JPH09196915A

JPH09196915A - 呼気バッグ及びガス測定装置

Info

Publication number: JPH09196915A
Application number: JP954596A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maruyama; 孝丸山; Masaaki Mori; 正昭森; Yasuhiro Kubo; 康弘久保; Tamotsu Hamao; 保浜尾
Original assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-23
Also published as: TW394842B; JP3238318B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の呼気蓄積室１ａ，１ｂの中の呼気を、呼
気を測定するガス測定装置の複数の導入口Ｎ₁，Ｎ₂に
それぞれ導く呼気バッグ１において、呼気の取り違えを
確実になくすことができるようにする。【解決手段】呼気導入管２ａ，２ｂは、ガス測定装置の
導入口Ｎ₁，Ｎ₂に互いに取り違えて装着されることを
防止するため、それぞれ太さが異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス測定装置にお
いて、呼気を採集するために用いられる呼気バッグに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】同位体の入った薬物を生体に投与した
後、呼気に含まれる同位体の濃度変化、又は濃度比の変
化を測定することにより、生体の代謝機能を測定するこ
とができるので、同位体の分析は、医療の分野での病気
の診断に利用されている。一般に、胃潰瘍、胃炎の原因
として、ストレスの他に、ヘリコバクタピロリー（Ｈ
Ｐ）と言われているバクテリアが存在することが知られ
ている。

【０００３】患者の胃の中にＨＰが存在すれば、抗生物
質の投与等による除菌治療を行う必要がある。したがっ
て、患者にＨＰが存在するか否かを確認することが重要
である。ＨＰは、強いウレアーゼ活性を持っていて、尿
素を二酸化炭素とアンモニアに分解する。一方、炭素に
は、質量数が１２のものの他、質量数が１３や１４の同
位体が存在するが、これらの中で質量数が１３の同位体
¹³Ｃは、放射性がなく、安定して存在するため取扱いが
容易である。

【０００４】そこで、同位体¹³Ｃでマーキングした尿素
を生体に投与した後、最終代謝産物である患者の呼気中
の¹³ＣＯ₂の濃度、具体的には¹³ＣＯ₂と¹²ＣＯ₂との
濃度比を測定することができれば、ＨＰの存在を確認す
ることができる（特公昭６１−４２２１９号、特公昭６
１−４２２２０号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の方法を用いて濃
度又は濃度比を求めようとすれば、診断薬を生体に投与
する前及び後の呼気を呼気バックに採集しておき、採集
した各呼気中の¹³ＣＯ₂の濃度、又は¹³ＣＯ₂濃度比（
¹³ＣＯ₂濃度／¹²ＣＯ₂濃度のことをいう。以下同じ）
をそれぞれ測定しなければならない。

【０００６】ところが、このような呼気の測定をすると
きは、通常、測定機関が職業的に行うため、多量の検体
を扱い、短時間で処理しなければならない。したがっ
て、診断薬投与前の呼気と診断薬投与後の呼気との取り
違えが起こりやすい。すなわち、診断薬投与前の呼気と
診断薬投与後の呼気とが同一の提供者の呼気でなかった
り、診断薬投与前の呼気と診断薬投与後の呼気とが、前
後逆になっていたりすることがある。

【０００７】このような取り違えがあれば、正しい測定
結果を出すことができないので、取り違えを確実になく
すようにしなければならない。また、呼気の採集をする
ときには、測定誤差を減少させるためには、口中に残っ
ている呼気でなく、肺からの呼気を採集しなければ、測
定精度が悪化する。また、呼気の中の水分は光学的な測
定に悪影響を与える。

【０００８】さらに、採集された呼気を逃がさないよう
にしなければならない。そこで、本発明は、呼気バッグ
自体に工夫を加えることにより、呼気との取り違えを確
実になくすことのできる呼気バッグを提供することを目
的とする。また、本発明は、口に残っている呼気でな
く、肺からの呼気を採集することのできる呼気バッグを
提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、呼気の水分を除くことの
できる呼気バッグを提供することを目的とする。さら
に、本発明は、採集された呼気を逃がさない構造の呼気
バッグを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の呼気バッグは、
複数種類の呼気をそれぞれ蓄積するための、容器同士が
互いに連結された複数の呼気蓄積室と、各呼気蓄積室の
中の呼気を、呼気を測定するガス測定装置の複数の導入
口にそれぞれ導く複数の呼気導入管とを有する呼気バッ
グであって、前記呼気導入管は、ガス測定装置の導入口
に互いに取り違えて装着されることを防止する形状を備
えているものである（請求項１）。

