JPH0670932A

JPH0670932A - 呼気採取方法及び呼気採取管

Info

Publication number: JPH0670932A
Application number: JP5188760A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ueda; 秀雄植田; Mitsuo Hiromoto; 光雄広本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】患者の呼気を検体とする臨床検査において、
呼気中の検出対象ガス成分の吸着やコンタミネーション
の発生を防止し、再現性良く測定するための呼気採取用
管体を提供する。【構成】耐熱性に優れた弾性チューブの周囲に発熱体
を配置したり内部に一体的に組み込み、更にその外側を
断熱材で被覆した加熱式可撓管、或いは金属や熱硬化性
樹脂製のパイプの周囲に発熱体を配置したり、内部に一
体に組み込んだ加熱式硬質管の先端部に、呼気採取マス
クやマウスピースを取着するためのアダプターを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、呼気を検体とする臨床
検査装置におけるサンプリング方法及びそのサンプリン
グに用いるための呼気採取管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】呼気を対象とする臨床生化学検査装置
は、本発明者が知る限り現在実用化されていない。これ
は、臨床検査分野において血液や尿の分析技術が極めて
高度に発達していることによる。しかし、血液の採取は
苦痛と貴重な血液の喪失を伴い、特に繰り返しの採取
（糖尿病の自己管理等）や連続測定（血糖等）では患者
に極端に大きな負担をかける。一方、代表的な非観血無
侵襲臨床検査の検体である尿は、血液に比べて情報が偏
るうえ被検者に羞恥感など精神的な苦痛を与えるし、連
続測定が出来ず随時の採取が困難であるなどの難点があ
る。更に、血液にしても尿にしても、アンモニアやアセ
トン等の気化し易い成分の正確な測定は困難である。

【０００３】このような背景から、皮膚からの浸出液
（リンパ液）や汗、唾液など血液以外の体液を検体とし
たり、血液ガスセンサーで経皮的に血液ガスを測定する
などの尿以外の非観血で無侵襲（非破壊）で得られる検
体を対象とした臨床検査方法の研究が従来から進められ
ている。しかしこれらは検体量が少ないとか測定項目に
限りがあるなどの問題もあり、一般的な普及は進んでい
ない。

【０００４】そこで本発明者らは、同様に非観血無侵襲
的に得られる呼気に着目して、新規な臨床検査技術の開
発に着手した。呼気は、人（或いは動物）が生命を維持
している限り連続して間欠的に放出されるものであり、
その採取は簡単で何らの苦痛も伴わない。しかも、肺胞
毛細血管を流れる混合静脈血中の微量の揮発成分がガス
交換により呼気中に移動するため、揮発成分に関しては
呼気と血液の間には相関があると推察される。また、血
液分析では困難な揮発成分の分別測定も可能であるな
ど、呼気は臨床生化学検査の検体として理想的なもので
あると言える。

【０００５】ただ、呼気中に含まれる検出対象ガス（臨
床的に意味があるガス成分）の濃度は極めて低い（ppb
単位精々ppm 単位）ため、その測定には微量成分の濃縮
装置と大型の高感度ガス検出装置との組合せ、及び、熟
練者が必要になる。事実、従来このような装置を用いて
呼気の基礎的な分析を行なった例もわずかにある。しか
し、これらはベッドサイド検査や救急車内でのプレホス
ピタル検査、診療時のスクリーニング検査などにはとて
も利用できるものではない。更に、呼気は容器に採取し
ておいても保管や輸送に場所を取るし、ガス成分の中に
は不安定なものもあるので、血液や尿とは異なり分析セ
ンターなどに輸送して大型装置で分析を行なうことはで
きない。従って、小型で可搬性があり高感度・高精度で
ありながら操作が簡便なものでなければ、実用的な臨床
生化学検査装置とは言えない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者らは
鋭意研究した結果、幾つかの測定原理に基づいて呼気中
の検出対象ガス成分を高感度・高精度に測定するポータ
ブルタイプの装置の開発に成功した。ただ、呼気は呼出
された瞬間大気中に拡散するので、周囲の空気と混合し
ない生の状態で測定部に供給するために、呼気採取用マ
スクやマウスピースを取りつけた呼気採取チューブを採
用した。ところが、実験を続けるうちに測定データにバ
ラツキがでたり再現性が悪い等の問題が生じた。

