JP2023077077A - Exhalation capturing device - Google Patents

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Abstract

To provide an exhalation capturing device excellent in handleability of a downsized suction plate and capable of properly capturing exhalation.SOLUTION: An exhalation capturing device according to the present invention includes: a main body 3 including a fluid channel 2 allowing exhalation to pass therethrough; and a holding body 4 that can be detachably attached to the main body 3, detachably holds a suction plate P having a gas adsorption surface and allows the suction plate P arranged in the fluid channel 2. The main body 3 includes an insertion port 3a which allows the holding body 4 to be inserted thereinto and be removed therefrom in a direction crossing the fluid channel 2.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、動物又はヒトの呼気を捕獲する装置に関する。 The present invention relates to a device for capturing exhaled breath of animals or humans.

従来、癌の診断方法の一つとして呼気分析法が知られている。呼気分析法は、呼気に含まれるバイオマーカーと呼ばれる揮発性物質の量を分析することにより、癌の診断を行う。呼気中のバイオマーカーは低濃度であるため、これを濃縮するためにMEMS技術により制作された3次元微細構造体に揮発性有機ガス分子の吸着剤が塗布された吸着プレートを用いて吸着面積を増やす技術が知られている(例えば、特許文献1等)。この吸着プレートは、シリコン基板の一方面をドライエッチングしたもの、シリコン基板上に多数のカーボンナノチューブ束を立設状に設けたもの、或いは、樹脂構造体により一方面が微細凹凸形状のプレート状に構成したもの等が知られている(例えば、非特許文献1等)。斯かる吸着プレートを用いることにより、ppbオーダーの低濃度ガスを濃縮し、ppmオーダーしか検出できないガスクロマトグラフィー等の分析装置で分析することができる。 Conventionally, a breath analysis method is known as one of cancer diagnostic methods. The breath analysis method diagnoses cancer by analyzing the amount of volatile substances called biomarkers contained in breath. Since the concentration of biomarkers in breath is low, we used an adsorption plate, which is a three-dimensional microstructure made by MEMS technology and coated with an adsorbent of volatile organic gas molecules, to increase the adsorption area. Techniques for increasing are known (for example, Patent Document 1, etc.). This adsorption plate is obtained by dry-etching one surface of a silicon substrate, by providing a large number of carbon nanotube bundles in an upright manner on a silicon substrate, or by making one surface into a plate-like shape with fine unevenness by means of a resin structure. Those configured and the like are known (for example, Non-Patent Document 1, etc.). By using such an adsorption plate, it is possible to concentrate a low-concentration gas on the order of ppb and analyze it with an analyzer such as a gas chromatograph capable of detecting only the order of ppm.

特開2016-11929号公報JP 2016-11929 A 李 相錫、“樹脂構造体を用いたがんの早期診断のための安価なマイクロ予備濃縮器の検討”、[online]、令和元年6月12日、科学研究費助成事業 研究成果報告書、[令和3年8月31日検索]、インターネット<URL: https://kaken.nii.ac.jp/ja/file/KAKENHI-PROJECT-16K04919/16K04919seika.pdf>Sang-Sook Lee, “Investigation of Inexpensive Micro Preconcentrator for Early Diagnosis of Cancer Using Resin Structure”, [online], June 12, 2019, Grants-in-Aid for Scientific Research, Research Results Report Book, [searched on August 31, 2021], Internet <URL: https://kaken.nii.ac.jp/ja/file/KAKENHI-PROJECT-16K04919/16K04919seika.pdf>

上記従来の吸着プレートは、小型化可能で吸着性能に優れているが、小型化したことにより取り扱い難く、呼気を適切に捕獲させる手段がなかった。 Although the above-mentioned conventional adsorption plate can be made smaller and has excellent adsorption performance, it is difficult to handle due to the miniaturization, and there is no means for appropriately capturing exhaled air.

そこで、本発明は、小型化した吸着プレートの取り扱い性に優れ、呼気を適切に捕獲させることができる、呼気捕獲装置を提供することを主たる目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an exhaled breath capture device that is excellent in handleability of a compact suction plate and capable of appropriately capturing exhaled breath.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る呼気捕獲装置は、呼気を通すための流路を備える本体と、前記本体に着脱可能であって、ガス吸着面を有する吸着プレートを着脱可能に保持するとともに、前記吸着プレートを前記流路内に配置する保持体と、を備え、前記本体は、前記流路と交差する方向に前記保持体を挿脱可能な挿着口を備える。 To achieve the above object, an exhaled breath capture device according to one aspect of the present invention includes a main body having a flow path for passing exhaled breath, and an adsorption plate detachable from the main body and having a gas adsorption surface. and a holding body for holding the suction plate in the channel and for arranging the suction plate in the flow channel, and the main body comprises an insertion opening into which the holding body can be inserted and removed in a direction intersecting the flow channel.

本発明の他の態様によれば、前記保持体は、前記流路の軸線と保持した前記吸着プレートとの交差角度が其々異なる複数の交換可能な保持体を含む。 According to another aspect of the present invention, the holding body includes a plurality of exchangeable holding bodies each having a different angle of intersection between the axis of the flow path and the held suction plate.

