JP7269268B2 - マスク、及びマスクに用いるカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、マスク、及びマスクに用いるカートリッジに関する。

近年、疾病などによる代謝変化によって生じる生体ガスから化合物を採取し、採取した化合物を検査に利用することが行われている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１５－１３０９９５号公報

生体ガスを利用した従来の検査方法では、採取して検査に供される生体ガスに含まれる化合物はｐｐｂ（十億分の１）レベルであり、正確な検査のためには、採取後に煩雑な濃縮処理が必要とされている。しかしながら、このような煩雑な濃縮処理には、濃縮作業のために多くの時間が掛かってしまうという問題がある。また、濃縮した化合物の量が微量であると、高感度な検査装置が必要になるという問題もある。そこで、簡便に生体ガス等を濃縮することができる方法が望まれている。

本発明は、生体ガス又は体液に含まれる化合物を簡便に濃縮することができる、マスク、及び当該マスクに用いるカートリッジを提供することを目的とする。

本発明は、一側面として、マスクに関する。このマスクは、装着時に使用者の顔の少なくとも一部を覆うマスク本体と、マスク本体を使用者に装着させるための装着部と、を備える。マスク本体には、使用者から放出される生体ガスに含まれる化合物、及び、使用者から放出される体液から放出される化合物の少なくとも一方を吸着可能な吸着材が取り付けられている。

このマスクでは、マスク本体に、使用者から放出される生体ガスに含まれる化合物、及び、使用者から放出される体液から放出される化合物の少なくとも一方を吸着可能な吸着材が取り付けられている。この場合、使用者が不便を感じることなく長時間（例えば１日中）装着することができるマスクを利用して、使用者から放出される生体ガス等に含まれる化合物を継続的に収集することができる。このため、このようなマスクを装着している使用者の生体ガスに含まれる化合物又は体液から放出される化合物を簡便に濃縮することが可能となる。また、簡便なため、化合物の長時間にわたる採取も可能になり、より多くの化合物を採取することが可能となる。なお、「マスク」には、鼻及び口を覆う家庭用マスク、目を覆うアイマスク等が少なくとも含まれる。「生体ガス」には、使用者から放出される呼気ガスが少なくとも含まれ、「体液」には、使用者から放出される涙、汗等が少なくとも含まれる。「生体ガスに含まれる化合物」及び「体液から放出される化合物」には、完全に揮発された化合物、またはエアロゾル若しくは呼気ミストに含まれる化合物が少なくとも含まれる。

上記のマスクにおいて、吸着材を含むカートリッジを更に備えてもよく、カートリッジは、吸着材と、吸着材をマスク本体の内面に貼り付けるための貼付部と、を有する。このカートリッジは、マスク本体に着脱可能に取り付けられる。この場合、一般的に使用される使い捨てのマスク等の家庭用マスクを利用し、検査用のカートリッジを当該マスクに容易に貼り付けて、生体ガス等に含まれる化合物を容易に濃縮することが可能である。なお、カートリッジは、貼付部を有さない形態であってもよい。

上記のマスクにおいて、吸着材は、マスク本体の上下方向における中心を通り水平方向に延びる中心線よりも上方の内面に取り付けられていてもよい。この場合、鼻及び口からの呼気ガス等に含まれる化合物を効率的に収集することが可能となる。

上記のマスクにおいて、マスク本体の内面には、吸着材を収納するポケットが設けられていてもよい。この場合、マスクへの吸着材の取り付けを容易に行うことが可能となる。

上記のマスクにおいて、吸着材は、磁力で回転する部材（攪拌子とも称する）に吸着成分をコーティングさせたものを使用することができる。この場合、吸着材に吸着した化合物を検査装置等で回収する際、攪拌子を回収液などの中で回転させて吸着材から化合物を容易に脱離させることができる。その結果、化合物の検査作業を迅速に行うことができる。

上記のマスクにおいて、吸着材は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、カーボンブラック、グラファイトカーボン、２．６－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅＯｘｉｄｅ、活性炭、ジビニルベンゼン、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリカゲル、ポリシロキサンマクロモノマー、シリコン含有アルキルアクリレート、シリコン含有アルキルメタアクリレート、シリコン含有スチレン誘導体、シリコン含有アルキル（メタ）アクリレート、シリコン含有スチレン誘導体、及びシリコン含有フマル酸ジエステルの少なくとも一つの吸着成分を含んでもよい。また、測定対象に合わせて複数の吸着成分を組み合わせることで測定対象とする化合物を効率的に吸着させるようにしてもよい。

