CN101657710B - 呼气分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供呼气分析方法。现有的具有冷却凝结机构的呼气分析装置，不仅凝结液收集容器的操作烦杂而且需要时间。本发明为使用呼气分析装置分析呼气的方法，上述呼气分析装置包括：容器、呼气注入口、呼气排出口、冷却部、电极部、对置电极部、和化学物质检测部，上述呼气含有水蒸汽和挥发性有机化合物，上述挥发性有机化合物的分子量为15以上500以下，上述方法包含：从上述注入口向上述容器注入上述呼气的注入步骤、利用上述冷却部冷却上述电极部使上述呼气在上述电极部外周面凝结的凝结步骤、使凝结了的上述呼气成为带电微粒子的带电微粒子化步骤、利用静电力向上述化学物质检测部回收上述带电微粒子的回收步骤、和检测被回收的上述带电微粒子所含有的挥发性有机化合物的检测步骤。

Description

呼气分析方法
技术领域
本发明涉及将呼气中含有的各种成分通过静电雾化而浓缩来进行分析的呼气分析方法。
背景技术
呼气中除了水、氮、氧、二氧化碳之外，还含有代谢成分、挥发性有机化合物、挥发性硫化物等微量成分。例如，醇、酮、醛、胺、芳香烃、脂肪酸、异戊二烯、硫醇等及它们的衍生物等。
人们认为该呼气中含有的微量成分与疾病之间有某种关联。有公开的研究成果认为疾病与呼气中的成分存在相互关联(非专利文献1、非专利文献2、非专利文献3、非专利文献4)。与血液检查不同，其能够在不给与被验者身体、精神上的痛苦的情况下进行检查，因此，在诊断、术后过程的观察、治疗方针的决定等医疗领域内的应用很受期待。
但是，暗示了与疾病间的关联性的呼气成分的浓度通常为ppm至ppt量级，极为微量(非专利文献4)。
因此，现有的呼气分析装置中，采用的手法是：利用冷却凝结呼气的方法、用捕获剂捕捉/浓缩呼气成分的方法等公知技术来高效分析。
例如作为冷却凝结呼气的方法，公知有使用热电元件的方法(专利文献1)。图11表示专利文献1中所述的呼气冷却凝结装置。
在呼气冷却凝结装置中，将被验者吹入的呼气冷却并提取该凝结液。呼气冷却凝结装置包括：呼气通过管911、凝结液收集容器904及热电元件903。热电元件903与凝结液收集容器904通过导热体902连接。呼气通过管911与凝结液收集容器904可自由装卸地固定。呼气通过管911上设有具有两个单向阀的倒流防止器908，并且设有对所吹入的呼气的量进行测定的流量计916。
如图11所示的呼气冷却凝结装置，虽然得到分析所需的量的凝结液需要时间，但因为能够比较简便地操作装置，所以是通常使用的装置之一。
另外，作为其他的手法，专利文献2公开了使用静电喷雾的浓缩方法的例子。其为通过将不挥发性的稀薄生物分子溶液静电喷雾来汽化喷雾中的溶剂进行浓缩的方法，也能够利用于浓缩呼气中含有的不挥发性成分。图12表示专利文献2所述的生物分子溶液的浓缩机构。
利用图12所示的静电喷雾装置，能够得到含有巨大生物分子的不挥发性物质的堆积物。该堆积物被用于测量不挥发性物质的堆积物与其他物质的相互作用。另外，专利文献2也公开了：生物分子的基于静电喷雾法的堆积能够作为微量浓缩稀薄生物分子溶液的方法利用。
非专利文献1：THE LANCET 353卷pp.1930-1933(1999)
非专利文献2：ANALYTICAL BIOCHEMISTRY 247卷pp.272-278(1997)
非专利文献3：The American Journal of Cardiology pp.1593-1594(2004)
非专利文献4：Respiratory Physiology&Neurobiology 145卷pp.295-300(2005)
专利文献1：日本特开2004-361160公报(第6页，图1)
专利文献2：日本特表2002-511792公报(第31页第12～13行，第78页，图9)
专利文献3：美国专利申请公开第2004/0210154号说明书(特别是0054段)
专利文献4：日本特开2007-033388号公报(特别是0002～0005段)
专利文献5：日本专利第3952052号公报
发明内容
专利文献1及专利文献2中所述的现有装置均具有凝结液蓄积容器(图11中的凝结液收集容器904及图12中的液体容器1005)，必须在其中蓄积大量的呼气凝结液。
即，专利文献1所述的例子中，冷却容量为20mL～200mL的凝结液收集容器904，使凝结在容器侧壁上的液滴向容器底部落下而蓄积。
另外，专利文献2所述的例子中，为了向容器中的液体施加电压，必须使容器充满大量的呼气凝结液，直到电极充分浸入液体中。
这样，存在为了得到大量的呼气凝结液而需要相当长的时间这一课题。因此，对例如需要紧急处理的急救患者进行迅速的呼气分析是很难的。
此外还有一个课题是，为获得大量的呼气凝结液，必须收集大量的呼气。因此，对于患者、高龄人、婴幼儿等与健康人相比体力上较弱的使用者来说，身体上、精神上的负担也很大。
本发明的目的在于，解决上述现有课题，提供一种短时间且简便地生成呼气凝结液并对呼气进行分析的方法。
解决上述现有问题的本发明是使用呼气分析装置进行呼气分析的方法，上述呼气分析装置包括：容器；设置在上述容器的一端的呼气注入口；设置在上述容器的另一端的呼气排出口；设置在上述容器的内部的冷却部；设置在上述冷却部的附近的电极部；设置在上述容器的内部的对置电极部；和设置在上述对置电极的附近的化学物质检测部，上述呼气含有水蒸汽和挥发性有机化合物，上述方法包含：从上述注入口向上述容器注入上述呼气的注入步骤；利用上述冷却部冷却上述电极部使上述呼气在上述电极部的外周面凝结的凝结步骤；使凝结了的上述呼气成为带电微粒子的带电微粒子化步骤；利用静电力向上述化学物质检测部回收上述带电微粒子的回收步骤；和检测被回收的上述带电微粒子所含有的挥发性有机化合物的检测步骤。
本发明中，优选上述挥发性有机化合物的分子量在15以上500以下。
本发明中，优选上述容器能够封闭。
本发明中，优选上述冷却部为热电元件。
本发明中，优选上述电极部通过上述冷却部冷却到水蒸汽的结露点以下。
本发明中，优选上述电极部与上述冷却部直接或通过导热体接触。
本发明中，优选上述电极部为阴极、上述对置电极部为阳极。
本发明中，优选上述带电微粒子含有水和呼气成分。
本发明中，优选上述化学物质检测部具有除去因上述带电微粒子而带有的电荷的机构。
本发明中，优选上述化学物质检测部接地。
本发明中，优选上述化学物质检测部能够从上述容器分离。
本发明中，优选上述带电微粒子化步骤为静电雾化。
本发明中，优选在上述带电微粒子化步骤中，根据上述电极部与上述对置电极部之间流动的电流，控制上述电极部与上述对置电极部之间的电压施加。
