JP2023516022A - Breath sampling device and method using metering device along exhaust conduit - Google Patents

Breath sampling device and method using metering device along exhaust conduit Download PDF

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Abstract

呼気試料の採取装置および方法が提供される。装置は、吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、呼気入力インターフェースに接続される第1の導管系統と、呼気入力インターフェースと呼気採取系統との間に延在する第1の導管系統の呼気吸込導管を介して呼気入力インターフェースに接続された少なくとも1つの呼気試料貯留装置であって、呼気の少なくとも一部を捕捉するように構成された少なくとも1つの呼気試料貯留装置と、少なくとも1つの特性を測定するための少なくとも1つの計量装置であって、呼気吸込導管から分岐する第1の導管系統の排気導管に沿って配置されている少なくとも1つの計量装置とを有する。Breath sample collection devices and methods are provided. The device includes a breath input interface configured to receive exhaled breath, a first conduit system connected to the breath input interface, and a first conduit extending between the breath input interface and the breath collection system. at least one breath sample reservoir connected to the breath input interface via the breath intake conduit of the conduit system, the breath sample reservoir configured to capture at least a portion of breath; and at least one metering device for measuring a characteristic, the at least one metering device being disposed along the exhaust conduit of the first conduit system branching off from the expiratory intake conduit.

Description

本明細書は、一般に試料採取システムに関し、より詳細には、呼気試料の採取装置および方法に関する。 TECHNICAL FIELD This specification relates generally to sampling systems, and more particularly to devices and methods for collecting breath samples.

呼気試料採取は、従来、患者からの呼気を大型容器に採取することによって行われてきた。その後、呼気試料は、容器から抽出され、分析器に直接移される。 Breath sampling has traditionally been performed by collecting exhaled breath from a patient into a large container. A breath sample is then extracted from the container and transferred directly to the analyzer.

より最近では、呼気試料は、吸着剤チューブまたは熱脱着チューブとして知られる呼気試料貯留装置に採取されている。吸着剤チューブは、大表面積を有する固体吸着材を含有したチューブである。気体試料を吸着剤チューブに通すと、酸素や二酸化炭素などの一部の成分が吸着剤チューブの反対側の端から流れ出す一方で、他の成分は吸着剤に吸着される。これにより、最も体積の大きい成分を流出させながら、呼気試料中の多くの成分が吸着剤に捕捉されることを可能にし、それによって呼気試料が濃縮される。その結果、呼気試料の成分の大部分は、より小さい体積内に採取され得る。 More recently, breath samples have been collected in breath sample reservoirs known as sorbent or thermal desorption tubes. A sorbent tube is a tube containing a solid sorbent material with a large surface area. When a gas sample is passed through the sorbent tube, some components such as oxygen and carbon dioxide flow out the opposite end of the sorbent tube while other components are adsorbed onto the sorbent. This allows many of the components in the exhaled breath sample to be trapped on the sorbent while allowing the components with the highest volume to flow out, thereby concentrating the exhaled breath sample. As a result, most of the components of the exhaled breath sample can be collected within a smaller volume.

しかしながら、これらの吸着剤チューブを人が直接充填できるようにする装置には多くの問題がある。人間の呼気中には、このモードでの呼気採取を妨げる可能性のある相当量の湿度が存在する。この湿度が、呼気を吸着剤チューブに導く導管の内側に結露を発生させることがある。この結露は、水分子に自由に付着する呼気の成分の多くを吸引する。その結果、呼気試料成分の多くは吸着剤チューブに到達せず、したがって分析される呼気試料の少なくとも一部には表れない。 However, there are many problems with devices that allow direct human filling of these sorbent tubes. There is a significant amount of humidity in human breath that can interfere with breath collection in this mode. This humidity can cause condensation inside the conduit that directs exhaled air to the sorbent tube. This condensation draws in many of the components of exhaled air that are free to attach to water molecules. As a result, many of the breath sample components do not reach the sorbent tube and thus do not appear in at least a portion of the breath sample analyzed.

もう1つの問題は、吸着剤チューブが、呼気の成分を、吸着剤チューブを通る呼気の特定の流量において、より有効に捕捉することである。先行技術の装置において吸着剤チューブに呼気を流す速度は、人によってこれらの装置に呼気が吹き込まれる速度によって駆動される。これは、呼気試料の一部の損失につながる。 Another problem is that the sorbent tube traps components of exhaled breath more effectively at certain flow rates of exhaled breath through the sorbent tube. The rate at which exhaled air flows through the sorbent tube in prior art devices is driven by the rate at which exhaled air is blown into these devices by a person. This leads to a loss of some exhaled breath sample.

1つの態様では、吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、前記呼気の少なくとも一部を貯留するために前記呼気入力インターフェースに接続された容器と、前記呼気を受けるときとは非同期に、前記容器から、前記容器に接続された少なくとも1本の吸着剤チューブへの、前記呼気の少なくとも一部の流れを制御するように構成された少なくとも1つのコントローラとを備えた、呼気試料の採取装置が提供される。 In one aspect, a breath input interface configured to receive exhaled breath; a reservoir connected to said breath input interface for storing at least a portion of said breath; and when receiving said breath. and at least one controller configured to control the flow of at least a portion of said exhaled breath asynchronously from said container to at least one sorbent tube connected to said container. is provided.

前記容器は、前記呼気の少なくとも一部が貯留されるキャビティを有することができ、前記キャビティの容積は制御可能である。前記キャビティの前記容積は、前記少なくとも1つのコントローラによって制御可能であり得る。前記容器は、その中に配置されたピストンを有するピストン室を含み得、前記ピストンの位置が前記キャビティの前記容積を制御する。前記少なくとも1つのコントローラは、前記吐出された呼気の前記少なくとも一部が受けられるにつれ、前記ピストンを作動させて前記キャビティの前記容積を増加させるように構成され得る。 The container can have a cavity in which at least a portion of the exhaled breath is stored, the volume of the cavity being controllable. The volume of the cavity may be controllable by the at least one controller. The container may include a piston chamber having a piston disposed therein, the position of the piston controlling the volume of the cavity. The at least one controller may be configured to actuate the piston to increase the volume of the cavity as the at least a portion of the exhaled breath is received.

前記装置はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間にあるバルブと、
前記呼気入力インターフェースと前記バルブとを接続する第1の導管系統と、前記容器を前記少なくとも1本の吸着剤チューブに接続する第2の導管系統とを含み得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記バルブを閉じるように制御するとともに、前記ピストンの作動を制御して、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記呼気の前記少なくとも一部を押し出すように構成され得る。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記呼気の前記少なくとも一部が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を選択するように構成され得る。
The device further includes a valve intermediate the exhalation input interface and the container;
A first conduit connecting the exhalation input interface and the valve, and a second conduit connecting the container to the at least one sorbent tube may be included. The at least one controller is configured to control closing of the valve and control operation of the piston to force the at least a portion of the exhaled breath through a subset of the at least one sorbent tube. can be A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The at least one controller is configured to control each of the at least one tube inlet valve to select the subset of the at least one sorbent tube through which the at least a portion of the exhaled breath flows. obtain.

前記部分集合は第1の部分集合であり得、前記装置はさらに、インレットと前記容器との間に前記第2の導管系統に沿って配置されたインレットバルブをさらに含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記インレットバルブを開き、前記ピストンの作動を制御して空気を前記インレットを通して前記キャビティに引き込むように構成され得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記インレットバルブを閉じて、前記取り込んだ空気を前記第2の導管系統を通して前記キャビティから推進するように構成され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記ピストンの作動を制御して、前記取り込んだ空気を前記少なくとも1本の吸着剤チューブの第2の部分集合を通して推進することができる。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記取り込んだ空気が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記第2の部分集合を選択するように構成され得る。 The subset may be a first subset, the apparatus may further include an inlet valve disposed along the second conduit system between an inlet and the vessel, and the at least one controller may be configured to open the inlet valve and control actuation of the piston to draw air into the cavity through the inlet, and the at least one controller closes the inlet valve to remove the entrained air. It may be configured to propel from the cavity through the second conduit system. The at least one controller can control actuation of the piston to propel the entrained air through a second subset of the at least one sorbent tube. A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The at least one controller is configured to control each of the at least one tube inlet valves to select the second subset of the at least one sorbent tubes through which the entrained air flows. obtain.

前記容器は、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルを含み得る。前記装置はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間のバルブと、前記呼気入力インターフェースと前記バルブを接続する第1の導管系統と、前記容器を前記少なくとも1本の吸着剤チューブに接続する第2の導管系統とを備え得る。前記装置はさらに、前記少なくとも1つのコントローラによって制御され、前記容器から前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記呼気の前記少なくとも一部を推進することができるポンプを含む。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記呼気の前記少なくとも一部が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を選択するように構成され得る。 The container may include an at least partially flexible collapsible receptacle. The apparatus further comprises a valve intermediate the exhalation input interface and the container, a first conduit system connecting the exhalation input interface and the valve, and a second system connecting the container to the at least one sorbent tube. 2 conduit systems. The apparatus further includes a pump controlled by the at least one controller and capable of propelling the at least a portion of the exhaled breath from the reservoir through the subset of the at least one sorbent tube. A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The at least one controller is configured to control each of the at least one tube inlet valve to select the subset of the at least one sorbent tube through which the at least a portion of the exhaled breath flows. obtain.

前記ポンプは、前記バルブと前記容器との間に配置され得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記ポンプを制御して前記吐出された呼気の前記少なくとも一部を前記容器に引き込むように構成され得る。 The pump may be disposed between the valve and the container, and the at least one controller may be configured to control the pump to draw the at least a portion of the exhaled breath into the container. .

前記部分集合は第1の部分集合であり得、前記装置はさらに、インレットと前記容器との間に前記第2の導管系統に沿って配置されたインレットバルブを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記インレットバルブを閉じ、前記ポンプを制御して空気を前記容器から前記少なくとも1本の吸着剤チューブの第2の部分集合を通して流すように構成され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記インレットバルブを開き、前記ポンプを制御して空気を前記インレットを通して前記キャビティに流すように構成され得る。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記呼気の前記少なくとも一部が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記第1の部分集合を選択するように構成され得る。 The subset may be a first subset, the apparatus may further include an inlet valve disposed along the second conduit system between an inlet and the vessel, the at least one controller comprising: , closing the inlet valve and controlling the pump to flow air from the vessel through a second subset of the at least one sorbent tube. The at least one controller may be configured to open the inlet valve and control the pump to flow air through the inlet and into the cavity. A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The at least one controller controls each of the at least one tube inlet valves to select the first subset of the at least one sorbent tube through which the at least a portion of the exhaled breath flows. can be configured to

前記装置はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間にあるバルブと、前記呼気入力インターフェースと前記バルブとを接続する第1の導管系統とを備え得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記容器内に前記呼気の目標体積を捕捉したときに、前記バルブを閉じるように制御して前記容器の前記容積を制御して、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を介して前記呼気の前記少なくとも一部を推進するように構成され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を通して前記呼気を推進するために前記少なくとも1つのコントローラが前記容器の前記容積を制御できる少なくとも2つの呼気流量のうちの1つで、前記容器の前記容積を減少させるように制御するように構成され得る。 The device may further comprise a valve intermediate the exhalation input interface and the container, and a first conduit connecting the exhalation input interface and the valve. The at least one controller controls the volume of the container by controlling the valve to close to control the volume of the at least one sorbent tube when a target volume of exhaled breath is captured in the container. It may be configured to propel said at least a portion of said exhaled breath through a subset. The at least one controller controls one of at least two exhalation flow rates at which the at least one controller can control the volume of the reservoir to propel the exhalation through the subset of the at least one sorbent tube. and can be configured to control the volume of the container to decrease.

別の態様では、呼気試料の採取方法が提供され、前記方法は、吐出された呼気を呼気入力インターフェースを介して受けるステップと、前記呼気入力インターフェースに接続された容器に前記呼気の少なくとも一部を貯留するステップと、前記吐出された呼気を受けるときとは非同期に、前記容器から前記容器に接続された少なくとも1本の吸着剤チューブへの前記呼気の前記少なくとも一部の流量を、少なくとも1つのコントローラを介して制御するステップとを含む。 In another aspect, a method of collecting a breath sample is provided, comprising the steps of: receiving exhaled breath via a breath input interface; at least one of the steps of at least one and controlling via a controller.

前記貯留するステップは、前記容器のキャビティに前記吐出された呼気の前記少なくとも一部を貯留することを含み得、前記キャビティの容積は制御可能であり得る。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのコントローラを介して前記キャビティの容積を制御するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのコントローラを介して、前記容器のピストン室内に配置されたピストンを作動させるステップを含み得、前記ピストンの位置が前記キャビティの前記容積を制御する。前記方法はさらに、前記吐出された呼気の前記少なくとも一部を受けているときに、前記キャビティの前記容積を増加させるように前記ピストンを作動させるステップを含み得る。前記方法はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間のバルブを介して前記吐出された呼気の前記少なくとも一部の流れを制御するステップを含み得、第1の導管系統が前記呼気入力インターフェースと前記バルブを接続し、第2の導管系統が前記容器を前記少なくとも1本の吸着剤チューブに接続する。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのコントローラを介して前記バルブを閉じるように制御するステップと、前記ピストンの作動を制御して、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記呼気の前記少なくとも一部を推進するステップを含み得る。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得、前記方法はさらに、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記呼気のうち前記少なくとも一部が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を選択するステップを含み得る。 The storing step may include storing the at least a portion of the exhaled breath in a cavity of the container, the volume of the cavity being controllable. The method may further include controlling the volume of the cavity via the at least one controller. The method may further include activating, via the at least one controller, a piston disposed within a piston chamber of the container, the position of the piston controlling the volume of the cavity. The method may further include actuating the piston to increase the volume of the cavity while receiving the at least a portion of the exhaled breath. The method may further include controlling the flow of the at least a portion of the exhaled breath through a valve intermediate the breath input interface and the container, wherein a first conduit line communicates with the breath input interface. A second conduit system connects the valve and connects the vessel to the at least one sorbent tube. The method further includes controlling, via the at least one controller, the valve to close; It may include driving the part. A tube inlet valve may be disposed between the container and each of the at least one sorbent tube, and the method further controls each of the at least one tube inlet valve to cause the at least selecting said subset of said at least one sorbent tube to be partially flushed.

前記方法はさらに、前記少なくとも1つのコントローラを介して、前記バルブを閉じるように制御するステップと、前記容器をインレットから分離するインレットバルブを開くように制御するステップと、前記ピストンの作動を制御して空気を前記インレットを通して前記キャビティに引き込むステップと、前記インレットバルブを閉じるように制御するステップと、前記ピストンの作動を制御して前記取り込んだ空気を前記第2の導管系統を通して前記キャビティから推進するステップを含み得る。 The method further controls, via the at least one controller, controlling to close the valve; controlling to open an inlet valve that isolates the container from an inlet; and controlling actuation of the piston. drawing air into the cavity through the inlet, controlling the inlet valve to close, and controlling actuation of the piston to propel the entrained air out of the cavity through the second conduit system. can include steps.

前記方法はさらに、前記ピストンの作動を制御して、前記取り込んだ空気を前記少なくとも1本の吸着剤チューブの第2の部分集合を通して推進するステップを含み得る。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記取り込んだ空気が流される前記少なくとも1本の吸着剤チュ
ーブの前記第2の部分集合を選択するステップを含み得る。
The method may further include controlling actuation of the piston to propel the entrained air through a second subset of the at least one sorbent tube. A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The method may further include controlling each of the at least one tube inlet valve to select the second subset of the at least one sorbent tube through which the entrained air is flowed.

前記容器は、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルを含み得る。前記方法はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間のバルブを介して前記呼気の前記少なくとも一部の流れを制御するステップ含み得、第1の導管系統は前記呼気入力インターフェースと前記バルブを接続し、第2の導管系統は前記容器を前記少なくとも1本の吸着剤チューブに接続する。前記方法はさらに、ポンプを制御して、前記容器からの前記呼気の少なくとも一部を前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して流すステップを含み得る。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記呼気のうち前記少なくとも一部が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を選択するステップを含み得る。 The container may include an at least partially flexible collapsible receptacle. The method may further include controlling flow of the at least a portion of the exhaled breath through a valve intermediate the exhaled breath input interface and the container, wherein a first conduit connects the exhaled breath input interface and the valve. and a second conduit system connects the vessel to the at least one sorbent tube. The method may further include controlling a pump to flow at least a portion of the expired air from the reservoir through a subset of the at least one sorbent tube. A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The method may further include controlling each of the at least one tube inlet valve to select the subset of the at least one sorbent tube through which the at least a portion of the exhaled gas is flowed.

前記ポンプは、前記バルブと前記容器との間に配置され得、前記方法はさらに、前記ポンプを制御して前記吐出された呼気の前記少なくとも一部を前記容器内に引き込むステップを含み得る。 The pump may be positioned between the valve and the container, and the method may further include controlling the pump to draw the at least a portion of the exhaled breath into the container.