上記のマスクにおいて、吸着材は、吸着された化合物を着脱可能となるように構成されていてもよい。この場合、吸着物質の選択制や吸脱着速度などを調整することが可能である。

吸着材又はカートリッジの形態は、マスクの内側面積を超えない範囲で任意に変更することができる。吸着材又はカートリッジは、鼻と口に当たらない大きさであってもよく、例えば縦１０ｃｍ以内かつ横２０ｃｍ以内の大きさであってもよい。ここでいう大きさは、水平方向（マスクの面が広がる方向）における大きさである。吸着材又はカートリッジの大きさは、縦１ｃｍ以内かつ横５ｃｍ以内であってもよく、縦０．５ｃｍ以内かつ横２．５ｃｍ以内であってもよく、縦０．３ｃｍ以内かつ横１．２５ｃｍ以内であってもよい。なお、吸着材又はカートリッジの縦横の長さの比率は、縦：横＝１：１、縦：横＝１：５又は縦：横＝１：１０等が挙げられるが特に限定されるものではない。

吸着材又はカートリッジの水平方向における形状は、任意の形状を採用することができる。例えば、吸着材又はカートリッジは、長方形又は正方形等の四角形に近い形状であってもよく、それ以外の任意の多角形又は不定形、円形又は曲線からなる形状であってもよい。マスクを装着したときに吸着材又はカートリッジが直接鼻や口に当たって不快感が生じることを避けるために、吸着材又はカートリッジは、例えば、鼻と口の凸部を避けながら、かつ、その近傍で吸着させたい成分を効率的に吸着できる形状であってもよい。

吸着材又はカートリッジの厚さは、任意の大きさに設定することができ、鼻と口に当たらない厚さであってもよく、例えば２ｃｍ以内である。吸着材又はカートリッジの厚さは、１ｃｍ以内であってもよく、０．５ｃｍ以内であってもよく、０．４ｃｍ以内であってもよい。また、吸着材又はカートリッジの重さは、任意の重さに設定することができ、例えば４００グラム以下である。吸着材又はカートリッジの重さは、２００グラム以下であってもよく、１００グラム以下であってもよく、５０グラム以下であってもよく、１０グラム以下であってもよく、５グラム以下であってもよく、１グラム以下であってもよく、０．５グラム以下であってもよい。

また、本発明は、別側面として、カートリッジに関する。このカートリッジは、マスクの内面側に取り付け可能なカートリッジであって、マスクの使用者からの生体ガスに含まれる化合物又は体液から放出される化合物を吸着可能な吸着材を備え、吸着材がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、カーボンブラック、グラファイトカーボン、２．６－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ、活性炭、ジビニルベンゼン、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリカゲル、ポリシロキサンマクロモノマー、シリコン含有アルキルアクリレート、シリコン含有アルキルメタアクリレート、シリコン含有スチレン誘導体、シリコン含有アルキル（メタ）アクリレート、シリコン含有スチレン誘導体、及びシリコン含有フマル酸ジエステルの少なくとも一つの吸着成分を含んでもよい。また、測定対象に合わせて複数の吸着成分を組み合わせることで、より多くの測定対象とする化合物を効率的に吸着させることが可能となる。

上記のカートリッジにおいて、吸着材は、吸着成分がコーティングされた攪拌子を更に有してもよい。この場合、吸着材に吸着した化合物を検査装置で回収する際、攪拌子を回収液などの中で回転させて吸着材から化合物を容易に脱離させることができる。その結果、検査作業を迅速に行うことができる。

また、本発明は、更に別の側面として、分析方法に関する。この分析方法では、上述した何れかの構成を備えるマスクの吸着材を用いて生体ガスに含まれる化合物及び体液から放出される化合物の少なくとも一方を収集し、収集した化合物を分析する。この方法によれば、生体ガス又は体液を簡便に濃縮して、検査を行うことができる。

本発明によれば、生体ガスに含まれる化合物又は体液から放出される化合物を簡便に濃縮することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るマスクを使用者が装着した状態の一例を示す模式図である。 図２は、図１に示すマスクのマスク本体を内面側から視た平面図である。 図３は、図２に示すカートリッジの断面を示す断面図である。 図４は、図３に示すカートリッジに対して呼気ガスが吸着される動きを示す模式的な断面図である。 図５は、実施例１の結果を示す表である。 図６の（ａ）～（ｅ）は、実施例２の結果を示す表である。 図７の（ａ）～（ｃ）は、実施例３の結果を示す表である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るマスク及びマスクに使用されるカートリッジについて詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる場合があり、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るマスクを使用者が装着した状態の一例を示す模式図である。図１に示すように、マスク１０は、使用者Ｈの口元及び鼻を覆うマスク本体１１と、マスク本体１１を使用者Ｈに装着させるための装着部１２と、を備えている。装着部１２は、例えば、マスク本体１１の両側から延びて使用者Ｈの両耳に架けられる一対の紐部である。なお、装着部１２は、マスク本体１１を使用者Ｈに装着させるものであればよく、使用者Ｈの顔にマスク本体１１を貼り付けるための層状の粘着部（例えばテープ部材）などであってもよい。

図２は、マスク１０のマスク本体１１を内面側から視た平面図である。図１及び図２に示すように、マスク本体１１は、外面１１ａ及び内面１１ｂを有し、例えば平面視で略矩形形状のシート部材である。マスク本体１１は、内面１１ｂが使用者Ｈの顔側になるように装着される。マスク本体１１は、上側縁部１１ｃ、下側縁部１１ｄ、両側部１１ｅ及び１１ｆを有している。上側縁部１１ｃには、使用者Ｈの鼻等にマスク本体１１を密着させるためのワイヤ状の部材が設けられていてもよい。マスク本体１１は、例えば、熱可塑性合成繊維からなるメルトボンド不織布やスパンボンド不織布等の不織布、プラスチック製ネット、天然繊維からなる織布、紙、又は、これらの積層体等から構成されており、外面１１ａ及び内面１１ｂとの間で通気性と、外面１１ａから内面１１ｂに向かう大気成分を補足する性能とを有する。

マスク本体１１の内面１１ｂには、図２に示すように、使用者Ｈの口元又は鼻から放出される生体ガスである呼気ガスに含まれる化合物を吸着するためのカートリッジ２０が取り付けられている。カートリッジ２０は、例えば、マスク本体１１の上下方向における中心を通り水平方向に延びる中心線１１ｈよりも上方の内面１１ｂであって左右方向における中心線１１ｇ上に取り付けられている。これにより、マスク１０を使用者Ｈに装着した際、カートリッジ２０が使用者Ｈの口元と鼻との間付近に位置するようになる。即ち、カートリッジ２０が使用者Ｈの口及び鼻に直接触れないようにすることができる。なお、カートリッジ２０は、マスク本体１１の内面１１ｂの他の場所に取り付けられてもよい。

図３は、カートリッジ２０の断面を示す断面図である。カートリッジ２０は、図３に示すように、使用者Ｈから放出される呼気ガスに含まれる化合物を吸着するための吸着材２１と、吸着材２１をマスク本体１１の内面１１ｂに貼り付けるための貼付部２２と、を有している。吸着材２１の内面２１ａは使用者の顔側に位置し、外面２１ｂは貼付部２２に貼り付けられる。貼付部２２は、例えば両面粘着テープなどから構成することができる。貼付部２２の外面２２ａは、マスク本体１１の内面の任意の位置に貼り付けられ、これにより、カートリッジ２０がマスク本体１１に取り付けられる。なお、マスク本体１１の内面１１ｂに、吸着材２１を収納するポケットを設けることもでき、この場合、カートリッジ２０は、貼付部２２を含まない構成とすることができる。

吸着材２１の形態は、マスク１０の内側面積を超えない範囲で任意に変更することができる。吸着材２１は、鼻と口に当たらない大きさであってもよく、例えば縦１０ｃｍ以内かつ横２０ｃｍ以内の大きさであってもよい。ここでいう大きさは、水平方向（マスク１０の面が広がる方向）における大きさである。吸着材２１の大きさは、縦１ｃｍ以内かつ横５ｃｍ以内であってもよく、縦０．５ｃｍ以内かつ横２．５ｃｍ以内であってもよく、縦０．３ｃｍ以内かつ横１．２５ｃｍ以内であってもよい。吸着材２１の縦横の長さの比率は、縦：横＝１：１、縦：横＝１：５又は縦：横＝１：１０等が挙げられ、これらの範囲内であってもよいが、特に限定されるものではない。