本发明中，优选在上述回收步骤中，相对于上述对置电极向上述化学物质检测部施加电压。
本发明中，优选对上述电极部加热，以除去附着在上述电极部的化学物质。
本发明中，优选使用上述热电元件加热上述电极部以除去化学物质。
本发明中，优选利用上述呼气以外的气体的气流除去附着在上述电极部的化学物质。
参照附图，本发明的上述目的、其他目的、特征及优点通过以下的适宜的实施方式的详细说明变得明确。
发明的效果
根据本发明的呼气分析方法，能够在短时间内在冷却的电极部外周面上生成呼气凝结液。而且能够有效地将呼气成分向化学物质检测部捕集。作为其结果，能获得大幅缩短分析所需时间的效果。
附图说明
图1是本发明实施方式1中的呼气分析装置的示意图。
图2是表示本发明实施方式1中的呼气分析装置动作的说明图。
图3是本发明实施方式2中的呼气分析装置的示意图。
图4是凝结步骤中电极部表面的显微照片。
图5是带电微粒子化步骤的说明图。
图6是带电微粒子化步骤中电极部顶端的说明图及显微照片。
图7是本发明的回收步骤中第二电极部的显微照片。
图8是本发明的检测步骤中呼气的分析例。
图9是本发明的检测步骤中呼气的分析例。
图10是本发明的检测步骤中呼气的分析例。
图11是现有的呼气分析装置的示意图。
图12是现有的呼气分析装置的示意图。
附图标记说明
100呼气分析装置
101容器
102注入口
103排出口
104冷却部
105电极部
106对置电极部
107化学物质检测部
108a、108b阀门
201水蒸汽
202a、202b呼气成分
203呼气
204凝结液
205带电微粒子
301吹口
302唾液收集器
303散热部
304连接部
305温度传感器
306湿度传感器
307止逆阀
308泵
309控制部
310显示部
401凝结液
501泰勒锥(Taylor cone)
502凝结液
503带电微粒子
601泰勒锥
602带电微粒子
701第二电极部
702凝结液
703凝固体
901呼气冷却凝结装置
902导热体
903热电元件
904凝结液收集容器
905盖
906呼气导入管
907呼气排出用开口
908倒流防止器
909排出止逆阀
910吸入止逆阀
911呼气通过管
912吹口
913唾液收集器
914保温材料
915电热器
916流量计
917显示器
1001X-Y平台
1002基体
1003蛋白质点
1004电介质栅极
1005液体容器
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是本发明实施方式1中的呼气分析装置的示意图。
本实施方式中，呼气分析装置100由以下结构构成。
容器101由间壁与外部隔开。不通过间壁进行与外部的物质的进出。容器101的形状可以是长方体，也可以是多面体、纺锤形、球形、流路状。容器101的容积优选与呼气的总流入量相比足够小。例如在呼气的总流入量为300cc的情况下，容器的容积优选在6cc以下。容器101的材料优选吸附气体或内藏气体少的材料。
容器101的材料可以是不锈钢、铝、铜等金属类，也可以是石英玻璃、硅酸硼玻璃、氮化硅、氧化铝、碳化硅等无机物，也可以使用表面上形成有二氧化硅、氮化硅、氧化钽等绝缘薄膜的硅基板。另外也可以将这些中的两种以上进行组合。
容器101的材料优选丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、氟树脂、PDMS等。容器101的材料为塑料的情况下，更优选在容器101的内壁涂装金属薄膜。作为金属薄膜，铝薄膜因廉价且气体阻隔性优秀而最为优选，但其它的金属薄膜也可以。另外也可以将这些中的两种以上进行组合。另外，容器101虽然优选为坚固的，但也可以如气囊、气球、柔性管、注射器等那样柔软或具有可动性。
注入口102设置在容器101的一端。注入口102用于向容器101注入呼气。对于注入口102的设置位置，只要是能迅速向容器101内部注入呼气的地方都可以。例如在容器101为长方体的情况下，优选注入口102位于比角部更靠向面中央部的位置。另外本发明对注入口102的形状、尺寸、材料没有限制。注入口102可以如图1所示为一根管状，也可以在中途有分岔。另外，注入口102可以为一处，也可以有多处。
排出口103设置在容器101的另一端。排出口103用于从容器101排出剩余的呼气。设置排出口103的位置只要是能够将剩余的呼气从容器101排出的地方都可以。另外，本发明中对排出口103的形状、尺寸、材料没有限制。排出口103的形状可以如图1所示为直管状，也可以在中途设有分岔。另外，排出口103可以为一处，也可以有多处。
冷却部104设置在容器101的内部。通过设置冷却部104，能够冷却到水蒸汽的结露点以下，因此能够凝结水蒸汽及挥发性有机化合物。冷却部104最优选为热电元件。另外，冷却部104也可以为使用水之类的冷却剂的热导管，也可以为空气换热元件，也可以为冷却风扇。为了高效地冷却呼气，可以增大冷却部104的表面积、也可以在冷却部104的表面进行凹凸加工，也可以在冷却部104表面设置多孔体。冷却部104的位置最优选为容器101的底部。冷却部104的位置可以在侧面或在顶部，也可以将这些组合来设置多个冷却部104。
本发明的实施方式中，在使用热电元件作为冷却部104的情况下，可以在热电元件的散热部设置散热片。或者可以对热电元件的散热部进行水冷，也可以进行气冷，也可以使用其它的热电元件进行冷却，也可以使用其它冷却方法。另外，也可以将这些中的两种以上进行组合。
电极部105设置在容器101的内部且设置在冷却部104的附近。电极部105与冷却部104可以直接接触，也可以通过导热片、导热树脂、金属板、油脂等导热体接触。
电极部105优选通过冷却部104冷却到水蒸汽的结露点以下。一般认为呼气的温度为34℃、湿度为95％。为使呼气中的水蒸汽及挥发性有机化合物结露，电极部105的温度优选在0℃以上30℃以下。更优选的是电极部105的温度在0℃以上15℃以下。电极部105的温度优选在整个电极部105上均一，但也可以不同。
电极部105的材料最优选为金属。电极部105的材料也可以是硅、碳纳米管，也可以是石墨、富勒烯、纳米锥、碳膏、玻碳等碳材料，也可以是PEDOT：PSS、并五苯、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯等有机导电聚合物。另外，也可以是氧化锡(ITO)、多晶硅等无机导电材料，也可以是有机银之类的有机金属，也可以是能作为发射极使用的其它材料。