前記部分集合は第1の部分集合であり得、前記方法はさらに、前記バルブを閉じるステップと、インレットと前記容器の中間のインレットバルブを開くステップと、前記ポンプを制御して、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの第2の部分集合を通して空気を流すステップを含み得る。前記方法はさらに、インレットバルブを開くステップと、前記ポンプを制御して、空気を前記インレットを通して前記キャビティに流すステップを含み得る。前記容器と前記少なくとも1本の吸着剤チューブのそれぞれとの間にチューブインレットバルブが配置され得る。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのチューブインレットバルブのそれぞれを制御して、前記呼気の前記少なくとも一部が流される前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を選択するステップを含み得る。 The subset may be a first subset, the method further comprising: closing the valve; opening an inlet valve intermediate the inlet and the vessel; controlling the pump to cause the at least one flowing air through a second subset of sorbent tubes of . The method may further include opening an inlet valve and controlling the pump to flow air through the inlet and into the cavity. A tube inlet valve may be positioned between the vessel and each of the at least one sorbent tube. The method may further include controlling each of the at least one tube inlet valve to select the subset of the at least one sorbent tube through which the at least a portion of the exhaled breath is flowed.

前記方法はさらに、前記呼気入力インターフェースが接続されている第1の導管系統から、バルブを介して前記容器に通じる前記吐出された呼気の流れを制御するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記バルブを閉じるように制御するステップと、前記容器内に前記呼気の目標体積を捕捉したときに、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記呼気の前記少なくとも一部を流すように前記容器の前記容積を制御するステップを含み得る。前記容積の前記制御ステップ中に、前記容積は、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの前記部分集合を通して前記呼気を推進するために前記容積が減少するように制御され得る少なくとも2つの呼気流量のうちの1つで減少するように制御され得る。 The method may further include controlling flow of the exhaled breath through a valve to the container from a first line of conduit to which the breath input interface is connected. The method further comprises controlling the valve to close; and, upon capturing a target volume of the exhaled breath within the container, the at least a portion of the exhaled breath through the subset of the at least one sorbent tube. controlling the volume of the vessel to flow the during the step of controlling the volume, the volume may be controlled such that the volume decreases to propel the exhaled breath through the subset of the at least one sorbent tube of at least two exhalation flow rates; can be controlled to decrease with one of

さらなる態様では、呼気試料の採取装置が提供され、前記装置は、吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、受けられている前記呼気中の成分レベルを測定するように構成された計量装置と、前記呼気入力インターフェースから延び、少なくとも1つの呼気試料貯留装置に接続された第1の導管系統と、前記第1の導管系統に沿って配置され、前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置に向かって前記吐出された呼気の流れを制御するバルブと、前記成分レベルが成分レベル目標範囲内にあるかどうかを判断し、成分レベルの変化率が成分レベル変化率目標範囲内にあるかどうかを判断し、前記成分レベルが前記成分レベル目標範囲内にあるかどうか、および前記変化率が前記成分レベル変化率目標範囲内にあるかどうかに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを開くように制御するように構成された少なくとも1つのコントローラとを備えている。 In a further aspect, there is provided a breath sample collection device, the device configured to have a breath input interface configured to receive exhaled breath and to measure a component level in the received breath. a metering device extending from said breath input interface and connected to at least one breath sample reservoir; determining whether the component level is within a component level target range and determining whether the component level rate of change is within the component level rate of change target range; and control to open the valve based at least in part on whether the component level is within the component level target range and whether the rate of change is within the component level rate of change target range. and at least one controller configured to.

前記計量装置はカプノメータであり得、前記成分レベルは二酸化炭素レベルであり得、
前記成分レベル目標範囲は二酸化炭素レベル目標範囲であり得、前記成分レベル変化率目標範囲は二酸化炭素レベル変化率目標範囲であり得る。前記装置はさらに、受けられている前記吐出された呼気の流量を測定するように構成された流量計を含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記測定された流量が流量目標範囲内にあることに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを開くように制御するように構成される。前記装置はさらにディスプレイを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記ディスプレイを制御して、前記ディスプレイに流量通知を提示させるように構成されている。
said metering device may be a capnometer, said component level may be a carbon dioxide level,
The component level target range may be a carbon dioxide level target range and the component level rate of change target range may be a carbon dioxide level rate of change target range. The device may further include a flow meter configured to measure a flow rate of the exhaled breath being received, wherein the at least one controller determines that the measured flow rate is within a flow target range. is configured to control the valve to open based, at least in part, on . The device may further include a display, and the at least one controller is configured to control the display to cause the display to present a flow rate notification.

前記装置はさらに、少なくとも1つの光学素子を含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1つの光学素子を制御して、前記少なくとも1つの光学素子で流量通知を提示させるように構成されている。 The apparatus may further include at least one optical element, and the at least one controller is configured to control the at least one optical element to cause the at least one optical element to present a flow rate notification. .

前記装置はさらにスピーカーを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記スピーカーを制御して、前記スピーカーを介して可聴流量通知を再生させるように構成されている。 The device may further include a speaker, and the at least one controller is configured to control the speaker to play an audible flow notification through the speaker.

前記成分レベル目標範囲は、成分レベル最小閾値と無限上限との間にわたり得る。 The component level target range may span between a component level minimum threshold and an upper limit of infinity.

前記成分レベル変化率目標範囲は、無限下限と成分レベル変化率最大閾値の間にわたり得る。 The component level rate of change target range may span between a lower limit of infinity and a maximum component level rate of change threshold.

前記流量目標範囲は、最小流量閾値と無限上限との間にわたり得る。 The flow target range may span between a minimum flow threshold and an infinite upper limit.

前記少なくとも1つのコントローラは、前記バルブを開いた後に前記成分レベルを監視するように構成され得る。 The at least one controller may be configured to monitor the component level after opening the valve.

前記装置はさらに、受けられている前記吐出された呼気の流量を測定するように構成された流量計を含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記バルブを開いた後の前記流量を監視し、前記測定された流量が流量終端範囲内にあることに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを閉じるように制御するように構成される。 the device may further include a flow meter configured to measure a flow rate of the exhaled breath being received, the at least one controller monitoring the flow rate after opening the valve; configured to control the valve to close based at least in part on the measured flow being within a flow end range.

さらに別の態様では、呼気試料の採取方法が提供され、前記方法は、吐出された呼気を、第1の導管系統が少なくとも1つの呼気試料貯留装置に向かってそこから延びる呼気入力インターフェースを介して受けるステップを含み、前記第1の導管系統から前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置への前記吐出された呼気の移動を制御するようにバルブが配置されており、少なくとも1つのコントローラを介して、受けられている前記吐出された呼気中の前記成分レベルが成分レベル目標範囲内にあるかどうかを判断するステップと、前記成分レベルの変化率が成分レベル変化率目標範囲内であることを判断するステップと、前記成分レベルが前記成分レベル目標範囲内であるかどうか、および前記変化率が前記成分レベル変化率目標範囲内であるかどうかに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを開くように制御するステップとを含む。 In yet another aspect, a method of collecting exhaled breath samples is provided, wherein exhaled exhaled breath is passed through a breath input interface having a first line of conduit extending toward at least one exhaled breath sample storage device therefrom. receiving, wherein a valve is arranged to control movement of said exhaled breath from said first conduit system to said at least one breath sample reservoir; determining whether the constituent level in the exhaled breath being measured is within an constituent level target range; and determining that the rate of change of the constituent level is within the constituent level rate of change target range. and controlling the opening of the valve based at least in part on whether the component level is within the component level target range and whether the rate of change is within the component level rate of change target range. including.

前記成分レベルは二酸化炭素レベルであり得、前記成分レベル目標範囲は二酸化炭素レベル目標範囲であり得、前記成分レベル変化率目標範囲は二酸化炭素レベル変化率目標範囲であり得る。 The ingredient level may be a carbon dioxide level, the ingredient level target range may be a carbon dioxide level target range, and the ingredient level rate of change target range may be a carbon dioxide level rate of change target range.

前記方法はさらに、受けられている前記吐出された呼気の流量を測定するステップを含み得、捕捉することは、前記測定された流量が流量目標範囲内にあることに少なくとも部分的に基づいて実行される。前記方法はさらに、ディスプレイを制御して、前記ディスプレイに流量通知を提示させるステップを含み得る。前記方法はさらに、少なくとも1つの
光学素子を制御して、前記少なくとも1つの光学素子で流量通知を提示させるステップを含み得る。
The method may further include measuring a flow rate of the exhaled breath being received, wherein capturing is performed based at least in part on the measured flow rate being within a flow target range. be done. The method may further include controlling a display to cause the display to present a flow rate notification. The method may further include controlling at least one optical element to cause the at least one optical element to present a flow rate notification.

前記方法はさらに、スピーカーを制御して、前記スピーカーを介して可聴流量通知を再生させるステップを含み得る。 The method may further include controlling a speaker to play an audible flow notification through the speaker.

前記二酸化炭素レベル目標範囲は、二酸化炭素レベル最小閾値と無限上限との間にわたり得る。 The carbon dioxide level target range may span between a carbon dioxide level minimum threshold and an infinite upper limit.

前記二酸化炭素レベル変化率目標範囲は、無限下限と二酸化炭素レベル変化率最大閾値の間にわたり得る。 The carbon dioxide level rate of change target range may span between a lower infinite limit and a maximum carbon dioxide level rate of change threshold.

前記流量目標範囲は、最小流量閾値と無限上限との間にわたり得る。 The flow target range may span between a minimum flow threshold and an infinite upper limit.

前記方法はさらに、前記バルブを開いた後に前記二酸化炭素レベルを監視するステップを含み得る。 The method may further include monitoring the carbon dioxide level after opening the valve.

前記方法はさらに、受けられている前記吐出された呼気の流量を測定するステップを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記バルブを開いた後の前記流量を監視し、前記測定された流量が流量終端範囲内にあることに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを閉じるように制御するように構成される。 The method may further include measuring a flow rate of the exhaled breath being received, wherein the at least one controller monitors the flow rate after opening the valve, and wherein the measured flow rate is configured to control the valve to close based at least in part on being within a flow end range.

さらに別の態様では、呼気試料の採取装置が提供され、前記装置は、吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、前記呼気入力インターフェースに接続された第1の導管系統と、前記第1の導管系統と呼気試料を貯留するように構成された少なくとも1つの呼気試料貯留装置との間の流体連通を制御するように構成されたバルブと、最初に受けた吐出された呼気の完了時に前記第1の導管系統を通して空気を循環させるように構成された空気循環システムと、前記第1の導管系統内の湿度レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記最初に受けた呼気の完了時に前記バルブを制御するように構成された少なくとも1つのコントローラとを備える。 In yet another aspect, a breath sampling device is provided, the device comprising a breath input interface configured to receive exhaled breath, a first line of tubing connected to the breath input interface; a valve configured to control fluid communication between the first conduit system and at least one breath sample reservoir configured to store a breath sample; an air circulation system configured to circulate air through said first conduit system upon completion; at least one controller configured to control the valve.

前記少なくとも1つのコントローラは、前記湿度レベルの変化率が湿度レベル変化率目標範囲内であるかどうかに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを制御するように構成され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルの前記変化率が前記湿度レベル変化率目標範囲内になるまで、前記バルブを閉じて前記第1の導管系統から前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置への後続の吐出された呼気の通過を抑制するように構成され得る。前記装置はさらに、前記第1の導管系統に接続され、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルを測定するように構成された湿度計を含み得る。前記装置はさらに、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルの前記変化率が前記湿度レベル変化率目標範囲内にあるときにそれを示すための通知システムを含み得る。 The at least one controller may be configured to control the valve based at least in part on whether the rate of change of the humidity level is within a humidity level rate of change target range. The at least one controller closes the valve to remove the at least one gas from the first conduit system until the rate of change of the humidity level in the first conduit system is within the humidity level rate of change target range. It may be configured to inhibit passage of subsequent exhaled breath to one breath sample reservoir. The apparatus may further include a hygrometer connected to the first conduit system and configured to measure the humidity level within the first conduit system. The apparatus may further include a notification system for indicating when the rate of change of the humidity level within the first conduit system is within the target humidity level rate of change range.

前記第1の導管系統は、前記呼気入力インターフェースと前記バルブとの間に延在する呼気吸込導管を含み得、前記湿度計は、前記呼気吸込導管から分岐する前記第1の導管系統の排気導管に接続され得る。前記流体循環システムは前記排気導管に直接接続され得る。前記排気導管は、前記排気導管に沿った流量を測定するように構成された流量計を含み得る。 The first conduit system may include an exhalation intake conduit extending between the exhalation input interface and the valve, the hygrometer being an exhaust conduit of the first conduit branching from the exhalation intake conduit. can be connected to The fluid circulation system may be directly connected to the exhaust conduit. The exhaust conduit may include a flow meter configured to measure flow along the exhaust conduit.

前記少なくとも1つのコントローラは、前記湿度レベルが湿度レベル目標範囲内にあるかどうかに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを制御するように構成され得る。前記少なくとも1つのコントローラは、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルが前記湿度レ
ベル目標範囲内になるまで、前記バルブを閉じて前記第1の導管系統から前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置への後続の吐出された呼気の通過を抑制するように構成され得る。
The at least one controller may be configured to control the valve based at least in part on whether the humidity level is within a humidity level target range. The at least one controller closes the valve from the first conduit to the at least one breath sample reservoir until the humidity level in the first conduit is within the humidity level target range. can be configured to inhibit the passage of subsequent exhaled air from the

別の態様では、呼気試料の採取方法が提供され、前記方法は、吐出された呼気を、第1の導管系統に接続された呼気入力インターフェースを介して受けるステップと、前記第1の導管系統に接続された少なくとも1つの呼気試料貯留装置を介して前記吐出された呼気の少なくとも一部を採取するステップと、前記吐出された呼気の完了を検出するステップと、前記吐出された呼気の前記完了の検出時に前記第1の導管系統と前記少なくとも1本の吸着剤チューブの間のバルブを閉じるステップと、前記吐出された呼気の前記完了を検出した後に、前記呼気入力インターフェースに接続された第1の導管系統を通して空気を循環させるステップと、前記第1の導管系統内の湿度レベルを監視するステップと、少なくとも1つのコントローラを介して、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記バルブを制御するステップとを含む。 In another aspect, a method of collecting breath samples is provided, comprising the steps of: receiving exhaled breath via a breath input interface connected to a first line of conduit; collecting at least a portion of said exhaled breath via at least one connected breath sample reservoir; detecting completion of said exhaled breath; closing a valve between the first conduit and the at least one sorbent tube upon detection; circulating air through a system of conduits; monitoring a humidity level within said first system of conduits; and controlling the valve based on.

前記制御するステップは、前記湿度レベルの変化率が湿度レベル変化率目標範囲内であるかどうかを判断することを含み得る。前記方法はさらに、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルの変化率が前記湿度レベル変化率目標範囲内になるまで、前記バルブを閉じて、前記第1の導管系統から前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置への後続の吐出された呼気の通過を抑制するように制御するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記第1の導管系統に接続された湿度計を介して前記第1の導管系統内の前記湿度レベルを測定するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記湿度レベルの前記変化率が前記湿度レベル変化率目標範囲内にあるときにそれを示すステップを含み得る。 The controlling step may include determining whether the rate of change of the humidity level is within a humidity level rate of change target range. The method further includes closing the valve and exhaling the at least one exhaled breath from the first conduit system until the rate of change of the humidity level within the first conduit system is within the target humidity level rate of change range. controlling to inhibit passage of subsequent exhaled breath to the sample reservoir. The method may further include measuring the humidity level within the first conduit system via a hygrometer connected to the first conduit system. The method may further include indicating when the rate of change of the humidity level is within the humidity level rate of change target range.

前記第1の導管系統は、前記呼気入力インターフェースと前記バルブとの間に延在する呼気吸込導管を含み得、前記湿度レベルの前記測定ステップは、前記呼気吸込導管から分岐する前記第1の導管系統の排気導管に接続された湿度計によって実行される。前記流体循環システムは前記排気導管に直接接続され得る。前記方法はさらに、前記排気導管に沿った流量計を介して、前記排気導管に沿った流量を測定するステップを含み得る。 The first conduit system may include an exhalation intake conduit extending between the exhalation input interface and the valve, and wherein the step of measuring the humidity level comprises the first conduit branching from the exhalation intake conduit. It is performed by a hygrometer connected to the system exhaust conduit. The fluid circulation system may be directly connected to the exhaust conduit. The method may further include measuring flow along the exhaust conduit via a flow meter along the exhaust conduit.

前記制御するステップは、前記湿度レベルが湿度レベル目標範囲内であるかどうかを判断することを含み得る。前記方法はさらに、前記第1の導管系統内の前記湿度レベルが前記湿度レベル目標範囲内になるまで、前記バルブを閉じて、前記第1の導管系統から前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置への後続の吐出された呼気の通過を抑制するように制御するステップを含み得る。 The controlling step may include determining whether the humidity level is within a humidity level target range. The method further includes closing the valve to direct a flow from the first conduit to the at least one exhaled breath sample reservoir until the humidity level in the first conduit is within the humidity level target range. Controlling to inhibit passage of subsequent exhaled breath may be included.

さらなる態様では、呼気試料の採取装置が提供され、前記装置は、吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、前記呼気入力インターフェースに接続された第1の導管系統と、前記呼気入力インターフェースと前記呼気採取システムとの間に延在する前記第1の導管系統の呼気取込導管を介して呼気入力インターフェースに接続された少なくとも1つの呼気試料貯留装置とを備え、前記少なくとも1つの呼気試料貯留装置は、前記呼気の前記少なくとも一部を捕捉するように構成され、さらに、少なくとも1つの特性を測定するための少なくとも1つの計量装置を備え、前記少なくとも1つの計量装置は、前記呼気取込導管から分岐する前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置されている。 In a further aspect, a breath sample collection device is provided, the device comprising a breath input interface configured to receive exhaled breath, a first conduit system connected to the breath input interface, and the breath sample. at least one breath sample reservoir connected to the breath input interface via a breath intake conduit of the first conduit system extending between the input interface and the breath collection system; The breath sample reservoir is configured to capture said at least a portion of said exhaled breath and further comprises at least one metering device for measuring at least one characteristic, said at least one metering device for measuring said exhaled breath. Disposed along the exhaust conduit of the first conduit branching from the intake conduit.