本発明の他の態様によれば、前記保持体は、前記流路の軸線と保持した前記吸着プレートとの交差角度が変更可能に構成され得る。 According to another aspect of the present invention, the holding body can be configured such that the angle of intersection between the axis of the flow path and the held suction plate can be changed.

本発明の他の態様によれば、前記ガス吸着面の向きを固定するための位置決め機構を更に備え、前記位置決め機構は、前記保持体及び前記本体の一方に設けられたキーと、前記保持体及び前記本体の他方に設けられて前記キーが係合する複数のキー溝と、を有し、前記複数のキー溝の何れかに前記キーを係合させることにより、前記流路の軸線に対して、前記吸着プレートの交差角度を変更可能とされる。 According to another aspect of the present invention, a positioning mechanism for fixing the orientation of the gas adsorption surface is further provided, and the positioning mechanism includes a key provided on one of the holder and the main body, and a key provided on one of the holder and the holder. and a plurality of key grooves provided on the other side of the main body with which the key engages, and by engaging the key with any of the plurality of key grooves, the , the crossing angle of the suction plates can be changed.

本発明の他の態様によれば、前記保持体は、前記流路の軸線と交差する回転軸線周りに回動可能に前記本体に装着されるとともに、ゴム製Oリングを介して前記本体と摩擦係合することにより任意の回転角度位置を保持可能に構成され、前記流路の軸線に対して、前記吸着プレートの交差角度を変更可能とされる。 According to another aspect of the present invention, the holder is mounted on the main body so as to be rotatable about a rotation axis that intersects the axis of the flow path, and is frictionally attached to the main body via a rubber O-ring. Any rotational angular position can be held by engagement, and the angle of intersection of the suction plate with respect to the axis of the channel can be changed.

本発明の他の態様によれば、前記保持体及び前記本体に、前記保持体の回転角度位置を示す表示が設けられる。 According to another aspect of the present invention, the holding body and the main body are provided with indicia indicating the rotational angular position of the holding body.

本発明の他の態様によれば、前記保持体は、前記流路の軸線に対して、前記吸着プレートが斜めに交差するように前記吸着プレートを保持する。 According to another aspect of the present invention, the holder holds the suction plate so that the suction plate obliquely intersects the axis of the flow path.

本発明の他の態様によれば、前記本体は、前記流路と交差する方向に前記保持体を挿脱可能な挿着口を備え、前記保持体は、前記保持体を把持するための把持部と、前記把持部に連設されて前記吸着プレートを前記流路内で支持する支持部と、前記支持部に支持された前記吸着プレートを着脱可能に保持する可動ストッパーと、を備える。 According to another aspect of the present invention, the main body has an insertion opening into which the holding body can be inserted and removed in a direction intersecting the flow path, and the holding body has a grip for holding the holding body. a support portion connected to the holding portion to support the suction plate in the channel; and a movable stopper detachably holding the suction plate supported by the support portion.

本発明の他の態様によれば、前記可動ストッパーは、前記把持部に設けられたガイド孔に、スライド可能に挿入されるとともに、前記吸着プレートに係合する先端部を備える。 According to another aspect of the present invention, the movable stopper is slidably inserted into a guide hole provided in the gripping portion, and has a tip portion that engages with the suction plate.

本発明の他の態様によれば、前記可動ストッパーは、前記ガイド孔内に設けられた被係止部に係止する係止部を備え、前記被係止部は、前記可動ストッパーが前記吸着プレートに係合する係合位置と、前記可動ストッパーが前記吸着プレートに係合しない非係合位置とに、其々設けられる。 According to another aspect of the present invention, the movable stopper includes an engaging portion that engages with an engaged portion provided in the guide hole, and the engaged portion is configured such that the movable stopper is attached to the suction portion. An engaging position where the movable stopper engages with the plate and a non-engaging position where the movable stopper does not engage with the suction plate are provided.

本発明によれば、吸着プレートを保持体に着脱自在に保持させ、吸着プレートを保持させた保持部を本体の挿着口に着脱可能に挿着することにより、吸着プレートを流路内に配置できるので、吸着プレートを保持体に保持させれば、保持体を本体に装着することにより、吸着プレートを呼気が流れる流路に配置することができ、呼気を適切に捕獲することができる。 According to the present invention, the suction plate is detachably held by the holder, and the holding portion holding the suction plate is detachably inserted into the insertion opening of the main body, thereby arranging the suction plate in the flow channel. Therefore, if the suction plate is held by the holder, by attaching the holder to the main body, the suction plate can be arranged in the flow path through which the exhaled air flows, and the exhaled air can be appropriately captured.

