、前記金属抵抗器を選択的に制御し、前記金属抵抗器は、前記閉ループ制御回路と一体に形成され、前記閉ループ制御回路は、前記ハウジング内の前記呼気サンプルの流量を測定するように構成されている呼気分析器。
［１４］前記制御回路は、演算増幅器に動作可能に接続されているブリッジ回路を含む［１３］記載の呼気分析器。
［１５］前記ブリッジ回路は４つの抵抗器を有し、前記金属抵抗器は前記抵抗器の１つとしてアクトする［１４］記載の呼気分析器。
［１６］前記制御回路は、抵抗分割器を制御するプロセッサを含み、前記抵抗分割器は、シャント抵抗器と直列に接続されている前記金属抵抗器を有する［１３］記載の呼気分析器。
［１７］前記抵抗分割器全体の電圧降下にしたがって、前記プロセッサが、前記抵抗分割器に提供される電圧を制御する［１６］記載の呼気分析器。

Claims (17)

1. 呼気サンプル中の成分を検出する呼気分析器において、
   （ａ）前記呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを備え、内部の空洞の境界を限定しているハウジングと、
   （ｂ）前記空洞内に配置され、前記呼気サンプルの前記成分を感知するセンサと、
   （ｃ）前記センサに関係し、前記ハウジング内の前記呼気サンプルの流量を測定するアネモメータ回路と、
   （ｄ）前記センサに動作可能に接続され、前記センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る制御装置とを具備する呼気分析器。
2. 前記アネモメータ回路は、前記センサと一体に形成されている温度制御システムを備え、前記温度制御は、前記センサを予め定められた温度に加熱して、前記センサの前記温度を感知するように構成されている抵抗温度デバイスを含む請求項１記載の呼気分析器。
3. 前記センサは、基板上に蒸着されている金属酸化物を備えている請求項２記載の呼気分析器。
4. 前記金属酸化物は、三酸化タングステンを含む請求項３記載の呼気分析器。
5. 前記基板は、酸化アルミニウムを含む請求項３記載の呼気分析器。
6. 前記温度制御システムは、前記基板上に蒸着されている白金メタライゼーションを備える請求項３記載の呼気分析器。
7. 前記金属酸化物は前記基板の第１の側面上に蒸着され、前記白金メタライゼーションは前記基板の第２の側面上に蒸着されている請求項６記載の呼気分析器。
8. 前記温度制御システムは、前記抵抗温度デバイスを選択的に制御する閉ループ制御回路を備える請求項２記載の呼気分析器。
9. 前記制御回路は、演算増幅器に動作可能に接続されているブリッジ回路を含む請求項８記載の呼気分析器。
10. 前記ブリッジ回路は４つの抵抗器を有し、前記抵抗温度デバイスは前記抵抗器の１つとしてアクトする請求項９記載の呼気分析器。
11. 前記制御回路は、抵抗分割器を制御するプロセッサを含み、前記抵抗分割器は、シャント抵抗器と直列に接続されている前記抵抗温度デバイスを有する請求項８記載の呼気分析器。
12. 前記抵抗分割器全体の電圧降下にしたがって、前記プロセッサが、前記抵抗分割器に提供される電圧を制御する請求項１１記載の呼気分析器。
13. 呼気サンプル中の成分を検出する呼気分析器において、
    （ａ）前記呼気サンプルを受け取る入口開口部と、出口開口部とを備え、内部の空洞の境界を限定しているハウジングと、
    （ｂ）前記空洞内に配置され、前記呼気サンプルの前記成分を感知する金属酸化物センサと、
    （ｃ）前記センサと一体に形成されている温度制御システムと、
    （ｄ）前記センサに動作可能に接続され、前記センサによって感知された呼気成分の情報を受け取る制御装置とを具備し、
    前記温度制御システムは、正の温度係数を有する金属抵抗器を備え、前記金属抵抗器は、前記センサを予め定められた温度に加熱して、前記センサの前記温度を感知するように構成され、閉ループ制御回路は、前記金属抵抗器を選択的に制御し、前記金属抵抗器は、前記閉ループ制御回路と一体に形成され、前記閉ループ制御回路は、前記ハウジング内の前記呼気サンプルの流量を測定するように構成されている呼気分析器。
14. 前記制御回路は、演算増幅器に動作可能に接続されているブリッジ回路を含む請求項１３記載の呼気分析器。
15. 前記ブリッジ回路は４つの抵抗器を有し、前記金属抵抗器は前記抵抗器の１つとしてアクトする請求項１４記載の呼気分析器。
16. 前記制御回路は、抵抗分割器を制御するプロセッサを含み、前記抵抗分割器は、シャント抵抗器と直列に接続されている前記金属抵抗器を有する請求項１３記載の呼気分析器。
17. 前記抵抗分割器全体の電圧降下にしたがって、前記プロセッサが、前記抵抗分割器に提供される電圧を制御する請求項１６記載の呼気分析器。

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