电极部105可以为一个，也可以有多个。电极部105可以直线一维排列。电极部105也可以如圆周状、抛物线状、椭圆状、正方点阵状、斜方点阵状、密排点阵状、放射状、随机状等二维排列。电极部105也可以如球面状、抛物曲面状、椭圆曲面状等三维排列。
电极部105的形状优选为针状。为迅速冷却电极部105到水蒸汽的结露点以下，电极部105的长度优选为3mm以上10mm以下。电极105的材料优选良导热材料，最优选为金属。具体地，可以是不锈钢、铜、黄铜、铝、镍、钨等单质金属，也可以是这些中两种以上组合的合金或金属互化物。另外，也可以在这些电极部105的表面覆盖金、白金、铝等的金属薄膜。
对置电极部106与电极部105相对置地设置。对置电极部106的形状最优选为圆环状。对置电极部106的形状也可以是长方形、梯形等多边形。对置电极部106的材料优选为金属。具体地，可以是不锈钢、铜、黄铜、铝、镍、钨等单质金属，也可以是这些中两种以上组合的合金或金属互化物。另外，也可以在这些电极部105的表面覆盖金、白金、铝等的金属薄膜。
优选电极部105为阴极且对置电极106为阳极。施加在电极部105与对置电极部106之间的电压可以是固定值，也可以是可变值。可变值优选根据带电微粒子化的状况进行控制。带电微粒子化的状况可以通过电极部105与对置电极106之间流动的电流值监视，也可以通过电极部105与化学物质检测部107之间流动的电流值监视，也可以设置专用电极对监视电流值。
化学物质检测部107设置在对置电极部106的附近。化学物质检测部107可以是气相色谱仪，也可以使用其它的化学物质检测器。例如可以为：MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)、ISFET(离子感应型场效应晶体管)、双极晶体管、有机薄膜晶体管、光极、金属氧化物半导体传感器、石英晶体微天平(QCM)、表面声波(SAW)元件、固体电解质气体传感器、电化学电池传感器、表面等离子体共振仪(SPR)、朗缪尔布洛节塔(Langmuir-Blodgett)膜(LB膜)传感器等传感器。化学物质检测部107也可以是高效液相色谱仪、质谱仪、核磁共振装置等。化学物质检测部107可以如图1所示为一处，也可以有多处。另外，在设有多个化学物质检测部的情况下，可以为同一种类也可以为不同种类。
本发明的实施方式中，化学物质检测部107也可以使用对化学物质有选择地响应的场效应晶体管。场效应晶体管可以使用硅、砷化镓、碳纳米管、硅纳米线等无机半导体材料制作。场效应晶体管也可以使用并五苯、聚噻吩、PEDOT：PSS等有机半导体材料制作。也可以使用有机半导体材料制作有机电化学晶体管。另外，本发明中，对场效应晶体管的材料、尺寸、数量、制造方法没有限制。
化学物质检测部107优选能除电。例如呼气带负电的情况下，化学物质检测部107带负电。该带电量过剩时，对化学物质检测部107的动作会造成极大的影响，因此优选能够进行除电。另外，除电可以经常进行，也可以适宜地进行。
化学物质检测部107优选通过接地来除电。化学物质检测部107优选通过电离器除电。
化学物质检测部107优选可以从容器101分离。优选将化学物质检测部107分离之后清洗化学物质检测部107。也可以使化学物质检测部107为一次性的。这是因为，能够不必在意上次测量经历而在清洁状态下检测化学物质。
优选在注入口102及排出口103设置阀门108a及阀门108b。优选通过这些阀门108a及阀门108b使容器101能够封闭。另外，本发明中对阀门108a及阀门108b的材料、位置、种类没有限制。另外，也可以使注入口102及排出口103的传导(conductance)小。
本发明的实施方式中，可以在注入口102及排出口103设置控制呼气的流动的控制阀。控制阀可以是止逆阀，也可以是断流阀。
本发明的实施方式中，可以在注入口102及排出口103设置计量呼气的流量的计量器。计量器可以是积分流量计，也可以是质量流量计，也可以是其它的流量计量器。
图2是表示本发明实施方式1中的呼气分析装置动作的说明图。图2中与图1相同的结构要素使用相同符号，省略说明。
注入步骤中，由水蒸汽201与呼气成分202a、202b构成的呼气203通过注入口102注入容器101。图2(a)表示注入步骤。判断容器101内部是否已经被呼气203充满，可以使用化学物质检测部107，也可以使用化学物质检测部107之外的其它化学物质检测部。化学物质检测部107可以为一个，也可以有多个。
注入步骤中，优选从注入口102侧加压注入，也可以对排出口103减压而注入。
注入步骤中，在从注入口102侧加压的情况下，可以使用隔膜泵、蠕动泵、注射泵等电动泵来注入，也可以使用注射器、移液吸管来手动注入，也可以直接呼气注入。
注入步骤中，在将排出口103侧减压的情况下，可以利用隔膜泵、蠕动泵、注射泵等电动泵来注入，也可以利用注射器来手动注入。
注入步骤中，优选在向容器101注入呼气203之前，将容器101的内部用清洁的空气充满。容器101的内部也可以用干燥的氮或其它惰性气体充满，也可以用具有与呼气相同程度的湿度的标准气体、校正用气体充满。
注入步骤中，剩余的呼气203从排出口103排出。为了方便，图2(a)中对呼气成分只记载了202a、202b两种，但一般都含有二种以上成分。
凝结步骤中，利用冷却部104，电极部105被冷却到水蒸汽的结露点以下。其结果是，在电极部105的外周面上，形成含有呼气中的水蒸汽及其它呼气成分202a、202b的凝结液204。图2(b)及图2(c)表示凝结步骤。图2(b)表示凝结步骤的初期阶段。图2(b)表示电极部105的外周面上凝结液204的形成。图2(c)表示凝结步骤的进展阶段。图2(c)表示电极部105的外周面被凝结液204覆盖。
另外，凝结步骤中，优选控制冷却部104的温度使凝结液204的量不致过剩。
带电微粒子化步骤中，由凝结液204形成许多的带电微粒子205。图2(d)表示带电微粒子化步骤。带电微粒子的形态可以是由一个～数十个分子构成的簇，也可以是数十～数百个分子构成的微粒子，也可以是数百个以上分子构成的液滴。另外，也可以是这些中的两种以上混在一起。
带电微粒子中，除了电中性的分子之外，也可以含有来自呼气成分分子的离子或基。另外也可以是这些的混合。带电粒子更优选为带负电，但也可以带正电。
带电粒子优选含有水及呼气成分。带电微粒子中水与呼气成分的比例可以与呼气相同，也可以不同。
带电微粒子化步骤中，为进行带电微粒子化优选使用静电雾化。静电雾化的原理如以下所述。通过向电极部105与对置电极部106之间施加的电压，凝结液204被搬送向电极部105的顶端。由于库仑引力，凝结液204的液面成圆锥状向着对置电极部106隆起。凝结进一步进行时，由于电荷集中到凝结液顶端，库仑力增大。当库仑力超过水的表面张力时，凝结液204分裂、飞散，形成带电微粒子。