また、吸着材２１の水平方向における形状は、任意の形状を採用することができる。例えば、吸着材２１は、長方形又は正方形等の四角形であってもよく、それ以外の任意の多角形又は不定形、円形又は曲線からなる形状であってもよい。マスク１０を装着したときに吸着材２１が直接鼻や口に当たって不快感が生じることを避けるために、吸着材２１は、例えば、鼻と口の凸部を避けながら、かつ、その近傍で吸着させたい成分を効率的に吸着できる形状であってもよい。なお、図３に示すように、カートリッジ２０全体の水平方向における形態や形状は、吸着材２１の水平方向における形態や形状と略同様であってもよい。

また、吸着材２１の厚さは、任意の大きさに設定することができ、鼻と口に当たらない厚さであってもよく、例えば２ｃｍ以内である。ここでいう厚さは、マスク１０における水平方向に直交する方向（図３の左右方向）に沿った長さである。吸着材２１の厚さは、１ｃｍ以内であってもよく、０．５ｃｍ以内であってもよく、０．４ｃｍ以内であってもよい。また、吸着材２１の重さは、任意の重さに設定することができ、例えば４００グラム以下である。吸着材２１の重さは、２００グラム以下であってもよく、１００グラム以下であってもよく、５０グラム以下であってもよく、１０グラム以下であってもよく、５グラム以下であってもよく、１グラム以下であってもよく、０．５グラム以下であってもよい。なお、貼付部２２が十分に薄い又は小さい場合、カートリッジ２０の厚さや重さは、吸着材２１の厚さや重さと同一視することができる。

吸着材２１は、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、グラファイトカーボン、活性炭、及び、オクタデシルシリル基（Ｃ１８基）の少なくとも１つを含んで構成される吸着材であり、使用者Ｈから排出される呼気ガスに含まれる化合物を吸着することができる部材である。吸着材２１としては、例えば、ポリジメチルシロキサンをコートしたスターラーバーツイスター（Gerstel社製 商品名「Ｔｗｉｓｔｅｒ（登録商標）」）を用いることができる。このツイスターでは、呼気ガスからの化合物を吸着可能な吸着成分であるＰＤＭＳが攪拌子の表面にコーティングされている。また、吸着材２１としては、多孔質シリカからなる吸着材（GL Sciences社製 商品名「Mono Trap（登録商標）」）を用いてもよい。この吸着材には、グラファイトカーボン及び／またはオクタデシルシリル基がコーティングされている。

本実施形態に用いる吸着材２１は、次のような化合物、例えば、メタンチオール（Methanethiol）、アセトン（Acetone）、ジメチルジスルフィド（Dimethyl disulfide）、オクタナール（Octanal）、６－メチル－５－ヘプテン－２オン（6-Methyl-5-hepten-2-one）、ノナナール（Nonanal）、酢酸（Acetic acid）、フルフラール（Furfural）、デカナール（Decanal）、ベンズアルデビド（Benzaldehyde）、ヘキサデカン（Hexadecane）、又は、フェノール（Phenol）、の何れか１つ又は複数を吸着させることができる部材を用いることができる。メタンチオールは、例えば口腔感染症のバイオマーカ候補の化合物である。アセトンは、糖尿病や脂肪燃焼により放出される化合物である。ジメチルジスルフィドは、口臭の原因物質の１つである化合物である。オクタナールは、呼気ガスの測定対象の化合物の１つである。６－メチル－５－ヘプテン－２オンは、胃がん患者で増える成分として報告されている化合物である。ノナナールは、卵巣がんのバイオマーカ候補の化合物である。酢酸は、嚢胞性線維症のバイオマーカ候補の化合物である。フルフラールは、胃がん患者で増える成分として報告されている化合物である。デカナールは、卵巣がんのバイオマーカ候補の化合物である。ベンズアルデビドは、口腔扁平上皮癌のバイオマーカ候補の化合物である。ヘキサデカンは、卵巣がんのバイオマーカ候補の化合物である。フェノールは、食道線がんと胃がんのバイオマーカ候補の化合物である。

