JPH11271302A - 呼気採取方法及び装置 - Google Patents

呼気採取方法及び装置

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JPH11271302A
JPH11271302A JP7717598A JP7717598A JPH11271302A JP H11271302 A JPH11271302 A JP H11271302A JP 7717598 A JP7717598 A JP 7717598A JP 7717598 A JP7717598 A JP 7717598A JP H11271302 A JPH11271302 A JP H11271302A
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JP
Japan
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adsorbent
collection container
exhalation
flow rate
exhaled air
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Pending
Application number
JP7717598A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ono
剛 小野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 呼気中のCO2を吸着剤に吸着させる場合
に、吸着されるCO2の濃度を高める。 【解決手段】 呼気採取容器10内がまず真空にされ、
その後一定流量以上で呼気採取容器10内に呼気が導入
される。そのような流量条件によって、吸着剤36にC
2を選択的に吸着させることができ、他のガスを呼気
採取容器10から追い出すことができる。呼気導入が完
了した後、一定期間放置され、吸着剤36に対してCO
2をしっかりと吸着させる。その後、呼気採取容器10
内が減圧されて不要ガスが取り除かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は呼気採取方法に関
し、特に呼気中のCO2を吸着剤に効率的に吸着させる
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】体内における代謝機能などを検査するた
めに、炭素Cの安定同位体である13Cで標識された化合
物を被検者に経口投与し、その呼気中に表れる13Cを測
定することが行われている。近年では、人間の胃の中に
宿生するヘリコバクターピロリという細菌の検査にも、
上記の検査法が適用されている。
【0003】従来、被検者の呼気はプラスチックフイル
ムやアルミホイルなどの呼気バックで捕集されている。
しかし、そのような呼気バックは取扱が不便であり、ま
た輸送・保管に適さないという問題がある。更に、呼気
バック中から呼気を取り出す際にはその分析に先立って
CO2を凝集させて濃度を上げる必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これに関し、例えばゼ
オライトなどの吸着剤を含む採取容器内に呼気を導入し
て吸着剤に呼気を吸着させ、その採取容器を運搬・保存
することも考えられる。しかし、呼気中にはN2、O2
どのガスがCO2よりも多く含まれており、呼気を単に
吸着剤に吸着させると、CO2の吸着割合を増加させる
ことができない。
【0005】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、呼気を吸着剤に吸着させる場
合に、呼気中のCO2を優先的に吸着剤に吸着させ、C
2を凝集させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、呼気中に含まれるCO2を選択的に吸着
剤に吸着させるために、前記吸着剤を有する採取容器の
内部へ所定流速以上で呼気を導入することを特徴とす
る。
【0007】呼気中にはCO2の他にN2やO2などのガ
スが含まれており、単に採取容器へ呼気を導入すると、
吸着剤にN2なども多く吸着され、CO2の濃度を高める
ことができない。しかし、吸着剤へのガス吸着の優先度
は流速に依存することが実験により確認されており、特
に一定流速以上ではCO2の吸着が支配的になる。よっ
て、採取容器中に呼気を一定流速以上で流せば、吸着さ
れるCO2濃度を高めることができる。上記の一定流速
は、採取容器の形状や吸着剤の種類などに応じて適宜設
定するのが望ましい。なお、あまり流速を上げすぎると
CO2の吸着効率までもが低下するため、呼気の流速は
そのような条件を満たす範囲内で設定するのが望まし
い。
【0008】望ましくは、前記呼気の導入後に前記採取
容器内部を減圧して不要ガスを排除する。呼気導入後に
おいて、採取容器内にはCO2以外のガスも存在し、そ
のようなガスは時間の経過とともに吸着剤に吸着してい
くので、そのような不要ガスを強制的に吸引排除する。
その場合に、吸引圧は吸着したCO2が離脱せずかつ他
の不要ガスを吸引できる程度に設定するのが望ましい。
【0009】望ましくは、前記呼気の導入後に前記採取
容器内部を密閉して放置し、CO2の吸着を促進させ
る。かかる処理によれば、CO2をより確実に吸着剤に
取り込ませることができる。
【0010】望ましくは、前記呼気の導入前に前記採取
