(57)【要約】  【課題】本発明は、信頼性の高い測定結果が得られ、安価に呼気成分を測定することができる呼気成分測定装置および呼気成分溶解方法を提供する。  【解決手段】被験者の空腹時の呼気を呼気成分溶解容器内に吹き込んで、該容器内の溶液を攪拌した後、その溶液を第１の試料として採取するとともに、上記被験者に尿素を経口的に服用させた後に所定時間を経過した時点での該被験者の呼気を別の呼気成分溶解容器内吹き込んで、該容器内の溶液を攪拌した後、その溶液を第２の試料として採取する。採取した試料に含まれるアンモニア濃度をそれぞれ、フローインジェクションタイプの呼気成分測定装置１００を用いて電気化学的に測定し、測定結果を比較してウレアーゼ活性を有する微生物が上記被験者の胃の中に棲息しているか否かを判定する。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気中に含まれる呼気成分を測定する装置において、
その内部に、呼気成分を溶解させるためのクロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する一定量の溶液を貯蔵する、呼気を吹き込むことで膨張する袋状の呼気成分溶解容器と、
クロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する溶離液を貯蔵する溶離液タンクと、
前記溶離液タンクに貯蔵されている前記溶離液を流路に送液するポンプと、
前記呼気成分溶解容器から呼気成分が溶解された溶液を試料として抽出し、前記流路内を流れている溶離液中に注入する試料注入部と、
前記試料注入部から前記流路を介して送液されてきた前記溶離液に含まれる呼気成分の濃度を電気化学的に測定する測定部と、
前記測定部による前記呼気成分測定値を数値に変換し表示する表示部と、
前記測定部から前記流路を介して送液されてきた前記溶離液を廃液として貯蔵する廃液タンクと、を備えた、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の呼気成分測定装置において、
前記試料注入部に試料が注入されたことを検知する試料注入センサーと、
前記測定部の後方位置に配置された、前記測定部から前記溶離液タンクへの流路、あるいは前記測定部から前記廃液タンクへの流路を切り替え可能な流路可変弁と、を備え、
前記流路可変弁は、前記試料注入センサーが試料の注入を検知するまでは、前記測定部から前記溶離液タンクへの流路を選択し、前記試料注入センサーが試料の注入を検知すると、前記測定部から前記廃液タンクへの流路に切り替える、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記測定部は、作用電極と対極と参照電極とよりなり、前記参照電極に対して前記作用電極が一定の電位となるように、前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加し、前記作用電極に流れる前記溶離液の酸化電流を測定する、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の呼気成分測定装置において、
前記溶離液タンクの後方位置に、空気抜き用のデガッサーを備えた、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記ポンプは、前記溶離液の流量が０．７ｍｌ／分〜１．３ｍｌ／分となるよう送液する、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記溶離液は、０．０２ｍＭ〜２ｍＭのクロマノール骨格を有する化合物を含有した溶液である、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記呼気成分は、アンモニアである、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項８】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記呼気成分溶解容器は、１０℃以上に保温されている、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項９】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記呼気成分溶解容器内に貯蔵されている溶液の溶媒は、水とアルコールの混合溶液である、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記呼気成分溶解容器は、呼気を吹き込むための呼気口に逆止弁を有し、該呼気口に吹き込まれる呼気の空気量を測定する空気量測定センサーを持つ、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、
