JP2003232732A - 同位体ガス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 被検者への試薬投与前後で呼気中の¹²Ｃ
Ｏ₂、¹³ＣＯ₂の濃度比（同位体濃度比）を測定してその
差を求める同位体ガス測定装置において、精度の向上を
図る。 【解決手段】 濃度差補正演算部３６ａの内部メモリに
予め、大気中の¹²ＣＯ₂濃度の標準値Ｃair12と同位体濃
度比の標準値δairとを記憶しておく。測定によるデー
タが取得された後、試薬投与前及び後の呼気における¹²
ＣＯ₂の濃度Ｃb12及びＣa12に対し、Ｃb12＋Ｐ×Ｃair1
2＝Ｃa12により補正係数Ｐを求め、更に、試薬投与前の
同位体濃度比δbに対し、δb’＝δb＋Ｐ×δairによ
り、試薬投与前呼気の同位体濃度比の補正値δb’を算
出する。そして、この補正値と試薬投与後呼気の同位体
濃度比δaとの差Δ¹³Ｃを計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素¹²ＣＯ
₂とこの安定同位体である¹³ＣＯ₂を含む被測定ガスを非
分散形赤外吸収法を用いて測定する同位体ガス測定装置
に関し、更に詳しくは、いわゆる尿素呼気試験法を用い
て被検者の胃中のヘリコバクタピロリの有無を検査する
ための呼気検査装置に好適な同位体ガス測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】生体内での代謝、蓄積、排泄などを検査
するために、従来より、同位体トレーサ法と呼ばれる方
法が利用されている。この方法は、生体内にあって追跡
する目的元素や物質と同様の挙動を示す物質を同位体で
標識してトレーサとし、その同位体を追跡することによ
り目的物質の挙動を調べるものである。

【０００３】具体的な応用例として、被検者の胃の中に
胃潰瘍や十二指腸潰瘍などの原因と言われるヘリコバク
タピロリ（一般に「ピロリ菌」と呼ばれるので、以下こ
の名称を使用する）が存在するか否かを調べる検査があ
る。ピロリ菌は強力なウレアーゼ活性を有しており、尿
素を二酸化炭素とアンモニアとに分解する。そこで、炭
素¹²Ｃの安定同位体である¹³Ｃで標識した尿素を試薬と
して被検者に投与し、その被検者の呼気に含まれる¹³Ｃ
Ｏ₂の濃度（実際には、¹²ＣＯ₂と¹³ＣＯ₂の濃度比）を
測定する。被検者の胃の中にピロリ菌が存在すれば、¹³
ＣＯ₂の濃度はピロリ菌を有していない通常者よりも高
い筈であるから、これによりピロリ菌の存在の有無を推
定することができる。これが、尿素呼気試験法と呼ばれ
る検査法である。

【０００４】したがって、この検査のためには、被検者
の呼気中の¹²ＣＯ₂及び¹³ＣＯ₂の濃度を正確に測定する
ことが必要であり、例えば特許第2947737号公報に記載
のように、非分散形赤外分析法による同位体ガス測定装
置を使用した呼気検査装置が提案されている。こうした
呼気検査装置を用いた検査では、被検者に試薬を投与す
る前の呼気と投与した後の呼気とをそれぞれ採取し、そ
の二つの呼気（被測定ガス）に含まれる¹²ＣＯ₂及び¹³
ＣＯ₂の濃度をそれぞれ測定する。そして、それぞれの
呼気に於ける¹²ＣＯ₂と¹³ＣＯ₂との濃度比つまり同位体
濃度比を算出し、試薬投与前後での同位体濃度比の変化
量からピロリ菌の有無を判定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、人体において、
肺で摂取した酸素は、エネルギ源となる物質つまり炭水
化物や脂肪などにより次のような反応の下に消費され、
二酸化炭素が発生する。このときの摂取酸素量と発生二
酸化炭素量との比は、呼吸商（RQ）と呼ばれる。 炭水化物（ブドウ糖）： Ｃ₆Ｈ₁₂Ｏ₆＋6Ｏ₂ → 6Ｃ
Ｏ₂＋6Ｈ₂Ｏ RQ＝６／６＝1.0 脂肪（トリパルミチン）： ２Ｃ₅₁Ｈ₉₈Ｏ₆＋145Ｏ₂
→ 102ＣＯ₂＋98Ｈ₂Ｏ RQ＝102／145＝0.703 人間の呼吸商は安静時で0.703〜１.0の範囲にあり、時
間による変動や個人差があるものの一般には約0.82であ
ると言われている。

