JPS60250227A - 試料ガス採取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は大気圧イオン化質量分析計等の試料ガス採取装
置の改良に係り、特にこの種の装置において人間の呼気
を簡便に採取し、かつ試料濃度を変化させずに測定する
のに好適な試料ガス採取装置に関する。

〔発明の背景〕

人体において血液中に含まれる揮発性物質は種種の人体
の機能との関連を持っており、それらを計測することは
人体機能の解明、さらには病気の診断において重要であ
る。この揮発性物質を血液を試料とせず、呼気を試料と
することは血液を試料とした場合の問題点を解決できる
ので極めて有効である。すなわち、血液の分析では血液
を採取するために被験者に負担がかかり、同一検体に対
する連続ｉｕ、ｌＩ定ができないこと、また血液を採取
し、測定器に導入するまでの間に生体外反応が起こり、
生体内におけると同様の測定ができないことの大きな二
つの問題点がある。呼気を試料とするならばこの二つの
問題点は解決される。しかしながら、血液中に含まれる
代謝による揮発性有機物は極めて微量であり、これが肺
において呼気中に排出されるので、更に微量（呼気中濃
度：　ｐｐｂ−ｐｐｔ）となる。この微量物質を試料前
処理を行なわずに検出するためには大気圧イオン化質量
分析計のような高感度検出計以外では不可能であるが、
大気圧イオン化質量分析計のイオン源は圧力が約１気圧
に保たれることが必要である。

そのために、従来の呼気試料を大気圧イオン源に導入す
る装置は以下の方式であった。

■　マウスピースに結合された試料導入管が直接イオン
源と結合され、被験者が直接イオン源に呼気を導入でき
るようにしたもので導入管途中が二重管で内管がノズル
に力っており、ノズルより出た試料がバイパスより送入
されたキャリアガスとともにイオン源に送出される。

■　呼気またはキャリアガス導入口と呼気送出口の２つ
の口が装着されたプラスチック製の袋に呼気を採取して
、試料導入管途中に設置し、キャリアガスを袋のキャリ
アガス導入口より導入してキャリアガス圧力によって試
料を測定装置に送出する。

■　呼気導入口が装着されたプラスチック製の袋に呼気
を採取し、その試料を吸着剤等に通じさせて有機物を濃
縮し、加熱による再生を行なって測定装置に導入される
。ただし、この従来装置は大気圧イオン化質量分析計で
はなくガスクロマトグラフ（ＧＣ）と結合されている。

■方式では被験者が装置設置場所に居ることが必要で病
人等を遠隔地から移動させ危ければガらないという欠点
があった。

■の方式は試料採取は便利であるが、測定時にキャリア
ガスを袋の中に導入するだめ、試料ガスとキャリアガス
の混合が起こり、測定中に試料濃度の減少が生ずるので
極めて短時間に測定を終了させ々ければならず、微量試
料測定のだめの長時間測定ができないという欠点があっ
た。すなわち微量成分では検出電流量が微弱であるため
に検出部の増巾率を高くシ、かつＳ／Ｎ比を改善するこ
とが必要である。この状態での検出部の応答は遅くなる
ので、長時間測定が必要となる。

■の方式も試料採取は簡便でかつ測定時に試料濃度変化
もないが、試料濃縮および再生という極めて煩雑な前処
理が行なわれており、測定効率が低いために１日に処理
できる試料数が少なく、診断等で重要な大量検体処理が
できないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、大気圧イオン化質量分析計を用いて吐
気分析を行なう場合に試料採取を容易に行なわせしめ、
また被験者が大気圧イオン化質量分析計設置場所まで移
動する必要がないように試料の運搬を可能とし、かつ測
定時に試料濃度変化を生じさせない呼気試料採取装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明においては、呼気試
料を採取貯蔵しておくだめの柔軟性をもったプラスチッ
クフィルムで作成された袋と、その試料貯蔵用の袋と隣
接し、測定時に試料貯蔵用袋内試料をイオン源に導出さ
せるために試料貯蔵用袋を外側より加圧するだめのガス
を流入させるプラスチックフィルムで作成された袋と試
料ガス、洗浄用ガス、加圧ガスの出入口と試料採取のだ
めのマウスピースとによって試料ガス採取装置を構成し
たことを特徴としている。

かかる本発明の特徴的な構成によって、試料ガスである
呼気採取に対して被験者が測定装置設置場所までわざわ
ざ移動する必要がなく々す、測定時に試料ガスを大気圧
イオン源に導出させるための加圧ガスと試料ガスの混合
が起こらないために、試料濃度変化がなく、微量試料測
定用の長時間測定が可能と力っている。測定可能時間は
従来装置に比較して１０〜２０倍であった。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図、第２図で説明する。

