JP5289837B2 - 生体由来ガス成分分析装置及び疾病判定支援装置 - Google Patents
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Description
図9は、従来の生体由来ガス(呼気)のガス採取装置の構成を示す図であって、口及び鼻孔を覆う呼気採取マスク11と、この呼気採取マスク11に清浄な空気を供給する清浄空気供給手段12と、この清浄空気供給手段12と呼気採取マスク11とを連通する清浄空気用流路13と、呼気採取マスク11内の空気を呼気分析装置N側に導く呼気用流路14とを備えている。
「コンプレッサー;前記コンプレッサーに連結する複数のゼオライト充填槽入口二方切換バルブと、前記複数のゼオライト充填槽入口二方切換バルブのそれぞれに連結する複数のゼオライト充填槽と、前記複数のゼオライト充填槽のそれぞれに連結する複数のゼオライト充填槽出口チェックバルブとからなる酸素濃縮システム;前記コンプレッサーに連結する空気フィルターと、前記空気フィルターに連結する複数の高純度空気バルブからなる高純度空気システムとからなることを特徴とする酸素−高純度空気供給システム。」(請求項1)
また、前記第一及び第二トラップ手段は、当該トラップ手段に流入するガスに対して、少なくとも測定対象となる生体由来ガス成分を吸着させる物質を配置したことを特徴とする。
また、前記生体由来ガス混合手段は、被検者の生成物又は被検者の一部を前記第一トラップ手段を通過した大気中に曝すことによって生体由来ガス成分が混合されることを特徴とする。
また、前記第一トラップ手段は、第二トラップ手段を複数個接続した機能を有する構成であることを特徴とする。
図1において、1は入力ガスから不純物をトラップして除去し、入力ガスを純化する第一トラップ手段であり、2も、前記第一トラップ手段1と同じ原理で入力ガスから不純物をトラップして、不純物を抽出する第二トラップ手段である。
また、前記第二トラップ手段2の排気は装置外に排気され、当該第二トラップ手段2でトラップされた不純物をガスクロマトグラフ(GC)等のガス分析装置5で分析する。
図1の第一トラップ手段1,第二トラップ手段2及び一方向弁3,4で構成する部分を本発明では純化・濃縮装置と称する。
第一トラップ手段1及び第二トラップ手段2は、被検者の生体由来ガスの内、少なくともガス分析装置で分析する対象ガスをトラップできる原理で動作するものを使用する。
この状態では、大気に含まれる不純物(A),(B)及び(C)の内、(A)及び(B)は第一トラップ手段1でトラップされ、純化された大気は一方向弁3を介して、被検者の呼吸のために供給されて吸気される。
図3は、図1において、第一トラップ手段1を設けず、かつ被検者への呼気管6を遮断して、直接大気を第二トラップ手段2に送り、該第二トラップ手段によってトラップされた成分をガス分析装置5で分析した結果(クロマトグラム)を示す図である。
図3において、横軸は時間(sec)、縦軸は強さ(Intensity)(a.u)である。
図3をみると、大気中には、種々の不純物の成分がかなり存在していて、生体由来のガス成分を測定(分析)する際に、ノイズとして影響することが分かる。
図3の成分には、図2に示す不純物(A),及び(B)が含まれている。
図4でも、図3と同様に、横軸は時間(sec)、縦軸は強さ(Intensity)(a.u)である。
図4をみると、第一トラップ手段1で純化された大気中には、不純物の成分の強さが図3に比較してはるかに低く、生体由来ガスを測定(分析)する際にノイズとして影響が出ない程度にしか含まれていないことが分かる。
図4の成分には、図2に示す不純物(A),及び(B)の内、第一トラップ手段1で完全にはトラップ仕切れなかった成分が含まれている。
図5は、第一トラップ手段1で純化された大気で被検者が呼吸した呼気のクロマトグラムを示す図である。
図5でも、図4,図3と同様に、横軸は時間(sec)、縦軸は強さ(Intensity)(a.u)である。
図5をみると、被検者の呼気には、生体由来ガス成分である(A),及び(B)が含まれていることが分かる。
・分析装置:GC−2014(島津製作所)
・カラム:G−100、Df5nm40m(科学物質評価研究機構)
・検出器:水素炎イオン化検出器(FID)
・分析条件
キャリアガス:He 25ml/min
試料量:1ml
カラム温度:60℃、3min→+20℃/min→200℃、5min
図6の構成は、実質的には、図1と同様であるが、第一トラップ手段と第二トラップ手段の構成が若干相違している。
第一トラップ手段1と第二トラップ手段2は、不純物をトラップする原理は同じであるが、第一トラップ手段1が第二トラップ手段2の構成を複数段直列(図6では10段)に接続して構成されている点で相違している。
第一トラップ手段1を、第二トラップ手段2の構成を複数段直列に接続して構成することによって、大気中に含まれる不純物(A)及び(B)をトラップする機能(性能)をより高めて、被検者に供給される純化された大気の純化度をより高めることができるので、大気中の不純物の影響をより少なくすることが可能になる。
図6において、2−2は、第二トラップ手段2の詳細な構成例を示している。
図6の2−2では、第二トラップ手段として、ステンレスウールを詰めたステンレスパイプ(内径:4.1mm、長さ10cm)をドライアイス+フッ素系液体冷媒で冷却している。
また、1−2では、第一トラップ手段として、ステンレスウールを詰めたステンレスパイプ(内径:4.1mm、長さ100cm)をドライアイス+フッ素系液体冷媒で冷却している。
