JPH09210875A

JPH09210875A - 呼気採取装置

Info

Publication number: JPH09210875A
Application number: JP8020265A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishina; 明西名; Yoshiyo Kezuka; 佳代毛塚; Yasuo Ogawa; 康夫小川; Tetsuya Kimijima; 哲也君島; Kiyonori Okuno; 清則奥野; Yoji Azuma; 陽二東; Toshimasa Mori; 敏正森
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】採取した呼気量を簡易に推定でき、採取した
目的成分を大気に暴露せずに採取、保存することが可能
な呼気採取装置の提供。【解決手段】筒状をなす通気管2に呼気中の水分を吸
収する乾燥剤3と呼気中の二酸化炭素を吸着する吸着剤
とを充填してなる採取部7と、該採取部に一定量の呼気
が採取されたことを検知し表示する検知手段とを備えた
ことを特徴とする呼気採取装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、臨床検査などの
分野において使用される呼気の採取装置に関し、呼気中
の二酸化炭素を吸着剤を充填した採取管に一定量通気し
て吸着濃縮し、大気に暴露せずに密封、保存でき、コン
パクトな形態で輸送可能な呼気採取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、呼気分析では、現場で分析する場
合でも、分析計に試料を取付けて自動分析するため、一
旦、呼気ガスをフレックサンプラー（商品名、近江オド
エアーサービス社製）、テドラーバック（商品名、近江
オドエアーサービス社製）などのサンプリングバックを
用い、呼気ガスを大気圧状態でバックいっぱいに採取
し、これを現場の分析計、または輸送して数日後に分析
所で分析を行う。したがって、採取ガス量はバックの膨
らみ具合で把握できていた。分析所では、分析の前に採
取した呼気をドライアイス−アセトンなどの寒剤で−８
０℃に冷却し水分を除去し、その後液体窒素（b.p.−１
９６℃）で冷却し、目的成分である二酸化炭素をドライ
アイスの形でトラップする。次に、温度を常温に戻し、
二酸化炭素をガス化して分析計に導入して分析を実施し
ていた。

【０００３】本発明者らは、煩雑な前処理が不要とな
り、輸送中も従来品のサンプリングバックにように容積
をとらず、しかもバックの使用によるガスの漏洩や透過
などによる成分変化を防止することが可能なガス採取方
法として、大容量のガス中の目的成分を吸着剤に吸着せ
しめ、これを密封した状態で搬送体とし、この搬送体中
から目的成分を濃縮した状態で脱離、回収することを備
えるガス採取方法を開発し、特許出願をしている（特開
平７−１９８５６２号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に例示されたサンプリング管は、呼気ガスを採取する
目的で使用する場合に、吹き込み呼気量を目視する手段
が備えられていなかったために、実際の必要量よりも多
めに呼気を吹き込む必要があり、被験者には負担であっ
た。また、呼気を採取した後に、輸送して分析に供する
際、加熱してガスを回収する場合、サンプリング管の入
口、出口が細くなっているために、加熱してガスを回収
するのに時間がかかるという欠点があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、採取した呼気量を簡易に推定でき、採取した目的成
分を大気に暴露せずに採取、保存することが可能な呼気
採取装置の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、筒状をなす通気管に呼気中の水分を吸収する乾
燥剤と呼気中の二酸化炭素を吸着する吸着剤とを充填し
てなる採取部と、該採取部に一定量の呼気が採取された
ことを検知し表示する検知手段とを備えたことを特徴と
する呼気採取装置である。また、請求項２に係る発明
は、前記検知手段が、前記乾燥剤に設けられ、呼気中の
水分を吸収して変色するものであることを特徴とする請
求項１記載の呼気採取装置である。また、請求項３に係
る発明は、前記検知手段が、前記吸着剤に接して或いは
吸着剤外方の採取部表面に設けられ、温度上昇によって
変質するものであることを特徴とする呼気採取装置であ
る。また、請求項４に係る発明は、前記採取部が、乾燥
剤と吸着剤とをそれぞれ通気可能な筒に収容してなる乾
燥筒と吸着筒とを少なくとも一部が透明な通気管内に直
列に配してなり、かつ該通気管にその両端を密封可能な
栓体が着脱可能に取り付けられてなることを特徴とする
請求項１から３のいずれか１項記載の呼気採取装置であ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は本発明の呼気採取装置の第１の例
を示すものであり、この呼気採取装置１は、透明な合成
樹脂からなる円筒状の通気管２内に、乾燥剤３が充填さ
れた乾燥筒４と、二酸化炭素の吸着剤５が充填された吸
着筒６とを挿入してなる採取部７を備えて構成されてい
る。この採取部部７には、一定量の呼気が採取されたこ
とを検知し表示する検知手段が設けられている。本例で
は、乾燥剤３として、水分の吸着により変色するシリカ
ゲル青を配して、通気管２内に吹き込まれる呼気中の水
分を吸収させるようにし、この水分吸収に伴ってシリカ
ゲル青が赤に変色することによって一定量の呼気が採取
部７の通気管２内を流れ、呼気中の二酸化炭素が必要量
採取されたことを表示するように構成されている。