【０００７】この原因を追及するために、アンモニア等
の試料ガスの水溶液を作製して容器に取り、そのヘッド
スペースに溜ったガスをチューブで吸引して回分的に連
続して測定して見たところ、測定値は次第に減少する傾
向を示し、複数回測定後に当初よりも低い値で安定し
た。次いで、チューブを容器から外して測定したとこ
ろ、当初の値よりもかなり低く且つ次第に減少するもの
の毎回検出された。そこで、チューブを測定装置から外
した途端に測定値は０になった。本来このような場合、
チューブを容器から外せばチューブ内のガスがなくなる
タイムラグを除いて測定値は０（雰囲気中に被測定ガス
がないとして）になるはずである。このような現象が生
じたのは、チューブの内壁に水蒸気が付着して水の層が
でき、この水の層に試料ガスが溶解したためと推察され
る。呼気中には、かなりの量の水蒸気が含まれており、
しかも呼気中の検出対象ガス成分の量は極微量であるし
生体由来のものゆえ親水性に富み、僅かの水分が呼気の
輸送系に付着しても大きな影響を受けることが判明し
た。このままでは、測定にコンタミネーションの影響が
生じるし、再現性も保証できない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記に鑑
み呼気中の水分の影響を受けない呼気のサンプリング装
置について鋭意研究した結果本発明を完成させたもので
ある。尚、本発明は臨床生化学検査装置から外部にでて
いる呼気採取管に関するものであるが、装置の内部側で
も検出部に到る輸送系の全体も同様な構成にする必要が
ある。

【０００９】本発明の呼気採取管は、呼気を検体とする
臨床検査装置に組み込むものであって、該装置の検出部
或いはその前段階まで呼気を輸送するためのもので、適
当な長さ例えば０.1〜２ｍ程度の加熱式可撓管或いは硬
質管の先端部に、呼気採取マスクやマウスピースを取着
するようにしたものである。この内可撓管を用いたもの
の方が使用し易く一般的であるが、装置の種類や形態に
よっては硬質管も使用可能である。硬質管の場合、短い
方が使い易いし、同様に加熱式にした回転ジョイント等
を途中に組み込むとよい。

【００１０】加熱式可撓管は、弾性チューブの外周、内
周、又は内部に発熱体を配置し、更にその外側を断熱材
で被覆したものである。弾性チューブの素材には、テフ
ロン樹脂やシリコーン樹脂などの耐熱性に優れ且つ加熱
時にガス放出などをしない安定した樹脂やゴムを用い
る。この内テフロンが最も好ましい。弾性チューブの内
径は１〜５mm程度で、肉厚は１〜３mmであるが、発熱体
を内部に一体に組み込む場合は幾分厚くなる。発熱体は
線状のものや面状の公知のものが用いられるし、断熱材
も耐熱性に優れた樹脂や繊維、ゴムなど公知のものが使
用できる。但し、操作性から見て可撓管自体できるだけ
柔軟なものが望ましく、その太さも５〜２０mm程度とで
きるだけ細いものが好ましい。尚、可撓管を折り曲げた
場合でも弾性チューブが変形して目詰まりを起こさない
ように、弾性チューブの周囲などを補強する必要があ
る。発熱体を用いる代わりに、それ自体が発熱性を有す
る上記同様の素材例えばテフロンにカーボンや金属微粒
子を混合して成型した発熱性弾性チューブの外周を断熱
材で被覆したものでもよい。

【００１１】このタイプの呼気採取管は、長さ０.5〜２
ｍ程度の加熱式可撓管の先端部に、呼気採取マスク或い
はマウスピースの取着部を設けたものである。取着部は
呼気採取管の把手を兼ねている。また呼気採取マスクや
マウスピースは、ディスポ（使い捨て）タイプのものに
すると衛生的であり、その場合はこの取着部に着脱自在
にしておく。尚、呼気採取管は外部からの電気的コント
ロールにより弾性チューブの内壁面が体温と同じかそれ
より高め、例えば３６〜１００℃より好ましくは４０〜
５０℃程度になるように加温する。

