JP2008102048A - ガス成分捕集器、ガス成分捕集装置、フィルタの製造方法、ガス成分分析装置およびガス成分分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検者の負担を軽減し、同時に十分な呼気成分の回収率を実現させ、さらに周辺大気のコンタミネーションを防ぐことを目的とする。
【解決手段】第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、吸着剤の全体積をＶ、孔部の開口面積の総和をＡ、孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）２／Ｌ３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタ部３と、フィルタ部３の第１の面側または第２の面側の少なくともいずれかに、ガスを導入する第１の開口部５と、導入されたガスを排出させる第２の開口部５とを備え、フィルタ部３を内部に収容する保持容器２とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス中の微量成分を分析するガス成分捕集器、ガス成分捕集装置、フィルタの製造方法、ガス成分分析装置およびガス成分分析方法の技術に関する。

呼気中の成分には被検者体内で生成した微量代謝物が含まれており、疾患の有無などにより、その微量代謝物の濃度や生成物そのものが変化することが知られている。そして、呼気中の微量代謝物の成分を捕集して、分析することにより、病気の診断に役立てるための、基礎的な研究が進められている。

このような微量代謝物を捕集（採取）する技術として、乾燥剤が充填された乾燥筒と二酸化炭素の吸着剤が充填された吸着筒を、円筒状の通気管内に挿入した採取部で、呼気中成分を採取する呼気採取装置が提示されている（例えば、特許文献１参照）。この呼気採取装置の採取部の通気管には、通気管内を気密に保つためのキャップがその両端に取り付けられている。呼気ガスの採取においては、入口キャップの開口から呼気をなるべく低速で導入することが好ましく、この流速の調整は通気管の管径、出口キャップの開口径、乾燥剤と吸着剤の粒径および充填密度によって通気抵抗を調節する。

また、金属、フューズドシリカなどで構成される素管の内側に、全形に亘り適宜長の開放構造の多孔質体を充填形成し、この開放構造の多孔質体に大気中のガスを拡散によって導入する大気物質簡易捕集方法および装置が提示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平０９−２１０８７５号公報（請求項１、請求項４） 特開２００２−３２８０７７号公報（請求項１）

特許文献１では、圧力損失を低減するための吸着筒の長さや、径の大きさについての具体的な記述はなく、採取部における圧力損失が大きい場合、呼気を吐出する被検者の負担が大きくなるおそれがある。
また、特許文献２では、例えば呼気ガスの採取に適用し、積極的に呼気を導入する場合の圧力損失を低減させる方法についての具体的な記述が無い。また、サンプリング前後での捕集管の密閉、すなわちサンプリング前後のコンタミネーションに関する具体的な記述がない。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、分析対象のガス成分の捕集・分析時におけるコンタミネーションを防ぐことを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、吸着剤の全体積をＶ、孔部の開口面積の総和をＡ、孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、フィルタの第１の面側または第２の面側の少なくともいずれかに、ガスを導入する第１の開口部と、導入されたガスを排出させる第２の開口部とを備え、フィルタを内部に収容する保持容器とを有することを特徴とする。

本発明によれば、分析対象のガス成分の捕集・分析時におけるコンタミネーションを防ぐことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（ガス成分捕集器）
図１は、本実施形態に係るガス成分捕集器の断面模式図である。
ガス成分捕集器１は、フィルタ部３（フィルタ）と、保持容器２と、接合部４とを有して構成される。フィルタ部３は、該ガス成分捕集器１に導入されたガス（主に、呼気）から分析対象のガス成分（以下、呼気成分、適宜ガス成分または測定対象成分と記載）を選択的に捕集する機能を有する。フィルタ部３の詳細は、図２を参照して後記する。なお、ガス成分捕集器１に導入されるガスは、呼気であることが多いので、以下、導入されるガスは、呼気と記載し、それ以外のガスがガス成分捕集器１に導入された場合は、適宜別表現とする。
保持容器２は、フィルタ部３を内部に収容する容器であり、２つの開口部５を有する。保持容器２は、フィルタ部３が周辺大気に曝されることによって、呼気以外のガス成分が、フィルタ部３によって捕集されてしまうこと（コンタミネーション）を防止する機能を有する。
接合部４は、保持容器２の開口部５に設けられ、配管などを接合することによって、図４に示すガス成分捕集装置１００や、図９に示すガス成分分析装置３０１へ、当該ガス成分捕集器１を接続する機能を有する。また、接合部４は、キャップなどの栓（図示せず）が取付け可能となっており、このキャップなどを取り付けることによって、非使用時に開口部５に栓をすることが可能となる。このように開口部５に栓をすることによって、保持容器２内部を密封状態とし、移動中などにおけるコンタミネーションを防止することが可能となる。

また、フィルタ部３と保持容器２との間に、シーリング手段としてのＯリング７を備えてもよい。
このように、フィルタ部３を保持容器２内に収容する際、呼気成分がフィルタ部３の周囲から逃げないように、フィルタ部３の周囲をＯリング７などのシーリング手段によってシーリングすれば、呼気がフィルタ部３の周囲から漏れることなく、吸着剤３１が充填された吸着剤保持プレート３２の孔部３５を通るため、吸着率をあげることが可能となる。シーリング手段としては、Ｏリング７の他にパッキンなどが考えられる。
フィルタ部３の少なくとも１箇所は、Ｏリング７などを介して保持容器２の内面に接触している方が好ましい。このような構成とすることで、分析時に保持容器２ごとフィルタ部３を加熱して、呼気成分を吸着剤３１から分離させる際に、保持容器２からの吸着剤３１への熱の伝導を向上させることが可能となる。なお、熱伝導を考慮すると、シーリング手段は金属が好ましい。

図２は、本実施形態に係るフィルタ部の構成を示す図であり、（ａ）は、フィルタ部の側断面を示す図であり、（ｂ）は、フィルタ部を上から見た平面図である。
なお、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図となっている。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、フィルタ部３は、多数の孔部３５を有する吸着剤保持プレート３２と、吸着剤保持プレート３２の孔部３５に充填される吸着剤３１と、吸着剤保持プレート３２の両面に配されるメッシュ３３と、メッシュ固定リング３４とを有して構成される。
吸着剤保持プレート３２には、所定の面から、他の面に貫通してなる複数の孔部３５が形成されている。そして、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、孔部３５には、粒状の吸着剤３１が充填されている。さらに、吸着剤３１が充填されている吸着剤保持プレート３２は、その両面をメッシュ３３で密接に挟んで構成されている。メッシュ３３は、メッシュ固定リング３４で挟持されることによって、吸着剤保持プレート３２の所定位置に固定される。

メッシュ固定リング３４は、図示しないネジなどを用いて、吸着剤保持プレート３２の周囲に締結されるリング状の部材である。図２（ａ）に示すように、メッシュ固定リング３４は、吸着剤保持プレート３２の一方の面側および他方の面側で、分割された構成となっており、それぞれ吸着剤保持プレート３２の一方の面側に設置されるメッシュ３３、および吸着剤保持プレート３２の他方の面側に設置されるメッシュ３３を固定する。ここで、メッシュ３３の網目のサイズは、吸着剤３１の粒径より細かいものを用いる。このようにすることで、吸着剤３１が、孔部３５からこぼれるのを防ぐことができる。
本実施形態では、メッシュ３３の固定にメッシュ固定リング３４を用いているが、吸着剤保持プレート３２とメッシュ３３をスポット溶接によって接合してもよいし、圧着による接合でもよい。

メッシュ３３や、吸着剤保持プレート３２や、Ｏリング７などの部材の材質は、加熱した際に、ガスを発生しないもの、例えば、ステンレススチールなどの金属が好ましい。吸着剤３１の材質は、測定したい成分に合わせて適宜選択すればよいが、Ｂｕｃｈｅｍ ＢＶ社のＴＥＮＡＸ ＴＡ（登録商標）やＴＥＮＡＸ ＧＲ（登録商標）を用いるのが一般的である。

