JPH10170409A - 呼気採集装置、可搬型呼気封入容器および呼気取出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 呼気サンプルを封入した容器が大型で脆弱で
ある。そのため、輸送時の取扱いに不便であり、また、
輸送可能なサンプル数が限られる。 【解決手段】 被検者は、マウスピース３３から呼気サ
ンプルを吹き込む。呼気サンプルは、開口部１１から可
搬型呼気サンプル容器１内に導入され、乾燥パック１９
にて乾燥される。そして、呼気サンプルは、吸着パック
２１を通過し、ここで、呼気サンプル中の炭酸ガスが吸
着される。吸着パック２１にて捕捉されない呼気成分
は、反対側の開口部１１から容器外へ排出される。所定
量の呼気サンプルが吹き込まれると容器の両端の開口部
１１が密閉される。吸着パック２１では炭酸ガスが選択
的に捕捉され、かつ、炭酸ガスの体積が小さくなるの
で、可搬型呼気封入容器１を小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、呼気採集装置およ
び可搬型呼気封入容器、特に、呼気中の炭酸ガスを分析
する臨床生化学検査において用いられ、被検者の吐出し
た呼気を採集するための呼気採集装置および可搬型呼気
封入容器に関する。また、本発明は、このような可搬型
呼気封入容器に適して用いられる呼気取出し装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、臨床生化学検査の被検体として
は、血液や尿が代表的であった。これに対し、近年、被
検体として呼気を使用することが提案され、注目されて
いる。被検体としての呼気は、人間から常に放出されて
いるので容易に採集可能であるという利点を有する。呼
気中には、肺胞細胞血管を流れる混合静脈血中の微量の
揮発成分が含まれている。そこで、呼気中の成分が分析
され、分析結果を用いて疾病の診断が行われる。

【０００３】呼気を使用する臨床生化学検査の一つに、
胃の中のヘリコバクター・ピロリ（Helicobacter pilor
i、以下ピロリ菌という）の存在を検知するための¹³Ｃ
尿素呼気分析がある。ピロリ菌は、胃炎、胃潰瘍、十二
指腸潰瘍などの原因菌であると考えられている。このピ
ロリ菌は、尿素分解酵素を有し、強い酸性の中で生きる
ために、胃中の尿素からアンモニアを作り出して胃酸を
中和している。ピロリ菌による尿素の分解時に二酸化炭
素が発生し、胃の血管内に吸収されて肺に運ばれる。こ
の二酸化炭素は、肺胞細胞におけるガス交換を通じて呼
気中に含まれて、呼気とともに吐き出される。そこで、
¹³Ｃ尿素呼気分析では、¹³Ｃにて標識された尿素を人体
に経口投与する。そして、呼気を採集し、呼気中の¹³Ｃ
Ｏ₂、¹²ＣＯ₂の同位体比を分析する。ここでは、質量分
析やレーザー分光を用いた分析が行われる。¹³ＣＯ₂の
増分を検出して尿素分解酵素の活性値を調べることによ
り、ピロリ菌の存在が検知される。

【０００４】図８は、呼気採集から呼気分析までの過程
を示している。呼気サンプルの採集は、公共施設や民間
施設などにて行われる。呼気採集では、合成樹脂膜製の
呼気採集バッグが用いられ、被検者は、呼気採集バッグ
に対して呼気サンプルを吹き込む。そして、必要量の呼
気サンプルが吹き込まれた状態で、吹込み口が密閉され
る。呼気サンプルを封入した呼気採集バッグは、分析を
行う検査場へ輸送される。検査場では、呼気採集バッグ
が開封され、呼気サンプルが取り出されて分析される。
なお、上記の呼気採集バッグの他に、いわゆるゴム風船
が使われることもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来、
呼気サンプルは、呼気採集バッグ（あるいはゴム風船）
を用いて採集される。呼気採集バッグは、検査場への輸
送の際、内部に呼気サンプルを封入して膨らました状態
に置かれる。そのため、呼気採集バッグが大型でかさば
ってしまい、輸送の際のバッグの取扱いが不便であり、
輸送可能なサンプル数が限られる。例えば、上述の¹³Ｃ
尿素呼気分析では、０．２〜２．５リットルの呼気サン
プルが採集され、この採集量に応じた大きさに呼気採集
バッグが膨らむ。従って、血液検査に用いる試験管など
と比べると、呼気採集バッグは大幅にかさばる。

【０００６】また、従来の呼気採集バッグには、合成樹
脂膜などの素材が用いられている。呼気サンプルが吹き
込まれた時にバッグが膨らむようにするためである。し
かし、このような素材は脆弱であり、鋭利な突起に触れ
た場合に孔が開きやすい。従って、呼気採集バッグの取
扱い中や輸送中に呼気サンプルが漏れやすいという問題
がある。この問題は、ゴム風船を用いて呼気サンプルを
採集する場合にも同様に発生する。

