JP2018194463A - 呼気ミスト捕集装置、呼気ミスト分析システム、呼気ミスト捕集方法及び呼気ミスト分析方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の呼気ミスト分析システムSは、図1に示すように、血液等から肺胞及び気道を介して放出される不揮発及び難揮発性物質を内包する呼気ミストを吸着剤で捕集する呼気ミスト捕集装置1と、呼気ミスト捕集装置1により捕集された呼気ミストを分析する分析装置2と、スパイログラムにより被験者の肺気量を分画する肺気量分画測定装置3と、を備えている。
肺の末梢構造は、終末細気管支が呼吸細気管支に分岐し、更に肺胞管、肺胞嚢へと分岐していく。肺胞の表面は、II型肺胞上皮細胞が産出する肺サーファクタントや肺胞マクロファージの細胞内液、間質の組織液から成る肺胞被覆液に覆われている。
呼気ミストの呼気への放出は、呼吸の深度により放出量に変化が生じる。定性的には、深い呼息時には末梢気道が閉塞し、呼吸が吸気にかわると、閉塞していた末梢気道が開放し、その際に気道上皮被覆液が飛散し、エアロゾルとなって浮遊し、呼気時に放出されるため、深呼吸の方がより多くの呼気ミストが放出される。
・一回換気量:安静吸気位と安静呼気位との差
・予備吸気量:最大吸気位と安静吸気位との差
・予備呼気量:最大呼気位と安静呼気位との差
・肺活量:一回換気量、予備吸気量及び予備呼気量の和
・機能性残気量:予備呼気量と残気量との和
・全肺気量:肺活量と残気量との和
ここで、残気量とは、最大に呼出した後に肺に残存する空気量である。
次に、図4を参照して呼気ミスト捕集方法について説明する。
呼気ミストは、表面疎水性の逆ミセルと考えられる。吸着剤は、このような呼気ミストを十分に捕捉できれば、各種吸着剤を用いることができるが、本実施形態では、吸着剤として、図5に示すような、グリシジルメタクリレート (GMA) とジビニルベンゼン(DVB) を懸濁重合して得られたポリマーのグリシジル基を硫酸で加水分解したBG15を用いた。この吸着剤の設計思想は、開環ジオール基に由来する親水部とベンゼン環に由来する疎水部が適度に分布することで、疎水部吸着後のミスト表面のミセル崩壊による水滴の離脱を防ぐことにある。本発明に供される吸着剤はGMAとDVBの共重合体に限定されることはなく、例えば、DVBの代わりにエチレングリコールジメチルアクリレート(EGDM)を架橋剤としてGMAとの比率を上記設計思想によって調整した共重合体などが例示される。この設計思想による吸着剤には呼気ミストが捕捉されるので、それに内包されている、疎水性、親水性を問わず、あらゆる薬物が捕捉される。
呼気ミストを捕集した吸着剤ユニット11は、呼気ミスト捕集装置1から取り外し、分析に供される。分析装置2としては、蛍光発光分析装置、吸光光度分析装置、液体クロマトグラフィー/質量分析装置など、測定対象に合わせた分析装置を用いることができる。
閾値Vthとして、安静呼気位以下クロージングキャパシティ以上の値を採用することもできる。
本発明の呼気ミスト捕集装置1及び呼気ミスト捕集方法によれば、呼気導入手段10により被験者の呼気を吸着剤ユニット11に導入し、吸着剤ユニット11の吸着剤Kにより呼気ミストを捕集することができる。呼気量計測手段12により被験者の呼気量を計測し、判断手段13により呼気量計測手段12により計測された呼気量に基づいて呼気ミストの捕集条件の適否を判断することで、呼気ミストを効率よく捕集することができる。
また、呼気ミスト分析システムS及び呼気ミスト分析方法によれば、捕集した呼気ミスト中の目的成分を高精度で分析、定量することができ、治療薬物モニタリングなどに用いることができる。
(1)吸着剤の合成
吸着剤としては、BG15を用いた。吸着剤のベースゲルは、懸濁重合法で合成した。まず、セパラブルフラスコにモノマー及び架橋剤を溶かした有機溶媒と水を加え二相となす。水層には得られた油滴の合一を防ぐために界面活性剤が、油層には樹脂の表面積を広くするための希釈剤や重合開始剤も含まれている。なお、本実施例では懸濁重合法を用いたが、吸着剤の合成法は懸濁重合法に限定されず、例えば、直接膜乳化法なども利用できる。直接膜乳化法は、重合用モノマーを含む油層を数μmの孔径を持つフィルターを通じて水層に直接分散させていく方法である。