前記少なくとも1つの計量装置は、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿った前記吐出された呼気の流量を測定する流量計を含み得る。前記少なくとも1つの計量装置は、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置され、前記吐出された呼気中の二酸化炭素レベルを測定するカプノメータを含み得る。 The at least one metering device may include a flow meter that measures flow of the exhaled breath along the exhaust conduit of the first conduit system. The at least one metering device may include a capnometer positioned along the exhaust conduit of the first conduit system to measure carbon dioxide levels in the exhaled breath.

前記少なくとも1つの計量装置は、吐出導管内の湿度レベルを測定するために、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置された湿度計を含み得る。前記装置はさらに、前記排気導管を通して空気を流すために、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置されたポンプを含み得る。 The at least one metering device may include a hygrometer positioned along the exhaust conduit of the first conduit system for measuring humidity levels within the discharge conduit. The apparatus may further include a pump disposed along the exhaust conduit of the first system of conduits to force air through the exhaust conduit.

さらに別の態様では、呼気試料の採取方法が提供され、前記方法は、吐出された呼気を呼気入力インターフェースを介して受けるステップと、呼気入力インターフェースに接続された第1の導管系統を含み、さらに、前記呼気入力インターフェースと呼気採取システムとの間に延在する第1の導管系統の呼気吸込導管を介して前記呼気入力インターフェースに接続されている前記呼気採取システムを介して呼気を捕捉するステップと、前記排気導管に沿って配置された少なくとも1つの計量装置を介して前記呼気吸込導管から分岐する前記第1の導管系統の排気導管に沿って少なくとも1つの特性を測定するステップを含む。 In yet another aspect, a method of collecting a breath sample is provided, the method comprising receiving exhaled breath via a breath input interface; a first line of conduit connected to the breath input interface; capturing exhaled breath through said breath collection system connected to said breath input interface via a breath intake conduit of a first conduit system extending between said breath input interface and said breath collection system; and measuring at least one characteristic along an exhaust conduit of said first conduit system branching from said exhalation intake conduit via at least one metering device disposed along said exhaust conduit.

前記少なくとも1つの計量装置は流量計を含み得、前記少なくとも1つの特性は、前記排気導管に沿った前記吐出された呼気の流量を含み得る。 The at least one metering device may include a flow meter, and the at least one characteristic may include flow rate of the exhaled breath along the exhaust conduit.

前記少なくとも1つの計量装置はカプノメータを含み得、前記少なくとも1つの特性は、前記吐出された呼気の二酸化炭素レベルを含み得る。 The at least one metering device may comprise a capnometer and the at least one characteristic may comprise the exhaled breath carbon dioxide level.

前記方法はさらに、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置された湿度計を介して、前記排気導管に沿った湿度レベルを測定するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記排気導管に沿って配置されたポンプを介して前記排気導管を通して空気を流すステップを含み得る。 The method may further include measuring a humidity level along the exhaust conduit via a hygrometer positioned along the exhaust conduit of the first conduit system. The method may further include flowing air through the exhaust conduit via a pump positioned along the exhaust conduit.

さらに別の態様では、呼気試料の採取装置が提供され、前記装置は、吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、前記吐出された呼気の少なくとも一部を受けるために前記呼気入力インターフェースに接続され、制御可能な容積のキャビティを有する容器と、前記呼気入力インターフェースによって受けた前記吐出された呼気の流量に最大限でも等しい容積増加率で増加するように前記キャビティの前記容積を制御するように構成された少なくとも1つのコントローラとを備えている。 In yet another aspect, a breath sampling device is provided, the device comprising a breath input interface configured to receive exhaled breath, and a breath input interface configured to receive exhaled breath, the breath to receive at least a portion of the exhaled breath. a container connected to an input interface and having a cavity of controllable volume; and at least one controller configured to control.

第1の導管系統の呼気吸込導管は、前記呼気入力インターフェースから前記容器に向かって延びることができ、前記第1の導管系統の排気導管は、その第1の端部で前記呼気採取部から分岐し、その第2の端部にアウトレットを有する。前記装置はさらに、前記排気導管に沿った流量を測定するように配置された流量計を含み得る。前記容器の前記容積の容積増加率は、前記排気導管に沿った流量に比例し得る。前記容器の前記容積は、前記少なくとも1つのコントローラによって直接機械的に制御可能であり得る。前記容器は、その中に配置された作動可能なピストンを有するピストン室を含み得、前記ピストン室内の前記ピストンの位置が前記キャビティの前記容積を規定する。前記装置はさらに、前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するように配置されたバルブを含み得る。前記装置はさらに、前記容器に接続された少なくとも1本の吸着剤チューブを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記バルブを閉じるように制御し、前記ピストンの作動を制御して前記少なくとも1本の吸着剤チューブを通して前記キャビティ内の前記呼気を推進するように構成される。 A first conduit system of breath intake conduits may extend from the breath input interface towards the container, and the first conduit system of exhaust conduits diverges from the breath collection portion at a first end thereof. and has an outlet at its second end. The apparatus may further include a flow meter positioned to measure flow along the exhaust conduit. A volumetric rate of increase of the volume of the vessel may be proportional to the flow rate along the exhaust conduit. The volume of the container may be directly mechanically controllable by the at least one controller. The container may include a piston chamber having an actuatable piston disposed therein, the position of the piston within the piston chamber defining the volume of the cavity. The device may further include a valve arranged to control movement of the exhaled breath into the piston chamber. The apparatus may further include at least one sorbent tube connected to the vessel, the at least one controller controlling the valve to close and controlling the actuation of the piston to actuate the at least one sorbent tube. configured to propel the exhaled air within the cavity through a sorbent tube.

前記容器は、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルを含み得、前記装置はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間に構成されて、前記少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル内に前記呼気を前記容積増加率で推進するこ
とができるポンプを含み得る。前記装置はさらに、前記少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルに接続された少なくとも1本の吸着剤チューブを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を介して前記キャビティ内の前記呼気を推進するように前記ポンプを制御するように構成されている。前記装置はさらに、前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するように配置されたバルブを含み得る。
The container may include an at least partially flexible collapsible receptacle, and the device is further configured intermediate the exhalation input interface and the container to include the at least partially flexible collapsible receptacle. A pump may be included therein capable of propelling said exhaled breath at said rate of volume increase. The device may further include at least one sorbent tube connected to the at least partially flexible collapsible receptacle, wherein the at least one controller controls a subset of the at least one sorbent tube. and configured to control the pump to propel the exhaled air within the cavity through a. The device may further include a valve arranged to control movement of the exhaled breath into the piston chamber.

前記装置はさらに、前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するように配置されたバルブを含み得る。前記装置はさらに、前記排気導管内の成分レベルを測定するように配置された計量装置を含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記成分レベルが成分レベル目標範囲内にあるかどうかを判断し、前記成分レベルの変化率が成分レベル変化率目標範囲内にあるかどうかを判断し、前記成分レベルが前記成分レベル目標範囲内にあるかどうか、および前記変化率が前記成分レベル変化率目標範囲内にあるかどうかに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを開くように制御するように構成され得る。前記計量装置はカプノメータであり得、前記成分レベルは二酸化炭素レベルであり得、前記成分レベル目標範囲は二酸化炭素レベル目標範囲であり得、前記成分レベル変化率目標範囲は二酸化炭素レベル変化率目標範囲であり得る。 The device may further include a valve arranged to control movement of the exhaled breath into the piston chamber. The apparatus may further include a metering device arranged to measure a component level within the exhaust conduit, the at least one controller determining whether the component level is within a target component level range; determining whether the rate of change of the component level is within the component level rate of change target range, whether the component level is within the component level target range and if the rate of change is within the component level rate of change target range; may be configured to control the valve to open based at least in part on whether there is a The metering device may be a capnometer, the component level may be a carbon dioxide level, the component level target range may be a carbon dioxide level target range, and the component level rate of change target range may be a carbon dioxide level rate of change target range. can be

前記装置はさらに、前記呼気入力インターフェースから前記容器に向かって延びる第1の導管系統の呼気吸込導管と、前記呼気吸込導管に沿った前記吐出された呼気の流量を測定するように配置された流量計とを含み得る。前記容器の前記容積の前記容積増加率は、前記呼気吸込導管に沿った前記流量に比例させることができる。前記容器の前記容積は、前記少なくとも1つのコントローラによって直接機械的に制御可能であり得る。前記容器は、その中に配置された作動可能なピストンを有するピストン室を含み得、前記ピストン室内の前記ピストンの位置がキャビティの前記容積を規定する。前記装置はさらに、前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するように配置されたバルブを含み得る。前記装置はさらに、前記容器に接続された少なくとも1本の吸着剤チューブを含み得、前記少なくとも1つのコントローラは、前記バルブを閉じるように制御し、前記ピストンの作動を制御して前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記キャビティ内の前記呼気を推進するように構成される。 The device further comprises an exhaled intake conduit of a first conduit system extending from the exhaled breath input interface toward the container; can include totals. The volumetric rate of increase of the volume of the container may be proportional to the flow rate along the respiratory intake conduit. The volume of the container may be directly mechanically controllable by the at least one controller. The container may include a piston chamber having an actuatable piston disposed therein, the position of the piston within the piston chamber defining the volume of the cavity. The device may further include a valve arranged to control movement of the exhaled breath into the piston chamber. The apparatus may further include at least one sorbent tube connected to the vessel, the at least one controller controlling the valve to close and controlling the actuation of the piston to actuate the at least one sorbent tube. is configured to propel the exhaled air within the cavity through a subset of sorbent tubes of the.

前記容器は、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルを含み得、前記装置はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間に構成され、前記容積増加率で前記呼気を前記少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル内へと推進するポンプを含み得る。 The container may include an at least partially flexible collapsible receptacle, the device further configured intermediate the exhalation input interface and the container for exhaling the exhaled breath at the volume increase rate to the at least partially collapsible receptacle. A pump may be included to propel into the flexible collapsible receptacle.

さらに別の態様では、呼気試料の採取方法が提供され、前記方法は、吐出された呼気を呼気入力インターフェースを介して受けるステップと、前記呼気入力インターフェースに接続された容器に前記吐出された呼気の少なくとも一部を貯留するステップを含み、前記容器は制御可能な容積のキャビティを有し、さらに、少なくとも1つのコントローラを介して、前記呼気入力インターフェースによって受けた前記吐出された呼気の流量に最大限でも等しい容積増加率で前記容器の前記容積を増加するように制御するステップを含む。 In yet another aspect, a method of collecting a sample of exhaled breath is provided, comprising the steps of: receiving exhaled breath via an exhaled breath input interface; at least partially replenishing said container having a controllable volume cavity; but controlling to increase the volume of the vessel at an equal rate of volume increase.

第1の導管系統の呼気吸込導管は、前記呼気入力インターフェースから前記容器に向かって延びることができ、前記第1の導管系統の排気導管は、その第1の端部で呼気採取部から分岐してよく、その第2の端部にアウトレットを有する。前記方法はさらに、流量計を介して前記排気導管に沿った流量を測定するステップを含み得る。前記容器の前記容積の前記容積増加率は前記流量に比例し得る。前記方法はさらに、前記容器の前記容積を直接機械的に制御するステップを含み得る。前記容器は、ピストンが配置されるピストン室を含み得、前記ピストンの位置がキャビティの前記容積を規定し、前記直接機械的に制御
するステップは前記ピストンを作動させることを含む。前記方法はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器との間に配置されたバルブを介して、前記ピストン室に前記吐出された呼気を移動させるステップを含み得る。前記方法は、前記バルブを閉じるように制御するステップと、前記ピストンの作動を制御して、前記容器に接続された少なくとも1本の吸着剤チューブを通して前記キャビティ内の呼気を推進するステップを含み得る。
A first conduit system breath intake conduit can extend from the breath input interface towards the container and a first conduit system exhaust conduit diverges from the breath collection portion at a first end thereof. may have an outlet at its second end. The method may further include measuring flow along the exhaust conduit via a flow meter. The volumetric rate of increase of the volume of the container may be proportional to the flow rate. The method may further include directly mechanically controlling the volume of the container. The container may include a piston chamber in which a piston is disposed, the position of the piston defining the volume of the cavity, and the step of directly mechanically controlling includes actuating the piston. The method may further include transferring the exhaled breath into the piston chamber via a valve positioned between the breath input interface and the container. The method may include controlling the valve to close and controlling actuation of the piston to propel exhaled air within the cavity through at least one sorbent tube connected to the container. .

前記容器は、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルを含み得、前記方法はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間のポンプを介して、前記容積増加率で前記少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル内へと前記吐出された呼気を推進するステップを含み得る。 The container may include an at least partially flexible collapsible receptacle, and the method further comprises: at the volume increase rate, the at least partially flexible receptacle via a pump intermediate the exhalation input interface and the container. propelling the exhaled breath into a flexible collapsible receptacle.

前記方法はさらに、前記ポンプを制御して、前記少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルに接続された前記少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記キャビティ内の前記呼気を推進するステップを含み得る。前記方法は、バルブを介して前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するステップを含み得る。 The method further includes controlling the pump to propel the exhaled air within the cavity through a subset of the at least one sorbent tube connected to the at least partially flexible collapsible receptacle. can include The method may include controlling movement of the exhaled breath through a valve to the piston chamber.

前記方法はさらに、バルブを介して前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記排気導管内の成分レベルを測定するステップと、前記少なくとも1つのコントローラを介して、前記成分レベルを成分レベル目標範囲と比較するステップと、前記成分レベルの変化率を成分レベル変化率目標範囲と比較するステップと、前記成分レベルが前記成分レベル目標範囲内にあるかどうか、および前記変化率が前記成分レベル変化率目標範囲内にあるかどうかに少なくとも部分的に基づいて前記バルブを開くように制御するステップを含み得る。前記成分レベルは二酸化炭素レベルであってもよく、前記成分レベル目標範囲は二酸化炭素レベル目標範囲であってもよく、前記成分レベル変化率目標範囲は二酸化炭素レベル変化率目標範囲であってもよい。 The method may further include controlling movement of the exhaled breath through a valve to the piston chamber. The method further comprises measuring a component level in the exhaust conduit; comparing, via the at least one controller, the component level to a target component level range; comparing to a rate of change target range; and based at least in part on whether the component level is within the component level target range and whether the rate of change is within the component level rate of change target range. It may include controlling the valve to open. The component level may be a carbon dioxide level, the component level target range may be a carbon dioxide level target range, and the component level rate of change target range may be a carbon dioxide level rate of change target range. .

第1の導管系統の呼気吸込導管は、前記呼気入力インターフェースから前記容器に向かって延びることができ、前記方法はさらに、流量計を介して前記呼気吸込導管に沿った前記吐出された呼気の流量を測定するステップを含み得る。前記容器の前記容積の前記容積増加率は前記流量に比例し得る。前記方法はさらに、前記少なくとも1つのコントローラによって前記容器の前記容積を直接機械的に制御するステップを含み得る。前記容器は、その中に配置された作動可能なピストンを有するピストン室を含み得、前記方法はさらに、キャビティの前記容積を規定する前記ピストン室内の前記ピストンの位置を作動させるステップを含み得る。前記方法はさらに、バルブを介して前記ピストン室への前記吐出された呼気の移動を制御するステップを含み得る。前記方法はさらに、前記バルブを閉じるように制御するステップと、前記ピストンの作動を制御して、前記容器に接続された少なくとも1本の吸着剤チューブの部分集合を通して前記キャビティ内の前記呼気を推進するステップを含み得る。 A first conduit system inspiratory intake conduit may extend from the expiratory input interface toward the reservoir, and the method further comprises determining a flow rate of the exhaled breath along the expiratory intake conduit via a flow meter. may include the step of measuring The volumetric rate of increase of the volume of the container may be proportional to the flow rate. The method may further include directly mechanically controlling the volume of the container with the at least one controller. The container may include a piston chamber having an actuatable piston disposed therein, and the method may further include actuating a position of the piston within the piston chamber that defines the volume of the cavity. The method may further include controlling movement of the exhaled breath through a valve to the piston chamber. The method further includes controlling the valve to close and controlling actuation of the piston to propel the exhaled gas within the cavity through a subset of at least one sorbent tube connected to the reservoir. may include the step of

前記容器は、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルを含み得、前記方法はさらに、前記呼気入力インターフェースと前記容器の中間に配置されたポンプを介して、前記少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクルへと前記容積増加率で前記呼気を推進するステップを含み得る。 The container may include an at least partially flexible collapsible receptacle, and the method further comprises: exhaling the at least partially flexible collapsible receptacle via a pump disposed intermediate the exhalation input interface and the container. propelling the exhaled air at the rate of volume increase into a collapsible receptacle of the .

他の技術的利点は、以下の図および説明を検討すれば、当業者にとって容易に明らかになるであろう。 Other technical advantages will be readily apparent to one of ordinary skill in the art upon examination of the following figures and descriptions.