另外，在进行静电雾化时，有时会发生电晕放电。为呼气中相对湿度低的情况或电极部105的外周面上没有生成足够的凝结液的情况。电晕放电可以包含在带电微粒子化步骤中。
带电微粒子化步骤中，优选根据电极部105与对置电极部106之间流动的电流控制在电极部105与对置电极部106之间施加的电压。例如，优选由于带电微粒子生成过剩或电晕放电等原因在电极部105与对置电极部106之间流动过剩的电流时，暂时中断电极部105与对置电极部106之间电压的施加。也可以减小电极部105与对置电极部106之间的施加电压。该原因一旦消除，就可以重新开始施加电压。
从带电微粒子的稳定性的观点来看，带电微粒子205的直径优选在2nm以上30nm以下。
附加到带电微粒子205上的带电量最优选为每一个微粒子上与元电荷量(1.6×10-19C)相当。附加到带电微粒子205上的带电量，优选比元电荷量大。
回收步骤中，将带电微粒子205向化学物质检测部107回收。图2(e)表示回收步骤。回收步骤中，优选通过静电力回收带电粒子205。优选相对于对置电极部106向化学物质检测部107施加电压。在带电微粒子205带负电的情况下，优选相对于对置电极部106向化学物质检测部107施加直流正电压。电压施加优选连续的，也可以为脉冲的。
检测步骤中，通过化学物质检测部107检测带电微粒子含有的挥发性有机化合物。检测步骤优选进行挥发性有机化合物的定量，但也可以只对化学物质的存在进行检测。检测步骤中优选使用事先校正好的化学物质检测部。另外，本发明中对校正方法没有限制。
挥发性有机化合物优选为酮类、胺类、醇类、芳香族烃类、醛类、酯类、有机酸、硫化氢、甲硫醇、二硫化物等。挥发性有机化合物也可以是烷烃、烯烃、炔烃、二烯、脂环烃、丙二烯、醚、羰基、负碳离子、蛋白质、多环芳香烃、杂环、有机衍生物、生物分子、代谢物、异戊二烯、异戊二烯化合物及其衍生物等。
从(1)易于挥发性、(2)可在呼气中含有的化合物的观点来看，挥发性有机化合物的分子量优选为15以上500以下，更优选为30以上400以下。
根据世界卫生组织(WHO)，(广义的)挥发性有机化合物分类为：易挥发性有机化合物(VVOC，沸点0℃～50-100℃)、挥发性有机化合物(VOC，沸点50-100℃～240-260℃)、半挥发性有机化合物(SVOC，沸点240-260℃～380-400℃)、颗粒状物质(POM，沸点380℃以上)。有代表性的VVOC为：甲醛(分子量30，沸点-19.2℃)、乙醛(分子量44，沸点20.2℃)、二氯甲烷(分子量85，沸点40℃)。有代表性的VOC为：甲苯(分子量92，沸点110.7℃)、二甲苯(分子量106，沸点144℃)、苯(分子量78，沸点80.1℃)、苯乙烯(分子量104，沸点145.1℃)等。有代表性的SVOC为：磷酸三丁酯(分子量266，沸点289℃)、邻苯二甲酸二辛酯(分子量391，沸点370℃)等。本发明中，如果仅提到挥发性有机化合物，意味着广义的挥发性有机化合物，包括VVOC、VOC、SVOC、POM等。
挥发性有机化合物的沸点优选为-160℃以上400℃以下。
为降低温度波动、湿度波动、干扰物质的存在、电磁噪声等误差因素，也可以在容器101的内部设置修正用的化学物质检测部。也可以使化学物质检测部与修正用的化学物质检测部以差动动作，降低误差因素。
本发明的实施方式中，也可以同时进行从上述注入步骤到检测步骤的至少两个以上的步骤。即，例如凝结步骤与带电微粒子化步骤可以同时进行。另外，也可以按顺序依次进行各个步骤。
本发明的实施方式中，为除去附着在电极部105上的化学物质，优选对电极部105进行加热。对电极部105进行加热时，可以向容器101注入清洁的气体。为除去附着在电极部105上的化学物质，也可以组合其它方法。
本发明的实施方式中，为了对电极部105进行加热来除去化学物质，优选使用热电元件。因为热电元件能够容易地反转冷却面与加热面，较为便利。若在凝结步骤及化学物质除去时兼用同一热电元件，能够对分析装置的小型化有贡献。为检测附着在电极部105上的化学物质已被除去，也可以使用化学物质检测部107。为检测附着在电极部105上的化学物质已被除去，也可以在电极部105的外周面上设置检测部，也可以使用其它的公知技术。
本发明的实施方式中，优选使用呼气以外的气体的气流除去附着在电极部105上的化学物质。气体优选为干燥氮气。气体优选为化学物质检测部的校正用气体。
本发明的实施方式中，通过冷却电极部105而在电极部105的外周面上得到呼气凝结液为特征之一。即，现有的分析方法中，电极部仅仅为用于施加电压的机构。因此必须另外设置保持呼气凝结液的凝结液蓄积容器。但如前面所述，向凝结液蓄积容器蓄积呼气凝结液需要相当长的时间。因此为解决此问题，本发明中，特色在于使电极部105起到两个作用。即，电极部105兼任(1)用于施加电压的电极、(2)保持呼气凝结液的机构。由此，能够大幅减少呼气分析中所需的凝结液的量，而且能够缩短分析时间。
另外，本发明的实施方式与现有的利用静电雾化的负离子气雾产生装置的方式有根本的不同。即，现有的负离子气雾产生装置中，带电微粒子的直径为数nm～数十nm，非常之小。因此，带电微粒子在空气中浮游10分钟左右的长时间。而且带电粒子的扩散性很高。负离子气雾的这些性质应用在皮肤或毛发的保湿器、脱臭器上是很大的优点。但是在本发明这样的分析装置中该性质成为缺点。因为，由于带电微粒子的浮游性及扩散性，作为检测对象的化学物质不如说是被稀释了。为防止稀释，本发明中在可以封闭的容器内部设置静电雾化机构，利用静电力高效地回收含有化学物质的带电微粒子。此为本发明的另一特色。
(实施方式2)
图3是本发明实施方式2中的呼气分析装置的示意图。图3中与图1相同的结构要素使用相同符号，省略说明。
本发明的实施方式中，图3中，在注入口102的附近设有吹口301和唾液收集器302。
吹口301因为能够容易地将呼气向容器101注入，所以能够使分析装置的操作简便。从卫生上，优选吹口301为一次性的。吹口301优选由硅橡胶形成。另外本发明中，对吹口301的材质、尺寸、形状没有限制。
唾液收集器302抑制唾液随呼气混入容器101。不只是唾液，唾液收集器302也可以用来收集从口中排出的口水、痰、食物残渣、灰尘等。
本发明的实施方式中，在冷却部104的一端设有散热部303。散热部303优选设置在容器101的外部。散热部303最优选为散热片。散热部303可以为冷却风扇，也可以是水冷管，也可以是其他的冷却机构。另外，也可以将它们中的两种以上组合使用。