前記クロマノール骨格を有する化合物は、α−トコフェロール，ブチルヒドロキシアニソール，ハイドロナフトキノン，トロロックス，2H-1-Benzopyran-2-carboxylicacid,3,4-dihydro-6-hydroxy-7,8-dimethyl、2H-1-Benzopyran-2-carboxylic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-5-methyl、2H-1-Benzopyran-2-acetic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-2-methylのいずれかである、
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【請求項１２】
呼気成分を溶解させるための一定量の溶液を含んだ膨張可能な袋状の第１の呼気成分溶解容器に、被験者の空腹時の呼気を一定量注入して前記容器内の溶液を攪拌した後、該溶液を第１の試料として採取する第１の採取ステップと、
上記第１の呼気溶解容器と同じ呼気成分を溶解させるための一定量の溶液を含んだ膨張可能な袋状の第２の呼気成分溶解容器に、被験者に尿素を経口的に服用させた後に所定時間を経過した時点での該被験者の呼気を一定量注入して前記容器内の溶液を攪拌した後、該溶液を第２の試料として採取する第２の採取ステップと、
前記第１の試料および第２の試料の各々を、クロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する溶離液に混入して、前記各試料中の呼気成分の濃度を電気化学的に測定する濃度測定ステップと、
前記第１の試料および第２の試料の各々に含まれる呼気成分の測定結果を相互に比較し、ウレアーゼ活性を有する微生物が被験者の胃の中に棲息しているか否かを判定する判定ステップとを含む、
ことを特徴とする呼気成分測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の呼気成分測定方法において、
前記クロマノール骨格を有する化合物は、α−トコフェロール，ブチルヒドロキシアニソール，ハイドロナフトキノン，トロロックス，2H-1-Benzopyran-2-carboxylicacid,3,4-dihydro-6-hydroxy-7,8-dimethyl、2H-1-Benzopyran-2-carboxylic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-5-methyl、2H-1-Benzopyran-2-acetic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-2-methylのいずれかである、
ことを特徴とする呼気成分測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の呼気成分を所定の容器に採取して、呼気成分の量を電気化学的に測定することにより、ウレアーゼ活性を有する微生物の有無を判定する測定装置、及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
呼気に含まれているガスは４００種類といわれている。この呼気ガスの源は大腸に生息している腸内細菌の代謝産物として発生している。たとえばこの細菌が炭水化物を消化すると、酸と水分とガスを発生する。近年このような腸内細菌が発生する細菌ガスに着目し、その部位、発生時間、発生量について種々の研究が行われ、消化器の生理機能が明らかになってきた。このような細菌の一種として、胃内へ感染したヘリコバクターピロリ菌が挙げられるが、この菌は胃潰瘍や十二指腸潰瘍の原因として知られている。それらの治療のため、ヘリコバクターピロリ菌は抗生物質を使って除菌されるが、除菌治療後のヘリコバクターピロリ菌の状態を確認する方法として、内視鏡を使用する方法と、使用しない方法がある。
【０００３】
内視鏡を使用する方法としては、培養法・鏡検法・迅速ウレアーゼ試験・ＰＣＲ法がある。一方、内視鏡を使用しない方法としては、尿素呼気試験法と、抗体測定法がある。
【０００４】
その中で尿素呼気試験法は、ヘリコバクターピロリ菌が尿素を分解して、アンモニアとＣＯ2を生成する性質を利用した試験法であり、被験者は、尿素の安定同位体である13Ｃ標識尿素を持つ錠剤を服用し、１０〜２０分間安静にする。もし、被験者の胃内にヘリコバクターピロリ菌が棲息していると、ヘリコバクターピロリ菌自身が持つウレアーゼという酵素により、この13Ｃ標識尿素が、アンモニアと、13Ｃで標識されたＣＯ2とに分解され、13Ｃで標識されたＣＯ2は、吸収されて血流に乗り、肺に運ばれて呼気として排出される。この呼気を採取し、13Ｃ標識尿素の投与前と、投与後の13ＣＯ2含量変化を、質量分析計や赤外分光法で測定することで、ヘリコバクターピロリ菌の存在の有無を調べることができる。
【０００５】