また、吸着剤３１として抗原抗体反応を利用したものを用いてもよい。この場合、検出したい呼気成分に対して、抗原抗体反応を示す抗体を、吸着剤保持プレート３２の孔部３５に充填、あるいは吸着剤保持プレート３２の表面などに塗布する。このような構成のフィルタ部３を用いたガス成分捕集器１を用いて、呼気を導入し、呼気成分を吸着剤３１に吸着させる。そして、その後、例えば蛍光検出などの方法で呼気成分の分析を行う。具体的には、例えば以下のように行う。まず、検出したい呼気成分と、抗原抗体反応を示す抗体分子（抗体分子Ａと記載する）を、吸着剤保持プレート３２の孔部３５に抗体を充填、あるいは表面などに塗布する。そのフィルタ部３を用いたガス成分捕集器１によって呼気を捕集すると、前記した抗体分子に呼気成分が結合した状態となる。次に、前記した抗体分子と同種の抗体分子に蛍光色素を結合させた抗体分子（抗体分子Ｂと記載する）を用意する。そして、この抗体分子Ｂを、呼気が捕集されているフィルタ部３の吸着剤３１に撒布すると、抗体分子Ａに結合している呼気成分に対し、さらに抗体分子Ｂが結合する。そして、抗体分子Ｂの蛍光反応を測定することによって、目的とする呼気成分を検出する。

なお、本実施形態では、被検者１０７（図４参照）に近い側を上流側、被検者１０７から遠い側を下流側と表現することとする。フィルタ部３の下流側を大気圧とした場合、フィルタ部３を呼気が通過する際の圧力損失分だけフィルタ部３の上流側は正圧となり、被検者１０７が呼気を吐出するときの抵抗となる。つまり、この圧力損失が少なければフィルタ部３の上流側の圧力は小さくなり、被検者１０７が楽に呼気を吐出することができる。

次に、フィルタ部３を流れるガス流量と、それにより生じる圧力損失の関係を説明する。
孔部３５の開口面積の総和（以下、開口面積と記載する）をＡ、孔部３５の平均長さをＬとする。また孔部３５に充填されている吸着剤３１の総体積をＶとすると、フィルタ部３において、呼気が通過できる部分の体積は、ＡＬ−Ｖとなる。従って、呼気が通過できる見かけの開口面積は、
（ＡＬ−Ｖ）／Ｌ …（式１）
となる。

また、フィルタ部３の上流／下流の圧力損失Ｐは、
Ｐ＝Ｑ／Ｃ …（式２）
と表せる。ただし、Ｑ：呼気量、Ｃ：コンダクタンスである。
コンダクタンスＣは、円管のコンダクタンス（２０℃の空気の場合）を仮定すると、
Ｃ＝｛１３４９・ｄ^４／Ｌ｝・｛（Ｐ_１＋Ｐ_２）／２｝ ［ｍ^３／ｓ］ …（式３）
である。ここで、ｄ：円管の見かけの内径＝２・（（ＡＬ−Ｖ）／πＬ）^１／２、Ｐ_１：フィルタ部３の上流側圧力、Ｐ_２：フィルタ部３の下流側圧力である。

このようにして、吸着剤３１の総体積Ｖ、呼気量Ｑなどから、圧力損失Ｐを算出することができる。ここで通常の呼気における呼気量の最大値は、約４［Ｌ／ｍｉｎ］であり、このときのフィルタ部３の上流側と下流側の間の圧力損失Ｐが１０［ｋＰａ］以下、すなわち
Ｐ＝Ｑ／Ｃ≦１０ｘ１０^３ …（式４）
であれば、発明者らが実験した結果では、呼気をサンプリングする際の負担を感じないことが判明した。

すなわち、Ｐ_１＝１１０×１０^３［Ｐａ］，Ｐ_２＝１００×１０^３［Ｐａ］，Ｑ＝４×１０^−３×１０^５／６０［Ｐａ・ｍ^３／ｓ］を（式３）および（式４）に代入し、さらに（式３）を（式４）に代入すると、
（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧２．９×１０^−１２［ｍ^３］＝２．９×１０^−３［ｍｍ^３］
となり、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３［ｍｍ^３］を満たせば、被検者１０７が呼気量４［Ｌ／ｍｉｎ］で吐出したときも、１０［ｋＰａ］以下の圧力損失になり、被検者１０７は負担を感じない。

一方、呼気ガスの分析面から考えると、なるべく呼気成分が吸着剤３１に接触して吸着されるのが好ましい。すなわち、前記したＡＬとＶの比（フィルタ部３における吸着剤３１が占める体積比）Ｖ／ＡＬが小さすぎると、呼気成分が吸着剤３１に接触せずに系外に排出されてしまい、吸着剤３１を加熱して分析するときの濃度が小さくなってしまい、感度の高い測定ができなくなる。発明者らが実験した結果では、Ｖ／ＡＬが８０％以上であれば、呼気成分の吸着率は９０％以上、３０％では吸着率は約５０％、１０％では吸着率が１０％程度と下がるため、Ｖ／ＡＬ≧３０％となるのが望ましい。

吸着剤３１の粒径は細かいほど、同じ量を用いた場合の表面積が大きくなり、ガス成分を吸着する能力が増すが、フィルタ部３における吸着剤３１が占める体積比が大きくなり、圧力損失が増大することになる。従って、粒径は同じで表面を入り組んだ形状にして、表面積を増やすと、圧力損失を増大させることなく、吸着効果を増すことができる。吸着剤保持プレート３２は、両側を吸着剤３１の粒子サイズより細かいメッシュサイズをもつメッシュ３３に挟まれている。

図２に示したフィルタ部３の例として、吸着剤保持プレート３２の孔部３５の径：３×１０^−３［ｍ］、孔部３５の平均長さ：４×１０^−３［ｍ］、孔部３５の数：１８個、メッシュ３３のメッシュサイズ：６０、吸着剤３１：Ｂｕｃｈｅｍ ＢＶ社のＴＥＮＡＸ ＴＡ（登録商標：メッシュサイズ２０／３５）、吸着剤３１の１粒あたりの体積：３０８×１０^−９［ｍ^３］、を用いた場合、吸着剤３１を入れなかった場合の吸着剤保持プレート３２の孔部３５の開口面積の総和は、１２７×１０^−６［ｍ^２］となるため、孔部３５の体積の総和は、１２７×１０^−６×４×１０^−３＝５０９×１０^−９［ｍ^３］となる。従って、フィルタ部３における吸着剤３１が占める体積比は、６０％となる。また、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３＝（５０９×１０^−９−３０８×１０^−９）^２／（４×１０^−３）^３＝６３０×１０^−９［ｍ^３］＝６３０［ｍｍ^３］となり、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３＞０．００３ｍｍ^３とＶ／ＡＬ≧０．３（３０％）の両方を満たしている。

前記のフィルタ部３に４Ｌ／ｍｉｎの流速でガスを流したときの圧力損失は、実験で確認した結果、約１ｋＰａであり、被検者１０７が抵抗を感じる１０ｋＰａに比べて十分に小さい。
また、前記のフィルタ部３を使用して、標準試料としてヘプタンを用いたときの回収率は、５０〜７０％であり、分析には十分な回収率であった。

同じ吸着剤３１の量を使った場合、圧力損失を減らすためには、フィルタ部３を通るガス流速を小さくする必要がある。このため、開口面積の総和Ａを大きくすることが有効であるが、図２に示したような吸着剤保持プレート３２を使わずに、メッシュ３３の間に吸着剤３１を挟み込む（すなわち、開口面積の総和Ａを極限まで大きくする）と、フィルタ部３を動かすときに、吸着剤３１が片側によってしまい、呼気採取時に呼気ガスが吸着剤３１にほとんど接触せずに、系外に排出されてしまう。このように、吸着剤保持プレート３２は、吸着剤３１の偏りを少なくする効果がある。

図３は、本実施形態に係るガス成分捕集器の他の例を示す図であり、（ａ）は、保持容器の形状に傾斜を設けた例であり、（ｂ）は、保持容器が、フィルタ部の表面を最小限覆った例である。
例えば、図３（ａ）に示した例において、ガス成分捕集器１ａの保持容器２ａは、開口部５側から、フィルタ部３側にかけて傾斜が設けられた形状となっている。このような形状とすると、一方の開口部５から導入された呼気は、傾斜に沿って進むため、被検者１０７の負担を減らすことができる。
また、図３（ｂ）に示した例におけるガス成分捕集器１ｂでは、フィルタ部３の両端が保持容器２ｂの外部にでている。しかしながら、吸着剤３１（すなわち、孔部３５）は、すべて保持容器２ｂによって覆われた形状となっている。なお、図３（ｂ）のフィルタ部３は、図２に示すフィルタ部３からメッシュ固定リング３４を排した構成となっている。この場合、メッシュ３３は、例えば保持容器２ｂと、フィルタ部３とで挟持されることによって固定されてもよい。なお、図３（ｂ）では、Ｏリング７を備えなくても呼気がフィルタ部３の周囲から漏れることがないため、Ｏリング７を備えなくてもよい。
このように保持容器２は、少なくとも吸着剤３１が充填されている孔部３５を覆い、吸着剤３１が外気に曝されることがない形状であれば、どのような形状でもよい。

