(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析のために哺乳動物から肺胞呼気を収集するための装置（１０）であって、
Ａ．（ａ）第１の端部（１４）と、
（ｂ）第２の端部（１６）と、
（ｃ）第１の端部から第２の端部に向けて延び、該第１および第２の端部とともに内室（１８）を画定し、内室は、その下流側にデッドスペース呼気を存在させた状態で一回分の呼気を保持できる細長い管状であり、第２の端部が排気されたときに第１の端部から導入された呼気が第２の端部に移動する構造の容器本体（１２）と、
（ｄ）第１の端部に近接し第２の端部から離隔しているとともに外部に開口しかつ内室に連通した、前記内室（１８）へのアクセスのための容器本体の呼気入口と、
（ｅ）第２の端部に近接し第１の端部から離隔した、前記第２の端部（１６）から排気するための容器本体の呼気出口と、
（ｆ）該入口と出口との間に配置され、前記容器本体（１２）の外部と連通し、前記内室に導入された呼気の上流成分に含まれている肺胞呼気の試料が採取されるよう前記呼気入口に近接しかつ前記呼気出口から離隔した、容器本体の試料採取口（２２）と、
を有する流体貯蔵容器（１２）を具備することを特徴とする呼気収集装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、さらに
Ｂ．前記出口の調整された開閉のために出口に設けられるバルブ手段（２８）と；
Ｃ．前記内室を、流体貯蔵容器に接触した哺乳動物の呼気内の水分および揮発性化合物の凝縮を防止するのに十分な温度に維持する維持手段（３０，３２）と；
Ｄ．貯蔵容器の入口を哺乳動物の肺気道に気密状態に接続し、これによって、吐き出された呼気が、最大限に、呼気内に含まれる化合物の濃度を希釈されることなく貯蔵容器に直接送られることとなる接続手段（３６，３８，４０）と；
Ｅ．哺乳動物によって貯蔵容器内に吐き出され、注目されるこれらの化合物の定量的な存在を決定する分析のために選択された呼気の試料を保持する試料容器（２６）と；
Ｆ．呼気試料を貯蔵容器から試料採取口に選択的に指向させるための貯蔵容器の試料採取口と試料容器との間に配されるバルブ手段（２４）と；
Ｇ．選択された呼気を、試料容器および該試料容器に試料を指向させるためのバルブ手段内において、水分の凝縮を防止するために十分な温度に維持する維持手段と；
Ｈ．選択された呼気の試料を貯蔵容器から試料容器に移動させるポンプ手段（４４）と；
を具備することを特徴とする呼気収集装置。
【請求項３】
流体貯蔵容器が、約３リットルの室内容積を有するチューブであることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項４】
室内温度を凝縮を防止するために十分な温度に維持する維持手段が、容器本体の周囲を筒状に囲う抵抗ヒータからなることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項５】
気密状態に接続する接続手段が、一端を呼気入口に接続され、他端を哺乳動物の唇に密封状態に密着するためのマウスピースに接続された広口径チューブよりなることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項６】
選択された呼気を凝縮を防止するために十分な温度に維持する手段が、請求項４に記載された維持手段と同一であることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項７】
ポンプ手段が、シリンジポンプであることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項８】
室内の薄膜サーミスタが、温度の維持手段を制御することを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項９】
