JP6166606B2

JP6166606B2 - 終末呼気採取装置

Info

Publication number: JP6166606B2
Application number: JP2013142249A
Authority: JP
Inventors: 福山　秀孝; 秀孝福山
Original assignee: 株式会社呼気生化学栄養代謝研究所
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: JP2015014552A

Description

本発明は、終末呼気採取装置に関するものである。

最近、呼気中に含まれる微量成分を測定することによって、その人間の健康状態や遺伝的特性が分かるようになってきている。例えば、呼気中の水素ガス濃度を測定することによって、腸内細菌叢の作用と基質を利用して、糖質吸収不全（乳糖、蔗糖、果糖等）の診断、口−盲腸（小腸）通過時間の測定、腸内細菌の異常増殖、小腸粘膜障害の診断等に使用できる。

このような呼気中の微量ガスの測定は、肺胞内の呼気を空気と混ざらないようにして採取しなければその濃度は測定できない。

しかし、単に口から呼気を容器等に吹き込んでも、その呼気が測定に使用できるものではない。口の中や気道内に存在していた呼気は肺胞内から出たものとは限らない。このように肺胞から出た呼気でない場合、肺胞内で血液と物質交換していないため、上記した測定対象ガスを含まないことになる。よって、このような呼気を測定しても意味はない。また、このような呼気が一部でも混入すれば濃度が変わるためやはり使用できない。

このため、このような呼気検査には最後に吐き出される終末呼気とよばれるものを使用するのが好ましい。

しかしながら、この終末呼気を被測定者自身が考えて呼気容器に吹き込むことは非常に難しい。それは、どの程度肺胞内に呼気が残っているか考えながら、最初は容器に導入せず適当な時期に容器に吹き込むのが難しいためである。これが、病気の高齢者であればほとんど不可能である。
また、特許文献１や２のような採取装置も考案されているが、ポンプが必要であり、装置が複雑で高価である。

特開２００４−０７７４６７特開平１２−０７４７９７

そこで、高齢者や体の弱った人であっても、確実に終末呼気又は測定に使用できる適当な呼気を採取できる装置を提供する。

このような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明終末呼気採取装置を完成したものであり、その特徴とするところは、被験者が呼気を吹き込む口であるマウスピース、メインパイプ、第１容器、第２容器、終末呼気採取バッグを有するものであって、該マウスピースが該第１容器と連結され、該第１容器がその連結パイプの途中である第１分岐点において該メインパイプと分岐接続され、該メインパイプは該第１分岐点から順次、第１逆止弁、第２分岐点へと繋がるものであって、該第１容器は風船袋でありその容量は８０〜４５０ｍＬであり、該第２分岐点には一方は該第２容器に、他方は該終末呼気採取バッグに接続されているものにおいて、該第２分岐点の該終末呼気採取バッグ側に第２逆止弁を設けた点にある。

本出願でいう呼気は、広い意味で使用する。口から出る気体をすべて呼気といい、肺胞から出たものか否かは問わない。

マウスピースは、被験者が呼気を吹き込む口であり、どのような形状でもよい。衛生上の観点から、接触部のみを交換可能にしたものでもよい。

メインパイプは、マウスピースから呼気採取バッグまでをつなぐパイプであり、種々の分岐がある。材質としては、プラスチックや金属である。柔軟なチューブでもよく、サイズ的には限定はしないが、径は５ｍｍ程度〜３０ｍｍ程度であり、長さとして各分岐点が設けられればよく、通常は１ｃｍ〜１０ｃｍ程度である。

第１容器は、柔らかいフィルム製であり、簡単に膨らむものである。例えば、老人の吹き込む力でも簡単に膨らむものである。風船のように気体の内圧によって、フィルム等が伸びるものでなく、単に形状が変わるだけのもので、膨らますのにほとんど力が要らないものである。フィルムの種類としてはＰＥＴやポリプロピレン等がよく、厚みは２０〜１５０μｍ程度である。容量としては、人間の口腔内容量と気道容量の合計程度でよく、８０〜３００ｍＬ、好ましくは１００〜２００ｍＬ程度である。

この第１容器には、途中にファスナーのような容器を気密に閉止できるものを設けてもよい。これは、子供や老人のように口腔内容量及び気道容量が小さい被験者の場合に使用するものである。その部分で閉止して、息が入る容量を小さくするのである。容量を小さくできればよく、クリップのように留めるもの、折って固定するもの等どのようなものでもよい。

第２容器は、材質や厚みは第１容器と同様柔らかいフィルム製である。容量は、接続する第２分岐点に三方弁を用いる場合（逆止弁を用いない場合）には、一定以上であればよい。即ち、５０ｍＬ以上（好ましくは１００ｍＬ以上）である。これは、本発明装置のメインパイプやマウスピース等の容量以上であればよいためである。

第２分岐点に設ける三方弁は、メインパイプと第２容器を連通させて呼気採取バッグを封止するか、メインパイプと呼気採取バッグを連通させて第２分岐点を封止するかの切り替えができるものである。構造的には市販されているものでよい。

第２容器の他の態様として、材質や厚みは同様でよいが、容量は、接続する第２分岐点に三方弁を用いない場合（逆止弁を用いる場合）には、５０〜１００ｍＬ、好ましくは６０〜８０ｍＬ程度が好適である。これは、本発明装置のメインパイプやマウスピース等の容量で自動切換えするためである。構造的には、第１容器と同様のものである。