また、ウレアーゼ活性を利用して測定する方法が、特開平８−１４５９９１号公報（特許文献１）に示されている。この特許文献１に開示されている方法は、被験者に非標識の尿素含有錠剤を経口させて、呼気に含まれるアンモニアを検出するというものである。ヘリコバクターピロリ菌が存在する場合、このヘリコバクターピロリ菌は、ウレアーゼ活性を利用して経口した尿素を分解し、アンモニアを発生する。発生したアンモニアは、血液内に吸収されて肺に運ばれ、肺胞より呼気として排出される。この呼気に含まれるアンモニアを、ガスの状態で容器に保管しておき、ガスクロマトグラフィーや、アンモニアガスと化学反応を起こして呈色する発色試験紙などを用いることで、アンモニアを検出することができる。
【特許文献１】特開平８−１４５９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の測定方法は、ＣＯ2や、アンモニアというガスの状態で測定を行うために、採取した呼気をガスの状態で容器に保管しており、採取したガスが容器から漏れたり、容器中の水分にガスが溶解したりして、ガス濃度が変化するという問題があった。
【０００７】
また、呼気に含まれるＣＯ2の量を測定する試験方法では、13Ｃという安定同位体を用いるため、高価な試薬が必要であり、さらに、赤外分光法を用いて検出するため、装置も高価であり、この試験方法はその低コスト化が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、信頼性の高い測定結果を得ることができ、安価にウレアーゼ活性を有する微生物の有無を判定することができる呼気成分測定装置、および呼気成分測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る呼気成分測定装置は、呼気中に含まれる呼気成分を測定する装置において、その内部に、呼気成分を溶解させるためのクロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する一定量の溶液を貯蔵する、呼気を吹き込むことで膨張する袋状の呼気成分溶解容器と、クロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する溶離液を貯蔵する溶離液タンクと、前記溶離液タンクに貯蔵されている前記溶離液を流路に送液するポンプと、前記呼気成分溶解容器から呼気成分が溶解された溶液を試料として抽出し、前記流路内を流れている溶離液中に注入する試料注入部と、前記試料注入部から前記流路を介して送液されてきた前記溶離液に含まれる呼気成分を電気化学的に測定する測定部と、前記測定部による前記呼気成分測定値を数値に変換し表示する表示部と、前記測定部から前記流路を介して送液されてきた前記溶離液を廃液として貯蔵する廃液タンクと、を備えた、ことを特徴とする。
これにより、測定値のバラツキが少なく、信頼性の高い測定結果を得ることができ、安価で、コンパクトな呼気成分測定装置を実現可能である。また、電気化学的に呼気成分測定をしているため、少量の試料で、正確でかつ迅速な測定を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る呼気成分測定装置は、請求項１に記載の呼気成分測定装置において、前記試料注入部に試料が注入されたことを検知する試料注入センサーと、前記測定部の後方位置に配置された、前記測定部から前記溶離液タンクへの流路、あるいは前記測定部から前記廃液タンクへの流路を切り替え可能な流路可変弁と、を備え、前記流路可変弁は、前記試料注入センサーが試料の注入を検知するまでは、前記測定部から前記溶離液タンクへの流路を選択し、前記試料注入センサーが試料の注入を検知すると、前記測定部から前記廃液タンクへの流路に切り替える、ことを特徴とする。
これにより、測定値のバラツキが少なく、信頼性の高い測定結果を得ることができ、安価で、コンパクトな呼気成分測定装置を実現可能である。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記測定部は、作用電極と対極と参照電極とよりなり、前記参照電極に対して前記作用電極が一定の電位となるように、前記作用電極と前記対極との間に電圧を印加し、前記作用電極に流れる前記溶離液の酸化電流を測定する、ことを特徴とする。
これにより、コンパクトな測定部を実現することができるとともに、正確な呼気成分測定を実現可能である。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係る呼気成分測定装置は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の呼気成分測定装置において、前記溶離液タンクの後方位置に空気抜き用のデガッサーを備えた、ことを特徴とする。
これにより、溶離液タンクからポンプに送られる途中で溶離液中のノイズの原因となる溶存酸素や気泡を除去することができ、その結果、溶離液をしようする度に脱気を行う必要がないため、手間がかからず、便利である。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記ポンプは、前記溶離液の流量が０．７ｍｌ／分〜１．３ｍｌ／分となるよう送液する、ことを特徴とする。
