JP3902489B2 - ガスクロマトグラフ装置及び呼気成分分析装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスクロマトグラフ装置及びそれを用いた呼気成分分析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガスクロマトグラフ装置は、ガス中の成分の定性・定量分析に広く用いられており、これは被測定ガスをキャリアガスと共に、充填材が充填されているガス分離カラム1に導入し、被測定ガス中に含まれる成分がガス分離カラム1中の充填材との相互作用によるリテンションタイム差により分離され、この分離されたガス中成分をガス分離カラム1から導出し、熱伝導度検出器(TCD)や水素炎イオン化検出器(FID)等の検出器14にて検出することにより、クロマトグラムが得られるものである。
【0003】
このとき、ガス分離カラム1におけるガス中成分のリテンションタイムは温度に依存するため、ガス分離カラム1は恒温槽30に配置されて一定温度に加熱保持され、これによりガス分離カラム1中でのガス中成分のリテンションタイムを一定に保って、正確な測定が行われるようにしている。
【0004】
図11はこのような従来のガスクロマトグラフ装置6の一例を示すものであり、ガスボンベ7からガス流路8を介して供給されるキャリアガスが流量切替器9にて流量調整された後に、流量センサ10にて流量を検出し、更に被測定ガスのガス注入口11から導入される被測定ガスと混合され、ガス分離カラム1に導入される。
【0005】
ガス分離カラム1は恒温槽30内に配設されており、一定温度に加熱保持されている。そしてガス分離カラム1から導出されたガスは検出器14にて検出されて、クロマトグラムが得られる。
【0006】
前記の恒温槽30は、ハウジング内にヒータ31とファン32とを設け、更にこのハウジングに開口量が調整可能な吸気口33及び排気口34とを設けて構成されるものであり、ガス分離カラム1を加熱昇温する場合にはヒータ31に対して通電すると共にファン32を回転させてヒータ31により加熱された空気をガス分離カラム1に送り、ヒータ31への通電量や吸気口33と排気口34の開口量を調整することにより温度調整を行うものである。またガス分離カラム1の冷却時には吸気口33と排気口34の開口量を最大にしてファン32を回転させ、恒温槽30内に外気を流通させるものである。
【0007】
従来のガスクロマトグラフ装置では、ガス分離カラム1を一定温度に加熱保持するため前記のような恒温槽30が設けられており、このような構成の恒温槽30は小型化が困難であって、装置全体も大型化してしまうものであった。
【0008】
一方、医療分野における呼気中の成分の分析による疾病の発見や治療効果の確認のために、ガスクロマトグラフ装置の導入が検討されており、このため小型化が可能なガスクロマトグラフ装置が要望されている。
【0009】
これに対応して本発明者らは、図12に示すように外面にラバー状のヒータ2を密接して配設して構成したガス分離カラム1を既に提案している。このガス分離カラム1はステンレス、銅等の熱伝導性の高い金属にて形成された外筒1aと、この外筒1a内に内挿された、例えばテフロン(R)からなる内筒1bの2重筒体から形成されており、内筒1b内には固定相となる充填材を充填している。この充填材は検出対象の被測定ガスやキャリアガスの種類に応じた適宜のものが用いられる。ラバー状のヒータ2はシリコーンラバーシート等の絶縁性ラバーにて抵抗体3を絶縁したフレキシブルなヒータであり、抵抗体3がガス分離カラム1の外周面に一端側から他端側に亘って螺旋状に周回するようにして、ガス分離カラム1の外面に密着して配設される。また、このガス分離カラム1には熱電対からなる温度センサ4が設けられており、この熱電対はポリフッ化エチレン樹脂(テフロン(R)等)やガラスウール等の絶縁材にて絶縁被覆された状態でガス分離カラム1の外面に配設され、この温度センサ4にてガス分離カラム1の温度を検知するようにしている。
【0010】
このガス分離カラム1を用いたガスクロマトグラフ装置6の例を図13に示す。この図13では、ガス分離カラム1の近傍に冷却用のファン12が配設される。
【0011】