本発明に係る呼気捕獲装置の一実施形態を示す正面図である。1 is a front view of one embodiment of a breath capture device according to the present invention; FIG. 図1の呼気捕獲装置の平面図である。2 is a plan view of the breath capture device of FIG. 1; FIG. 図3のIII-III視断面拡大図である。4 is an enlarged sectional view taken along line III-III of FIG. 3; FIG. 図3の部分拡大図である。4 is a partially enlarged view of FIG. 3; FIG. 図1の呼気捕獲装置の構成要素である本体を示す正面図である。FIG. 2 is a front view of a main body that is a component of the breath capture device of FIG. 1; 図5の本体の平面図である。Figure 6 is a plan view of the body of Figure 5; 図6のVII-VII視断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6; 図5の本体の右側面図である。6 is a right side view of the main body of FIG. 5; FIG. 図5の本体の左側面図である。6 is a left side view of the main body of FIG. 5; FIG. 図1の呼気捕獲装置の構成要素である保持体を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a holder that is a component of the breath capture device of FIG. 1; 図10の保持体の正面図である。11 is a front view of the holding body of FIG. 10; FIG. 図10の保持体の左側面図である。11 is a left side view of the holder of FIG. 10; FIG. 図12の部分拡大図である。FIG. 13 is a partially enlarged view of FIG. 12; 図1の呼気捕獲装置の構成要素である可動ストッパーを示す平面図である。2 is a plan view showing a movable stopper that is a component of the breath capture device of FIG. 1; FIG. 図14の可動ストッパーの側面図である。15 is a side view of the movable stopper of FIG. 14; FIG. 図14の可動ストッパーの底面図である。15 is a bottom view of the movable stopper of FIG. 14; FIG. 図10の保持体の変更態様を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a modification of the holder of FIG. 10; 図10の保持体の他の変更態様を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing another modification of the holder of FIG. 10; 本発明の一実施形態による呼気捕獲装置によって捕獲されたガスの分析結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing analysis results of gas captured by a breath capture device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の他の実施形態による呼気捕獲装置によって捕獲されたガスの分析結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing analysis results of gas captured by a breath capture device according to another embodiment of the invention; FIG. 本発明の更に他の実施形態による呼気捕獲装置によって捕獲されたガスの分析結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing analysis results of gases captured by a breath capture device according to yet another embodiment of the present invention; FIG. 本発明に係る呼気捕獲装置の他の実施形態を示す正面図である。Fig. 10 is a front view of another embodiment of a breath capture device according to the present invention; 図6の本体の変更態様を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a modification of the main body of FIG. 6; 図6の本体の更に他の変更態様を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing still another modification of the main body of FIG. 6; 図24の本体に装着する保持体を示す正面図である。FIG. 25 is a front view showing a holder attached to the main body of FIG. 24; 図24の本体に図25の保持体を装着した呼気捕獲装置を示す正面図である。FIG. 25 is a front view showing a breath capture device in which the holder of FIG. 25 is attached to the main body of FIG. 24; 図26の呼気捕獲装置の平面図である。27 is a plan view of the breath capture device of FIG. 26; FIG.

本発明に係る呼気捕獲装置の実施形態について、以下に図1~図14を参照して説明する。なお、全図及び全実施例を通じて同一又は類似の構成要素に同符号を付した。 Embodiments of a breath capture device according to the present invention are described below with reference to FIGS. 1-14. In addition, the same reference numerals are given to the same or similar components throughout all the drawings and all the examples.

図1に示すように、呼気捕獲装置1は、呼気を通すための流路2を備える本体3と、ガス吸着面Psを有する吸着プレートP(図4、13参照)を着脱可能に保持するとともに本体3に着脱可能な保持体4と、を備える。 As shown in FIG. 1, an exhaled breath capture device 1 detachably holds a main body 3 having a flow path 2 for passing exhaled breath and an adsorption plate P (see FIGS. 4 and 13) having a gas adsorption surface Ps. and a holding body 4 detachable from the main body 3 .

吸着プレートPは、ガス吸着面Psを備え、例えば、MEMS技術によりシリコン基板の一方面をドライエッチングして3次元微細構造としたもの、シリコン基板上に多数のカーボンナノチューブが立設状に設けて3次元微細構造としたもの、或いは、樹脂構造体により一方面が微細凹凸形状のプレート状に構成したもの等の公知のものを使用することができる。ガス吸着面には、揮発性有機ガス分子の吸着材(多孔質ポリマー吸着剤TENAX-TA等)が塗布される。その他の吸着プレートPとして、薄板に吸着剤を塗布しただけのものも使用し得る。本実施形態では、MEMS製作技術を用いてシリコン基板をエッチングし、バイオマーカーとなる呼気からの揮発性有機ガスの吸着材であるTENAX-TAをエッチング面に塗布し、その吸着材を塗布した面が露出した、直径1cm程度の薄い円盤状の吸着プレートを用いている(図4参照)。 The adsorption plate P has a gas adsorption surface Ps. For example, one surface of a silicon substrate is dry-etched by MEMS technology to form a three-dimensional fine structure, and a large number of carbon nanotubes are provided vertically on a silicon substrate. A known material such as a material having a three-dimensional fine structure, or a resin structure having a plate shape with one surface having fine irregularities can be used. The gas adsorption surface is coated with an adsorbent for volatile organic gas molecules (porous polymer adsorbent TENAX-TA, etc.). As another adsorption plate P, a thin plate simply coated with an adsorbent can also be used. In this embodiment, a silicon substrate is etched using MEMS manufacturing technology, TENAX-TA, which is an adsorbent for volatile organic gases from exhaled breath, which is a biomarker, is applied to the etched surface, and the adsorbent is applied to the surface. A thin disc-shaped suction plate with a diameter of about 1 cm is used (see FIG. 4).

本体3は、図6及び図7に示すように、流路2の軸線X方向と交差する方向(Z軸方向)に保持体4を挿脱可能な挿着口3aを備えている。挿着口3aの内周面には、保持体4の外周面に突接された位置決め用キー4a(図3、図11)が嵌るキー溝3b1が設けられている。位置決め用キー4aがキー溝3b1に嵌合することにより、吸着プレートPのガス吸着面Psが流路2を通る呼気の流れを受ける方向を向くように配置される。 As shown in FIGS. 6 and 7, the main body 3 has an insertion opening 3a into which the holder 4 can be inserted and removed in a direction (Z-axis direction) intersecting the axis X direction of the flow path 2. As shown in FIG. A key groove 3b1 into which a positioning key 4a (FIGS. 3 and 11) abutted against the outer peripheral surface of the holder 4 is fitted is provided on the inner peripheral surface of the insertion opening 3a. By fitting the positioning key 4 a into the key groove 3 b 1 , the gas adsorption surface Ps of the adsorption plate P is arranged to face the direction in which the exhaled air flows through the flow path 2 .

図10~図16を参照して、保持体4は、保持体4を把持するための把持部4bと、把持部4bに連設されて吸着プレートPを支持する支持部4cと、支持部4cに吸着プレートPを着脱可能に固定する可動ストッパー4dと、を備える。 10 to 16, the holder 4 includes a grip portion 4b for gripping the holder 4, a support portion 4c connected to the grip portion 4b and supporting the suction plate P, and a support portion 4c. and a movable stopper 4d for detachably fixing the suction plate P to.

把持部4bは、指で摘まんで持てるような寸法形状に形成されている。把持部4bは、図示例では円柱状であるが、角柱状或いはその他の形状でもよい。 The grip portion 4b is formed in a size and shape that can be held by pinching with fingers. Although the grasping portion 4b has a cylindrical shape in the illustrated example, it may have a prismatic shape or other shapes.

支持部4cは、吸着プレートPの周縁部の一部が嵌る溝状である。支持部4cは、図12及び図13に示すように、本例において2か所に分散して設けられているが、1か所のみ、或いは3か所以上に分散して設けることもできる。支持部4cは、溝状に限らず、鈎状或いはその他の支持形状とすることもできる。 The support portion 4c has a groove shape in which a part of the peripheral portion of the suction plate P is fitted. As shown in FIGS. 12 and 13, the support portions 4c are provided dispersedly at two locations in this example, but may be provided at only one location or dispersedly at three or more locations. The support portion 4c is not limited to a groove shape, and may be hook-shaped or other support shapes.

可動ストッパー4dは、把持部4bに設けられたガイド孔4b1に、スライド可能に挿入さている。可動ストッパー4dは、ガイド孔4b1の内面に設けた被係止部4b2、4b3に係止する係止部4d1を備える。係止部4d1は、図14~図16を参照して、可撓部4d2に設けた突部によって構成されている。可撓部4d2は、可動ストッパー4dにスリット4d2を設けて薄肉状とすることにより可撓性を有する。係止部4d1を構成する突部は、半円球状とされている。被係止部4b2、4b3は、係止部4d1が嵌る凹部によって構成されている。可動ストッパー4dをガイド孔4b1に差し込むと、可撓部4d2が弾性変形してスリット4d2の内側に撓み、係止部4d1を構成する突部が被係止部4b2又は4b3を構成する凹部の位置に来ると、撓んでいた可撓部4d2が弾性復帰して係止部4d1の突部が被係止部4b2又は4b3の凹部に嵌り、係止部4d1が被係止部4b2又は4b3に係止する。 The movable stopper 4d is slidably inserted into a guide hole 4b1 provided in the grip portion 4b. The movable stopper 4d includes a locking portion 4d1 that locks onto locked portions 4b2 and 4b3 provided on the inner surface of the guide hole 4b1. 14 to 16, the locking portion 4d1 is formed by a protrusion provided on the flexible portion 4d2. The flexible portion 4d2 has flexibility by providing a slit 4d2 in the movable stopper 4d and making it thin. A protrusion forming the locking portion 4d1 is formed in a semispherical shape. The locked portions 4b2 and 4b3 are configured by recesses into which the locking portion 4d1 is fitted. When the movable stopper 4d is inserted into the guide hole 4b1, the flexible portion 4d2 is elastically deformed and bends toward the inside of the slit 4d2, and the projection forming the locking portion 4d1 moves to the position of the recess forming the locked portion 4b2 or 4b3. Then, the bent flexible portion 4d2 is elastically restored, the protrusion of the locking portion 4d1 fits into the concave portion of the locked portion 4b2 or 4b3, and the locking portion 4d1 is engaged with the locked portion 4b2 or 4b3. stop.