第２容器には、０．５〜２．０ｍｍ、好ましくは１．２〜１．６ｍｍ程度の直径の孔を開けてもよい。これは、三方弁を切り替える前に第２容器が一杯になり、被験者が苦しむことがないようにするためである。しかし、第２逆止弁を用いる場合には不要である。

採取バッグは、終末呼気を収容し、検査工程に送るものである。材質としては、プラスチックフィルムでよいが、微量ガスの透過性等を考慮すると、プラスチックフィルムにアルミニウム等の金属箔をラミネートしたもの又は金属蒸着したものが好ましい。
また、採取バッグは密閉用の栓が必要である。これは三方弁を用いる場合には、その三方弁が密閉栓を兼ねてもよい。三方弁を用いない場合には、別途栓を設ける。

この三方弁は、一定時間後、例えば、３秒〜１０秒（人によっては４〜６秒）程度で手動で切り替える。これは、被験者が行っても、付き添いの者、又は医療関係者が行ってもよい。第２分岐点に三方弁を用いないタイプで、第２逆止弁を用いる場合には、自動的に切り替わるため、手動による切り替えは不要である。

第１逆止弁は、第１容器が一杯になり、その方に気体が流れなくなったとき（又は容器を膨らませる力が大きくなったとき）、開放するものである。即ち、そのときはじめて弁が開いてそちらに連続的に流れ込むのである。第１容器に所定の容量（８０〜４５０ｍＬ）が流入する前にこの逆止弁が開放しなければよいのである。逆止弁の流れる方向にも少しは抵抗があり、それは第１容器のような袋を膨らませるより力が要るため、通常はなにもしなくてもよい。

換言すると、逆止弁が開かない程度の力で所定容量まで入り、その後逆止弁開放以上の力が必要な袋を選択するということである。その他の逆止弁も第１逆止弁と同様であり、第１逆止弁と同様にその前の容器を一杯にした後開くものでよい。

本発明呼気採取装置には、次のような効果がある。
（１）自動的に、吐く息のなかから一定量を他に貯蔵又は廃棄し、必要な終末呼気のみを簡単に採取できる。
（２）吐く力が小さくても採取できる。
（３）終末呼気が採取できるため、呼気の正確な検査が可能になる。

本発明呼気採取装置の１例を示す概略断面図である。本発明呼気採取装置の他の例の１部を示す概略断面図である。本発明呼気採取装置の他の例の１部を示す概略断面図である。

以下図面に示す実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。

図１は、本発明呼気採取装置１の１例を示す概略フロー図である。
硬質プラスチック製（ポリプロピレン）のメインパイプ２の端部にマウスピース３が取り付けられ、第１容器４が第１分岐点５に取り付けられている。この第１容器４は、ポリエチレン製の柔軟な袋であり、容量は４５０ｍＬである。これが口腔と気道内の空気の分であり、まずその分がここに貯められる（除去される）。また、第１逆止弁６が第１分岐点５のすぐ後に設けられている。
この第１容器４の入り口にも逆止弁を設けて、第１容器から気体が出ないようにしてもよい。

第２分岐点７には、三方弁８が設けられている。この三方弁８によって、呼気が第２容器９に入るか、呼気採取バッグ１０に入るかを切り替える。また、呼気採取バッグ１０にはコック１１が設けられている。第２容器９の入り口にも逆止弁を設けて、第２容器から気体が出ないようにしてもよい。

次にこの例の使用方法について説明する。
まず、被験者がマウスピース３をくわえて、息を吹き込む。そうすると、直ちに第１容器４が膨らみ、約４５０ｍＬで一杯になり、その時点で第１逆止弁６が開く。この間、普通に息を吐けば、約２秒ぐらいである。

そして、次にメインパイプ容量２、更には第２容器９に入り、操作する者が被験者が吐き始めた後約３秒後に三方弁８を切り替えると、呼気採取バッグ１０に呼気が入る。呼気採取バッグ１０が一杯になると、コック１１を閉止する。これで終末呼気が採取できた。

図２は、図１の例と第２分岐点までは同一のものである。図１のコック１１のないタイプである。三方弁８のメインパイプ側、第２容器側が、簡単に着脱可能であり、三方弁８を図２のように呼気採取バッグ１０を閉止する位置で固定し、メインパイプ側、第３容器側を外せば呼気採取バッグのみを移送できる。

図３は、図２と同様で、図１の例と第２分岐点までは同一のものである。この例では、第２分岐点には三方弁がなく、呼気採取バッグ側に第２逆止弁１２が設けられている。これも、第１逆止弁と同様、第２容器が一杯になった後、自動的に開放するものである。そして、呼気採取バッグが一杯になればよい。この呼気採取バッグにもコック１１を設けてもよい。

１呼気採取装置
２メインパイプ
３マウスピース
４第１容器
５第１分岐点
６第１逆止弁
７第２分岐点
８三方弁
９第２容器
１０呼気採取バッグ
１１コック
１２第２逆止弁

Claims

被験者が呼気を吹き込む口であるマウスピース、メインパイプ、第１容器、第２容器、終末呼気採取バッグを有するものであって、該マウスピースが該第１容器と連結され、該第１容器がその連結パイプの途中である第１分岐点において該メインパイプと分岐接続され、該メインパイプは該第１分岐点から順次、第１逆止弁、第２分岐点へと繋がるものであって、該第１容器は風船袋でありその容量は８０〜４５０ｍＬであり、該第２分岐点には一方は該第２容器に、他方は該終末呼気採取バッグに接続されているものにおいて、該第２分岐点の該終末呼気採取バッグ側に第２逆止弁を設けたことを特徴とする終末呼気採取装置。