持ち運び可能でしかも操作に際して手で支持することのできるものであることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項１０】
貯蔵容器が使い捨てのものであることを特徴とする請求項２記載の呼気収集装置。
【請求項１１】
請求項１記載の装置であって、
Ａ．ハウジングの外部に装着される移動可能なアーム（１）を具備し、該アームが、
(i)  前記貯蔵容器（１２′）と、
(ii) 内室内を約４０℃に維持するための維持手段（３０′，３２′）と、
(iii)哺乳動物の肺気道を内室に接続するための接続手段（３６′，３８′，４０′）と、
(iv) 内室の調整された排気のためのバルブ手段（５４）と、
(v)  試料採取口を後述する呼気収集容器に接続する管路手段（６０，６４）と、
を担持し、
前記ハウジングが、
(i)  試料採取口を通して貯蔵容器から選択された呼気の試料を保持するために管路手段に接続される容器手段（２６′）と、
(ii) 前記容器を約４０℃に維持するための維持手段と、
を有することを特徴とする呼気収集装置。
【請求項１２】
ハウジングが管路手段を通して容器手段に呼気試料を移動させるためのポンプ手段をも有することを特徴とする請求項１１記載の呼気収集装置。
【請求項１３】
バルブ手段が、ポンプあるいは容器に接続されるトラップに、移動する呼気試料を指向させるように作用可能であることを特徴とする請求項１２記載の呼気収集装置。
【請求項１４】
トラップが吸着トラップ、極低温トラップあるいは化学トラップであることを特徴とする請求項１３記載の呼気収集装置。
【請求項１５】
調節された排気のために、バルブ手段に通気孔がさらに設けられていることを特徴とする請求項１４記載の呼気収集装置。
【請求項１６】
ポンプ手段が通気孔を通して排気することを特徴とする請求項１５記載の呼気収集装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の技術分野
本発明は、医学用診断計器に関するものであり、特に、肺胞呼気の収集および分析のための装置に関するものである。
関連技術の簡単な説明
正常な哺乳類の呼気は、人間の肺胞呼気も含めて、多くの種類の揮発性有機化合物を低い濃度（ナノモルあるいはピコモルの程度）で含有している。これら化合物の多くは毛細管の血液に由来している。すなわち、それらは、肺の肺胞膜への拡散により肺の肺胞中に入る。したがって、呼気の分析は、血液の組成に関して唯一の手がかりを与える手段である。
呼気の収集および分析は、いくつかの技術的課題を有してはいるが、医学的に重大な情報をもたらし得るものである。肺胞呼気の組成は、肺癌、肝臓の病気、炎症性の腸の病気、リウマチ様の関節炎、精神分裂病といったいくつかの体調の乱れによって変化することは明らかである。呼気の化学分析は、これらの病気や他の病気の診断するに際して、機器または器具を体内に挿入することのない診断方法を提供する。
呼気の化学分析における主要な技術的課題は、以下の事柄に起因している。すなわち、
（１）呼気中には多数の揮発性有機化合物（おそらく１００種類あるいはそれ以上）が含まれており、分析（例えば質量分析を備えたガスクロマトグラフィー、ＧＣ／ＭＳによる分析）に先立ってこれらを分離する必要があること、および、（２）現在使用可能なＧＣ／ＭＳの感度の限界以下であるくらいに化合物の濃度が非常に低く、それゆえ、分析に先立って呼気を濃縮する必要があること、
である。
上記課題は、呼気を収集するとともに、ＧＣ／ＭＳによる分析に適した試料とするまで濃縮する呼気の収集装置を使用することにより回避される。しかしながら、有効な呼気の収集装置の製作および使用に関しては、以下に記すような多数の技術的要求を満たす必要がある。
（１）被験者の快適さ：装置は、被験者が息を吐くに際して抵抗感を与えないようにしなければいけない（息を吐くことは、呼気試料を提供する被験者に不快感を引き起こすことがある）。
（２）被験者の安全性：装置は、例えば肺に吸い込んで感染を起こすような微生物の感染源となり得るようなものに被験者をさらすことのように、被験者にとって有害であってはならない。