本发明的实施方式中，电极部105的一部分上设有连接部304。连接部304是连接冷却部104与电极部105的部件，热传导通过连接部304进行。电极部105也可通过连接部304加热。另外，本发明中，对连接部304的形状，尺寸、材质没有限制。
本发明的实施方式中，冷却部104的附近设有温度传感器305。通过设置温度传感器305，能够控制凝结的状况。即，通过使冷却部104附近的温度保持为所希望的温度，能够自由自在地控制凝结液的量。温度传感器305也可以设置在电极部105的附近。温度传感器305也可以设置在连接部304的附近。温度传感器305也可以设置在注入口102的附近。温度传感器305也可以设置在容器101的内部。温度传感器305可以为一个，也可以有多个。
本发明的实施方式中，温度传感器305最优选为热电偶。温度传感器305可以为电阻温度传感器，也可以为红外温度传感器，也可以为其他的温度传感器。温度传感器305可以为一种，也可以有多种。温度传感器305也可以测量注入的呼气的温度。
本发明的实施方式中，呼气分析装置100内设有湿度传感器306。因为注入的呼气的湿度因人而异，所以优选设置湿度传感器306。利用湿度传感器306能够计算出呼气的饱和水蒸汽量、露点等，因此对冷却部104及电极部105的设定温度、成分分析数据的分析等是有用的。另外，本发明对湿度传感器306的种类、数量、位置没有限制。
本发明的实施方式中，在排出口103附近设有止逆阀307。通过设置止逆阀307，防止呼气注入时大气等误混入容器101中。止逆阀307也可以设置在注入口102附近。止逆阀307也可以是隔膜阀，也可以是止回阀，也可以使用其他的逆流防止器。
本发明的实施方式中，在止逆阀307的附近设有泵308。泵308辅助将呼气向容器101注入。特别适合使用于呼气吐出力较弱的患者、高龄人、婴幼儿。泵308可以是隔膜泵、也可以是注射泵，也可以是真空管等。泵308也可用于注入清洁容器101内用的气体。泵308也可以附设调整流量用的阀门。
本发明的实施方式中，在化学物质检测部107也可以设置对作为检测对象的化学物质选择性响应的感应膜。另外，本发明中对感应膜的种类、数量、配置、尺寸没有限制。例如作为感应膜的材料可以使用金属氧化物、铂、钯等无机化合物，也可以使用利用分子印迹的铸型聚合物，也可以使用有机半导体材料、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、酶、生物膜、受体蛋白、抗体、低核苷酸等，也可以使用朗缪尔布洛节塔(Langmuir-Blodgett)膜(LB膜)、脂质二重膜等。另外，也可以将这些中的多种进行组合。
本发明的实施方式中，在化学物质检测部107设有控制部309及显示部310。控制部309是对化学物质检测部107进行电和机械控制的部分。在控制部309也可以设有对化学物质检测部107所测量出的值进行分析的分析部。分析部可以进行主成分分析、绝对值表示分析、判别分析、因子分析、聚类分析、联合分析等多重变量分析，也可进行多回归分析等其他的统计分析。显示部310优选显示由化学物质检测部107测量的值。显示部310也可直接显示由控制部309得到的值，也可显示分析后的值。
本发明的实施方式中，优选在呼气分析装置100上设置电磁屏蔽。通过设置电磁屏蔽，能够屏蔽来自外部的电磁噪声，因此能够探测微弱信号。
(实施例1)
容器101由厚度为0.5mm的透明丙烯树脂板制作。容器101制成32mm×17mm×12mm的长方体。为观察凝结液的形成过程，容器101优选由透明体制作。容器101也可以一体成型。
通过在容器101的一端形成直径3mm的贯通孔后，连接上外径3mm的硅橡胶管来形成排出口102。另外，本发明中，对注入口102的形成方法没有限制。可以在一体成型容器101的同时形成注入口102，也可以通过切削加工来形成，也可以通过干蚀刻、热压、纳米压印等其他的一般方法来形成。
通过在容器101的一端形成直径3mm的贯通孔后，连接上外径3mm的硅橡胶管来形成排出口103。另外，本发明中对排出口103的形成方法没有限制。可以在一体成型容器101的同时形成排出口103，也可以通过切削加工来形成，也可以通过干蚀刻、热压、纳米压印等其他的一般方法来形成。
容器101内部设有作为冷却部104的热电元件。热电元件的大小为14mm×14mm×1mm。热电元件的最大吸热为0.9W。热电元件的最大温差为69℃。热电元件设有散热片。热电元件的冷却面被陶瓷材料覆盖。因为陶瓷材料在其表面具有微小的凹凸或多孔体结构，能够有效率地冷却接触到的物体。另外，本实施例中在一个地方设置了热电元件，也可以在多个地方设置热电元件。
作为电极部105，在容器101的内部且在冷却部104的附近设置不锈钢针。电极部105的长度为3mm。电极部105的直径，最粗的部分为0.79mm，最细的部分为0.5mm。在电极部105的顶端设有直径为0.72mm的球，使得能够稳定地进行带电粒子化步骤。电极部105通过不锈钢板与冷却部104的热电元件接触。不锈钢板的大小为10mm×10mm×1mm。不锈钢板与热电元件通过热传导性好的树脂接触。
对置电极106设置在离电极部105的顶端3mm的地方。对置电极部106的形状为外径12mm、内径8mm、厚度0.47mm的圆环状。对置电极部106的材质为不锈钢。
化学物质检测部107由可冷却的电极、注射器、气相色谱仪构成。化学物质检测部107的一部分用热电元件冷却。热电元件的大小为14mm×14mm×1mm。热电元件的最大吸热为0.9W。热电元件的最大温差为69℃。热电元件上设有散热片。气相色谱仪使用GL science公司制GC-4000。
注入口102及排出口103上分别设有阀门108a及阀门108b。使用球阀作为阀门108a及阀门108b。
接着，说明呼气分析装置的操作顺序。
注入步骤中，将呼气模型气体从注入口102注入容器101。本实施例中容器101的容积为6.5mL，与成人的肺活量(2000～4000cc左右)相比非常小，只要吹入数秒呼气模型气体就能够认为容器101被呼气模型气体充满。
呼气模型气体通过将干燥氮气导入水及醋酸的0.3％水溶液起泡而得到。干燥氮气的流量为500sccm。呼气模型气体的温度为25℃。使用该呼气模型气体的理由为：(a)实际的呼气成分中含有醋酸成分(非专利文献4，297页)，(b)其为挥发性有机化合物，以及(c)在有良好再现性地定量评价本发明的呼气分析装置的效果方面比实际的呼气更容易获得。
注入步骤中，在向容器101注入呼气模型气体前，容器101的内部充满干燥氮气。