【０００６】上記同位体ガス測定装置を利用した呼気検
査では、上述したように¹³Ｃで標識された試薬を投与す
る前後で被検者の呼気の採取を行うが、試薬投与前後で
被検者は安静を維持するようにしており、また、その２
回の呼気採取の時間間隔は呼吸商の日内変動周期に比べ
て短く呼吸商はほぼ同一であると看做せるので、２つの
呼気のＣＯ₂濃度は殆ど同じになる筈である。

【０００７】ところが、実際には２つの呼気の¹²ＣＯ₂
濃度が異なるような場合がある。その第１の理由は、口
や鼻から吸入した大気のうち、その一部は肺まで達せず
に気管などに残ったまま吐出時に呼気に混じって外部へ
と排出されてしまい、上述したようなガス交換に寄与し
ないからである。また第２の理由は、呼気の¹²ＣＯ₂濃
度は時間的に後から出てくるほど高くなる傾向があるた
め、呼気の採取方法によって呼気中の¹²ＣＯ₂濃度に差
が生じてしまうからである。しかしながら、従来の測定
では、このように試薬投与前後の２つの呼気間における
¹²ＣＯ₂の濃度差は考慮されておらず、¹²ＣＯ₂濃度差が
あった場合にはそれが誤差要因となるおそれがあった。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
のであり、その目的とするところは、例えば上述のよう
に人間に所定の試薬を投与した前後の呼気中の同位体濃
度比を測定しその差を求めるような同位体ガス測定装置
において、その測定精度を向上させることができる同位
体ガス測定装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された第１発明は、測定セル内に導入した被測定ガ
ス中に光を通過させ、該被測定ガス中の目的成分に対応
した波長の光の吸収度から該目的成分の濃度を求める測
定部を有し、第１及び第２なる２つの被測定ガス中の二
酸化炭素¹²ＣＯ₂及びその安定同位体¹³ＣＯ₂の濃度を前
記測定部によりそれぞれ測定し、各被測定ガスにおける
同位体濃度比を求め、更に、第１被測定ガスの同位体濃
度比と第２被測定ガスの同位体濃度比の差を算出する同
位体ガス測定装置において、a)大気中の標準的な¹²ＣＯ
₂濃度及び同位体濃度比を予め格納しておく、又は測定
により取得する標準値取得手段と、b)該標準値取得手段
で得られる¹²ＣＯ₂濃度及び同位体濃度比を用い、前記
第１及び第２被測定ガス中の¹²ＣＯ₂濃度の差に応じて
前記第１若しくは第２被測定ガスの同位体濃度比、又は
同位体濃度比の差を補正する補正演算手段と、を備える
ことを特徴としている。

【００１０】また、上記課題を解決するために成された
第２発明は、測定セル内に導入した被測定ガス中に光を
通過させ、該被測定ガス中の目的成分に対応した波長の
光の吸収度から該目的成分の濃度を求める測定部を有
し、第１及び第２なる２つの被測定ガス中の二酸化炭素
¹²ＣＯ₂及びその安定同位体¹³ＣＯ₂の濃度を前記測定部
によりそれぞれ測定し、各被測定ガスにおける同位体濃
度比を求め、更に、第１被測定ガスの同位体濃度比と第
２被測定ガスの同位体濃度比の差を算出する同位体ガス
測定装置において、 a)第１及び第２被測定ガスをそれぞれ独立に大気又は所
定のガスを用いて希釈する希釈手段を含み、少なくとも
該２つの被測定ガスを前記測定部に送出する被測定ガス
供給手段と、 b)第１及び第２被測定ガスが希釈されていない状態での
測定結果に基づいて両者の¹²ＣＯ₂濃度の差を求める濃
度差取得手段と、 c)該濃度差に応じて前記希釈手段による希釈度合を決め
る希釈量算出手段と、 d)前記希釈手段により前記希釈度合で第１、第２被測定
ガスの一方を希釈し、その希釈された被測定ガスに対す
る再測定の結果に基づいて両者の同位体濃度比又は同位
体濃度比の差を求める希釈後測定手段と、 を備えることを特徴としている。