これにより、試料中の塩基成分濃度を正確に測定することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項６に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記溶離液は、０．０２ｍＭ〜２ｍＭのクロマノール骨格を有する化合物を含有した溶液である、ことを特徴とする。
これにより、試料中の塩基成分濃度を正確に測定することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項７に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記呼気成分は、アンモニアである、ことを特徴とする。
これにより、ウレアーゼ活性を有する微生物の有無を確認することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項８に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記呼気成分溶解容器は、１０℃以上に保温されている、ことを特徴とする。
これにより、試料中に含まれる二酸化炭素が溶液に溶融しにくくなり、呼気成分測定を正確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の請求項９に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記呼気成分溶解容器内に貯蔵されている溶液の溶媒は、水とアルコールの混合溶液である、ことを特徴とする。
これにより、精度の良い電気化学的測定が実現可能である。
【００１８】
また、本発明の請求項１０に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記呼気成分溶解容器は、呼気を吹き込むための呼気口に逆止弁を有し、該呼気口に吹き込まれる呼気の空気量を測定する空気量測定センサーを持つ、ことを特徴とする。
これにより、吹き込む呼気の量を常に一定にすることができ、精度の良い呼気成分測定を実現可能である。
【００１９】
また、本発明の請求項１１に係る呼気成分測定装置は、請求項１または２に記載の呼気成分測定装置において、前記クロマノール骨格を有する化合物は、α−トコフェロール，ブチルヒドロキシアニソール，ハイドロナフトキノン，トロロックス，2H-1-Benzopyran-2-carboxylicacid,3,4-dihydro-6-hydroxy-7,8-dimethyl、2H-1-Benzopyran-2-carboxylic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-5-methyl、2H-1-Benzopyran-2-acetic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-2-methylのいずれかである、ことを特徴とする。
これにより、呼気成分を電気化学的に測定することが可能である。
【００２０】
また、本発明の請求項１２に係る呼気成分測定方法は、呼気成分を溶解させるための一定量の溶液を含んだ膨張可能な袋状の第１の呼気成分溶解容器に、被験者の空腹時の呼気を一定量注入して前記容器内の溶液を攪拌した後、該溶液を第１の試料として採取する第１の採取ステップと、上記第１の呼気溶解容器と同じ呼気成分を溶解させるための一定量の溶液を含んだ膨張可能な袋状の第２の呼気成分溶解容器に、被験者に尿素を経口的に服用させた後に所定時間を経過した時点での該被験者の呼気を一定量注入して前記容器内の溶液を攪拌した後、該溶液を第２の試料として採取する第２の採取ステップと、前記第１の試料、及び第２の試料を、それぞれ、クロマノール骨格を有する化合物、及び電解質を含有する溶離液に混入して、電気化学的に前記各試料中の呼気成分の濃度を測定する濃度測定ステップと、前記第１の試料および第２の試料の各々に含まれる呼気成分の測定結果を相互に比較し、ウレアーゼ活性を有する微生物が被験者の胃の中に棲息しているか否かを判定する判定ステップとを含む、ことを特徴とする。
これにより、信頼性が高く、安価な呼気成分測定を実現可能であり、また、電気化学的に呼気成分測定をしているため、少量の試料で正確でかつ迅速な測定を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の請求項１３に係る呼気成分測定方法は、請求項１２に記載の呼気成分測定方法において、前記クロマノール骨格を有する化合物は、α−トコフェロール，ブチルヒドロキシアニソール，ハイドロナフトキノン，トロロックス，2H-1-Benzopyran-2-carboxylicacid,3,4-dihydro-6-hydroxy-7,8-dimethyl、2H-1-Benzopyran-2-carboxylic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-5-methyl、2H-1-Benzopyran-2-acetic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-2-methylのいずれかである、ことを特徴とする。