注入步骤中，通过排出口103排出剩余的呼气模型气体。
凝结步骤中，利用热电元件冷却电极部105。动作前电极部105的温度为26℃，30秒后降低到15℃。电极部105的温度由K型热电偶测定。
在热电元件开始动作5秒后，在电极部105的外周面上形成凝结液。初期阶段中，凝结液为直径10μm以下的液滴状。随着时间的经过，液滴状的凝结液生长，得到足够用于分析的液体量。使用显微镜(KEYENCE公司制的VH-6300)观察电极部105上凝结液的形成。图4表示在电极部105的外周面上形成了呼气凝结液的情况。如图4所示，电极部105的外周面上形成了凝结液401。
带电微粒子化步骤中，使凝结液成为许多带电微粒子。通过静电雾化进行带电微粒子化。另外，也可利用电晕放电进行本发明的带电微粒子化。
从带电微粒子的稳定性的观点来看，带电微粒子的直径优选为2nm以上30nm以下。带电微粒子优选每一个单独存在。带电微粒子也可以以多个的结合体存在。另外，本发明中对微粒子化后的呼气的形状没有限制。可以为球状，也可以为扁平状，也可以为纺锤状。
对电极部105与对置电极部106间之施加DC5kV。这时，使电极部105为阴极，对置电极部106为阳极。虽然使电极部105为阳极、对置电极部106为阴极也能得到相同的效果，但带电粒子化步骤会比较不稳定。
带电微粒子化步骤中，在电极部105的顶端形成被称为泰勒锥的圆锥形水柱。从该水柱的顶端放出含有化学物质的许多带电微粒子。图5是说明泰勒锥及带电微粒子的生成的图。形成泰勒锥501的凝结液502被依次向电极部105的顶端方向搬送。从泰勒锥501的最顶端即电场集中的地方，形成带电微粒子503。
图6表示由呼气凝结液形成的泰勒锥。泰勒锥601在开始注入呼气模型气体7秒后形成。
带电微粒子化步骤中，测量电极部105与对置电极部106之间流动的电流。在流动有过剩电流的情况下，使电极部105与对置电极部106之间的电压施加中断或减小施加电压。
回收步骤中，利用静电力向化学物质检测部107回收带电微粒子。相对于对置电极106向化学物质检测部107施加+500V的电压。另外，本发明中对施加电压的大小没有限制。从带电微粒子寿命的观点来看，最优选回收步骤与带电微粒子化步骤同时进行，优选最迟在带电微粒子化步骤开始10分钟之内进行回收步骤。
将利用静电力回收的带电微粒子再次凝结成为液状。回收的带电微粒子最优选成为液状，也可以保持雾状。为了成为液状可以将带电微粒子冷却凝结，也可以在水溶液或凝胶中溶解。
化学物质检测部107由可冷却的电极、注射器、气相色谱仪构成，图7表示在其可冷却的电极即第二电极部701的外周面上，带电粒子再次令却凝结的情况。使用显微镜(KEYENCE公司制的VH-6300)观察冷却凝结的情况。
图7(a)表示使第二电极部701的温度为12℃时冷却凝结的情况。第二电极部701的外周面上形成有凝结液702。图7(b)表示使第二电极部701的温度为22℃时冷却凝结的情况。第二电极部701的外周面上没有形成凝结液702。图7(c)表示使第二电极部701的温度为-5℃时冷却凝结的情况。第二电极部701的外周面上形成有凝结液702凝固成的凝固体703。
[表1]
  第二电极温度(℃)   凝结液的量(μL)
  -5   0
  7   1.4
  12   0.7
  18   0.5
  22   0
  30   0
(表1)表示第二电极部701的温度与凝结液702的液体量的关系。凝结液702的液体量为通过6分钟的回收步骤得到的量。另外，使第二电极701的温度为-5℃时，因凝结液702凝固，液体量为0。第二电极部701的温度在0℃以下时，凝结液702凝固。因此第二电极部701的温度优选0℃以上18℃以下。因为能够在短时间内得到凝结液702，第二电极部701的温度更优选为0℃以上7℃以下。另外，也可以将凝固了的凝结液702通过加温再次液化。
回收步骤中，使第二电极部701的温度为12℃，冷却凝结带电微粒子。通过注射器采取得到的1μL的凝结液702，导入气相色谱仪。
检测步骤中，对导入到气相色谱仪的呼气凝结液进行分析。图8表示对呼气成分即醋酸进行分析的例子。纵轴表示醋酸的气相色谱的峰面积。峰面积越大意味着醋酸的浓度越高。以0.3％的醋酸水溶液作为参照进行了表示(图8的左侧条形图)。为比较，对没有使用静电雾化仅对呼气进行冷却凝结的例子进行了表示(图8的中侧条形图)。使用静电雾化分析呼气的情况下(图8的右侧条形图)，与不使用静电雾化的情况下相比，能够得到约2倍的浓缩效果。该结果意味着用于收集相同量的呼气成分的时间与现有装置相比约一半即可，表示通过本发明能够有效地分析呼气。
另外，检测条件如下面所述。分析柱使用毛细管柱(TC-FFAP，GL Science公司制)。毛细管柱内径为0.53mm，长为30m。载气为氦气。恒温箱的温度为160℃。进样口温度及氢火焰离子化检测器(FID)的温度分别为250℃。
检测步骤之后，从容器101拆下化学物质检测部107。利用甲醇清洗拆下的化学物质检测部107。
检测步骤之后，为除去附着在电极部105上的化学物质，对电极部105进行加热。利用热电元件对电极部105加热。与凝结步骤中冷却电极部105时使用同一个热电元件。加热电极部105时，施加到热电元件上的电压的极性与冷却电极部105时的极性相反。
为加热电极部105除去附着的化学物质，将电极部105暴露在干燥氮气的气流中。由此能够迅速地从电极部105进行化学物质的除去。干燥氮气从注入口102导入。
带电微粒子化步骤或回收步骤中，进行化学物质检测部107的除电。通过接地对化学物质检测部107进行除电。
带电微粒子化步骤中，监视对置电极部106与电极部105之间流动的电流。在流动有过剩电流时，中断电极部105与对置电极部106之间的电压施加。
图9表示设置有容器101的情况下与未设置容器101的情况下的呼气分析的结果。设置有可封闭的容器101的情况下比未设置容器101的情况下能够更有效地分析呼气。使用现有装置的情况下，为获得凝结液需要10分钟以上。但在本实施例中，从开始注入呼气包括检测步骤实质需要的时间约为3分钟。其结果为，能够缩短分析所需要的时间。
使用现有的冷却凝结装置时因为伴随凝结液收集容器的操作，所以需要较多的时间。但根据本发明，与现有的只以冷却凝结进行呼气分析的情况相比，能够有效率地浓缩呼气成分，因此能够缩短分析时间。
(实施例2)
本实施例分析人类的呼气。本实施例中，因为使用与实施例1相同的呼气分析装置，省略呼气分析装置的说明。
接着说明呼气分析装置的操作步骤。
注入步骤中，从注入口102向容器101注入呼气。首先，向取样器袋(容积1L，铝涂膜)采取500mL的呼气。之后，通过注入口102从取样袋向容器101注入呼气。