可動ストッパー4dの先端部は、吸着プレートPの周縁部の一部に係合する係合部4eを備える。係合部4eは、図示例の如く段部によって構成することができる。可動ストッパー4dの後端部4fは、保持体4の把持部4bから突出し、指で摘まんで持てるようになっており、可動ストッパー4dのスライド操作に供される。 The tip of the movable stopper 4d is provided with an engaging portion 4e that engages with a part of the peripheral portion of the suction plate P. As shown in FIG. The engaging portion 4e can be configured by a stepped portion as shown in the drawing. A rear end portion 4f of the movable stopper 4d protrudes from a grip portion 4b of the holding body 4 so that it can be gripped by fingers and used for sliding operation of the movable stopper 4d.

被係止部4b2は、可動ストッパー4dが吸着プレートPに係合する係合位置に設けられ、被係止部4b3は、可動ストッパー4dが吸着プレートPに係合しない非係合位置に設けられている。吸着プレートPは薄くて破損しやすいため、適切な係合位置で係止部4d1が被係止部4b1に係止することにより、吸着プレートに過大な負荷がかかることを防ぎ、吸着プレートPの破損を防ぐことができる。 The locked portion 4b2 is provided at an engagement position where the movable stopper 4d engages the suction plate P, and the locked portion 4b3 is provided at a non-engagement position where the movable stopper 4d does not engage with the suction plate P. ing. Since the suction plate P is thin and easily damaged, the locking portion 4d1 is locked to the locked portion 4b1 at an appropriate engagement position to prevent an excessive load from being applied to the suction plate. Damage can be prevented.

吸着プレートPは、支持部4cと可動ストッパー4dとに挟まれることにより保持体4に保持される。可動ストッパー4dをスライドさせるだけで、吸着プレートPの着脱を容易に行うことができる。吸着プレートPは、ピンセット等で掴んで保持部にセットすることができる。 The suction plate P is held by the holder 4 by being sandwiched between the support portion 4c and the movable stopper 4d. The attachment and detachment of the adsorption plate P can be easily performed only by sliding the movable stopper 4d. The suction plate P can be gripped with tweezers or the like and set in the holding portion.

図12及び図13において、符号4jは可動ストッパー4dが嵌るガイド溝であり、符号4kは、吸着プレートPを摘まむピンセットの先が入るスペースを提供するための凹部を示す。 12 and 13, reference numeral 4j denotes a guide groove in which the movable stopper 4d is fitted, and reference numeral 4k denotes a concave portion for providing a space for the tips of tweezers for gripping the suction plate P to enter.

上記のように、吸着プレートPを保持体4に着脱自在に保持させ、吸着プレートPを保持させた保持部4を本体3の挿着口3aに着脱可能に挿着することにより、吸着プレートPを流路2内に配置できるので、吸着プレートPを保持体4に保持させれば、保持体4を本体3に装着することにより、吸着プレートPを呼気が流れる流路2内に配置することができ、呼気を適切に捕獲することができ、小さくて扱いにくい吸着プレートPの装着、交換が容易に行える。 As described above, the adsorption plate P is detachably held by the holder 4, and the holding portion 4 holding the adsorption plate P is detachably inserted into the insertion opening 3a of the main body 3, whereby the adsorption plate P can be placed in the flow channel 2, if the suction plate P is held by the holder 4, the suction plate P can be placed in the flow channel 2 through which exhaled air flows by attaching the holder 4 to the main body 3. , the exhaled air can be appropriately captured, and attachment and replacement of the adsorption plate P, which is small and difficult to handle, can be easily performed.

保持体4は、把持部4bと位置決め用キー4aとの間に鍔部4gを備える。鍔部4gは、本体3の挿着口3aの周縁に当接する。鍔部4gは、保持体4を挿着口3aに差し込んだ時に、把持部4bを本体2の外部に配置するとともに、吸着プレートPが流路2内の所定位置に配置されるように、位置決めとして機能する。保持体4は、周溝4hにゴム製のOリング4i(図3)が装着され、挿着口3aに気密的に嵌入される。 The holding body 4 has a flange portion 4g between the grip portion 4b and the positioning key 4a. The flange portion 4g abuts on the peripheral edge of the insertion opening 3a of the main body 3. As shown in FIG. The flange portion 4g is positioned so that the holding portion 4b is arranged outside the main body 2 and the suction plate P is arranged at a predetermined position in the flow path 2 when the holder 4 is inserted into the insertion opening 3a. function as A rubber O-ring 4i (FIG. 3) is attached to the circumferential groove 4h of the holder 4, and is airtightly fitted into the insertion opening 3a.

保持体4を本体3に挿着すると、流路2は保持体4によって部分的に遮られるが、呼気が流路2を通り抜ける空隙は残される。従って、流路2の一方側開口から流入した呼気は、流路2の他方側開口から流出することができる。呼気は、流路2の途中で保持体4に保持されている吸着プレートPに接触し、ガス吸着面Psに呼気中の揮発性有機ガスが吸着される。 When the retainer 4 is inserted into the body 3 , the channel 2 is partially obstructed by the retainer 4 but leaves an air gap through which exhaled air passes. Therefore, exhaled air that has flowed in from one side opening of the flow path 2 can flow out from the other side opening of the flow path 2 . Exhaled air contacts the adsorption plate P held by the holder 4 in the middle of the flow path 2, and the volatile organic gas in the expired air is adsorbed on the gas adsorption surface Ps.