容器内部を減圧して初期残留ガスを排除する。採取容器
内に最初に大気などが入っている場合には、CO2の吸
着を妨げる可能性があるのでそれをあらかじめ排除する
ものである。
【0011】以上のような各工程を選択し又は必要に応
じて組み合わせれば捕集するCO2の濃度を著しく高め
ることができ、呼気の運搬や保存を合理的に行うことが
できる。なお、採取容器からCO2を取り出す場合には
その採取容器を加熱し、熱エネルギーによって吸着剤か
らCO2を離脱させればよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0013】図1には、本発明に係る呼気採取方法が適
用される呼気採取装置が示されている。この呼気採取装
置は、呼気採取容器10内に呼気中のCO2を吸着する
ための装置である。
【0014】呼気導入口12には、患者からの呼気ある
いは呼気バックからの呼気が導入される。呼気導入口1
2の後段には電磁バルブ14が設けられ、さらに後段に
は流量計16が設けられている。流量計16の後段には
呼気採取容器10が設けられ、さらにその後段には電磁
バルブ20を介して吸引ポンプ22が設けられている。
すなわち、両バルブ14,20が開放されている状態に
おいて、吸引ポンプ22を起動させれば、導入口12か
ら導入される呼気を呼気採取容器10内に流通させるこ
とができる。流量計16の出口側には圧力センサ18が
設けられ、配管内の呼気圧力が検出される。
【0015】制御部23は、流量計16及び圧力センサ
18からの信号に基づき、電磁バルブ14,20及び吸
引ポンプ22の動作を制御する手段である。なお、導入
口12に水蒸気を吸着させるための除湿剤などを設けて
もよい。
【0016】図2には、図1に示した呼気採取容器10
の断面図が示されている。円筒形のハウジング30の両
端にはシリコンゴムなどで構成されるゴムキャップ3
2,34が設けられている。このゴムキャップ32,3
4によってハウジング30内が気密空間とされている。
ただし、ゴムキャップ32,34に対しては先端が先鋭
な針24,26などによって穿刺を行うことができ、そ
のような針24,26を利用して呼気採取容器10内へ
の呼気の導入及び呼気の排出が行われる。
【0017】ハウジング30内には吸着剤36が充填さ
れている。この吸着剤36は本実施形態においてゼオラ
イトX型であり、それは一定の流速以上で呼気を導入し
た場合に選択的にCO2を吸着する部材である。
【0018】吸着剤36の前後にはグラスウール38が
設けられ、それらのグラスウール38によって吸着剤3
6がハウジング30内に保持固定されている。グラスウ
ール38はその外側に設けられた仕切りネット40によ
って保持されている。すなわち二つの仕切りネット40
間にグラスウール38及び吸着剤36が保持されてい
る。仕切りネット40,グラスウール38及び吸着剤3
6はそれぞれ呼気を流通させる多孔質部材である。
【0019】ちなみに、ハウジング30の全長は例えば
10〜20cmであり、その直径は6〜10mmであ
る。ちなみに吸着剤36の全長は例えば10cmであ
る。上述したゼオライトは、例えばその1グラム当たり
CO2を2cc程度吸着するものである。
【0020】図2に示す構成例では、顆粒である吸着剤
36をその両側にグラスウール38を充填することによ
って固定したが、もちろん他の部材によって吸着剤36
を固定するようにしてもよい。次に、図1及び図2を参
照しながら図3に基づいて制御部23による制御内容に
ついて説明する。
【0021】まずS101では、呼気採取装置に対して
呼気採取容器10がセットされる。すなわち、図2に示
したようにゴムキャップ32,34に対する針24,2
6の穿刺が行われる。
【0022】S102では、バルブ14が閉じられてい
る状態においてバルブ20のみが開放され、その状態で
ポンプ22が起動される。その結果、呼気採取容器10
内が減圧されほぼ真空状態にされる。
【0023】S103では、バルブ14,20が両方と
も開放され、その状態でポンプ22が動作し、導入口1
2から呼気が取り込まれる。ここで、その呼気の流量は
流量計16によって監視されており、呼気の流量が所定
値になるように制御が行われる。その所定値は、吸着剤
36によってCO2のみが選択的に吸着される流量以上
である。もちろん、あまり流量を上げすぎるとCO2
体も吸着されないことになるので、上記のような条件を
考慮して呼気導入にあたっての流量を設定する。呼気採
取容器10の形状や吸着剤36の種類などにも依存する
が、たとえば呼気の流量2l/min以上でCO2が選
択的に吸着される場合には、その流量よりも大きな値に
実際の流量が設定される。たとえば3l/minに設定
される。S103の工程は、呼気がなくなるまで継続的
に実行され、呼気がなくなった時点でS104が実行さ
れる。
【0024】S104では、バルブ14,20が閉じら
れ、その状態で一定時間そのまま放置される。これによ
り、吸着剤36に取り込まれたCO2がしっかりと吸着
剤36に吸着されることになる。もちろん、その場合に
おいてはCO2以外のN2などの他のガスも吸着するが、
それは呼気採取容器10内に存在するもののみであり、
CO2の濃度を著しく低下させるものではない。たとえ
ばS104の工程が10分〜15分程度行われ、あるい
は圧力センサ18によって検出される圧力が一定値にな
ったと判断された場合、S105の工程が実行される。
【0025】S105では、バルブ14を閉じた状態で
バルブ20のみを開放し、その状態でポンプ22によっ