なお、吸着材２１は、上述した吸着成分以外として、２．６－Ｄｉｐｈｅｎｙｌ－ｐ－ｐｈｅｎｙｌｅｎｅＯｘｉｄｅ、ジビニルベンゼン、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリカゲル、ポリシロキサンマクロモノマー、シリコン含有アルキルアクリレート、シリコン含有アルキルメタアクリレート、シリコン含有スチレン誘導体、シリコン含有アルキル（メタ）アクリレート、シリコン含有スチレン誘導体及びシリコン含有フマル酸ジエステルの少なくとも一つの吸着成分を含んでもよい。また、測定対象に合わせて複数の吸着成分を組み合わせることで測定対象とする化合物を効率的に吸着させるようにしてもよい。

貼付部２２は、例えば、生体ガスの吸着や濃縮を妨げないものであれば、粘着性の接着剤等を利用して貼り付ける両面テープであってもよく、物理的な表面の凹凸や摩擦を利用した構成の部材であってもよく、あるいは吸着材の端部に紐やフック状のものを設けておき、それをマスクの紐部や端部等に引っ掛けたり結びつけることにより固定する構成の部材であってもよい。または、吸着材２１を不織布又は紙等の梱包材で包み、この不織布又は紙等に貼付部２２を適用しても良い。この場合、梱包材の大きさは吸着材２１より大きく、マスク１より小さいものならば任意の大きさでよく、吸着材２１を傷つけない範囲でニードル等の留め具で物理的にマスク１へ固定する構成であってもよい。また、梱包材に収納された吸着材２１を加熱して、梱包材を融着させてマスク１に吸着材２１を取り付けてもよい。

図４は、上述したカートリッジ２０に対して呼気ガスに含まれる化合物が吸着される動きを示す模式的な断面図である。使用者Ｈがマスク１０を装着して通常の呼吸を行う場合、図４に示すように、使用者Ｈからの呼気ガスＰ１がカートリッジ２０の吸着材２１に向かって進み、吸着材２１によって、呼気ガスＰ１内に含まれる化合物が継続的に吸着される。このような継続的な吸着により、呼気ガスＰ１に含まれる化合物がマスク１０の吸着材２１において濃縮される。一方、マスク１０のカートリッジ２０の外部から侵入する大気成分Ｐ２は、マスク本体１１、カートリッジ２０の貼付部２２、又はその他のシールド部材により、カートリッジ２０内、即ち吸着材２１への浸入が抑制される。なお、大気成分Ｐ２の内部への浸入をより確実に防ぐため、貼付部２２に気体を透過させないシート部材を配置してもよい。また、カートリッジ２０と大気の間に追加の吸着材を別途組み合わせることで、大気成分が吸着材２１に侵入することを抑制することもできる。吸着材２１と追加の吸着材の種類は同一であってもよいし、別の材料を組み合わせても作成してもよい。さらに吸着材２１だけでなく追加の吸着材に含まれる化合物を分析することにより、生体から放出された化合物か大気由来の化合物かを判別することも可能である。なお、使用者Ｈの体液（涙や汗等）から放出される化合物の吸着も呼気ガスの場合と同様である。

次に、上述したカートリッジ２０付きのマスク１０を用いて、使用者の呼気ガスに含まれる化合物を濃縮させて検出する方法について、説明する。

まず、吸着材２１を含むカートリッジ２０に対して、吸着材として使用するために必要な前処理を行う。この前処理としては、例えば、吸着材２１を所定の温度（２５０℃で２０分）で加熱することが含まれる。吸着材２１としては、上述したツイスターを例えば用いることができる。

続いて、カートリッジ２０をマスク本体１１の内面１１ｂの所定箇所（例えば、口元や鼻に対応する領域）に取り付ける。具体的には、カートリッジ２０の貼付部２２をマスク本体１１の内面に貼り付けることにより、この取付けを行う。なお、マスク本体１１の内面１１ｂに収納ポケットが設けられている場合には、収納ポケットにカートリッジ２０（又は吸着材２１）を収納することにより、この取付けを行う。

続いて、使用者は、カートリッジ２０が取り付けられたマスク１０を装着し（図１を参照）、所定時間、マスク１０を装着したままとする。この装着時間は、例えば、１分以上１２時間以下であってもよく、２０分以上であってもよく、３０分以上であってもよく、１時間以上であってもよく、８時間以下であってもよく、１２時間以下であってもよい。