【０００７】その他、呼気採集バッグではなく、小型ガ
ラス容器を用いて呼気サンプルが採集されることもあ
る。この場合、ガラス容器内にストローが差し込まれ、
被検者がストローから呼気サンプルを吹き込んだ後に、
容器のキャップが閉められる。しかし、この方法では、
外部の空気の混入が避けられず、サンプル中の呼気の濃
度が低くなるという欠点がある。

【０００８】また、特開平７−３１６０７号公報には、
硬質材料からなる容器に呼気サンプルを封入することが
提案されている。この容器を用いれば、呼気採集バッグ
の脆弱さという問題が解消される。しかし、依然とし
て、呼気採集量に応じた大型の容器が必要である点には
変わりがない。

【０００９】以上のような問題は、呼気サンプルが気体
であり、必要とされるサンプル量が多いことに起因して
いる。被検体が血液や尿である場合には、少量の被検体
が試験管やカプセルなどに入れられて輸送されるので、
容器の大きさや脆弱さが問題とならない。これに対し、
被検体が呼気である場合には、大量の気体を採集するた
めに容器が大きくなり、かつ、容器の膨らみを利用する
ために脆弱な材料が用いられる。

【００１０】本発明の目的は、上記の課題に対応し、小
型で、取扱いが容易であり、外部の空気の混入を確実に
防止できる可搬型呼気封入容器、およびこのような可搬
型呼気封入容器に対応した呼気採集装置を提供すること
にある。なお、本発明は、例えば¹³Ｃ尿素呼気分析のよ
うに、呼気中の炭酸ガスが分析対象となるような臨床生
化学検査に適して用いられる呼気採集装置および可搬型
呼気封入容器を提供する。また、本発明のその他の目的
は、上記の可搬型呼気封入容器に適して用いられる呼気
取出し装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の呼気採集装置は、被検者が呼気を吹き込
むための呼気採集口と、装置から取外し可能に設けら
れ、二酸化炭素分子を選択的に吸着する吸着部材を内設
し、呼気が導入される密閉可能な可搬型呼気封入容器と
を有する。

【００１２】上記の構成の装置では、呼気は、呼気採集
口から吹き込まれて可搬型呼気封入容器に導入される。
容器内では、吸着部材により呼気中の炭酸ガスが選択的
に吸着される。この状態で、可搬型呼気封入容器が密閉
され、装置から取り外される。

【００１３】本発明によれば、呼気中の炭酸ガスの体積
が、吸着部材への吸着により大幅に小さくなる。吸着状
態における炭酸ガスの必要量に応じて可搬型呼気封入容
器の容積が設定されればよいので、容器を小型化するこ
とができる。また、本発明の容器では、従来の呼気採集
バッグのように呼気導入時に容器を膨らませる構造を採
用する必要がない。従って、合成樹脂膜などの脆弱な材
料を用いることなく、容器を構成することができる。以
上より、輸送時における呼気の取扱いが容易になり、か
つ一度に輸送できるサンプル数が増加する。

【００１４】本発明の一態様では、前記可搬型呼気封入
容器に内設され、呼気から水蒸気を除去する乾燥部材を
含む。呼気中には、酸素、窒素、炭酸ガスなどの他に水
蒸気も含まれる。上記構成では、水蒸気を除去した後の
呼気が吸着部材に到達する。従って、吸着部材では、水
蒸気がほとんど吸着されることなく、主として炭酸ガス
が吸着される。そして、吸着部材の大きさなどの設定に
おいて、水蒸気の量を考慮しなくともよくなる。また、
検査場での分析時に水蒸気を除去する手間が省ける。な
お、この態様と異なり、呼気が可搬型呼気封入容器に導
入される前に水蒸気の除去が行われてもよい。

【００１５】（２）一方、本発明の可搬型呼気封入容器
は、呼気を密封して保持する容器であって、呼気を導入
する呼気導入口と、容器内の呼気流路に設けられ、呼気
中の二酸化炭素分子を選択的に吸着する吸着部材と、前
記吸着部材を通過した呼気を容器外へ排出する呼気排出
口と、前記呼気導入口および前記呼気排出口を密閉する
密閉手段とを有する。

【００１６】上記構成によれば、呼気が呼気導入口から
容器内に導入される。呼気が吸着部材を通る時に炭酸ガ
スが吸着され、吸着部材を通過した呼気は呼気排出口か
ら排出される。そして、呼気導入口および呼気排出口が
密閉される。なお、被検者の吐出した呼気は、直接に容
器内に導入されてもよい。また、一旦、呼気採集バッグ
などの他の容器に呼気を採集し、この他の容器から本発
明の可搬型呼気封入容器へ呼気が導入されてもよい。さ
らに、呼気採集バッグなどの他の容器に採集された呼気
に対し、可搬型呼気封入容器への導入前に、濃縮などの
前処理を行うように構成してもよい。