【００１１】また、本発明のガス測定装置は、容器同士
が互いに連結された複数の呼気蓄積室と、生体から複数
種類の呼気を呼気蓄積室にそれぞれ導入する複数の呼気
導入管とを有する呼気バッグに蓄えられた呼気を測定す
るものであって、前記呼気導入管を通して呼気蓄積室の
呼気を導く複数の呼気導入口を有し、この呼気導入口に
は、呼気導入管が互いに取り違えて装着されることを防
止する形状が備えられている（請求項２）。

【００１２】以上の呼気バッグ又はガス測定装置の構成
によれば、ある１つの呼気バッグの呼気蓄積室の中の呼
気を、他の呼気蓄積室の中の呼気と誤ってガス測定装置
に導くという、不都合をなくすことができる。したがっ
て、例えば診断薬を生体に投与する前及び後の呼気を呼
気バックに採集しておき、採集した各呼気中の¹³ＣＯ₂
の濃度、又は¹³ＣＯ₂濃度比をそれぞれ測定する場合
に、診断薬を生体に投与する前後の呼気を間違って測定
するということはなくなる。また、診断薬を生体に投与
した後に一定時間おきに負荷試験をするときに、検体で
ある呼気の順番を間違えて測定することもなくなる。

【００１３】前記「互いに取り違えて装着されることを
防止する形状」とは、例えば、非対称の形状があげられ
る。複数の呼気導入管の直径、長さ、断面形状をそれぞ
れ変えることによって、非対称にすることができる。呼
気導入口については、導入口の内径、深さ、断面形状を
変えることによって、非対称にすることができる。ま
た、本発明の呼気バッグは、呼気を蓄積する呼気蓄積室
と、生体から呼気を呼気蓄積室に導入する呼気導入管と
を有し、前記呼気導入管には、呼気採集の際に、呼気の
吹き込みに抵抗を与える抵抗付与手段が備えられている
（請求項３）。

【００１４】この構成によれば、抵抗付与手段を備える
ことによって、口中に残っている呼気でなく、肺からの
呼気を採集することができる。前記「抵抗付与手段」と
は、呼気導入管の中に、気流の抵抗を生じさせる何らか
の変化を与えれば実現できる。例えば呼気導入管の内径
を狭くしたり、呼気導入管の内壁に抵抗となる部材を付
着させればよい。

【００１５】また、本発明の呼気バッグは、呼気を蓄積
する呼気蓄積室と、生体から呼気を呼気蓄積室に導入す
る呼気導入管とを有し、前記呼気導入管には、呼気採集
の際に、呼気中の水分を除去する着脱自在のフィルター
が備えられている（請求項４）。この構成によれば、フ
ィルターで呼気中の水分を除去することができるので、
光学測定精度の悪化を防ぐことができる。特に、赤外線
を使って測定する場合に水分の除去は有効である。

【００１６】また、本発明の呼気バッグは、呼気を蓄積
する呼気蓄積室と、生体から呼気を呼気蓄積室に導入す
る呼気導入管とを有し、前記呼気導入管には、呼気採集
の際に、呼気の逆流を防止する弁が備えられている（請
求項５）。この構成によれば、前記弁のために、採集し
た呼気が戻ったり、漏れ出たりすることはなくなる。

【００１７】また、本発明のガス測定装置は、呼気を蓄
積する呼気蓄積室と、生体から呼気を呼気蓄積室に導入
する逆流防止弁付きの呼気導入管とを有する呼気バッグ
に蓄えられた呼気を測定するものであって、前記呼気バ
ッグから、前記呼気導入管を通して呼気を導く呼気導入
口を有し、この呼気導入口には、呼気導入管が装着され
た状態で、前記弁の機能を停止させる手段が備えられて
いる（請求項６）。

【００１８】この構成によれば、呼気導入管を通して呼
気をガス測定装置に導入する場合に、呼気導入管が装着
された状態で、前記弁の機能を停止させることができる
ので、採集した呼気をスムーズにガス測定装置に導入す
ることができる。「弁の機能を停止させる手段」とは、
例えば呼気導入口から長いピンを出しておき、呼気導入
管が装着された状態で、このピンで弁を強制的に開ける
ようにすればよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、同位体¹³Ｃでマーキングし
たウレア診断薬を人間に投与した後、呼気中の¹³ＣＯ₂
濃度比を分光測定する場合の、本発明の実施の形態を、
添付図面を参照しながら詳細に説明する。Ｉ．呼気テストまず、ウレア診断薬を投与する前の患者の呼気を呼気バ
ッグに採集する。呼気バッグの容量は、２５０ｍｌ程度
である。その後、ウレア診断薬を経口投与し、１０−１
５分後、投与前と同様の方法で呼気バッグに呼気を採集
する。

【００２０】図１は、同位体ガス分光測定装置のノズル
Ｎ₁，Ｎ₂にセットされる呼気バッグ１を示す外観図で
あり、呼気バッグ１は、ウレア診断薬を投与する前の患
者の呼気を採集する呼気採集室１ａと、ウレア診断薬を
投与する後の患者の呼気を採集する呼気採集室１ｂと
が、一体成形されて、全体として連結した一個の呼気バ
ッグをなしている。