これにより、呼気成分を電気化学的に測定することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の呼気成分測定装置によれば、呼気中に含まれる呼気成分を測定する装置において、その内部に、呼気成分を溶解させるためのクロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する一定量の溶液を貯蔵する、呼気を吹き込むことで膨張する袋状の呼気成分溶解容器と、クロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する溶離液を貯蔵する溶離液タンクと、前記溶離液タンクに貯蔵されている前記溶離液を流路に送液するポンプと、前記呼気成分溶解容器から呼気成分が溶解された溶液を試料として抽出し、前記流路内を流れている溶離液中に注入する試料注入部と、前記試料注入部から前記流路を介して送液されてきた前記溶離液に含まれる呼気成分を電気化学的に測定する測定部と、前記測定部による前記呼気成分測定値を数値に変換し表示する表示部と、前記測定部から前記流路を介して送液されてきた前記溶離液を廃液として貯蔵する廃液タンクと、を備えたことより、測定値のバラツキが少なく信頼性の高い測定結果を得ることができ、安価でコンパクトな呼気成分測定装置を実現可能である。また、電気化学的に呼気成分測定をしているため、少量の試料で正確で、かつ迅速な測定を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の呼気成分測定方法によれば、呼気成分を溶解させるための一定量の溶液を含んだ膨張可能な袋状の第１の呼気成分溶解容器に、被験者の空腹時の呼気を一定量注入して前記容器内の溶液を攪拌した後、該溶液を第１の試料として採取する第１の採取ステップと、上記第１の呼気溶解容器と同じ呼気成分を溶解させるための一定量の溶液を含んだ膨張可能な袋状の第２の呼気成分溶解容器に、被験者に尿素を経口的に服用させた後に所定時間を経過した時点での該被験者の呼気を一定量注入して前記容器内の溶液を攪拌した後、該溶液を第２の試料として採取する第２の採取ステップと、前記第１の試料、及び第２の試料を、それぞれ、クロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する溶離液に混入して、電気化学的に前記各試料中の呼気成分の濃度を測定する濃度測定ステップと、前記第１の試料および第２の試料の各々に含まれる呼気成分の濃度の測定結果を相互に比較し、ウレアーゼ活性を有する微生物が被験者の胃の中に棲息しているか否かを判定する判定ステップとを含むので、信頼性が高く、安価な呼気成分測定を実現可能であり、かつ、電気化学的な呼気成分測定をしていることより、少量の試料で正確、かつ迅速な測定が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における呼気成分測定装置１００の外観図を示す。
図１において、筐体１は、内部に呼気成分を測定するための部材を具備している。ディスプレー２は、呼気成分の測定過程および測定結果を表示する。注入部３は、サンプル抽出容器４により採取した試料を注入する。操作ボタン５は、各種操作を行うためのものである。トグルスイッチ６は、装置１００に電源を投入するためのものである。廃棄ドア７は、筐体１内に具備している廃棄タンク１３を取り出すためのドアである。
【００２５】
このような構成の呼気成分測定装置１００の操作方法について説明する。
トグルスイッチ５をＯＮにして電源を投入し、操作ボタン４を操作して呼気成分測定を開始する。試料を採取したサンプル抽出容器４、例えばシリンジの針部分を注入部３に挿入して、サンプル抽出容器４内の試料を注入すると、該試料中に含まれる呼気成分の測定過程および測定結果が、ディスプレー２に表示される。
【００２６】
図２は、本実施の形態１の呼気成分測定装置１００における、筐体１の内部構造の概略図を示す。
本実施の形態１の呼気成分測定装置１００は、筐体１の内部に、溶液タンク８、デガッサー９、ポンプ１０、センサー１１、測定部１２、廃棄タンク１３、流路可変弁１４、電源ボックス１５、および制御基盤１６を具備している。
【００２７】