流路2の流路断面積は、図3及び図7に示すように、吸着プレートPが配置される位置が広く、呼気の出口側が絞られて狭く構成されている。流路2の出口側を絞ることにより、流路2に流入した呼気を吸着プレートPの周囲に滞留させることができる。 As shown in FIGS. 3 and 7, the channel cross-sectional area of the channel 2 is wide at the position where the adsorption plate P is arranged and narrow at the outlet side of exhaled breath. By narrowing the outlet side of the channel 2, the exhaled air that has flowed into the channel 2 can be retained around the adsorption plate P.

流路2の一方側(呼気入口側)は、挿管チューブ等の管(図示せず。)を差し込んで接続することができる第1管接続部2aとなっている。流路2の他方側は、ホースジョイント3cで構成された第2管接続部2bが設けられ、麻酔チューブの接続等に用いられ得る。被験体(動物又はヒト)から挿管チューブを通じて呼気捕獲装置1の流路2に呼気が送られ、保持体4に保持された吸着プレートPに呼気中の揮発性有機ガスが吸着される。流路2の一方側から流入する呼気は、流路2の他方側へ排出される。その後、保持体4を本体3から抜脱し、可動ストッパー4dをスライドさせ、保持体4の支持部4cから吸着プレートPを取り外す。取り外した吸着プレートPは図外の加熱装置によって高温(例えば300℃)で加熱され、吸着していた揮発性有機ガスは、蒸発させられて、ガスクロマトグラフィーで成分分析される。 One side (exhalation inlet side) of the flow path 2 is a first tube connection portion 2a into which a tube (not shown) such as an intubation tube can be inserted and connected. The other side of the flow path 2 is provided with a second tube connection portion 2b composed of a hose joint 3c, which can be used for connection of an anesthesia tube or the like. Exhaled air is sent from a subject (animal or human) through the intubation tube to the channel 2 of the exhaled breath capturing device 1, and the volatile organic gas in the exhaled air is adsorbed on the adsorption plate P held by the holder 4. Exhaled air entering from one side of channel 2 is expelled to the other side of channel 2 . After that, the holder 4 is removed from the main body 3, the movable stopper 4d is slid, and the suction plate P is removed from the support portion 4c of the holder 4. As shown in FIG. The removed adsorption plate P is heated to a high temperature (for example, 300° C.) by a heating device (not shown), and the adsorbed volatile organic gas is evaporated and subjected to component analysis by gas chromatography.

図3及び図4に示す保持体4は、流路2の軸線Xと吸着プレートPとの交差角度θが90°である。交差角度θは、軸線Xと吸着プレートPとのなす角の最小値を意味する。一方、図17に示す保持体4Aは、流路2の軸線Xに対して、吸着プレートPが交差角度75°で斜めに交差するように吸着プレートPを保持する。図18に示す保持体4Bは、流路2の軸線Xに対して、吸着プレートPが交差角度15°で斜めに交差するように吸着プレートPを保持する。可動ストッパー4dは、溝状の支持部4cに嵌めた吸着プレートPが抜け落ちないように吸着プレートPの周縁部に係合する。保持体4と保持体4Aは、相互に取り換えて本体3に装着できる。 In the holder 4 shown in FIGS. 3 and 4, the intersection angle θ between the axis X of the channel 2 and the suction plate P is 90°. The crossing angle θ means the minimum value of the angle between the axis X and the suction plate P. As shown in FIG. On the other hand, the holder 4A shown in FIG. 17 holds the suction plate P so that the suction plate P obliquely intersects the axis X of the flow path 2 at an intersection angle of 75°. The holder 4B shown in FIG. 18 holds the suction plate P so that the suction plate P obliquely intersects the axis X of the flow path 2 at an intersection angle of 15°. The movable stopper 4d engages with the peripheral portion of the suction plate P so that the suction plate P fitted in the groove-shaped support portion 4c does not come off. The holding body 4 and the holding body 4A can be exchanged with each other and attached to the main body 3 .

保持体4、保持体4A、保持体4Bを相互に取り換えて、捕獲された呼気中の揮発性有機ガス分子をガスクロマトグラフィーで分析した結果を図19~図21に示す。図19のグラフは交差角度θが90°の場合、図20のグラフは交差角度が75°の場合、図21は交差角度が15°の場合を其々示している。交差角度90°の場合(図19)は揮発性有機ガス分子の捕獲量が大きく、交差角度θが75°の場合(図20)は揮発性有機ガス分子の捕獲種が多く、交差角度が15°の場合(図21)は揮発性有機ガス分子の捕獲量、捕獲種が共に少ないことを示している。このことは、呼気が吸着プレートPに当たる方向によって、揮発性有機ガス分子の捕獲量と捕獲種が異なることを意味する。 19 to 21 show the results of gas chromatographic analysis of captured volatile organic gas molecules in exhaled breath by replacing the retainer 4, the retainer 4A, and the retainer 4B with each other. The graph of FIG. 19 shows the case where the intersection angle θ is 90°, the graph of FIG. 20 shows the case of the intersection angle of 75°, and the graph of FIG. 21 shows the case of the intersection angle of 15°. When the intersection angle is 90° (Fig. 19), the amount of captured volatile organic gas molecules is large, and when the intersection angle θ is 75° (Fig. In the case of ° (Fig. 21), both the captured amount of volatile organic gas molecules and captured species are small. This means that the amount of captured volatile organic gas molecules and the captured species differ depending on the direction in which the exhaled air hits the adsorption plate P. FIG.