またガスクロマトグラフ装置6内にはカラム加熱温度調整盤(図示せず)における設定動作に従って動作する温度制御器13が設けられており、前記の温度センサ4による検知結果は温度制御器13に入力され、またヒータ2における通電量や、冷却用ファン12の駆動は、温度センサ4による検知結果に基づいて温度制御器13にて制御される。
【0012】
この図13に示されるガスクロマトグラフ装置6の動作を次に説明する。まず電源を投入して測定動作の開始を設定し、ガスボンベ7からガス流路8内にキャリアガスを供給すると共にガス供給口(以下ガス注入口と言う)11から被測定ガスを注入すると、ガス流路8に供給されたキャリアガスの流量がニードルバルブのような流量調整器9にて調整され、流量計10による検知によりキャリアガスの流通とその流量が確認された後に、ガス注入口11から供給された被測定ガスがキャリアガスと混合される。この混合ガスはガス分離カラム1に導入されて、ガス分離カラム1内部の固定相を通過することにより固定相との相互作用によってガス中成分が分離されて、ガス分離カラム1から導出される。次いで、ガス分離カラム1から導出されたガス中成分が検出器14にて検出され、この検出情報が制御部15に入力されて解析され、クロマトグラムが得られるものであり、またこの検出結果が表示部16にて表示されるものである。
【0013】
この測定動作中においては、ガス分離カラム1は温度制御器13による制御により、所定の温度となるようにヒータ2への通電がなされて、加熱される。このとき温度制御器13は温度センサ4による検知結果を基にして、ヒータ2への通電量を制御し、また必要に応じてファン12を駆動することにより、ガス分離カラム1を所定の温度に加熱保持する。このため、ガス分離カラム1におけるガス中成分のリテンションタイムを一定に保って、正確な測定が行われる。
【0014】
前記のように図13で示すガスクロマトグラフ装置6に用いるガス分離カラム1は前記のようなヒータ2にて加熱保持されるされるため、従来における恒温槽30のような大がかりな装置構成が必要とされなくなり、ガス分離カラム1を一定温度に加熱保持するための加熱手段の構成を小型化して、装置全体の小型化が可能となるものである。
【0015】
ところで、前記ガスクロマトグラフ装置6はキャリアガスとしてガスボンベ7から加圧されたキャリアガスをガス分離カラム1へ送り込む構成である。
【0016】
一方高圧ボンベが不要で小型で取り扱い易い装置とするためにキャリアガスとして空気を用いた呼気分析等に用いるガスクロマトグラフ装置6がある。その一例を図14に示す。このガスクロマトグラフ装置6では、流量調整器9の上流側のガス流路8にエアーポンプPを図13で破線で示すようにガス流路8の途中に設けるとともにガス流路8の端部を大気に連通させ、エアーポンプPによって空気を、ガス流路8を介して吸い込んで加圧し、その加圧した空気からなるキャリアガスを流量調整器9を介してガス分離カラム1へ圧送するようになっている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにキャリアガスとして大気の空気を用いる場合、吸い込む空気中に雑ガスが短期間に混入した場合、例えばガスセンサからなる検出器14を用いた場合、図15(a)に示すように検出器14の出力のベースライン上に単発的な出力レベルの増加が見られる。また吸い込む空気中に比較的長期に雑ガスが混入している場合には、図15(b)に示すようにベースラインが長期間に亘り上昇してしまう。更に大気(雰囲気)中が常時汚れている場合には、ベースラインの上限変動が図15(c)に示すように常時起きることになる。
【0018】
このような検出器14の検出出力のベースラインの変動は、安定した定性・定量分析が行えないことになり、信頼性が得られないという問題があった。
【0019】
本発明は、前記の問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは空気をキャリアガスとして用いるガスクロマトグラフ装置において、検出器の検出出力のベースラインを安定化させ、信頼性の高い測定が行えるガスクロマトグラフ装置及びそれを用いた呼気成分分析装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、ガス成分に応じて流動遅延を生じさせる部材を充填したガス分離カラムと、空気をキャリアガスとして前記ガス分離カラムの吸気側からガス分離カラム内にガス流路を介して圧送するエアーポンプと、前記エアーポンプと前記ガス分離カラムとの間の前記ガス流路に設けられ、該ガス流路内の前記キャリアガス中に検出対象ガス成分を含む被測定ガスを供給するガス供給口と、前記ガス注入口の上流側に設けられ、前記エアーポンプが前記ガス分離カラムへ供給する単位時間当たりのキャリアガス量に比して十分大きな所定量のキャリアガスを保持するバッファタンクと、前記ガス分離カラムの排気側に設けられ、順次ガス成分を検出する検出手段とを備え、、前記バッファタンクの吸気側を大気に開放し、排気側を前記エアーポンプの吸気側に連結するとともに、前記エアーポンプが前記ガス分離カラム側へ供給する必要キャリアガス流量を超える余剰キャリアガスを前記バッファタンクへ戻す帰還用ガス流路を前記エアーポンプの排気側と前記バッファタンクとの間に設けていることを特徴とする。
【0023】
請求項2の発明では、請求項1の発明において、ガス吸着物質やガス分解触媒の何れか一方若しくは両方をガス浄化物質として用いているガス浄化装置を前記ガス供給口より上流側のガス流路に設けていることを特徴とする。
【0024】
請求項3の発明では、請求項1又は2の発明において、前記ガス供給口の上流近傍のガス流路若しくは前記検出手段の下流近傍のガス流路内に、流量を検出する流量センサを備え、該流量センサの検出出力の変化に基づいて被測定ガスの供給を検出する手段を備えていることを特徴とする。
【0025】
請求項4の発明では、請求項3の発明において、ガス分離カラムに圧送するキャリアガスの流量を、被測定ガスの供給検出後にガス分離効率の向上や分析時間を短縮するように変化させる手段を備えていることを特徴とする。
【0026】
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかのガスクロマトグラフ装置を用い、前記被測定ガスが呼気ガスであって、既知の口臭に対応するガス成分のリテンションタイムと前記検出手段の検出出力のピークと、該検出出力のピークに対応する各ガス成分の濃度データとを登録し、この登録データと、前記検出手段の検知出力とを照合して前記口臭に対応するガス成分の定性定量測定を行う手段を備えていることを特徴とする。
【0027】
請求項6の発明は、請求項5の発明において、呼気中の不変成分のリテンションタイムの変動量を基準として、検出対象の前記口臭に対応するガス成分のリテンションタイムの変動量を補正することを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
【0029】
(実施形態1)
図1は本実施形態のガスクロマトグラフ装置6の流路構成図を示しており、本実施形態では大気に連通した小孔からなる吸気口20aを開口するととに、排気口20b及び帰還口20cとを開口したボトル状のバッファタンク20と、前記排気口20bにガス流路21を介して吸気側を接続したエアーポンプPと、エアーポンプPによりバッファタンク20を介して大気より吸気され加圧された空気がキャリアガスとしてガス流路22を介して圧送されてくるガス分離カラム1と、このエアーポンプPの排気側からガス分離カラム1の吸気側までのガス流路22の間に挿入されたガス浄化装置23と、ニードルバルブからなる流量調整器24と、ガス流路22内の圧力変化を検出するために設けた流量センサ25と、ガス分離カラム1の吸気側に設けられ、被測定ガスをキャリアガス内に注入して供給するガス供給口(以下ガス注入口と言う)26と、エアーポンプPの排気側からガス浄化装置23までのガス流路22の設けられた分岐部27から流速を制御するスピードコントローラ28を介してバッファタンク20の帰還口20cに連結された帰還用ガス流路29とで流路を構成し、ガス分離カラム1の大気に連通する排気口内に半導体ガスセンサからなる検出器30を備えている。
【0030】
ここでガス分離カラム1に流すキャリアガスは10cc/min程度であるので、本実施形態では、バッファタンク20として流量に比して十分大きな容量、例えば1000cc程度のタンクを用い、大気から取り入れた空気をバッファタンク20内の空気で希釈することにより検出器30の検出出力のベースラインの変動を抑えるようになっている。
【0031】