本明細書に記載される実施形態(複数可)のより良い理解のために、および実施形態(
複数可)がどのように実施され得るかをより明確に示すために、次に、例示としてのみ、添付の図面を参照する。
For a better understanding of the embodiment(s) described herein, and the embodiments (
In order to show more clearly how may be implemented, reference will now be made, by way of example only, to the accompanying drawings.

呼気試料採取装置を、その一実施形態に従って示す図である。Fig. 2 shows a breath sampling device according to one embodiment thereof; 図1の装置と共に使用する吸着剤チューブを示す概略図である。Figure 2 is a schematic diagram showing a sorbent tube for use with the apparatus of Figure 1; 図1の装置を用いて呼気を採取する一般的な方法のフローチャートである。2 is a flow chart of a general method of collecting exhaled breath using the device of FIG. 1; 周囲空気がピストン室に引き込まれている、図1の呼気試料採取装置を示す図である。Figure 2 shows the breath sampling device of Figure 1 with ambient air being drawn into the piston chamber; 周囲空気で装置をフラッシングしている間の、図4Aの呼気試料採取装置を示す図である。4B shows the breath sampling device of FIG. 4A while flushing the device with ambient air; FIG. 吸着剤チューブが図4Aの呼気試料採取装置内に装着され、周囲空気が容器内に引き込まれているのを示す図である。Figure 4B shows the sorbent tube installed in the breath sampling device of Figure 4A and ambient air being drawn into the container. 周囲空気が図4Aの呼気試料採取装置内の吸着剤チューブの1つを通して押し出されているのを示す図である。Figure 4B shows ambient air being forced through one of the sorbent tubes in the breath sampling device of Figure 4A. 人が呼気試料採取装置への吹き込みを開始するときの図4Aの呼気試料採取装置を示す図である。Figure 4B shows the breath sampling device of Figure 4A as a person begins blowing into the breath sampling device; 呼気が肺胞呼気であると判断された後に呼気試料を採取する図4Cの呼気試料採取装置を示す図である。FIG. 4D shows the breath sampling device of FIG. 4C collecting a breath sample after the breath has been determined to be alveolar breath. 図4Cの呼気試料採取装置を使用して呼気試料採取装置をプライミングする様子を示す図である。FIG. 4D illustrates priming a breath sampling device using the breath sampling device of FIG. 4C. 吸着剤チューブが装填された後に呼気試料を採取している、図4Cの呼気試料採取装置を示す図である。Figure 4D shows the breath sampling device of Figure 4C taking a breath sample after the sorbent tube has been loaded. 吸着剤チューブのうちの1つを通して採取された呼気試料を流している、図4Cの呼気試料採取装置を示す図である。FIG. 4C shows the breath sampling device of FIG. 4C running a collected breath sample through one of the sorbent tubes. 呼気中の経時の二酸化炭素レベルを示すグラフである。1 is a graph showing exhaled carbon dioxide levels over time. ポンプによって湿気が除去されている間の、呼気試料採取装置内の湿度レベルを示す図である。FIG. 10 shows the humidity level in the breath sampling device while the humidity is being removed by the pump. 別の実施形態による、折り畳まれた袋を含む呼気試料の採取装置と、その動作環境を示す図である。FIG. 3 illustrates a breath sample collection device including a folded bag and its operating environment, according to another embodiment. 袋が膨張されている、図7Aの装置を示す図である。Figure 7B shows the device of Figure 7A with the bladder inflated. さらなる実施形態に係る呼気試料採取装置を示す図である。Fig. 10 shows a breath sampling device according to a further embodiment;

特に断らない限り、図面に描かれた物品は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。 Unless otherwise noted, items depicted in the drawings are not necessarily drawn to scale.

図示の単純化および明確化のために、適切と考えられる場合には、対応するまたは類似の要素を示すために、参照符号を図間で繰り返すことがある。さらに、多数の特定の詳細が、本明細書に記載された1つ以上の実施形態の徹底的な理解を提供するために規定される。しかしながら、本明細書に記載される実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者には理解されよう。他の例では、周知の方法、手順、および構成要素は、本明細書に記載される実施形態を不明瞭にしないように、詳細には記載されていない。典型的な実施形態が図に示され、以下に説明されるが、本開示の原理は、現在知られているか否かにかかわらず、任意の数の技術を使用して実施され得ることが最初に理解されるべきである。本開示は、図面に例示され、以下に説明される典型的な実施形態および技術に決して限定されるべきではない。 For simplicity and clarity of illustration, reference numerals may be repeated among the figures to indicate corresponding or analogous elements, where considered appropriate. Moreover, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of the one or more embodiments described herein. However, it will be understood by those skilled in the art that the embodiments described herein may be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, procedures, and components have not been described in detail so as not to obscure the embodiments described herein. Although exemplary embodiments are shown in the drawings and described below, it is first understood that the principles of the disclosure may be implemented using any number of techniques, presently known or not. should be understood. In no way should this disclosure be limited to the exemplary embodiments and techniques illustrated in the drawings and described below.

本明細書全体を通して使用される様々な用語は、文脈が他に示す場合を除いて、以下のように読み解くことができる。全体を通して使用される「または」は、「および/または」と書かれたかのように包括的であり、全体を通して使用される単数形の冠詞および代名
詞は、それらの複数形を含み、逆に複数形は単数形を含み、同様に、性別の代名詞は、その対応する代名詞を含むので、代名詞は、本明細書に記載されるあらゆるものを単一の性別による使用、実施、性能などに制限するものとして理解すべきでなく、「典型的(exemplary)」は「例示(illustrative)」または「例示的(exemplifying)」として理解すべきであって、必ずしも他の実施形態よりも「好ましい」ものとは理解されない。用語の更なる定義が本明細書に記載され得るものであり、これらは、本明細書を読むことから理解されるように、それらの用語の先行および後続のインスタンスに適用され得る。
Various terms used throughout this specification may be read as follows, unless the context dictates otherwise. "Or" used throughout is inclusive as if written "and/or" and singular articles and pronouns used throughout include their plural forms and conversely includes the singular, and likewise, pronouns of a gender include their corresponding pronouns, so that the pronouns limit anything described herein to the use, practice, performance, etc., by a single gender. and "exemplary" should be understood as "illustrative" or "exemplifying" and not necessarily "preferred" over other embodiments. not understood. Further definitions of terms may be set forth herein, which may apply to antecedent and subsequent instances of those terms, as understood from a reading of this specification.

本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されるシステム、装置、および方法に修正、追加、または省略を行ってもよい。例えば、システムおよび装置の構成要素は、統合されても分離されてもよい。さらに、本明細書に開示されるシステムおよび装置の動作は、より多数の、より少数の、または他の構成要素によって実行されてもよく、記載される方法は、より多数の、より少数の、または他のステップを含んでもよい。さらに、ステップは、任意の適切な順序で実行されてもよい。本書で使用される「各」は、集合の各構成要素または集合の部分集合の各構成要素を指す。 Modifications, additions, or omissions may be made to the systems, devices, and methods described herein without departing from the scope of the disclosure. For example, system and device components may be integrated or separated. Moreover, the operations of the systems and devices disclosed herein may be performed by more, fewer, or other components, and the methods described may be performed by more, fewer, or or other steps. Additionally, the steps may be performed in any suitable order. As used herein, "each" refers to each member of a set or each member of a subset of a set.

命令を実行する本明細書に例示される任意のモジュール、ユニット、コンポーネント、サーバ、コンピュータ、端末、エンジンまたはデバイスは、例えば磁気ディスク、光ディスク、またはテープなどの記憶媒体、コンピュータ記憶媒体、またはデータ記憶デバイス(取り外し可能および/または取り外し不可能)などのコンピュータ可読媒体を含んでもよく、またはコンピュータ可読媒体にアクセスしてもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された揮発性および不揮発性、取り外し可能および取り出し不可能な媒体を含んでもよい。コンピュータ記憶媒体の例は、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、CD-ROM、デジタル多用途ディスク(DVD)または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、または所望の情報を記憶するために使用でき、アプリケーション、モジュールまたはその両方でアクセスできる他の任意の媒体を含む。そのようなコンピュータ記憶媒体はいずれも、デバイスの一部であってもよいし、それにアクセス可能または接続可能であってもよい。さらに、文脈上特に明記されていない限り、本明細書で規定される任意のプロセッサまたはコントローラは、単数のプロセッサとして実装されてもよく、複数のプロセッサとして実装されてもよい。複数のプロセッサは、配列されても分散されてもよく、単一のプロセッサが例示されてはいるが、本明細書で言及される任意の処理機能は、1つのプロセッサによって実行されても、複数のプロセッサによって実行されてもよい。本明細書に記載される任意の方法、アプリケーションまたはモジュールは、そのようなコンピュータ可読媒体によって記憶されるかまたは他の方法で保持され、1つ以上のプロセッサによって実行され得るコンピュータ可読/実行可能命令を使用して実装され得る。 Any module, unit, component, server, computer, terminal, engine, or device illustrated herein that executes instructions may be stored on a storage medium, such as a magnetic disk, optical disk, or tape, computer storage medium, or data storage medium. Devices (removable and/or non-removable) may include or have access to computer-readable media. Computer storage media are volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data may include Examples of computer storage media include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, Digital Versatile Disc (DVD) or other optical storage, magnetic cassettes, magnetic tape, magnetic disk storage or other It includes magnetic storage devices or any other medium that can be used to store desired information and that can be accessed by an application, a module, or both. Any such computer storage media may be part of, accessible to, or connectable to a device. Further, unless the context clearly dictates otherwise, any processor or controller defined herein may be implemented as a single processor or as multiple processors. Multiple processors may be arranged or distributed, and although a single processor is illustrated, any processing function referred to herein may be performed by one processor or may be performed by multiple processors. may be executed by a processor of Any method, application or module described herein may be stored or otherwise carried by such computer readable media and computer readable/executable instructions that may be executed by one or more processors. can be implemented using

図1に、一実施形態に係る呼気試料採取装置20が示されている。呼気試料採取装置20は、吐出された呼気が提供されるときとは非同期に、吸着剤チューブ内に呼気試料を採取することを可能にする。呼気試料採取装置20は、吐出された呼気を受けるための容器を含む。呼気は、その後、呼気を受けるときとは非同期に、1本以上の吸着剤チューブを通して流される。呼気を1本以上の吸着剤チューブを通して流すことは、正の相対圧力差を生成して呼気を推進することによって、負の相対圧力差を生成して呼気を引き込むことによって、または他の任意の適切な方法で実行され得る。その結果、吸着剤チューブによる呼気の吸着がより厳密に制御され得る。 A breath sampling device 20 according to one embodiment is shown in FIG. The breath sampling device 20 allows collection of breath samples into the sorbent tube asynchronously with when exhaled breath is provided. Breath sampling device 20 includes a container for receiving exhaled breath. Exhaled air is then flowed through one or more sorbent tubes asynchronously with respect to when exhaled air is received. Flowing exhaled gas through one or more sorbent tubes may be performed by creating a positive relative pressure differential to propel exhaled gas, by creating a negative relative pressure differential to draw in exhaled gas, or any other It can be done in any suitable way. As a result, adsorption of exhaled breath by the sorbent tube can be more tightly controlled.

呼気試料採取装置20は、人から吐出された呼気を受けるための呼気入力インターフェ
ース24を含む。呼気入力インターフェース24は、事前採取導管系統46の呼気吸込導管44の呼気吸込端40に固定されるマウスピース36を含む。
Breath sampling device 20 includes a breath input interface 24 for receiving exhaled breath from a person. The breath input interface 24 includes a mouthpiece 36 that is secured to the breath intake end 40 of the breath intake conduit 44 of the pre-collection conduit system 46 .

マウスピース36は、使い捨て/交換できるように、好ましくは安価なポリプロピレンまたは他の好適に安全な材料製である。さらに好ましくは、マウスピース36は、揮発性有機化合物(「VOC」)をオフガスしないか、または呼気試料を著しく汚染しないように低速でVOCをオフガスする。マウスピース36は、バクテリアおよび微粒子を試料から排除するために、ウイルス/バクテリアフィルタを含み得る。マウスピース36を使い捨てにすることにより、各患者に新しいフィルタを提供して、試料の二次汚染およびウイルス、細菌等の伝播を回避することができる。 Mouthpiece 36 is preferably made of inexpensive polypropylene or other suitably safe material so that it is disposable/replaceable. More preferably, the mouthpiece 36 does not offgas volatile organic compounds (“VOCs”) or offgas VOCs at a slow rate so as not to significantly contaminate the exhaled breath sample. Mouthpiece 36 may include a virus/bacteria filter to exclude bacteria and particulates from the sample. By making the mouthpiece 36 disposable, a new filter can be provided for each patient to avoid sample cross-contamination and transmission of viruses, bacteria, and the like.

マウスピース36のポリプロピレンは透明であり、湿度が高い場合にはわずかに曇る。呼気試料採取装置20内に結露があることは望ましくない場合があるので、この特徴を用いて、結露を可視検出できる。 The polypropylene of the mouthpiece 36 is clear and slightly cloudy in the presence of high humidity. Since it may not be desirable to have condensation within the breath sampling device 20, this feature can be used to visually detect condensation.

他の実施形態では、呼気入力インターフェースは、他の動物からの呼気を受けるように構成され得る。 In other embodiments, the breath input interface may be configured to receive breath from other animals.

呼気試料採取装置20の導管は、不活性コーティングで被覆されたステンレス鋼製である。不活性コーティングは、シリカベースまたは石英材料などの任意の好適に不活性な物質製であり得る。 The breath sampling device 20 conduit is made of stainless steel coated with an inert coating. The inert coating may be made of any suitably inert material such as silica-based or quartz materials.

排気導管48は、その第1の端部で呼気吸込導管44に接続され、そこから分岐している。排気導管48内の湿度を測定するための湿度計52を含む一組の計量装置が排気導管48に沿って配置されている。結露は、この結露によって人の呼気の成分が捕捉され、よって採取された呼気の試料に正確に表れないという点で、呼気試料採取装置20の機能を悪化させる可能性がある。さらに、あるレベルの湿度および/または結露は、呼気試料採取装置20の他の構成要素の機能に影響を与える可能性がある。排気導管48に沿ってカプノメータ56が配置され、患者の呼気の二酸化炭素含有量を測定する。同様に、排気導管48に沿って、排気導管48に沿った呼気の流量を測定する流量計60が配置されている。排気導管48に沿った低圧抵抗部分64は、排気導管48の第2の端部にある排気導管アウトレット68に向かう排気導管48に沿ったガスの流れに対して低い量の抵抗を与える。低圧抵抗部分64は、排気導管48上のキャップとして機能し、戻り拡散ガスが排気導管48に入るのを抑制する一方、必要に応じてガスが両方向に流れるのを許容する。可撓性のまたはヒンジ式フラップ、絞られた断面または方向の変化(複数可)を有する導管のセクションなど、任意の適切な構造を用いて、低圧抵抗部分64を提供してもよい。 Exhaust conduit 48 is connected at its first end to exhalation intake conduit 44 and branches therefrom. A set of metering devices are positioned along the exhaust conduit 48 including a hygrometer 52 for measuring humidity within the exhaust conduit 48 . Condensation can degrade the functionality of the breath sampling device 20 in that the condensation traps components of the person's breath and thus does not accurately represent the collected breath sample. Additionally, certain levels of humidity and/or condensation can affect the functioning of other components of breath sampling device 20 . A capnometer 56 is positioned along the exhaust conduit 48 to measure the carbon dioxide content of the patient's breath. Also disposed along the exhaust conduit 48 is a flow meter 60 that measures the flow of expired air along the exhaust conduit 48 . A low pressure resistance portion 64 along the exhaust conduit 48 provides a low amount of resistance to gas flow along the exhaust conduit 48 toward the exhaust conduit outlet 68 at the second end of the exhaust conduit 48 . The low pressure resistance portion 64 acts as a cap over the exhaust conduit 48 to inhibit return diffusion gas from entering the exhaust conduit 48 while allowing gas to flow in both directions if desired. Any suitable structure may be used to provide the low pressure resistance portion 64, such as flexible or hinged flaps, sections of conduit having constricted cross-sections or change(s) of direction.

空気循環システムは、排気導管48から分岐し、モータによって駆動されるポンプ72で終端するポンプ導管76を含む。ポンプ72は、必要に応じて、マウスピース36を介するなどして、排気導管48および呼気吸込導管44を通して周囲空気を引き込み、周囲の環境に排出するように構成される。気体と共に使用するのに適した任意の流体ポンプが採用され得る。 The air circulation system includes a pump conduit 76 branching from exhaust conduit 48 and terminating in a pump 72 driven by a motor. Pump 72 is configured to draw ambient air through exhaust conduit 48 and exhalation intake conduit 44, such as through mouthpiece 36, and expel it to the surrounding environment as needed. Any fluid pump suitable for use with gases may be employed.

マウスピース36および導管部分44、48の内径サイズは、マウスピース36を通る呼気の吐出に対して軽微な抵抗しか与えないように選択される。さらに、導管部分44、48は、所望により加熱または冷却して、そこに沿って結露が形成されるのを制御することができる。これは、結露が吸着剤チューブなどの呼気試料採取装置に通過する可能性を低くするために望ましくあり得る。 The inner diameter size of mouthpiece 36 and conduit portions 44 , 48 are selected to provide little resistance to the exhalation of exhaled air through mouthpiece 36 . Additionally, the conduit portions 44, 48 can be heated or cooled as desired to control the formation of condensation therealong. This may be desirable to reduce the likelihood that condensation will pass into a breath sampling device such as a sorbent tube.