【００１１】第１及び第２発明に係る同位体ガス測定装
置において、第１及び第２被測定ガスは、典型的には被
検者に所定の試薬を投与した前後における該被検者の呼
気とすることができるが、そのほかの生物の代謝ガスな
どでにも適用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】第１発明に係る同位体ガス測定装
置では、第１及び第２被測定ガス中の¹²ＣＯ ₂濃度の差
による誤差を解消するために電気的な補正演算処理を行
う。すなわち、第１及び第２被測定ガス中の¹²ＣＯ₂濃
度が相違する（但し、いずれも大気中の¹²ＣＯ₂濃度よ
りは高い）場合に、濃度が低い側の被測定ガスは標準的
な大気により希釈されているものと看做すことができ
る。そこで、大気中の標準的な¹²ＣＯ₂濃度及び同位体
濃度比を標準値取得手段に予め格納しておくか、或いは
必要に応じて大気中の¹²ＣＯ₂濃度及び同位体濃度比を
測定して取得する。補正演算手段は、その標準値取得手
段で得られる¹²ＣＯ₂濃度及び同位体濃度比を有する大
気で一方の被測定ガスが希釈されたと想定し、例えばそ
の希釈度に相当する補正係数を算出し、第１及び第２被
測定ガス中の¹²ＣＯ₂濃度の差に応じて第１若しくは第
２被測定ガスの同位体濃度比、又は同位体濃度比の差を
補正する。

【００１３】一方、第２発明に係る同位体ガス測定装置
では、第１及び第２被測定ガス中の ¹²ＣＯ₂濃度の差に
よる誤差を解消するために、¹²ＣＯ₂濃度の差が実際に
なくなくように高濃度側の被測定ガスを大気又は¹²ＣＯ
₂濃度が既知である所定のガスで希釈する。すなわち、
濃度差取得手段は、第１及び第２被測定ガスが希釈され
ていない状態での測定結果に基づき、両者の¹²ＣＯ₂濃
度の差を算出し、希釈量算出手段は、その濃度差に応じ
て高濃度側の被測定ガスの希釈度合として、濃度を略揃
えるために必要な大気又は所定ガスの追加量を決める。
そして、希釈手段により実際に一方の被測定ガスを希釈
し、希釈後測定手段は、それによって両被測定ガスの¹²
ＣＯ₂濃度をほぼ揃えた状態で希釈した側の被測定ガス
を再測定する。

【００１４】

【発明の効果】第１及び第２発明に係る同位体ガス測定
装置のいずれでも、第１及び第２被測定ガスに含まれる
¹²ＣＯ₂の濃度が相違していた場合に、その濃度をほぼ
揃えた条件下での同位体濃度比を結果として得ることが
できる。したがって、これら発明を呼気検査装置に適用
すれば、例えば口や鼻から吸引した酸素の一部が肺での
ガス交換に寄与することなく吐き出されたような場合で
も、こうした影響を除去して試薬投与前後の呼気中の同
位体濃度比を正確に算出することができ、その同位体濃
度比の差に基づいて、被検者がピロリ菌を保有している
か否かをより正確に判定することが可能となる。

【００１５】

【実施例】先ず、第１発明に係る同位体ガス測定装置を
用いた呼気検査装置の一実施例（以下「第１実施例」と
いう）について図面を参照して説明する。

【００１６】図１は第１実施例による呼気検査装置の概
略構成図である。本装置の測定主体は非分散形赤外線ガ
ス分析計であって、そのガス流路系は、長いセル長を有
する ¹³ＣＯ₂測定用の第１測定セル１０と、短いセル長
を有する¹²ＣＯ₂測定用の第２測定セル１１と、第１、
第２測定セル１０、１１を連結する連結管１３と、第１
測定セル１０の一端部近傍に接続されたガス導入管１４
と、第２測定セル１１の一端部近傍に接続された排気管
１５とを含む。ここでは、第１測定セル１０の長さは31
2mm、第２測定セル１１の長さは12mmであり、第２測定
セル１１側のデッドスペースを埋めるために、第２測定
セル１１と同一直線上に１気圧の窒素ガスを封入したダ
ミーセル１２を挿入している。このように第１測定セル
１０と第２測定セル１１との長さを変えることにより、
¹³ＣＯ₂と¹²ＣＯ₂との存在比の大きな相違による誤差を
軽減している。