ここで、開口部５の開口面積について説明する。開口部５の開口面積が小さければ、小さいほど周辺大気からのコンタミネーションが少なくなる。従って、一般に開口部５の開口面積は小さい方が好ましい。より具体的には、開口部５の開口面積は、少なくとも吸着剤保持プレート３２（図２参照）に設けられている孔部３５の開口面積の総和より小さいことが望ましい。

（ガス成分捕集装置）
次に、図４および図５を参照して、図１〜図３で説明したガス成分捕集器１を用いたガス成分捕集装置１００について説明する。
なお、図４〜図２１においてはＯリング７（図１参照）の図示を省略している。
図４は、本実施形態に係るガス成分捕集装置の模式図である。
ガス成分捕集装置１００は、呼気導入部１０１（ガス導入部）と、ガス成分捕集器１と、逆止弁１０２と、ガス排気袋１０３（ガス量計測部）と、これらを接続する配管１０４〜１０６とを有してなる。
呼気導入部１０１と、ガス成分捕集器１とは、配管１０４を介して接続されている。また、ガス成分捕集器１と、逆止弁１０２とは、配管１０５を介して接続されている。さらに、逆止弁１０２と、ガス排気袋１０３とは、配管１０６を介して接続されている。

呼気導入部１０１は、被検者１０７の口部に装着され、被検者１０７が吐き出した呼気を、配管１０４を介してガス成分捕集器１へ送る機能を有する。呼気導入部１０１は、口を覆うマスクの形状をしたものが好ましいが、口に咥えて呼気を導入するパイプ形状のものでもよい。
ガス成分捕集器１は、呼気導入部１０１から送られた呼気のうち、分析対象となる呼気成分を選択的に捕集する機能を有する。ガス成分捕集器１に関しては、図１〜図３を参照して前記してあるため、ここでは詳しい説明を省略する。
逆止弁１０２は、被検者１０７が吐出した呼気が逆流することを防ぐ機能を有する。

被検者１０７が吐出した呼気は、ガス排気袋１０３に溜められる。ガス排気袋１０３は、例えば一杯に膨らんだ状態で０．２Ｌなど、あらかじめ分析に必要な量の呼気が入る大きさのものを設置することが好ましい。被検者１０７は、ガス排気袋１０３が一杯に膨らむまで呼気を導入する。このようにすることで、ガス成分捕集器１のフィルタ部３を通過した呼気量を確認することができる。吸着剤３１（図２参照）に捕集された呼気成分の量は、通過した呼気量に依存するため、サンプリング条件をそろえるために、呼気量を確認することは重要である。本実施形態では、呼気量の確認にガス排気袋１０３を用いたが、これに限らず、例えば積算流量計や風船状のものなど、フィルタ部３を通過した呼気量が確認できるものであればよい。

前記したように、ガス成分捕集器１の開口部５はキャップなどで栓をすることが可能な形状でできている。呼気成分が吸着したフィルタ部３が入ったガス成分捕集器１は、ガス成分捕集装置１００から取り外し、すぐに分析されない場合は両端にキャップをして密封する。分析所へは密封した状態で搬送することによって、周辺大気からのコンタミネーションを防ぐことができる。

次に、図２および図４を参照しつつ、ガス成分捕集装置１００を用いた呼気成分の捕集の手順を説明する。

被検者１０７は、呼気導入部１０１を口部に装着し、呼気を吐出する。呼気成分が、ガス成分捕集器１の吸着剤３１に吸着することによって、呼気成分の捕集が行われる。呼気成分は、吸着剤３１によって、呼気中の他の成分と選別されて吸着され、窒素などの不活性ガスは、吸着剤３１に吸着されずにフィルタ部３の下流側へ排出される。

例えば、保持容器２の栓を開いて、ガス成分捕集装置１００に接続し、呼気を捕集したとする。このとき、吸着剤３１に吸着された呼気成分の量（吸着量）が１ｎｇであったとする。次に、ガス成分捕集装置１００からガス成分捕集器１を取り外し、両端のキャップを締めると、周辺大気も保持容器２内に閉じ込められ、閉じ込められた周辺大気中に存在する測定対象成分もフィルタ部３に吸着されることとなる。
ここで、ガス成分捕集器１を密封した状態での内部の空間の体積を１０００ｍｍ^３、周辺大気に含まれる測定対象成分のガス濃度を測定した結果が約１ｍｇ／ｍ^３とすると、保持容器２内に閉じ込められた周辺大気中に存在する測定対象成分は１×１０^−３×１０００×（１０^−３）^３＝１×１０^−９＝１ｎｇとなる。この場合、呼気中に含まれる測定対象成分の吸着量と同じ濃度レベルとなり、呼気中の測定対象成分濃度を精度良く測定することが困難になる。

すなわち、周辺大気に含まれる測定対象成分のガス濃度が常に一定値であれば、周辺大気中における測定対象成分の濃度レベルを推測することが可能である。従って、その濃度レベルから算出される測定対象成分の吸着量を、実際に吸着剤３１に吸着している測定対象成分の吸着量から減ずれば呼気中の呼気成分吸着量を正確に求めることができる。しかし、一般に周辺大気中のガス濃度は変動し、推測不可能であるため、予め、周辺大気由来の測定対象成分の吸着量が、呼気由来の測定対象成分（すなわち、呼気成分）の吸着量に比べて、できるだけ少なくなるようにし、周辺大気由来の測定成分の影響をできるだけ小さくする必要がある。
このため、保持容器２における密封した状態の保持容器２内部の空間の体積をＤ、呼気成分捕集時における呼気成分の吸着剤３１への吸着量をＢ、周辺大気に含まれる測定対象成分のガス濃度をＣとしたとき、Ｂ＞Ｃ×Ｄを満たすことが望ましい。

図５は、本実施形態に係るガス成分捕集器を２つ有するガス成分捕集装置の模式図である。
図５において、図４と同様の要素に関しては、同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示したガス成分捕集装置１００はガス成分捕集器１を１つ設置した構造になっているが、図５に示すガス成分捕集装置１００ａでは、ガス成分捕集器１を２つ（符号１Ａ，１Ｂ）設置した構造となっている。２つのガス成分捕集器１Ａ，１Ｂは、容器１０８内に収容されることによって、一体となっている。なお、２つのガス成分捕集器１Ａ，１Ｂを容器１０８内に収容せず、例えば接着剤などで接着することによって、一体としてもよい。
このような構造とすることで、対照実験が容易に可能となる。
例えば、図５に示す構成では、ガス成分捕集器１Ａは、呼気導入部１０１や、ガス排気袋１０３などに接続され、ガス成分捕集器１Ｂには、何も接続されていない。
このような構成とすることで、呼気捕集時、呼気は、ガス成分捕集器１Ａのみを通過する。呼気捕集時には、ガス成分捕集器１Ｂの接続部に取り付けてある栓（図示せず）を、ガス成分捕集器１Ａの呼気捕集時間と同時間外し、ガス成分捕集器１Ｂの内部の吸着剤３１を周辺大気に曝す。
そして、呼気捕集作業の終了と共に、ガス成分捕集器１Ａをガス成分捕集装置１００ａから取り外し、ガス成分捕集器１Ａ，１Ｂの開口部５（図１参照）に栓をする。そして、ガス成分捕集器１Ａ，１Ｂを、栓によって密封した状態で分析所へ搬送すれば、２つのガス成分捕集器１Ａ，１Ｂが同条件の履歴をもつ。
容器１０８を、開閉可能な構造にしておけば、分析所にてガス成分捕集器１Ａ，１Ｂを取り出し、それぞれ分析して比較すれば、容易に呼気成分の対照実験を行うことが可能となる。
なお、ガス成分捕集器１Ｂの下流にポンプ２０３が配管を介して接続され、ポンプ２０３を作動させることで、呼気捕集時のガス成分捕集器１Ａ，１Ｂを通過するガスの量を同じにしてもよい。