（３）汚染の可能性がないこと：装置は、試料に汚染を引き起こすもの、例えば常にガスを発生させる揮発性有機化合物を含有するプラスチックや接着剤のようなものを構成要素としてはいけない。
（４）肺胞呼気の試料収集：正常な哺乳類の呼気は２つの成分を含んでいる。１つは、気体成分の交換が起こらない咽頭、気管、気管支の枝に由来する「デッドスペース」からの呼気であり、もう１つは、検査対象となる、血液から拡散してきた揮発性有機化合物を含んでいる肺の肺胞からの肺胞呼気である。試料は、原則的にデッドスペースからの呼気ではなく、肺胞からの呼気を採取されなければならない。
（５）水分の凝結の制御：呼気は、該呼気収集装置内の冷えた表面上で瞬時に凝結する水と飽和する。このことは、揮発性有機化合物を気相から液相へ変化させ、結果的に、分析試料中の揮発性有機化合物を減少させる。
（６）試料の濃縮：本装置の本来の目的は、呼気中の窒素、酸素、及び二酸化炭素を妨害せずに逃がす一方で、肺胞呼気内の揮発性化合物を濃縮することである。最も一般的な濃縮技術は、極低温（すなわち、低温トラップ（cold trap）での捕獲）、吸着（すなわち、吸着性樹脂又はその他いくつかの接合剤を包含するトラップでの捕獲）、あるいは、科学的（すなわち、化学合成物との相互作用によるもの）によるものである。
肺胞呼気の収集および分析のための初期の装置は、刊行物Clin. Chem., 38/1, 60-65（1992）における記事に我々が記載している。また、この技術の地位についても我々が、Scientific American, Vol. 267, No. 1, July 1992, pps.74-79に記載している。本発明による装置は外面的にはそれら我々が既に記載した装置に類似しているが、本発明によるこの装置は、それら既知の装置では享受できなかった多くの改良点を含んでおり、それにより機能的な優位点を有している。例えば、本発明の実施の形態による装置は：
（１）搬送可能であり技術者によって操作され、あるいは、より複雑な携帯可能な実施形態においては、貯蔵チューブおよび試料採取チューブを含んだアームを備えている。このアームは、着席しているか立っている被験者の高さに合わせて調節するために、該装置を接続する端部において回動可能とされている。また、該アームの遠方端も、被験者の口に快適な角度で適合できるように回動可能となっている。
（２）前記アーム及び前記中央構造体の双方に加熱システムが組み込まれており、水分および揮発性有機化合物が凝縮されるのを防止するために、前記試料採取チューブおよび前記貯蔵チューブはその長さにわたって加熱される。
（３）化学的に清浄化された空気を供給するための初期的要求を排除できる。近年の研究（刊行はされていない）では、かかる操作は実際のところシステムを汚染し、人物によって異なる結果をもたらすとされている。室内の空気を呼吸する被験者を用いることにより、化学的に清浄化された空気を吸い込んだ場合よりも結果はより矛盾の無いものとなり、かつより理解しやすいものとなる。
（４）試料をウォータトラップから引き込む装置を排除できる。この操作は、試料を汚染し、しかも水溶性の揮発性有機化合物を呼気試料から失う恐れがある。前記加熱システムはウォータトラップを不要とし、これにより、簡単で、化学的に清浄で、しかもより信頼のおける装置とすることができる。
（５）前記貯蔵チューブの端部における呼吸計を排除することも選択的に可能である。ただし、実際上はそのようにする必要はない。
（６）選択的に、重くてかさばる多数の構成部品を排除し、小型で携帯可能なものとすることができる。手で持ち歩くことのできる装置として製造することが可能であり、もはやカート上に載せるための車輪を設ける必要がなく、あるいは手で支持して使用できるように小型化することさえも可能である。
（７）呼気試料を収集するための方法として、吸着性トラップによるものとは別の方法のための装置を具備させることも可能である。その他の方法としては例えば、極低温による捕捉、化学的捕捉、真空容器による収集、およびバッグによる収集等がある。本装置はより用途の広い装置となる。