溶離液タンク８は、クロマノール骨格を有する化合物及び電解質を含有する溶離液を貯蔵するものである。この溶離液の溶媒はメタノール、エタノール、プロパノールの単独または２〜３種混合系、アセトニトリルとメタノール、エタノール、プロパノールの２〜４種混合系と、水との混合溶液であり、電解質として、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウム、過塩素酸テトラメチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウムのいずれかひとつを含有し、クロマノール骨格を有する化合物として、疎水性であるα−トコフェロール、ブチルヒドロキシアニソール，ハイドロナフトキノン，トロロックス，2H-1-Benzopyran-2-carboxylicacid,3,4-dihydro-6-hydroxy-7,8-dimethyl,2H-1-Benzopyran-2-carboxylicacid,3,4-dihydro-6-hydroxy-5-methyl,2H-1-Benzopyran-2-acetic acid,3,4-dihydro-6-hydroxy-2-methylのいずれかひとつを含有している。また、前記溶離液は、０．０２ｍＭ〜２ｍＭのクロマノール骨格を有する化合物を含有するものとする。
【００２８】
デガッサー９は、溶離液タンク８の後方位置に配置された、溶液中の空気を抜くためのもので、溶離液中の気泡や溶存酸素を除去することができる。
ポンプ１０は、溶離液を送液するものである。なお、このポンプ１０は、脈動が起こらないポンプであることが望ましい。
【００２９】
センサー１１は、注入部３に試料が注入されたことを検知するものである。
測定部１２は、塩基成分濃度を電気化学的に測定するもので、詳細は図３に示す。
廃液タンク１３は、測定部１２から流路介して送液されてきた溶離液を廃液として貯蔵するものである。
【００３０】
流路可変弁１４は、測定部１２の後方位置に配置され、測定部１２から溶離液タンク８への流路、あるいは測定部１２から廃液タンク１３への流路を切り替える。
【００３１】
電源ボックス１５は、装置１００の電源を供給するものである。
制御基盤１６は、各構成部を制御するものである。
【００３２】
図３は、測定部１２の断面図である。
測定部１２は、溶離液中のクロマノール骨格を有する化合物を酸化するための作用電極１７と、溶離液の電位を参照するための参照電極１８と、作用電極１７からの電流が流れ込み、作用電極１７との間に電圧を印加するための対極１９とを有している。また、スペーサ２０は、溶離液の通路を確保するためのものである。流路２１は、測定部１２中を流れていく溶液の流路である。
【００３３】
なお、作用電極１７としては、金、白金、グラッシーカーボンなどの溶媒と反応を起こさない安定した導電体が望まれるが、本実施の形態では、グラッシーカーボンを使用する。参照電極１８としては、飽和カロメロ電極（以降ＳＣＥと呼ぶ）銀／塩化銀電極などがあるが、本実施の形態１では、ＳＣＥを使用する。対極１９は流路２１を囲むように形成されており、材料はステンレス、グラッシーカーボン、金、白金などが考えられるが、本実施の形態ではステンレスを使用する。
【００３４】
この測定部１２は、参照電極に対して作用電極が一定の電位となるように、作用電極と対極との間に電圧を印加し、作用電極に流れる溶離液の酸化電流を測定している。
【００３５】
図４は、呼気を採取するための呼気成分溶解容器を示す図である。図４（ｃ）は、呼気成分が溶解した溶液のサンプリングの様子を示す図である。
呼気成分溶解容器３０は、図４（ａ）に示すように、呼気が吹き込まれると膨張する袋状の容器部分３１と、呼気を吹き込むための呼気口３２と、吹き込んだ呼気の逆流を防止するための逆止弁３３とよりなる。この呼気成分溶解容器３０の内部に、図４（ｂ）に示すように、呼気成分を溶解させるための一定量の溶液３４を貯蔵している。この溶液３４は、溶離液タンク８に貯蔵されている溶液と同じ溶媒、すなわち、メタノール、エタノール、プロパノールの単独または２〜３種混合系、アセトニトリルとメタノール、エタノール、プロパノールの２〜４種混合系と、水との混合系溶液であり、クロマノール骨格を有する化合物および電解質を含有するものである。
【００３６】
この呼気成分溶解容器３０内に、被験者の呼気を所定量吹き込んだ後、容器３０を振って攪拌することで、呼気中に含まれる呼気成分を溶液３４に十分に溶解させると、図４(ｃ)に示すように、サンプル抽出容器４の中空針を容器３０の所定位置に突き刺して、所定量の溶液３４を抽出する。
【００３７】
以下、本発明の尿素呼気試験について説明する。ここでは、呼気成分がアンモニアである場合について説明する。
尿素呼気試験とは、ヘリコバクターピロリ菌が尿素を分解してアンモニアを産出することを利用した試験法である。ヘリコバクターピロリ菌は、人間の胃に存在し、胃潰瘍の原因であるとも言われている。このヘリコバクターピロリ菌は、胃壁で棲息するために、強力なウレアーゼを産出し、胃内の尿素を分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによって胃の中の胃液を中和して棲息している。従って、被験者に尿素入りの錠剤を経口から服用させる前、および後のアンモニア量を測定して比較することにより、ヘリコバクターピロリ菌が尿素を分解したということを間接的に測定することが可能である。
【００３８】
