JPH10227725A

JPH10227725A - 呼気分析装置

Info

Publication number: JPH10227725A
Application number: JP9043024A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sato; 勝彦佐藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】濃縮捕集及び濃縮分析を行う呼気分析装置に
おいて、小型化、作業性の向上等を図る。【解決手段】呼気分析装置１０は、呼気Ａを吹き込ま
せた呼気採取バッグ１２と、呼気Ａを呼気試料として吸
着する捕集管１４と、捕集管１４に対する冷却・加熱に
より呼気試料を吸着・脱離させる冷却・加熱部１６と、
冷却・加熱部１６によって脱離した呼気試料を貯留する
貯留部１８と、貯留部１８に貯留されている呼気試料を
一定量引き抜いて呼気試料に含まれる成分を検知するガ
ス検知器２０と、ポンプ２２と、呼気採取バッグ１２内
の呼気Ａを捕集管１４を通してポンプ２２で吸引する呼
気吸引流路２４と、キャリアガスＣを捕集管１４を通過
させて貯留部１８に充満させるキャリアガス流路２８
と、これらの流路の中から少なくとも一つを選択可能と
した流路切り換え部３２とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野、健康産
業、飲酒運転取締り、麻薬捜査等において、呼気中に含
まれる成分を分析する呼気分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平６−５８９１９号公
報に記載されているように、被検者の呼気を採取して分
析を行う呼気分析装置が開発されている。呼気分析装置
は、例えば、医療分野における臨床検査用の呼気分析や
患者の病態の監視、産業分野における作業環境の測定や
室内環境の測定、警察分野における飲酒運転取締まりや
麻薬取締まり、消防分野における火災原因調査、健康産
業分野における健康管理等、広範な分野にて使用される
ものである。

【０００３】この呼気分析装置は、ガスクロマトグラフ
ィーを用いたものであり、装置本体に付設され外周部が
ヒータで被覆された長さ1.5m程度の呼気採取管と、呼気
採取管の端部に四方電磁バルブを介してそれぞれ接続さ
れた二本のキャリアガス流路と、この四方電磁バルブに
接続された空気ボンベと、各キャリアガス流路の一部に
設けられたサンプル計量部とを備えている。

【０００４】この各サンプル計量部の下流側には、三方
電磁バルブ及び排気管を介して接続された呼気導入用ポ
ンプ（吸引ポンプ）が装備されている。また、前述した
各三方電磁バルブに各々並列に且つ相互に独立して接続
された、二つの分離カラム等を備えている。

【０００５】そして、被検者から呼気を採取して分析を
行う場合には、被検者が呼気採取管の内部へ呼気を吐出
すると、呼気採取管へ吐出された呼気が呼気導入用ポン
プにより装置外部へ排出される一方、呼気の一部が呼気
試料として各サンプル計量部に充満する。次いで、各サ
ンプル計量部に空気ボンベからキャリアガスを送り込む
と、各計量部に充満している呼気試料が各分離カラムへ
送り込まれた後、各呼気試料は、各成分ガスの保持時間
の違いにより分離される。この後、所定の演算処理によ
り呼気分析が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、糖尿病や動脈
硬化などでは脂質過酸化によりペンタンの呼気中濃度が
増加するが、その濃度値は高々pg/mL オーダである。と
ころが、従来の呼気分析装置では、例えば、分析できる
成分の限界がng/mL オーダであるので、ペンタン等のpg
/mL オーダの低濃度成分は分析することができないとい
う問題があった。

【０００７】この問題を解決するために、本発明者は、
呼気試料を濃縮して分析するという新しい呼気分析装置
を考え出した。この呼気分析装置は、呼気採取バッグ内
の呼気を呼気試料として捕集管に濃縮し（以下、「濃縮
捕集」という。）、続いてその捕集管に対して加熱・脱
離を行い、ガスクロマトグラフィーを用いて呼気試料を
分析する（以下、「濃縮分析」という。）ものである。

【０００８】ガスクロマトグラフィーでは、成分を分離
するカラム、分離された成分を検出する検出器、検出デ
ータを演算処理するデータ処理器等が必要となる。検出
器は、水素炎イオン化検出器や熱伝導度検出器等であ
る。データ処理器は、マイクロコンピュータ及びその周
辺装置からなり、呼気試料を注入してから各成分の分別
帯が出るまでのキャリアガスの容積（保持容量）又はそ
の時間（保持時間）により定性分析を行ない、ピーク面
積又はピーク高さから定量分析を行なう。