第１図は本発明による試料ガス採取装置を示したもので
ある。。

同図において試料ガス貯蔵用のプラスチック製内袋１に
ガス出入口３および５が装着されている。

ガス出入口３，５はネジ山がついており、ナツト４とパ
ツキン６で内袋１と密閉させている。加圧ガス流入用の
プラスチック製外袋２は、内袋と同（末にガス出入口３
，５およびナツト４とパツキン６で気密性が保たれてい
る。さらに、外袋２には加圧ガス導入ロアが装着されて
おり、ナツト４とパツキン６で密閉されている。ガス出
入口３は結合器８でガラス製マウスピース９と結合され
、マウスピース９にはキャップ１０が装着され貯蔵され
た試料ガスを密閉している。ガス出入口５も同様にキャ
ップ１１が装置されている。

清浄な空気（窒素８０％、酸素２０％）はキャップ１１
をはずしてガス出入口５より内袋１内に充満され、再び
キャップ１１ｆ：装着し、この状態で被験者のいる場所
に運搬される。被験者はキャップ１０をはずしてマウス
ピース９を口にくわえ内袋１内の清浄な空気で呼吸を行
なう。内袋容積が５ｔの場合マウスピース９を口にくわ
えたま壕で５回以上の呼吸を行なうと肺中のガス成分と
内袋内のガス成分濃度が平衡に近づく。５回以上の場合
は呼吸回数に応じて内袋内ガス成分濃度が変化し、また
１５回以上の場合は内袋内酸素が消費されて呼吸が苦し
く々る。マウスピース９およびガス出入口３の内径は通
常の成人では７ｔｒａｎ以上が必要である。呼吸終了後
キャップ１０を装着して大気圧イオン化質量分析計設ｆ
ｉｌ所に運搬される。

第２図は、本発明による試料ガス採取装置を大気圧イオ
ン化質量分析計と結合した時の基本構成を示したもので
ある。ガス出入口３はキャップ１０およびマウスピース
９がはずされて結合器８で試料導入管１８と結合される
。バルブ１３が開けられ、バルブ１２は閉じられて、内
袋１内の試料ガスは加圧ガスにより押し出されて大気圧
イオン源１５に導入される。試料導入管１８に結合され
るのはガス出入口３でも５でもどちらでもよい。

加圧ガスはボンベから加圧ガス導入ロアを通して外袋２
内に導入される。加圧ガスの種類は安全上窒素が適当で
ある。内袋１内より大気圧イオン源１５に導入された試
料ガス流量は流量計１７で測定され、試料ガス流量が希
望する値に一定となるよう加圧ガス流量を調節する。測
定終了後加圧ガスの導入を停止し、結合器８と試料導入
管１８が分離され、バルブ１２が開けられて純窒素ガス
がボンベより導入されて試料導入管１８訃よび大気圧イ
オン計１５の清浄化が行なわれる。清浄化時は試料導入
管１８および大気圧イオン源を１５０〜３００Ｃに加熱
する。とりはずされた試料が採取装置の内袋１は清浄な
窒素ガスで清浄化が行なわれる。すなわちガス出入口３
，５はキャップが外された状態でボンベからの清浄な窒
素ガスがガス出入口３または５の一方から導入され、窒
素を流し続けて、内袋１内のｆｆ１（浄化が行々われる
。

本実施例では次の効果が得られる。従来装置ではオンラ
イン的な手法であったので病人等の被験あるので、被験
者を遠隔地から移動させる必要が全くない。また従来装
置では測定時に大気圧イオン源に試料ガスを導出させる
だめの加圧ガスと試料ガスとの混合が起こり、試料ガス
成分の濃度変化が起り、微量成分測定のための長時間測
定が行なえなかったが、本実施例ではガスの混合が起こ
（９） らないため、試料ガスが導出され終るまで？Ａ！度変比
変化こらず、険時間測定が可能となる。さらに試料ガス
貯蔵用袋が柔軟なプラスチック製の袋であるだめ、マウ
スピースを口にくわえたままで試料ガス貯蔵用袋内の空
気による多数回呼吸が行なえるので、呼吸回数による試
料成分製産のバラツキが少なくなる。１回の呼吸容量は
個人差があり、バラツキが大きいが、多数回呼吸により
バラツキが少なくなる。

