JPH09304367A - 気体試料吸着脱離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気体試料中の特定成分の吸着作業の効率向上
を図る。 【解決手段】 気体試料を取り込む取込口２と、気体試
料から特定成分を吸着させる吸着手段３と、気体試料の
流動を付勢する吸引ポンプ４と、吸着手段３を加熱する
加熱手段１１と、特定成分を分析装置側に吐出する吐出
口１２と、取込口２から吐出口１２までの間にキャリア
ガスを供給するガス供給手段１３と、不要なキャリアガ
スを排出する排出口１４と、各構成を連絡する複数の連
絡用配管と、これら連絡用配管を所定の組み合わせで接
続する切り換え手段５，６，７とを備え、ガス供給手段
１３は、切り換え手段５，６，７を介して取込口２又は
吸着手段３に選択的に連絡自在であると共に、吸着手段
３は、切り換え手段５，６，７を介して、その上流側を
取込口２又はガス供給手段１３と選択的に連絡自在とし
且つ下流側を吸引ポンプ４，吐出口１２又は排出口１４
と選択的に連絡自在とするという構成を採っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体試料吸着脱離
装置に係り、特に、気体試料からの特定成分の吸着から
各部の洗浄までを行う気体試料吸着脱離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から気体試料の含有成分の分析作業
は、例えば、医療分野における臨床検査用の呼気分析や
患者の病態の監視、産業分野における作業環境の測定や
室内環境の測定、警察分野における飲酒運転取締まりや
麻薬取締まり、消防分野における火災原因調査、健康産
業における健康管理等、広範な分野に使用される。そし
て、この気体試料の分析の際には、当該試料の捕集を含
めて、複数の工程からなる作業を必要としていた。

【０００３】図８乃至図１３は、特に人間の呼気の分析
を行う際に、呼気中の特定成分を抽出するまでの複数の
工程を示している。以下、これら各工程を順を追って説
明する。

【０００４】まず最初に、被験者からの呼気の捕集を行
う捕集工程について説明する。図８（Ａ）は、使用前の
呼気捕集バッグ１００を示している。この呼気捕集バッ
グ１００は、その内部に気体試料としての呼気を貯留す
る薄いプラスチックの袋状部材１０１と、この袋状部材
１０１ヘの呼気の出し入れ口となるテフロン性のコック
１０２とから構成されており、呼気捕集後には、図８
（Ｂ）に示すように袋状部材１０１が被験者から吹き込
まれた呼気で満たされた状態となる。この呼気中には水
分とペンタンを含む複数の特定成分とが含有されてお
り、本動作説明では、この複数の特定成分を濃縮して分
析装置に供給するものとする。

【０００５】次に、上述した呼気捕集バッグ１００から
吸着手段１１０を使用して特定成分を吸着させる吸着工
程を図９に基づいて説明する。この吸着手段１１０は、
その内部に上記の複数の成分を吸着させる吸着剤を含ん
だ管状部材であり、その一端部が捕集バッグ１００のテ
フロン性のコック１０２に着脱自在であり、他端部は吸
引ポンプ１１１と積算流量計１１２とが連結されてい
る。そして、吸引ポンプ１１１により吸着手段１１０を
介して呼気捕集バッグ１００内の呼気が当該吸引ポンプ
１１１側に吹い寄せられ、このとき、呼気が吸着手段１
１０の内部を通過する際に、呼気中の水分と各特定成分
とが吸着手段１１０内部の吸着剤に吸着される。

【０００６】吸着工程が行われると、吸着手段１１０の
吸着剤に特定成分と共に吸着された水分の除去工程が行
われる。即ち、図１０に示すように、吸着手段１１０か
ら呼気捕集バッグ１００と吸引ポンプ１１１とが外さ
れ、一方の端部を開放した状態で他方の端部にＨｅガス
ボンベ１１３が連結される。このＨｅガスボンベ１１３
から吸着手段１１０の内部にＨｅガスが供給され通過す
ることにより、吸着剤に吸着された水分のみが脱離され
て排出される。

【０００７】上記の水分除去作業が一定時間の間行われ
ると、脱離工程が行われる。即ち、図１１に示すよう
に、吸着手段１１０の一端部をＨｅガスボンベ１１３に
連結した状態を維持して、この吸着手段１１０が加熱手
段１１４に装備されると共に水分除去工程では開放され
ていた他端部がガスクロマトグラフィーを備えた分析装
置１１５に連結される。そして、吸着手段１１０の加熱
を行いつつＨｅガスボンベからＨｅガスの供給を行うこ
とにより、吸着剤に吸着されていた複数の特定成分が吸
着剤から脱離してＨｅガスと共に分析装置１１５に送ら
れる。分析装置１１５では、ガスクロマトグラフィーに
より特定成分中のペンタンを抽出し、分析が行われる。

