JP7471657B2 - Breath capture device - Google Patents

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Description

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

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

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

上記従来の吸着プレートは、小型化可能で吸着性能に優れているが、小型化したことにより取り扱い難く、呼気を適切に捕獲させる手段がなかった。 The above conventional suction plates can be made small and have excellent suction performance, but their small size makes them difficult to handle and there is no way to properly capture exhaled breath.

そこで、本発明は、小型化した吸着プレートの取り扱い性に優れ、呼気を適切に捕獲させることができる、呼気捕獲装置を提供することを主たる目的とする。 Therefore, the main objective of the present invention is to provide a breath capture device that has a compact suction plate that is easy to handle and can capture breath appropriately.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図23は、本発明に係る呼気捕獲装置の他の実施形態の本体3を示している。図23に示すように、本体3の挿着口3aに、複数のキー溝3b1、3b2が設けられている。その他の構成は、図1~図16に示した呼気捕獲装置と同様である。キー溝3b1、3b2は、所定角度間隔で形成されている。複数のキー溝3b1、3b2の何れかに保持体4のキー4a(図3,図11参照)を係合させることにより、流路2の軸線Xに対して、図23に仮想線で示されるように、保持された吸着プレートPの交差角度θを変更可能とされている。斯かる構成によれば、上記したような交差角度θが異なる保持体4Aを別途用意する必要がない。キー溝を保持体4に設けて、キーを本体3に設けることもできる。 Figure 23 shows the main body 3 of another embodiment of the breath capture device according to the present invention. As shown in Figure 23, the insertion port 3a of the main body 3 is provided with multiple key grooves 3b1 and 3b2. The other configurations are the same as those of the breath capture device shown in Figures 1 to 16. The key grooves 3b1 and 3b2 are formed at a predetermined angular interval. By engaging the key 4a (see Figures 3 and 11) of the holder 4 with any of the multiple key grooves 3b1 and 3b2, it is possible to change the intersection angle θ of the held suction plate P with respect to the axis X of the flow path 2, as shown by the imaginary line in Figure 23. With this configuration, it is not necessary to separately prepare a holder 4A with a different intersection angle θ as described above. It is also possible to provide a key groove in the holder 4 and a key in the main body 3.

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

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

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

Claims (10)

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