【００２１】呼気採集室１ａの先には、パイプ２ａが連
結され、呼気採集室１ｂの先には、パイプ２ｂが連結さ
れている。呼気採集室１ａ，１ｂの底部５ａ，５ｂは閉
塞されている。パイプ２ａ，２ｂは、呼気採集室１ａ，
１ｂの中に呼気を吹き入れる呼気吹込み口の役割と、そ
れぞれ同位体ガス分光測定装置のノズルＮ₁，Ｎ₂にセ
ットされることにより、呼気採集室１ａ，１ｂの中の呼
気を導出する役割との２つの役割を持っている。

【００２２】呼気を採集するときは、パイプ２ａ，２ｂ
の先に、円筒状フィルター（巻き煙草に使われるフィル
ターのようなもの）７ａ，７ｂを突っ込み、呼気を吹き
込む。フィルター７ａ，７ｂを用いるのは、呼気の中に
含まれる水分を除去するためである。パイプ２ａ，２ｂ
の中には、図２に示すように、逆止弁３ａ，３ｂが設け
られていて、吹き入れた呼気が逆流しないようになって
いる。

【００２３】また、パイプ２ａ，２ｂの一部分におい
て、内径が細くなっていて（例えば、符号４ａ，４ｂで
示した細径部分を参照）、呼気を吹き込むときの抵抗に
なるようにしている。これは、呼気を吹き込むときの抵
抗を与えて、患者の肺から空気を吐き出してもらうよう
にするためである。患者の口内の空気を採取するより
も、肺にある空気を採取するほうが、ＣＯ₂濃度が安定
することが実測で認められているからである。

【００２４】呼気を吹き込みが終わると、フィルターを
取り外して、パイプ２ａ，２ｂを、それぞれ同位体ガス
分光測定装置のノズルＮ₁，Ｎ₂に突っ込む。ノズルＮ
₁，Ｎ₂の内径は、互いに異なっていて、パイプ２ａ，
２ｂの太さも、これに応じて互いに異なっている。した
がって、パイプ２ａ，２ｂを誤ったノズルＮ₁，Ｎ₂に
取り付けることがなくなり、ウレア診断薬を投与する前
の患者の呼気と、投与した後の患者の呼気とが、間違っ
て取り扱われることがない。

【００２５】なお、同位体ガス分光測定装置のノズルＮ
₁，Ｎ₂には、突起６ａ，６ｂが設けられてあり、パイ
プ２ａ，２ｂをノズルＮ₁，Ｎ₂に突っ込んだときに、
逆止弁３ａ，３ｂの機能が解除されるようになってい
る。呼気バッグ１のセットが完了すれば、以下の自動制
御を行う。 II．同位体ガス分光測定装置図３は、同位体ガス分光測定装置の全体構成を示すブロ
ック図である。

【００２６】投与後の呼気（以下「サンプルガス」とい
う）を採集した呼気バッグと投与前の呼気（以下「ベー
スガス」という）を採集した呼気バッグとはそれぞれノ
ズルＮ₁，Ｎ₂にセットされる。ノズルＮ₁は、透明樹
脂パイプ（以下単に「パイプ」という）を通して三方バ
ルブにＶ₁につながり、ノズルＮ₂は、パイプを通して
三方バルブＶ₂につながっている。

【００２７】一方、ガスボンベからリファレンスガス
（測定対象波長域に吸収のないガスであれば何でもよ
い。例えば窒素ガス）が供給されている。リファレンス
ガスは二方に分かれ、一方は流量計Ｍ₁を通してリファ
レンスセル１１ｃに入り、他方は流量計Ｍ₂を通して三
方バルブＶ₃に通じている。リファレンスセル１１ｃに
入ったリファレンスガスはリファレンスセル１１ｃから
出てそのまま排出される。

【００２８】三方バルブＶ₃から分かれた一方は、三方
バルブＶ₁につながり、他方は、¹²ＣＯ₂の吸収を測定
するための第１サンプルセル１１ａにつながっている。
また、三方バルブＶ₂から分かれた一方は、二方バルブ
Ｖ₄を通して第１サンプルセル１１ａにつながり、他方
は三方バルブＶ₁につながっている。さらに、三方ハル
ブＶ₃と第１サンプルセル１１ａとの間には、サンプル
ガス又はベースガスを定量的に注入するためのガス注入
器２１（容量６０ｃｃ）が介在している。このガス注入
器２１は、ピストンとシリンダーを有する注射器のよう
な形状のもので、ビストンの駆動は、図示しないモータ
と、モータに連結された送りネジと、ピストンに固定さ
れたナットとの共働によって行われる。