【００１７】ガス導入管１４側のガス流路の最上流に
は、試料ガス（呼気を収容した呼気採取袋）を取り付け
るための第１ポート１６及び第２ポート１７が設けら
れ、第１ポート１６には試薬投与前の呼気（以下「投与
前呼気」と称す）を収容した呼気採取袋が、第２ポート
１７には試薬投与後の呼気（以下「投与後呼気」と称
す）を収容した呼気採取袋が装着される。一方、第３ポ
ート１８は大気を吸引するポートであって、第３ポート
１８から吸引された大気は、ソーダ石灰などのＣＯ₂除
去フィルタ２０を通過することによって、ＣＯ₂を含ま
ない参照ガスとなる。

【００１８】バルブ２４は、投与前呼気、投与後呼気又
は参照ガスのいずれか１つを選択すべく流路を切り替え
る。除湿器２５は、バルブ２４で選択されたガスを或る
一定の露点温度にすることによって除湿する。一般に、
呼気の場合、周囲温度（大気温）付近で飽和水蒸気とな
っているため、除湿することによって光学系を結露から
保護するとともに、測定セル１０、１１に導入されるガ
ス中の水蒸気量が一定になるようにしている。ポンプ２
６はその上流側の流路からガスを吸引し、第１測定セル
１０に押し入れる。一方、排気管１５には逆止弁２７が
設けられており、これによって非測定時に外部から湿気
やゴミが逆流し測定セル１０、１１内に侵入することを
防止している。

【００１９】光学系として、第１測定セル１０の一方の
端面外側には、赤外光源２８と、赤外光を一定周期で遮
断・通過させる回転式のチョッパ３０とが設けられてい
る。一方、反対側の端面外側には、両測定セル１０、１
１をそれぞれ通過した赤外光を検出するための、光結合
器３３と、光検出器３４とが配置されている。赤外光源
２８は例えばセラミックヒータであって、これに加熱電
流を供給して約1000℃にまで加熱することにより赤外光
を放射させる。２本の測定セル１０、１１に交互に赤外
光が入射するように開口３０ａ、３０ｂが穿孔されたチ
ョッパ３０は、モータ２９により4000rpmで回転駆動さ
れる。

【００２０】第１、第２測定セル１０、１１の光出射側
端面には、それぞれ¹²ＣＯ₂の吸収波長に対応する光を
通過させる第１バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３１と¹³
ＣＯ ₂の吸収波長に対応する光を通過させる第２バンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）３２とが設けられている。第
１、第２ＢＰＦ３１、３２はそれぞれ¹²ＣＯ₂、¹³ＣＯ₂
のピークの波長帯のみを選択的に透過させる干渉フィル
タであって、一例としては、¹²ＣＯ₂用の第１ＢＰＦ３
１は、中心波長4260nm、半値幅160nm、一方、¹³ＣＯ₂用
の第２ＢＰＦ３２は、中心波長4413nm、半値幅53nmとす
ると、各ガスの吸収によるピークを選択することができ
る。

【００２１】光結合器３３は例えば凸レンズなどを含ん
で構成され、略平行にずれた２系統の光束をいずれも光
検出器３４の受光面へと導く。光検出器３４は例えばＰ
ｂＳｅを受光素子とする検出器を用いることができる
が、その場合、波長選択性や感度に温度依存性があるた
め、ＣＯ₂の吸収帯付近で最も感度が良くなるようにす
るために、-20℃くらいに冷却するとよい。

【００２２】チョッパ３０が一定速度で回転するとき、
光検出器３４ではいずれの光も到達しない遮光期間を挟
んで、２つの測定セル１０、１１に対応する信号が交互
に現れる。そこで、信号弁別器３５によりこの信号を２
系統に分離し、信号処理部３６へと送る。信号処理部３
６は濃度差補正演算部３６ａを機能的に含んでおり、後
述のような演算処理を実行する。なお、信号処理部３６
は、例えばパーソナルコンピュータ上で所定のプログラ
ムを実行させることによりその機能を具現化する構成と
することができる。