【００１７】本発明によれば、呼気中の炭酸ガスは、呼
気流路上で吸着により捕捉され、吸着されなかった呼気
成分は排出される。例えば、吸着部材の構成材料とし
て、炭酸ガスを吸着するが、酸素や窒素を吸着しにくい
吸着剤を用いる。このような吸着剤としては、例えばゼ
オライトが知られている。これにより、炭酸ガスは吸着
部材にて捕捉され、酸素、窒素は排出される。このよう
にして、呼気中の炭酸ガスが濃縮され、かつ、吸着によ
り炭酸ガスの体積が小さくなる。従って、可搬型呼気封
入容器を小型化することができる。また、前述のよう
に、本発明では、合成樹脂膜などの脆弱な材料を用いる
ことなく、容器を構成することができる。以上より、輸
送時における呼気の取扱いが容易になり、かつ一度に輸
送できるサンプル数が増加する。

【００１８】また、本発明の一態様の可搬型呼気封入容
器は、容器内の呼気流路における前記吸着部材の上流側
に設けられ、呼気から水蒸気を除去する乾燥手段を含
む。上記構成によれば、吸着部材の上流側で乾燥手段に
より水蒸気が除去される。従って、吸着部材では、水蒸
気が吸着されることなく、主として炭酸ガスが吸着され
る。なお、この態様と異なり、容器外の乾燥手段によっ
て脱水された呼気を容器内に導入するように構成しても
よい。

【００１９】（３）一方、上記の可搬型呼気封入装置に
密封された呼気を取り出す呼気取出し装置は、例えば、
下記のように構成される。すなわち、この取出し装置
は、呼気を吸着した吸着部材を内設する可搬型呼気封入
容器を加熱位置に保持する保持手段と、可搬型呼気封入
容器を加熱して吸着部材を昇温させる加熱手段と、可搬
型呼気封入容器を開封する開封手段とを備える。前述の
ゼオライトのような吸着剤は、温度が高くなると吸着し
た炭酸ガスを放出する。従って、上記構成のように、加
熱装置にて吸着部材を加熱することにより、炭酸ガスを
再生し、取り出すことができる。

【００２０】なお、本発明では、容器に導入される呼気
中の全ての炭酸ガスが吸着される必要はなく、後述する
実施形態のように、炭酸ガスの一部が吸着されればよ
い。また、本発明では、容器内で吸着された炭酸ガス
と、吸着されないが容器内に密閉された炭酸ガスとの総
量が、分析に必要な量であればよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以
下、実施形態という）の呼気採集装置について、図面を
参照し説明する。この呼気採集装置は、例えば¹³Ｃ尿素
呼気分析のように、呼気中の炭酸ガスが分析対象となる
臨床生化学検査に適して用いられる。

【００２２】「実施形態１」図１は、本実施形態の呼気
採集装置に備えられる可搬型呼気封入容器１（以下、単
に呼気サンプル容器１という）の断面図である。この呼
気サンプル容器１の形状は、中央のくびれた円筒型であ
り、外径は２０ｍｍ程度である。そして、呼気サンプル
容器１の構成は、くびれ部分を中心として、円筒軸方向
に対称である。

【００２３】呼気サンプル容器１の容器本体は、中央の
吸着部円筒３と、その軸方向両側の乾燥部円筒５と、さ
らに両側に設けられたシール部円筒７からなる。吸着部
円筒３は、耐熱性の高い金属製であり、また、乾燥部円
筒５とシール部円筒７は、軽量な合成樹脂製である。こ
れらの円筒部材は、互いに嵌合されて連結され、一体と
なって容器本体２を構成している。すなわち、吸着部円
筒３の嵌合部３ａと乾燥部円筒５の嵌合部５ａとが嵌合
され、嵌合部３ａの外周面と嵌合部５ａの内周面が密着
し、この状態で両円筒部材が互いに固定されている。同
様に、乾燥部円筒５の嵌合部５ｂとシール部円筒７の嵌
合部７ａとが嵌合され、嵌合部５ｂの外周面と嵌合部７
ａの内周面とが密着し、この状態で両円筒部材が互いに
固定されている。その他、外気の混入防止のために、円
筒部材間の密着部にシール剤を塗布してもよい。

【００２４】シール部円筒７の底板９の中央には、円形
の開口部１１が設けられている。開口部１１は、呼気サ
ンプルを容器内に導入する呼気導入口として機能し、ま
たは、呼気サンプルを容器外へ排出する呼気排出口とし
て機能する。シール部円筒７の内部には、開口部１１を
塞ぐようにして、円板形のシール蓋１３が内挿されてい
る。シール蓋１３は、螺旋状のシールばね１５により底
板９に対して押しつけられている。シールばね１５の端
部は、乾燥部円筒５の端面５ｃに接しており、端面５ｃ
がシールばね１５を支える座面として機能している。ま
た、シール蓋１３と底板９の間にはシールリング１７が
挟まれている。シールリング１７は、シール蓋１３に押
されて変形しており、このシールリング１７とシール蓋
１３によって開口部１１が密閉されている。また、シー
ル蓋１３の容器内部側には、先端の尖った突起部１３ａ
が突設されている。