【０００９】しかしながら、この新らしい呼気分析装置
にも、次のような問題があった。

【００１０】．濃縮分析装置とは別に、捕集管に呼気
を濃縮するための濃縮捕集装置が必要である。そのた
め、少なくとも二台の装置が必要となるので、全体とし
て大型化及び高価格化を招く。しかも、捕集管を移し変
える際に、捕集管の脱着に手間がかかる。

【００１１】．濃縮分析では、一検体につき一本の捕
集管が必要である。したがって、大量の捕集管を必要と
する。しかも、捕集管は一本ごとに吸着剤の充填状態が
微妙に異なるため、充填状態に起因するノイズが分析精
度を低下させる。また、一度使用した捕集管を再び使用
するには、吸着剤の残留物を除去するために、捕集管に
対して加熱しながらキャリアガスを流す工程（以下、
「コンディショニング」という。）が必要となる。大量
の捕集管にコンディショニングを行うには、捕集管の脱
着も含めてたいへんな手間がかかる。

【００１２】．ガスクロマトグラフィーを用いること
から、装置の大型化及び高価格化を招く。その理由は、
カラム、恒温槽、検出器、データ処理器等は、その占め
る空間が大きく、しかも高価であるためである。

【００１３】．ガスクロマトグラフィーを用いること
から、作業が長時間化する。その理由は、恒温槽や検出
器の立ち上げ時間が長いため、及び、保持時間の差を利
用するという測定原理のためである。

【００１４】．ガスクロマトグラフィーを用いること
から、作業が複雑化する。理由(1).カラムや検出器に対
して、恒温槽の温度やキャリアガスの流量等が一定にな
るように管理する必要があるからである。理由(2).カラ
ムは、劣化による交換が必要であるとともに、分析対象
ごとに異なった種類を選定し、しかも各種類ごとに異な
る温度やキャリアガス流量にする必要があるからであ
る。理由(3).検出器は、極めて少量の成分を電気信号に
変換するという測定原理のため、清掃等を頻繁に行う必
要があるからである。

【００１５】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、濃縮捕集及び
濃縮分析を行う呼気分析装置の諸問題を解決できる、呼
気分析装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る呼気分析装
置は、呼気を内部に吹き込ませた呼気採取容器と、呼気
を呼気試料として吸着する捕集管と、この捕集管に対す
る冷却により前記呼気試料を吸着させるとともに加熱に
より当該呼気試料を脱離させる冷却・加熱部と、この冷
却・加熱部によって脱離した呼気試料を貯留する貯留部
と、この貯留部に貯留されている呼気試料を一定量引き
抜いて当該呼気試料に含まれる成分を検知するガス検知
器と、吸引用のポンプと、前記呼気採取容器内の呼気を
前記捕集管を通して前記ポンプで吸引する第一の呼気吸
引流路と、前記貯留部内の呼気試料を前記ポンプで吸引
する第二の呼気吸引流路と、キャリアガスを前記捕集管
を通過させて前記貯留部に充満させる第一のキャリアガ
ス流路と、キャリアガスを前記捕集管を通過させて更に
前記貯留部を通過させる第二のキャリアガス流路と、前
記第一及び第二の呼気吸引流路並びに第一及び第二のキ
ャリアガス流路の中から任意の少なくとも一つを選択可
能とした流路切り換え部とを備えたものである。

【００１７】〔１．呼気の濃縮〕流路切り換え部によっ
て第一の呼気吸引流路を選択し、冷却・加熱部により捕
集管を冷却しつつ、ポンプを作動する。このとき、呼気
は、呼気採取バッグ→捕集管→ポンプ→排出と流れる。
これにより、呼気が呼気試料として捕集管に吸着され
る。

【００１８】〔２．濃縮した呼気試料の加熱脱離〕続い
て、冷却・加熱部により捕集管を加熱しつつ、流路切り
換え部によって第一のキャリアガス流路を選択する。こ
のとき、キャリアガスは、捕集管１４→貯留部と流れ
る。捕集管から脱離した呼気試料も、キャリアガスとと
もに流れ、貯留部内に貯留される。

【００１９】〔３．ガス検知器による分析〕続いて、ガ
ス検知器を用いて、貯留部に貯留されている呼気試料を
一定量引き抜き、この呼気試料に含まれる成分を検知す
る。この呼気試料のキャリアガスに対する濃度は、濃縮
されていない呼気成分をキャリアガスとともに流す場合
に比べて、はるかに高くなっている。つまり、ガス検知
器では、呼気中にわずかしか含まれていない低濃度成分
でも、十分に分析可能となる。

