JPH08278236A

JPH08278236A - 呼気採取分析装置

Info

Publication number: JPH08278236A
Application number: JP10175195A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sato; 勝彦佐藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】被検体の呼気を円滑に成分検出器に導入し、
且つ導入した呼気のパージ動作を円滑に成し得る呼気採
取分析装置を提供すること。【構成】呼気採取管２で採取された呼気を複数の切替
え連通ポートを備えたサンプリングバルブ１７を介して
サンプルループ１９に導入し、呼気分析に際しては該サ
ンプルループ１９内の呼気をサンプリングバルブ１７を
介して成分検出器１４側の分離カラム２１に導入する。
サンプリングバルブ１７は、第１，第２の二つの動作切
替えモードを有する。第１の動作切替えモードで，呼気
採取管２からの呼気をサンプルループ１９に導入し、第
２の動作切替えモードで，これを分離カラム２１内に導
入する。そして、呼気採取管のサンプリングバルブ側部
分とキャリアガス出力手段とを、キャリアガス導入パイ
プを介して連結したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、呼気採取分析装置に係
り、とくに医療分野や健康産業若しくは麻薬捜査等にお
ける呼気採取分析装置に関する。

【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如く、被検者の呼気を採取して分
析を行う呼気採取分析装置が開発されている。呼気採取
分析装置は、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，広範囲の分野にて使用され
るものである。

【０００３】この呼気採取分析装置は、装置本体に付設
され外周部がヒータで被覆された呼気採取管と、呼気採
取管の端部に四方電磁バルブを介して各々接続された２
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を区画し
て設けられたサンプル計量部とを備えている。

【０００４】そして、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、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
２つの分離カラム等を備えている。

【０００５】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される。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
計量部に充満され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】ところで、上述した従
来例においては、複数の分離カラム（分析用カラム）を
装備して異なったガス成分を経時的に検出する試みがな
されている。

【０００７】しかしながら、かかる手法にあっては、分
離カラムを常に複数並列に装備する必要があり、且つ測
定順序が保持時間の大小で特定されるため、不特定多数
の成分分析には適用できないという不都合が生じてい
た。また、同時に呼気そのものが切替え時に混在すると
いう事態が生じ、このため、かかる呼気導入手段の不手
際のため、仮に分析機として高精度のものを使用してい
ても測定結果の信頼性が低く、また、被検体の呼気を円
滑にしかも高精度に成分分析することは出来ないという
不都合が生じていた。

【０００８】このため、従来より呼気分析システムの自
動化の試みがなされているが、このシステムの自動化に
際しては、各構成部材の動作タイミングの問題を初め、
吸入した呼気の付着を排除する手法，或いは残留呼気の
掃気の問題等，未解決の課題が種々残されている。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する各種問
題点を勘案し、特に、不特定多数の被検体の呼気を対象
としても、これらを円滑にしかも迅速に成分検出器によ
り分析し得ると共に、残留呼気の掃気（パージ）を効率
よく成し得る呼気採取分析装置を提供することを、その
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、呼気吹込口を有する呼気採取管と、この呼気採取管
で採取された所定量の呼気を複数の切替え連通ポートを
備えたサンプリングバルブを介してサンプルループに導
入する呼気導入ポンプと、サンプルループ内の呼気をサ
ンプリングバルブを介して導入する分離カラムと、この
分離カラムに併設された呼気分析用の成分検出器と、分
離カラムに所定のタイミングでキャリアガスを搬入する
キャリアガス出力手段とを備えている。

【００１１】ここで、サンプリングバルブは、複数の切
替え連通ポートを有し且つ第１，第２の動作切替えモー
ドを有すると共に、このサンプリングバルブを、第１の
動作切替えモードでは隣接する一方の切替え連通ポート
を一つ置きに連通し、第２の動作切替えモードでは隣接
する他方の切替え連通ポートを一つ置きに連通するよう
に構成されている。

【００１２】第１の動作切替えモード時には、呼気採取
管と呼気導入ポンプとをサンプルループを介して動通可
能に該サンプリングバルブの各切替え連通ポートが接続
され、第２の動作切替えモード時には、サンプリングバ
ルブを介して、前述したサンプルループの一端部がキャ
リアガス出力手段に連結すると共に当該サンプルループ
の他端部を分離カラムに連結される。