【００１２】一方加熱式硬質管の場合は、金属や熱硬化
性樹脂性のパイプの周囲に発熱体を配置したり内部に一
体に組み込み、更にその外周を断熱材で被覆する。発熱
体は線状のものや面状の公知のものが用いられるし、断
熱材も耐熱性に優れた樹脂や繊維、ゴムなど公知のもの
が使用できる。硬質管全体の太さは５〜２０mm程度であ
る。発熱体を用いる代わりに、それ自体が発熱性を有す
る上記同様の素材例えばフェノール樹脂にカーボンや金
属微粒子を混合して成型した発熱性パイプの外周を断熱
材で被覆したものでもよい。

【００１３】このタイプの呼気採取管は、長さ１０〜数
十cm程度の加熱式硬質管の先端部に、呼気採取マスク或
いはマウスピースの取着部を設けたものである。呼気採
取マスクやマウスピースは、同様にディスポ（使い捨
て）タイプのものでもよいが、自己管理型臨床検査装置
のような場合は呼気採取管の先端部に固着しておいても
よい。尚、このタイプの呼気採取管は折曲ができないた
め、途中に回転ジョイント等を組み込んで方向転換等を
させるとよい。また、可撓管と同様に、外部からの電気
的コントロールによりパイプの内壁面が体温と同じかそ
れより高め、例えば３６〜１００℃より好ましくは４０
〜５０℃程度になるように加温する。

【００１４】呼気は、患者の吹き込みにより装置に供給
されるもの（主としてマウスピースを用いる）や、ポン
プの吸引作用で装置側に自動的に吸引されるもの（主と
して呼気採取マスクを用いる）がある。通常は後者の構
成を採るが、この場合患者は呼気採取マスクに向かって
ゆるく呼気を呼出するだけでよい。ただ、一旦呼気採取
マスクに接触した呼気は成分が吸着されたり汚染されて
いる可能性がある。そこで、呼気採取マスク取着部（ア
ダプター）或いは呼気採取マスク自体にバイパスや空気
抜きを設け、呼気採取マスクに接触した可能性のある呼
気をこのバイパスや空気抜きから系外へ放出するような
工夫も必要となる。

【００１５】以上に述べた呼気採取管は、呼気を直接臨
床検査装置に導くためのものであるが、本発明の呼気採
取管は、呼気を呼気採取器に採取する場合にも使用され
る。このタイプの呼気採取管は、長さが精々数十cm程度
の加熱式チューブや硬質管の一端部に呼気採取マスク或
いはマウスピースの取着部を設け、他端部或いはその近
傍に採取器挿入部を設けたものである。この場合、小孔
を設けた袋を他端部に取付け、採取器挿入部をその近傍
に設け、袋の膨らみで呼気の排出を確認して呼気を採取
するようにしてもよい。呼気採取器に採取した呼気は、
直ちに臨床検査装置に供して分析するとよい。尚、呼気
採取器としては、大型の注射器やガスバッグ、シリンジ
等が用いられる。これらも、水分の凝集を防止するため
に、内部を加熱できる構造にしておく。

【００１６】一方、本発明の呼気採取管を組み込む臨床
検査装置の検出部の構造は、検出器の種類によっていく
つかのタイプに分けられる。まず、検出器自身が特定
ガス成分を特異的に検出できる機能を有するもの、例え
ば定電位電解式ガス検出器、ＩＭＳ（Ion Mobility Spe
ctrometer ：イオン移動度スペクトル検出器）或いはＥ
ＣＤ（Electron Capture Detector ：電子捕獲型イオン
検出器）などの場合、ＰＩＤ（Photo Ionization Det
ector ：光イオン検出器）（ＩＭＳ、ＥＣＤもこの使用
法が可能）のように広範囲な成分を高感度で検出する検
出器と分離カラムの組合せ、単一の検出器ではない
が、呼気中の検出対象ガス成分と特定の化学反応により
呈色する発色試験紙（テープ、ストリップ）と反射光測
定器との組合せ、発色剤（ゲルディスク）と透過光測定
器との組合せなどが考えられる。これら検出器の種類に
応じて、呼気から測定に供する呼気サンプルを定量する
機構や検出器への送り込み方法は様々である。呼気採取
器に採取した呼気を分析する臨床検査装置も同様の構造
のものである。