【０００８】一方、捕集工程で使用された呼気捕集バッ
グ１００は、再利用を図るために洗浄が行われる（呼気
捕集バッグ洗浄工程）。即ち、図１２（Ａ）に示すよう
に、呼気捕集バッグ１００のコック１０２に窒素ガスボ
ンベ１１６が連結されると共に袋状部材１０１内部に窒
素ガスが吸入され、さらに、コック１０２を閉じた状態
で乾燥器（図示略）内に所定時間保存する（図１２
（Ｂ））。そして、図１２（Ｃ）に示すように、吸引ポ
ンプ１１７をコック１０２に連結し、袋状部材１０１内
の窒素ガスを排出する。この際、袋状部材１０１及びコ
ック１０２の内側に付着した残留物が同時に排出されて
洗浄が行われる。

【０００９】最後に、吸着手段１１０の吸着剤の再生工
程が行われる。図１３に示すように、吸着手段１１０の
一方の端部が窒素ガスボンベ１１８に連結され且つ他方
の端部が開放された状態で当該吸着手段１１０は恒温槽
１１９内に収容される。そして、恒温槽１１９により一
定の温度に昇温された状態で窒素ガスの供給が行われ、
吸着剤に吸着されていた残留物が吸着手段１１０の外部
に排出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した如く、気体試
料の分析に際しては、気体試料の捕集，特定成分の吸
着，水分の除去，特定成分の脱離，呼気捕集バックの洗
浄及び吸着手段の再生からなる六つの工程が個別に行わ
れていた。これらの各工程が個別に行われることによ
り、気体試料の分析作業全体の作業効率が低下し、例え
ば、気体試料の捕集から分析結果を出すまでに多くの時
間を要する等の不都合が発生していた。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、作業の迅速化を図り得る気体試料吸着脱離装
置を提供することを、その目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明で
は、気体試料を取り込む取込口と、取り込まれた気体試
料の通過により特定成分を吸着させる吸着手段と、気体
試料を吸着手段まで引き込む流動を付勢する吸引ポンプ
と、吸着手段を加熱する加熱手段と、吸着手段の下流側
に配設し特定成分を分析装置側に吐出する吐出口と、取
込口から吸着手段を介して吐出口までの間にキャリアガ
スを供給するガス供給手段と、不要なキャリアガスを排
出する排出口と、各構成を連絡する複数の連絡用配管
と、これら連絡用配管を所定の組み合わせで接続する切
り換え手段とを備えている。

【００１３】ガス供給手段は、切り換え手段を介して取
込口又は吸着手段に選択的に連絡自在であると共に、吸
着手段は、切り換え手段を介して、その上流側を取込口
又はガス供給手段と選択的に連絡自在とし且つ下流側を
吸引ポンプ，吐出口又は排出口と選択的に連絡自在とす
るという構成を採っている。

【００１４】上記の構成において、吐出口を分析装置に
連結した状態で、特定成分の吸着動作が行われる。

【００１５】まず、取込口から気体試料の取り込みが行
われる。かかる場合、取込口と吸着手段とが連絡され且
つ吸着手段から吸引ポンプとへ連絡されるように各連絡
用配管が切り換え手段により接続される。そして、吸引
ポンプの駆動により、取込口から外気，呼気等の気体試
料が取り込まれると共に吸着手段を通過する。この吸着
手段の通過により気体試料から特定成分が吸着される
（気体試料の捕集工程及び特定成分の吸着工程）。

【００１６】次に、切り換え手段を介して、ガス供給手
段が取込口と連絡され、取込口にキャリアガスを供給す
ることにより当該取込口の洗浄を行う（取込口の洗浄工
程）。

【００１７】その後、ガス供給手段と吸着手段とが連絡
され、さらに、吸着手段から排出口までの間が連絡され
る。この状態で吸着手段にキャリアガスが供給され、こ
れにより吸着手段に吸着した余分な水分が除去される
（水分の除去工程）。

【００１８】また、切り換え手段により、ガス供給手段
は吸着手段と連絡され、さらに、吸着手段から吐出口ま
での間が連絡される。そして、これと同時に、加熱手段
による吸着手段の加熱が行われ、ガス供給手段からキャ
リアガスが供給されることにより、吸着手段から特定成
分が脱離され、キャリアガスの流動に合わせて特定成分
は吐出口を介して分析装置に供給される（特定成分の脱
離工程）。分析装置では、特定成分中の任意の成分につ
いて抽出し分析する。