ガス浄化装置23は、雰囲気中の高濃度の雑ガスや長期的に亘り存在したり、大気中に含まれる雑ガスがバッファタンク20で希釈されきれない場合に、これら雑ガスを除去するためのものであって、活性炭、シリカゲルなどのガス吸着物質、酸化触媒などのガス分解触媒の一方或いは両方を用いている。特にガス分解触媒としては白金或いは白金パラジュームのような貴金属触媒を担持した燃焼触媒(ヒータなどで150℃〜200℃に加熱する)を用い、ハニカム構造、粒状などその構造は何でも良い。尚ガス吸着物質を単独で用いた場合には、図1の位置に限定されず、バッファタンク20とエアーポンプPとの間やバッファタンク20の上流側に設けても良い。またガス分解触媒(燃焼触媒)を単独或いはガス吸着物質と合わせて用いる場合にはキャリアガスの流量が少ないバッファタンク20とエアーポンプPとの間の或いはガス注入口26の下流が良い。勿論ガス浄化装置23を複数箇所に設けても良い。
【0032】
一方ガス分離カラム1は上述した図12に示す構造のものを用いてガスクロマトグラフ装置6の小型化を図っている。
【0033】
図2は本実施形態の回路構成図を示しており、このブロックでは電源部31と、カラムヒータ制御部32と、演算処理部33と、表示部34と、流量測定部35とからなり、電源部31は電源スイッチSWがオンされると、AC電源からエアーポンプPの駆動用電源電圧と、各部33〜35の動作用電源電圧+Vとを生成する機能を備えている。
【0034】
カラムヒータ制御部32は、ガス分離カラム1の巻装しているヒータ2の温度をサーミスタからなる温度センサ36の検出温度に基づいてPID部32aが位相制御部32bを通じてヒータ2の通電電力を制御し、ガス分離カラム1の温度を予め設定した所定温度に保つようになっている。
【0035】
演算処理部33は、流量センサ25の検出出力を流量計測部35から取り込み、この検出出力に基づいて流量変化を検出してこの検出によりガス注入口26からの被測定ガスの注入タイミングの検出を行う判定処理機能及び流量センサ25の検出出力によってガス流路22内のキャリアガスの流量を計算する演算機能と、ガスセンサからなる検出器30のヒータ30aの通電を制御して検出器30の温度を検出器30の感ガス体のヒートクリーニングのための高温期間と感ガス体の検出出力を取り込むための低温期間とを交互に設定する制御機能と、低温期間で取り込んだ検出出力と注入タイミングの検出とに基づいて検出ガス成分の分析及び定量決定を行う分析処理機能と、ガス分離カラム1の温度を温度センサ36の検出信号より求める機能とを備えるとともに、表示部34に表示データ送出する機能を備えている。
【0036】
表示部34は液晶表示器とコントローラから構成され、演算処理部33からの表示データによって、キャリアガスの流量、分析処理機能によって求められた検出ガス成分の分析結果や定量値、更にガス分離カラム1の温度を表示するようになっている。
【0037】
流量センサ25は、負特性サーミスタと白金コイルとを備えた風速センサを用いて構成しており、この流量センサ25をガス流路22内に臨ませて、白金コイルに電圧を印加して加熱し、加熱されているガス流路22内の温度を負特性サーミスタで検知するもので、一定量のキャリアガスがガス流路22内に流れているときには、負特性サーミスタが検知する温度は一定温度になるが、流量が変化すると、つまり流速が変化すると検知温度が変化し、またその後流量が安定すると流量(流速)に対応した一定温度に保たれるもので、その検知出力は流量計測部35でA/D変換された後、演算処理部33に取り込まれ、演算処理部33はその検知温度から流量に換算することでキャリアガスの流量を監視するようになっている。
【0038】
而して電源スイッチSWをオンして、ガスクロマトグラフ装置6を動作させると、エアーポンプPによってバッファタンク20を介して大気より空気を吸気し、この吸気した空気をキャリアガスとして分岐路27を介してガス流路22側に流量調整器24で調整された流量分を圧送する。
【0039】
そして余剰の空気たるキャリアガスはスピードコントローラ28及び帰還用ガス流路29を介してバッファタンク20に戻される。
【0040】
さてガス流路22側に送られるキャリアガスはガス浄化装置23を通ることで、バッファタンク20で希釈しきれない雑ガス成分が除去され、清浄なキャリアガスとして流量調整器24を介してガス分離カラム1へ送られ、最終的には大気に放出される。
【0041】
キャリアガスの流量は上述の流量センサ25によって常時検出されており、演算処理部33はこの流量センサ25の検知出力に基づいて、上述のように流量に換算し、その換算結果を表示部34により表示する。