なお、図４に示すような単一のガス成分捕集器１を用いるタイプでも、ガス成分捕集器１を２つ用い、一方のガス成分捕集器１をガス成分捕集装置１００に設置し、他方のガス成分捕集器１をガス成分捕集装置１００に設置しない状態で、図５を参照して前記した方法と同様の呼気捕集作業を行えば、２つのガス成分捕集器１を別の装置としたままで、図５と同様の効果を得ることができる。

（ガス成分捕集器の製造方法）
次に、図６から図８を参照して、本実施形態に係るガス成分捕集器１の製造方法に関する説明を行う。
なお、図６から図８におけるフィルタ部３ａは、図２に示すフィルタ部３の一方のメッシュ３３およびメッシュ固定リング３４を排した構成となっている。
図６は、本実施形態に係るフィルタ部製造装置の模式図であり、（ａ）は、フィルタ部製造装置の側断面の模式図であり、（ｂ）は、製造中のフィルタ部を上から見た図である。
図６（ａ）に示すように、フィルタ部製造装置２０１は、フィルタ台２０２と、ポンプ２０３と、配管２０４，２０５とを有して構成される。
フィルタ台２０２は、フィルタ部３ａを載置し、中央にポンプ２０３へ接続される配管２０４を接続するための穴があり、フィルタ台２０２と、ポンプ２０３とが配管２０４を介して接続された構造となっている。
ポンプ２０３は、フィルタ台２０２に接続された配管２０４の一端に接続され、フィルタ台２０２上の空気を吸引する機能を有する。
配管２０５は、ポンプ２０３に接続され、ポンプ２０３が吸引した空気を外部へ誘導する機能を有する。
フィルタ台２０２には、一方の面のみにメッシュ３３が固定されたフィルタ部３ａが、メッシュ３３の固定された面を下にして載置される。そして、載置されたフィルタ部３ａの吸着剤保持プレート３２上には、吸着剤３１が撒布される。ポンプ２０３が作動すると、フィルタ台２０２上の空気が吸引される。この際、図６（ｂ）に示すように、吸着剤保持プレート３２の孔部３５を介して、フィルタ部３ａ上の空気が吸引される。これに伴い、吸着剤保持プレート３２上の吸着剤３１が、孔部３５に吸引される。孔部３５の下端は、メッシュ３３が設置されているので、吸引された吸着剤３１は、フィルタ台２０２に達することなく、孔部３５に充填されることとなる。孔部３５に入りきれなかった吸着剤３１は、板状の吸着剤除去用具（図示せず）を用いて除去される。

次に、図６を参照しつつ、図７に沿ってガス成分捕集器１の製造方法の詳細な手順を説明する。
図７は、ガス成分捕集器の製造方法の手順を示すフローチャートである。
まず、メッシュ３３が、吸着剤保持プレート３２の一方の面に、メッシュ固定リング３４を用いて固定される（Ｓ１０１）。
次に、フィルタ部３ａが、メッシュ３３を固定した面を下にして、フィルタ台２０２に載置され（Ｓ１０２）、吸着剤３１が、吸着剤保持プレート３２上に撒布される（Ｓ１０３）。
次に、ポンプ２０３が作動されることによって、吸着剤３１が、吸着剤保持プレート３２の孔部３５に充填される（Ｓ１０４）。
吸着剤保持プレート３２の上面と同じ高さ、または上面より高い位置まで吸着剤３１が、充填されたら、板状の吸着剤除去用具で吸着剤保持プレートの上面をならすことで、孔部３５に充填されなかった吸着剤３１および孔部３５に収まりきれていない余分な吸着剤３１を除去する（Ｓ１０５）。
その後、吸着剤保持プレート３２のメッシュ３３が固定されていない面にメッシュ３３が載せられ、当該メッシュ３３が、メッシュ固定リング３４で固定される（Ｓ１０６）ことにより、フィルタ部３ａが完成する。

次に、保持容器２にＯリング７（図１参照）が設置される（Ｓ１０７）。
続いて、フィルタ部３ａを保持容器２に収容し、フィルタ部３ａと、保持容器２のＯリング７（図１参照）とを図示しないネジで固定する（Ｓ１０８）ことによって、ガス成分捕集器１が完成する。

従来の吸着剤３１の充填作業は、ピンセットなどを用いて、１つ１つの吸着剤３１を孔部３５に充填しており、多くの作業時間を必要としていた。また充填中に、ピンセットによって吸着剤３１が弾かれて、飛散してしまうといった問題があった。
本実施形態のように、吸着剤３１の孔部３５への充填を、ポンプ２０３の吸引によって行うことで、吸着剤３１の飛散を防ぎ、効率のよい充填が可能となる。発明者らが作業を行った場合で比較すると、従来方式による吸着剤３１の充填作業時間が約６０分／枚であったのに対し、本実施形態による吸着剤３１の充填作業時間は約５分／枚と大幅な改善効果が得られた。

なお、本実施形態では、図６（ａ）に示すようにフィルタ台２０２に設置したフィルタ部３ａ上に吸着剤３１を撒布し、フィルタ部３ａの上方から下方へ周辺空気をポンプ２０３によって吸引することで、吸着剤３１を孔部３５に充填したが、これに限らず、図６（ａ）の構成を上下逆にしてもよい。すなわち、フィルタ部３ａの下方から上方へ、周辺空気をポンプ２０３によって吸引することで、フィルタ部３ａの下に撒布された吸着剤３１を上方へ吸引し、孔部３５へ充填してもよい。

図８は、フィルタ部を複数同時に製造するフィルタ部製造装置の模式図である。
図８において、図６と同様の要素に関しては、図６と同一の符号を付して説明を省略する。
図８のフィルタ部製造装置２０１ａでは、複数のフィルタ台２０２が設けられている。それぞれのフィルタ台２０２には、同一のポンプ２０３へ接続される配管２０４ａが接続されている。このような構成とすることで、ポンプ２０３を作動させると、複数のフィルタ台２０２上の空気が吸引され、それぞれのフィルタ台２０２上に載置されているフィルタ部３ａにおける吸着剤３１の充填作業を同時に行うことができる。それぞれのフィルタ台２０２上におけるフィルタ部３ａの製造、および製造したフィルタ部３ａを保持容器２に収容して、ガス成分捕集器１を製造する手順は、図７と同様であるので詳細な説明を省略する。

（不活性ガスを用いるガス成分分析装置）
次に、図９〜図１９を参照して、ガス成分分析装置３０１，４０１およびガス成分分析方法の説明を行う。なお、本実施形態では、ガスクロマトグラフィをＧＣ（Gas Chromatography）、高速液体クロマトグラフィをＨＰＬＣ（High Performance Liquid Chromatography）、質量分析計をＭＳ（Mass Spectrometer）、ガスクロマトグラフィと質量分析計を結合した装置をＧＣ／ＭＳ（Gas Chromatography/Mass Spectrometer）と、それぞれ略記することとする。
図９〜図１４は、呼気成分の抽出に不活性ガスを用いるガス成分分析装置３０１およびガス成分分析方法の説明であり、図１５〜図１９は、呼気成分の抽出に溶媒を用いるガス成分分析装置４０１およびガス成分分析方法の説明である。

また、図９〜図１９において図１および図２と同様の要素に関しては、同一の符号を付して説明を省略する。
図９は、本実施形態において不活性ガスを用いるガス成分分析装置の模式図である。
ガス成分分析装置３０１は、不活性ガス発生装置３０２（キャリアガス導入部）、加熱装置３０３（加熱部）、ガス成分捕集器１、パージ弁３０４、濃縮部３０５、ＧＣ３０６（成分分離部）および分析計３０７（分析部）と、これらを接続する配管３０８〜３１１とを有してなる。
不活性ガス発生装置３０２は、配管３０８，３０９およびガス成分捕集器１内の周辺大気を排し、また吸着剤３１から脱離した呼気成分を、濃縮部３０５まで送るための不活性ガスを発生する機能を有する。不活性ガス発生装置３０２によって発生された不活性ガスは、配管３０８を介して、ガス成分捕集器１へ送られる。
加熱装置３０３は、内部にガス成分捕集器１を収容し、ガス成分捕集器１ごとフィルタ部３（図１参照）を加熱する機能を有する。加熱装置３０３には、例えば、電気ヒータや赤外線ヒータなどを用いる。加熱装置３０３によってガス成分捕集器１ごと吸着剤３１を加熱し、脱離した呼気成分を含むガスは、例えば、不活性ガス発生装置３０２で発生されたヘリウムガスなどの不活性ガスをキャリアガスに用いて濃縮部３０５へ搬送する。
パージ弁３０４は、不活性ガスを用いて、ガス成分捕集器１や配管３０９内の周辺大気を外部へ排出する機能を有する。
濃縮部３０５は、送られた呼気成分を、呼気成分を再度濃縮し、その後、急速に加熱脱離することによって分析計３０７における分析の分解能を向上させる機能を有する。濃縮部３０５には、例えば、細いキャピラリカラムをペルチェ素子や液体窒素などで冷却して成分を吸着させるコールドトラップを利用することもできる。
ＧＣ３０６は、呼気成分を構成する各成分の分離を行う機能を有する。
分析計３０７は、ＧＣ３０６によって分離された各成分の量を計測する。分析計３０７には、イオンモビリティ、質量分析計（ＭＳ）、電子捕獲型検出器（ＥＣＤ：electron capture detector）、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ：flame ionization detector）などが使えるが、これらに限定したものではなく、成分を分析できるものであればどのような分析計３０７でも構わない。