【００２５】乾燥部円筒５の内部の乾燥ポート５ｄに
は、乾燥パック１９が内挿されている。乾燥パック１９
は円筒形のケース１９ａを有し、ケース１９ａ内にシリ
カゲルなどの乾燥剤が充填されている。ケース１９ａと
乾燥ポート５ｄの壁面の間には、乾燥パックシールリン
グ２０が設けられている。乾燥パックシールリング２０
を設けたことにより、乾燥ポート５ｄを通過するすべて
の呼気サンプルが、乾燥パック１９の内部を通過する。
また、円筒ケース１９ａの開口部１１側の端部１９ｂに
は、ビニル膜が張られている。このビニル膜は、呼気サ
ンプル容器１の使用前に乾燥パック１９が外気に触れる
ことを防止している。また、前述のシール蓋１３の突起
部１３ａは、先端部が乾燥パック１９の端部１９ｂに近
接するように設けられている。

【００２６】吸着部円筒３は、中央の小径部３ｂと、両
端の大径部３ｃと、小径部３ｂおよび大径部３ｃをつな
ぐテーパ部３ｄとを有し、小径部３ｂには、吸着パック
２１が内挿されている。図２は、小径部３ｂにおける呼
気サンプル容器１の断面図である。図示のように、小径
部３ｂの断面形状は円形であり、小径部３ｂおよび大径
部３ｃは同軸に設けられている。

【００２７】吸着パック２１は円筒形のケース２１ａを
有し、ケース２１ａ内に吸着剤が充填されている。本実
施形態では、吸着剤としてゼオライトが用いられてい
る。この吸着剤は、多数の細孔（１ｎｍより小さい穴）
を有しており、空気中の水分子（０．２６ｎｍ）や二酸
化炭素（０．２８ｎｍ）を選択的に吸着する特性を持っ
ている。二酸化炭素などの吸着は、常温で行われる。ま
た、吸着剤には、温度が上昇すると吸着した二酸化炭素
を放出する特性がある。そして、本実施形態の吸着剤の
場合、約３００℃に加熱されると吸着した二酸化炭素の
大部分を放出する。このようにして吸着剤から二酸化炭
素を再生する方式は、熱再生方式といわれる。なお、そ
の他の再生方式としては、圧力差再生方式や置換再生方
式、パージ再生方式などが知られており、吸着剤や吸着
される分子の特性に応じて使い分けられる。

【００２８】また、図１に示すように、吸着部円筒３の
内部であって、吸着パック２１と乾燥パック１９の間に
は、両者の隙間の空洞を狭めるために挿入部材２７が内
挿されている。挿入部材２７は、吸着部円筒３の大径部
３ｃとテーパ部３ｄに隙間なくはまり込んでおり、軸方
向に設けられた多数の呼気通路２７ａを有している。以
上に呼気サンプル容器１の構成を説明した。呼気サンプ
ル容器１は、下記のようにして組み立てられる。吸着部
円筒３に対して吸着パック２１および挿入部材２７を内
挿する。そして、乾燥部円筒５を吸着部円筒３に嵌め込
み、乾燥部円筒５に乾燥パック１９を内挿する。一方、
シール部円筒７に、シールリング１７、シール蓋１３お
よびシールばね１５を順次内挿しておき、このシール部
円筒７を乾燥部円筒５にはめ込む。以上により、呼気サ
ンプル容器１が組み立てられる。図３に、呼気サンプル
容器１の外観を示す。また、呼気採集に使用する前の状
態において、呼気サンプル容器１の内部には不活性ガス
が充填されている。これにより、呼気採集の際には、主
として被検者の呼気が封入され、その他の空気の封入が
抑制される。

【００２９】次に、図４を参照して、呼気サンプル容器
１を備える呼気採集装置の構成を説明する。呼気サンプ
ル容器１は、保持装置１００によって、図示の呼気採集
位置に、脱着可能に保持されている。そして、呼気サン
プル容器１の一端には、マウスピース３３が嵌合されて
いる。マウスピース３３は円筒形であり、その内周面
が、呼気サンプル容器１の外周面と密着している。マウ
スピース３３は、被検者によってくわえられる。マウス
ピース３３は、被検者が呼気サンプルを吹き込むための
呼気採集口であり、呼気サンプル容器１の開口部１１と
連通している。