呼気採取バルブ80は、呼気吸込導管44に接続され、呼気吸込導管44の呼気入力イ
ンターフェース24から呼気捕捉導管系統82の呼気採取導管84への気体の流れを制御する。呼気吸込導管44は、呼気入力インターフェース24と呼気捕捉導管系統82との間の直接経路の一部を形成する。吸込バルブ88は、周囲空気インレット92を介して呼気採取導管84に出入りする気体の流れを制御する。エアフィルタ96は、周囲空気インレット92と吸込バルブ88との間に配置され、入ってくる周囲空気をフィルタリングして、その中への粒子状汚染の侵入を抑制する。
A breath collection valve 80 is connected to the breath intake conduit 44 and controls the flow of gas from the breath input interface 24 of the breath intake conduit 44 to the breath collection conduit 84 of the breath capture conduit system 82 . The breath intake conduit 44 forms part of the direct path between the breath input interface 24 and the breath capture conduit system 82 . Suction valve 88 controls the flow of gas into and out of exhaled breath collection conduit 84 via ambient air inlet 92 . An air filter 96 is positioned between the ambient air inlet 92 and the intake valve 88 to filter the incoming ambient air to reduce the ingress of particulate contamination therein.

容器は、呼気採取導管84と流体連通しており、呼気採取導管から受けた呼気を貯留するように構成される。この実施形態における容器は、ピストン室100の内壁によって少なくとも部分的に規定されたキャビティ104をその中に有するピストン室100を含む。ピストン室100は、2リットルの容量を有し、任意の適切な断面形状を有し得る。ピストン108は、ピストン室100に形状が対応し、ピストン室100内に配置され、ピストンモータ112によって駆動される。ピストン108は、ピストン室100の側面に対して密封して気密シールを提供する。ピストンモータ112は、ピストン室100内でピストン108を作動させる任意の適切なタイプのモータであり得る。 The reservoir is in fluid communication with exhaled breath collection conduit 84 and is configured to store exhaled air received from the exhaled breath collection conduit. The container in this embodiment includes a piston chamber 100 having a cavity 104 therein defined at least partially by the inner walls of the piston chamber 100 . Piston chamber 100 has a capacity of 2 liters and may have any suitable cross-sectional shape. A piston 108 corresponds in shape to the piston chamber 100 , is arranged in the piston chamber 100 and is driven by a piston motor 112 . Piston 108 seals against the sides of piston chamber 100 to provide an airtight seal. Piston motor 112 may be any suitable type of motor that operates piston 108 within piston chamber 100 .

キャビティ104の容積は、ピストンモータ112によるピストン室100内でのピストン108の位置決めによって直接機械的に制御可能である。さらに、キャビティ104の容積変化率は、対応する速度でピストン室100内でピストン108を作動させて、ピストン室100内へとさらに移動することによって、キャビティ104の容積を増加させて容積増加率を規定するか、またはピストン室100からさらに外に移動することによって、キャビティ104の容積を減少させて容積減少率を規定するかのいずれかによって制御可能である。 The volume of cavity 104 is directly mechanically controllable by positioning piston 108 within piston chamber 100 by piston motor 112 . Further, the rate of volume change of cavity 104 increases the volume of cavity 104 by actuating piston 108 within piston chamber 100 at a corresponding rate and moving further into piston chamber 100 to increase the rate of volume increase. It is controllable either by defining or moving further out of the piston chamber 100 to reduce the volume of the cavity 104 to define the rate of volume reduction.

別の実施形態では、ピストン室は内部空間を有するように構成され、ピストンは、ピストン室の内部空間を通って摺動可能に移動するための同様の断面形状を有している。 In another embodiment, the piston chamber is configured with an interior space and the piston has a similar cross-sectional shape for slidable movement through the interior space of the piston chamber.

呼気採取導管84はチューブマニホールド116に接続されている。チューブインレットマニホールド116は4つのチューブインレットバルブ120に分岐している。バイパス導管124は、呼気採取導管84から分岐し、バイパス導管124に沿って配置されたバイパスバルブ128を有し、そこに沿った気体の流れを防止または許容する。アウトレットバルブ132は、アウトレット136に向かって配置され、アウトレット136を通る気体の流れを制御する。チューブアウトレットマニホールド140は、バイパス導管124に接続され、4つのチューブアウトレットバルブ144に分岐する。チューブインレットバルブ120およびチューブアウトレットバルブ144は、吸着剤チューブを受容するためのコネクタを有する。他の実施形態では、呼気試料採取装置20は、任意の数の吸着剤チューブを受け入れ、使用するように構成され得る。 Breath collection conduit 84 is connected to tube manifold 116 . Tube inlet manifold 116 branches into four tube inlet valves 120 . Bypass conduit 124 branches from exhaled breath collection conduit 84 and has a bypass valve 128 disposed along bypass conduit 124 to prevent or allow gas flow therealong. Outlet valve 132 is positioned toward outlet 136 to control gas flow through outlet 136 . A tube outlet manifold 140 is connected to bypass conduit 124 and branches into four tube outlet valves 144 . Tube inlet valve 120 and tube outlet valve 144 have connectors for receiving sorbent tubes. In other embodiments, breath sampling device 20 may be configured to accept and use any number of sorbent tubes.

コントローラ148は、呼気試料採取装置20の動作を制御する。コントローラ148は、バルブ80、88、120、128、132、および144に接続され、本明細書で後述するようにこれらのバルブを開閉させる。他の実施形態では、コントローラ148の機能は、2つ以上のコントローラによって実行され得る。 Controller 148 controls the operation of breath sampling device 20 . A controller 148 is connected to valves 80, 88, 120, 128, 132, and 144 to open and close these valves as described later herein. In other embodiments, the functions of controller 148 may be performed by more than one controller.

ディスプレイ150は、コントローラ148によって制御され、人に指示や情報を提示するとともに、手順の完了度、残り時間の推定量など、呼気試料採取装置20によって採取された測度も提示する。 The display 150 is controlled by the controller 148 to present instructions and information to the person, as well as measures taken by the breath sampling device 20, such as completion of the procedure, an estimate of time remaining, and the like.

呼気が接触する内部構成要素は、一般に不活性である。導管およびバルブは、ステンレス鋼製であり、不活性コーティングが施されている。バルブ内のシーリング要素は、フルオロエラストマー材料の族であるFKM、またはオフガスの割合が非常に低い他の適切な
弾性材料製である。ポリプロピレン製マウスピース36はオフガスすることがあるが、そのレベルは許容される公差レベル内である。
Internal components that are in contact with exhaled air are generally inert. Conduits and valves are made of stainless steel and have an inert coating. The sealing elements within the valve are made of FKM, a family of fluoroelastomer materials, or other suitable elastomeric material with a very low off-gas fraction. Polypropylene mouthpiece 36 may off-gas, but the level is within acceptable tolerance levels.

ここで図2を参照すると、例示的な吸着剤チューブ152が示されている。吸着剤チューブ152は、その各端部に開口部160を規定している、チューブ状のステンレス鋼ケーシング156を有している。吸着剤チューブ152の受端164は、吸着されるべき気体流体を受ける。典型的な記載された実施形態では、気体流体は、試験用にヒトから採取されたヒトの呼気である。泡沫分離器168が受端に向かって配置され、ステンレス鋼ケーシング156の断面にわたって流体圧力をより均一に分散させるように構成される。吸着材172は、泡沫分離器168および別の泡沫分離器110に隣接して配置される。分離器は、代替的に、金網または他の適切な材料で作製されてもよい。吸着材172は、非常に多孔質で、比較的高い表面積を有し、他の化合物の存在下でも目的の化合物を捕捉し保持するために、特定の化合物をサンプリングするために選択される。さらに、吸着材172は、採取された化合物を分析のために容易に脱着または抽出することを可能にする。さらに、選択される固体吸着材は試料と反応しない。特定の実施例では、固体吸着材はテナックス(Tenax)TAまたは炭素材料である。気体流体が受端164を介して受けられると、試料は、吸着剤チューブ152の受端164に向けてより濃縮される。他の実施形態では、吸着剤チューブの組成および構成は、当業者によって理解されるように、様々であり得る。 Referring now to FIG. 2, an exemplary sorbent tube 152 is shown. The sorbent tube 152 has a tubular stainless steel casing 156 defining openings 160 at each end thereof. Receiving end 164 of adsorbent tube 152 receives the gaseous fluid to be adsorbed. In the exemplary described embodiment, the gaseous fluid is human exhaled breath taken from a human for testing. A foam separator 168 is positioned toward the receiving end and is configured to distribute fluid pressure more evenly across the cross-section of the stainless steel casing 156 . Adsorbent material 172 is positioned adjacent to foam separator 168 and another foam separator 110 . The separator may alternatively be made of wire mesh or other suitable material. The adsorbent material 172 is highly porous, has a relatively high surface area, and is selected for sampling a particular compound to trap and retain the compound of interest even in the presence of other compounds. Additionally, the adsorbent material 172 allows the collected compounds to be easily desorbed or extracted for analysis. Furthermore, the solid adsorbent selected does not react with the sample. In a particular embodiment, the solid adsorbent is Tenax TA or a carbon material. As the gaseous fluid is received through receiving end 164 , the sample becomes more concentrated towards receiving end 164 of sorbent tube 152 . In other embodiments, the composition and configuration of the sorbent tube may vary, as will be appreciated by those skilled in the art.

次に、呼気試料採取装置20を使用して呼気試料の採取方法200を、図1、3、および4A~4Gを参照しながら説明する。 A method 200 of collecting a breath sample using breath sampling device 20 will now be described with reference to FIGS. 1, 3, and 4A-4G.

方法200は、システム内に周囲空気を引き込むことで開始する(210)。システムは、周囲空気を引き込み、次に導管44、48、68、76、84、および124を通して排出することによって、あらゆる淀んだ残留空気をフラッシングする。これは、現在採取されている呼気と前の人からの呼気との相互汚染がないことを確実にするために行われる。システム内の淀んだ室内空気は、このフラッシング中に新鮮な室内空気と入れ替わる。 Method 200 begins by drawing ambient air into the system (210). The system flushes out any stagnant residual air by drawing in ambient air and then exhausting it through conduits 44 , 48 , 68 , 76 , 84 , and 124 . This is done to ensure that there is no cross-contamination between the current sampled breath and the breath from the previous person. Stale room air in the system is replaced with fresh room air during this flushing.

まず、バルブ80、120、および128が閉じていることが確認される。次に、コントローラ148は、吸込バルブ88を開くように指示し、ピストンモータ112を動作させて、ピストン室100内のピストン108を後退させるように指示する。ピストン室100内でピストン108が後退されると、ピストン室100の内壁と、そこに気密に封入されているピストン108とによって規定されるキャビティ104の容積が増加する。その結果、キャビティ104内の圧力は急速に低下する。周囲空気は、周囲空気インレットおよびエアフィルタ96を通って、キャビティ104内に引き込まれる。 First, it is verified that valves 80, 120 and 128 are closed. The controller 148 then commands the intake valve 88 to open and commands the piston motor 112 to operate to retract the piston 108 within the piston chamber 100 . As the piston 108 is retracted within the piston chamber 100, the volume of the cavity 104 defined by the inner wall of the piston chamber 100 and the piston 108 hermetically enclosed therein increases. As a result, the pressure within cavity 104 drops rapidly. Ambient air is drawn into cavity 104 through ambient air inlet and air filter 96 .

図4Aは、引き込まれた周囲空気で満たされたキャビティ104を示す。以下、説明のために、開いているバルブは点刻を含み、閉じているバルブには点刻がない。エアフィルタ96は、周囲空気が吸い込まれているとき、且つ呼気採取導管84に入る前に、周囲空気から微粒子を除去する。この周囲空気の吸入の間、呼気採取バルブ80は閉じているが、前の人の呼気の痕跡が、呼気吸込導管44に沿って、および排気導管48に沿って存在することがある。呼気採取バルブ80を閉じたままにして、周囲空気のみを取り込み、エアフィルタ96を介して濾過するようにすることが望ましい。 FIG. 4A shows cavity 104 filled with entrained ambient air. In the following, for purposes of explanation, open valves include stippling and closed valves have no stippling. Air filter 96 removes particulates from the ambient air as it is being inhaled and prior to entering breath collection conduit 84 . During this intake of ambient air, the breath collection valve 80 is closed, but traces of the previous person's breath may be present along the breath intake conduit 44 and along the exhaust conduit 48 . It is desirable to keep exhaled breath collection valve 80 closed so that only ambient air is taken in and filtered through air filter 96 .

周囲空気をピストン室100に引き込むと、その周囲空気はシステムをフラッシングするために使用される(208)。コントローラは、ピストン室100内のピストン108を後退させると、吸込バルブ88を閉じ、次に他の全てのバルブを開く。バルブ80、120、128、132、および144が開かれると、コントローラ148は、ピストンモ
ータ112に指示して、ピストン108をピストン室100内へと駆動し、そこにある周囲空気を、呼気吸込導管44を通ってマウスピース36を出るように、排気導管48を通って排気導管アウトレット68から出るように、呼気採取導管84およびチューブインレットマニホールド116を通ってチューブインレットバルブ120から出るように、また、バイパス導管124およびチューブアウトレットマニホールド140を通ってアウトレット136とチューブアウトレットバルブ144から出るように付勢する。その結果、システムの導管は、周囲空気で有効に満たされる。
Once ambient air is drawn into the piston chamber 100, it is used to flush the system (208). When the controller retracts the piston 108 within the piston chamber 100, the controller closes the intake valve 88 and then opens all other valves. When valves 80, 120, 128, 132, and 144 are opened, controller 148 directs piston motor 112 to drive piston 108 into piston chamber 100, directing ambient air there into the exhalation intake conduit. 44 to exit mouthpiece 36, through exhaust conduit 48 to exit exhaust conduit outlet 68, through exhaled breath collection conduit 84 and tube inlet manifold 116 to exit tube inlet valve 120, and It is urged out through bypass conduit 124 and tube outlet manifold 140 and out outlet 136 and tube outlet valve 144 . As a result, the conduits of the system are effectively filled with ambient air.

図4Bは、呼気試料採取装置20のフラッシングを示す。 FIG. 4B shows flushing of breath sampling device 20 .

システムが周囲空気でフラッシングされた後で、バルブ80、120、132、および144は、再び閉じられる。 After the system has been flushed with ambient air, valves 80, 120, 132, and 144 are closed again.

フラッシングを完了すると、コントローラ148は、フラッシングを繰り返すかどうかを判断する(212)。フラッシングは、前の人の呼気が、採取する呼気の試料を汚染する確率を減らすために、約10~20リットルの空気で5~10回繰り返される。必要な回数のフラッシングがまだ完了していないと判断された場合、コントローラ148は、204で再び周囲空気を引き込むプロセスを開始する。 Upon completion of flushing, controller 148 determines 212 whether to repeat flushing. The flushing is repeated 5-10 times with approximately 10-20 liters of air to reduce the probability that the exhaled breath of the previous person will contaminate the exhaled breath sample being collected. If it is determined that the required number of flushes has not yet been completed, controller 148 begins the process of drawing ambient air again at 204 .

代わりに、十分なフラッシングが行われたと判断された場合、1本以上の吸着剤チューブ152a~152d(或いは、以下、吸着剤チューブ152と総称する)が呼気試料採取装置20に装填される(213)。バイパスバルブ128とアウトレットバルブ132は閉じている。その後、1~4本の吸着剤チューブ152が呼気試料採取装置20に装填される。 Alternatively, if it is determined that sufficient flushing has occurred, one or more sorbent tubes 152a-152d (or hereinafter collectively referred to as sorbent tubes 152) are loaded 213 into breath sampling device 20. ). Bypass valve 128 and outlet valve 132 are closed. One to four sorbent tubes 152 are then loaded into the breath sampling device 20 .

この実施形態では、呼気試料を比較することができる対照として、周囲空気の試料が使用される。呼気試料を提供する間に人が吸い込む周囲空気は、呼気試料の分析中に計量されるいくつかの化合物を含み得る。呼気試料採取装置20が位置する空間の周囲空気中のこれらの化合物を特定するために、周囲空気を、1本以上の吸着剤チューブ152に吸着させることができる。呼気試料採取装置20は、呼気の採取と幾分類似した方法で周囲空気の採取を行う。したがって、少なくとも2本の吸着剤チューブ152は、少なくとも1本が周囲空気を捕捉でき、少なくとももう1本が呼気を捕捉できるように装填される。 In this embodiment, a sample of ambient air is used as a control against which breath samples can be compared. The ambient air that a person inhales while providing a breath sample may contain several compounds that are quantified during analysis of the breath sample. Ambient air can be adsorbed onto one or more sorbent tubes 152 to identify these compounds in the ambient air of the space in which the breath sampling device 20 is located. Breath sampling device 20 performs sampling of ambient air in a somewhat similar fashion to sampling of breath. Accordingly, at least two sorbent tubes 152 are loaded such that at least one is capable of capturing ambient air and at least another is capable of capturing exhaled air.