【００２３】次に、上記構成を有する第１実施例の呼気
検査装置による動作を図２のフローチャートを参照しつ
つ説明する。

【００２４】（ｉ）参照ガスの測定（ステップＳ１、Ｓ
２） 先ず、基準となる参照ガス（ゼロガス）の測定を実行す
る。すなわち、バルブ２４による流路の切替えとポンプ
２６の作動により、第３ポート１８から吸引した大気中
のＣＯ₂を除去することによって作成した参照ガスを、1
00mL/minの流量で、ガス導入管１４を介して第１、第２
測定セル１０、１１に導入する。参照ガスは第１、第２
測定セル１０、１１内部に拡散しつつ充満し、排気管１
５を通って外部へと排出される。

【００２５】上述したようにチョッパ３０は所定の一定
回転速度で回転駆動され、これにより赤外光源２８から
発した赤外光は所定の遮光期間を挟んで第１、第２測定
セル１０、１１に交互に入射され、測定セル１０、１１
内部に充満した参照ガス中を通過する。そして、第１及
び第２ＢＰＦ３１、３２により、それぞれ¹²ＣＯ₂、^{1 3}
ＣＯ₂に対応した所定波長近傍の光のみが抜き出され、
これら単色光は光結合器３３を介して光検出器３４に導
入される。

【００２６】したがって、光検出器３４は、チョッパ３
０による遮光時の受光信号（つまり暗電流信号や外光に
よる受光信号）を挟んで、両測定セル１０、１１を通過
した光の強度に応じた受光信号を交互に出力する。この
出力信号はチョッパ３０の回転周期に同期して各測定セ
ル１０、１１に対応した信号に振り分けられ、信号処理
部３６へと送られる。信号処理部３６は、２系統の信号
をそれぞれ同期整流により所定時間だけ積算した後、¹²
ＣＯ₂及び¹³ＣＯ₂に対応する測定値（信号積算値）Ｒ12
及びＲ13として内部に記憶する。

【００２７】（ii）投与前呼気の測定（ステップＳ３、
Ｓ４） 次に、測定対象の１つである投与前呼気の測定を実行す
る。すなわち、バルブ２４による流路の切替えとポンプ
２６の作動により、上記参照ガスと同一流量で、第１ポ
ート１６に供給されている投与前呼気をガス導入管１４
を介して第１、第２測定セル１０、１１に導入する。そ
して、上記参照ガス測定時と同様にして、測定セル１１
内を通過する赤外光はその過程でそれぞれ適宜の吸収を
受ける。これらの¹²ＣＯ₂、¹³ＣＯ₂による吸収を受けた
赤外光は、それぞれ光検出器３４で時分割検出される。
信号処理部３６は、このときの¹²ＣＯ₂及び¹³ＣＯ₂に対
応する測定値（信号積算値）Ｓb12及びＳb13を内部に記
憶する。

【００２８】（iii）投与後呼気の測定（ステップＳ
５、Ｓ６） その後、参照ガスを一旦第１、第２測定セル１０、１１
に流し、これによって測定セル１０、１１の内部を清浄
化する。次いで、もう１つの測定対象である投与後呼気
の測定を実行する。すなわち、バルブ２４による流路の
切替えとポンプ２６の作動により、上記参照ガスと同一
流量で、第２ポート１７に供給されている投与後呼気を
ガス導入管１４を介して第１、第２測定セル１０、１１
に導入する。そして、投与前呼気測定時と同様にして、
¹²ＣＯ₂、¹³ＣＯ₂による吸収を受けた赤外光をそれぞれ
光検出器３４で時分割検出する。信号処理部３６は、こ
のときの¹²ＣＯ₂及び¹³ＣＯ₂に対応する測定値（信号積
算値）Ｓa12及びＳa13を内部に記憶する。

【００２９】（iv）濃度及び同位体濃度比の算出（ステ
ップＳ７） 以上の測定が終了すると、信号処理部３６は、上記測定
で取得された信号Ｒ12，Ｒ13，Ｓb12，Ｓb13，Ｓa12，
Ｓa13を用いて次のような演算を実行する。 Ｒb12＝−ｌｎ（Ｓb12／Ｒ12） Ｒb13＝−ｌｎ（Ｓb13／Ｒ13） Ｒa12＝−ｌｎ（Ｓa12／Ｒ12） Ｒa13＝−ｌｎ（Ｓa13／Ｒ13）