【００３０】また、呼気サンプル容器１の両端のシール
蓋１３に容器外側から当接するようにして、アーム３７
が設けられている。アーム３７は、図示しないアクチュ
エータに取り付けられていて、このアクチュエータは、
アーム３７を容器長手方向に移動させる。上記のマウス
ピース３３にはスリット３３ａが設けられている。そし
て、マウスピース３３側のアーム３７は、このスリット
３３ａの中を移動する。また、マウスピース３３側のア
ーム３７には、プレート３７ａが固定されている。プレ
ート３７ａは、マウスピース３３の外周面に隙間なく接
触するように設けられており、呼気採集時におけるスリ
ット３３ａからの外気混入を防止している。

【００３１】以上に本実施形態の呼気サンプル容器１を
備えた呼気採集装置の構成を説明した。次に、この呼気
採集装置の動作を説明する。

【００３２】まず、呼気サンプル容器１が、保持装置１
００に上下から挟み込まれ、図４の位置に保持される。
呼気サンプル容器１は、長手方向に対称な構成を有する
ので、左右どちらの向きに保持されてもよい。そして、
マウスピース３３が呼気サンプル容器１の端部に嵌めら
れ、さらに、アーム３７がアクチュエータにより移動さ
れて、シール蓋１３に当接する位置（図４の位置）で、
一端停止する。以上により、呼気採集準備が完了する。

【００３３】次に、アーム３７が、さらに移動され、呼
気サンプル容器１の中央方向へ移動する。図５は、アー
ム３７の移動後の状態を示している。シール蓋１３がア
ーム３７に押されて移動し、シール蓋１３による開口部
１１の密閉が解除されている。シールばね１５は、シー
ル蓋１３の移動量に応じて圧縮されている。また、シー
ル蓋１３の突起部１３ａが、乾燥パック１９の端部１９
ｂに張られたビニル膜を突き破り、パック内部に侵入し
ている。なお、図５には、呼気サンプル容器１のマウス
ピース３３側が示されているが、反対側についても同様
である。

【００３４】アーム３７によりシール蓋１３を移動させ
た直後に、マウスピース３３をくわえた被検者が、呼気
を吹き込む。なお、本装置を¹³Ｃ尿素呼気分析に用いる
場合、被検者には、あらかじめ、¹³Ｃにて標識された尿
素が経口投与されている。

【００３５】呼気サンプルは、マウスピース３３から、
開口部１１を経て呼気サンプル容器１の中へ入る。そし
て、呼気サンプルは、乾燥パック１９を通過し、通過時
に、呼気サンプルに含まれる水蒸気が、乾燥剤によって
捕捉され除去される。なお、前述のように、乾燥パック
１９の外周側は、乾燥パックシールリング２０により塞
がれており、この部分を呼気サンプルが通過することは
ない。乾燥パック１９にて脱水された呼気サンプルは、
挿入部材２７の呼気通路２７ａを通って吸着パック２１
に到る。

【００３６】呼気サンプルが吸着パック２１を通過する
過程で、呼気サンプルに含まれる炭酸ガスが吸着剤に吸
着される。本実施形態では、吸着パック２１の大きさや
吸着剤の充填率を適切に設定したことにより、吸着パッ
ク２１を通る炭酸ガスの７０〜８０％程度が捕捉される
と考えられる。また、気体状態の炭酸ガスの体積は、吸
着されることにより１０００分の１程度となる。一方、
呼気サンプル中の酸素や窒素は、吸着剤に吸着されるこ
となく吸着パック２１を通過する。また、呼気サンプル
中の水分は、すでに乾燥パック１９にて除去されている
ので、吸着パック２１ではほとんど捕捉されない。

【００３７】吸着パック２１を通過した呼気サンプル
は、後段の挿入部材２７および乾燥パック１９を通過し
て開口部１１から排出される。このとき、すでに呼気サ
ンプルからは水蒸気が除去されているので、乾燥パック
１９では、呼気サンプルの乾燥はほとんど行われない。
また、マウスピース３３側の開口部１１が呼気導入口と
して機能するのに対し、ここでは、開口部１１が呼気排
出口として機能する。

【００３８】被検者による呼気サンプルの吹き込みが一
定時間行われ、所定量の呼気サンプルが呼気サンプル容
器１に通気されると、被検者は吹き込みを止めて、マウ
スピース３３から口を離す。なお、呼気サンプルの吹き
込み量は、従来の呼気採集バッグを用いる場合より多め
に設定されている。前述のように、吸着パック２１で
は、炭酸ガスの７０〜８０％が捕捉されるからである。
そして、この時点で、吸着パック２１には数ｍｇの炭酸
ガスが捕捉されている。この程度の量の炭酸ガスが得ら
れれば、¹³Ｃ尿素呼気分析などの呼気分析を十分に行う
ことができる。

【００３９】被検者が吹き込みを止めるのと同時に、ア
ーム３７が、図４に示す元位置へ戻される。シール蓋１
３はシールばね１５により開口部１１の方向へ押しつけ
られ、開口部１１が密閉される。そして、アーム３７が
呼気サンプル容器１から離され、マウスピース３３が呼
気サンプル容器１から引き抜かれ、さらに、保持装置１
００から呼気サンプル容器１が取りはずされる。