【００２０】〔４．貯留部内の呼気試料の排気〕続い
て、流路切り換え部によって第二の呼気吸引流路を選択
し、ポンプを作動する。このとき、呼気試料は、貯留部
→ポンプ→排出と流れる。これにより、貯留部内に残留
している呼気試料が排出される。

【００２１】〔５．捕集管のコンデショニング〕続い
て、冷却・加熱部により捕集管を加熱しつつ、流路切り
換え部によって第二のキャリアガス流路を選択してキャ
リアガスを流す。キャリアガスは、捕集管→貯留部→排
出と流れる。これにより、捕集管の残留物が除去され
る。

【００２２】〔６．貯留部内のパージ〕続いて、流路切
り換え部によって第二の呼気吸引流路を選択し、ポンプ
を作動することにより、前述の〔４．貯留部内の呼気試
料の排気〕と同じ動作を行う。続いて、流路切り換え部
によって第一のキャリアガス流路を選択する。このと
き、キャリアガスは、捕集管→貯留部と流れる。これら
の動作を複数回繰り返すことにより、新たな呼気の分析
準備が完了する。

【００２３】なお、第二の呼気吸引流路及び第二のキャ
リアガス流路を省略することにより、簡素化を図ったも
のとしてもよい。ただし、この場合は、何らかの手段に
より、貯留部内の呼気試料の排気、捕集管のコンデショ
ニング、貯留部内のパージ等を行う必要がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は本発明に係る呼気
分析装置の第一実施形態を示す構成図であり、図１は第
一の呼気吸引流路に切り換えた状態を示し、図２は第一
のキャリアガス流路に切り換えた状態を示し、図３は第
二の呼気吸引流路に切り換えた状態を示し、図４は第二
のキャリアガス流路に切り換えた状態を示している。図
１乃至図４において、太い実線は配管を示し、破線は電
気信号の流れを示す。以下、これらの図面に基づき説明
する。

【００２５】本実施形態の呼気分析装置１０は、呼気Ａ
を内部に吹き込ませた呼気採取容器としての呼気採取バ
ッグ１２と、呼気Ａを呼気試料ａ（図示せず）として吸
着する捕集管１４と、捕集管１４に対する冷却により呼
気試料ａを吸着させるとともに加熱により呼気試料ａを
脱離させる冷却・加熱部１６と、冷却・加熱部１６によ
って脱離した呼気試料ａを貯留する貯留部１８と、貯留
部１８に貯留されている呼気試料ａを一定量引き抜いて
呼気試料ａに含まれる成分を検知するガス検知器２０
と、吸引用のポンプ２２と、呼気採取バッグ１２内の呼
気Ａを捕集管１４を通してポンプ２２で吸引する第一の
呼気吸引流路２４（図１）と、貯留部１８内の呼気試料
ａをポンプ２２で吸引する第二の呼気吸引流路２６（図
３）と、キャリアガスＣを捕集管１４を通過させて貯留
部１８に充満させる第一のキャリアガス流路２８（図
２）と、キャリアガスＣを捕集管１４を通過させて更に
貯留部１８を通過させる第二のキャリアガス流路３０
（図４）と、第一及び第二の呼気吸引流路２４，２６並
びに第一及び第二のキャリアガス流路２８，３０の中か
ら任意の少なくとも一つを選択可能とした流路切り換え
部３２とを備えたものである。

【００２６】呼気採取バッグ１２は、被験者が吐出した
呼気Ａを溜めるための樹脂製の容器であり、商品名「テ
ドラ・バッグ」、「サラン・バッグ」として市販されて
いる。貯留部１８は、容量100 〜500mL 程度のステンレ
ス製の容器であり、電解研磨、ポリテトラフルオロエチ
レン加工等の不活性化処理が内面に施されている。ま
た、貯留部１８の外周には検知管接続部１８１が突設さ
れている。検知管接続部１８１は、ガス検知器２０の検
知管２０１を差し込んだ時のみ「開」となる弁又は栓を
内蔵している。

【００２７】ガス検知器２０は、注射器のような構造に
なっており、検知管２０１、採取器本体２０２、ハンド
ル２０３等から構成されている。検知管２０１は、測定
ガスと反応して発色する検知剤が、目盛りを付した硬質
ガラス管内に充填されたものである。検知管２０１の両
端は、使用前には塞がれているが、使用時には開口され
る。採取器本体２０２は、シリンダ状を呈しており、一
端に検知管２０１が取り付けられている。ハンドル２０
３の先端にはピストンが設けられており、このピストン
が採取器本体２０２の他端に摺動自在に挿入されてい
る。検知管２０１の先端を測定ガス中に置いてハンドル
２０３を引くと、測定ガスが検知管２０１を通って採取
器本体２０２内に引き抜かれる。このとき、検知管２０
１内の検知剤が測定ガスと反応することにより、検知剤
に変色層が生ずる。その変色層の先端に位置する硬質ガ
ラスの目盛りが、ガス濃度を示す。このようなガス検知
器２０は、例えば、商品名「直読式ガス検知器」として
株式会社ガステックから販売されている。