注入步骤中，在向容器101注入呼气之前，容器101的内部充满干燥氮气。
注入步骤中，通过排出口103排出剩余的呼气。
凝结步骤中，利用热电元件冷却电极部105。动作前电极部105的温度为26℃，30秒后降低为15℃。电极部105的温度测定利用K型热电偶进行。
在热电元件开始动作5秒后，在电极部105的外周面上开始形成凝结液。初期阶段中，凝结液为直径10μm以下的液滴状。随时间的经过，液滴状的凝结液生长，得到足够用于分析的液体量。
带电微粒子化步骤中，使凝结液成为许多带电微粒子。通过静电雾化进行带电微粒子化。另外，如上述的实施方式1所述，在静电雾化的初期阶段会发生电晕放电，本发明的带电微粒子化步骤可将其包含在内。
从带电微粒子的稳定性的观点来看，带电微粒子的直径优选为2nm以上30nm以下。带电微粒子优选每一个单独存在。带电微粒子也可以以多个的结合体存在。另外，本发明中对微粒子化的呼气的形状没有限制。可以为球状，也可以为扁平状，也可以为纺锤状。
对电极部105与对置电极部106之间施加DC5kV。这时，使电极部105为阴极、对置电极部106为阳极。虽然使电极部105为阳极、对置电极部106为阴极也能得到相同的效果，但带电粒子化步骤会比较不稳定。
带电微粒子化步骤中，在电极部105的顶端形成被称为泰勒锥的圆锥形水柱。从该水柱的顶端放出含有化学物质的许多带电微粒子。
开始注入呼气7秒后，形成泰勒锥601。
带电微粒子化步骤中，测量电极部105与对置电极部106之间流动的电流。在流动有过剩电流的情况下，使电极部105与对置电极部106之间的电压施加中断或减小施加电压。
回收步骤中，利用静电力向化学物质检测部107回收带电微粒子。相对于对置电极106向化学物质检测部107施加+500V的电压。另外，本发明中对施加电压的大小没有限制。从带电微粒子寿命的观点来看，最优选回收步骤与带电微粒子化步骤同时进行，优选最迟在带电微粒子化步骤开始10分钟之内进行回收步骤。
将利用静电力回收的带电微粒子再次冷却凝结成为液状。回收的带电微粒子最优选成为液状，也可以保持雾状。为了成为液状可以将带电微粒子冷却凝结，也可以在水溶液或凝胶中溶解。
回收步骤中，使第二电极部701的温度为12℃，冷却凝结带电微粒子。通过注射器采取得到的1μL的凝结液702，导入气相色谱仪。
检测步骤中，对导入到气相色谱仪的呼气凝结液进行分析。图10表示分析呼气的例子。检测了呼气中包含的挥发性有机化合物。
另外，检测条件如下面所述。分析柱使用毛细管柱(TC-FFAP，GL Science公司制)。毛细管柱内径为0.53mm，长为30m。载气为氦气。恒温箱的温度为160℃。进样口温度及氢火焰离子化检测器(FID)的温度分别为250℃。
从开始注入呼气包括检测步骤实质需要的时间约为3分钟。根据本发明，能够短时间且简便地分析人类的呼气。
(实施例3)
容器101由厚度为4mm的铝板制作。容器101制成34mm×34mm×20mm的长方体。
注入口102通过在容器101的一端连接外径3.17mm、长度50mm的不锈钢管形成。
排出口103通过在容器101的另一端连接外径3.17mm、长度50mm的不锈钢管形成。
容器101内部设有作为冷却部104的热电元件。热电元件的大小为14mm×14mm×1mm。热电元件的最大吸热为0.9W。热电元件的最大温差为69℃。热电元件设有散热片。热电元件的冷却面被陶瓷材料覆盖。因为陶瓷材料在其表面具有微小的凹凸或多孔体结构，能够有效率地冷却接触到的物体。另外，本实施例中在一个地方设置了热电元件，也可以在多个地方设置热电元件。
作为电极部105，在容器101的内部且在冷却部104的附近设置不锈钢针。电极部105的长度为3mm。电极部105的直径，最粗的部分为0.79mm，最细的部分为0.5mm。在电极部105的顶端设有直径为0.72mm的球，使得能够稳定地进行带电粒子化步骤。电极部105通过不锈钢板与冷却部104的热电元件接触。不锈钢板的大小为10mm×10mm×1mm。另外，不锈钢板与热电元件通过热传导性好的树脂接触。
对置电极106设置在离电极部105的顶端3mm的地方。对置电极部106的形状为外径12mm、内径8mm、厚度0.47mm的圆环状。对置电极部106的材质为不锈钢。
化学物质检测部107由可冷却的电极、注射器、气相色谱仪构成。化学物质检测部107的一部分用热电元件冷却。热电元件的大小为14mm ×14mm ×1mm。热电元件的最大吸热为0.9W。热电元件的最大温差为69℃。热电元件上设有散热片。气相色谱仪使用GL science公司制GC-4000。
注入口102及排出口103上分别设有阀门108a及阀门108b。使用球阀作为阀门108a及阀门108b。
接着，说明呼气分析装置的操作顺序。
注入步骤中，将呼气模型气体从注入口102注入容器101。本实施例中容器101的容积为6.5mL，与成人的肺活量(2000～4000cc左右)相比非常小，只要吹入数秒的呼气模型气体，就能够认为容器101被呼气模型气体充满。
呼气模型气体通过将干燥氮气导入水及有机溶液(醋酸(分子量60.05)、2-丙醇(分子量60.10)、二甲苯(分子量106.17)、水杨酸甲酯(分子量152.15)、薄荷醇(分子量156.27))起泡而得到。干燥氮气的流量为500sccm。另外，上述有机溶液均为挥发性有机化合物。
注入步骤中，在向容器101注入呼气模型气体前，容器101内部充满干燥氮气。
注入步骤中，通过排出口103排出剩余的呼气模型气体。
凝结步骤中，利用热电元件冷却电极部105。动作前电极部105的温度为26℃，30秒后降低到15℃。电极部105的温度由K型热电偶测定。
在热电元件开始动作5秒后，在电极部105的外周面上形成凝结液。初期阶段中，凝结液为直径10μm以下的液滴状。随时间的经过，液滴状的凝结液生长，得到足够用于分析的液体量。
带电微粒子化步骤中，使凝结液成为许多带电微粒子。通过静电雾化进行带电微粒子化。另外，也可通过电晕放电进行本发明的带电微粒子化。
从带电微粒子的稳定性的观点来看，带电微粒子的直径优选为2nm以上30nm以下。带电微粒子优选每一个单独存在。带电微粒子也可以以多个的结合体存在。另外，本发明中对微粒子化的呼气的形状没有限制。可以为球状，也可以为扁平状，也可以为纺锤状。
对电极部105与对置电极部106之间施加DC5kV。这时，使电极部105为阴极、对置电极部106为阳极。虽然使电极部105为阳极、对置电极部106为阴极也能得到相同的效果，但带电粒子化步骤会比较不稳定。