【００１９】その後、吸着手段はその連絡先が吐出口か
ら排出口に切り換えられ、継続してキャリアガスの供給
及び加熱手段による加熱を受けることにより吸着手段に
残留する残留吸着物が排出される（吸着手段の再生工
程）。

【００２０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の構成を有すると共に、取込口の下流に気体
試料を一時的に貯留するバッファを装備するという構成
を採っている。

【００２１】この構成では、例えば、人間の呼気の採取
等の際に、取込口から強制的に呼気が吹き込まれると、
当該呼気は一時的にバッファ内に貯留され、その後一定
の速度で吸着手段を通過するように吸引ポンプにより流
動を付勢される。その他の動作については、請求項１記
載の発明と同様に行われる。

【００２２】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明と同様の構成を有すると共に、前記吸引ポン
プの上流に予め内部を減圧する減圧容器を設ける構成を
採っている。

【００２３】上記構成では、気体試料の捕集に先立っ
て、予め吸引ポンプにより減圧容器内の空気を排出し、
その内部を減圧する（例えば、真空状態とする）。この
状態において、請求項１又は２記載の発明と同様に、気
体試料の捕集動作を開始することにより、気体試料は、
減圧容器に向かって流動が付勢される。そして、その他
の動作については、上記と同様に行われる。

【００２４】本発明は、上記各構成により前述した目的
を達成しようとするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
５に基づいて説明する。本実施形態は、ガスクロマトグ
ラフィーを備えた分析装置１０の上流側に装備された気
体試料吸着脱離装置としての呼気吸着脱離装置１を示し
ている。この呼気吸着脱離装置１は、被験者の呼気中に
含有する特定成分を吸着させて濃縮し分析装置に供給す
るためのものである。

【００２６】呼気吸着脱離装置１は、気体試料としての
呼気を取り込む取込口２と、取り込まれた呼気の通過に
より特定成分を吸着させる吸着手段としての吸着剤充填
管３と、呼気を吸着剤充填管３まで引き込む流動を付勢
する吸引ポンプ４と、吸着剤充填管３を加熱する加熱手
段１１と、吸着剤充填管３の下流側に配設し特定成分を
分析装置１０側に吐出する吐出口１２と、取込口２から
吸着剤充填管３を介して吐出口１２までの間にキャリア
ガスを供給するガス供給手段としてのガスボンベ１３
と、不要となったキャリアガスを排出する排出口１４
と、各構成を連絡する複数の連絡用配管と、各連絡用配
管の連絡を切り換えて呼気及びキャリアガスを所定のル
ートに案内する切り換え手段としての三方バルブ５，八
方バルブ６及び四方バルブ７とを備えている。以下、各
部を詳説する。

【００２７】被験者は、取込口２から呼気の吹き込み動
作を行う。この取込口２は、図１中では中空管状部材と
して示されているが、直接呼気を吸入するのに好適なマ
スク状等に形成しても良い。

【００２８】この取込口２の下流側は、連絡用配管８１
を介して三方バルブ５のポート５１と連絡している。そ
して、連絡用配管８１の途中には、上流側から順に圧力
センサ２１，電磁弁２２，圧力センサ２３及びバッファ
としてのバック２４が配設されている。これらの内，圧
力センサ２１，２３は各位置における圧力の検出を行う
と共に後述する動作制御手段１５に出力し、電磁弁２２
は動作制御手段１５の動作信号により開閉自在となって
いる。また、バック２４は、素材がテフロン等から形成
されており、可撓性を有する袋状部材であり、呼気の流
入・流出により膨張・収縮する。

【００２９】次に、ガスボンベ１３について説明する。
このガスボンベ１３は、所定圧力でキャリアガスが封入
されており、連絡用配管８２を介して八方バルブ６のポ
ート６３と連絡している。また、この連絡用配管８２は
その途中で、三方バルブ５のポート５３から引かれた連
絡用配管８３及び八方バルブ６のポート６５から引かれ
た連絡用配管８４ともそれぞれ連絡している。これら各
連絡用配管８２，８３，８４には、前述した圧力でキャ
リアガスが供給されると共に下流側に流動する。即ち、
キャリアガスは、下流側に呼気等の流動を付勢する機能
を有すると共に流路に残留する不要成分を排除する洗浄
ガスとしての機能をも備えている。また、このキャリア
ガスは、一般にＨｅガス，Ｎ₂ ガス等が使用される。