【００１３】そして、呼気採取管のサンプリングバルブ
側部分と，キャリアガス出力手段とを、キャリアガス導
入パイプを介して連結する、という構成を採っている。

【００１４】請求項２記載の発明では、前述した呼気採
取管のサンプリングバルブ側部分とキャリアガス出力手
段との間に配設されたキャリアガス導入パイプに、パー
ジガス貯留部を装備する、という構成を採っている。

【００１５】請求項３記載の発明では、前述した呼気採
取管とキャリアガス導入パイプとの間に、三方切換電磁
弁を装備する、という構成を採っている。これによって
前述した目的を達成しようとするものである。

【００１６】

【作用】被検者Ｈが呼気採取管２へ呼気を吐出する
と、これに対応してサンプリング用ポンプ９が所定時間
だけ駆動し、サンプルループ１９への呼気導入が行われ
る（第１動作切替えモード）。この場合、サンプリング
バルブ１７のポジションは、サンプルループ１９への呼
気導入が可能な状態に設定されている。

【００１７】次に、サンプリングバルブ１７が操作さ
れ、キャリアガスと共に、サンプルループ１９内の呼気
は分離カラム２１へ移送される（第２動作切替えモー
ド）。

【００１８】分離カラム２１には、呼気試料に含まれる
分析対象の炭化水素類が流入し、成分検出器１４では、
この分析対象の炭化水素類を検出され、検出に基づく信
号が、例えばデータ処理部１５へ出力される。そして、
このデータ処理部１５では、成分検出器１４からの信号
に基づき、所定の呼気成分の分析とデータ処理が行われ
る。

【００１９】一方、サンプリングバルブ１７のバルブポ
ジションがバルブポジションＡ（第１の動作切替えモー
ド時）の場合で、三方切換電磁弁４０によってパージガ
ス流路４１と呼気導入管４とが導通するように設定さ
れ、サンプリング用ポンプ９が駆動されると、サンプリ
ング用ポンプ９によってパージガス貯留部４２内のパー
ジガスが吸引され、これによって呼気導入管４とサンプ
ルループ１９内が掃気される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図１０に
基づいて説明する。

【００２１】この図１乃至図１０に示す実施例は、呼気
採取管２で採取された所定量の呼気を複数の切替え連通
ポート(1) 〜(10)を備えたサンプリングバルブ１７を介
してサンプルループ１９に導入し、呼気分析に際しては
当該サンプルループ１９内の呼気をサンプリングバルブ
１７の切替え連通ポート(1) 〜(10)を介して成分検出器
１４を装備した分離カラム２１に導入するようになって
いる。

【００２２】更に、サンプリングバルブ１７は、第１お
よび第２の二つの動作切替えモードを有すると共に、こ
のサンプリングバルブ１７の第１の動作切替えモード
（バルブポジション「Ａ」）で，まず呼気採取管２から
の呼気をサンプリングバルブ１７内に導入し、第２の動
作切替えモード（バルブポジション「Ｂ」）で，サンプ
リングバルブ１７内の呼気を分離カラム２１内に導入す
るようにした。

【００２３】そして、かかる手法を実現するため、本実
施例では、呼気吹込口１を有する呼気採取管２と、この
呼気採取管２で採取された所定量の呼気を複数の切替え
連通ポート(1) 〜(10)を備えたサンプリングバルブ１７
を介してサンプルループ１９に導入する呼気導入ポンプ
としてのサンプリング用ポンプ９と、呼気分析に際して
前述したサンプルループ１９内の呼気をサンプリングバ
ルブ１７を介して導入する分離カラム２１と、この分離
カラム２１に併設された呼気分析用の成分検出器１４
と、分離カラム２１にキャリアガスを送り込むキャリア
ガス出力手段１２とを備えている。

【００２４】サンプリングバルブ１７は、前述したよう
に第１，第２の動作切替えモードを有している。そし
て、このサンプリングバルブ１７は、第１の動作切替え
モード（バルブポジション「Ａ」）で，まず隣接する一
方方向の切替え連通ポート(1)〜(10)を一つ置きに連通
すると共に、第２の動作切替えモード（バルブポジショ
ン「Ｂ」）で，隣接する他方の方向の切替え連通ポート
(1) 〜(10)を一つ置きに連通する機能を備えている。

【００２５】そして、第１の動作切替えモード時に、呼
気採取管２とサンプリング用ポンプ９とをサンプルルー
プ１９を介して動通可能に当該サンプリングバルブの各
切替え連通ポートに接続され、一方、第２の動作切替え
モード時に、サンプリングバルブ１７を介して、サンプ
ルループ１９の一端部が、前述したキャリアガス出力手
段１２に連結され、当該サンプルループ１９の他端部が
分離カラム２１に連結される。