【００２９】セル室１１は、図３に示すように、¹²ＣＯ
₂の吸収を測定するための短い第１サンプルセル１１
ａ、¹³ＣＯ₂の吸収を測定するための長い第２サンプル
セル１１ｂ及びリファレンスガスを流すリファレンスセ
ル１１ｃからなり、第１サンプルセル１１ａと第２サン
プルセル１１ｂとは連通しており、第１サンプルセル１
１ａに導かれたガスは、そのまま第２サンプルセル１１
ｂに入り、排気されるようになっている。また、リファ
レンスセル１１ｃにはリファレンスガスが導かれ、排気
されるようになっている。第１サンプルセル１１ａの長
さは具体的には１３ｍｍであり、第２サンプルセル１１
ｂの長さは具体的には２５０ｍｍであり、リファレンス
セル１１ｃの長さは具体的には２３６ｍｍである。

【００３０】リファレンスセル１１ｃから導出されてい
る排気管には、Ｏ₂センサ１８が設けられている。この
Ｏ₂センサ１８には、市販の酸素センサを用いることが
できる。例えばジルコニアセンサ等の固体電解質ガスセ
ンサ、ガルバニ電池式センサ等の電気化学ガスセンサを
使用することができる。符号Ｌは、赤外線光源装置を示
す。赤外線光源装置Ｌは赤外線を照射するための２つの
導波管２３ａ，２３ｂを備えている。赤外線発生の方式
は、任意のものでよく、例えばセラミックスヒータ（表
面温度４５０℃）等が使用可能である。また、赤外線を
一定周期でしゃ断し通過させる回転するチョッパ２２が
設けられている。赤外線光源装置Ｌから照射された赤外
線のうち、第１サンプルセル１１ａ及びリファレンスセ
ル１１ｃを通るものが形成する光路を「第１の光路」と
いい、第２サンプルセル１１ｂを通るものが形成する光
路を「第２の光路」という（図４参照）。

【００３１】符号Ｄは、セルを通過した赤外線を検出す
る赤外線検出装置を示している。赤外線検出装置Ｄは、
第１の光路に置かれた第１の波長フィルタ２４ａと第１
の検出素子２５ａ、第２の光路に置かれた第２の波長フ
ィルタ２４ｂと第２の検出素子２５ｂを備えている。第
１の波長フィルタ２４ａは、¹²ＣＯ₂の吸収を測定する
ため約４２８０ｎｍの波長の赤外線を通し（バンド幅約
２０ｎｍ）、第２の波長フィルタ２４ｂは、 ¹³ＣＯ₂の
吸収を測定するため約４４１２ｎｍの波長の赤外線を通
すように設計されている（バンド幅約５０ｎｍ）。第１
の検出素子２５ａ、第２の検出素子２５ｂは赤外線を検
出する素子であれば任意のものでよく、例えばＰｂＳｅ
といった半導体赤外センサが使用される。

【００３２】第１の波長フィルタ２４ａ、第１の検出素
子２５ａは、Ａｒ等の不活性ガスで満たされたパッケー
ジ２６ａの中に入っており、第２の波長フィルタ２４
ｂ、第２の検出素子２５ｂも、同じく不活性ガスで満た
されたパッケージ２６ｂの中に入っている。赤外線検出
装置Ｄの全体はヒータ及びペルチェ素子により一定温度
（２５°Ｃ）に保たれ、パッケージ２６ａ，２６ｂの中
の検出素子の部分はペルチェ素子により０°Ｃに保たれ
ている。

【００３３】図４は、前記セル室１１の詳細な構造を示
す断面図である。セル室１１は、それ自体ステンレス製
であり、上下左右が金属板（例えば真鍮板）１２で挟ま
れ、上下又は左右に挟まれたヒータ１３を介して、断熱
材１４で密閉されている。セル室１１の中は、２段に分
かれ、一方の段には第１サンプルセル１１ａと、リファ
レンスセル１１ｃとが配置され、他方の段には第２サン
プルセル１１ｂが配置されている。

【００３４】第１サンプルセル１１ａ及びリファレンス
セル１１ｃには第１の光路が直列に通り、第２サンプル
セル１１ｂには第２の光路が通っている。符号１５，１
６，１７は、赤外線を透過させるサファイヤ透過窓であ
る。前記セル室１１は、ヒータ１３により一定温度（４
０℃）に保たれるよう制御されている。 III ．測定手順測定は、リファレンスガス測定→ベースガス測定→リフ
ァレンスガス測定→サンプルガス測定→リファレンスガ
ス測定→‥‥という手順で行う。しかし、この手順の他
に、ベースガス測定→リファレンスガス測定→ベースガ
ス測定，サンプルガス測定→リファレンスガス測定→サ
ンプルガス測定，‥‥という手順でもよいが、同じベー
スガス、サンプルガスを２回測定しなければならないの
で効率は落ちる。以下、効率の良い前者の手順を説明す
る。