【００１７】次に、本発明を図面に示す実施例に基づい
て詳細に説明する。図１は、本発明の呼気採取管の一例
で加熱式可撓管タイプのものを示し、図１（ａ）は一部
を断面した側面図、図１（ｂ）は図（ａ）におけるＸ−
Ｘ線断面図である。即ち、この呼気採取管１は呼気の通
路となるテフロン製の弾性チューブ２（内径１mmφ、外
径３mmφ、長さ１ｍ）の外周に発熱線３を捲回し、その
外側を厚み２.5mmの断熱材４で覆い、さらにプラスチッ
クフイルム製カバー（厚み８０μ）５で被覆したもので
ある。発熱線３にコード６を接続して電源に連結する。
また、弾性チューブ２の外面に複数個の温度センサー７
を取付け、弾性チューブ２内面の温度を制御する。

【００１８】呼気採取管１の先端部には、把手兼用のア
ダプター８が固設されており、ここにディスポタイプの
呼気採取マスク９を取着する。符号１０はマスクの位置
決め用ストッパー、１１は不要な呼気を系外へ逃がすバ
イパス、１２は把手である。呼気採取管１の後端部は装
置本体１３に連結されるようになっており、且つ弾性チ
ューブ２の折れ防止カバー１４が取り付けられている。

【００１９】次に、図２はこの呼気採取管１を装置本体
１３に連結する方法の一例を示す。この分析装置１３Ａ
は分離カラム１５とＰＩＤ検出器１６を備えたもので、
呼気Ｂを吸引ポンプ１７で吸引して２つの電磁バルブ１
８、１９の間の計量室２０に呼気サンプルＳを採取す
る。この呼気サンプルＳを、ボンベ２１から供給される
キャリアガスＣにより分離カラム１５に送り込み、検出
器１６で検出する。尚、計量室２０なども保温しておく
とよい。

【００２０】図３に示す装置本体１３Ｂは、検出器とし
てＩＭＳ２２を用い吸引ポンプ２３で呼気Ｂを計量しつ
つ吸引して測定するものである。図４の装置本体１３Ｃ
は、前記各例と異なり、発色試験紙２４の両側を呼気採
取管１と吸引管２５で挟み、吸引ポンプ２６で呼気Ｂを
計量しつつ吸引し、検出対象ガス成分によって発色した
程度を光反射率計２７で測定するものである。

【００２１】図５は、呼気採取管の他の例を示す。この
呼気採取管２８は、加熱式硬質管タイプのもので呼気の
通路となるフェノール樹脂製のパイプ２９の周囲に面状
発熱体３０配置し、更にその外側を断熱材３１で被覆し
たものである。符号３２は回転ジョイントである。呼気
は、呼気採取管２８の先端に固定されたマウスピース３
３から吹き込むように構成されている。

【００２２】図６は、更に異なるタイプの呼気採取管の
例を示す。この呼気採取管３４は、弾性チューブ２（内
径５mmφ、外径８mmφ、長さ３０cm）の周囲に発熱線３
を捲回し、その外周を厚み２.5mmの断熱材４で覆い、さ
らにプラスチックフイルム製カバー（厚み８０μ）５で
被覆したものである。その一端部には呼気採取マスク９
を取着するようになっており、他端部には薄いプラスチ
ック製の袋３５が取りつけられている。この袋３５は、
端部に小孔３６が設けてあり、呼出時に袋が膨れるが呼
気の一部は小孔３６から漏れて呼出が続き、膨れの状態
により呼出が確認できるようになっている。符号３７は
採取器挿入部、３８は呼気採取器である。