【００３０】吸着手段としての吸着剤充填管３は、ガラ
ス，ステンレス等からなる両端部が開放された筒状部材
の内側に吸着剤が封入されて形成されており、この筒状
部材の一方の端部から他方の端部にかけて強制的に呼気
を通過させることにより吸着剤に呼気中の特定成分が吸
着される構造となっている。この吸着剤充填管３の一方
の端部は、連絡用配管８５を介して八方バルブ６のポー
ト６７に連絡しており、他方の端部は、連絡用配管８６
を介して八方バルブ６のポート６２に連絡している。

【００３１】この吸着剤充填管３には、当該吸着剤充填
管３を外部から加熱する加熱手段１１が併設されてい
る。この加熱手段１１は、約４００度まで加温可能なヒ
ータであり、吸着剤充填管３を加熱することにより吸着
剤に吸着された特定成分の脱離を促す機能を有し、動作
制御手段１５によりその作動及びその出力温度を制御さ
れる。また、この加熱手段１１は、呼気吸着脱離装置１
の他の構成に高温による影響を防止するために、その周
囲が図示しない断熱材に覆われている。

【００３２】吸着剤充填管３の下流側には、吸引ポンプ
４が配設される。即ち、この吸引ポンプ４は、連絡用配
管９１を介して八方バルブ６のポート６１に連絡してお
り、この八方バルブ６に連絡している吸着剤充填管３及
び八方バルブ６のポート６８と三方バルブ５のポート５
２とを連絡する連絡用配管８７を介して取込口２側と連
絡可能となっている。即ち、三方バルブ５と八方バルブ
６とを所定の接続状態とした場合に、吸引ポンプ４の駆
動により取込口２から呼気の吸引が付勢される。

【００３３】さらに連絡用配管９１の途中には、上流側
から順に電磁弁４１，圧力センサ４２，減圧容器４３及
び電磁弁４４が配設されている。これらの内，圧力セン
サ４２は配設位置における圧力の検出を行うと共に動作
制御手段１５に出力し、電磁弁４１，４４は動作制御手
段１５の動作信号により開閉自在となっている。また、
減圧容器４３は所定容積を有する耐圧容器である。通常
は、吸引ポンプ４の駆動及び電磁弁４１，４３により真
空状態が維持される。そして、呼気の採取時に電磁弁４
１が開かれて呼気の吸引動作が付勢される。

【００３４】前述した八方バルブ６のポート６４及びポ
ート６６は、それぞれ連絡用配管９２及び９３を介して
それぞれ四方バルブ７のポート７１及びポート７３と連
絡している。そして、この四方バルブ７のポート７２は
連絡用配管９４を介して排出口１４と連絡し、不要なキ
ャリアガス及び吸着剤充填管３の残留成分等がここから
排出される。また、ポート７４は連絡用配管９５を介し
て吐出口１２に連絡しており、呼気の特定成分及びキャ
リアガス等はここに案内され、ここから分析装置１０に
供給される。

【００３５】ここで、各バルブ５，６，７について説明
する。まず、三方バルブ５は、三つのポート５１，５
２，５３を有しており、これらの内何れか二つを接続す
る構造となっている。次に、八方バルブ６は、八つのポ
ート６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８
を有しており、各ポートと隣接する両隣のポートの何れ
か一方のポートと常に接続する構造となっている。ま
た、四方バルブ７は、四つのポート４１，４２，４３，
４４を有しており、各ポートと隣接する両隣のポートの
何れか一方のポートと常に接続する構造となっている。
これら各ポート５，６，７は、何れも動作制御手段１５
の動作指令信号により上記各切り換え動作が行われるよ
うになっている。

【００３６】また、動作制御手段１５は、上述したよう
に各バルブ５，６，７と各電磁弁２２，４１，４４と加
熱手段１１及び吸引ポンプ４について動作制御を行うと
共に各圧力センサ２１，２３，４２により各部の圧力変
化の検出を行う。

【００３７】また、図１には図示を省略されているが、
この呼気吸着脱離装置１には、呼気の通過する各部（例
えば、取込口２，吐出口１２，バッグ２４，各バルブ
５，６，７，及び各連絡用配管８１，８５，８６，８
７，９３，９５）を上限およそ３００度程まで加温する
加温手段が随所に装備されている。この加温手段によ
り、呼気の通過の際に、各連絡用配管等に対する残留成
分の付着を有効に防止することが可能となっている。

【００３８】次に、図１乃至図５に基づいて呼気吸着脱
離装置１の動作を説明する。図２から図５は、呼気吸着
脱離装置１の各バルブ５，６，７の切り換え状態を示し
ている。

【００３９】まず、前述したように吸引ポンプ４が駆動
され、減圧容器４３内を真空状態とする。このとき、電
磁弁４４は開状態とされ、また、電磁弁４１は閉状態と
される。そして、真空状態が圧力センサ４２により検出
されると電磁弁４４が閉じられる。また、この時点で
は、電磁弁２２は閉状態にされている。さらにこれに加
えて、前述した図示しない加温手段が作動し、各部を所
定の温度に加温する。