【００３５】測定の間、リファレンスガス１１ｃにはリ
ファレンスガスが常時流れている。 III −１．リファレンス測定図５に示すように、同位体ガス分光測定装置のガス流路
及びセル室１１に、清浄なリファレンスガスを約１５秒
間、毎分２００ｍｌ程度流してガス流路及びセル室１１
の洗浄をする。

【００３６】次に、図６に示すように、ガス流路を変え
てリファレンスガスを流し、ガス流路及びセル室１１の
洗浄をする。約３０秒経過後、それぞれの検出素子２５
ａ，２５ｂにより、光量測定をする。このようにリファ
レンス測定をするのは、吸光度の算出をするためであ
る。このようにして、第１の検出素子２５ａで得られた
光量を¹²Ｒ₁、第２の検出素子２５ｂで得られた光量を
¹³Ｒ₁と書く。 III −２．ベースガス測定次に、リファレンスガスが第１サンプルセル１１ａ、第
２サンプルセル１１ｂを流れないようにして、呼気バッ
グより、ベースガスをガス注入器２１で吸い込む（図７
参照）。

【００３７】ベースガスを吸い込んだ後、図８に示すよ
うに、ガス注入器２１を用いてベースガスを一定流量で
機械的に押し出す。この間、それぞれの検出素子２５
ａ，２５ｂにより、光量測定をする。このようにして、
第１の検出素子２５ａで得られた光量を¹²Ｂ、第２の検
出素子２５ｂで得られた光量を¹³Ｂと書く。 III −３．リファレンス測定再び、ガス流路及びセルの洗浄と、リファレンスガスの
光量測定をする（図５、図６参照）。

【００３８】このようにして、第１の検出素子２５ａで
得られた光量¹²Ｒ₂、第２の検出素子２５ｂで得られた
光量¹³Ｒ₂と書く。 III −４．サンプルガス測定リファレンスガスが第１サンプルセル１１ａ、第２サン
プルセル１１ｂを流れないようにして、呼気バッグよ
り、サンプルガスをガス注入器２１で吸い込む（図９参
照）。

【００３９】サンプルガスを吸い込んだ後、図１０に示
すように、ガス注入器２１を用いてサンプルガスを一定
速度で機械的に押し出す。この間、それぞれの検出素子
２５ａ，２５ｂにより、光量測定をする。このようにし
て、第１の検出素子２５ａで得られた光量を¹²Ｓ、第２
の検出素子２５ｂで得られた光量を¹³Ｓと書く。 III −５．リファレンス測定再び、ガス流路及びセルの洗浄と、リファレンスガスの
光量測定をする（図５、図６参照）。

【００４０】このようにして、第１の検出素子２５ａで
得られた光量を¹²Ｒ₃、第２の検出素子２５ｂで得られ
た光量を¹³Ｒ₃と書く。 IV．データ処理 IV−１．ベースガスの吸光度の算出まず、前記リファレンスガスの透過光量¹²Ｒ₁、
¹³Ｒ₁、ベースガスの透過光量¹²Ｂ、¹³Ｂ、リファレン
スガスの透過光量¹²Ｒ₂、¹³Ｒ₂を使って、ベースガス
における¹²ＣＯ₂の吸光度¹²Ａbs(B) と、¹³ＣＯ₂の吸
光度¹³Ａbs(B) とを求める。

【００４１】ここで¹²ＣＯ₂の吸光度¹²Ａbs(B) は、¹² Ａbs(B) ＝− log〔２¹²Ｂ／（¹²Ｒ₁＋¹²Ｒ₂）〕で求められ、¹³ＣＯ₂の吸光度¹³Ａbs(B) 、¹³ Ａbs(B) ＝− log〔２¹³Ｂ／（¹³Ｒ₁ ＋¹³Ｒ₂ ）〕で求められる。

【００４２】このように、吸光度を算出するときに、前
後で行ったリファレンス測定の光量の平均値（Ｒ₁＋Ｒ
₂）／２をとり、その平均値と、ベースガス測定で得ら
れた光量とを用いて吸光度を算出しているので、ドリフ
ト( 時間変化が測定に影響を及ぼすこと) の影響を相殺
することができる。したがって、装置の立ち上げ時に完
全に熱平衡になるまで( 通常数時間かかる) 待たなくて
も、速やかに測定を始めることができる。