使用者によるマスク１０の装着時間が所定時間を経過すると、マスク１０を外してマスク１０からカートリッジ２０を取り外す。そして、カートリッジから揮発性成分である化合物を水や有機溶媒などの液体で抽出する、または吸着材２１を加熱する等の方法で脱離させた後、揮発性成分の濃度を測定する。抽出に用いる有機溶媒は、揮発性成分の測定法に合わせて選択することができる。有機溶剤は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、２硫化水素、クロロホルム、ジクロロメタン、フェノールなどから選択することが出来る。揮発性成分の測定には、例えば、ガスクロマトグラフ水素炎イオン化検出計（ＧＣ－ＦＩＤ）、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣＭＳ）、分光光度計、ガスセンサー等を用いることができる。これにより、使用者から放出される呼気ガスに含まれる化合物を検出する。従来の呼気回収デバイスでは、病院等の検査場所で専用の採取袋を用いて０．２Ｌ程度の呼気ガスを採取して検査していたのに対し、この分析方法によれば、マスクに吹き付けられる息の総量として例えば６０００Ｌ程度の呼気ガスを用いて呼気ガスに含まれる化合物を採取し、それを検査に用いることができる。なお、上記の６０００Ｌは、マスク１０の使用者の１回あたりの平均換気量が０．５Ｌであり、マスク１０の装着時間を８時間として９６００回（１分間で２０回）の呼吸を行うと仮定した場合の総換気量に相当する。

以上、本実施形態に係るマスク１０によれば、マスク本体１１に、使用者Ｈから放出される呼気ガスに含まれる化合物を吸着可能な吸着材２１が取り付けられている。この場合、使用者が不便を感じることなく長時間（例えば１日中）装着することができるマスク１０を利用して、使用者Ｈから放出される呼気ガスに含まれる化合物を継続的に収集することができる。このため、マスク１０を装着している使用者Ｈの呼気ガスに含まれる化合物を簡便に濃縮することが可能となる。また、簡便なため、化合物の長時間にわたる採取も容易になり、より多くの化合物を採取することが可能となる。なお、「呼気ガスに含まれる化合物」には、完全に揮発された化合物、またはエアロゾル若しくは呼気ミストに含まれる化合物が少なくとも含まれる。

本実施形態に係るマスク１０は、カートリッジ２０を更に備えてもよく、カートリッジ２０は、吸着材２１と、吸着材２１をマスク本体１１の内面１１ｂに貼り付けるための貼付部２２と、を有する。カートリッジ２０は、マスク本体１１に着脱可能に取り付けられている。この場合、一般的に使用される使い捨てのマスク等の家庭用マスクを利用し、検査用のカートリッジ２０をマスク１０に容易に貼り付けて、呼気ガスに含まれる化合物を容易に濃縮することが可能である。なお、カートリッジ２０は、貼付部２２を有しない形態であってもよい。

本実施形態に係るマスク１０では、吸着材２１は、マスク本体１１の中心線１１ｈよりも上方の内面に取り付けられていてもよい。この場合、鼻及び口からの呼気ガスに含まれる化合物を効率的に収集することが可能となる。

本実施形態に係るマスク１０では、マスク本体１１の内面１１ｂには、吸着材２１を収納するポケットが設けられていてもよい。この場合、マスク１０への吸着材２１の取り付けを容易に行うことが可能となる。

本実施形態に係るマスク１０では、吸着材２１は、呼気ガスに含まれる化合物を吸着可能な吸着成分が攪拌子にコーティングされた部材を含んでもよい。この場合、吸着材２１に吸着した化合物を検査装置等で回収する際、攪拌子を回収液などの中で回転させて吸着材から化合物を容易に脱離させることができる。その結果、化合物の検査作業を迅速に行うことができる。

本実施形態に係るマスク１０では、吸着材２１は、ポリジメチルシロキサン及びカーボンブラックの少なくとも一方の吸着成分を含んでもよい。この場合、より多くの化合物を効率的に吸着させることが可能となる。