【００４０】以上により呼気採集が終了する。吸着パッ
ク２１に充填された吸着剤の吸着率は、温度に応じて変
化する。従って、呼気サンプル容器１の密閉後の温度上
昇などにより、炭酸ガスが吸着剤から放出され、容器内
圧が上昇することが考えられる。この場合、圧力上昇分
は、シール蓋１３を開口部１１の方向へ押しつける圧力
として作用し、これによりシール蓋１３が開口部１１を
密閉する密閉力が増強される。また、この状態では、容
器内部の圧力が高いので、容器内への外気の拡散侵入が
防止される。

【００４１】呼気サンプルを収納した呼気サンプル容器
１は、検査場へ輸送される。検査場では、呼気取出し装
置を用いて、呼気サンプル容器１から呼気サンプルが取
り出される。図６は、呼気サンプル容器１に適した呼気
取出し装置を示している。

【００４２】呼気サンプル容器１は、その吸着部円筒３
を断熱ケース３０によって覆われている。断熱ケース３
０は、吸着部円筒３を周囲の空気から隔てる機能を有し
ており、さらに断熱ケース３０は、呼気サンプル容器１
を図示の加熱位置に脱着可能に保持する機能をも有して
いる。断熱ケース３０は、断熱材からなり、呼気サンプ
ル容器１と同軸の円筒形状を有する。断熱ケース３０
は、上ケース３０ａと下ケース３０ｂに二分割されてお
り、上下から呼気サンプル容器１を挟み込んでいる。断
熱ケース３０の両端面には開口部３１が設けられてお
り、この開口部３１の内径は、呼気サンプル容器１の外
径と同じに設定されている。従って、開口部３１の内周
面は、呼気サンプル容器１の外周面と隙間なく接してい
る。また、上ケース３０ａおよび下ケース３０ｂの円筒
面には、四角形の加熱装置挿入口３２が設けられてお
り、加熱装置挿入口３２は、後述する加熱装置を挿入す
るために用いられる。

【００４３】呼気サンプル容器１の一端には、チューブ
３５の接続部３５ａが嵌合されている。チューブ３５
は、呼気サンプル容器１から吐き出された呼気サンプル
を導く機能を有し、呼気サンプル容器１の開口部１１と
連通している。

【００４４】また、チューブ３５が設けられた側のシー
ル蓋１３に容器外側から当接するようにして、アーム３
８が設けられている。このアーム３８は、呼気採集装置
におけるアーム３７と同様の構成であり、図示しないア
クチュエータに取り付けられている。なお、アーム３８
部分でチューブ３５から呼気サンプルが漏れないよう
に、チューブ３５に密封手段が設けられている。

【００４５】断熱ケース３０の各加熱装置挿入口３２に
は、柱状の加熱装置４１が挿入されいる。加熱装置４１
は、図中の矢印Ｘ方向に移動可能に設けられており、加
熱装置挿入口３２に対して出し入れされる。加熱装置４
１の断面形状は四角形であり、また、前述の加熱装置挿
入口３２も同様の四角形である。そして、加熱装置４１
と断熱ケース３０は隙間なく接している。また、加熱装
置４１の先端には、円筒面４３が設けられており、加熱
装置４１は、円筒面４３にて、前述した呼気サンプル容
器１の小径部３ｂと密接する。

【００４６】加熱装置４１には周知の原理の装置が適用
可能である。本実施形態では、円筒面４３の温度を約３
００℃にすることができるように、加熱装置４１が設定
されている。上記の温度は、吸着パック２１の吸着剤に
吸着された炭酸ガスのほぼ全量を再生するのに十分な高
さの温度である。また、加熱装置４１には温度センサ４
５が設けられており、この温度センサ４５は、円筒面４
３の温度を検出するために用いられる。

【００４７】以上に本実施形態の呼気取出し装置の構成
を説明した。次に、この呼気取出し装置の動作を説明す
る。

【００４８】まず、呼気サンプル容器１が、断熱ケース
３０に上下から挟み込まれ、図６の位置に保持される。
呼気サンプル容器１は、長手方向に対象な構成を有する
ので、左右どちらの向きに保持されてもよい。そして、
チューブ３５が呼気サンプル容器１の端部に嵌められ、
さらに、アーム３８がアクチュエータにより移動され
て、シール蓋１３に当接する位置（図６の位置）で停止
する。一方、断熱ケース３０の加熱装置挿入口３２から
加熱装置４１が挿入され、加熱装置４１は、円筒面４３
が呼気サンプル容器１の小径部３ｂに接する位置で保持
される。

【００４９】次に、アーム３８がアクチュエータにより
駆動され、呼気サンプル容器１の中央方向へ移動する。
これにより、シール蓋１３、シールばね１５、シールリ
ング１７は、前述の図５に示した状態となり、開口部１
１の密閉が解除される。