【００４３】なお、III ．の冒頭で述べたようにべース
ガス測定→リファレンスガス測定→ベースガス測定→サ
ンプルガス測定→リファレンスガス測定→サンプルガス
測定，……という手順を採用した場合は、ベースガスの
¹²ＣＯ₂ の吸光度¹²Ａbs(B)は、¹² Ａbs(B) ＝− log〔（¹²Ｂ₁＋¹²Ｂ₂ ）／２¹²Ｒ〕で求められ、¹³ＣＯ₂ の吸光度¹³Ａbs(B) は、¹³ Ａbs(B) ＝− log〔（¹³Ｂ₁ ＋¹³Ｂ₂）／２¹³Ｒ〕で求められる。ここで、Ｒは、リファレンスガスの透過
光量、Ｂ₁，Ｂ₂は、それぞれリファレンスガスの測定
前後のベースガスの透過光量である。 IV−２. サンプルガスの吸光度の算出次に、前記リファレンスガスの透過光量¹²Ｒ₂、
¹³Ｒ₂、サンプルガスの透過光量¹²Ｓ、¹³Ｓ、リファレ
ンスガスの透過光量¹²Ｒ₃、¹³Ｒ₃ を使って、サンプル
ガスにおける¹²ＣＯ₂ の吸光度¹²Ａbs(S) と、¹³ＣＯ₂
の吸光度¹³Ａbs(S) とを求める。

【００４４】ここで¹²ＣＯ₂ の吸光度¹²Ａbs(S) は、¹² Ａbs(S) ＝− log〔２¹²Ｓ／（¹²Ｒ₂＋¹²Ｒ₃）〕で求められ、¹³ＣＯ₂ の吸光度¹³Ａbs(S) は、¹³ Ａbs(S) ＝− log〔２¹³Ｓ（¹³Ｒ₂＋¹³Ｒ₃）〕で求められる。

【００４５】このように、吸光度を算出するときに、前
後で行ったリファレンス測定の光量平均値をとり、その
平均値と、サンプルガス測定で得られた光量とを用いて
吸光度を算出しているので、ドリフトの影響を相殺する
ことができる。なお、III ．の冒頭で述べたようにべー
スガス測定→リファレンスガス測定→ベースガス測定，
サンプルガス測定→リファレンスガス測定→サンプルガ
ス測定，……という手順を採用した場合は、サンプルガ
スの¹²ＣＯ₂ の吸光度¹²Ａbs(S) は、¹² Ａbs(S) ＝− log〔（¹²Ｓ₁＋¹²Ｓ₂）／２¹²Ｒ〕で求められ、¹³ＣＯ₂ の吸光度¹³Ａbs(S) は、¹³ Ａbs(S) ＝− log〔（¹³Ｓ₁＋¹³Ｓ₂）／２¹³Ｒ〕で求められる。ここで、Ｒは、リファレンスガスの透過
光量、Ｓ₁，Ｓ₂は、それぞれリファレンスガスの測定
前後のサンプルガスの透過光量である。 IV−３．濃度の算出検量線を使って、¹²ＣＯ₂ の濃度と¹³ＣＯ₂の濃度を求
める。

【００４６】検量線は、¹²ＣＯ₂ 濃度の分かっている被
測定ガスと、¹³ＣＯ₂ 濃度の分かっている被測定ガスを
用いて、作成する。なお厳密にいうと、¹²ＣＯ₂ の入っ
ているガスと、¹³ＣＯ₂の入っているガスをそれぞれ単
独で測定するのと、¹²ＣＯ₂ と¹³ＣＯ₂とが混合してい
るガスを測定するのでは、¹³ＣＯ₂ の吸光度が違ってく
る。これは、使用する波長フィルタがバンド幅を持って
いることと、¹²ＣＯ₂ の吸収スペクトルと¹³ＣＯ₂ の吸
収スペクトルとがー部重なっているからである。本棚定
では、¹²ＣＯ₂と¹³ＣＯ₂ とが混合しているガスを測定
対象とするので、検量線を決定するときに前記重なり分
を補正しておく必要がある。本測定では実際、吸収スペ
クトルのー部重なりを補正したデータを採用している。

【００４７】¹²ＣＯ₂ 濃度について検量線を求めるに
は、¹²ＣＯ₂ 濃度を０％〜６％程度の範囲で２０ポイン
トとって、¹²ＣＯ₂ の吸光度を測定する。各データ点を
通る曲線は、最小自乗法を用いて決定する。2 次式で近
似したものが、比較的誤差の少ない曲線となったので、
本実施形態では、2 次式で近似した検量線を採用してい
る。

【００４８】次に、ベースガスについて前記検量線を用
いて求められた¹²ＣＯ₂ の濃度の付近で５ポイントのデ
ータをとる。この５ポイントのデータの範囲は、濃度幅
でいえば、１．５％に相当し、上で求めた検量線の範囲
（６％）の１／４になっている。そして、この狭い範囲
で再度、検量線を作成する。このような狭い範囲のデー
タを用いて検量線を作成すると、データと近似曲線との
フィッティングがよくなり、検量線作成上の誤差が非常
に少なくなることが認められる。したがって、この再度
作成した検量線を用いて、ベースガスの吸光度¹²Ａbs
(B) から成分ガスの濃度を求める。