吸着剤チューブが装填されると、図4Cに示すように、周囲空気がピストン室100に引き込まれる(214)。ピストンモータ112を制御してピストン108を作動させることにより、呼気試料採取装置20がある部屋の周囲空気を引き込む。ピストン108がピストン室100内で後退されると、キャビティ104の大きさが増大し、周囲空気は、インレット92を介して、エアフィルタ96およびインレットバルブ88を通ってキャビティ104内に引き込まれる。 Once the sorbent tube is loaded, ambient air is drawn into the piston chamber 100 (214), as shown in FIG. 4C. Ambient air is drawn into the room in which the breath sampling device 20 resides by controlling the piston motor 112 to actuate the piston 108 . As piston 108 is retracted within piston chamber 100 , cavity 104 increases in size and ambient air is drawn into cavity 104 via inlet 92 through air filter 96 and inlet valve 88 .

周囲空気がピストン室100内に引き込まれると、周囲空気は、図4Dに示すように、吸着剤チューブ152の部分集合を通して流される(215)。コントローラ148は、チューブインレットバルブ120のうち第1のチューブインレットバルブと、チューブアウトレットバルブ144のうち第1のチューブアウトレットバルブと、アウトレットバルブ132を開く。次に、コントローラ148は、ピストンモータ112に指示して、ピストン108を作動させ、ピストン室100内へと移動させてキャビティ104の容積を減少させる。キャビティ容積が減少するにつれ、キャビティ104内の周囲空気は、第1の吸着剤チューブ152aを通り、アウトレット136を通って外へ押し出される。周囲空気が吸着剤チューブ152aを通して流される速度は、時間効率的でありながら効果的な吸着を提供するように選択される。 As ambient air is drawn into piston chamber 100, it is channeled (215) through a subset of sorbent tubes 152, as shown in FIG. 4D. Controller 148 opens a first tube inlet valve of tube inlet valves 120 , a first tube outlet valve of tube outlet valves 144 , and outlet valve 132 . Controller 148 then directs piston motor 112 to actuate piston 108 and move it into piston chamber 100 to decrease the volume of cavity 104 . As the cavity volume decreases, ambient air within cavity 104 is forced through first sorbent tube 152 a and out through outlet 136 . The rate at which ambient air is flowed through adsorbent tube 152a is selected to provide effective adsorption while being time efficient.

周囲空気試料を捕捉するために吸着剤チューブ152aを通して流すべき周囲空気の目標体積がピストン室の容量(約2リットル)を超えると判断される場合、周囲空気試料が吸着剤チューブ152aに捕捉されるまで、214および215が必要に応じて繰り返される。 If the target volume of ambient air to flow through sorbent tube 152a to capture the ambient air sample is determined to exceed the volume of the piston chamber (approximately 2 liters), then the ambient air sample is captured on sorbent tube 152a. , 214 and 215 are repeated as necessary.

次に、呼気試料が採取される人180は、図4Eに示されるように、「呼気事前採取」と呼ばれるプロセス中にマウスピース36に呼気を吐出するようにディスプレイ150を介して指示される(216)。「呼気事前採取」は、呼気試料採取装置20の動作のために定められた基準に従って、所定の方法で呼気試料採取装置20に呼気を吐出する感覚を人180に慣らすために使用される。ディスプレイ150は、毎分20リットルという目標呼気量に関する指示を人180に提示する。呼気試料採取装置20に呼気を吐出する方法について人180を慣らすことによって、人180は典型的には呼気がより安定するようになる。人は、典型的には、たった1回でも呼気吐出の訓練を行えば、自分の呼気量を制御することが格段にうまくなる。さらに、呼気事前採取段階中に提供された呼気を用いて、システムの導管をプライミングする。 The person 180 from whom a breath sample is to be collected is then instructed via the display 150 to exhale into the mouthpiece 36 during a process called "breath pre-collection," as shown in FIG. 4E ( 216). A “breath pre-sampling” is used to accustom the person 180 to the sensation of exhaling into the breath sampling device 20 in a predetermined manner according to established standards for operation of the breath sampling device 20 . Display 150 presents an indication to person 180 regarding a target exhalation volume of 20 liters per minute. By training the person 180 on how to exhale into the breath sampling device 20, the person 180 will typically have a more stable exhalation. A person typically becomes much better at controlling his or her exhalation volume after just one exhalation exercise. In addition, the exhaled breath provided during the exhaled breath pre-collection phase is used to prime the conduits of the system.

呼気採取バルブ80が閉じられると、人180によって吐出される呼気は、呼気吸込導管44を通り、排気導管48に沿って移動する。 When exhaled breath collection valve 80 is closed, exhaled air exhaled by person 180 travels through exhaled intake conduit 44 and along exhaust conduit 48 .

呼気事前採取段階中に、カプノメータ56は、空気をサンプリングして、その中の二酸化炭素のレベルを測定する。カプノメータ56は空気を頻繁にサンプリングしているので、カプノメータ56は二酸化炭素のレベルの変化率も測定することができる。流量計60は呼気の流量を測定する。低圧抵抗部分64は、人180による呼気に対して非常に低い流量制限を与え、呼気は排気導管アウトレット68を通って出る。 During the breath pre-collection phase, the capnometer 56 samples the air to measure the level of carbon dioxide therein. Because the capnometer 56 samples the air frequently, the capnometer 56 can also measure the rate of change of carbon dioxide levels. A flow meter 60 measures exhaled air flow. Low pressure resistance portion 64 provides a very low flow restriction to exhalation by person 180 , exhaled air exiting through exhaust conduit outlet 68 .

コントローラ148は、カプノメータ56および流量計60からの信号を常に監視し、一組の呼気採取基準が満たされているかどうかを判断する。これらの呼気採取基準は、(a)カプノメータ56によって報告された二酸化炭素レベルが最小閾値と無限上限によって定義される目標範囲内にあり、(b)二酸化炭素レベルの変化率が無限下限と変化率最大閾値によって定義される変化率目標範囲内にあり、(c)呼気吐出の流量が最小流量閾値と最大流量閾値によって定義される目標範囲内にあることである。本実施形態では、最小流量閾値は20リットル/分であり、最大流量閾値は25リットル/分である。呼気の流量が目標範囲内であることは、人180によって提供される呼気に一貫性を与える。理解されるように、目標範囲は、目標範囲の一方の境界における閾値によって定義されると言えるが、それは、他方の境界は、無限またはゼロ境界等で論理的に充足され得るからである。 Controller 148 constantly monitors the signals from capnometer 56 and flow meter 60 to determine if a set of breath collection criteria have been met. These breath collection criteria are: (a) the carbon dioxide level reported by the capnometer 56 is within a target range defined by a minimum threshold and an upper limit of infinity; (c) the expiratory flow rate is within the target range defined by the minimum and maximum flow thresholds; In this embodiment, the minimum flow threshold is 20 liters/minute and the maximum flow threshold is 25 liters/minute. Having the exhalation flow rate within the target range provides consistency in the exhalation provided by the person 180 . As will be appreciated, the target range can be said to be defined by a threshold at one boundary of the target range, since the other boundary can be logically satisfied, such as an infinite or zero boundary.

人180の呼気の第1の部分は、肺での酸素/二酸化炭素交換が起こらなかった口または/および喉からの空気を含み、それによってより高い割合の酸素を与える。人180が呼気を吐出し続けるにつれ、呼気のより大きな部分は、酸素/二酸化炭素交換が起こる肺からのものである。その結果、血流から放出される二酸化炭素が呼気のより大きな付随部分(約3~7%)になる。そして、二酸化炭素の変化率が急激に減少したところで、二酸化炭素レベルはニー(knee)に当たる。これは、口や気管からの呼気ではなく、肺の中からの呼気であることを示している。このような呼気は肺胞呼気と呼ばれる。本実施形態では、二酸化炭素レベルの目標範囲は、呼気の3%から無限上限までであり、二酸化炭素レベルの変化率目標範囲は1秒間に呼気の0%~2%である。 A first portion of the person's 180 exhaled breath includes air from the mouth and/or throat where oxygen/carbon dioxide exchange in the lungs has not occurred, thereby providing a higher percentage of oxygen. As person 180 continues to exhale, a greater portion of exhaled air is from the lungs where oxygen/carbon dioxide exchange occurs. As a result, carbon dioxide released from the blood stream becomes a larger concomitant portion (about 3-7%) of exhaled breath. The carbon dioxide level then hits the knee where the carbon dioxide rate of change drops sharply. This indicates that the air is exhaled from within the lungs rather than from the mouth or trachea. Such exhalation is called alveolar exhalation. In this embodiment, the carbon dioxide level target range is from 3% of exhaled breath to an infinite upper limit, and the carbon dioxide level rate of change target range is from 0% to 2% of exhaled breath per second.

図5は、閾値Ωに対する前記吐出された呼気中の経時の二酸化炭素レベルを示す。肺胞呼気が吐出されるまで二酸化炭素レベルの変化率は概ね一貫して上昇し、その時点で二酸
化炭素レベルの変化率は大きく低下する。この変化率はニー(knee)Kとして反映される。その後、吐出された呼気中の二酸化炭素レベルは安定する。
FIG. 5 shows carbon dioxide levels over time in the exhaled breath versus threshold Ω. The rate of change of carbon dioxide level increases generally consistently until alveolar exhalation is exhaled, at which point the rate of change of carbon dioxide level declines significantly. This rate of change is reflected as knee K. The carbon dioxide level in exhaled breath then stabilizes.

本構成において、呼気の採取基準は以下の通りである。二酸化炭素レベルが閾値の2%以上である。このレベルは、大気中のレベルを十分に上回っているが、人において見られると予想されるレベル(例えば、肺機能が低下している人からは3%が最低)より下である。二酸化炭素レベルの変化率は所定の閾値以下である。さらに、呼気吐出の流量が1分間に20リットルを超えている。 In this configuration, the breath sampling criteria are as follows. Carbon dioxide levels are greater than or equal to 2% of threshold. This level is well above atmospheric levels, but below levels expected to be found in humans (eg, a minimum of 3% from people with reduced lung function). The rate of change of carbon dioxide level is below a predetermined threshold. In addition, expiratory flow rates exceed 20 liters per minute.

この3つの基準により、多くの場合、理想的でない状況下での呼気採取の発動が防止される。 These three criteria often prevent exhaled breath collection from being triggered under less than ideal circumstances.

3つの基準すべてが満たされると、図4Fに示されるように、呼気採取が開始される(224)。3つの基準が満たされると、コントローラ148は、呼気採取バルブ80を開き、ピストンモータ112に指示してピストン108を駆動させ、呼気を受けるにつれてキャビティ104の容積を増加させるようにする。ピストン108は、キャビティ104の容積増加率を提供するために、流量計60によって報告される流量に依存する速度で作動するように制御される。この特定の実施形態では、ピストン108を作動させる結果として達成されるキャビティ104の容積増加率は、排気導管48に沿って流量計60によって検出される流量に比例する。他の実施形態では、キャビティ104の容積変化率は、流量計60によって報告される流量の関数として異なる方式で変更され得る。 Once all three criteria are met, exhaled breath collection is initiated (224), as shown in FIG. 4F. When the three criteria are met, controller 148 opens exhaled breath collection valve 80 and directs piston motor 112 to drive piston 108 to increase the volume of cavity 104 as exhaled breath is received. Piston 108 is controlled to operate at a speed dependent on the flow rate reported by flow meter 60 to provide a rate of volume increase of cavity 104 . In this particular embodiment, the rate of increase in volume of cavity 104 achieved as a result of actuating piston 108 is proportional to the flow detected by flow meter 60 along exhaust conduit 48 . In other embodiments, the rate of volume change of cavity 104 may be varied in different ways as a function of the flow rate reported by flow meter 60 .

キャビティ104の容積が大きくなるにつれ、生じた圧力差のために、人180が呼気を吐出することがより容易になる。人180が毎分20リットルで吐出している場合、キャビティ104の容積が増加した結果、毎分16リットルがシステム内の圧力差によって引き出されるため、人180は毎分4リットルに必要な力で呼気を出しているだけである。これは、肺癌および呼気器系疾患の場合であり得るように、力強く吐出する能力が低下した人が呼気試料を提供することを可能にすることができる。 As the volume of cavity 104 increases, it becomes easier for person 180 to exhale due to the resulting pressure differential. If the person 180 is exhaling at 20 liters per minute, the increased volume of the cavity 104 will result in 16 liters per minute being drawn by the pressure differential in the system, so the person 180 will have the force required for 4 liters per minute. I am just exhaling. This can allow a person with a reduced ability to exhale forcefully to provide a breath sample, as can be the case with lung cancer and respiratory system disease.

前に示したように、流量計60は、流量計60に付着した以前の呼気試料提供者からの呼気で現在採取された呼気試料が汚染されるのを抑制するために、気流用の通常下流経路に沿って位置決めされる。ピストン108の作動速度、ひいてはキャビティ容積の増加速度が固定されていた場合、人180がより速く吐出したときに、多少の呼気が流量計60を介して排出されることになる。このため、吐出された呼気が排気導管48に沿って所望量よりも多く逸出してしまい、流量がキャビティ104の容積増加率を下回ると問題が発生することがある。 As previously indicated, the flow meter 60 is normally downstream for the airflow to limit contamination of the currently collected breath sample with exhaled breath from previous breath sample donors that have adhered to the flow meter 60 . Positioned along the path. If the rate of actuation of the piston 108 and thus the cavity volume increase were fixed, some exhaled air would be expelled through the flow meter 60 when the person 180 exhaled faster. This can result in exhaled exhaled air escaping along the exhaust conduit 48 in a larger than desired amount and can cause problems if the flow rate is less than the cavity 104 volume growth rate.

本構成では、コントローラ148は、ピストン108を制御して、流量計60によって測定された流量に依存する速度でキャビティ104の容積を増加させる。特に、キャビティ104の容積は、流量計60によって測定される流量の4倍で増加される。すなわち、キャビティ104の容積の増加は、人180から受けた呼気の80%を捕捉する。 In this configuration, controller 148 controls piston 108 to increase the volume of cavity 104 at a rate dependent on the flow rate measured by flow meter 60 . Specifically, the volume of cavity 104 is increased by four times the flow rate measured by flow meter 60 . That is, the increased volume of cavity 104 captures 80% of exhaled air received from person 180 .

湿度計52、カプノメータ56、および流量計60は、全て、呼気吸込導管44から離れた排気導管48に沿って配置される。これらの計量装置はVOCをオフガス化することができる。さらに、これらの計量装置は、以前に呼気を採取した人の呼気によって汚染される可能性がある。これらの計量装置を排気導管48に沿って配置し、排気導管48に沿って呼気が、呼気吸込導管44沿いの直接経路から離れて流れることで、他の呼気またはオフガス化したVOCによる汚染は抑制される。さらに、これらの計量装置および導管には、不活性内部コーティングが設けられて、呼気またはオフガス化VOCがそれらの内部表面に付着する確率を低減し、それによって、以前に受けた呼気およびオフガス化VOC
による呼気試料の汚染の確率をさらに低減する。
A hygrometer 52 , a capnometer 56 , and a flow meter 60 are all positioned along an exhaust conduit 48 remote from the exhaled intake conduit 44 . These metering devices are capable of off-gassing VOCs. In addition, these metering devices can become contaminated by exhaled breath from a previously exhaled person. By placing these metering devices along the exhaust conduit 48, exhaled air flows along the exhaust conduit 48 away from the direct path along the exhaled intake conduit 44, thereby reducing contamination by other exhaled or off-gassed VOCs. be done. In addition, these metering devices and conduits are provided with inert internal coatings to reduce the probability of exhaled or off-gassed VOCs adhering to their internal surfaces, thereby reducing previously received exhaled and off-gassed VOCs.
further reduce the probability of contamination of breath samples by

受けた呼気の一部を、湿度計52、カプノメータ56、および流量計60がそれに沿って配置されている排気導管48に沿って移動させることによって、全体的に概ね制限のない呼気吐出量が測定され得る。この呼気吐出量は、流量計60によって測定された流量に、ピストン108の位置の作動速度に基づいて測定されたキャビティ104の容積増加率を加えたものに等しい。そして、この呼気吐出量を用いて、キャビティ104の容積をどの程度の速さで増加させるかを判断することができる。キャビティ104の容積の増加速度を測定された呼気吐出量未満に保つことによって、呼気の一部は常に排気導管48の下を移動し、総合的呼気吐出量の継続的な監視を可能にする。 A generally generally unrestricted exhalation rate is measured by moving a portion of the received exhaled air along exhaust conduit 48 along which hygrometer 52, capnometer 56, and flow meter 60 are disposed. can be This expiratory volume is equal to the flow rate measured by the flow meter 60 plus the rate of volume increase of the cavity 104 as measured based on the actuation speed of the piston 108 position. This exhaled volume can then be used to determine how quickly to increase the volume of cavity 104 . By keeping the rate of increase in the volume of cavity 104 below the measured exhalation volume, some exhaled air will always travel under exhaust conduit 48, allowing continuous monitoring of total exhalation volume.

総合的呼気吐出量の80%というこの比率は、人の吐出量が急速に低下した場合、呼気吐出量を超える可能性がほとんどなく、キャビティ104の容積増加率をわずかなラグで調整できるように、反応時間バッファを余裕をもって選択された。キャビティ104の容積増加率が人の呼気吐出量を超える場合、システム内の圧力差は、人から不自然に呼気を引き込み、それは望ましくない結果となり得、排気導管アウトレット68を介して周囲空気を引き込む可能性がある。 This ratio of 80% of total exhaled volume is such that if a person's exhaled volume drops rapidly, it is unlikely that expiratory volume will be exceeded, and the volume increase rate of cavity 104 can be adjusted with a small lag. , the reaction time buffer was chosen with margin. If the volume growth rate of cavity 104 exceeds the person's exhaled volume, the pressure differential in the system will unnaturally draw exhaled air from the person, which can have undesirable consequences, drawing ambient air through the exhaust conduit outlet 68. there is a possibility.