【００２６】また、呼気採取管２のサンプリングバルブ
１７側部分（図１では、呼気採取管２と呼気導入管４と
の間）に、三方切換電磁弁４０が装備され、この三方切
換電磁弁４０を介して、呼気採取管２と当該呼気採取管
２のサンプリングバルブ１７側部分に装備された呼気導
入管４とがキャリアガス導入パイプ４１を介してキャリ
アガス出力手段１２に連結されている。このキャリアガ
ス導入パイプとしてのパージガス流路４１部分には、パ
ージガス貯留部４２が装備されている。

【００２７】以下、これを更に詳述する。

【００２８】最初に、呼気採取分析装置全体について、
図１に基づいて説明する。この図１において、呼気採取
分析装置は、滅菌処理されたディスポーザブル・マウス
ピース１（以下、「マウスピース１」と略称する）が着
脱自在に装着された例えばガラスから成る呼気採取管２
と、この呼気採取管２で採取された呼気をサンプリング
バルブ１７を介して呼気分析側に導入する例えばステン
レスから成る呼気導入管４と、サンプリングバルブ１７
の他のポートに連結され，呼気導入管４を介して導入さ
れる呼気を一時的に貯留するサンプループ１９と、この
サンプループ１９内の呼気を呼気分析時にサンプリング
バルブ１７の他のポートを介してプレカラム２０および
分離カラム２１に送り込むキャリアガス出力手段１２
と、分離カラム２１に連結され当該分離カラム２１内の
呼気成分を検出する成分検出器１４と、この成分検出器
１４で得られたデータを分析するデータ処理部１５とを
備えている。

【００２９】呼気採取管２には、呼気採取管用ヒータ３
により所定温度に常時加温されている。また、呼気導入
管４も、呼気導入管用ヒータ５によって所定温度に常時
加温されている。呼気採取管２には圧力センサ７が併設
され、呼気採取時には呼気の採取動作が開始されたこと
を外部出力するようになっている。また、サンプループ
１９には、サンプリング用ポンプ９が併設され、前述し
た呼気採取管２内の呼気をサンプループ１９に導入する
に際しては当該サンプリング用ポンプ９の吸引動作に依
存するようになっている。

【００３０】サンプリングバルブ１７としては、本実施
例では前述したように１０個の切替えポート(1) 〜(10)
が設けられたものが使用されている。このサンプリング
バルブ１７は、バルブコントローラ１０に制御されて二
つの動作切替えモードが所定のタイミングで切替え設定
されるようになっている。

【００３１】キャリアガス出力手段１２は、キャリアガ
スボンベ１１から送り込まれるキャリアガスを所定の流
量等を調整するキャリアガスコントローラ１２Ａと、こ
のキャリアガスコントローラ１２Ａから送りだされるキ
ャリアガスをサンプリングバルブ１７を介してプレカラ
ム２０および分離カラム２１に所定の流量を送り込む二
系統の一方と他方のキャリアガス導入管２２，２３とを
備えている。

【００３２】また、図１において、符号８は全体の動作
を制御する分析制御部を示し、符号１３は恒温槽を示
す。この恒温槽内に、前述したサンプリングバルブ１
７，プレカラム２０および分離カラム２１，サンプルー
プ１９等が収納されている。

【００３３】これを更に詳述すると、呼気採取管２は、
被検者Ｈからマウスピース１を介して吐出された呼気を
採取するためのものであり、マウスピース装着部分は呼
気採取管用ヒータ３の外部に突出した状態に配置される
と共に、本体部分は呼気採取管用ヒータ３の内部に配置
されている。呼気採取管２は、円筒状の呼気流入部２ａ
と，球状の呼気貯留部２ｂと，内径が先端部へ向けて徐
々に小さくなるようにテーパが形成された呼気排出部２
ｃとから一体に構成されている。呼気流入部２ａの端部
はマウスピース１が装着される呼気吹込口２ｄとして構
成され、呼気排出部２ｃの端部は呼気採取管用ヒータ３
の外部に開口している。