【００２８】流路切り換え部３２は、主制御器３２１、
四方弁３２２、三方弁３２３，３２４、圧力センサ３２
５，３２６、流量制御弁３２７、積算流量計３２８等か
ら構成されている。四方弁３２２、三方弁３２３，…、
圧力センサ３２５，…、流量制御弁３２７、積算流量計
３２８、ポンプ２２及び加熱・冷却部１６は、主制御器
３２１と電気的に接続されている。主制御器３２１は、
手動スイッチからなるもの、リレー及びタイマーからな
るもの、マイクロコンピュータ及びそのプログラムから
なるもの等、どのようなものでもよい。

【００２９】四方弁３２２、三方弁３２３，３２４は、
それぞれ複数のポートを有するとともに電気信号によっ
て動作する、例えばロータリバルブである。四方弁３２
２は、ポートＸ，〜を有し、ポート−を接続す
る場合（図１）と、ポート−Ｘを接続する場合（図
２、図４）と、ポート−を接続する場合（図３）と
が選択できるようになっている。三方弁３２３は、ポー
ト〜を有し、ポート−を接続する場合（図１、
図３）と、ポート−（図２、図４）を接続する場合
とが選択できるようになっている。三方弁３２４は、ポ
ート〜を有し、ポート−を接続する場合（図
１、図２）と、ポート−（図３）を接続する場合
と、ポート−（図４）を接続する場合とが選択でき
るようになっている。

【００３０】圧力センサ３２５，３２６は、例えば、圧
電素子に圧力を加えると電圧が生じる圧電効果を利用し
たものである。圧力センサ３２５は、捕集管１４とポン
プ２２との間の配管内の圧力を検出して、その圧力値に
対応する電気信号を主制御器３２１へ出力する。圧力セ
ンサ３２６は、貯留部１８内の圧力を検出して、その圧
力値に対応する電気信号を主制御器３２１へ出力する。
流量制御弁３２７は、例えばマスフローメータ等であ
り、捕集管１４を通過する呼気Ａの流量を一定にすると
ともに、その流量値を積算流量計３２８へ出力する。積
算流量計３２８は、流量制御弁３２７から入力した流量
値を積算して主制御器３２１へ出力する。

【００３１】四方弁３２２のポートＸには、流量調整器
３４１が配管を介して接続されている。流量調整器３４
１には、キャリアガスＣを充填したガスボンベ３４２
が、圧力調整弁３４３、手動開閉弁３４４等を介して接
続されている。キャリアガスＣとしては、ヘリウム、窒
素等の不活性ガスが一般に用いられる。

【００３２】なお、三方弁３２３及び貯留部１８並びに
その周辺の配管は、図示しない恒温槽に収容されている
（又はリボンヒータ等によって囲繞されている）ことに
より、常に一定温度に加熱されている。

【００３３】図５は、呼気分析装置１０における冷却・
加熱部１６の一例を示す構成図である。以下、図１乃至
図５に基づき説明する。ただし、図５において図１乃至
図４と同一部分は、同一符号を付すことにより重複説明
を省略する。

【００３４】捕集管１４内には、呼気試料ａを吸着する
吸着剤１４１が充填されている。吸着剤１４１は、分析
する呼気成分に応じて種類を変える。冷却・加熱部１６
は、捕集管１４を挟持する伝熱材１６１と、伝熱材１６
１を冷却又は加熱する冷却加熱手段１６２と、伝熱材１
６１を囲繞する断熱材１６３と、冷却加熱手段１６２に
取り付けられた放熱フィン１６４と、伝熱材１６１に埋
設された熱電対１６５と、熱電対１６５及び冷却加熱手
段１６２を介して捕集管１４の温度を制御する温度制御
器１６６と、捕集管１４を装着するための継手１６７，
１６８とを備えている。伝熱材１６１及び放熱フィン１
６４は、アルミニウム製である。冷却加熱手段１６２
は、例えば冷却用のペルチェ素子と加熱用の電熱ヒータ
とを組み合わせたものである。熱電対１６５は、伝熱材
１６１すなわち捕集管１４の温度Ｔに対応する電圧を温
度制御器１６６へ出力する。温度制御器１６６は、例え
ば、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェース等
からなるマイクロコンピュータと、ＲＯＭ等に格納され
た温度制御用コンピュータプログラムと、直流電圧電源
とから構成される。温度制御器１６６の動作は、熱電対
１６５から出力された捕集管１４の温度Ｔが一定値Ｔ_C
になるように、冷却加熱手段１６２を通電制御するもの
である。継手１６７，１６８の捕集管１４と接する部分
には、Ｏリング１６９が嵌挿されている。一定値Ｔ_Cを
示す電気信号は、主制御器３２１から温度制御器１６６
へ出力される。