第３図も本発明による一実施例である。第１図の実施例
と異なるところは試料ガス貯蔵用の袋１９と加圧ガス流
入用の袋２０が柔軟性をもった１枚のプラスチックフィ
ルム２１で仕切られていることである。試料ガスが試料
ガス貯蔵用の袋１９に導入された場合はプラスチックフ
ィルム２１は加圧ガス流入用の袋２０側に凸となり、加
圧ガスを加圧ガス流入用の袋２０に導入するに従い、プ
ラスチックフィルム２１は試料ガス貯蔵用の袋１９側に
凸となる。本実施例における試料ガス採取方法、加圧ガ
ス流入方法、洗浄方法、呼吸用標準ガスの導入力（１０
） 法および効果は汗１図、第２図の実施例と全く同じであ
る。

第４図は本発明による呼気試料採取装置によって採取し
た人間の呼気中に含まれる微量のアセトンを測定した結
果を示したものである。比較のために従来装置２）で採
取および測定した呼気中のアセトンの結果も示しである
。実線が本実施例による結果であり、破線が従来装置に
よる結果である。この場合に使用された本発明による呼
気試料採取装置の試料ガス貯蔵袋および従来装置の内容
積はともに５ｔで、大気圧イオン源への試料カス導入速
度はともに２００ｍＬ１分である。同図から明きらかの
ように測定時間の経過とともに従来装置ではアセトン濃
度が減少しており、本発明による呼気試料採取装置では
アセトン濃度の減少が見られない。アセトンは脂肪代謝
および糖尿病の指標として重要物質である。従来装置の
ように呼気に含まれる微量成分濃度が変化すると、低質
量側から高質量側へ質量スキャンを行々って質量スペク
トルを測定した場合、高質量側のピークは低（１１） 質量側のピークよりも濃度変化の影響を大きく受けて正
しいスペクトルが得られない。雑音の影響を低減させて
、微量成分の弱小ピークを検出するためにスキャン速度
を遅くすればするほどこの影響は大きくなる。このよう
に本実施例によれば呼気中に含まれる生体掌上重要な生
体代謝による微量の有機物をより正確に検出できる効果
が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば非観血的に生体代謝物
が測定可能な呼気中の微量代謝物測定に関し、大気圧イ
オン源に導出する試料ガスと加圧ガスの混合が起こらな
いので、微量代謝物に対しガス混合による濃度変化の影
響を除去することができ、正確なスペクトルが得られる
効果がある。

従来装置ではガス混合による濃度変化を除去する場合に
は被験者を大気圧イオン化質量分析装置設置場所まで移
動する必要があり、被験者を移動させずに試料を移動さ
せる場合はガス混合による濃度変化の影響があった。本
発明では試料移動が可（１２） 能でかつガス混合によるｌ＃度変化の影響を受けないよ
うになっている。また従来装置では加圧ガスが試料ガス
と混合されるが測定はｐｐｂ以下の微量成分を対象とす
るので加圧ガスとして極めて高純度ガスが必要で高価で
あった。本発明ではガス混合が起こらないので加圧ガス
の純度は問題とならずガス費用が安価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の試料ガス採取装置の正
面方向から見た横断面図、第２図は第１図の試料ガス採
取装置を大気圧イオン化質量分析計と結合した時の横断
面図、第３図は第２の実施例の試料ガス採取装置の横断
面図、第４図は本発明による試料採取装置と従来の試料
採取装置を用いて採取した人間の呼気中に含まれるアセ
トンを大気圧イオン化質計分析計で測定した結果を示す
図である。 １・・・試料ガス貯蔵用内袋、２・・・加圧ガス流入用
外袋、３・・・ガス出入口、４・・・ナツト、５・・・
ガス出入口、６・・・パツキン、７・・・加圧ガス導入
口、８・・・結（１３） 合冊、９・・・マウスピース、１０・・・キャップ、１
１・・・キャップ、１２・・・バルブ、１３・・・バル
ブ、１４・・・結合器、１５・・・大気圧イオン源、１
６・・・大気圧イオン化質量分析計分析部、１７・・・
流量計、１８・・・試料導入管、１９・・・試料ガス貯
蔵用袋、２０・・・加圧ガス流入用凌、２１・・・プラ
スチックフィルム、第１図 第　２　図 第３図 ｔθ Ｚ　４　図 測霞時間崎）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、呼気試料を導入するだめの導入口と、呼気試料を測
   定装置に導出、または洗浄ガスを導入出するだめの開口
   を有した試料ガス貯蔵室と、それに隣接する試料を導出
   させるだめの加圧ガス導入口を有する加圧ガス室からな
   ることを特徴とする試料ガス採取装置。 ２、　上記試料ガス貯蔵室および、加圧ガス室が柔軟性
   をもったプラスチックの袋状容器であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の試料ガス採取装置。 ３、試料ガス導入口が内径７闘以上であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の試料ガス採
   取装置。