【００３４】被検者Ｈから呼気採取管２へ吐出された呼
気は、呼気流入部２ａを通り呼気貯留部２ｂにその一部
が貯留されると共に、呼気排出部２ｃを介して外部へ排
出される。かかる点において、被検者Ｈにより呼気採取
管２へ吐出された呼気は、次の被検者の呼気吐出動作に
より呼気採取管用ヒータ３の外部へ排出される。このた
め、呼気採取管２内の排気工程（パージ）は不要となっ
ている。呼気採取管用ヒータ３は、呼気採取管２が係合
する溝を有する１対の上側ヒータ３ａ及び下側ヒータ３
ｂ（図２参照）から構成されており、ヒータコントロー
ラ６の制御に基づき呼気採取管２を加熱する。呼気採取
管２を加熱することにより、呼気採取管２の内壁面に対
する呼気成分の吸着や水分の凝縮を防止している。

【００３５】呼気導入管４は、呼気採取管２に採取した
呼気の一部を恒温槽１３のサンプルループ１９へ導入す
るためのものであり、呼気採取管２の呼気貯留部２ｂと
恒温槽１３のサンプリングバルブ１７との間に連通接続
されている。呼気導入管用ヒータ５は、ヒータコントロ
ーラ６の制御に基づき呼気導入管４を加熱する。呼気導
入管４を加熱することにより、呼気導入管４の内壁面に
対する呼気成分の吸着や水分の凝縮を防止している。

【００３６】ヒータコントローラ６は、呼気採取管２お
よび呼気導入管４の温度が例えば４０〔℃〕一定になる
ように、呼気採取管用ヒータ３及び呼気導入管用ヒータ
５に対する通電を制御する。また、圧力センサ７は、前
述したように被検者Ｈによる呼気採取管２に対する呼気
の吐出圧力を検出すると共に，制御開始信号を分析制御
部８へ出力するものであり、呼気採取管２の呼気貯留部
２ｂに配管１６を介して連通接続されている。圧力セン
サ７としては、被検者Ｈから呼気採取管２内部に吐出さ
れた呼気の微少な吐出圧力も検出できるような高感度の
ものを使用している。

【００３７】分析制御部８は、所定のシーケンス制御プ
ログラムを内蔵しており、圧力センサ７から制御開始信
号が供給された場合にサンプリング用ポンプ９に駆動信
号を出力し、サンプリング用ポンプ９を所定時間だけ駆
動させる。サンプリング用ポンプ９の駆動により、呼気
採取管２の呼気貯留部２ｂの呼気が呼気導入管４を介し
て恒温槽１３のサンプルループ１９へ導入される。

【００３８】即ち、圧力センサ７が被検者Ｈによる呼気
採取管２内への呼気の吐出を検出すると、呼気採取管２
から呼気導入管４を介して恒温槽１３のサンプルループ
１９へ呼気が自動的に導入される。また、分析制御部８
は、バルブコントローラ１０に切換信号を出力すると共
に、データ処理部１５にデータ処理開始信号を出力す
る。

【００３９】サンプリング用ポンプ９は、呼気吸引管３
２を介してサンプリングバルブ１７に接続されている。
サンプリング用ポンプ９は、呼気吸引管３２を介して吸
引動作を行うことにより、呼気採取管２の呼気貯留部２
ｂに採取された呼気を呼気導入管４を介して恒温槽１３
内部のサンプルループ１９へ導入する。

【００４０】バルブコントローラ１０は、分析制御部８
から供給される切換信号に基づいて作動し、サンプリン
グバルブ１７のポジション（ポート：流路のこと）を切
り換えて呼気分析待機状態（第１の動作切替えモード）
又は呼気分析状態（第２の動作切替えモード）に適宜切
換設定する機能を備えている。

【００４１】キャリアガスコントローラ１２Ａは、後述
するように、キャリアガスボンベ１１に貯蔵されたキャ
リアガスを配管３３，配管２２，２３，サンプリングバ
ルブ１７を介してサンプルループ１９，プレカラム２
０，分離カラム２１へ適宜流すように機能する。

【００４２】恒温槽１３の内部には、サンプリングバル
ブ１７，フィルタ１８，サンプルループ１９，プレカラ
ム２０，分離カラム２１（以上，図１参照），カラムホ
ルダ，ヒータ，温度コントローラ，電動ファン（以上，
図示略）等、が収納されている。恒温槽１３の内部は、
温度コントローラの制御に基づきヒータにより所定温度
（例えば９０〔℃〕一定）に保たれると共に、電動ファ
ンにより空気の循環が行われる。

【００４３】サンプリングバルブ１７には、呼気採取管
２に接続された呼気導入管４がフィルタ１８を介して接
続され、呼気吸引管３２を介してサンプリング用ポンプ
９が接続されている。また、サンプリングバルブ１７に
は、サンプルループ１９が接続され、配管２２及び配管
２３を介してキャリアガスコントローラ１２が接続され
ている。また、サンプリングバルブ１７には、プレカラ
ム２０，分離カラム２１，排気用配管２４が各々接続さ
れている。