【００４９】サンプルガスについても同様にして¹²ＣＯ
₂ の濃度を求める。次に、¹³ＣＯ₂ 濃度について検量線
を求めるには、¹³ＣＯ₂ 濃度を０．００％〜０．０７％
程度の範囲で２０ポイントとって、¹³ＣＯ₂ の吸光度を
測定する。各データ点を通る曲線は、最小自乗法を用い
て決定する。２次式で近似したものが、比較的誤差の少
ない曲線となったので、本実施形態では、２次式で近似
した検量線を採用している。

【００５０】次に、ベースガスについて前記検量線を用
いて求められた¹³ＣＯ₂ の濃度の付近で５ポイントのデ
ータをとる。この５ポイントのデータの範囲は、濃度幅
でいえば、０．０１５％に相当し、上で求めた検量線の
範囲（０．０７％）の１／４になっている。そして、こ
の狭い範囲で再度、検量線を作成する。このような狭い
範囲のデータを用いて検量線を作成すると、データと近
似曲線とのフィッティングがよくなり、検量線作成上の
誤差が非常に少なくなることが認められる。したがっ
て、この再度作成した検量線を用いて、ベースガスの吸
光度¹³Ａbs(B) から成分ガスの濃度を求める。

【００５１】次に、サンブルガスについても同様にして
¹³ＣＯ₂ の濃度を求める。前記検量線を用いて求められ
た、ベースガスにおける¹²ＣＯ₂ の濃度を¹²Conc(B) 、
さらに補正されたベースガスにおける¹³ＣＯ₂の濃度を
¹³Conc(B) 、サンプルガスにおける¹²ＣＯ₂ の濃度を¹²
Conc(S) 、補正されたサンプルガスにおける¹³ＣＯ₂の
濃度を¹³Conc(S) と書く。 IV−４．濃度比の算出¹³ ＣＯ₂ と¹²ＣＯ₂ との濃度比を求める。ベースガスに
おける¹³ＣＯ₂ 濃度比は、¹³ Conc(B) ／¹²Conc(B) サンプルガスにおける¹³ＣＯ₂ 濃度比は、¹³ ConC(S) ／¹²Conc(S) で求められる。

【００５２】なお、濃度比は、¹³Conc(B) ／ ¹²Conc(B)
＋ ¹³Conc(B)， ¹³Conc(S)／¹²Conc(S) ＋¹³Conc(S) と
定義してもよい。¹²ＣＯ₂ の濃度のほうが¹³ＣＯ₂の濃
度よりはるかに大きいので、いずれもほぼ同じ値となる
からである。 IV−５．¹³Ｃの変化分の決定サンプルガスとベースガスとを比較した¹³Ｃの変化分は
次の式で求められる。

【００５３】Δ¹³Ｃ＝〔サンプルガスの濃度比−ベース
ガスの濃度比〕×１０³／〔ベースガスの濃度比〕
（単位: パーミル（千分率)) Ｖ．変更例前記の例では、呼気バッグ１のパイプ２ａ，２ｂは、そ
れぞれ太さが異なっていたが、パイプ２ａ，２ｂを間違
わないようにできれば、どのような手段を用いてもよ
い。例えば、パイプそれぞれの長さが異なるようにし
て、ガス分光測定装置のノズルＮ₁，Ｎ₂の深さに差を
つけてもよい。これによれば、長い方のパイプを浅いノ
ズルに嵌め込んでも余りが出るから、ユーザは間違って
装着したことに気付く。

【００５４】また、パイプの断面形状（丸、四角、三角
など）を変えてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の呼気バッグ
又は請求項２記載のガス測定装置によれば、１つの呼気
バッグの呼気蓄積室の中の呼気を、他の呼気蓄積室の中
の呼気と誤ってガス測定装置に導くという、取り違えを
確実になくすことができ、正しい測定結果を出すことが
できる。

【００５６】請求項３記載の呼気バッグによれば、抵抗
付与手段を備えることによって、口中に残っている呼気
でなく、肺からの呼気を採集することができ、測定誤差
を少なくすることができる。請求項４記載の呼気バッグ
によれば、フィルターで呼気中の水分を除去することが
できるので、光学測定精度の悪化を防ぐことができる。
特に、赤外線を使って測定する場合に水分の除去は有効
である。

【００５７】請求項５記載の呼気バッグによれば、呼気
導入管に、呼気採集の際に呼気の逆流を防止する弁を備
えたために、採集した呼気を漏出させることはなくな
る。請求項６記載のガス測定装置によれば、呼気導入管
に、呼気採集の際に呼気の逆流を防止する弁を備えたた
めに、採集した呼気を漏出させることはなくなるととも
に、呼気導入管を通して呼気をガス測定装置に導入する
場合に、呼気導入管が装着された状態で、前記弁の機能
を停止させることができるので、採集した呼気をスムー
ズにガス測定装置に導入することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同位体ガス分光測定装置のノズルにセットされ
る呼気バッグを示す外観図である。