（不活性ガス成分を用いるガス成分分析装置の他の例）
次に、図９を参照しつつ、図１０〜図１３に沿って図９に示すガス成分分析装置３０１の他の例を示す。
図１０〜図１３は、本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である。図１０〜図１３において、図９と同様の要素に関しては同一の符号を付し、説明を省略する。
パージ弁３０４は、不活性ガスを用いて、ガス成分捕集器１や配管３０９内に拡散された周辺大気を外部へ排出する。パージをする時は、加熱装置３０３は加熱を行わない状態に保つ。加熱を行わず、フィルタ部３の温度が低い状態では、呼気成分の脱離が無いため、パージによる呼気成分の損失は抑えられる。分析時にガス成分捕集器１や配管３０９内に拡散された周辺大気が問題にならない場合、ガス成分分析装置３０１ａは、図１０に示すようにパージ弁３０４を使わなくてもよい。

濃縮部３０５ではガスの濃縮、脱離を行い、ＧＣ３０６分解能を向上させるが、十分な分解能が得られている場合、ガス成分分析装置３０１ｂは、図１１に示すように濃縮部３０５を使わなくてもよい。

また、ガス成分捕集器１や配管３０９内に拡散した周辺大気および分解能が問題にならない場合、ガス成分分析装置３０１ｃは、図１２に示すようにパージ弁３０４および濃縮部３０５を省略した構成としてもよい。

さらに、呼気成分を含むガスを分離する必要が無い場合、ガス成分分析装置３０１ｄは、図１３に示すようにＧＣ３０６を省略した構成としてもよい。図１３では、ガス成分捕集器１や配管３０９内に拡散した周辺大気および分解能も問題にならないとして、パージ弁３０４および濃縮部３０５も省略されている。

（不活性ガスを用いるガス成分分析方法）
次に、図２、図４および図９を参照しつつ、図１４に沿って、本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析方法を説明する。
図１４は、本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析の処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ガス成分捕集器１が高温でベーキングされ（Ｓ２０１）、吸着剤３１に吸着している未知のガス成分を前もって脱離しておく。
次に、窒素やヘリウムなどのクリーンなガス雰囲気下でガス成分捕集器１が、所定の温度まで冷却された後に（Ｓ２０２）、ガス成分捕集器１が、ガス成分捕集装置１００に設置される（Ｓ２０３）。
次に、前記した方法によって呼気成分の捕集が行われる（Ｓ２０４）。このとき、揮発性の高い呼気成分を測定したい場合は、吸着剤３１およびガス成分捕集器１を冷却しながら採取すると、呼気成分を効率よく吸着剤３１表面に吸着することができるので、分析時に感度のよい分析を行うことが可能となる。逆に揮発性の低い呼気成分を測定したい場合には、吸着剤３１およびガス成分捕集器１を呼気成分が脱離しない程度の温度に加熱しながら採取を行うと、揮発性の高い夾雑成分は吸着剤３１に吸着されにくくなるため、分析時にノイズ成分の影響を小さくすることが可能となる。なお、呼気の捕集時には、ガス排気袋１０３（図４または図５参照）あるいは積算流量計などで、捕集したガス流量を計測しながら、呼気を捕集する。呼気の捕集量は０．２Ｌ程度が適当である。使用する分析計３０７の感度、対象とする呼気成分により、捕集量は適度に調節する。

呼気を捕集した後、ガス成分捕集装置１００からガス成分捕集器１が取り外され、取り外されたガス成分捕集器１が、ガス成分分析装置３０１の加熱装置３０３に設置される（Ｓ２０５）。より詳細に説明すると、ガス成分捕集装置１００からガス成分捕集器１を取り外すと同時に、接合部４にキャップなどの栓をし、ガス成分捕集器１内を密封した状態とする。そして、この状態のガス成分捕集器１を、ガス成分分析装置３０１へ運び、栓が外された後、ガス成分捕集器１は、直ちにガス成分分析装置３０１の加熱装置３０３へ設置される。このように、ガス成分捕集器１の加熱装置３０３への設置は、ガス成分捕集器１の栓を外して行うのみの簡便な操作で設置が可能であり、設定時や、移動時におけるコンタミネーションを防ぐことができる。

ガス成分捕集器１の栓をわずかな時間でも開放した場合、ガス成分捕集器１内に流入した周辺大気が配管３０９内に拡散する恐れがあるため、不活性ガス発生装置３０２が、不活性ガスを発生させると同時に、パージ弁３０４が開放される。これにより、不活性ガスを、配管３０８、ガス成分捕集器１および配管３０９に流し、配管内に拡散した周辺大気をパージする（Ｓ２０６）。パージ弁３０４を用いない場合（図１０、図１２および図１３参照）は、ステップＳ２０６の工程は省略することができる。パージが完了したら、パージ弁３０４が閉められる。
次に、加熱装置３０３が、ガス成分捕集器１ごとフィルタ部３を加熱し、吸着剤３１に吸着されている呼気成分を脱離する（Ｓ２０７）。加熱には、例えば電気ヒータなどを用いる。脱離した呼気成分は、不活性ガス発生装置３０２が発生した不活性ガスによって、配管３０９を介して濃縮部３０５へ送られる。濃縮部３０５では、分析の分解能を向上させるため、例えばコールドトラップを用い、低温にした濃縮部３０５内の吸着剤へ呼気成分を再度濃縮し、その後、急速に加熱脱離する（Ｓ２０８）。濃縮部３０５を用いない場合（図１１、図１２および図１３参照）は、ステップＳ２０８の工程を省略することができる。

脱離した呼気成分は配管３１０を通してＧＣ３０６へ搬送される。そして、ＧＣ３０６で呼気成分中の各成分が分離される（Ｓ２０９）。
分離された各成分は、配管３１１を通して分析計３０７へ送られ、分析計３０７によって送られた各成分が分析される（Ｓ２１０）。ＧＣ３０６を用いない場合（図１４参照）は、ステップＳ２０９の工程を省略することができる。
測定を終了した後の吸着剤３１は、不活性ガス雰囲気下で加熱して吸着していた成分を完全に脱離（Ｓ２１１）させることにより再利用することもできる。その場合、ガス成分捕集器１の両端に栓をし、ガス成分捕集器１を密封し、大気中の夾雑成分がコンタミネーションしないように保存しておく。

（溶媒を用いるガス成分分析装置）
図１５は、本実施形態における溶媒を用いるガス成分分析装置の模式図である。
図１５に示すようにガス成分分析装置４０１は、溶媒を用いて、吸着剤３１（図２参照）に吸着している呼気成分を抽出する抽出部４０２、および抽出部４０２で抽出された呼気成分を分析する成分分析部４０３を有してなる。
抽出部４０２は、ガス成分捕集器１の２つの接合部４（図１参照）にそれぞれ配管４０７，４０８を接続した構成となっている。ここで、配管４０７は、請求項における溶媒導入部である。
また、成分分析部４０３は、溶媒置換部４０４、ＨＰＬＣ４０５（成分分離部）および分析計４０６と、これらを接続する配管４０９〜４１１とを有してなる。ここで、配管４０９は、溶媒置換部４０４へ、呼気成分が溶解している溶媒を導入する機能を有する