発明の概要
本発明に係る装置は、哺乳類の肺胞呼気の分析のための収集装置であり、以下の部材を有して構成されている。
Ａ．（ａ）第１の端部と、
（ｂ）第２の端部と、
（ｃ）第１の端部から第２の端部に向けて延び、第１の端部および第２の端部とともに内室を画定し、第２の端部が排気されたときに第１の端部から導入された呼気が第２の端部に移動する構造の容器本体と、
（ｄ）第１の端部に近接し第２の端部から離隔した位置において容器本体に形成された呼気入口と、
（ｅ）第２の端部に近接し第１の端部から離隔した位置において容器本体に形成された呼気出口と、
（ｆ）第１の端部と第２の端部との間において、容器本体に形成された試料採取口と、を有して構成されている流体貯蔵容器；
Ｂ．呼気出口の調整された開閉のために呼気出口に設けられるバルブ手段；
Ｃ．流体貯蔵容器に呼気を収集される哺乳動物の呼気内の水分および揮発性化合物の凝結を防止するために、前記内室を十分な温度に維持する維持手段；
Ｄ．貯蔵容器の呼気入口を哺乳動物の肺気道に接続し、呼気内に含まれる化合物の濃度が希釈されず最大限の状態が保たれるようにして、呼気を貯蔵容器に直接送る接続手段；
Ｅ．哺乳動物によって貯蔵容器内に吐き出され、注目されるこれらの化合物の定量的な存在を決定する分析のために、選択された呼気試料を保持する試料容器；
Ｆ．呼気試料を貯蔵容器から試料採取口に選択的に指向させるための貯蔵容器の試料採取口と試料容器との間に配されるバルブ手段；
Ｇ．試料容器および試料容器に試料を指向させるためのバルブ手段内において、水分の凝結を防止するために、選択された呼気を十分な温度に維持する維持手段；
Ｈ．選択された呼気試料を貯蔵容器から試料容器に移動させるポンプ手段。
また、本発明は、注目される揮発性化合物の定量的な存在を決定する分析のために、哺乳類からの肺胞呼気の希釈かつ汚染されない呼気試料を得るための方法を有している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の装置の実施の形態を示す（部分的な）断面図である。
図２は、本発明の装置の実施の形態の構成要素、および各構成要素間の機能的関係を示す図式的なブロック図である。ここで、収集された呼気試料は、化学分析に先だって処理される。
図３は、本発明の装置の好適な実施の形態を部分的に示す図式的なブロック図である。
図４は、図３に図式的に示された実施の形態の部分的な断面図である。幾つかの構成要素はサイズ的に拡大されて示されている（拡大の程度は、一定ではない）。
図５は、本発明の装置の他の実施の形態を示す図である。
本発明の好適な実施の形態に関する詳細な説明
当業者であれば、図１ないし図４を参照して以下に記載された本発明の好適な実施の形態に関する説明により本発明を理解するであろう。
図１は、本発明に係る装置１０の実施の形態を示す（部分的な）側断面図である。該装置１０は、携帯用であり、化学分析用に人間の呼気を収集するために専門操作者により操作される。該装置１０は、第１の端部１４および第２の端部１６を備えたチューブ状の流体（ガス）貯蔵容器１２を有して構成されている。チューブ状の貯蔵容器１２の容器本体は前記端部１４と端部１６との間に延び、端部１４および端部１６により開放された内室１８が画定されている。貯蔵容器１２の前記端部１４は、内室１８へアクセスできるように開放され、呼気入口として機能している。しかし、前記端部１６は実質的に閉鎖されており、呼気出口２０から排気されるようになっている。また、端部１４に近接した位置において、貯蔵容器１２の容器本体には、試料採取口２２が穿設されている。この試料採取口２２により、内室１８と貯蔵容器１２の外部との間が流体に対して連通されている。連通領域における流体はバルブ２４により制御され、これにより、以下に説明するように、内室１８内の呼気試料の内室１８からの収集、あるいは試料採取口２２に取付けられた容器２６内への呼気試料の選択的採取が可能となる。