【００３５】次に、呼気分析装置１０の動作を、図１乃
至図５に基づき説明する。以下の動作は、主制御器３２
１に内蔵されたシーケンスプログラムにより自動的に進
めることもできるし、作業者が手動で主制御器３２１を
操作することにより進めることもできる。

【００３６】〔１．呼気の濃縮〕

【００３７】まず、呼気Ａを採取済みの呼気採取バッグ
１２をポートに接続された配管に取り付ける。続い
て、流路切り換え部３２によって第一の呼気吸引流路２
４（図１）を選択し、冷却・加熱部１６により捕集管１
４を例えば５℃に保ちつつ、ポンプ２２を作動する。こ
のとき、呼気Ａは、呼気採取バッグ１２→ポート，
→捕集管１４→ポート，→ポンプ２２→流量制御弁
３２７→排出と流れる。これにより、呼気Ａが呼気試料
ａとして捕集管１４に吸着される。呼気Ａの流量は流量
制御弁３２２によって一定（例えば150mL/min ）となっ
ており、呼気Ａの積算流量が所定値（例えば10L ）に達
するとポンプ２２が停止する。又は、呼気採取バッグ１
２が空になったらポンプ２２が停止する。

【００３８】圧力センサ３２５で検出される圧力値は、
呼気採取バッグ１２に呼気Ａが残留していれば-30kPa程
度であり、呼気採取バッグ１２が空になると-33kPa程度
となる。したがって、これらの差に基づき、呼気採取バ
ッグ１２が空になったことを検出できる。

【００３９】〔２．濃縮した呼気試料の加熱脱離〕

【００４０】続いて、冷却・加熱部１６により捕集管１
４を例えば200 ℃に保ちつつ、流路切り換え部３２によ
って第一のキャリアガス流路２８（図２）を選択する。
このとき、キャリアガスＣは、流量調整器３４１→ポー
トＸ，→捕集管１４→ポート，→貯留部１８と流
れる。捕集管１４から脱離した呼気試料ａも、キャリア
ガスＣとともに流れ、60℃程度に保たれた貯留部１８内
に貯留される。この呼気試料ａに含まれる各成分は、ガ
ス検知器２０でも検知できる程度に濃縮されている。

【００４１】数値例を用いて説明する。呼気中濃度が1.
6ng/mL(500ppb)のペンタンを10L 濃縮（10000 倍濃縮）
すると、1.6 ×10000 ＝16000ng 分のペンタンが吸着剤
１４１に吸着する。続いて、流量20mL/minのキャリアガ
スＣを流しながら、５分間加熱脱離することにより、こ
のペンタンを貯留部１８に貯留する。このときの貯留部
１８内のペンタン濃度は、16000ng/100mL(50ppm)とな
る。一方、前述の株式会社ガステック製のガス検知器２
０によれば、ペンタンの測定範囲は30〜1680ppm（カタ
ログ値）である。したがって、濃縮前は測定不可能であ
ったペンタンは、濃縮することにより測定可能となる。

【００４２】〔３．ガス検知器による分析〕

【００４３】貯留部１８の検知管接続部１８１に検知管
２０１を差し込み、ハンドル２０３を引くと、貯留部１
８内の呼気試料ａが検知管２０１を通って採取器本体２
０２内に引き抜かれる。このとき、検知管２０１内の検
知剤が呼気試料ａに含まれる測定ガスと反応することに
より、検知剤に変色層が生ずる。その変色層の先端に位
置する硬質ガラスの目盛りによって、ガス濃度を知るこ
とができる。

【００４４】〔４．貯留部内の呼気試料の排気〕

【００４５】続いて、流路切り換え部３２によって第二
の呼気吸引流路２６（図３）を選択し、ポンプ２２を作
動する。このとき、呼気試料ａは、貯留部１８→ポート
，→ポート，→ポンプ２２→流量制御弁３２７
→排出と流れる。圧力センサ３２６で検出される圧力値
が一定値以下になると、ポンプ２２が停止する。これに
より、貯留部１８内に残留している呼気試料ａが排出さ
れる。