【００２３】そして、呼気採取器３８がガスバッグや大
型の注射器の場合は、呼気採取マスク９（例えば図２）
から臨床検査装置に供給することができる。呼気採取器
３８がシリンジ（定量採取ができる）の場合、例えば図
２の呼気サンプル注入口３９から注入する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法は、呼気
を採取管を用いて臨床検査装置或いは呼気採取器に導く
に際し、該採取管の内壁部を体温以上の温度に加熱して
おくものである。また本発明の呼気採取管は、呼気を検
体とする臨床検査装置におけるサンプリングのための呼
気採取管であって、弾性チューブ或いは熱効果樹脂製パ
イプ等の周囲に発熱体を配置し且つその外側を断熱材で
被覆したものである。

【００２５】従って、呼気のサンプリング時に呼気採取
管の内壁に水蒸気が付着することがなく、複数人が続い
て測定してもコンタミネーションが生じないし、再現性
も良好となり、呼気分析の信頼性向上に大きな役割を果
たすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る呼気採取管の一例を示し、（ａ）
は一部を断面した側面図、（ｂ）は同図（ａ）における
Ｘ−Ｘ線断面図である。

【図２】呼気採取管を装置本体に連結した状態の概略図
である。

【図３】呼気採取管を装置本体に連結した状態の他の例
を示す概略図である。

【図４】呼気採取管を装置本体に連結した状態の更に異
なる他の例を示す概略図である。

【図５】呼気採取管の他の例を示す一部を断面した側面
図である。

【図６】更に異なる呼気採取管の他の例を示す一部を断
面した側面図である。

【符号の説明】１呼気採取管である。２弾性チューブである。３発熱線である。４断熱材である。８アダプターである。９呼気採取マスクである。１３装置本体である。１６検出器である。２２検出器である。２４発色試験紙である。２７光反射率計である。２８呼気採取管である。２９樹脂製パイプである。３０面状発熱体である。３３マウスピースである。３４呼気採取管である。３７採取器挿入部である。３８呼気採取器である。Ｂ呼気である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】呼気を、採取管を用いて臨床検査装置或
いは呼気採取器に導くに際し、該採取管の内壁部を体温
以上の温度に加熱しておくことを特徴とする呼気採取方
法。
【請求項２】呼気サンプルを検出器に通し検出対象ガ
ス成分に起因する検出器からの出力を演算処理して臨床
検査データとする臨床検査装置に組み込むものであっ
て、外周、内周、又は内部に発熱体を配置した弾性チュ
ーブ、或いはそれ自体が発熱性を有する素材からなる弾
性チューブの外周を断熱材で被覆した加熱式可撓管の先
端部に、呼気採取マスク或いはマウスピースの取着部を
設けたことを特徴とする呼気採取管。
【請求項３】呼気サンプルを検出器に通し検出対象ガ
ス成分に起因する検出器からの出力を演算処理して臨床
検査データとする臨床検査装置に組み込むものであっ
て、外周、内周、又は内部に発熱体を配置したパイプ、
或いはそれ自体が発熱性を有する素材からなるパイプの
外周を断熱材で被覆した加熱式硬質管の先端部に、呼気
採取マスク或いはマウスピースの取着部を設けたことを
特徴とする呼気採取管。
【請求項４】呼気を呼気採取器に導くものであって、
外周、内周、又は内部に発熱体を配置した弾性チュー
ブ、或いはそれ自体が発熱性を有する素材からなる弾性
チューブの外周を断熱材で被覆した加熱式可撓管の一端
部に、呼気採取マスク或いはマウスピースの取着部を設
け、他端部或いはその近傍に、採取器挿入部を設けたこ
とを特徴とする呼気採取管。
【請求項５】呼気を呼気採取器に導くものであって、
外周、内周、又は内部に発熱体を配置したパイプ、或い
はそれ自体が発熱性を有する素材からなるパイプの外周
を断熱材で被覆した加熱式硬質管の一端部に、呼気採取
マスク或いはマウスピースの取着部を設け、他端部或い
はその近傍に、採取器挿入部を設けたことを特徴とする
呼気採取管。