溶媒置換部４０４は、抽出に用いた溶媒がイオン化しにくい溶媒の場合、溶媒を蒸発させた後、水や他の溶媒で抽出に用いた溶媒を置換する機能を有する。なお、溶媒置換部４０４を、水や他の溶媒で抽出に用いた溶媒を希釈する機能を有する希釈部に置き換えてもよい。
ＨＰＬＣ４０５は、溶媒に抽出されている呼気成分を構成する各成分の分離を行う機能を有する。
分析計４０６は、図９〜図１３における分析計３０７と同様の機能を有する。

次に、図１５を参照しつつ、図１６〜図１８に沿って図１５に示すガス成分分析装置４０１の他の例を示す。
図１６〜図１８は、本実施形態における溶媒を用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である。図１６〜図１８において、図１５と同様の要素に関しては同一の符号を付し、説明を省略する。
抽出に用いた溶媒がイオン化しやすく、水や他の溶媒による溶媒の置換、または水や他の溶媒による溶媒の希釈を行う必要が無い場合、ガス成分分析装置４０１ａは、図１６に示すように溶媒置換部４０４、または図示しない希釈部を省略した成分分析部４０３ａを有する構成としてもよい。

さらに、溶媒に抽出されている呼気成分中の各成分を分離する必要がない場合、ガス成分分析装置４０１ｂは、図１７に示すようにＨＰＬＣ４０５を省略した成分分析部４０３ｂを有する構成としてもよい。

また、水や他の溶媒による溶媒の置換や、水や他の溶媒による溶媒の希釈、および呼気成分中の各成分の分離が必要ない場合、図１８に示すガス成分分析装置４０１ｃは、図１８に示すように溶媒置換部４０４や、図示しない希釈部、およびＨＰＬＣ４０５を省略した成分分析部４０３ｃを有する構成としてもよい。

次に、図２、図４および図１５を参照しつつ、図１９に沿って本実施形態の溶媒を用いるガス成分分析方法を説明する。
図１９は、本実施形態において溶媒を用いるガス成分分析の処理の流れを示すフローチャートである。
なお、図１９において、図１５と同様の処理（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）については、同一の符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ２０４の処理で呼気を捕集した後、ガス成分捕集装置１００からガス成分捕集器１が、取り外され、ガス成分分析装置４０１の抽出部４０２に設置される（Ｓ３０５）。ガス成分捕集器１の取り外し、および設置方法は、図１４において説明した方法と同様である。
次に、ガス成分捕集器１の内部に、配管４０７から溶媒が注入され、溶媒に呼気成分を溶解させることで、呼気成分が抽出された（Ｓ３０６）後、抽出された呼気成分を含む溶媒（抽出液）を配管４０８から流出させる。
抽出液は、一旦採取された後、フィルタなどに通すことによって夾雑物質が、除去されるなどの前処理を行う（Ｓ３０７）。前処理を行う必要が無い場合はステップ３０７の工程を省略することができる。

前処理が行われた抽出液は、成分分析部４０３の配管４０９から注入され、溶媒置換部４０４に導入される。そして、抽出に用いた溶媒がイオン化しにくい溶媒の場合は、溶媒置換部４０４が、溶媒を蒸発させた後に水や他の溶媒で、抽出液の溶媒を置換する（溶媒置換）処理を行う（Ｓ３０８）。溶媒置換部４０４の代わりに、図示しない希釈部を用いた場合は、ここで水や他の溶媒で、抽出液の溶媒を希釈する処理が行われる。溶媒置換部４０４または図示しない希釈部を用いない場合（図１６および図１８参照）は、ステップＳ３０８の工程を省略することができる。

ステップＳ３０８で溶媒置換が行われた抽出液は、配管４１０を通してＨＰＬＣ４０５へ搬送される。そして、ＨＰＬＣ４０５で抽出液に溶解している呼気成分中の各成分が分離される（Ｓ３０９）。分離された各成分は、配管４１１を通して分析計４０６へ送られ、分析計４０６によって送られた各成分が分析される（Ｓ３１０）。ＨＰＬＣ４０５を用いない場合（図１７および図１８参照）は、ステップＳ３０９の工程を省略することができる。
測定を終了した後の吸着剤３１は、不活性ガス雰囲気下で加熱して吸着していた成分と溶媒を完全に脱離（Ｓ３１１）させることにより再利用することもできる。その場合、ガス成分捕集器１の両端に栓をし、ガス成分捕集器１を密封し、大気中の夾雑成分がコンタミネーションしないように保存しておく。

このようにガス成分分析装置３０１，３０１ａ〜３０１ｄ（図９〜図１３参照）またはガス成分分析装置４０１，４０１ａ〜４０１ｃ（図１５〜図１８参照）への、ガス成分捕集器１の設置は、開口部５（図１参照）で接続する構造としたことにより、容易に設置することができ、かつコンタミネーションを防止することが可能となる。

（実験例）
次に、図２０および図２１を参照して、本実施形態に係るガス成分捕集器１のコンタミネーションに対する効果の説明を行う。
図２０および図２１において、図９と同様の要素に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
図２０は、比較例としてのガス成分分析装置におけるコンタミネーションの影響を示す図であり、（ａ）は、比較例としてのガス成分分析装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、比較例におけるアセトンのフラグメントイオンのマスクロマトグラフを示す図であり、（ｃ）は、比較例におけるアセトンのフラグメントイオンのスペクトルを示す図である。
図２１は、本実施形態に係るガス成分分析装置におけるコンタミネーションの影響を示す図であり、（ａ）は、本実施形態のガス成分分析装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、本実施形態におけるアセトンのフラグメントイオンのマスクロマトグラフを示す図であり、（ｃ）は、本実施形態におけるアセトンのフラグメントイオンのスペクトルを示す図である。
図２０（ａ）におけるガス成分分析装置５０１は、まずフィルタ部３を取り出した後（すなわち、フィルタ部３を周辺大気に曝した後）、ランプ加熱などを使用した加熱装置５０２に設置する。後の分析処理は、本実施形態における分析処理と同様である。
図２１（ａ）におけるガス成分分析装置３０１は、図９におけるガス成分分析装置３０１と同様の装置である。

図２０および図２１におけるフィルタ部３およびガス成分捕集器１は、共に不活性ガス雰囲気下で加熱して、吸着剤３１に吸着していた物質を完全に除去した後、それぞれの加熱装置５０２，３０３へ設置し、バックグラウンドの分析を行った。比較対象とした物質は、周辺大気に含まれているアセトンとした。アセトンは正でイオン化した親イオン（ｍ／ｚ＝５９）をＭＳ／ＭＳ（多段質量分析法）した後のフラグメントイオン（ｍ／ｚ＝３１）と（ｍ／ｚ＝４１）を測定対象とした。ここで、ｍ／ｚは、質量／電荷比（イオンの質量数（ｍ）を電荷数（ｚ）で割った値）である。

図２０（ｂ）および図２１（ｂ）において、下向きの矢印で示した時刻におけるスペクトルを示したのが、図２０（ｃ）および図２１（ｃ）である。図２０（ｃ）および図２１（ｃ）において、「ｍ／ｚ＝３１」および「ｍ／ｚ＝４１」で示されるピークがアセトンを示す。なお、図２０（ｂ）および図２１（ｂ）において、縦軸はイオン強度を示し、横軸は時間を示す。また、図２０（ｃ）および図２１（ｃ）において、縦軸はイオン強度を示し、横軸はｍ／ｚを示す。
図２０（ｃ）および図２１（ｃ）のスペクトルを比較すると、図２１（ｃ）の方が、アセトンの検出量が少ないことがわかる。このことより、本実施形態におけるガス成分捕集器１におけるアセトンのコンタミネーションが少ないことがわかる。

（効果）
図１および図２に示すように、保持容器２は、フィルタ部３の第１の面側または第２の面側の少なくともいずれかに、ガスを導入する第１の開口部５と、導入されたガスを排出させる第２の開口部５とを備え、フィルタ部３を保持容器２の内部に収容する構造としたことで、フィルタ部３を周辺大気から隔離することが可能となり、フィルタ部３へのコンタミネーションを防ぐことが可能となった。

また、フィルタ部３は、吸着剤３１の全体積をＶ、孔部３５の開口面積の総和をＡ、孔部３５の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たす構造としたことで、分析対象のガス成分の捕集時の圧力損失を減少させ、被検者１０７の負担を軽減することができる。

さらに、２つの開口部５は栓をすることが可能な形状であり、ガス成分捕集器１の内部を密封できる構造としたことで、移動時やガス成分分析装置３０１への設置時のコンタミネーションを防止することができる。