带电微粒子化步骤中，在电极部105的顶端形成被称为泰勒锥的圆锥形水柱。从该水柱的顶端放出含有化学物质的许多带电微粒子。
在开始注入呼气模型气体7秒后，形成泰勒锥601。
带电微粒子化步骤中，测量电极部105与对置电极部106之间流动的电流。在流动有过剩电流的情况下，使电极部105与对置电极部106之间的电压施加中断或减小施加电压。
回收步骤中，利用静电力向化学物质检测部107回收带电微粒子。相对于对置电极106向化学物质检测部107施加+500V的电压。另外，本发明中对施加电压的大小没有限制。从带电微粒子寿命的观点来看，最优选回收步骤与带电微粒子化步骤同时进行，优选最迟在带电微粒子化步骤开始10分钟之内进行回收步骤。
将利用静电力回收的带电微粒子再次冷却凝结而成为液状。回收的带电微粒子最优选成为液状，也可以保持雾状。为了成为液状可以将带电微粒子冷却凝结，也可以在水溶液或凝胶中溶解。
回收步骤中，使第二电极部701的温度为12℃，冷却凝结带电微粒子。通过注射器采取得到的1μL的凝结液702，导入气相色谱仪。
检测步骤中，对导入到气相色谱仪的呼气凝结液进行分析。
[表2]
  分子量   浓缩比
  醋酸   60.05   44000
  2-丙醇   60.10   1000
  二甲苯   106.17   1600
  水杨酸甲酯   152.15   41000
  薄荷醇   156.27   66000
  香紫苏醇   308.50   2900
(表2)表示对挥发性有机化合物即醋酸、2-丙醇、二甲苯、水杨酸甲酯、薄荷醇及香紫苏醇分析的例子。(表2)中浓缩比为浓缩液702含有的挥发成分的浓度相对于每单位体积的呼气模型气体所含有的挥发成分的浓度的比。
如(表2)所示，表示对任一挥发性有机化合物均能得到浓缩效果，能够有效率地进行呼气分析。挥发性有机化合物的分子量优选为12以上500以下，更优选为30以上300以下。
另外，检测条件如下面所述。分析柱使用毛细管柱(INERTCAPPURE WAX，GL Science公司制)。毛细管柱内径为0.25mm，长为30m。载气为氦气。恒温箱的温度为160℃。进样口温度及氢火焰离子化检测器(FID)的温度分别为250℃。
本实施例中，表示了能够方便地浓缩挥发性有机化合物。从该结果看，根据本发明，能够短时间且简便地进行呼气分析。
通过上述说明，对于本技术领域人员来说，本发明的诸多改良及其他的实施方式变得明确。因此，上述说明应只理解为示例，提供其的目的在于教给本技术领域人员实施本发明的最佳方式。能够不脱离本发明的精神，在实质上改变该构造及/或功能的细节。
工业上的可利用性
本发明涉及的呼气分析方法，可应用于能够短时间简便测量的呼气分析装置中，能够利用在呼气诊断装置、应激反应测量器等医疗领域、保健领域等。

Claims (17)

1.一种呼气分析方法，其为使用呼气分析装置对呼气进行分析的方法，
所述呼气分析装置包括：
容器；
设置在所述容器的一端的呼气注入口；
设置在所述容器的另一端的呼气排出口；
设置在所述容器的内部的冷却部；
设置在所述冷却部的附近的电极部；
设置在所述容器的内部的对置电极部；和
设置在所述对置电极的附近的化学物质检测部，
所述呼气含有水蒸汽和挥发性有机化合物，
所述方法包含：
从所述注入口向所述容器注入所述呼气的注入步骤；
利用所述冷却部冷却所述电极部使所述呼气在所述电极部的外周面凝结的凝结步骤；
使凝结了的所述呼气成为带电微粒子的带电微粒子化步骤；
利用静电力向所述化学物质检测部回收所述带电微粒子的回收步骤；和
检测被回收的所述带电微粒子所含有的挥发性有机化合物的检测步骤。
2.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述挥发性有机化合物的分子量为15以上500以下。
3.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述容器能够封闭。
4.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述冷却部为热电元件。
5.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述电极部由所述冷却部冷却到水蒸汽的结露点以下。
6.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述电极部与所述冷却部直接或通过导热体接触。
7.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述电极部为阴极，所述对置电极部为阳极。
8.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述带电微粒子含有水和呼气成分。
9.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述化学物质检测部具有除去因所述带电微粒子而带有的电荷的机构。
10.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述化学物质检测部被接地。
11.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述化学物质检测部能够从所述容器分离。
12.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述带电微粒子化步骤为静电雾化。
13.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述带电微粒子化步骤中，根据所述电极部与所述对置电极部之间流动的电流，控制所述电极部与所述对置电极部之间的电压施加。
14.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
所述回收步骤中，相对于所述对置电极向所述化学物质检测部施加电压。
15.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
对所述电极部进行加热，以除去附着在所述电极部的化学物质。
16.如权利要求1或14所述的呼气分析方法，其特征在于：
使用热电元件，以对所述电极部加热来除去化学物质。
17.如权利要求1所述的呼气分析方法，其特征在于：
利用所述呼气以外的气体的气流除去附着在所述电极部的化学物质。
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