【００４０】そして、図２に示すように、三方バルブ５
のポート５１とポート５２が接続され（以下、この状態
を三方バルブ５におけるポジションＡとする）、また八
方バルブ６のポート６１とポート６２，ポート６３とポ
ート６４，ポート６５とポート６６，ポート６７とポー
ト６８がそれぞれ接続され（以下、この状態を八方バル
ブ６におけるポジションＡとする）、さらに四方バルブ
７のポート７１とポート７２，ポート７３とポート７４
がそれぞれ接続される（以下、この状態を四方バルブ７
におけるポジションＡとする）。

【００４１】各バルブ５，６，７を上記各ポジションと
することにより、取込口２はバッグ２４，吸着剤充填管
３及び減圧容器４３を介して吸引ポンプ４まで連絡する
状態となる。

【００４２】かかる状態で被験者が取込口２から呼気を
吹き込むことにより圧力センサ２１は圧力の上昇を検出
すると共に動作制御手段１５に出力する。これを受けて
動作制御手段１５では、電磁弁２２，４１を開状態にす
る。これにより、真空状態にある減圧容器４３側に吸着
剤充填管３を介して取込口２から呼気の流動が付勢され
る。このとき、吸着剤充填管３はその構造上，呼気の流
動速度を一定に制限してしまうため、被験者からの呼気
の吐出量が、呼気吸着脱離装置１内の呼気の流動量を上
回ることがあり、これによる被験者の呼気の吐出動作に
負担が生じないように、呼気を予めバッグ２４内に一時
的に貯留する構造となっている（気体試料の捕集工
程）。

【００４３】そして、被験者による呼気の吐出が終了す
ると圧力センサ２１により圧力低下が検出され、これに
より電磁弁２２が閉状態となる。バッグ２４内の呼気
は、吸着剤充填管３を矢印Ｓ方向に沿って通過し、その
際に呼気中の特定成分が吸着されつつ減圧容器４３に向
けて流動が付勢される（特定成分の吸着工程）。

【００４４】また、減圧容器４３内の圧力が真空状態か
ら一定の圧力まで上昇すると、圧力センサ４２の検出に
より電磁弁４４が開かれると共に吸引ポンプ４の駆動に
より再び真空状態とされ、電磁弁４１，４４が閉じられ
る。

【００４５】一方、ガスボンベ１３は、上記各バルブ
５，６，７のポジションにより連絡用配管８２，９２，
９４及び排出口１４を介して外部に排出されるルート
と、連絡用配管８４，９３，９５及び吐出口１２を介し
て分析装置１０に供給されるルートとが形成される。

【００４６】上記動作により、所定量の呼気の捕集が行
われると、各バルブ５，６，７の切り換えが行われる。
即ち、図３に示すように、三方バルブ５のポート５１と
ポート５３が接続され（以下、この状態を三方バルブ５
におけるポジションＢとする）、また八方バルブ６のポ
ート６１とポート６８，ポート６２とポート６３，ポー
ト６４とポート６５，ポート６６とポート６７がそれぞ
れ接続され（以下、この状態を八方バルブ６におけるポ
ジションＢとする）、さらに四方バルブ７のポート７１
とポート７４，ポート７２とポート７３がそれぞれ接続
される（以下、この状態を四方バルブ７におけるポジシ
ョンＢとする）。

【００４７】各バルブ５，６，７を上記各ポジションと
することにより、まず、ガスボンベ１３から取込口２へ
向かうルートが形成される。これにより、連絡用配管８
３，８１を介しバッグ２４内にキャリアガスが供給され
る。そして、キャリアガスによりバッグ２４内が一定の
圧力に達した状態を圧力センサ２３により検出される
と、動作制御手段１５では電磁弁２２を開状態として取
込口２まで開放し、これによりキャリアガスの流路とな
る各構成の洗浄が行われる（取込口の洗浄工程）。

【００４８】また、ガスボンベ１３から連絡用配管８
２，８６を介して吸着剤充填管３にキャリアガスが矢印
Ｔ方向に沿って供給され、この吸着剤充填管３に特定成
分と共に付着した呼気中の水分の除去が行われる。この
とき、吸着剤充填管３に吸着された特定成分は、低温状
態ではあまり脱離しないため、ほぼ水分のみがキャリア
ガスと共に下流側に排出される。この水分を含んだキャ
リアガスは、連絡用配管８５，９３，９４及び排出口１
４を介して大気中に排出される（水分の除去工程）。