【００５０】そして、加熱装置４１が加熱を開始し、円
筒面４３の温度を約３００℃に上昇させる。この温度上
昇に伴って、熱伝導作用により、呼気サンプル容器１の
小径部３ｂおよび吸着パック２１の温度も同様に上昇す
る。円筒面４３の温度は温度センサ４５によって検出さ
れ、円筒面４３の温度が上記の値で安定するように加熱
装置４１が制御される。

【００５１】吸着パック２１の温度が上昇すると、吸着
剤から炭酸ガスが放出される。炭酸ガスは、開口部１１
から吐き出され、チューブ３５によって導かれる。な
お、呼気サンプル容器１内の呼気サンプルをチューブ３
５の側から積極的に抜き取るように構成しておいてもよ
い。この抜き取りのために、例えば、チューブ３５に真
空ポンプをつなぎ、呼気取出し前にチューブ３５内を減
圧しておくとよい。

【００５２】呼気サンプルの取出しが終了すると、加熱
装置４１による加熱が停止され、断熱ケース３０から引
き抜かれる。また、アーム３８が呼気サンプル容器１か
ら離され、チューブ３５が取り外される。そして、断熱
ケース３０が上下に分けられ、呼気サンプル容器１が取
り外される。

【００５３】以上、本実施形態の可搬型呼気封入容器
（呼気サンプル容器１）と、この容器に適した呼気採集
装置および呼気取出し装置について説明した。本実施形
態では、乾燥パック１９を用いて呼気サンプルを脱水
し、そして、吸着パック２１にて炭酸ガスを吸着する。
呼気サンプル中の酸素や窒素は容器から排出される。す
なわち、容器内では、呼気サンプル中の炭酸ガスが濃縮
され、かつ、吸着により炭酸ガスの体積が約１０００分
の１になる。

【００５４】ここで、呼気分析には、通常、数百ミリリ
ットルから数リットル分の呼気サンプルが必要とされ
る。これに対し、本実施形態では、上記のような濃縮と
吸着が行われるので、呼気サンプル容器１の容積が非常
に小さくてよい。従って、従来の呼気採集バッグなどと
比較して、呼気サンプル容器１を大幅に小型に構成する
ことができる。例えば、本実施形態の呼気サンプル容器
１の外径は、前述のように、約２０ｍｍである。従っ
て、この呼気サンプル容器１を、血液検査に用いる試験
管のように取り扱い、輸送することができる。また、呼
気サンプル容器１を封筒に納めて郵送することも可能で
ある。

【００５５】また、呼気採集バッグの場合、バッグが膨
らむことにより内部に呼気サンプルが導入される。その
ため、バッグに合成樹脂膜などの脆弱な材料が使用され
ていた。これに対し、本実施形態の呼気サンプル容器１
は、容器本体２の形状が変化する構造を持たず、強固に
構成されている。従って、輸送時の呼気サンプルの取扱
いが容易になり、容器破損による漏れ等の発生が少なく
なる。

【００５６】なお、本実施形態において、断熱ケース３
０は、加熱装置４１をケース外の空気から隔離してい
る。これにより、加熱装置４１の加熱効率が高められて
いる。また、断熱ケース４１は、呼気サンプル容器１が
全体的に加熱されるのを抑制する機能を有している。こ
れにより、呼気サンプル容器１の高温部分に対する作業
者などの接触が回避される。

【００５７】また、呼気サンプル容器１の吸着部円筒３
に内挿された挿入部材２７は、容器内部のデッドボリュ
ームを極力少なくする機能を有している。吸着パック２
１にて捕捉されるのは、主として炭酸ガスである。一
方、呼気採集終了時、吸着パック２１と乾燥パック１９
の間の空間に残留する呼気サンプルは、酸素や窒素も含
んでいる。このような残留呼気サンプルが少ない方が、
炭酸ガスをより濃縮した状態で封入することができる。
そこで、本実施形態では、挿入部材２７を内挿すること
により、炭酸ガス以外の成分を含んだ呼気サンプルが残
留する空間を狭めている。

【００５８】「実施形態２」次に、本発明の実施形態２
の呼気採集装置について説明する。この実施形態は、実
施形態１の呼気採集装置を変形したものであり、ここで
は、変形点を中心に説明する。図７には、本実施形態の
呼気採集装置の構成の概要が示されている。

【００５９】実施形態２の呼気サンプル容器５０では、
吸着部円筒５２の外側に、直接、シール部円筒５４が連
結されている。そして、吸着部円筒５２には、実施形態
１と同様の吸着パック２１が設けられている。また、シ
ール部円筒５４には、シール蓋５６、シールリング５
８、シールばね６０が内挿されている。吸着部円筒５２
の端面はシールばね６０を支える座面として機能してい
る。この呼気サンプル容器５０からは、実施形態１に示
した乾燥パックや挿入部材が削除されており、その分、
容器全長が短縮されている。