【0042】
このようにしてキャリアガスをガス分離カラム1内へ送っている状態で、ガス注入口26に検出対象ガス成分を含む被測定ガスを注入する打ち込み操作を行うと、被測定ガスがガス流路22内に送られることで、瞬間的にガス流路22内の流速(流量)が瞬間的に減少することになる。
【0043】
この瞬間的な減少によって流量センサ25の負特性サーミスタの検知温度が瞬間的に上昇することになる。この瞬間的な検知温度の変化は図3に示す流量センサ25の検知出力Aのレベルと予め設定している基準レベルLとの比較により演算処理部33で検知され、この検知されたタイミングで被測定ガスが注入されたと判断し、このタイミングに基づいて検知器30で検出されるガス成分のリテンションタイムを計測する。
【0044】
つまり従来作業者が被測定ガスの注入のタイミング検出を作業者が手動スイッチの操作で行っていたのを、本実施形態では自動化することで、正確な検出が行えるようになっている。
【0045】
ここで本実施形態のガスクロマトグラフ装置6を例えば呼気成分分析装置として用いるものとする。この場合呼気ガスたる被測定ガスに含まれる検出対象ガスのガス種(糖尿病、肝臓病、アルコール中毒治療剤の投薬中等人それぞれに応じてH2S,CH3SH,(CH3)2S)は決まっているので、予め検出対象ガスに対する検出器30の検出出力の変化値と、ガス濃度換算とを示す検量線データ(図4参照)及び、検出器30の検出信号波形のピーク時の検出信号を「1」としたときのピーク形状データたる規格化曲線データ(図5参照)とを演算処理部33のメモリ33aに登録しておく。
【0046】
尚図4では横軸にガス濃度(ppb)、縦軸を検出器30の出力変化(mV)としたとき、Y=aX^bで表される。また図4中、直線IはH2S,直線IIはCH3SH,直線IIIは(CH3)2Sを示す。
【0047】
また図5のピーク曲線(i)は人であれば誰でも呼気中に含むCO2 やO2のような不変成分(呼気のバックグランドとなる成分)、ピーク曲線(ii)はH2S、ピーク曲線(iii)はCH3SH,ピーク曲線(iv)は(CH3)2Sに対応し、夫々のピークになる時間がリテンションタイムとなる。
【0048】
従って、演算処理部33は、ガス分離カラム1から出てくるガスを検出する検出器30の検出出力から、前記ガス注入タイミングからそのピークの発生タイミングまでの時間を測定することで当該検出ガス成分のリテンションタイムを計測するとともに、そのリテンションタイムと検出されたピークの波形形状をメモリ33aに登録してあるデータと照合して検出ガス成分を判定し、またそのときの検出出力のピーク値から検出ガス成分の濃度(定量値)を判定し、その決定結果を表示部34で表示するのである。
【0049】
図6は本実施形態のガスクロマトグラフ装置6を用いた前記呼気ガス内の口臭に対応するガス成分のガスクロマトグラフの一例を示しており、図6中▲1▼は測定データ、▲2▼は呼気のバックグランドとなる分離曲線、▲3▼はH2Sの分離曲線、▲4▼はCH3SHの分離曲線であり、当該測定データ中には(CH3)2Sは存在しない。そして図7はその測定結果を示す表示部34での表示例であり、この場合ガス種と、検出器30の検出出力の変化(mV)と、ガス濃度を夫々表示している。
【0050】
尚ガス濃度換算は検出出力のピーク高さによらず、ピーク波形の面積から濃度を算出するようにしても良い。
【0051】
ところでキャリアガスの流量が何らかの原因で変化した場合、リテンションタイムが変動し、分析処理などが不確かとなる。
【0052】
そこで検出器30の検出出力のピークが最初に発現するガス成分が、CO2,O2 等の誰でも呼気中に含む不変成分であることに着目し、このガス成分のリテンションタイムを基準として、その後に発現する検出出力のピークに対応するリテンションタイムが前記基準とどれだけずれているかを演算処理部33で計算し、その計算結果に基づいて上述のH2S,CH3SH,(CH3)2Sのリテンションタイムを補正することで、キャリアガスの流量変動による影響を除去するようにしても良い。
【0053】
(参照形態1)