【図２】呼気バッグの先に連結されたパイプを示す部分
図である。

【図３】同位体ガス分光測定装置の全体構成を示すブロ
ック図である。

【図４】セル室の構造を示す断面図である。

【図５】同位体ガス分光測定装置のガス流路及びセル室
に、清浄なリファレンスガスを流して洗浄するときのガ
ス流路を示す図である。

【図６】同位体ガス分光測定装置のガス流路及びセル室
に、清浄なリファレンスガスを流して洗浄し、かつリフ
ァレンス測定をするときのガス流路を示す図である。

【図７】リファレンスガスが第１サンプルセル１１ａ、
第２サンプルセル１１ｂを流れないようにして、呼気バ
ッグより、ベースガスをガス注入器２１で吸い込む途中
の状態を示す図である。

【図８】ベースガスを吸い込んだ後、ガス注入器２１を
用いてべースガスをー定速度で機械的に押し出し、この
間、それぞれの検出素子２５ａ，２５ｂにより、光量測
定をするときのガス流路を示す図である。

【図９】リファレンスガスが第１サンプルセル１１ａ、
第２サンプルセル１１ｂを流れないようにして、呼気バ
ッグより、サンプルガスをガス注入器２１で吸い込む途
中の状態を示す図である。

【図１０】サンプルガスを吸い込んだ後、ガス注入器２
１を用いてサンプルガスをー定速度で機械的に押し出
し、この間、それぞれの検出素子２５ａ，２５ｂによ
り、光量測定をするときのガス流路を示す図である。

【符号の説明】

Ｄ赤外線検出装置Ｌ赤外線光源装置Ｍ₁，Ｍ₂ 流量計Ｎ₁，Ｎ₂ ノズルＶ₁〜Ｖ₄ バルブ１呼気バッグ１ａ，１ｂ呼気採集室２ａ，２ｂパイプ３ａ，３ｂ逆止弁４ａ，４ｂ細径部分７ａ，７ｂフィルター１１ａ第１サンプルセル１１ｂ第２サンプルセル１１ｃリファレンスセル２１ガス注入器２４ａ第１の波長フィルタ２５ａ第１の検出素子２４ｂ第２の波長フィルタ２５ｂ第２の検出素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数種類の呼気をそれぞれ蓄積するため
の、容器同士が互いに連結された複数の呼気蓄積室と、
各呼気蓄積室の中の呼気を、呼気を測定するガス測定装
置の複数の導入口にそれぞれ導く複数の呼気導入管とを
有する呼気バッグであって、前記呼気導入管は、ガス測定装置の導入口に互いに取り
違えて装着されることを防止する形状を備えていること
を特徴とする呼気バッグ。
【請求項２】容器同士が互いに連結された複数の呼気蓄
積室と、生体から複数種類の呼気を呼気蓄積室にそれぞ
れ導入する複数の呼気導入管とを有する呼気バッグに蓄
えられた呼気を測定するガス測定装置であって、前記呼気導入管を通して呼気蓄積室の呼気を導く複数の
呼気導入口を有し、この呼気導入口には、呼気導入管が互いに取り違えて装
着されることを防止する形状が備えられていることを特
徴とするガス測定装置。
【請求項３】呼気を蓄積する呼気蓄積室と、生体から呼
気を呼気蓄積室に導入する呼気導入管とを有する呼気バ
ッグであって、前記呼気導入管には、呼気採集の際に、呼気の吹き込み
に抵抗を与える抵抗付与手段が備えられていることを特
徴とする呼気バッグ。
【請求項４】呼気を蓄積する呼気蓄積室と、生体から呼
気を呼気蓄積室に導入する呼気導入管とを有する呼気バ
ッグであって、前記呼気導入管には、呼気採集の際に、呼気中の水分を
除去する着脱自在のフィルターが備えられていることを
特徴とする呼気バッグ。
【請求項５】呼気を蓄積する呼気蓄積室と、生体から呼
気を呼気蓄積室に導入する呼気導入管とを有する呼気バ
ッグであって、前記呼気導入管には、採集される呼気の逆流を防止する
弁が備えられていることを特徴とする呼気バッグ。
【請求項６】呼気を蓄積する呼気蓄積室と、生体から呼
気を呼気蓄積室に導入する逆流防止弁付きの呼気導入管
とを有する呼気バッグに蓄えられた呼気を測定するガス
測定装置であって、前記呼気バッグから、前記呼気導入管を通して呼気を導
く呼気導入口を有し、この呼気導入口には、呼気導入管が装着された状態で、
前記弁の機能を停止させる手段が備えられていることを
特徴とするガス測定装置。