【００４４】フィルタ１８は、呼気導入管４との接続部
分が例えばステンレス製のメッシュとして構成されてお
り、呼気導入管４内を導入されてくる呼気に含有された
ゴミ等を補捉する。フィルタ１８でゴミ等を補捉するこ
とにより、サンプリングバルブ１７内部へのゴミ等の侵
入を防止するようにしている。

【００４５】サンプルループ１９には、呼気採取管２か
ら呼気導入管４を介して導入された呼気が呼気試料とし
て充填される。そして、上述した呼気導入管４の内径お
よび呼気吸引管３２の内径は、サンプルループ１９の内
径よりも大きく設定されている。ここで、呼気導入管４
の内径及び呼気吸引管３２の内径は、サンプルループ１
９の内径の１倍以上〜４倍程度の範囲内で予め任意に設
定される。

【００４６】また、プレカラム２０には、呼気試料に含
まれた例えば水分等の極性成分は保持されるが、エタン
等の炭化水素はほとんど保持されずに分離カラム２１に
流れる。この場合、水分等の極性成分が分離カラム２１
へ流れる前に、バルブコントローラ１０でバルブのポジ
ション（流路）を切換えることにより、プレカラム２０
に保持されている水分等の極性成分をプレカラム外へ排
出する。これに伴い、分離カラム２１には、呼気試料に
含まれた分析対象の炭化水素類のみが流入する。検出器
１４は、分析対象の炭化水素類を検出し、検出に基づく
信号をデータ処理部１５へ出力する。データ処理部１５
は、検出器１４からの信号に基づき所定の呼気分析デー
タ処理を行う。

【００４７】この場合、呼気分析待機状態では、キャリ
アガスコントローラ１２の制御によってキャリアガス
が、配管２２，２３を介して各々プレカラム２０，分離
カラム２１を流され、その後、排気用配管２４から排出
される。呼気試料導入状態では、サンプリング用ポンプ
９が所定時間駆動され呼気吸引管３２を介して吸引動作
を行うため、呼気採取管２の呼気が呼気導入管４を介し
てサンプルループ１９に呼気試料として導入され充填さ
れる。呼気分析状態では、キャリアガスコントローラ１
２の制御に基づきキャリアガスが配管２２を介してサン
プルループ１９へ供給される結果、サンプルループ１９
内の呼気試料がプレカラム２０，分離カラム２１へ押し
流される。

【００４８】恒温槽１３の内部における側壁部分には、
本実施例では１０個のポート(1) 乃至(10)を備えたサン
プリングバルブ１７が固定されている。このサンプリン
グバルブ１７の各ポート(1) 乃至(10)には、ポート(1)
に呼気導入管４が，ポート(2) にサンプリング用ポンプ
９が，ポート(3) にサンプルループ１９の他方の端部
が，ポート(4) には第１のキャリアガス導入系としての
配管２２が，ポート(5)にプレカラム２０の一端部が、
ポート(6) には分離カラムの一端部が、ポート(7) には
第２のキャリアガス導入系としての配管２３が，ポート
(8) にはキャリアガス用の排気口が，ポート(9) にはプ
レカラム２０の他端部が，ポート(10)にはサンプルルー
プ１９の一方の端部が、それぞれ連結されている。

【００４９】この１０個のポート(1) 乃至(10)を備えた
サンプリングバルブ１７は、前述したように、バルブコ
ントローラ１０に付勢されて作動する第１，第２の二つ
の動作切替えモードを備えている。

【００５０】第１動作切替えモード（バルブポジション
「Ａ」：図２参照）では、隣接する一方の切替え連通ポ
ートを一つ置きに連通されている。また、第２動作モー
ド（バルブポジション「Ｂ」：図４参照）では、隣接す
る他方の切替え連通ポートを一つ置きに連通するように
構成されている。

【００５１】これにより、第１動作切替えモード時に
は、呼気採取管２と呼気導入ポンプであるサンプリング
用ポンプ９とがサンプルループ１９を介して動通可能に
接続され、これによって、呼気採取管２内の呼気の所定
量がサンプルループ１９内に吸入されるようになってい
る。

【００５２】同時に、この第１動作切替えモード時に
は、キャリアガス導入手段１２の二つのキャリアガス導
入管２２，２３が個別に前述したプレカラム２０および
分離カラム２１に接続され、これによって当該各カラム
２０，２１内のガスが先ず外部に排気されるようになっ
ている。