以上、本実施形態に係るマスク１０及びマスク１０に用いられるカートリッジ２０について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形を適用することができる。例えば、上記実施形態では、使用者の顔の一部である口元と鼻を覆うマスクを例にとって説明してきたが、使用者の目を覆うアイマスクに吸着材２１を取り付けるものであってもよい。この場合、アイマスクに取り付けられる吸着材２１は、目から放出される体液である涙から放出される成分（化合物）を吸着し、これを収集して検査に用いるようにしてもよい。また、使用者の顔の一部を覆うマスクに吸着材を取り付けて、使用者の皮膚から放出される体液である汗から放出される成分（化合物）を吸着し、これを収集して検査に用いるようにしてもよい。なお、涙や汗等の体液から放出される化合物には、完全に揮発された化合物、またはエアロゾルに含まれる化合物が少なくとも含まれる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
まず、吸着材として、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）をコートしたスターラーバーツイスター（Ｇｅｒｓｔｅｌ社製 商品名「Ｔｗｉｓｔｅｒ（登録商標）」）を準備し、２５０℃で２０分間加熱する処理を行った。この加熱処理を行ったスターラーバーツイスターを不織布の梱包材（ティーバッグ）の中に収納し、ヒートシーラで開口部を閉じると共に、１．５ｃｍ×２．０ｃｍ角の大きさに切り取った。その後、吸着材であるツイスターを、マスクの内面の中央のやや上方に留め具で取り付けた（取付け位置については、図２を参照）。なお、使用したスターラーバーツイスターの大きさは、縦１．４ｃｍ、横０．４ｃｍ、厚さ０．４ｃｍであり、重さは０．２５グラムであった。

続いて、前記のスターラーバーツイスター入りの梱包材が取り付けられたマスク（市販の一般的な三層構造の不織布マスク、例えば、立体型不織布マスク（Ｂｅａｕｔｙ Ｌａｎｄ合同会社製、大きさ：縦９．５ｃｍ×横１７．５ｃｍ）を装着した状態で、ミンティア（商品名（登録商標）、アサヒグループ食品株式会社、）４粒を３名の被験者に食べてもらった（１粒／５分間×４回）。なお、ミンティアを食べるときのみ、一時的にマスクを外した。ミンティアはまず噛まずに口内唾液で溶解し、５分経過後も口内にミンティアが残存していた場合、噛んで飲み込んだ後に次のミンティアを食べるようにした。そして、２０分間（５分間×４回）経過後、マスクから吸着材であるスターラーバーツイスターを回収して、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＴＤＵ－ＧＣＭＳ、ＴＤＵ：Ｇｅｒｓｔｅｌ社製、ＧＣ－ＭＳ：ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）に導入して検査を行った。

検査の際の分析条件は以下であった。
＜ＴＤＵ－ＧＣＭＳ分析条件＞
測定装置：７８９０Ａ－５９７５ＭＳＤ（ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）
注入口：加熱脱着ユニット（ＴＤＵ、Ｇｅｒｓｔｅｌ社製）
カラム：ＤＢ－ＷＡＸ ＬＴＭ（長さ３０ｍ、口径０．２５ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）（ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）
加熱脱着条件：３０℃（０．５秒保持）、その後、２５０℃まで７２０℃／分で昇温、その後、５分間保持
温度条件：４０℃（３分間保持）、その後、２４０℃まで６℃／分で昇温、その後、５分間保持
キャリア：高純度ヘリウム、圧力一定モード３９２．３４ｋＰａ
スキャン質量範囲：ｍ／ｚ ２８．７－３００．０
イオン化方式：ＥＩ

その結果、図５に示すように、３名の被験者のマスクに装着されたスターラーバーツイスターすべてから、ミンティアそのものを測定した際に検出された化合物（リモネン、メンソール系化合物１，２，３、Menthyl acetate）が検出された。つまり、マスクに取り付けた吸着材により、被験者からの呼気ガスを確実に収集できることを確認できた。

（実施例２）
また、吸着材であるスターラーバーツイスターを収納した梱包材の素材が吸着性能に影響するかについて、試験を行った。この試験では、紙の梱包材を使用した場合と、不織布の梱包材を使用した場合とのそれぞれにおいて実施例１と同様の試験を行った。なお、不織布の梱包材を用いた場合の試験は、実施例１である。

その結果、図６の（ａ）～（ｅ）に示すように、吸着材を収納する梱包材の素材の違いによる化合物の検出精度への影響がないことを確認できた。

（実施例３）
また、吸着材として、上述したスターラーバーツイスターではなく、多孔質シリカからなる吸着材（ＧＬ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社製 商品名「Ｍｏｎｏ－Ｔｒａｐ（登録商標）」）を用いて、実施例１と同様の試験を行った。このＭｏｎｏ－Ｔｒａｐでは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）とカーボンブラックとがコーティングされていた。なお、Ｍｏｎｏ－Ｔｒａｐの大きさは縦１ｃｍ、横０．３ｃｍであり、厚さ０．３ｃｍであり、重さは０．０１９グラムであった。梱包材の中に、Ｍｏｎｏ－Ｔｒａｐを４つ入れることも可能であったことから、複数の吸着材を装着することもできるといえる。