呼気ミストから検出された薬物濃度と血液中の薬物濃度との関係を調べた。被験者は実験当日の朝に抗アレルギー薬として花粉症患者に投与される薬物であるフェキソフェナジンの60 mgの錠剤一錠を服用し、2時間おきに血液とともに呼気を採取した。
本実施例では、肺がんの治療薬であるゲフィチニブについて、血中濃度をサロゲートマーカーとして個々の患者に合った最適な投与量を決定するTDMを簡易的に行うベッドサイドモニタリングを実現するための吸着剤を作製した。吸着剤表面に捕集した分子標的治療薬を、オンレジン装置で定量することで、分子標的治療薬の血中濃度が有効濃度に達していることを確認し、さらに、飲み忘れなどによる薬効喪失を防ぐことができる。オンレジン装置を用いるのでベッドサイドモニタリングが可能となる。
2…分析装置
3…肺気量分画測定装置
10…呼気導入手段
10a…呼気回収部材
10b…逆止弁
11…吸着剤ユニット
11a…カートリッジ
11b…配置部材
12…呼気量計測手段
13…判断手段
30…スパイロメータ
31…窒素分析装置
K…吸着剤
S…呼気ミスト分析システム
Claims (10)
- 呼気成分を計測するために、血液等から肺胞及び気道を介して放出される不揮発及び難揮発性物質を内包する呼気ミストを吸着剤で捕集する呼気ミスト捕集装置であって、
吸着剤を脱着可能に配置し、当該吸着剤に呼気を流通させて呼気ミストを捕集する吸着剤ユニットと、
被験者の呼気を前記吸着剤ユニットに導入する呼気導入手段と、
被験者の呼気量を計測する呼気量計測手段と、
前記呼気量計測手段により計測された呼気量に基づいて呼気ミストの捕集条件の適否を判断する判断手段と、
を備えたことを特徴とする呼気ミスト捕集装置。 - 前記判断手段は、被験者のクロージングキャパシティに基づいて設定した閾値に基づいて呼気ミストの捕集条件の適否を判断することを特徴とする請求項1に記載の呼気ミスト捕集装置。
- 前記吸着剤は、発蛍光性を持つ目的成分を特異的に捕捉可能な吸着剤であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の呼気ミスト捕集装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の呼気ミスト捕集装置と、
前記吸着剤ユニットにおいて吸着し、捕集された呼気ミストを分析する分析装置と、
被験者の肺気量分画を行う肺気量分画測定装置と、
を備えたことを特徴とする呼気ミスト分析システム。 - 前記肺気量分画測定装置は、被験者のクロージングボリュームを測定可能に構成されていることを特徴とする請求項4に記載の呼気ミスト分析システム。
- 前記分析装置は、蛍光発光分析装置であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の呼気ミスト分析システム。
- 被験者の呼気を吸着剤に導入し、血液等から肺胞及び気道を介して放出される不揮発及び難揮発性物質を内包する呼気ミストを捕集するステップと、
被験者の呼気量を計測するステップと、
計測された呼気量に基づいて呼気ミストの捕集条件の適否を判断するステップと、
を備えたことを特徴とする呼気ミスト捕集方法。 - 前記呼気ミストの捕集条件の適否を判断するステップでは、被験者のクロージングキャパシティに基づいて設定した閾値に基づいて呼気ミストの捕集条件の適否を判断することを特徴とする請求項7に記載の呼気ミスト捕集方法。
- 前記吸着剤は、発蛍光性を持つ目的成分を特異的に捕捉可能な吸着剤であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の呼気ミスト捕集方法。
- 請求項9に記載の呼気ミスト捕集方法により、前記吸着剤に捕集された呼気ミストを、蛍光発光分析法により分析することを特徴とする呼気ミスト分析方法。
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2017
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