フィルタ部３と、保持容器２との間に、シーリング手段を有する構造としたことで、フィルタ部３の周囲から分析対象のガス成分が漏れることを防止することができる。

ガス成分捕集装置１００（図４参照）やガス成分分析装置３０１，４０１（図９および図１５参照）への、ガス成分捕集器１の設置は、開口部５で接続する構造としたことにより、容易に設置することができ、かつコンタミネーションを防止することが可能となる。

図６に示すように、吸着剤を充填する前のフィルタ部３ａの第１の面を、吸着剤３１の粒径よりも目が細かいメッシュ３３で覆う工程、気体を吸引するポンプ２０３を供えたフィルタ台２０２に、メッシュ３３で覆った第１の面がポンプ２０３に面するようにフィルタ部３ａを載置する工程、ポンプ２０３から気体を吸引することにより、気体とともに吸着剤３１を吸引し、孔部３５に吸着剤３１を充填する工程、第２の面から余分な吸着剤３１を除去する工程、第２の面を、メッシュ３３で覆う工程を含んでなることを特徴とするフィルタ部３の製造方法としたことで、吸着剤３１の飛散を防止し、作業時間を短縮することが可能となった。
また、図８に示すように複数のフィルタ台２０２に複数のフィルタ部３ａを載置し、同時にポンプ２０３から吸着剤３１を吸引することにより、複数のフィルタ部３を同時に製造することが可能となった。

本実施形態に係るガス成分捕集器の断面模式図である。 本実施形態に係るフィルタ部の構成を示す図であり、（ａ）は、フィルタ部の側断面を示す図であり、（ｂ）は、フィルタ部を上から見た平面図である。 本実施形態に係るガス成分捕集器の他の例を示す図であり、（ａ）は、保持容器の形状に傾斜を設けた例であり、（ｂ）は、保持容器が、フィルタ部の表面を最小限覆った例である。 本実施形態に係るガス成分捕集装置の模式図である。 本実施形態に係るガス成分捕集器を２つ有するガス成分捕集装置の模式図である。 本実施形態に係るフィルタ部製造装置の模式図であり、（ａ）は、フィルタブ製造装置の側断面の模式図であり、（ｂ）は、製造中のフィルタ部を上から見た図である。 ガス成分捕集器の製造方法の手順を示すフローチャートである。 フィルタ部を複数同時に製造するフィルタ部製造装置の模式図である。 本実施形態において不活性ガスを用いるガス成分分析装置の模式図である。 本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その１）。 本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その２）。 本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その３）。 本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その４）。 本実施形態における不活性ガスを用いるガス成分分析の処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態における溶媒を用いるガス成分分析装置の模式図である。 本実施形態における溶媒を用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その１）。 本実施形態における溶媒を用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その２）。 本実施形態における溶媒を用いるガス成分分析装置の他の例を示す模式図である（その３）。 本実施形態において溶媒を用いるガス成分分析の処理の流れを示すフローチャートである。 比較例としてのガス成分分析装置におけるコンタミネーションの影響を示す図であり、（ａ）は、比較例としてのガス成分分析装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、比較例におけるアセトンのフラグメントイオンのマスクロマトグラフを示す図であり、（ｃ）は、比較例におけるアセトンのフラグメントイオンのスペクトルを示す図である。 本実施形態に係るガス成分分析装置におけるコンタミネーションの影響を示す図であり、（ａ）は、本実施形態のガス成分分析装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、本実施形態におけるアセトンのフラグメントイオンのマスクロマトグラフを示す図であり、（ｃ）は、本実施形態におけるアセトンのフラグメントイオンのスペクトルを示す図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１ａ，１ｂ ガス成分捕集器
２，２ａ，２ｂ 保持容器
３，３ａ フィルタ部
４ 接合部
５ 開口部（第１の開口部，第２の開口部）
７ Ｏリング
３１ 吸着剤
３２ 吸着剤保持プレート
３３ メッシュ
３４ メッシュ固定リング
３５ 孔部
１００，１００ａ ガス成分捕集装置
１０１ 呼気導入部
１０２ 逆止弁
１０３ ガス排気袋
１０７ 被検者
２０１，２０１ａ フィルタ部製造装置
２０２ フィルタ台
２０３ ポンプ
３０１，３０１ａ〜３０１ｄ，４０１，４０１ａ〜４０１ｃ，５０１ ガス成分分析装置
３０２ 不活性ガス発生装置
３０３，５０２ 加熱装置（加熱部）
３０４ パージ弁
３０５ 濃縮部
３０６ ＧＣ
３０７，４０６ 分析計（分析部）
４０２ 抽出部
４０３，４０３ａ〜４０３ｃ 成分分析部
４０４ 溶媒置換部
４０５ ＨＰＬＣ（成分分離部）

Claims (34)