同図において、前述した構成要件と同じ構成は同一の符号を付し、その説明を省略する。
チャンバー9は、第二電磁弁10,第二ポンプ手段11,第二トラップ手段2を介して外部に連通している。
第一ポンプ手段7は、大気を第一トラップ手段1及び第一トラップ手段1で純化された大気をチャンバー9に圧送する機能を有し、第一電磁弁8は、第一トラップ手段1とチャンバー9とを連通する通路を開閉する機能を有する。
第二ポンプ手段11は、チャンバー9の大気を第二トラップ手段2に圧送する機能を有し、第二電磁弁10は、チャンバー9と第二ポンプ手段11とを連通する通路を開閉する機能を有する。
チャンバー9は、柔軟な材料から構成されており、内部に血液、尿等の被検者の生成物を置き、第一トラップ手段1によって純化された大気に曝すことができるようになっている。
その後、第一電磁弁8及び第二電磁弁10を閉じた状態で、被検者の生成物を純化した大気に所定時間曝す。
前述したように、チャンバー9は柔軟な材料により構成されているため、チャンバー9内の大気が排出されるにつれてチャンバー9が収縮し、チャンバー9内の大気がスムーズに第二トラップ手段2に送られる。
第二トラップ手段2でトラップされた生体由来ガス成分は、前述の説明と同様に、ガス分析装置5に与えられて、生体由来ガス成分の分析が実行される。
第一電磁弁8及び第二電磁弁10を閉じて、被検者の生成物を純化した大気に所定時間曝した後、第一電磁弁8及び第二電磁弁10を開き、第二ポンプ手段11を作動させて、チャンバー9内の大気を第二トラップ手段2に送って、生体由来ガス成分をトラップする。
前述したように、チャンバー9の大気の流入口と流出口とは離れているため、チャンバー9内の大気が、第一トラップ手段1からの純化大気により押し出されるようにスムーズに第二トラップ手段2に送られる。
生体由来ガス成分の検出、分析は、前述の血液、尿等と同様な方法で行う。
図8は、本発明の生体由来ガス成分の分析結果の1例を示す図である。図8(a)は被検者Aの分析結果であり、図8(b)は、被検者Bの分析結果である。
両者を対比すると、
・成分(1)は、被検者A及びBに共通する成分である。
・成分(2)は、被検者A及びBに共通する成分である。
・成分(3)は、被検者Bにおいて濃度の高い成分である。
・成分(4)は、被検者Bにおいて濃度の低い成分である。
・成分(5)は、被検者Bにのみ検出された成分である。
・例1:アセトン
糖尿病患者においては、呼気中のアセトン濃度が上昇する場合がある。(糖尿病によって、インスリンの分泌が減少すると体内でアセトンが生成され易くなる為)
・例2:直鎖炭化水素
呼気中の直鎖炭化水素(複数種類)の濃度パターンが肺がん患者において特有のパタ ーンを示すとの報告がある。
・例3:一酸化窒素
呼気中の一酸化窒素と気管支喘息等の気道炎症性疾患には相関があると言われてい る。(疾患があると増える)
2:第二トラップ手段
3:一方向弁
4:一方向弁
5:ガス分析装置(GC)
6:呼気管
7:第一ポンプ手段
8:第一電磁弁
9:チャンバー
10:第二電磁弁
11:第二ポンプ手段
Claims (7)
- 大気中に含まれる測定対象となるガス成分をトラップする第一トラップ手段と、
前記第一トラップ手段を通過して純化された大気と被検者の生体由来ガス成分とを混合して混合ガスにする生体由来ガス混合手段と、
前記第一トラップ手段と同じ原理で動作し、前記混合ガスに含まれる前記測定対象となるガス成分をトラップする第二トラップ手段と、
前記第二トラップ手段でトラップした、前記測定対象となるガス成分を分析するガス分析手段と、
前記第二トラップ手段を通過したガスを排気する排気手段とを含み、
前記第二トラップ手段を迂回して前記排気手段に至る通気路がないことを特徴とする生体由来ガス成分分析装置。 - 前記第一及び第二トラップ手段は、当該トラップ手段に流入するガスを冷却して液化又は固化させて、前記測定対象となるガス成分をトラップすることを特徴とする請求項1に記載の生体由来ガス成分分析装置。
- 前記第一及び第二トラップ手段は、当該トラップ手段に流入するガスに対して、前記測定対象となるガス成分を吸着させる物質を配置したことを特徴とする請求項1に記載の生体由来ガス成分分析装置。
- 前記生体由来ガス混合手段は、前記第一トラップ手段を通過した大気で被検者が呼吸をすることによって前記生体由来ガス成分が混合されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の生体由来ガス成分分析装置。
- 前記生体由来ガス混合手段は、被検者の生成物又は被検者の一部を前記第一トラップ手段を通過した大気中に曝すことによって前記生体由来ガス成分が混合されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の生体由来ガス成分分析装置。
- 前記第一トラップ手段は、第二トラップ手段を複数個接続した機能を有する構成であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の生体由来ガス成分分析装置。
- 前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の生体由来ガス成分分析装置によって前記生体由来ガス成分を分析して、当該生体由来ガスの成分及び濃度から被検者の疾病の有無の可能性の判定を支援する疾病判定支援装置。
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