【００５３】次に、第２動作モード時（図４参照）に
は、サンプリングバルブ１７を介して、サンプルループ
１９の他方の端部(3) が前述したキャリアガス導入手段
１２の一方のキャリアガス導入管２２に連結されと共に
当該サンプルループ１９の一方の端部(10)がプレカラム
２０の他端部(9) に連結され、更に、このプレカラム２
０の一端部(5)が分離カラム２１の一端部(6) に連結さ
れる。

【００５４】続いて、キャリアガス導入手段１２の一方
のキャリアガス導入管２２からキャリアガスが導入され
ると、サンプルループ１９内の呼気がプレカラム２０を
経て分離カラム２１へ導入される。

【００５５】図３は、第１動作切替えモード時に、プレ
カラム２０および分離カラム２１内が掃気される状態を
示すものである。

【００５６】ここで、図６に、サンプリングバルブ１７
の各ポート(1) 〜(10)と、これに連結されるプレカラム
２０および分離カラム２１等の連結状況の例を示す。

【００５７】次に、上記実施例の全体的動作，および当
該動作と共に成される呼気の掃気（パージ）動作等につ
いて説明する。

【００５８】〔呼気吸入・分析動作〕まず最初に、被検
者Ｈが呼気採取管２へ呼気を吐出すると、呼気の一部は
呼気貯留部２ｂに貯留され、呼気の残りは呼気排出部２
ｃを介して排出される。圧力センサ７が呼気採取管２に
おける呼気の吐出圧力を検出すると、分析制御部８は、
サンプリング用ポンプ９を所定時間だけ駆動する。この
場合、バルブコントローラ１０は、予めサンプリングバ
ルブ１７のポジションをサンプルループ１９への呼気導
入が可能な状態に切換える（第１の動作切替えモード：
バルブポジション「Ａ」）。かかる状態で、サンプリン
グ用ポンプ９が呼気吸引管３２を介して吸引動作を行う
ため、呼気採取管２の呼気貯留部２ｂの呼気は呼気導入
管４へ導入された後、恒温槽１３内部のサンプルループ
１９へ導入される。

【００５９】次に、バルブコントローラ１０は、サンプ
リングバルブ１７のポジションをサンプルループ１９か
らプレカラム２０，分離カラム２１への呼気試料の流入
が可能な状態に切換える（第２動作切替えモード：バル
ブポジション「Ｂ」）。この場合、同時にキャリアガス
コントローラ１２により配管２２を介してサンプルルー
プ１９へキャリアガスを流され、このキャリアガスに付
勢されてサンプルループ１９内の呼気試料がプレカラム
２０，分離カラム２１へ移送される。プレカラム２０で
は、例えば呼気試料に含まれた水分等の極性成分が保持
される。

【００６０】この結果、分離カラム２１には、呼気試料
に含まれた分析対象の炭化水素類が流入する。成分検出
器１４では、分析対象の炭化水素類を検出し、検出に基
づく信号をデータ処理部１５へ出力する。データ処理部
１５では、成分検出器１４からの信号に基づき、所定の
呼気成分の分析とデータ処理が行われる。

【００６１】このように、上記実施例にあっては、例え
ばサンプルループ１９に、次の被検体である他の呼気を
導入しておくことにより、被検者の呼気についてその採
取と分析とを、自動的に連続してしかも迅速且つ高精度
に実行し得るという利点がある。

【００６２】〔呼気の分析待機時〕次に、呼気の掃気
（パージ）動作を説明する。図２は呼気の分析待機時を
示すもので、この場合は、第１の動作切替えモード（バ
ルブポジション「Ａ」）時での前半の工程である。ここ
での呼気等の流れは、最初の呼気（又は次の呼気）が未
だ導入されない状態であり、キャリアガスのみが、キャ
リアガスコントローラ１２Ａを経て配管２２からプレカ
ラム２０へ，又配管２３から分離カラム２１へ流され
る。

【００６３】〔呼気吸引時〕図３にこれを示す。この図
３は、前述した第１の動作切替えモード時での後半の工
程を示す。このため、バルブ位置（各ポート(1) 〜(10)
の連結ポジション）は図２の場合と同一である。

【００６４】ここで、三方切換電磁弁４２では、呼気採
取管２と呼気導入管４とを導通した状態となっている。
また、サンプリング用ポンプ９が駆動しているので、呼
気採取管２に採取された呼気は呼気導入管４を経由して
サンプルループ１９内に導入される。この場合、キャリ
アガスの流れは、前述した「呼気の分析待機時」と同一
である。