て不要ガスの吸引を行う。これにより、呼気採取容器1
0内に存在する吸着ガス以外の浮遊ガスが外部に排除さ
れることになる。すなわち、このような工程によってC
2以外のガスが不必要に吸着剤36に吸着することを
防止することができる。S106では呼気採取装置から
呼気採取容器10が取り外される。この場合、針24,
26がゴムキャップ32,34から引き抜かれることに
なる。その状態でもゴムキャップ32,34の弾力性に
よりハウジング30内の気密状態はそのまま維持され
る。
【0026】上記のような各工程を組み合わせて実行す
れば、吸着剤36におけるCO2の濃度を例えば90%
まで高められることが実験により確認されている。もち
ろん、たとえばCO2の濃度が80%でよいならば、た
とえば上記のS102,104,105の内のいずれか
一つの工程または複数の工程を省略してもよい。しかし
ながら、すべての工程を図3で示したように実行するこ
とによってよりCO2の濃度を高めることができ、呼気
分析を高精度に行うことができる。
【0027】図4には、圧力センサ18によって検出さ
れる圧力の時間変化が示されている。上述したようにS
102によって呼気採取容器10内が真空状態にされ、
そのタイミングが符号100で示されている。符号10
2は呼気を一定流量以上で導入する期間を示しており、
呼気導入が終了すると符号104で示されるタイミング
で呼気導入が停止され、符号106で示されるように両
バルブ14,20が閉じられて呼気採取容器10が放置
される。符号108で示すタイミングでは、吸引ポンプ
22が再起動され、これによって符号110で示すよう
に再吸引が行われる。そして、符号112で示すタイミ
ングではゴムキャップ32,34から針24,26が引
き抜かれる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
呼気を吸着剤に吸着させる場合に、呼気中のCO2を優
先的に吸着剤に吸着させることができ、CO2濃度を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る呼気採取装置の全体構成を示す
概念図である。
【図2】 呼気採取容器の断面図である。
【図3】 呼気採取における動作を示すフローチャート
である。
【図4】 圧力変化を示すグラフである。
【符号の説明】
10 呼気採取容器、12 導入口、14,20 電磁
バルブ、16 流量計、18 圧力センサ、22 吸引
ポンプ、32,34 ゴムキャップ、36 吸着剤(ゼ
オライト)、38 グラスウール、40 仕切りネッ
ト。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 呼気中に含まれるCO2を選択的に吸着
    剤に吸着させるために、前記吸着剤を有する採取容器の
    内部へ所定流速以上で呼気を導入することを特徴とする
    呼気採取方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法において、 前記呼気の導入後に前記採取容器内部を減圧して不要ガ
    スを排除することを特徴とする呼気採取方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の方法において、 前記呼気の導入後に前記採取容器内部を密閉して放置
    し、CO2の吸着を促進させることを特徴とする呼気採
    取方法。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載の方法において、 前記呼気の導入前に前記採取容器内部を減圧して初期残
    留ガスを排除することを特徴とする呼気採取方法。
  5. 【請求項5】 吸着剤を有する採取容器と、 前記採取容器内に呼気を流通させる手段と、 前記呼気中に含まれるCO2を選択的に前記吸着剤に吸
    着させるために、前記採取容器の内部へ所定流速以上で
    呼気を導入する制御を実行する制御部と、 を含むことを特徴とする呼気採取装置。
JP7717598A 1998-03-25 1998-03-25 呼気採取方法及び装置 Pending JPH11271302A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008530532A (ja) * 2005-02-07 2008-08-07 アピーロン インコーポレイティド 分析中の呼気の流れ制御
JP2010008374A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Nippon Koden Corp 生体由来ガス成分分析方法、分析装置及び疾病判定支援装置
JP2015507201A (ja) * 2012-02-09 2015-03-05 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ ガスサンプリング装置及び方法
FR3123989A1 (fr) * 2021-06-15 2022-12-16 Lesaffre Et Compagnie Contenant pour la détermination de la quantité de CO2 absorbée et/ou expulsée par un échantillon de matière au cours du temps

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