まず、被験者が尿素入り錠剤を服用する前の空腹時に、被験者の呼気を呼気成分溶解容器３０の呼気口３２から容器部分３１が満杯になるまで吹き込む。なお、呼気成分溶解容器３０の呼気口３２には逆止弁３３が設けられているため、吹き込んだ呼気が外部に逆流してしまうのを防止することができる。さらに、上記呼気口３２に空気量測定センサーを設けるようにすれば、常に吹き込まれる呼気の量が一定となるよう制御することができ、より正確な呼気成分測定を行うことが可能である。
【００３９】
呼気を吹き込んだ後、呼気成分溶解容器３０をよく振って該容器３０内の溶液３４を攪拌する。これにより、溶液３４に呼気中の呼気成分であるアンモニアを溶解させることができる。このとき、容器３０を１０℃以上に設定しておけば、呼気中に含まれるＣＯ2が溶液に溶解するのを防ぐことができる。これは、ＣＯ2が溶解すると、溶液３４に含まれるアンモニアを中和してしまい、正確な呼気成分測定を行うことができなくなるからである。
【００４０】
そして、サンプル抽出容器４に設けた注射針状の中空針を容器３０へ突き刺して容器３０内の溶液３４の一部を抽出し、これを第１の試料とする。なお、中空針を突刺す部分はゴムなどで形成しておくと、中空針を刺し易く、試料抽出後も容器内の溶液が外に洩れることは無い。また、測定部１２で測定する際に必要な試料の量は、５〜１０μＬ程度であるので、溶液２４の抽出量は、１ｍＬ程度で良い。
【００４１】
一方、被験者に尿素入りの錠剤を経口的に服用させた後に所定時間経過した時点での該被験者の呼気を、他の新しい呼気成分溶解容器３０に吹き込み、上記容器３０内の溶液３４を攪拌した後、該溶液３４の一部をサンプル抽出溶液を用いて抽出し、第２の試料とする。なお、尿素入りの錠剤を服用後に１０〜２０分間安静にしておく必要があるが、これは、安静にしている間に胃の中にいるピロリ菌によって尿素がウレアーゼ活性によって分解し、発生したアンモニアは胃壁から吸収されて血管を通って肺胞から呼気として放出されるからである。
【００４２】
このようにして得た、第１試料、および第２試料をそれぞれ、呼気成分測定装置１００の注入部３を介して注入し、流路内の溶離液に混入する。
試料が混入した溶離液は、測定部１２に流れてくると、図３に示すスペーサ２０によって形成された流路２１を通り、図３の矢印の方向に流れてゆく。このとき、参照電極１８に対して作用電極１７の電位が一定の電圧になるように、作用電極１７と対極１９との間に電圧が印加され、作用電極１７により酸化された溶離液の酸化電流値が測定される。
そして、各試料の測定結果を比較し、ウレアーゼ活性を有する微生物であるピロリ菌が被験者の胃の中に存在するかどうかを判定する。
【００４３】
ここで、呼気成分測定装置１００について説明する。
呼気成分測定装置１００の電源は、呼気成分の測定を開始する前に、予め入れておいてエージングしておく。これは、電気化学的に測定するために、予め溶液を電極に浸して電気化学的に測定部１２の電圧を安定させておく必要があるからである。
【００４４】
電源が入ると、ポンプ１０が作動して溶離液タンク８から溶離液が流路に送り込まれる。この溶離液は、エタノールと、イソプロパノールと、水を、３：２：１の比率で混合したもので、５０ｍＭの塩化ナトリウムと、３ｍＭのα−トコフェロールを含有している。溶離液タンク８から送液される溶離液は、デガッサー９を通ってポンプ１０によって、流量０．７ｍｌ／分〜１．３ｍｌ／分で流路内を流れていく。この溶離液の流路は、基本的には、センサー１１が、試料の注入を検知するまでは、測定部１２から溶離液タンク８への流路となっており、センサー１１が、試料の注入を検知すると、測定部１２から廃液タンク１３への流路に流路可変弁１４により切り替えられる。
【００４５】
次に、作用電極１７の電位の決定方法について、説明する。
一定のアンモニア量を含んだ標準液を作成し、この標準液を試料として装置１００の注入口３から注入し、参照電極１８と作用電極１７の電位を変化させて、流路２１内を流れる溶離液の電流変化を観測し、電流変化が少ない点を判断する。図７に、参照電極１８と作用電極１７間の電位を変化させたときの溶離液の電流変化を示す。図７を見ると、作用電極１７と参照電極１８間の電位が０．７５Ｖのとき、電流値が３００ｎＡとほぼ安定していることがわかる。
【００４６】
したがって、作用電極１７の電位が０．７５Ｖとなるように設定しておけば、溶離液中に含まれる塩基成分濃度に影響されずに常に電位が一定となる。つまり、電位が一定であるため、溶離液中に含まれる塩基成分濃度に応じて、該濃度に比例する電流値が測定結果として得られることになる。これにより、簡単で、かつ正確な呼気成分測定を行うことができる。
【００４７】
図５に、本発明の呼気成分測定装置１００で試料中に含まれるアンモニア量を測定したグラフを示す。図５において、横軸は、試料を注入してからの保持時間、縦軸は、測定部１２で測定したα−トコフェロールの酸化電流値を示す。
【００４８】