交差角度θは、分析したい分子の量及び種類に応じて、5°~90°の範囲内で適宜設定した角度を採用することができる。 The crossing angle θ can be appropriately set within the range of 5° to 90° depending on the amount and type of molecules to be analyzed.

本体3は、図22に示すように、挿着口3a(図6)を複数設け、交差角度θが異なる複数の保持体4、4Aを同時に装着することもできる。図22では、保持体が2つの例を示しているが、保持体が3個以上装着できるように構成することもできる。 As shown in FIG. 22, the main body 3 is provided with a plurality of insertion openings 3a (FIG. 6) so that a plurality of holders 4 and 4A having different crossing angles .theta. can be attached at the same time. Although FIG. 22 shows an example in which two holders are provided, it is also possible to attach three or more holders.

図23は、本発明に係る呼気捕獲装置の他の実施形態の本体3を示している。図23に示すように、本体3の挿着口3aに、複数のキー溝3b1、3b2が設けられている。その他の構成は、図1~図16に示した呼気捕獲装置と同様である。キー溝3b1、3b2は、所定角度間隔で形成されている。複数のキー溝3b1、3b2の何れかに保持体4のキー4a(図3,図11参照)を係合させることにより、流路2の軸線Xに対して、図23に仮想線で示されるように、保持された吸着プレートPの交差角度θを変更可能とされている。斯かる構成によれば、上記したような交差角度θが異なる保持体4Aを別途用意する必要がない。キー溝を保持体4に設けて、キーを本体3に設けることもできる。 Figure 23 shows the body 3 of another embodiment of a breath capture device according to the invention. As shown in FIG. 23, the insertion opening 3a of the main body 3 is provided with a plurality of key grooves 3b1 and 3b2. Other configurations are the same as those of the breath capture device shown in FIGS. The key grooves 3b1 and 3b2 are formed at predetermined angular intervals. By engaging the key 4a (see FIGS. 3 and 11) of the holding body 4 with one of the plurality of key grooves 3b1 and 3b2, the axial line X of the flow path 2 is shown by a phantom line in FIG. , the intersection angle θ of the held suction plate P can be changed. According to such a configuration, there is no need to separately prepare the holders 4A having different crossing angles θ as described above. It is also possible to provide the keyway on the holder 4 and the key on the body 3 .

図24~図27は、本発明に係る呼気捕獲装置の更に他の実施形態を示している。図24~図27に示す呼気捕獲装置1は、図24に示すように本体3の挿着口3aに上記実施形態のキー溝を備えておらず、図25に示すように保持体4に上記実施形態のキーを備えていない。保持体4及び本体3には、保持体4の回転角度位置を示す表示5m、5nが設けられている。その他の構成は図1~図16に示す呼気捕獲装置1と同様である。図示例において、表示5mは基準位置の目印であり、表示5nは角度目盛である。斯かる構成によれば、保持体4は、流路2の軸線Xと交差する回転軸線Yの周りに回動可能に本体3に装着される。それにより、流路2の軸線Xに対して、保持された吸着プレートPの交差角度θを変更可能とされている。また、保持体4は、ゴム製Oリング4iを介して本体3と摩擦係合することにより任意の回転角度位置で保持できる。 Figures 24-27 show yet another embodiment of a breath capture device according to the present invention. The breath capturing device 1 shown in FIGS. 24 to 27 does not have the keyway of the above embodiment in the insertion opening 3a of the main body 3 as shown in FIG. It does not have an embodiment key. The holder 4 and the main body 3 are provided with indicators 5m and 5n indicating the rotational angular position of the holder 4 . Other configurations are the same as those of the breath capture device 1 shown in FIGS. In the illustrated example, display 5m is a reference position mark, and display 5n is an angle scale. According to such a configuration, the holder 4 is attached to the main body 3 so as to be rotatable about the rotation axis Y that intersects the axis X of the flow path 2 . Thereby, the intersection angle θ of the held suction plate P with respect to the axis X of the channel 2 can be changed. Further, the holder 4 can be held at any rotational angular position by frictionally engaging the main body 3 via the rubber O-ring 4i.