【００４６】〔５．捕集管のコンデショニング〕

【００４７】続いて、冷却・加熱部１６により捕集管１
４を例えば250 ℃に保ちつつ、流路切り換え部３２によ
って第二のキャリアガス流路３０（図４）を選択してキ
ャリアガスＣを流す。キャリアガスＣは、流量調整器３
４１→ポートＸ，→捕集管１４→ポート，→貯留
部１８→ポート，→排出と流れる。これにより、捕
集管１４の残留物が除去される。

【００４８】〔６．貯留部内のパージ〕

【００４９】続いて、流路切り換え部３２によって第二
の呼気吸引流路２６（図３）を選択し、ポンプ２２を作
動することにより、前述の〔４．貯留部内の呼気試料の
排気〕と同じ動作を行う。続いて、流路切り換え部３２
によって第一のキャリアガス流路２８（図２）を選択す
る。このとき、キャリアガスＣは、流量調整器３４１→
ポートＸ，→捕集管１４→ポート，→貯留部１８
と流れる。これらの動作を複数回繰り返すことにより、
新たな呼気Ａの分析準備が完了する。

【００５０】図６は従来の呼気分析装置と本発明の呼気
分析装置との作業手順の一例を示す図表であり、図６
〔１〕が従来の呼気分析装置の場合であり、図６〔２〕
が本発明の呼気分析装置の場合である。以下、この図面
に基づき説明する。

【００５１】従来の呼気分析装置は、濃縮捕集装置、濃
縮分析装置（データ処理器を含む）及びコンディショニ
ング装置とから構成されている。本発明の呼気分析装置
は、これらの三種類の装置を簡素化したうえで一台で実
現している。

【００５２】本発明によれば、従来に比べて、捕集管脱
着を皆無にできることから12min 短縮でき、分析が1min
で終了することから59min 短縮でき、合計71min 作業時
間を短縮できる。

【００５３】図７は従来の呼気分析装置と本発明の呼気
分析装置との構成の一例を示す図表であり、図７〔１〕
が従来の呼気分析装置の場合であり、図７〔２〕が本発
明の呼気分析装置の場合である。以下、この図面に基づ
き説明する。

【００５４】本発明では、捕集管のコンディショニング
を一回の使用ごとに簡単に行えることから、一本の捕集
管で多人数分の分析ができる。また、濃縮捕集装置、濃
縮分析装置、データ処理器及びコンディショニング装置
を簡素化したうえで一台で実現していることから、カラ
ム、検出器、データ処理器等を不要にできるとともに、
これらの装置に用いられる配管、電磁弁、ポンプ、セン
サ等を共用できるので、全体として部品点数が大幅に削
減される。

【００５５】図８は、本発明に係る呼気分析装置の第二
実施形態の一部を示す構成図である。以下、この図面に
基づき説明する。

【００５６】本実施形態の呼気分析装置は、呼気Ａを内
部に吹き込ませた呼気採取容器として、一回の呼気採取
ごとに洗浄可能とした呼気採取装置貯留容器６０を用い
ている点を除き、第一実施形態と同じ構成である。した
がって、第一実施形態と同じ部分は、図示及び説明を省
略する。

【００５７】呼気採取装置貯留容器６０には、呼気排出
用のポンプ６２、呼気排出用の電磁弁６４、分析用の電
磁弁６６、呼気導入用の電磁弁６８、パージガス導入用
の電磁弁７０、圧力センサ７２、呼気吐出センサ７４、
呼気吐出管７６、パージガス用のボンベ７８、副制御器
８０及び図示しないヒータ等が付設され、全体として呼
気採取装置８２を構成している。副制御器８０は、例え
ばマイクロコンピュータであり、圧力センサ７２及び呼
気吐出センサ７４から得られた情報及び主制御器３２１
からの指令に基づき、内蔵したシーケンスプログラムに
従って電磁弁６４〜７０及びポンプ６２の動作を制御す
る。