【０００８】この採取部７の通気管２には、その両端を
気密に塞ぐための栓体として、乾燥筒４側に入口キャッ
プ８が取り付けられ、その反対側の端部に出口キャップ
９が取り付けられている。これら入口キャップ８と出口
キャップ９は、拡径した端部を通気管２の端部外周面に
螺着嵌合することによって、通気管２に着脱可能に取り
付けられている。また、入口キャップ８及び出口キャッ
プ９の拡径した端部には、Ｏリング等のパッキンが設け
られ、通気管２の両端に入口キャップ８と出口キャップ
９を螺着嵌合した際に、接続部分から大気が侵入しない
ように構成されている。これら入口キャップ８と出口キ
ャップ９の開口は、それぞれ入口蓋１０と出口蓋１１に
よって密栓されている。これら入口蓋１０と出口蓋１１
としては、入口キャップ８と出口キャップ９の開口に螺
着嵌合される蓋（キャップ）が用いられる。なお、これ
ら入口蓋１０と出口蓋１１に代えて入口キャップ８と出
口キャップ９の開口に被せて該開口を気密に塞ぐゴム製
の蓋体としても良い。

【０００９】通気管２内に挿入された乾燥筒４および吸
着筒６は、金属や合成樹脂からなる円筒状の筒体12a,12
bの両端に金属メッシュからなるメッシュ蓋１３を配し
た通気性筒体内に充填されている。図２は吸着筒６を示
している。吸着筒６の筒体１２ｂは金属からなり、吸着
剤５を充填した状態で吸着剤５を２００〜３００℃に加
熱して活性化処理を行うことができるようになってい
る。乾燥筒４の筒体１２ａは金属からなり、筒体１２ａ
端部のメッシュ蓋１３を通して内部の乾燥剤（シリカゲ
ル青）を目視可能となっている。なお、乾燥筒４内の変
色度合の目視判定を容易にするために、乾燥筒４の筒体
１２ａを透明な合成樹脂やガラスによって作製しても良
い。

【００１０】吸着筒６内に充填される吸着剤５として
は、採取すべき呼気中の二酸化炭素（約２〜４vol.％程
度）を選択的に吸着する合成ゼオライト系吸着剤、活性
炭などの吸着剤が好適に用いられる。活性炭や合成ゼオ
ライト系吸着剤は、予め活性化処理を施して目的成分で
ある二酸化炭素を吸着可能な状態とする。これらの吸着
剤を活性化するためには、吸着剤を２００℃以上、好ま
しくは３００℃に加熱しつつ、１〜１２時間程度真空引
きすることによって行われる。この活性化処理は吸着剤
５を筒体１２ｂに充填した状態で行うことができるの
で、吸着筒６の再利用が容易となる。