本発明は、上記実施形態に限定解釈されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The present invention is not interpreted as being limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

1 呼気捕獲装置
2 流路
3 本体
3a 挿着口
3b1、3b2 キー溝
4、4A 保持体
4a キー
4b 把持部
4b1 ガイド孔
4b2 被係止部
4b3 被係止部
4c 支持部
4d 可動ストッパー
4d1 係止部
4i ゴム製Oリング
5m、5n 表示
P 吸着プレート
Ps ガス吸着面
X 軸線
θ 交差角度
1 Breath capturing device 2 Flow path 3 Main body 3a Insertion openings 3b1, 3b2 Key grooves 4, 4A Holding body 4a Key 4b Grip portion 4b1 Guide hole 4b2 Locked portion 4b3 Locked portion 4c Support portion 4d Movable stopper 4d1 Locking Part 4i Rubber O-rings 5m, 5n Display P Adsorption plate Ps Gas adsorption surface X Axis θ Intersection angle

Claims (10)

呼気を通すための流路を備える本体と、
前記本体に着脱可能であって、ガス吸着面を有する吸着プレートを着脱可能に保持するとともに、前記吸着プレートを前記流路内に配置する保持体と、を備え、
前記本体は、前記流路と交差する方向に前記保持体を挿脱可能な挿着口を備える、呼気捕獲装置。
a body comprising a passageway for passing exhaled air;
a holder that is detachable from the main body, detachably holds an adsorption plate having a gas adsorption surface, and arranges the adsorption plate in the flow path,
The breath capture device, wherein the main body has an insertion opening into which the holder can be inserted and removed in a direction intersecting with the flow path.
前記保持体は、前記流路の軸線と保持した前記吸着プレートとの交差角度が其々異なる複数の交換可能な保持体を含む、請求項1に記載の呼気捕獲装置。 2. A breath capture device according to claim 1, wherein the retainer comprises a plurality of replaceable retainers each having a different angle of intersection between the axis of the channel and the adsorber plate to be retained. 前記保持体は、前記流路の軸線と保持した前記吸着プレートとの交差角度が変更可能に構成されている、請求項1に記載の呼気捕獲装置。 2. The breath capture device according to claim 1, wherein the holding body is configured such that the angle of intersection between the axis of the flow path and the held suction plate can be changed. 前記ガス吸着面の向きを固定するための位置決め機構を更に備え、前記位置決め機構は、前記保持体及び前記本体の一方に設けられたキーと、前記保持体及び前記本体の他方に設けられて前記キーが係合する複数のキー溝と、を有し、前記複数のキー溝の何れかに前記キーを係合させることにより、前記流路の軸線に対して、前記吸着プレートの交差角度を変更可能とされている、請求項3に記載の呼気捕獲装置。 A positioning mechanism for fixing the direction of the gas adsorption surface is further provided, and the positioning mechanism includes a key provided on one of the holder and the main body, and a key provided on the other of the holder and the main body. a plurality of key grooves with which a key engages, and by engaging the key with any one of the plurality of key grooves, the crossing angle of the suction plate with respect to the axis of the flow path is changed. A breath capture device according to claim 3, enabled. 前記保持体は、前記流路の軸線と交差する回転軸線周りに回動可能に前記本体に装着されるとともに、ゴム製Oリングを介して前記本体と摩擦係合することにより任意の回転角度位置を保持可能に構成され、前記流路の軸線に対して、前記吸着プレートの交差角度を変更可能とされている、請求項3記載の呼気捕獲装置。 The holding body is attached to the main body so as to be rotatable about a rotation axis that intersects the axis of the flow path, and is frictionally engaged with the main body via a rubber O-ring, so that the holding body can be rotated at an arbitrary rotational angle position. 4. The breath capture device according to claim 3, wherein the crossing angle of the suction plate with respect to the axis of the flow path can be changed. 前記保持体及び前記本体に、前記保持体の回転角度位置を示す表示が設けられている、請求項5に記載の呼気捕獲装置。 6. A breath capture device according to claim 5, wherein the holder and the main body are provided with indicia indicating the rotational angular position of the holder. 前記保持体は、前記流路の軸線に対して、前記吸着プレートが斜めに交差するように前記吸着プレートを保持する、請求項1に記載の呼気捕獲装置。 2. The breath capture device according to claim 1, wherein the holder holds the suction plate so that the suction plate obliquely intersects the axis of the flow path. 前記保持体は、前記保持体を把持するための把持部と、前記把持部に連設されて前記吸着プレートを前記流路内で支持する支持部と、前記支持部に支持された前記吸着プレートを着脱可能に保持する可動ストッパーと、を備える、請求項1に記載の呼気捕獲装置。 The holding body includes a gripping portion for gripping the holding body, a support portion connected to the gripping portion to support the suction plate in the channel, and the suction plate supported by the support portion. 2. The breath capture device of claim 1, comprising a movable stopper that detachably retains the . 前記可動ストッパーは、前記把持部に設けられたガイド孔に、スライド可能に挿入されるとともに、前記吸着プレートに係合する先端部を備える、請求項8に記載の呼気捕獲装置。 9. The breath capture device according to claim 8, wherein said movable stopper is slidably inserted into a guide hole provided in said gripping portion, and has a tip portion that engages said suction plate. 前記可動ストッパーは、前記ガイド孔内に設けられた被係止部に係止する係止部を備え、
前記被係止部は、前記可動ストッパーが前記吸着プレートに係合する係合位置と、前記可動ストッパーが前記吸着プレートに係合しない非係合位置とに、其々設けられている、請求項8又は9に記載の呼気捕獲装置。
The movable stopper includes an engaging portion that engages with an engaged portion provided in the guide hole,
The engaged portion is provided at an engaging position where the movable stopper engages with the attraction plate and a non-engaging position where the movable stopper does not engage with the attraction plate. A breath capture device according to 8 or 9.
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