【００３０】そして、¹²ＣＯ₂及び¹³ＣＯ₂の濃度が既知
であるガスを予め測定することによって作成しておいた
検量線を参照して、上記演算結果から、投与前呼気の¹²
ＣＯ ₂濃度Ｃb12、¹³ＣＯ₂濃度Ｃb13、及び同位体濃度比
δb、並びに、投与後呼気の^{1 2}ＣＯ₂濃度Ｃa12、¹³ＣＯ₂
濃度Ｃa13、及び同位体濃度比δaをそれぞれ計算する。
なお、同位体濃度比δは次式で求めることができる。 δ（単位：パーミル）＝[(試料ガス中の¹³ＣＯ₂濃度／
試料ガス中の¹²ＣＯ₂濃度)−(国際標準物質の¹³ＣＯ₂濃
度／国際標準物質の¹²ＣＯ₂濃度)]／(国際標準物質の¹³
ＣＯ₂濃度／国際標準物質の¹²ＣＯ₂濃度)×1000

【００３１】（ｖ）¹²ＣＯ₂の濃度差による補正処理
（ステップＳ８） 次に、濃度差補正演算部３６ａが、試薬投与前後の呼気
における¹²ＣＯ₂の濃度差に応じた補正処理を実行す
る。濃度差補正演算部３６ａの内部メモリには、予め、
大気中の¹²ＣＯ₂濃度の標準値（平均値）Ｃair12と、同
位体濃度比の標準値δairとを記憶させておく。上述し
たような呼気中の¹²ＣＯ₂濃度の相違は、肺から吐出さ
れた呼気に対する大気による希釈度合の相違として捉え
ることができる。そこで、濃度差補正演算部３６ａでは
補正係数Ｐを次の(1)式より求める。 Ｃb12＋Ｐ×Ｃair12＝Ｃa12 …(1) そして、次の(2)式により、投与前呼気の同位体濃度比
δbを補正した補正後同位体濃度比δb’を求める。 δb’＝δb＋Ｐ×δair …(2)

【００３２】更に、信号処理部３６は、ピロリ菌の感染
の有無を判断する指標値として、上記の投与前呼気にお
ける補正後同位体濃度比δb’と先に求めておいた投与
後呼気における同位体濃度比δaとの差Δ¹³Ｃを計算
し、これを結果として出力する。 Δ¹³Ｃ（パーミル）＝δa−δb’ 一般に、ピロリ菌に感染しているとΔ¹³Ｃが2.5（パー
ミル）以上増加すると言われており、医師などはこの指
標値を基にしてピロリ菌の感染の可能性を判定すること
ができる。

【００３３】なお、大気中の¹²ＣＯ₂濃度の標準値Ｃair
12と同位体濃度比の標準値δairとは、予め濃度差補正
演算部３６ａに記憶させておく以外に、定期的或いは非
定期的（例えば装置の動作立ち上げ時など）に装置周囲
の大気を実際に測定することによって取得した値を利用
するようにしてもよい。

【００３４】次に、第２発明に係る同位体ガス測定装置
を用いた呼気検査装置の一実施例（以下「第２実施例」
という）について図面を参照して説明する。図３はこの
第２実施例の装置の構成図であり、第１実施例の装置と
同一又は相当する構成要素には同一符号を付して説明を
省略する。

【００３５】この装置において特徴的なのは、ガス導入
管１４側のガス流路の構成である。すなわち、第３ポー
ト１８とは別に大気を吸引するための第４ポート１９が
設けられており、第１、第２、第４ポート１６、１７、
１９は吸気ユニット２１に接続されている。吸気ユニッ
ト２１は、流路切替器、流量制御器及びポンプが一体化
されたものであって、第１、第２ポート１６、１７に供
給される呼気又は第４ポート１９に供給される大気を適
宜選択して、それぞれ一定量のガスを採取するための第
１、第２容器２２、２３へと送り込む。なお、第１、第
２容器２２、２３は、アルミニウムで遮光したPET（ポ
リエチレンテレフタレート）を材料とした容器であっ
て、吸気ユニット２１から供給されるガス量に応じて容
器容量が可変である。また、バルブ２４は、第１容器２
２に採取された投与前呼気、第２容器２３に採取された
投与後呼気、又は参照ガスのいずれかを選択すべく流路
を切り替える。