【００４９】さらに、ガスボンベ１３は、上記各バルブ
５，６，７のポジションにより連絡用配管８４，９２，
９５及び吐出口１２を介して分析装置１０に供給される
ルートとが形成される。

【００５０】上記各ポジションによる各部の洗浄及び吸
着剤充填管３の水分除去動作が一定時間行われると、動
作制御手段１５の制御により、上記各バルブ５，６，７
は、図４の状態に切り換えられる。即ち、三方バルブ５
はポジションＡに切り換えられ、八方バルブ６はポジシ
ョンＢのままの状態を維持され、四方バルブ７はポジシ
ョンＡに切り換えられる。これに加えて、加熱手段１１
が作動し、吸着剤充填管３の加熱が行われる。

【００５１】加熱手段１１の加熱により、吸着剤充填管
３では吸着剤に吸着された特定成分の脱離が付勢され、
また、ガスボンベ１３から連絡用配管８２，８６を介し
て吸着剤充填管３に矢印Ｔ方向に沿ってキャリアガスが
供給され、特定成分と共にキャリアガスは、連絡用配管
８５，９３，９５及び吐出口１２を介して分析装置１０
に供給される（特定成分の脱離工程）。このとき、キャ
リアガスは、前述した特定成分の吸着工程の際の呼気の
通過方向Ｓと逆のＴ方向に沿って吸着剤充填管３内を通
過するため、この特定成分の脱離工程では、吸着された
特定成分の脱離をより有効に行うことが可能となる。な
お、吸着剤充填管３内部おける各気体の流動方向につい
ては、特定成分の吸着工程とこの特定成分の脱離工程に
おいては互いに逆方向となることが望ましいが、特定成
分の吸着工程と水分の脱離工程においては特に互いに逆
方向とする必然性は少なく、仮に、これらを同方向とな
るように接続しても問題はない。

【００５２】分析装置では、キャリアガス及び特定成分
からガスクロマトグラフィーにより検査の対象となる成
分を抽出し、その濃度等の測定が行われる。

【００５３】上記各ポジションによる特定成分の脱離動
作が一定時間行われると、動作制御手段１５の制御によ
り、上記各バルブ５，６，７は、図５の状態に切り換え
られる。即ち、三方バルブ５はポジションＡのままの状
態を維持され、八方バルブ６もポジションＢのままの状
態を維持され、四方バルブ７はポジションＢに切り換え
られる。また、加熱手段１１は、上述の特定成分の除去
工程よりも高温状態にに設定されて吸着剤充填管３の加
熱が行われる。

【００５４】各バルブ５，６，７を上記各ポジションと
することにより、まず、ガスボンベ１３から吸着剤充填
管３を介して排出口１４へ向かうルートが形成される。
これにより、吸着剤充填管３の吸着剤に残留した特定成
分その他の不純物の除去がキャリアガスに付勢されて排
出口１４から大気中に排出される（吸着手段の再生工
程）。

【００５５】一方、ガスボンベ１３は、上記各バルブ
５，６，７のポジションにより連絡用配管８４，９２，
９５及び吐出口１２を介して分析装置１０に供給される
ルートとが形成される。即ち、これによりこの呼気吸着
脱離装置１の作動中は、上述した各工程を通して常時、
分析装置１０にキャリアガスが供給される。

【００５６】上記吸着手段の再生工程が一定時間継続し
て行われると、加熱手段１１は作動が停止され、各バル
ブ５，６，７は図２の状態に切り換えられる。これによ
り、一連の動作が終了し、再び、新たな被験者による呼
気の採取が可能となる。

【００５７】本実施形態に示す呼気吸着脱離装置１は、
上記各構成を備えているため、呼気の捕集，特定成分の
吸着，水分の除去，特定成分の脱離，取込口の洗浄及び
吸着手段の再生からなる六つの工程を連続的に行うこと
を可能としている。これにより、呼気の分析作業全体の
作業効率を向上させ、呼気の捕集から分析に至るまで消
費される時間を軽減させ、例えば、大量の人数の呼気採
取作業に対応することが可能である。

【００５８】また、呼気吸着脱離装置１は、連絡用配管
による各構成の連絡を、三方バルブ５，八方バルブ６及
び四方バルブ７によりその接続を切り換えて上述した全
ての工程に対応することを可能としているため、従来の
ように各工程毎に、それらの工程に要する器具，装置等
の組み替え作業等の煩雑な作業を排除し、作業性の向上
を図ることが可能となった。