実施例３では、図７の（ａ）～（ｃ）に示すように、吸着材が装着されたマスクの装着時間を２０分間と１時間と３時間とに分けて、吸着材に吸着される化合物（アセトン、5-Hepten-2-one, 6-methyl、ガス成分総量）の比較を行った。なお、ガス成分総量（図７の（ｃ）参照）は、アセトン及び5-Hepten-2-one, 6-methylを含む１１種類の検出化合物の総量を示す。また、実施例３では、被験者を２名にして行った。

その結果、呼気ガス成分（化合物）は時間に依存して濃縮される傾向があることが分かった。なお、いずれの指標においてもマスク装着前の吸着材から検出される量と比較して、マスク装着から２０分経過した吸着材から得られる化合物の量は多かった。以上から、マスクに吸着材を取り付けることにより、使用者から放出される生体ガス（呼気ガス等）に含まれる化合物等を簡単な手段で濃縮できることが確認できた。

１０…マスク、１１…マスク本体、１１ａ…外面、１１ｂ…内面、１１ｈ…中心線、１２…装着部、２０…カートリッジ、２１…吸着材、２２…貼付部、Ｈ…使用者、Ｐ１…呼気ガス。

Claims (11)

1. 装着時に使用者の顔の少なくとも一部を覆うマスク本体と、
   前記マスク本体を前記使用者に装着させるための装着部と、
   前記マスク本体に取り付けられ、前記使用者から放出される生体ガスに含まれる化合物、及び、前記使用者から放出される体液から放出される化合物の少なくとも一方を吸着可能な吸着材を含む検査用のカートリッジと、
   を備え、
   前記マスク本体は、熱可塑性合成繊維からなる不織布、プラスチック製ネット、天然繊維からなる織布、紙、又は、これらの積層体から構成されて、外面及び内面の間で通気性を有し、
   前記検査用のカートリッジは、前記マスク本体に単独で取り付けられるものであり、前記検査用のカートリッジの全体が前記マスク本体の内側に配置されている、マスク。
2. 前記検査用のカートリッジは、前記マスク本体の広がり方向において縦１ｃｍ以内で且つ横５ｃｍ以内の大きさを有する、請求項１に記載のマスク。
3. 前記検査用のカートリッジの重さが５０ｇ以下である、請求項１又は２に記載のマスク。
4. 前記検査用のカートリッジは、前記吸着材を前記マスク本体の内面に貼り付けるための貼付部を更に有し、当該検査用のカートリッジが前記マスク本体に着脱可能に取り付けられている、請求項１～３の何れか一項に記載のマスク。
5. 前記検査用のカートリッジは、前記マスク本体の上下方向における中心を通って水平方向に延びる中心線よりも上方の内面に取り付けられている、請求項１～４の何れか一項に記載のマスク。
6. 前記マスク本体の内面には、前記検査用のカートリッジを収納するポケットが設けられている、請求項１～５の何れか一項に記載のマスク。
7. 前記吸着材は、ポリジメチルシロキサン及びカーボンブラックの少なくとも一方の吸着成分を含む、請求項１～６の何れか一項に記載のマスク。
8. 前記吸着材は、前記使用者から放出される生体ガスに含まれる化合物を吸着可能である、請求項１～７の何れか一項に記載のマスク。
9. 前記マスク本体と前記装着部と前記検査用のカートリッジとのみからなる、請求項１～８の何れか一項に記載のマスク。
10. 請求項１～９の何れか一項に記載のマスクを用いた化合物の採取方法であって、
    前記検査用のカートリッジが前記マスク本体に取り付けられた前記マスクを前記使用者に１時間以上装着させるステップと、
    前記マスクから前記検査用のカートリッジを取り外すステップと、
    を備える、化合物の採取方法。
11. 少なくとも７５０Ｌの前記使用者の呼気ガスを用いて前記呼気ガスに含まれる化合物を採取する、請求項１０に記載の化合物の採取方法。

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