【００１１】この呼気採取装置１は、上述したように活
性化処理した吸着筒６を、大気に暴露しないように窒素
雰囲気下で乾燥筒６とともに通気管２内に挿入し、通気
管２の両端に、開口を蓋10,11で閉栓した入口キャップ
８と出口キャップ９とを取付けてセットされる。なお、
乾燥筒４は、上述した吸着筒６と同じく、透明な筒体１
２ａ内に粒状の乾燥剤３（シリカゲル青）を充填し、こ
れを加温して乾燥剤３の吸着水分を除去することによっ
て再利用が可能である。また、この乾燥筒４に代えて、
透明な合成樹脂製の小袋に所定量のシリカゲル青を入れ
て密封し、呼気採取装置の組立時あるいは使用時に、そ
の袋の両側を開封して通気管２内に詰めて使用すること
も可能である。

【００１２】この呼気採取装置１を用いて、呼気ガス中
の二酸化炭素を採取するには、まず被験者が呼気採取装
置１を持ち、入口蓋１０と出口蓋１１を取り外し、図３
に示すように、入口キャップ８の開口から呼気１４をな
るべく低流速で、好ましくは２リットル／分程度の流速で導
入する。この流速の調整は、通気管２の管径、出口キャ
ップ９の開口径、乾燥剤３と吸着剤５の粒径および充填
密度によって通気抵抗を調整し、被験者が高流速で呼気
を吹き込めないように調整することができる。呼気１４
は入口キャップの開口から採取部７内に入り、乾燥筒
４、吸着筒６を通過し、呼気１４中の二酸化炭素は吸着
筒６内の吸着剤５に選択的に吸着され、残りのガス１５
は出口キャップ９の開口から外部に排出される。この
際、分析の妨害成分となる呼気中の水分は、吸着筒６の
前段に設けられた乾燥筒４内の乾燥剤３（シリカゲル
青）によって除去される。この時、シリカゲル青の色の
変化で総通気量を検知することができる。シリカゲル青
の変色が確認されたならば、呼気１４の導入を停止し、
入口キャップ８と出口キャップ９のそれぞれの開口に蓋
10,11を被せ、よく締めて密封する。

【００１３】呼気１４の採取を終え、密封された呼気採
取装置１は、密封した状態のまま分析所に搬送される。
この呼気採取装置１はコンパクトでしかも十分な機械強
度を有していることから搬送し易く、密封性が良好であ
るので、呼気採取後に大気の浸透やガスの漏れ出しが無
く正確な測定が可能である。分析所では搬送された装置
１の出口キャップ９を取り外し、吸着筒６のみを取り出
して加熱脱着装置に入れ、吸着していた二酸化炭素を脱
離して分析する。

【００１４】本例の呼気採取装置１は、乾燥剤３とし
て、呼気中の水分を吸着して変色するシリカゲル青を用
い、呼気を装置内に吹き込む際に呼気中の水分がシリカ
ゲル青に吸着され、呼気採取装置に必要量の呼気が通気
されたことを流量を測定することなく、目視で検知でき
る。人の呼気は３５〜３７℃の体温下でほぼ飽和した水
蒸気を含んでおり、水蒸気濃度のばらつきが少ない。そ
して、呼気中の水蒸気量を直接的あるいは間接的に検知
できれば、吹き込まれた呼気の総量が判ることになる。
本例では、シリカゲル青が水分を吸着して変色（青→
赤）することから、呼気採取装置に必要量の呼気が通気
されたことを目視で検知するようにした。従って、この
呼気採取装置１によれば、必要量の呼気が吹き込まれた
ことを簡易に識別でき、呼気を吹き込む必要がなくな
り、被験者への負担を軽減することができる。また、こ
の装置１は吸着筒６の出し入れが簡単に行えることか
ら、呼気を採取した後に輸送して分析に供する際、ガス
回収が容易となる。しかも吸着筒６を大気に触れさすこ
となく使用でき、呼気中の二酸化炭素のみを分析に供す
ることができ、分析精度を向上させることができる。ま
た、この装置１は小型で十分な機械強度を有しているこ
とから、大気圧のガスを輸送するのに比べ、安全で多数
のサンプルを一度に搬送でき、サンプルの輸送コストを
低減することができる。