総合的吐出量に関する情報は、ディスプレイ150で人180に提示され、人180が目標範囲内または少なくとも閾値速度で吐出するように促すことができる。 Information regarding the overall dispense rate may be presented to the person 180 on the display 150 to encourage the person 180 to dispense within the target range or at least at the threshold velocity.

人180が、閾値25リットル/分まで吐出量を増加させた場合、ピストン108は、コントローラによって、吐出された呼気の80%がキャビティ104内に採取されるようにキャビティ104の容積を増加させるように移動するように作動される。 When the person 180 increases exhaled volume to the threshold of 25 liters/minute, the piston 108 is instructed by the controller to increase the volume of the cavity 104 so that 80% of exhaled breath is collected in the cavity 104. is actuated to move to

人180が吐出量を減少させた場合、ピストン速度は、キャビティ104の容積変化が常に吐出量未満であるように調整され、流量計ルートを介して空気が引き込まれず、流量計60を介して呼気の流量を計量できることを確実にする。 If the person 180 reduces the delivery rate, the piston velocity is adjusted such that the volume change in the cavity 104 is always less than the delivery rate, no air is drawn through the flow meter route, and exhalation is exhaled through the flow meter 60. ensure that it is possible to meter the flow rate of

流量計60で検出された流量が流量終端範囲に入ると、ピストン108の移動が停止され、ピストン室100での呼気の採取が停止される。本実施形態における流量終端範囲は、無限下限から1分間に2リットルの呼気までである。 When the flow detected by the flow meter 60 enters the flow end range, the movement of the piston 108 is stopped and the collection of exhaled breath in the piston chamber 100 is stopped. The flow end range in this embodiment is from a lower limit of infinity to 2 liters of exhalation per minute.

人180は、ピストン室100の全体を満たすだけの呼気を有していない場合がある。したがって、吐出量がある値より低下したことを流量計60が報告すると、ピストン108の移動、ひいては呼気の採取が停止される。 A person 180 may not have enough exhaled breath to fill the entire piston chamber 100 . Therefore, when the flow meter 60 reports that the exhaled volume has fallen below a certain value, the movement of the piston 108 and thus the collection of exhaled breath is stopped.

次に、コントローラ148は、システムをプライミングするための目標体積が採取されたかどうかを判断する(228)。呼気試料採取装置20は、システムをプライミングするために1リットルの呼気を採取する。目標体積である1リットルより少ない呼気が採取された場合、コントローラ147は、216において呼気試料採取装置20を制御して、呼気事前採取を実行する。 Controller 148 then determines whether the target volume for priming the system has been sampled (228). The breath sampler 20 collects 1 liter of breath to prime the system. If less than the target volume of 1 liter of breath has been collected, controller 147 controls breath sampling device 20 at 216 to perform a breath pre-sampling.

代わりに、228において、システムをプライミングするのに十分な呼気が採取されたと判断された場合、図4Gに示されるように、採取された呼気を使用してシステムをプライミングする(232)。コントローラ184は、呼気採取バルブ80を閉じるように指示し、バイパスバルブ128およびアウトレットバルブ132を開くように指示する。さらに、ピストンモータ112は、ピストン108をピストン室100内へと駆動するように指示し、それによってキャビティ104の容積を減少させる。キャビティ104の容積が減少するにつれて(すなわち、容積減少率)、キャビティ104に含まれる呼気は、呼
気採取導管84、チューブインレットマニホールド116、チューブアウトレットマニホールド140、バイパス導管124、およびアウトレット136を通って推進される。これにより、これらの導管は、人180の採取された呼気でプライミングされる。
Alternatively, if it is determined at 228 that enough breath has been sampled to prime the system, then the sampled breath is used to prime the system (232), as shown in FIG. 4G. Controller 184 directs exhaled breath collection valve 80 to close and directs bypass valve 128 and outlet valve 132 to open. Additionally, piston motor 112 directs piston 108 to drive into piston chamber 100 , thereby decreasing the volume of cavity 104 . As the volume of cavity 104 decreases (ie, volume reduction rate), exhaled air contained in cavity 104 is propelled through exhaled breath collection conduit 84 , tube inlet manifold 116 , tube outlet manifold 140 , bypass conduit 124 , and outlet 136 . be done. These conduits are thereby primed with the sampled breath of the person 180 .

捕捉導管系統82をプライミングすると、216から228で同じ一般的なアプローチを用いて、呼気が再び採取される。すなわち、呼気事前採取が再び行われる(240)。呼気事前採取の間、コントローラ148は、呼気吐出基準が満たされているかどうかを判断する(244)。満たされていれば、図4Hに示されるように、呼気が採取される(248)。 Once the capture conduit system 82 is primed, exhaled air is again sampled using the same general approach at 216-228. That is, breath pre-collection is performed again (240). During breath pre-collection, controller 148 determines whether exhalation criteria are met (244). If so, an exhaled breath is collected (248), as shown in FIG. 4H.

次に、吸着のための呼気の目標体積が採取されたか、またはピストン室100が満杯であるかどうかが判断される(252)。吸着剤チューブ(複数可)152に吸着させるための呼気の目標体積がまだ採取されていない場合、およびピストン室100が満杯でない場合、240における呼気事前採取から開始して、さらなる呼気が再び採取される。人180は、もう一度呼吸を行うように指示される。 Next, it is determined whether the target volume of exhaled breath for adsorption has been sampled or whether the piston chamber 100 is full (252). If the target volume of exhaled breath for adsorption onto the sorbent tube(s) 152 has not yet been collected, and if the piston chamber 100 is not full, then additional exhaled breath is recollected starting from the exhaled pre-collection at 240. be. Person 180 is instructed to take another breath.

代わりに、252において、呼気の目標体積が採取されたこと、またはピストン室100が満杯であることが判断された場合、呼気は、吸着剤チューブ152の第2の部分集合を通して流される(256)。図4Iは、ピストン室100が呼気で満たされたことを示す。コントローラ148は、吐出された呼気を受けるときとは非同期に、容器から吸着剤チューブ152の部分集合への呼気の少なくとも一部の流れを制御するように構成される。すなわち、容器から吸着剤チューブ152の部分集合への呼気の流れは、呼気を受けた後に発生しなければならないこととは別に、吐出された呼気を受けるタイミングとは無関係に実行され得る。第2の部分集合は、呼気試料採取装置20に接続された吸着剤チューブ152のうち、周囲空気と吸着していない任意の数の吸着剤チューブ152であり得る。導管をプライミングした後で、機械が満杯ピストン室分の呼気を採取すると、コントローラ148は、呼気採取バルブ80を閉じ、チューブインレットバルブ120のそれぞれを制御して、チューブインレットバルブ120をそれらの以前に閉じた状態または開いた状態のままにするか、チューブインレットバルブ120のそれぞれを開閉して、呼気のうち少なくとも一部が流される吸着剤チューブ152の部分集合を選択する。本実施形態では、コントローラ148は、試料が吸着される吸着剤チューブ152について、チューブインレットバルブ120およびチューブアウトレットバルブ144のうちの対応する1つを開くとともに、アウトレットバルブ132を開く。ピストン108は、コントローラ148によって、選択された吸着剤チューブ152を通して呼気を押し出す所定の速度で、そこにある呼気を緩慢に移動させるように制御される。 Alternatively, if it is determined at 252 that the target volume of exhaled breath has been taken or that the piston chamber 100 is full, exhaled breath is flowed through a second subset of sorbent tubes 152 (256). . FIG. 4I shows that the piston chamber 100 has been filled with exhaled air. Controller 148 is configured to control the flow of at least a portion of exhaled air from the reservoir to the subset of sorbent tubes 152 asynchronously with respect to when exhaled exhaled air is received. That is, the flow of exhaled air from the reservoir to the subset of sorbent tubes 152 can be performed independently of the timing of receiving an exhaled breath, apart from having to occur after receiving exhaled breath. A second subset may be any number of sorbent tubes 152 connected to breath sampling device 20 that are not adsorbed with ambient air. After priming the conduit, when the machine has collected a full piston chamber's worth of breath, the controller 148 closes the breath collection valve 80 and controls each of the tube inlet valves 120 to open the tube inlet valves 120 to their previous positions. Each of the tube inlet valves 120 may be left closed or open, or opened or closed to select a subset of sorbent tubes 152 through which at least a portion of the exhaled gas is flowed. In this embodiment, the controller 148 opens the corresponding one of the tube inlet valve 120 and the tube outlet valve 144 and the outlet valve 132 for the sorbent tube 152 on which the sample is adsorbed. Piston 108 is controlled by controller 148 to slowly move exhaled air thereat at a predetermined rate to push the exhaled air through the selected sorbent tube 152 .

呼気が吸着剤チューブ152の第2の部分集合を通して流されているとき、空気は、内部の結露を減らすために、事前採取導管系統46を通して同時に流される(260)。特に、コントローラ148は、ポンプ72をオンにして、マウスピース36および排気導管アウトレット68から、排気導管48を通して周囲空気を引き込み、ラインからの結露を緩和するのを補助するよう制御する。計量装置は、非常に湿度の高い条件下では最適に機能しないので、ポンプ72は、排気導管48内の結露/湿度を下げるように作用する。ポンプ72が作動すると、湿度計52を介して湿度レベルが監視される。 As exhaled air is being flowed through the second subset of sorbent tubes 152, air is concurrently flowed through the pre-collection conduit system 46 to reduce internal condensation (260). Specifically, controller 148 controls pump 72 to turn on to draw ambient air from mouthpiece 36 and exhaust conduit outlet 68 through exhaust conduit 48 to help relieve condensation from the lines. Pump 72 acts to reduce the condensation/humidity within exhaust conduit 48 as the metering device does not function optimally under very humid conditions. The humidity level is monitored via the hygrometer 52 when the pump 72 is activated.

図6は、湿度計52によって検出される湿度レベルの典型的な経時的グラフを示す。ポンプ72がtでオンにされる前では、湿度は第1のレベルhにある。透明なマウスピース36に高レベルの結露が観察され得る。ポンプ72がオンにされた後は、湿度が経時的に低下するため、湿度の変化率は負である。時刻tにおいて湿度レベルの変化率が変化率目標範囲内にあるとき、コントローラ148は、事前採取導管系統46に結露が比較的なく、ポンプ72の運転を継続しても比較的価値が少ないと判断されるため、ポンプ7
2の運転を終了させる。この湿度レベル変化率目標範囲は、本実施形態では、毎秒-0.05%相対湿度~毎秒0%相対湿度であるが、他のシナリオでは変化させることが可能である。このようにして、呼気試料採取装置20は、それ以外はアイドルな時間中にメンテナンスを行うことができる。他の実施形態では、この結露低減段階は、湿度レベルが、ゼロから周囲空気の湿度レベルまでの湿度レベル目標値範囲外にあることに基づいて二次外部湿度計の使用を介して実行され得る。
FIG. 6 shows a typical graph of humidity levels detected by hygrometer 52 over time. The humidity is at a first level h1 before the pump 72 is turned on at t1 . A high level of condensation can be observed on the clear mouthpiece 36 . After the pump 72 is turned on, the rate of change of humidity is negative because the humidity decreases over time. When the rate of change of the humidity level is within the rate of change target range at time t2 , the controller 148 determines that the pre-sampling conduit system 46 is relatively free of condensation and that there is relatively little value in continuing to operate the pump 72. Pump 7
End the operation of 2. This humidity level change rate target range is from -0.05% relative humidity per second to 0% relative humidity per second in this embodiment, but can vary in other scenarios. In this way, the breath sampling device 20 can perform maintenance during otherwise idle times. In other embodiments, this condensation reduction step may be performed through the use of a secondary external hygrometer based on the humidity level being outside the humidity level target range of zero to the ambient air humidity level. .

呼気が吸着剤チューブ152を通して流される速度は、1分間に500ミリリットルである。吸着剤チューブ152の漏出容量は、吸着剤流量に影響されることが分かっている。漏出容量は、試料の半分が吸着剤チューブ152に捕捉され、残りの半分が吸着剤チューブ152の反対側に流れ込む容量である。漏出容量では、吸着剤チューブ152内の吸着剤は、分子が捕捉されるのと同様に分子が通過しやすいように、十分な表面が使用されている点にある。吸着剤チューブ152を通過する呼気の流量を増加させると、漏出容量が減少する。これにより、捕捉された試料は、より重い分子に偏り、より小さい分子は少なくなる。吸着剤チューブ152を通る呼気の流量を制御することにより、特定の分子に対する吸着率を制御することができる。 The rate at which exhaled air is flowed through sorbent tube 152 is 500 milliliters per minute. It has been found that the leakage capacity of the adsorbent tube 152 is affected by the adsorbent flow rate. The breakthrough volume is the volume in which half of the sample is trapped in the sorbent tube 152 and the other half flows into the opposite side of the sorbent tube 152 . At breakthrough capacity, the sorbent in sorbent tube 152 is such that sufficient surface area is used to facilitate passage of molecules as well as trapping of molecules. Increasing the exhaled air flow rate through the sorbent tube 152 reduces the leakage volume. This biases the trapped sample towards heavier molecules and less towards smaller molecules. By controlling the flow rate of exhaled air through adsorbent tube 152, the adsorption rate for a particular molecule can be controlled.

次に、目標体積が吸着剤チューブ152の部分集合を通して流されたかどうかが判断される(264)。所望量の呼気が未だ吸着剤チューブ152の部分集合を通して流されていない場合、方法200は240に戻り、ここで、吸着剤チューブ152の部分集合を通して流すために、より多くの呼気が採取される。 It is then determined whether the target volume has been flowed through the subset of sorbent tubes 152 (264). If the desired amount of exhaled air has not yet been flowed through the subset of sorbent tubes 152, the method 200 returns to 240 where more exhaled air is collected for flow through the subset of sorbent tubes 152. .

現在選択されている吸着剤チューブ152を通して目標体積が流されたと判断すると、コントローラ148は、チューブインレットおよびアウトレットバルブ120、144を介して吸着剤チューブ152を通して呼気を流すことを終了し、吸着剤チューブ152のうち別の吸着剤チューブを通して呼気を流すことを開始できる。 Upon determining that the target volume has been flowed through the currently selected sorbent tube 152, the controller 148 terminates the flow of exhaled air through the sorbent tube 152 via the tube inlet and outlet valves 120, 144 and closes the sorbent tube. Out of 152 exhaled air can begin to flow through another sorbent tube.

呼気試料採取装置20は、周囲空気および呼気試料用の吸着剤チューブの異なるサイズの部分集合を選択するように構成され得る。好ましい一実施形態では、2本の吸着剤チューブ分の周囲空気試料および2本の吸着剤チューブ分の呼気試料が採取される。他の実施形態では、周囲空気は採取されなくてもよい。 The breath sampling device 20 may be configured to select different size subsets of sorbent tubes for ambient air and breath samples. In a preferred embodiment, two sorbent tubes of ambient air samples and two sorbent tubes of breath samples are collected. In other embodiments, ambient air may not be sampled.

明示的に図示してはいないが、コントローラ148は、バルブ、湿度計52、カプノメータ56、流量計60、ポンプ72、ピストンモータ112、および呼気試料採取装置20の他の構成要素のそれぞれに接続されていることが理解されよう。 Although not explicitly shown, controller 148 is connected to each of the valves, hygrometer 52, capnometer 56, flow meter 60, pump 72, piston motor 112, and other components of breath sampling device 20. It should be understood that

他の実施形態では、制御可能な容積を有する容器は、制御可能な容積を有するキャビティを提供するための任意の他の構造であってもよい。例えば、1つの特定の実施形態では、容器は蛇腹状の構造を含み得る。 In other embodiments, the controllable volume container may be any other structure for providing a controllable volume cavity. For example, in one particular embodiment, the container can include an accordion-like structure.

図7Aは、別の実施形態による呼気試料採取装置300を示す。呼気試料採取装置300は、呼気試料採取装置300が、双方向ポンプ304と、ピストン室100およびピストン108の代わりに、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308を含む容器とを用いることを除いて、図1および4A~4Iの呼気試料採取装置20と同様である。少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308は双方向ポンプ304に固定され、双方向ポンプ304のほうは呼気採取導管84に固定される。 FIG. 7A shows a breath sampling device 300 according to another embodiment. Breath sampling device 300 recognizes that breath sampling device 300 employs bi-directional pump 304 and a container that includes at least partially flexible collapsible receptacle 308 in place of piston chamber 100 and piston 108. It is similar to the breath sampling device 20 of FIGS. 1 and 4A-4I except that it is similar to FIG. An at least partially flexible collapsible receptacle 308 is secured to bidirectional pump 304 , which in turn is secured to exhaled breath collection conduit 84 .