また、前記呼気出口２０の排出口には、バネにより動作するフラップバルブ２８が取り付けられており、被検者が内室１８内に息を吐き出す時以外は呼気出口２０の閉鎖が維持されるように、該フラップバルブ２８のバネには十分な付勢力が備わっている。そして、貯蔵容器１２の容器本体には、内室１８を所定の温度（約４０℃）に維持するための、コイル状の電気抵抗線３２を備えたエネルギ放射ヒートスリーブ３０が被せられている。該スリーブ３０の外表面は熱的に遮断（断熱）されており、該スリーブ３０で生成された熱エネルギは内室１８へ向けられる。また、内室１８の内表面には、薄いフィルム状のサーミスタ３４が装着されており、これは電気的に再充電可能なバッテリパック３６に接続されている。このサーミスタは、内室１８内の温度検知手段として機能するとともに、内室１８内を所定温度に維持するために、所定の温度限度値に応じてスリーブ３０へのエネルギの供給あるいは遮断を行なう。また、該装置１０の前記端部１４には、被検者の気道からの呼気を収集するために用いられる（分断して図示した）呼気チューブ３８を気密に結合するための結合部３７が設けられている。例えば、図１に示すように、患者の口に挿入され、唇で密閉されるマウスピース４０は、成型によりチューブ３８に一体に形成されていてもよい。また、マウスピース４０は、気管開口チューブあるいはナーザロ（鼻）ピース（nasal piece）等への結合手段と交換可能であり、これにより、（呼気内に含まれる揮発性有機化合物の）濃度が希釈されず最大限の状態が保たれるようにして、呼気が直接的に送られる。
前記容器２６は、被検者から内室１８へ送られた呼気の選択された試料を収容するための試料容器である。これらの呼気試料は、貯蔵容器１２の端部１４に近接し端部１６から離隔した位置において、内室１８から収集される。該容器２６は、試料採取口２２に対して気密密閉され、真空ライン４２を介して真空ポンプ４４に連通されている。該ポンプ４４は、機械的あるいは電気的に駆動される。例えば、ポンプ４４としては、マニュアル操作のためのシリンジポンプ、あるいは（図１には図示されない）スイッチ手段を介して前記バッテリパック３６に連結され、電気的に駆動される膜ポンプ（membrane pump）が用いられる。容器２６としては、試料採取口２２の出口部に取付けられる任意の市販の真空ボトルあるいは真空容器を用いることが可能である。例えば、容器２６内に収集された呼気試料を所定の温度に維持するために、（図１には示されない）断熱のThermos（登録商標）型ボトルあるいはSumme（登録商標）キャニスター（canister）が与えられる。そして、内室１８内に収集された空気を端部１４近傍において選択的に採取するために、試料採取口２２の開閉が前記バルブ２４により制御される。バルブ２４はマニュアル操作されることもあれば、電磁的手段によっても操作可能である。なお、図の簡略化のため、装置１０を電気的に制御、操作するための電気的配線構造、すなわちスイッチ、配線、および制御部は、図１には示していない。しかし、これらの器具は周知のものであるから、当業者であれば、スリーブ３０、サーミスタ３４、バルブ２４、およびポンプ４４を駆動するためにこれらの電気的器具を如何に接続するかを解するであろう。そして、携帯用の装置１０の実施の形態においては、スイッチの如き電気的制御器具は、指で操作できるように、ハンドグリップ４８に取付けられているのが好適である。さらに、前部グリップ５０により、操作中において操作者が装置１０を安定させて支持することが可能となる。
図２には、該装置１０の操作工程が図式的に示されている。この装置は、前述の技術的要求を以下に示す形態で実現する。
（１）被検者の安楽：被検者は、広い孔部（直径約１インチ）を有して呼気に対してほんの僅かな抵抗しか有しないチューブ３８内に息を吐き出す。
（２）被検者の安全：殺菌された廃棄可能のコンポーネント（マウスピース４０およびチューブ３８）が、各使用者毎に交換可能となっている。