ここでは、０．１ｍＭ、０．３ｍＭ、０．５ｍＭ、０．７ｍＭのアンモニア含有溶液を試料とし、各濃度のアンモニア含有溶液を連続的に３回ずつ呼気成分測定装置１００により測定したところ、各濃度における測定結果が、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのように現れた。なお、Ａは、０．１ｍＭのアンモニア含有溶液を試料としたときの酸化電流値、Ｂは、０．３ｍＭのアンモニア含有溶液を試料としたときの酸化電流値、Ｃは、０．５ｍＭのアンモニア含有溶液を試料としたときの酸化電流値、Ｄは、０．７ｍＭのアンモニア含有溶液を試料としたときの酸化電流値を示す。
【００４９】
このように、本発明の呼気成分測定装置１００により連続的に試料を測定することが可能である。オートサンプラーを使用するようにすれば、複数の試料の測定を自動的に行うことができ、より迅速に呼気成分測定を行うことができる。
【００５０】
図６は、アンモニアの濃度と、電気化学的に測定した時の電流値との相関を示すグラフ図である。
まず、０ｍＭ〜１．０ｍＭのアンモニア含有標準液を予め作成しておく。そして、各濃度におけるアンモニア含有標準液を、呼気成分測定装置１００の注入口３に注入したときの溶離液内のα-トコフェロールの酸化電流値を測定する。測定結果は、図６に示すようになり、アンモニア濃度に比例して、電流値が上昇していることが分かる。この測定結果を、検量線図として用いれば、α−トコフェロールの酸化電流値から、試料中に含まれるアンモニア濃度を簡単かつ正確に算出することができる。
【００５１】
このように本実施の形態１による呼気成分測定装置によれば、被験者の空腹時の呼気を呼気成分溶解容器内に吹き込んで容器内の溶液を攪拌した後、該溶液の一部を第１の試料として採取するとともに、被験者に尿素を経口的に服用させた後に所定時間を経過した時点での該被験者の呼気を別の呼気成分溶解容器内に吹き込んで容器内の溶液を攪拌した後、該溶液の一部を第２の試料として採取し、各試料に含まれる呼気成分の濃度を、フローインジェクションタイプの呼気成分測定装置を用いて電気化学的に測定するようにしたので、簡単にかつ正確に呼気成分測定結果を得ることができ、これにより、被験者の胃の中に、ウレアーゼ活性を有する微生物が棲息しているか否かを判定することができる。また、電気化学的測定であるため、試料が少なくても測定を行うことができ、迅速な検出を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、呼気中に含まれる呼気成分を測定し、該測定結果から、胃の中にウレアーゼ活性を有する微生物が棲息しているか否かを判定可能な呼気成分測定装置及び呼気成分測定方法として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における呼気成分測定装置の外観図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１における呼気成分測定装置の概略モデル図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１における電極部の断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施の形態１における呼気成分を溶解するための容器、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１における呼気を前記容器内に予め混入させておいた溶液に溶解した溶液が下部に貯蔵されている図、図４（ｃ）は本発明の実施の形態１における呼気が溶解した前記溶液をサンプル抽出容器に抜き出している概略図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１による呼気成分測定装置で試料中に含まれるアンモニア量を測定したときの時間と酸化電流値との相関グラフである。
【図６】図６は本発明の実施の形態１による呼気成分測定装置で試料中に含まれるアンモニア量を測定したときのアンモニア濃度と電流値との相関グラフである。
【図７】図７は本発明の実施の形態１による呼気成分測定装置で参照電極１８と作用電極１７の電位を変化させたときの電流変化を一定のアンモニア量を含む試料を用いて測定したときの両電極間の電位と電流値との相関グラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１００  呼気成分測定装置
１  筐体
２  ディスプレー
３  注入部
４  サンプル抽出容器
５  操作ボタン
６  トグルスイッチ
７  廃棄ドア
８  溶離液タンク
９  デガッサー
１０  ポンプ
１１  センサー
１２  測定部
１３  廃液タンク
１４  流路可変弁
１５  電源ボックス
１６  制御基板
１７  作用電極
１８  参照電極
１９  対極
２０  スペーサ
２１  流路
３０  呼気成分溶解容器
３１  容器部分
３２  呼気口
３３  逆止弁
３４  溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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