【００６０】呼気サンプル容器５０の一方の開口部１１
には、チューブ６２を介して乾燥部６４が接続され、乾
燥部６４には、実施形態１と同様の乾燥パックが内挿さ
れている。乾燥部６４には、さらに、チューブ６６を介
してマウスピース６８が接続されている。

【００６１】その他、図７には示されていないが、実施
形態１と同様に、呼気サンプル容器５０は保持装置によ
って保持され、また、呼気サンプル容器５０の密閉を解
除するアームが設けられている。

【００６２】本実施形態の呼気採集装置の動作について
説明する。呼気サンプル容器５０は、実施形態１と同様
にセットされ、また、呼気サンプル容器５０にチューブ
６２が接続される。そして、被検者がマウスピース６８
から呼気サンプルを吹き込む。呼気サンプルは、チュー
ブ６６を経て乾燥部６４に至り、乾燥部６４にて脱水さ
れる。そして、乾燥部６４を通過後、チューブ６２を経
て開口部１１に至り、呼気サンプル容器５０の内部に流
れ込む。呼気サンプル中の炭酸ガスは、吸着パック２１
で吸着され、吸着されなかった酸素や窒素などの成分は
吸着パック２１を通過して排出される。呼気採集が終了
すると、呼気サンプル容器５０の開口部１１がシール蓋
５６により密閉され、呼気サンプル容器５０が取り外さ
れる。なお、本装置の詳細な動作は、前述の実施形態１
と同様である。

【００６３】本実施形態によれば、乾燥パック１９を呼
気サンプル容器５０の外部に設けたことにより、呼気サ
ンプル容器５０をさらに小型化することができる。な
お、本実施形態の装置に真空ポンプを設け、呼気採集前
にチューブ６２などの内部の空気を抜き取ってもよい。
これにより、呼気サンプル容器５０内に封入される呼気
サンプルの濃度を高めることができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明では、可搬型呼気封入容器内に、
二酸化炭素分子を選択的に吸着する吸着部材を設けたこ
とにより、可搬型呼気封入容器を小型にすることができ
る。また、従来の呼気採集バッグなどと異なり、本発明
の可搬型呼気封入容器は強固に構成可能である。以上よ
り、呼気サンプルの輸送時の取扱いが容易となり、かつ
一度に多数のサンプルを輸送することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の可搬型呼気封入容器の
断面図である。

【図２】 図１の可搬型呼気封入容器を、中央部にて、
長手方向に直角に切断した断面図である。

【図３】 図１の可搬型呼気封入容器の斜視図である。

【図４】 図１の可搬型呼気封入容器を備えた呼気採集
装置の断面図である。

【図５】 呼気採集時における図４の装置の状態を示す
断面図である。

【図６】 図１の可搬型呼気封入容器に封入された呼気
サンプルを取り出す呼気取出し装置の断面図である。

【図７】 本発明の実施形態２の呼気採集装置の構成を
示す説明図である。

【図８】 呼気を使用する臨床生化学検査における呼気
採集から呼気分析までの流れを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 可搬型呼気封入容器（呼気サンプル容器）、１１
開口部、１３ シール蓋、１５ シールばね、１７ シ
ールリング、１９ 乾燥パック、２１ 吸着パック、２
７ 挿入部材、３０ 断熱ケース、３３ マウスピー
ス、３７，３８アーム、４１ 加熱装置、４５ 温度セ
ンサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検者が呼気を吹き込むための呼気採集
   口と、 装置から取外し可能に設けられ、二酸化炭素分子を選択
   的に吸着する吸着部材を内設し、呼気が導入される密閉
   可能な可搬型呼気封入容器と、 を有することを特徴とする呼気採集装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記可搬型呼気封入容器に内設され、呼気から水蒸気を
   除去する乾燥部材を含むことを特徴とする呼気採集装
   置。
3. 【請求項３】 呼気を密封して保持する可搬型呼気封入
   容器であって、 呼気を導入する呼気導入口と、 容器内の呼気流路に設けられ、呼気中の二酸化炭素分子
   を選択的に吸着する吸着部材と、 前記吸着部材を通過した呼気を容器外へ排出する呼気排
   出口と、 前記呼気導入口および前記呼気排出口を密閉する密閉手
   段と、 を有することを特徴とする可搬型呼気封入容器。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の容器において、 容器内の呼気流路における前記吸着部の上流側に設けら
   れ、呼気から水蒸気を除去する乾燥手段を含むことを特
   徴とする可搬型呼気封入容器。
5. 【請求項５】 可搬型呼気封入容器に密封された呼気を
   取り出す呼気取出し装置であって、 呼気を吸着した吸着部材を内設する可搬型呼気封入容器
   を加熱位置に保持する保持手段と、 可搬型呼気封入容器を加熱して吸着部材を昇温させる加
   熱手段と、 可搬型呼気封入容器を開封する開封手段と、 を備えたことを特徴とする呼気取出し装置。