【００３６】また、信号処理部３６は希釈量演算部３６
ｂを機能的に備えており、制御部４０は希釈量演算部３
６ｂの信号を受けて、吸気ユニット２１、バルブ、ポン
プ２６などの動作を制御する。

【００３７】次に、上記構成を有する第２実施例の呼気
検査装置による動作を図４のフローチャートを参照しつ
つ説明する。

【００３８】（Ｉ）呼気の採取（ステップＳ１０） 先ず、ポンプ２６を動作させるとともにバルブ２４によ
り第１、第２容器２２、２３を順次選択し、該容器２
２、２３内に残留しているガスを全て排出した後、吸気
ユニット２１の動作により、第１ポート１６に装着され
た呼気採取袋から200mLの投与前呼気を第１容器２２
に、第２ポート１７に装着された呼気採取袋から同じく
200mLの投与後呼気を第２容器２３に導入する。

【００３９】（II）参照ガスの測定（ステップＳ１１、
Ｓ１２） 上記第１実施例のステップＳ１、Ｓ２と同様であるので
説明を省略する。

【００４０】（III）投与前呼気の測定（ステップＳ１
３、Ｓ１４） 投与前呼気を第１容器２２から供給する点を除き、上記
第１実施例のステップＳ３、Ｓ４と同様であるので説明
を省略する。

【００４１】（IV）投与後呼気の測定（ステップＳ１
５、Ｓ１６） 投与後呼気を第２容器２３から供給する点を除き、上記
第１実施例のステップＳ５、Ｓ６と同様であるので説明
を省略する。

【００４２】（Ｖ）濃度及び同位体濃度比の算出（ステ
ップＳ１７） 上記第１実施例のステップＳ７と同様であるので説明を
省略する。

【００４３】（VI）呼気の希釈（ステップＳ１８、Ｓ１
９） 希釈量演算部３６ｂは、試薬投与前後の呼気における¹²
ＣＯ₂の濃度差（＝Ｃb12−Ｃa12）を計算し、その値
と、第１容器２２又は第２容器２３に残留している呼気
の容量、及び予め信号処理部３６に記憶させてある大気
中の¹²ＣＯ₂濃度の標準値を用いて、高濃度側の呼気の
濃度を低濃度側の呼気の濃度と一致させるために必要な
大気の量を算出する。制御部４０はこの希釈量を受けて
吸気ユニット２１を動作させ、第４ポート１９から大気
を導入することによっていずれか一方の呼気を希釈す
る。なお、第１実施例と同様に、大気中の¹²ＣＯ₂濃度
の標準値は、予め信号処理部３６に記憶させておく以外
に、定期的或いは非定期的に装置周囲の大気を測定する
ことによって取得した値を利用するようにしてもよい。

【００４４】（VII）希釈した呼気の再測定（ステップ
Ｓ２０、Ｓ２１） 大気によって希釈した側の呼気についてのみ、同様の手
順で再度測定し、信号処理部３６は、その結果から同位
体濃度比δb又はδaを計算する。例えば、投与後呼気を
希釈した場合には、第２容器２３に収容されている希釈
後の投与後呼気を再度測定し、その結果に基づいて同位
体濃度比を再計算する。ここでは再計算された同位体濃
度比をδa’とする。

【００４５】更に、ピロリ菌の感染の有無を判断する指
標値として、上記同位体濃度比δa’と先に求めた同位
体濃度比δbとの差Δ¹³Ｃを計算する。 Δ¹³Ｃ（パーミル）＝δa’−δb

【００４６】以上のようにして、第２実施例の呼気検査
装置においても第１実施例の装置と同様に、試薬投与前
後の呼気中の¹²ＣＯ₂濃度の相違の影響を排除して、試
薬投与前後の呼気の同位体濃度比の差を精度良く求める
ことができる。したがって、この値に基づいてピロリ菌
の有無を判定する際の判定精度を向上させることができ
る。