1. 第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、前記吸着剤の全体積をＶ、前記孔部の開口面積の総和をＡ、前記孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、
   前記フィルタを内部に収容する保持容器とを有するガス成分捕集器であって、
   前記保持容器は、前記フィルタの前記第１の面側または前記第２の面側の少なくともいずれかに、ガスを導入する第１の開口部と、導入されたガスを排出させる第２の開口部とを備えることを特徴とするガス成分捕集器。
2. 前記第１の開口部または前記第２の開口部は、栓をすることが可能な形状であり、前記ガス成分捕集器の内部を密封できることを特徴とする請求項１に記載のガス成分捕集器。
3. 前記フィルタと前記保持容器との間に、シーリング手段を有することを特徴とする請求項１に記載のガス成分捕集器。
4. 前記シーリング手段は、金属のシールリングによりシールする構成であることを特徴とする請求項３に記載のガス成分捕集器。
5. 前記第１の開口部または前記第２の開口部の少なくともいずれかの開口面積は、前記孔部の開口面積の総和より小さいことを特徴とする請求項１に記載のガス成分捕集器。
6. 前記保持容器の内部の空間の体積をＤ、前記分析対象のガス成分の前記吸着剤への吸着量をＢ、大気に含まれる前記分析対象のガス成分のガス濃度をＣとしたとき、Ｂ＞Ｃ×Ｄを満たすことを特徴とする請求項１に記載のガス成分捕集器。
7. 分析対象となるガス成分を捕集するガス成分捕集装置であって、
   前記ガス成分捕集装置は、ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部と第１の配管を介して接続し、前記ガスに含まれる分析対象のガス成分を選択捕集するガス成分捕集器と、前記導入されたガスを前記ガス成分捕集装置の外部へ排出する第２の配管とを有し、
   前記ガス成分捕集器は、
   第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、前記吸着剤の全体積をＶ、前記孔部の開口面積の総和をＡ、前記孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、
   前記フィルタの前記第１の面側に前記第１の配管と接続される第１の開口部、および前記第２の面側に、前記第２の配管と接続される第２の開口部とを備える前記フィルタを内部に収容する保持容器とを有し、
   前記第１の開口部および前記第２の開口部で、前記ガス成分捕集器を、前記ガス成分捕集装置に脱着可能であることを特徴とするガス成分捕集装置。
8. ガスの量を計測するガス量計測部が、前記第２の配管の前記ガス成分捕集器が接続されていない側の末端に接続されていることを特徴とする請求項７に記載のガス成分捕集装置。
9. 前記ガス量計測部は、積算流量計であることを特徴とする請求項８に記載のガス成分捕集装置。
10. 前記ガス量計測部は、特定の容量を持つ袋であることを特徴とする請求項８に記載のガス成分捕集装置。
11. 前記第２の配管に、ガスの逆流を防止する弁を設けたことを特徴とする請求項７に記載のガス成分捕集装置。
12. 前記ガス成分捕集器を少なくとも２つ備えたことを特徴とする請求項７に記載のガス成分捕集装置。
13. 前記保持容器の内部の空間の体積をＤ、前記分析対象のガス成分の前記吸着剤への吸着量をＢ、大気に含まれる前記分析対象のガス成分のガス濃度をＣとしたとき、Ｂ＞Ｃ×Ｄを満たすことを特徴とする請求項７に記載のガス成分捕集装置。
14. 第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する粒状の吸着剤が充填された孔部を複数有するフィルタの製造方法であって、
    前記吸着剤を充填する前のフィルタの前記第１の面を、前記吸着剤の粒径よりも目が細かいメッシュで覆う工程、
    気体を吸引する吸引部を供えたフィルタ台に、前記メッシュで覆った第１の面が前記吸引部に面するように前記フィルタを載置する工程、
    前記吸引部から気体を吸引することにより、気体とともに前記吸着剤を吸引し、前記孔部に前記吸着剤を充填する工程、
    前記第２の面から余分な吸着剤を除去する工程、
    前記第２の面を、前記メッシュで覆う工程、
    を含んでなることを特徴とするフィルタの製造方法。
15. 複数の前記フィルタを、フィルタ台に載置することによって、１度に複数のフィルタを製造することを特徴とする請求項１４に記載のフィルタの製造方法。
16. 分析対象のガス成分の分析を行うガス成分分析装置であって、
    前記分析対象のガス成分を捕集しているガス成分捕集器と、
    前記ガス成分捕集器を加熱する加熱部と、
    前記ガス成分捕集器と接続し、前記分析対象のガス成分を分析する分析部と、
    前記ガス成分捕集器から分離された前記分析対象のガス成分を、前記分析部へ送るキャリアガスを、前記ガス成分捕集器へ導入するキャリアガス導入部とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、
    第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、前記吸着剤の全体積をＶ、前記孔部の開口面積の総和をＡ、前記孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、
    前記第１の面側に、ガスを導入する第１の開口部と、前記第２の面側に、前記導入されたガスを排出させる第２の開口部とを設け、前記フィルタを内部に収容する保持容器とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、前記第１の開口部および前記第２の開口部で、前記ガス成分分析装置に脱着可能であることを特徴とするガス成分分析装置。
17. 前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、前記ガス成分捕集器から送られた前記分析対象のガス成分を濃縮し、加熱する濃縮部をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載のガス成分分析装置。
18. 前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、パージ部をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載のガス成分分析装置。
19. 前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、前記ガス成分捕集器から送られた前記分析対象のガス成分に含まれる各成分を分離する成分分離部をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載のガス成分分析装置。
20. 前記成分分離部は、ガスクロマトグラフィであることを特徴とする請求項１９に記載のガス成分分析装置。
21. 分析対象のガス成分の分析を行うガス成分分析装置であって、
    前記分析対象のガス成分を捕集しているガス成分捕集器と、
    前記分析対象のガス成分を分析する分析部と、
    前記ガス成分捕集器内に吸着された前記分析対象のガス成分を溶解し、溶解された前記分析対象のガス成分を前記分析部へ送る溶媒を、前記ガス成分捕集器へ導入する溶媒導入部とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、
    第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、前記吸着剤の全体積をＶ、前記孔部の開口面積の総和をＡ、前記孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、
    前記第１の面側に、ガスを導入する第１の開口部と、前記第２の面側に、導入されたガスを排出させる第２の開口部とを設け、前記フィルタを内部に収容する保持容器とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、前記第１の開口部および前記第２の開口部で、前記ガス成分分析装置に脱着可能であることを特徴とするガス成分分析装置。
22. 前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、前記分析対象のガス成分が溶解した溶媒を、水または前記溶媒とは別の溶媒で置換する溶媒置換部、または前記分析対象のガス成分が溶解した溶媒を、水または前記溶媒とは別の溶媒で希釈する希釈部をさらに有することを特徴とする請求項２１に記載のガス成分分析装置。
23. 前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、前記溶媒に溶解している前記分析対象のガス成分の各成分を分離する成分分離部をさらに有することを特徴とする請求項２１に記載のガス成分分析装置。
24. 前記成分分離部は、液体クロマトグラフィであることを特徴とする請求項２３に記載のガス成分分析装置。
25. 分析対象のガス成分を捕集しているガス成分捕集器と、
    前記ガス成分捕集器を加熱する加熱部と、
    前記ガス成分捕集器と接続し、前記分析対象のガス成分を分析する分析部と、
    前記ガス成分捕集器から分離された前記分析対象のガス成分を、前記分析部へ送るキャリアガスを、前記ガス成分捕集器へ導入するキャリアガス導入部とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、
    第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、前記吸着剤の全体積をＶ、前記孔部の開口面積の総和をＡ、前記孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、
    前記第１の面側に、ガスを導入する第１の開口部と、前記第２の面側に、導入されたガスを排出させる第２の開口部とを設け、前記フィルタを内部に収容する保持容器とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、前記第１の開口部および前記第２の開口部で、ガス成分分析装置に脱着可能であることを特徴とするガス成分分析装置のガス成分分析方法であって、
    前記加熱部が、前記分析対象のガス成分を捕集している前記ガス成分捕集器を加熱し、
    前記キャリアガス導入部から導入されたキャリアガスが、前記加熱によって、前記ガス成分捕集器の前記吸着剤から脱離された前記分析対象のガス成分を、前記分析部へ送り、
    前記分析部が、前記送られた分析対象のガス成分を分析することを特徴とするガス成分分析方法。
26. 前記ガス成分分析装置は、
    前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、濃縮部をさらに有し、
    前記濃縮部が、前記ガス成分捕集器から送られた前記分析対象のガス成分を濃縮し、加熱することを特徴とする請求項２５に記載のガス成分分析方法。
27. 前記ガス成分分析装置は、
    前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、パージ部をさらに有し、
    前記ガス成分捕集器を加熱する処理の前に、前記キャリアガス導入部からキャリアガスが導入された後、前記パージ部が開放されることを特徴とする請求項２５に記載のガス成分分析方法。
28. 前記ガス成分分析装置は、
    前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、成分分離部をさらに有し、
    前記成分分離部が、前記ガス成分捕集器から送られた分析対象のガス成分に含まれる各成分を分離し、前記分離した各成分を前記分析部へ送り、
    前記分析部が、前記送られた各成分を分析することを特徴とする請求項２５に記載のガス成分分析方法。
29. 前記成分分離部とは、ガスクロマトグラフィであることを特徴とする請求項２８に記載のガス成分分析方法。
30. 分析対象のガス成分を捕集しているガス成分捕集器と、
    前記分析対象のガス成分を分析する分析部と、
    前記ガス成分捕集器内に吸着された前記分析対象のガス成分を溶解し、溶解された前記分析対象のガス成分を前記分析部へ送る溶媒を、前記ガス成分捕集器へ導入する溶媒導入部とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、
    第１の面から第２の面へと貫通し、分析対象のガス成分を吸着する吸着剤が充填される孔部を複数有し、前記吸着剤の全体積をＶ、前記孔部の開口面積の総和をＡ、前記孔部の平均長さをＬとしたとき、（ＡＬ−Ｖ）^２／Ｌ^３≧０．００３ｍｍ、かつＶ／ＡＬ≧０．３を満たすフィルタと、
    前記第１の面側に、ガスを導入する第１の開口部と、前記第２の面側に、導入されたガスを排出させる第２の開口部とを設け、前記フィルタを内部に収容する保持容器とを有し、
    前記ガス成分捕集器は、前記第１の開口部および前記第２の開口部で、ガス成分分析装置に脱着可能であることを特徴とするガス成分分析装置のガス成分分析方法であって、
    前記溶媒導入部から導入された溶媒が、前記ガス成分捕集器の前記吸着剤に吸着されている前記分析対象のガス成分を溶解し、
    前記分析対象のガス成分を溶解している溶媒が、前記分析部へ送られ、
    前記分析部が、前記送られた溶媒に溶解している分析対象のガス成分を分析することを特徴とするガス成分分析方法。
31. 前記ガス成分分析装置は、
    前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、溶媒置換部をさらに有し、
    前記溶媒置換部が、前記分析対象のガス成分が溶解した溶媒を、水または前記溶媒とは別の溶媒で置換することを特徴とする請求項３０に記載のガス成分分析方法。
32. 前記ガス成分分析装置は、
    前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、希釈部をさらに有し、
    前記希釈部が、前記分析対象のガス成分が溶解した溶媒を、水または前記溶媒とは別の溶媒で希釈することを特徴とする請求項３０に記載のガス成分分析方法。
33. 前記ガス成分分析装置は、
    前記ガス成分捕集器と、前記分析部との間に、成分分離部をさらに有し、
    前記成分分離部が、前記ガス成分捕集器から送られた前記分析対象のガス成分に含まれる各成分を分離し、前記分離した各成分を前記分析部へ送り、
    前記分析部が、前記送られた各成分を分析することを特徴とする請求項３０に記載のガス成分分析方法。
34. 前記成分分離部とは、液体クロマトグラフィであることを特徴とする請求項３３に記載のガス成分分析方法。

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