【００５８】次に、呼気採取装置８２の動作を説明す
る。

【００５９】〔１．洗浄工程〕

【００６０】新たに呼気Ａを採取する前に、呼気採取装
置貯留容器６０を洗浄する。まず、電磁弁６６，６８，
７０を閉、電磁弁６４を開、ポンプ６２をオンとするこ
とにより、呼気採取装置貯留容器６０の残留呼気を排気
する。圧力センサ７２による圧力値が陰圧（66.5kPa ）
程度になったら、電磁弁６４を閉、ポンプ６２をオフと
する。続いて、呼気採取装置貯留容器６０を60℃程度に
加熱し、電磁弁７０を開とすることにより、パージガス
で呼気採取装置貯留容器６０内をパージする。圧力セン
サ７２による圧力値が陽圧（100.1 kPa ）程度になった
ら、電磁弁７０を閉とする。続いて、電磁弁６４を開、
ポンプ６２をオンとすることにより、呼気採取装置貯留
容器６０の残留パージガスを排気する。以上の、呼気採
取装置貯留容器６０内にパージガスを導入して、このパ
ージガス排気する動作を数回繰り返すことにより、呼気
採取の準備が完了する。この状態で、呼気採取装置貯留
容器６０の圧力値は陰圧（66.5kPa ）程度であり、その
温度は40℃程度である。

【００６１】〔２．呼気採取工程〕

【００６２】被験者Ｍが呼気吐出管７６から呼気Ａを吹
き込むと、呼気吐出センサ７４がこれを検知することに
より、電磁弁６８が開となる。これにより、呼気採取装
置貯留容器６０内に呼気Ａが貯留される。呼気Ａの採取
量が500 mLを越える場合は、複数回の息の吹き込みが必
要となる。この場合に被験者Ｍが息継ぎをすると、呼気
吐出センサ７４がこれを検知することにより、電磁弁６
８が閉となる。これにより、呼気採取装置貯留容器６０
の呼気Ａの漏出及び外気の混入を防いでいる。

【００６３】〔３．分析工程〕

【００６４】図１乃至図５に示す第一実施形態において
呼気採取バッグ１４を呼気採取装置貯留容器６０に置き
換えれば、同一の手順により行われる。本実施形態によ
れば、一回の呼気採取ごとに洗浄可能としたことによ
り、使い捨ての呼気採取バック１４と異なり、呼気採取
装置貯留容器６０を何回でも使用できる。

【００６５】なお、上記第一及び第二実施形態は、いう
までもなく一例にすぎず、本発明を限定するものではな
い。例えば、四方弁３２２、三方弁３２３，３２４は、
ロータリバルブではなく、単純な電磁弁の切り換えによ
り流路を切り換えるものとしてもよい。四方弁３２２、
三方弁３２３，３２４の各ポートと各配管との接続は、
第一及び第二の呼気吸引流路２４，２６並びに第一及び
第二のキャリアガス流路２８，３０の前述した機能が実
現できれば、どのような組み合わせにしてもよい。

【００６６】

【発明の効果】請求項１乃至３記載の呼気分析装置によ
れば、捕集管内に濃縮捕集された呼気試料を冷却・加熱
部で脱離させ、この呼気試料をキャリアガスによって貯
留部に貯留するようにしたので、呼気中にわずかしか含
まれていないペンタン等の低濃度成分でもガス検知器で
十分に分析することができる。しかも、呼気採取容器内
の呼気を捕集管を通してポンプで吸引する呼気吸引流路
と、キャリアガスを捕集管を通過させて貯留部に充満さ
せるキャリアガス流路と、これらの流路の中から任意の
少なくとも一つを選択可能とした流路切り換え部とを備
えたことにより、濃縮捕集及び濃縮分析を一台で行うこ
とができる。したがって、装置全体としての小型化及び
低価格化を達成できるとともに、濃縮捕集及び濃縮分析
のすべての工程を各流路の切り換えのみで自動的に実行
することができるので、操作性及び利便性を向上でき
る。

【００６７】これに加え、次の効果を奏する。

【００６８】イ）濃縮捕集工程と濃縮分析工程とが同一
装置で行われることにより、捕集管の脱着を不要にでき
るので、作業時間を短縮できる。

【００６９】ロ）捕集管のコンディショニングを一回の
使用ごとに簡単に行えることから、一本の捕集管で多人
数分の分析ができる。したがって、捕集管に要する費用
を削減できるとともに、吸着剤の充填状態に起因するノ
イズも生じないので、分析精度を向上できる。

【００７０】ハ）ガスクロマトグラフィーの代わりにガ
ス検知器を用いることにより、カラム、恒温槽、検出
器、データ処理器等を不要にできる。したがって、装置
の小型化及び低価格化を達成できる。また、装置が小型
化することにより、可搬性を向上できる。さらに、ガス
検知器は取り扱いが簡単でしかも検知管が使い捨てであ
ることから、作業の短時間化及び作業の単純化を達成で
きるので、作業性を向上できる。