【００５９】これに加えて、上記各バルブ５，６，７
は、それぞれ切り換えるパターンが僅か二種類のみ（ポ
ジションＡとポジションＢ）であり、これらの組合わせ
により全ての工程に対応可能な構成であるため、切り換
え操作自体の簡易化を図ることが可能である。また、動
作制御手段を設けて自動化を図る場合に、制御回路の簡
易化を図ることができる。

【００６０】また、上述した各バルブによる各構成の接
続により、呼気吸着脱離装置１では、上記各工程の全て
において、常時，分析装置にキャリアガスの供給を図る
ことが可能であり、これにより、分析装置内における加
熱部分の傷みを防止すると共に呼気等の流路に付着する
不要成分，汚れ等の付着を防止し、当該分析装置の保守
性の向上を図ることが可能である。

【００６１】さらに、取込口２の下流側に呼気を一時的
に貯留するバッグ２４を設ける構成としているため、呼
気の吸着剤充填管３の通過速度に関係なく被験者は抵抗
感なく呼気を吐出を行うことが可能である。また、この
バッグ２４の上流側近傍に電磁弁２２及び圧力センサ２
１，２３を設けたため、呼気の逆流を防止することがで
きる。

【００６２】また、吸引ポンプ４の上流側に減圧容器４
３とこれを密閉する電磁弁４１，４４を設けているた
め、例えば、吸引ポンプ４の吸引能力が低い場合でも、
予めこの減圧容器４３を真空状態にしてこの減圧容器か
ら呼気の流動を付勢することにより、高い吸引力による
呼気の流動を付勢することが可能である。

【００６３】さらに、本実施形態では、呼気の流動経路
の随所を加温するヒータを装備しているため、呼気中の
不要成分等の付着を防止し、繰り返し呼気の採取を行っ
ても、途中で不純物が混入される不都合を排除し、より
正確に分析を行うことを可能とならしめている。

【００６４】ここで、上記実施形態に示した各電磁弁２
２，４１，４４を圧力自動調整バルブとしても良い。

【００６５】上述した呼気吸着脱離装置１の他の例を図
６に示す。

【００６６】この図６に示す呼気吸着脱離装置１Ａは、
呼気吸着脱離装置１と比較して動作制御手段１５を設け
ない構成となっており、これに伴い圧力センサ２１，２
３，４２及び電磁弁２２，４１，４４が省略され、ま
た、吸引ポンプ４，加熱手段１１及び各バルブ５，６，
７は手動による操作を行うようになっている。この呼気
吸着脱離装置１Ａでは、呼気の逆流を防止するためにバ
ッグ２４の上流側に逆止弁を設ける構成としても良い。

【００６７】この呼気吸着脱離装置１Ａの構成において
も、手動による操作を要する点を除いて呼気吸着脱離装
置１とほぼ同様の効果を得ることが可能であると共に装
置の構成点数即ち部品点数の低減を図ることができ生産
性の向上を図ることが可能となっている。

【００６８】また、図７に、吸引力の高い吸引ポンプ４
Ａを装備した場合の呼気吸着脱離装置１Ｂを示す。

【００６９】この呼気吸着脱離装置１Ｂは、吸引ポンプ
４Ａの吸引力が高いため、取込口２から吸入された呼気
は、随時滞ることなく吸引ポンプ４Ａ側に導かれるた
め、呼気を一時的に貯留するバッグ２４及び予め真空状
態を作り出す減圧容器４３を設けることなく図６に開示
した呼気吸着脱離装置１Ａとほぼ同様の効果を得ること
が可能であると共に、さらなる部品点数の低減を図るこ
とができ生産性の向上を図ることが可能となっている。

【００７０】なお、上述した各呼気吸着脱離装置１，１
Ａ，１Ｂは、呼気のみに対象を限定して特定成分の吸着
を行うものではない。即ち、その対象は気体であれば良
く、例えば、大気中の特定成分の吸着の際に使用する環
境調査等の他の分野についても使用が可能である。

【００７１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、上述した各構
成から、気体試料の分析に先だって、気体試料の捕集，
特定成分の吸着，吸着手段の水分除去，特定成分の脱
離，取込口の洗浄及び吸着手段の再生からなる六つの工
程を連続的に行うことを可能としている。これにより、
気体試料の分析作業全体の作業効率を向上させ、気体試
料の捕集から分析に至るまで消費される時間を軽減さ
せ、例えば、多くの気体試料からの特定成分の吸着作業
を連続的に行うことが可能となる。

【００７２】さらに、切り換え手段により、ガス供給手
段を取込口又は吸着手段と選択的に連絡させ、吸着手段
の上流側を取込口又はガス供給手段と、下流側を排出
口，吐出口又は吸引ポンプと選択的に連絡可能としてい
るため、切り換え手段の操作によりこれらを所定の組み
合わせで接続させることを可能とし、従来のように各工
程毎に、それらの工程に要する器具，装置等の組み替え
作業等の煩雑な作業を排除し、作業性の向上を図ること
が可能となった。