前記実施形態1ではエアーポンプPの上流側にバッファタンク20を設け、余剰空気をバッファタンク20に帰す構成であったが、本参照形態は図8に示すようにバッファタンク20を流量調整器24とガス注入口26との間のガス流路22内に挿入し、エアーポンプPは吸気側から直接空気を吸い込み、吸い込んだ空気を流量調整器24で流量を調整した後キャリアガスとしてバッファタンク20を介してガス分離カラム1へ送り込むようにしたものである。尚エアーポンプPの吸気能力が大きい場合には余剰空気を大気へ排出するようにする。またバッファタンク20をエアーポンプPの上流側に設けても勿論良い。
【0054】
その他の構成は実施形態1に準ずるものであるので、図示及び説明を省略する。
【0055】
(実施形態2)
ところで、上述のリテンションタイムはキャリアガス流量に依存するので、当然キャリアガスの流量が多いほど早くなり、またガス成分によってはガス分離カラム1から出てくる時間が大変遅いものがある。このような場合時間がかかると共に検出出力のピークがブロードになって濃度換算が不正確になる。
【0056】
そこで本実施形態ではリテンションタイムの遅いガス種の検出時間を早く、また検出出力のピークを鋭くするために、前記のガス注入検出時から所定のパターンでキャリアガスの流量を増加させる制御を行うようにしたものである。
【0057】
図9は本実施形態における流路構成図であり、流量を調整する流量調整器24aと電磁弁37aとを挿入した流路22aと、流量を調整する流量調整器24bと電磁弁37bとを挿入した流路22bとを並行させるようにガス流路22内に設け、一方の流路22aを被測定ガス注入前の所定のキャリアガス流量を流す流路として用い、他方の流路22bを被測定ガス注入後のキャリアガス増加用の流路として用いるようにしている。そして予め夫々の流量調整器24a,24bを所定の流量となるように調整し、演算処理部33は通常時には電磁弁37aを開成、電磁弁37bを閉成制御し、被測定ガス注入検出時においてはメモリ33aに予め登録している流量変化パターンに沿って電磁弁37aを閉成するとともに電磁弁37bを開成させてキャリアガスの流量を制御するようになっている。
【0058】
尚流路22a、22bをバッファタンク20とエアーポンプPとの間のガス流路21に挿入しても良い。
【0059】
またエアーポンプPの印加電圧を制御して大気からの空気吸気量を増加させるとともに、流量調整器24を電気的に制御できるニードルバルブに置き換え、この流量調整器24の流量調整量を切り替えるようにしても良い。この場合エアーポンプPの印加電圧をインバータ装置などによって徐々に上げるようにすれば、キャリアガスの流量を徐々に上昇させることもできる。
【0060】
尚本実施形態の構成は、前記実施形態1に準ずるものであるので、その他の構成の図示及び説明を省略する。
【0061】
(参照形態2)
前記各実施形態1、2或いは参照形態1はバッファタンク20を用いることを前提とするが、図10に示すようにゴム引きの袋等の容量可変の袋状のタンク40に予め清浄なキャリアガス用空気を封入しておき、ガスクロマトグラフ装置6を使用するに当たり、袋状タンク40の排気口に設けた接続部40aをガス流路22の一端に設けた被接続部に接続することで袋状タンク40内とガス流路22側とを連通させ、この袋状タンク40内の空気をガス分離カラム1の排気側に設けた吸引用のエアーポンプPでガス分離カラム1内に被測定ガスとともに吸引するようにした点に本参照形態であり、例えば被測定ガスが雰囲気の空気であるような分析装置を構成する。
【0062】
ここでガス供給口(以下ガス吸引口と言う)26’は電磁弁38を介してガス流路22に連通するように設けられており、大気中の含有ガスの成分を検出する場合にはガス吸引口26’は雰囲気に開口しており、電磁弁38を手動スイッチ等の投入で開くことで負圧となっているガス流路22内に被測定ガスたる雰囲気の空気が吸引され、キャリアガスとともにガス分離カラム1内へ供給される。
【0063】
一方袋状タンク40の接続部40aはガス流路22に接続しない状態では排気口が閉成されて内部の空気が外に漏れず、接続されたときに上記のように連通する開閉弁構造を備えており、ガスクロマトグラフ装置6を使用しない状態ではタンク40は取り外しておくようになっている。
【0064】
尚前記構成以外は実施形態1、2或いは参照形態1の構成を用いれば良いので、ここでは図示及び説明を省略する。
【0065】
また本参照形態のガスクロマトグラフ装置6は大気の含有ガスの検出に用いるものであるが、呼気成分分析装置として用いる場合には、被測定ガス(呼気)袋などにいれてガス吸引口26’に連通連結させておけば良い。