【００６５】〔吸引された呼気の導入時〕図４に示す場
合，即ち，第２の動作切替えモード時（バルブポジショ
ン「Ｂ」）の場合である。この場合は、前述した図２の
場合と異なり、サンプリングバルブ１７のポジションが
切り換えられるため、流路が変わる。これにより、サン
プルループ１９内の呼気は、斜線矢印Ｐに示すようにキ
ャリアガスによって白抜き矢印Ｑに示すように押し流さ
れ、プレカラム２０，分離カラム２１を通って成分検出
器１４に流れる。

【００６６】一方、この場合は、呼気導入管４には掃気
用のキャリアガスは流れない。即ち、三方切換電磁弁４
２は、パージガス流路４１を呼気導入管４から遮断した
状態を採っている。

【００６７】〔呼気導入管４およびサンプルループ１９
内の掃気（パージ）〕図５に、これを示すサンプリング
バルブ１７のバルブポジションは、バルブポジションＡ
（第１の動作切替えモード時）である。この場合、三方
切換電磁弁４０は、パージガス流路４１と呼気導入管４
とが導通するように設定される。これにより、掃気（パ
ージ）時にサンプリング用ポンプ９を駆動すると、パー
ジガス貯留部４２内のパージガスが吸引されて呼気導入
管４とサンプルループ１９内が掃気される。この場合、
呼気搬送用のキャリアガスの流れは、「呼気の分析待機
時（図２）」および「呼気吸引時（図３）」の時と同様
に設定されている。

【００６８】図７に、上記実施例の動作回路図（シーケ
ンス回路図）を示す。この図７において、パージ動作の
タイミングは、呼気導入動作（図４のバルブポジション
がタイマリレーＴ002 で設定した時間だけ継続する）が
終了し、図２と同一のバルブポジションＡに戻った後に
なっている。

【００６９】実際の分析は、バルブが図２と同じバルブ
ポジションＡに戻ってからも継続している。例えば、呼
気吸引時間５秒（バルブポジションＡ），呼気導入２０
秒（バルブポジションＢ）で、２０秒経過後バルブポジ
ションＡに戻り、分析は１０〔ｍｉｎ〕〜１５〔ｍｉ
ｎ〕の間継続する。

【００７０】従って、掃気（パージ）動作は分析中に行
えるので、次の分析が始まるまでにはパージが完了し、
次に分析の待ち時間がなくなり、分析を円滑に行うこと
ができる。ここで、パージ動作の時間はタイマで設定す
るので、汚染がはげしい時は長めにパージ時間を採るこ
とができる。

【００７１】次に、パージガスの供給方法について図８
に基づいて説明する。この図８は図１よりパージガス供
給系を抽出したもので、パージ部の配管を示すものであ
る。この場合、パージガスは分析装置のキャリアガスを
併用しているので、パージガスはキャリアガスコントロ
ーラ１２Ａによって供給制御される。

【００７２】図８中、符号３１，３５は調圧弁、符号３
２，３３はマスフロ−コントロ−ラ、符号３４はストッ
プバルブを示す。

【００７３】パージガスは調圧弁３５により一定圧に調
整され、パージガス貯留部４２に貯留される。パージガ
ス貯留部４２は、内部が洗浄されたアルミニュウム，ア
クリル等の材質で形成された圧力室で、絶対値で内圧
２．０〔Ｋｇｆ／ｃｍ²〕に耐え得る構造となってい
る。パージガス貯留部４２内に、パージガスは常時一定
圧で貯留されるようになっている。

【００７４】ここで、この図８では、パージガスを前述
した図１にも示すように分析装置キャリアガスと同一の
キャリアガスボンベ１１より取り出す場合を例示した
が、パージガス用のガスボンベをキャリアガスボンベ１
１とは別に設けてもよい。

【００７５】一方、三方切換電磁弁４０は三ポートの方
向切り換え型が使用され、図９に示すように接続されて
いる。そして、パージ時には図中，ＮＣのポート１が開
いてポート２と接続されてパージガスが供給される。こ
の場合、三方切換電磁弁４０は、図１に示すように呼気
採取管用ヒータ３内に装備されて例えば５０℃程度に常
時加温されており、これによって弁内部の流路でのガス
の吸着や水分の凝縮が防止されている。