【００７３】請求項２記載の発明では、取込口の下流側
に気体試料を一時的に貯留するバッファを設ける構成と
しているため、気体試料の吸着手段の通過速度が遅い場
合でもこれに影響されず気体試料の供給を行うことが可
能となっている。特に、気体試料として人間の呼気を対
象とした場合に、被験者は抵抗感なく呼気の吐出を行う
ことが可能である。

【００７４】請求項３記載の発明では、吸引ポンプの上
流側に減圧容器を設け、これを予め減圧することにより
気体試料，キャリアガス等の流動を付勢するため、例え
ば、吸引ポンプの吸引能力が低い場合でも、この減圧容
器の容量に応じて充分な量の呼気の流動を付勢すること
が可能である。

【００７５】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これにより従来にない優れた気体試料吸着脱離装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１に開示した呼気吸着脱離装置の呼気の捕集
及び特定成分の吸着工程時における各バルブの接続状態
を示す説明図である。

【図３】図１に開示した呼気吸着脱離装置の取込口の洗
浄及び水分の除去工程時における各バルブの接続状態を
示す説明図である。

【図４】図１に開示した呼気吸着脱離装置の特定成分の
脱離工程時における各バルブの接続状態を示す説明図で
ある。

【図５】図１に開示した呼気吸着脱離装置の吸着手段の
再生工程時における各バルブの接続状態を示す説明図で
ある。

【図６】呼気吸着脱離装置の他の例を示すブロック図で
ある。

【図７】呼気吸着脱離装置のさらに他の例を示すブロッ
ク図である。

【図８】従来における呼気の捕集作業を示す説明図であ
り、図８（Ａ）は呼気捕集バッグの使用前の状態を示
し、図８（Ｂ）は呼気捕集バッグの使用後を示す。

【図９】従来における呼気の特定成分の吸着作業を示す
説明図である。

【図１０】従来における吸着手段からの水分の除去作業
を示す説明図である。

【図１１】従来における吸着手段からの特定成分の脱離
作業を示す説明図である。

【図１２】従来における呼気捕集バッグの洗浄作業を示
す説明図であり、図１２（Ａ）は呼気捕集バッグ内への
窒素ガスの吸入動作を示し、図１２（Ｂ）は窒素ガス封
入状態で放置された状態を示し、図１２（Ｃ）は窒素ガ
スを排出する状態を示している。

【図１３】従来における吸着手段の再生のための残留物
除去作業を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 呼気吸着脱離装置（気体試料吸着脱離装置） ２ 取込口 ３ 吸着剤充填管（吸着手段） ４ 吸引ポンプ ５ 三方バルブ（切り換え手段） ６ 八方バルブ（切り換え手段） ７ 四方バルブ（切り換え手段） １０ 分析装置 １１ 加熱手段 １２ 吐出口 １３ ガスボンベ（ガス供給手段） １４ 排出口 ２４ バッグ（バッファ） ４３ 減圧容器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体試料を取り込む取込口と、取り込ま
   れた気体試料の通過により特定成分を吸着させる吸着手
   段と、前記気体試料を前記吸着手段まで引き込む流動を
   付勢する吸引ポンプと、前記吸着手段を加熱する加熱手
   段と、前記吸着手段の下流側に配設し前記特定成分を分
   析装置側に吐出する吐出口と、前記取込口から前記吸着
   手段を介して前記吐出口までの間にキャリアガスを供給
   するガス供給手段と、不要な前記キャリアガスを排出す
   る排出口と、前記各構成を連絡する複数の連絡用配管
   と、これら連絡用配管を所定の組み合わせで接続する切
   り換え手段とを備え、 前記ガス供給手段は、前記切り換え手段を介して前記取
   込口又は前記吸着手段に選択的に連絡自在であると共
   に、 前記吸着手段は、前記切り換え手段を介して、その上流
   側を前記取込口又はガス供給手段と選択的に連絡自在と
   し且つ下流側を前記吸引ポンプ，前記吐出口又は前記排
   出口と選択的に連絡自在としたことを特徴とする気体試
   料吸着脱離装置。
2. 【請求項２】 前記取込口の下流に前記気体試料を一時
   的に貯留するバッファを装備したことを特徴とする請求
   項１記載の気体試料吸着脱離装置。
3. 【請求項３】 前記吸引ポンプの上流に予め内部を減圧
   する減圧容器を設けたことを特徴とする請求項１又は２
   記載の気体試料吸着脱離装置。