【００４７】なお、上記実施例はいずれも本発明の一例
にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正や変更を行
えることは明らかである。例えば、上記実施例は人間の
呼気を検査する装置であったが、人間に限らず、生物一
般の代謝ガスの測定に適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１発明に係る同位体ガス測定装置の一実施
例（第１実施例）である呼気検査装置の要部の構成図。

【図２】 第１実施例の呼気検査装置の動作を示すフロ
ーチャート。

【図３】 第２発明に係る同位体ガス測定装置の一実施
例（第２実施例）である呼気検査装置の要部の構成図。

【図４】 第２実施例の呼気検査装置の動作を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１０…第１測定セル １１…第２測定セル １３…連結管 １４…ガス導入管 １５…排気管 １６〜１９…ポート ２０…ＣＯ₂除去フィルタ ２１…吸気ユニット ２２、２３…容器 ２４…バルブ ２５…除湿器 ２６…ポンプ ２８…赤外光源 ２９…モータ ３０…チョッパ ３１、３２…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ３３…光結合器 ３４…光検出器 ３５…信号弁別器 ３６…信号処理部 ３６ａ…濃度差補正演算部 ３６ｂ…希釈量演算部 ４０…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/58 Ｇ０１Ｎ 33/58 Ｚ (72)発明者 木下 太生 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所内 (72)発明者 中野 博司 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所内 Ｆターム(参考） 2G045 CB22 DB01 FA25 GC10 2G059 AA01 AA05 AA06 BB01 BB12 CC04 CC16 DD04 DD12 FF08 GG00 HH01 JJ02 JJ03 JJ11 JJ22 JJ24 KK01 KK03 MM01 MM03 MM05 MM10 MM14 NN01 NN06 4C038 SS00 ST04 SU19 SX02 SX05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定セル内に導入した被測定ガス中に光
   を通過させ、該被測定ガス中の目的成分に対応した波長
   の光の吸収度から該目的成分の濃度を求める測定部を有
   し、第１及び第２なる２つの被測定ガス中の二酸化炭素
   ¹²ＣＯ₂及びその安定同位体¹³ＣＯ₂の濃度を前記測定部
   によりそれぞれ測定し、各被測定ガスにおける同位体濃
   度比を求め、更に、第１被測定ガスの同位体濃度比と第
   ２被測定ガスの同位体濃度比の差を算出する同位体ガス
   測定装置において、 a)大気中の標準的な¹²ＣＯ₂濃度及び同位体濃度比を予
   め格納しておく、又は測定により取得する標準値取得手
   段と、 b)該標準値取得手段で得られる¹²ＣＯ₂濃度及び同位体
   濃度比を用い、前記第１及び第２被測定ガス中の¹²ＣＯ
   ₂濃度の差に応じて前記第１若しくは第２被測定ガスの
   同位体濃度比、又は同位体濃度比の差を補正する補正演
   算手段と、 を備えることを特徴とする同位体ガス測定装置。
2. 【請求項２】 測定セル内に導入した被測定ガス中に光
   を通過させ、該被測定ガス中の目的成分に対応した波長
   の光の吸収度から該目的成分の濃度を求める測定部を有
   し、第１及び第２なる２つの被測定ガス中の二酸化炭素
   ¹²ＣＯ₂及びその安定同位体¹³ＣＯ₂の濃度を前記測定部
   によりそれぞれ測定し、各被測定ガスにおける同位体濃
   度比を求め、更に、第１被測定ガスの同位体濃度比と第
   ２被測定ガスの同位体濃度比の差を算出する同位体ガス
   測定装置において、 a)第１及び第２被測定ガスをそれぞれ独立に大気又は所
   定のガスを用いて希釈する希釈手段を含み、少なくとも
   該２つの被測定ガスを前記測定部に送出する被測定ガス
   供給手段と、 b)第１及び第２被測定ガスが希釈されていない状態での
   測定結果に基づいて両者の¹²ＣＯ₂濃度の差を求める濃
   度差取得手段と、 c)該濃度差に応じて前記希釈手段による希釈度合を決め
   る希釈量算出手段と、 d)前記希釈手段により前記希釈度合で第１、第２被測定
   ガスの一方を希釈し、その希釈された被測定ガスに対す
   る再測定の結果に基づいて両者の同位体濃度比又は同位
   体濃度比の差を求める希釈後測定手段と、 を備えることを特徴とする同位体ガス測定装置。