【００７６】図１０に、上記図９の変形例として、上記
三方切換電磁弁４０に代えて２ポートの電磁弁を二個装
備した場合を示す。このようにしても、図９の場合と同
等に機能する。

【００７７】このように、上記実施例にあっては、導入
した呼気の分析のルーチンの中で、同時に掃気（パー
ジ）動作を実行することができ、そのための手動操作が
全く不要となり、このため、呼気についてその採取と分
析と共に呼気導入管部分のパージ等を自動的に連続して
しかも迅速且つ高精度に実行し得るという利点がある。

【００７８】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、被検者の呼気についてその採取を
自動的に導入し成分検出器に送り込むことができ、しか
もサンプルループとサンプリングバルブの作用により複
数の異なった被検体（呼気）を混合することなく順次切
り換えて導入することができるため、これを装備した呼
気採取分析機では、迅速に且つ高精度に当該複数の異な
った被検体（呼気）の成分分析を行うことができ、更
に、呼気分析のルーチンの中で、同時に呼気導入管等の
掃気（パージ）動作を効率よく実行することができ、こ
のため、装置全体の信頼性を著しく高めることが出来る
という従来にない優れた呼気採取分析装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１内に開示したサンプリングバルブの第１の
動作切替えモード（バルブポジション「Ａ」）の場合の
キャリアガスの流れを示す説明図である。

【図３】図２における呼気吸引時の呼気に流れおよびキ
ャリアガスの流れを示す説明図である。

【図４】図１内に開示したサンプリングバルブの第２の
動作切替えモード（バルブポジション「Ｂ」）の場合の
呼気およびキャリアガスの流れを示す説明図である。

【図５】図４に開示した動作後になされる呼気導入管部
分の掃気（パージ）動作を示す説明図である。

【図６】図１内に開示したサンプリングバルブの各ポー
ト位置とそれに連結される部材との関係を示す説明図で
ある。

【図７】図１に示す実施例の動作規制回路の一例を示す
シーケンス回路図である。

【図８】図１内に開示したキャリアガスコントローラの
一例を示す回路図である。

【図９】図１内に開示した三方切換電磁弁の例を示す説
明図である。

【図１０】図１内に開示した三方切換電磁弁の代わりに
二方向切換電磁弁を二つ装備した場合の例を示す説明図
である。

【符号の説明】

２呼気採取管４呼気導入管９サンプリング用ポンプ１２キャリアガス導入手段１２Ａキャリアガスコントローラ１４成分検出器１７サンプリングバルブ１９サンプルループ２１分離カラム４０三方切換電磁弁４１キャリアガス導入パイプとしてのパージガス流路４２パージガス貯留部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】呼気吹込口を有する呼気採取管と、この
呼気採取管で採取された所定量の呼気を複数の切替え連
通ポートを備えたサンプリングバルブを介してサンプル
ループに導入する呼気導入ポンプと、前記サンプルルー
プ内の呼気をサンプリングバルブを介して導入する分離
カラムと、この分離カラムに併設された呼気分析用の成
分検出器と、前記分離カラムに所定のタイミングでキャ
リアガスを搬入するキャリアガス出力手段とを備え、前記サンプリングバルブが、第１，第２の動作切替えモ
ードを有すると共に、このサンプリングバルブを、第１
の動作切替えモードでは隣接する一方の切替え連通ポー
トを一つ置きに連通し、第２の動作切替えモードでは隣
接する他方の切替え連通ポートを一つ置きに連通するよ
うに構成し、前記第１の動作切替えモード時に、前記呼気採取管と呼
気導入ポンプとをサンプルループを介して連通可能に当
該サンプリングバルブの各切替え連通ポートに接続し、前記第２の動作切替えモード時に、前記サンプリングバ
ルブを介して、前記サンプルループの一端部を前記キャ
リアガス出力手段に連結すると共に当該サンプルループ
の他端部を前記分離カラムに連結し、前記呼気採取管のサンプリングバルブ側部分と，前記キ
ャリアガス出力手段とを、キャリアガス導入パイプを介
して連結したことを特徴とする呼気採取分析装置。
【請求項２】前記請求項１記載の呼気採取分析装置に
おいて、前記呼気採取管のサンプリングバルブ側部分と
前記キャリアガス出力手段との間に配設されたキャリア
ガス導入パイプに、パージガス貯留部を装備したことを
特徴とする呼気採取分析装置。
【請求項３】前記呼気採取管とキャリアガス導入パイ
プとの間に、三方切換電磁弁を装備したことを特徴とす
る請求項１又は２記載の呼気採取分析装置。