【００１５】図４は本発明の呼気採取装置の第２の例を
示すものである。この呼気採取装置１は、先の例による
呼気採取装置１とほぼ同様の構成要素を備えて構成され
ており、同じ構成要素には同一符号を付してある。この
例では、吸着筒６と乾燥筒４が一体化された筒体１６を
備えた構成になっている。この筒体１６は、吸着筒６と
乾燥筒４との端部が螺着嵌合によって接合したものであ
る。また通気管２の内周面には、吸着筒６と乾燥筒４の
位置決め用の突起がなく、この筒体１６を両端から挿
入、取り出しが可能となっている。この例による呼気採
取装置１は、先の例による装置と同等の効果が得られる
他、吸着筒６と乾燥筒４とを一体化した筒体１６を有す
ることによって、装置１を組み立てる際に、通気管２内
に吸着筒６と乾燥筒４とを一挙に挿入することができる
ので、装置組み立ての手間を省くことができる。また、
採取した二酸化炭素を分析した吸着筒６と乾燥筒４を再
利用する場合に、吸着筒６と乾燥筒４を一挙に活性化す
ることができることから、剤の再利用を図る場合に有利
となる。

【００１６】図５は本発明の呼気採取装置の第３の例を
示すものである。この呼気採取装置は、図１に示した第
１の例による呼気採取装置１とほぼ同様の構成要素を備
えて構成されており、同じ構成要素には同一符号を付し
てある。この例による呼気採取装置は、吸着筒６の外周
面に、温度上昇によって変色する温度シール１７を取付
けたことを特徴としている。この温度シール１７は、吸
着筒６内の吸着剤５が呼気中に含まれる二酸化炭素を吸
着した時の吸着熱により吸着剤５が発熱する熱を検知し
て変色するものである。吸着筒６の筒体１２ｂはアルミ
などの熱伝導率の高い金属で作られており、吸着剤５の
発熱が直ちに筒部１２ｂ外周の温度シール１７に伝わる
ようになっている。

【００１７】温度シール１７は、液晶等を利用した可逆
型の温度検知シールでもよいが、好ましくは一度の温度
上昇を検知して変色し、温度が降下しても変色状態を維
持できる不可逆型の温度検知シールが好適に用いられ
る。この種の温度シール１７を例示すれば、商品名；サ
ーモラベル（日油技研工業（株）製）などである。温度
シール１７は、裏面が粘着面とされ、筒体１２ｂ外周面
に直接貼着できるものが好ましい。

【００１８】吸着筒６内に充填された合成ゼオライト等
の吸着剤５は、呼気中の二酸化炭素を吸着した際に、吸
着熱が発生し温度が上昇する。呼気を吹き込んで吸着剤
５に二酸化炭素を吸着させる場合、吸着剤５は筒体１２
ｂの外周に取り付けられた温度シール１７を変色させる
のに十分な温度、例えば５０℃程度まで昇温する。

【００１９】この例による呼気採取装置１は、吸着筒６
の外周面に温度シール１７を取り付けて、呼気を吹き込
んで吸着剤５に二酸化炭素を吸着させる場合の吸着剤５
の温度上昇によって、温度シール１７の色が変化するこ
とを利用して、呼気採取装置に通気した呼気の総流入量
を検知することが可能であり、シリカゲル青による呼気
量の検知と合わせ、必要量の呼気が吹き込まれたことを
簡易に識別でき、呼気を吹き込む必要がなくなり、被験
者への負担を軽減することができる。この温度シール１
７として、一度変色すると温度が降下しても元に戻らな
いものを用いれば、使用前の保管状況のチェックや、呼
気採取に使用可能か否かを判別することができる。