この実施形態では、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308は、高い引張特性を有する非常に可撓性の材料であるポリフッ化ビニル製の袋である。ポリフッ化ビニルは、不透過性ではないが、この用途では、その性能に大きな影響を与えない、好
適に低い透過性を有している。さらに、ポリフッ化ビニルは比較的不活性である。他の好適に可撓性の、比較的非多孔性の、比較的不活性な材料が、他の実施形態において追加的または代替的に使用され得る。さらに、レセプタクルは、非可撓性部分をも含み得る。
In this embodiment, the at least partially flexible collapsible receptacle 308 is a bag made of polyvinyl fluoride, a highly flexible material with high tensile properties. Polyvinyl fluoride is not impermeable, but has a suitably low permeability which does not significantly affect its performance in this application. Additionally, polyvinyl fluoride is relatively inert. Other suitably flexible, relatively non-porous, relatively inert materials may additionally or alternatively be used in other embodiments. Additionally, the receptacle may also include an inflexible portion.

少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308は、その中の流体の量によって規定される容積を有する内部キャビティを有する。図7Aにおいて、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308は、内部に実質的に呼気または周囲空気を有さず、したがって、キャビティは実質的に容積を有さないことが示されている。この折り畳まれた状態において、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308は、梱包を容易にするために圧縮され得る。 At least partially flexible collapsible receptacle 308 has an internal cavity having a volume defined by the amount of fluid therein. In FIG. 7A, the at least partially flexible collapsible receptacle 308 is shown to have substantially no exhaled air or ambient air therein, and thus the cavity has substantially no volume. . In this folded state, the at least partially flexible folding receptacle 308 can be compressed to facilitate packaging.

双方向ポンプ304は、制御可能な流量を有し、呼気および/または周囲空気を両方向に流す。双方向ポンプ304はコントローラ148によって制御可能であり、呼気採取導管系統82から少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308に呼気および/または周囲空気を引き込み、また、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308から呼気採取導管系統82に呼気および/または周囲空気を引き込む。したがって、コントローラ148は、双方向ポンプ304を制御することができ、その結果、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308を制御して、ピストン室100、ピストンモータ112、およびピストン108と同じ一般的な機能性を提供できる。すなわち、コントローラ148は、ポンプの操作を通じて、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308の容積を制御できる。 Bi-directional pump 304 has a controllable flow rate and allows exhaled and/or ambient air to flow in both directions. A bi-directional pump 304 is controllable by controller 148 to draw exhaled air and/or ambient air from exhaled breath collection conduit system 82 into an at least partially flexible collapsible receptacle 308 and an at least partially flexible collapsible receptacle 308 . The exhaled air and/or ambient air is drawn into the exhaled air collection conduit system 82 from the collapsible receptacle 308 . Accordingly, the controller 148 can control the bi-directional pump 304 and, consequently, the at least partially flexible collapsible receptacle 308 to provide the same power as the piston chamber 100 , the piston motor 112 and the piston 108 . Can provide general functionality. That is, the controller 148 can control the volume of the at least partially flexible collapsible receptacle 308 through operation of the pump.

図7Bは、双方向ポンプ304がそこに呼気および/または周囲空気を引き込み、したがって、少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308のキャビティおよび少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308自体を拡張した後の少なくとも部分的に可撓性の折り畳み式レセプタクル308を示す。 FIG. 7B illustrates that the bi-directional pump 304 draws exhaled air and/or ambient air into it, thus removing the cavity of the at least partially flexible collapsible receptacle 308 and the at least partially flexible collapsible receptacle 308 itself. 4 shows at least partially flexible collapsible receptacle 308 after expansion.

呼気試料採取装置300は、ディスプレイの代わりに、LED312の形態の光学素子のアレイと、音声スピーカー316を有する点でも異なる。流量通知は、LED312を介してユーザに提示され得る。例えば、LED312のアレイは、赤色LED、黄色LED、緑色LED、黄色LED、および赤色LEDのシーケンスを含み得る。呼気入力インターフェース24を通る呼気の流量が低すぎる場合、対応する赤色または黄色LEDを点灯させることができる。呼気入力インターフェース24を通る呼気の流量が満足のいくものである場合、緑色LEDを点灯させることができる。同様に、呼気入力インターフェース24を通る呼気の流量が高すぎる場合、対応する第2の赤色または黄色のLEDを点灯させることができる。このようにして、人は、自分の呼気流量が目標流量とどのように比較されるかを視覚的に示され得る。他の実施形態では、他のタイプの光学素子が採用され得る。 Breath sampling device 300 also differs in that instead of a display, it has an array of optical elements in the form of LEDs 312 and an audio speaker 316 . Flow notifications may be presented to the user via LEDs 312 . For example, the array of LEDs 312 may include a sequence of red LEDs, yellow LEDs, green LEDs, yellow LEDs, and red LEDs. If the flow rate of exhaled breath through the exhaled breath input interface 24 is too low, a corresponding red or yellow LED can be illuminated. If the flow of exhaled air through the exhaled breath input interface 24 is satisfactory, the green LED can be illuminated. Similarly, if the flow rate of exhaled breath through the exhaled breath input interface 24 is too high, a corresponding second red or yellow LED can be illuminated. In this way, the person can be visually shown how their expiratory flow rate compares to the target flow rate. In other embodiments, other types of optical elements may be employed.

音声スピーカー316は、同様の方法で使用することができ、流量通知は、異なる周波数のクリック、異なる周波数の音、異なる音などによって提供される。 Audio speaker 316 can be used in a similar manner, with flow notifications provided by different frequency clicks, different frequency sounds, different sounds, and the like.

図8は、さらなる実施形態に係る呼気試料採取装置400を示す。この実施形態では、流量計60は呼気取込導管44に沿って配置される。したがって、流量計60は、呼気吸込導管44に沿って、全吐出呼気量を測定する。呼気採取の間、コントローラ148は、キャビティ104の容積変化率が流量計60によって測定された流量の割合に設定されるように、ピストンモータ112を制御してピストン108を作動させることができる。好ましい実施形態では、キャビティ104の容積変化率は、呼気採取中に流量計60によって測定される流量の80%に設定される。余分な呼気は、排気導管48に沿って流れ、排気導管アウトレット68から出る。 FIG. 8 shows a breath sampling device 400 according to a further embodiment. In this embodiment, flow meter 60 is positioned along exhaled intake conduit 44 . The flow meter 60 thus measures the total exhaled breath volume along the inspiration conduit 44 . During breath collection, controller 148 can control piston motor 112 to actuate piston 108 such that the rate of volume change of cavity 104 is set to the rate of flow measured by flow meter 60 . In a preferred embodiment, the volume change rate of cavity 104 is set at 80% of the flow measured by flow meter 60 during exhaled breath collection. Excess exhaled air flows along exhaust conduit 48 and exits exhaust conduit outlet 68 .

上述の実施形態では、呼気中の二酸化炭素のレベルを測定するためにカプノメータが採用されているが、他の実施形態では、肺胞呼気が検出されているときに示すことができるものなど、呼気中の他の成分のレベルを測定するために他のタイプの計量装置が採用され得る。これらの計量装置は、これらの他の成分のレベルおよびこれらのレベルの変化率を検出することで、肺胞呼気が検出されているときを判断できる。例えば、計量装置は、呼気中の酸素レベルを測定し、酸素レベルの変化が、変化率最大閾値を有する変化率目標範囲内に収まったことを検出すると、肺胞呼気が現在検出されていると判断できる。 While in the above-described embodiments a capnometer is employed to measure the level of carbon dioxide in exhaled breath, other embodiments employ exhaled gas, such as what can be indicated when alveolar exhalation is being detected. Other types of metering devices may be employed to measure the levels of other ingredients therein. By detecting the levels of these other components and the rate of change of these levels, these metering devices can determine when alveolar exhalation is being detected. For example, the metering device measures the oxygen level in exhaled breath and detects that the change in oxygen level falls within a target rate of change range with a maximum rate of change threshold, indicating that alveolar exhalation is currently being detected. I can judge.

他の実施形態では、吸着剤チューブとは別に、他のタイプの呼気試料貯留装置が採用され得る。例えば、固相マイクロ抽出(「SPME」)繊維が、呼気試料を貯留するために代替的に使用され得る。他の例はシリカゲルである。さらに他の例は、可視表示をもたらす化学反応(例えば、ドライアライト(Drierite)は湿気の存在下で紫色に変わる)や、後でより簡単に分析できる副産物化学物質を生成する粉末である。当業者には、他のタイプの呼気試料貯留装置が思い浮かぶであろう。 In other embodiments, other types of breath sample reservoirs may be employed apart from sorbent tubes. For example, solid-phase microextraction (“SPME”) fibers can alternatively be used to store exhaled breath samples. Another example is silica gel. Still other examples are chemical reactions that provide a visible indication (eg, Drierite turns purple in the presence of moisture) or powders that produce by-product chemicals that can be more easily analyzed later. Other types of breath sample storage devices will occur to those skilled in the art.

容器の容積は、他の方式で機械的に制御され得る。1つの特定の実施形態では、容器は、膨張および収縮するように作動され得る蛇腹を含み得る。 The volume of the container can be controlled mechanically in other ways. In one particular embodiment, the container can include bellows that can be actuated to expand and contract.

上記で特定の利点を列挙したが、様々な実施形態は、列挙した利点のいくつかを含んでもよく、全く含まなくてもよく、またはすべてを含んでもよい。 Although certain advantages have been listed above, various embodiments may include some, none, or all of the listed advantages.

当業者は、さらに多くの代替的な実施および修正が可能であること、および上記の例は1つ以上の実施の例示に過ぎないことを理解するであろう。したがって、その範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。 Those skilled in the art will appreciate that many more alternative implementations and modifications are possible and that the above examples are merely illustrative of one or more implementations. Accordingly, the scope is to be limited only by the claims appended hereto.

20 呼気試料採取装置
24 呼気入力インターフェース
36 マウスピース
40 呼気吸込端
44 呼気吸込導管
46 事前採取導管系統
48 排気導管
52 湿度計
56 カプノメータ
60 流量計
64 低圧抵抗部
68 排気導管アウトレット
72 ポンプ
76 ポンプ導管
80 呼気採取バルブ
82 捕捉導管系統
84 呼気採取導管
88 吸込バルブ
92 周囲空気インレット
96 エアフィルタ
100 ピストン室
104 キャビティ
108 ピストン
112 ピストンモータ
116 チューブインレットマニホールド
120 チューブインレットバルブ
124 バイパス導管
128 バイパスバルブ
132 アウトレットバルブ
136 アウトレット
140 チューブアウトレットマニホールド
144 チューブアウトレットバルブ
148 コントローラ
150 ディスプレイ
152 吸着剤チューブ
156 ステンレス鋼ケーシング
160 開口部
164 受端
168 泡沫分離器
172 吸着材
176 泡沫分離器
180 人
200 方法
204 周囲空気を引き込む
208 フラッシング装置
212 フラッシングを繰り返すか?
213 吸着剤チューブを装填する
214 周囲空気を引き込む
215 吸着剤チューブの第1の部分集合を通して空気を流す
216 呼気事前採取
220 呼気吐出基準を満たしたか?
224 呼気を採取してシステムをプライミングする
228 目標体積?
232 採取した呼気でシステムをプライミングする
236 吸着剤チューブを装填する
240 呼気事前採取
244 呼気吐出基準を満たした
248 呼気を採取する
252 目標体積または容器が満杯であるか?
256 呼気を吸着剤チューブ(複数可)を通して流す
260 空気を事前採取導管系統を通して流して結露を減らす
264 目標体積?
300 呼気試料採取装置
304 双方向ポンプ
308 可撓性の折り畳み式レセプタクル
312 LED
316 スピーカー
20 breath sampler 24 breath input interface 36 mouthpiece 40 breath intake end 44 breath intake conduit 46 pre-collection conduit system 48 exhaust conduit 52 hygrometer 56 capnometer 60 flow meter 64 low pressure resistance section 68 exhaust conduit outlet 72 pump 76 pump conduit 80 Exhaled breath collection valve 82 Capture conduit system 84 Exhaled collection conduit 88 Intake valve 92 Ambient air inlet 96 Air filter 100 Piston chamber 104 Cavity 108 Piston 112 Piston motor 116 Tube inlet manifold 120 Tube inlet valve 124 Bypass conduit 128 Bypass valve 132 Outlet valve 136 Outlet 140 tube outlet manifold 144 tube outlet valve 148 controller 150 display 152 adsorbent tube 156 stainless steel casing 160 opening 164 receiving end 168 foam separator 172 adsorbent 176 foam separator 180 person 200 method 204 drawing ambient air 208 flushing device 212 repeat flushing?
213 Load sorbent tubes 214 Draw ambient air 215 Flow air through first subset of sorbent tubes 216 Exhale pre-collection 220 Expiratory criteria met?
224 Collect breath to prime system 228 Target volume?
232 Prime system with collected breath 236 Load sorbent tube 240 Breath pre-collection 244 Exhalation criteria met 248 Collect breath 252 Is target volume or container full?
256 Flow expired air through sorbent tube(s) 260 Flow air through pre-collection conduit system to reduce condensation 264 Target volume?
300 breath sampler 304 bi-directional pump 308 flexible collapsible receptacle 312 LED
316 speaker

Claims (10)

呼気試料の採取装置であって、
吐出された呼気を受けるように構成された呼気入力インターフェースと、
前記呼気入力インターフェースに接続される第1の導管系統と、
前記呼気入力インターフェースと呼気採取系統との間に延在する前記第1の導管系統の呼気吸込導管を介して前記呼気入力インターフェースに接続された少なくとも1つの呼気試料貯留装置であって、前記呼気の少なくとも一部を捕捉するように構成された少なくとも1つの呼気試料貯留装置と、
少なくとも1つの特性を測定するための少なくとも1つの計量装置であって、前記呼気吸込導管から分岐する前記第1の導管系統の排気導管に沿って配置されている少なくとも1つの計量装置と、を備えた装置。
A breath sample collection device comprising:
a breath input interface configured to receive exhaled breath;
a first conduit system connected to the exhalation input interface;
at least one breath sample reservoir connected to the breath input interface via a breath intake conduit of the first conduit system extending between the breath input interface and a breath collection system, at least one breath sample reservoir configured to capture at least a portion;
at least one metering device for measuring at least one characteristic, the at least one metering device being positioned along an exhaust conduit of the first conduit system branching from the expiratory intake conduit. device.
前記少なくとも1つの計量装置は、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿った前記吐出された呼気の流量を測定する流量計を含む、請求項1に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, wherein said at least one metering device comprises a flow meter for measuring flow of said exhaled breath along said exhaust conduit of said first conduit system. 前記少なくとも1つの計量装置は、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置されて前記吐出された呼気の二酸化炭素レベルを測定するカプノメータを含む、請求項1に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, wherein the at least one metering device comprises a capnometer positioned along the exhaust conduit of the first conduit system to measure carbon dioxide levels in the exhaled breath. 前記少なくとも1つの計量装置は、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置されて吐出導管内の湿度レベルを測定する湿度計を含む、請求項1に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, wherein said at least one metering device comprises a hygrometer positioned along said exhaust conduit of said first conduit system to measure humidity levels within a discharge conduit. さらに、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置されて前記排気導管を通して空気を流すポンプを備えている、請求項1に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, further comprising a pump disposed along said exhaust conduit of said first system of conduits for flowing air through said exhaust conduit. 呼気試料の採取方法であって、
吐出された呼気を、呼気入力インターフェースを介して受けるステップを含み、
前記呼気入力インターフェースに第1の導管系統が接続されており、
前記呼気入力インターフェースと呼気採取系統との間に延在する第1の導管系統の呼気吸込導管を介して前記呼気入力インターフェースに接続された前記呼気採取系統を介して呼気を捕捉するステップと、
前記排気導管に沿って配置された少なくとも1つの計量装置を介して、前記呼気吸込導管から分岐する前記第1の導管系統の排気導管に沿って少なくとも1つの特性を測定するステップと、を含む方法。
A method of collecting a breath sample, comprising:
receiving exhaled breath via the breath input interface;
a first conduit system connected to the exhalation input interface;
capturing exhaled air through the exhaled breath input interface connected to the exhaled breath input interface via an exhaled intake conduit of a first conduit system extending between the exhaled breath input interface and the exhaled breath collection system;
measuring at least one characteristic along an exhaust conduit of said first conduit system branching from said exhalation intake conduit via at least one metering device positioned along said exhaust conduit. .
前記少なくとも1つの計量装置が流量計を含み、前記少なくとも1つの特性が、前記排気導管に沿った前記吐出された呼気の流量を含む、請求項6に記載の方法。 7. The method of claim 6, wherein the at least one metering device comprises a flow meter and the at least one characteristic comprises flow rate of the exhaled breath along the exhaust conduit. 前記少なくとも1つの計量装置がカプノメータを含み、前記少なくとも1つの特性が、前記吐出された呼気の二酸化炭素レベルを含む、請求項6に記載の方法。 7. The method of claim 6, wherein said at least one metering device comprises a capnometer and said at least one characteristic comprises carbon dioxide level of said exhaled breath. さらに、前記第1の導管系統の前記排気導管に沿って配置された湿度計を介して前記排気導管に沿った湿度レベルを測定するステップを含む、請求項6に記載の方法。 7. The method of claim 6, further comprising measuring a humidity level along the exhaust conduit via a hygrometer positioned along the exhaust conduit of the first conduit system. さらに、前記排気導管に沿って配置されたポンプを介して前記排気導管を通して空気を流すステップを含む、請求項6に記載の方法。 7. The method of claim 6, further comprising flowing air through the exhaust conduit via a pump disposed along the exhaust conduit.
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