【0066】
尚上述した各実施形態のガスクロマトグラフ装置6は、呼気成分分析装置或いは雰囲気の空気以外にもガス成分が予め判るような被測定ガスを対象とする成分分析装置にも利用することができるのは勿論で、前記用途に限定されるものではない。
【0067】
【発明の効果】
請求項1の発明は、ガス成分に応じて流動遅延を生じさせる部材を充填したガス分離カラムと、空気をキャリアガスとして前記ガス分離カラムの吸気側からガス分離カラム内にガス流路を介して圧送するエアーポンプと、前記エアーポンプと前記ガス分離カラムとの間の前記ガス流路に設けられ、該ガス流路内の前記キャリアガス中に検出対象ガス成分を含む被測定ガスを供給するガス供給口と、前記ガス注入口の上流側に設けられ、前記エアーポンプが前記ガス分離カラムへ供給する単位時間当たりのキャリアガス量に比して十分大きな所定量のキャリアガスを保持するバッファタンクと、前記ガス分離カラムの排気側に設けられ、順次ガス成分を検出する検出手段とを備えているので、エアーポンプで吸気する空気からなるキャリアガス中に雑ガス成分が含まれていてもバッファタンクによって雑ガス成分を希釈してガス分離カラムへ送ることができ、そのため雑ガスによって起きる検出手段の検出出力のベースラインの変動を抑制することができ、ベースラインの変動による成分分析への影響を少なくして信頼性の高い測定が行えるガスクロマトグラフ装置を提供できる。
また、前記バッファタンクの吸気側を大気に開放し、排気側を前記エアーポンプの吸気側に連結するとともに、前記エアーポンプが前記ガス分離カラム側へ供給する必要キャリアガス流量を超える余剰キャリアガスを前記バッファタンクへ戻す帰還用ガス流路を前記エアーポンプの排気側と前記バッファタンクとの間に設けているので、ガス分離カラムへ送り込むキャリアガスの流量に比して大きな吸気量を持つ汎用の安価なエアーポンプを利用することが可能となる。
【0070】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、ガス吸着物質やガス分解触媒の何れか一方若しくは両方をガス浄化物質として用いているガス浄化装置を前記ガス供給口より上流側のガス流路に設けているので、雰囲気中に高濃度の雑ガスが含まれる場合や、長期的に雑ガスが雰囲気中に存在し、バッファタンクでも希釈しきれない場合にあっても、キャリアガスに残留している雑ガスを確実に除去することができ、その結果これら雑ガスによってベースラインが変動するのを防止できる。
【0071】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記ガス供給口の上流近傍のガス流路若しくは前記検出手段の下流近傍のガス流路内に、流量を検出する流量センサを備え、該流量センサの検出出力の変化に基づいて被測定ガスの供給を検出する手段を備えているので、リテンションタイムを決める基準となるガス注入のタイミングの検出を自動的に行え、その結果被測定ガスのガス成分のリテンションタイムを確実に決定でき、その結果ガス成分の分析を信頼性の高いものとすることができる。
【0072】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、ガス分離カラムに圧送するキャリアガスの流量を、被測定ガスの供給検出後にガス分離効率の向上や分析時間を短縮するように変化させる手段を備えているので、リテンションタイムが遅いガス成分であっても、検出時間を早くして検出出力のピークを鋭いものとし、濃度換算を正確にすることができる。
【0073】
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかのガスクロマトグラフ装置を用い、前記被測定ガスが呼気ガスであって、既知の口臭に対応するガス成分のリテンションタイムと前記検出手段の検出出力のピークと、該検出出力のピークに対応する各ガス成分の濃度データとを登録し、この登録データと、前記検出手段の検知出力とを照合して前記口臭に対応するガス成分の定性定量測定を行う手段を備えているので、上記請求項1乃至6の効果を奏するガスクロマトグラフ装置よって、呼気のガス成分の分析を行うことができる呼気成分分析装置を提供できる。
【0074】