【００７１】請求項２記載の呼気分析装置によれば、更
に、貯留部内の呼気試料をポンプで吸引する呼気吸引流
路と、キャリアガスを捕集管を通過させて更に貯留部を
通過させるキャリアガス流路とを備えたことにより、貯
留部内の呼気試料の排気、捕集管のコンデショニング及
び貯留部内のパージ等を簡単かつ自動的に行うことがで
きるので、より一層操作性及び利便性を向上できる。

【００７２】請求項３記載の呼気分析装置によれば、一
回の呼気採取ごとに洗浄可能とした呼気採取装置貯留容
器を用いることにより、何回でも呼気採取容器を使用で
きる。したがって、自動化が困難な呼気採取容器の着脱
作業を不要にできるので作業性を向上できるとともに、
呼気採取容器に要する費用を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第一の呼気吸引流路に切り換えた状態
を示している。

【図２】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第一のキャリアガス流路に切り換えた
状態を示している。

【図３】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第二の呼気吸引流路に切り換えた状態
を示している。

【図４】本発明に係る呼気分析装置の第一実施形態を示
す構成図であり、第二のキャリアガス流路に切り換えた
状態を示している。

【図５】図１の呼気分析装置における冷却・加熱部の一
例を示す構成図である。

【図６】従来の呼気分析装置と本発明の呼気分析装置と
の作業手順の一例を示す図表であり、図６〔１〕が従来
の呼気分析装置の場合であり、図６〔２〕が本発明の呼
気分析装置の場合である。

【図７】従来の呼気分析装置と本発明の呼気分析装置と
の構成の一例を示す図表であり、図７〔１〕が従来の呼
気分析装置の場合であり、図７〔２〕が本発明の呼気分
析装置の場合である。

【図８】本発明に係る呼気分析装置の第二実施形態の一
部を示す構成図である。

【符号の説明】

１０呼気分析装置１２呼気採取バッグ（呼気採取容器）１４捕集管１６冷却・加熱部２０ガス検知器２２ポンプ２４第一の呼気吸引流路２６第二の呼気吸引流路２８第一のキャリアガス流路３０第二のキャリアガス流路３２流路切り換え部６０呼気採取装置貯留容器（呼気採取容器）Ａ呼気ａ呼気試料Ｃキャリアガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】呼気を内部に吹き込ませた呼気採取容器
と、呼気を呼気試料として吸着する捕集管と、この捕集
管に対する冷却により前記呼気試料を吸着させるととも
に加熱により当該呼気試料を脱離させる冷却・加熱部
と、この冷却・加熱部によって脱離した呼気試料を貯留
する貯留部と、この貯留部に貯留されている呼気試料を
一定量引き抜いて当該呼気試料に含まれる成分を検知す
るガス検知器と、吸引用のポンプと、前記呼気採取容器
内の呼気を前記捕集管を通して前記ポンプで吸引する呼
気吸引流路と、キャリアガスを前記捕集管を通過させて
前記貯留部に充満させるキャリアガス流路と、前記呼気
吸引流路及びキャリアガス流路の中から任意の少なくと
も一つを選択可能とした流路切り換え部と、を備えた呼
気分析装置。
【請求項２】呼気を内部に吹き込ませた呼気採取容器
と、呼気を呼気試料として吸着する捕集管と、この捕集
管に対する冷却により前記呼気試料を吸着させるととも
に加熱により当該呼気試料を脱離させる冷却・加熱部
と、この冷却・加熱部によって脱離した呼気試料を貯留
する貯留部と、この貯留部に貯留されている呼気試料を
一定量引き抜いて当該呼気試料に含まれる成分を検知す
るガス検知器と、吸引用のポンプと、前記呼気採取容器
内の呼気を前記捕集管を通して前記ポンプで吸引する第
一の呼気吸引流路と、前記貯留部内の呼気試料を前記ポ
ンプで吸引する第二の呼気吸引流路と、キャリアガスを
前記捕集管を通過させて前記貯留部に充満させる第一の
キャリアガス流路と、キャリアガスを前記捕集管を通過
させて更に前記貯留部を通過させる第二のキャリアガス
流路と、前記第一及び第二の呼気吸引流路並びに第一及
び第二のキャリアガス流路の中から任意の少なくとも一
つを選択可能とした流路切り換え部と、を備えた呼気分
析装置。
【請求項３】前記呼気採取容器は、一回の呼気採取ご
とに洗浄可能とした呼気採取装置貯留容器である、請求
項１又は２記載の呼気分析装置。