【００２０】

【実施例】あらかじめ、３００℃で８時間加熱真空引き
して活性化した合成ゼオライト系吸着剤約４ｇを入れた
内径２０ｍｍ、長さ５０ｍｍのアルミ製吸着筒６と、粒
状のシリカゲル青約２ｇを入れた内径２０ｍｍ、長さ２
０ｍｍのアルミ製乾燥筒４を、透明樹脂製の通気管２内
に入れ、通気管２の両端に、蓋10,11付きの入口キャッ
プ８と出口キャップ９を取り付けた。また通気管２の側
面に温度検知シール（商品名；サーモラベル、日油技研
工業（株）製）を貼着した。この呼気採取装置の入口蓋
１０と出口蓋１１を取り外し、入口開口に直径１ｃｍ、
長さ３ｃｍの紙製の吹き込み口を取付け、装置内に呼気
を通気した。この時、シリカゲル青が青から赤に一部変
化するまで呼気を通気した、その呼気量は３リットルで
あった。

【００２１】呼気ガスが通気される際、吸着剤の二酸化
炭素吸着熱が発生し吸着剤が発熱し、通気管２の側面に
取付けた温度検知シールが約５０℃で白色から黒色に変
化した。このシール変色によって呼気採取装置に必要量
の呼気が通気されたことを流量を測定することなく、目
視で検知できることが確認された。その後、呼気採取装
置の両端を密栓し、分析所に搬送した。分析所では出口
蓋１１を取り外して吸着筒６を取り出し、加熱脱着装置
に入れて吸着していた二酸化炭素を加熱真空で脱離し、
レーザ分光分析系に導入して¹³ＣＯ₂と¹²ＣＯ₂の比を求
めた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の呼気採取
装置によれば、必要量の呼気が吹き込まれたことを簡易
に識別でき、呼気を吹き込む必要がなくなり、被験者へ
の負担を軽減することができる。また、この装置は吸着
筒の出し入れが簡単に行えることから、呼気を採取した
後に輸送して分析に供する際、ガス回収が容易となる。
しかも吸着筒を大気に触れさすことなく使用でき、呼気
中の二酸化炭素のみを分析に供することができ、分析精
度を向上させることができる。また、この装置は小型で
十分な機械強度を有していることから、大気圧のガスを
輸送するのに比べ、安全で多数のサンプルを一度に搬送
でき、サンプルの輸送コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の呼気採取装置の第１の例を示す
断面図である。

【図２】図２は同じ呼気採取装置の吸着筒の斜視図であ
る。

【図３】図３は同じ呼気採取装置の呼気採取状態を示す
断面図である。

【図４】図４は本発明の呼気採取装置の第２の例を示す
断面図である。

【図５】図５は本発明の呼気採取装置の第３の例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１……呼気採取装置、２……通気管、３……乾燥剤、４
……乾燥筒、５……吸着剤、６……吸着筒、７……採取
部、１７……温度シール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川康夫東京都港区西新橋１丁目16番７号日本酸素株式会社内 (72)発明者君島哲也茨城県つくば市大久保10 日本酸素株式会社内 (72)発明者奥野清則東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号日本無線株式会社内 (72)発明者東陽二東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号日本無線株式会社内 (72)発明者森敏正東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号日本無線株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状をなす通気管に呼気中の水分を吸収
する乾燥剤と呼気中の二酸化炭素を吸着する吸着剤とを
充填してなる採取部と、該採取部に一定量の呼気が採取
されたことを検知し表示する検知手段とを備えたことを
特徴とする呼気採取装置。
【請求項２】前記検知手段が、前記乾燥剤に設けら
れ、呼気中の水分を吸収して変色するものであることを
特徴とする請求項１記載の呼気採取装置。
【請求項３】前記検知手段が、前記吸着剤に接して或
いは吸着剤外方の採取部表面に設けられ、温度上昇によ
って変質するものであることを特徴とする呼気採取装
置。
【請求項４】前記採取部が、乾燥剤と吸着剤とをそれ
ぞれ通気可能な筒に収容してなる乾燥筒と吸着筒とを少
なくとも一部が透明な通気管内に直列に配してなり、か
つ該通気管にその両端を密封可能な栓体が着脱可能に取
り付けられてなることを特徴とする請求項１から３のい
ずれか１項記載の呼気採取装置。