請求項6の発明は、請求項5の発明において、呼気中の不変成分のリテンションタイムの変動量を基準として、検出対象の前記口臭に対応するガス成分のリテンションタイムの変動量を補正するので、キャリアガスの流量変動があっても、呼気中のガス成分のリテンションタイムを補正することができ、その結果これら呼気中のガス成分の分析が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の流路構成図である。
【図2】同上の回路構成図である。
【図3】同上の被測定ガス注入検出の説明図である。
【図4】同上に用いる検量線の説明図である。
【図5】同上に用いる規格化曲線の説明図である。
【図6】同上を用いた呼気成分分析装置における測定例のクロマトグラフである。
【図7】同上の測定例の測定結果の表示例図である。
【図8】本発明の参照形態1の流路構成図である。
【図9】本発明の実施形態2の流路構成図である。
【図10】本発明の参照形態2の流路構成図である。
【図11】従来例のガスクロマトグラフ装置の構成図である。
【図12】ガス分離カラムの一例の斜視図である。
【図13】図12のガス分離カラムを用いた別の従来例のガスクロマトグラフ装置の構成図である。
【図14】図12のガス分離カラムを用いた他の従来例のガスクロマトグラフ装置の構成図である。
【図15】同上の課題の説明図である。
【符号の説明】
P エアーポンプ
1 ガス分離カラム
20 バッファタンク
21、22 ガス流路
23 ガス浄化装置
24 流路調整器
25 流量センサ
26 ガス注入口
27 分岐路
28 スピードコントローラ
29 帰還用ガス流路
30 検知器
Claims (6)
- ガス成分に応じて流動遅延を生じさせる部材を充填したガス分離カラムと、空気をキャリアガスとして前記ガス分離カラムの吸気側からガス分離カラム内にガス流路を介して圧送するエアーポンプと、前記エアーポンプと前記ガス分離カラムとの間の前記ガス流路に設けられ、該ガス流路内の前記キャリアガス中に検出対象ガス成分を含む被測定ガスを供給するガス供給口と、前記ガス注入口の上流側に設けられ、前記エアーポンプが前記ガス分離カラムへ供給する単位時間当たりのキャリアガス量に比して十分大きな所定量のキャリアガスを保持するバッファタンクと、前記ガス分離カラムの排気側に設けられ、順次ガス成分を検出する検出手段とを備え、前記バッファタンクの吸気側を大気に開放し、排気側を前記エアーポンプの吸気側に連結するとともに、前記エアーポンプが前記ガス分離カラム側へ供給する必要キャリアガス流量を超える余剰キャリアガスを前記バッファタンクへ戻す帰還用ガス流路を前記エアーポンプの排気側と前記バッファタンクとの間に設けていることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
- ガス吸着物質やガス分解触媒の何れか一方若しくは両方をガス浄化物質として用いているガス浄化装置を前記ガス供給口より上流側のガス流路に設けていることを特徴とする請求項1記載のガスクロマトグラフ装置。
- 前記ガス供給口の上流近傍のガス流路若しくは前記検出手段の下流近傍のガス流路内に、流量を検出する流量センサを備え、該流量センサの検出出力の変化に基づいて被測定ガスの供給を検出する手段を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載のガスクロマトグラフ装置。
- 前記ガス分離カラムに圧送するキャリアガスの流量を、被測定ガスの供給検出後にガス分離効率の向上や分析時間を短縮するように変化させる手段を備えていることを特徴とする請求項3記載のガスクロマトグラフ装置。
- 請求項1乃至4の何れかのガスクロマトグラフ装置を用い、前記被測定ガスが呼気ガスであって、既知の口臭に対応するガス成分のリテンションタイムと前記検出手段の検出出力のピークと、該検出出力のピークに対応する各ガス成分の濃度データとを登録し、この登録データと、前記検出手段の検知出力とを照合して前記口臭に対応するガス成分の定性定量測定を行う手段を備えていることを特徴とする呼気成分分析装置。
- 呼気中の不変成分のリテンションタイムの変動量を基準として、検出対象の前記口臭に対応するガス成分のリテンションタイムの変動量を補正することを特徴とする請求項5記載の呼気成分分析装置。
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