（３）化学汚染の回避：試料中の揮発性有機化合物を透過させないガラス、ステンレス鋼、および低汚染プラスチック（例えば、テフロン（登録商標））のような部材から装置を構成することが可能である。
（４）肺胞呼気の採取：呼気は、約３リットルの容量を有する貯蔵容器として機能する長く広い孔部として形成された内室１８内に導入される。息を吐き出す度に、デッドスペース（deadspace）呼気（非分析対象領域から吐出される呼気）が端部１６近傍の下流部に存在するように、呼気が貯蔵容器内に導入される。濃度を維持するために、被検者の口の近傍に設けられた試料採取口２２において、貯蔵容器から試料が採取される。すなわち、肺の深い部分からの肺胞呼気を含有する呼気の上流成分から試料が採取される。試料採取は、次の呼気が導入される前に、貯蔵容器内の肺胞呼気が減損されないことが保証される割合で実施される。息を吐くそれぞれの期間において、デッドスペース呼気は試料採取口２２を１秒未満の速度で通過するので、選択的に採取された試料は、完全に肺胞呼気のみを有したものとなる。
（５）水分の凝結防止：システム内での水分あるいは有機化合物のいかなる凝結をも防止するために、貯蔵容器は約４０℃になるように加熱される。
（６）試料の収集：水分あるいは有機化合物の凝結を防止するために、加熱されたチューブを介して、試料採取口２２から暖かい肺胞呼気を採取することが可能である。そして、（以下に記載されるように、）ユーザの要求に応じて、呼気試料は数種類の異なる方法により処理される。
図２は、本発明による装置の構成要素およびそれらの間の機能的関係を示すブロック図であり、収集された呼気試料には、化学分析に先立って一定の処理が施される。このように、試料容器に収集された呼気試料は種々の方法で処理することができる。例えば、３方向タップにより加熱した試料を、吸着トラップ、極低温トラップ、あるいは化学トラップに送ることが可能である。
吸着トラッピング：窒素と酸素をそのまま通過させるとともに、試料中の揮発性有機化合物を結合する単一吸着剤または複数の吸着剤の混合物を含むトラップに肺胞呼気が通される。吸着トラップには、吸着樹脂（たとえば、Tanax（登録商標）またはCarbotrap（登録商標））の如き複数の薬剤が使用される。
極低温トラッッピング：極低温トラップ（例えば、ガラスビーズを入れて液体窒素を詰めたＵ字管）を介して肺胞呼気を導入し、揮発性成分を凍結によって捕捉することが可能である。
化学トラッピング：肺胞呼気を薬剤を含むトラップを介して導入することも可能である。つまり、化学的相互作用によって肺胞呼気の一つまたは複数の特定の成分と結合する薬剤を含むトラップ（例えば、第４級アンモニウム塩の混合物であるHyamine（登録商標）を使用して二酸化炭素を捕捉する）が用いられる。この方法は、呼気内の、放射性同位元素を使って識別される化合物（radiolabelled compounds）の測定において、非常に有効である。
あるいは、図２に示すように、収集された呼気を真空の袋に入れて、ラボにて分析及び／又は濃縮することが可能である。
本発明による装置は、上記のような処理工程を含む場合、付加的装置が必要となり、その際には、手で支持して手で操作する装置１０の手軽さは失われるかも知れない。しかしながら、該装置１０の基本的な構成要素を少し変形することによって、携帯型の、比較的コンパクトな装置１０として使用することができる。図３には、本発明の好ましい実施の形態による携帯型装置の本質的構成要素を示すブロック図が示されている。図４は、本発明の実施の形態による装置１０′の細部を示すもので、既に装置１０の構成要素として説明されたものには、ダッシュを付した同一参照番号が与えられている。
図４は、本発明の一実施形態による携帯型装置１０′の（部分）側断面図（寸法は部分的に拡大してある）である。ここに示された装置１０′では、可動アーム１が、支柱４を介して、車輪付きトラック２に装填されている。このアームは、ピン６を中心にして垂直円弧内を（双方向矢印で示したように）移動し、またスイベルジョイント８上で、水平面内を（双方向矢印で示したように）移動する。アーム１は、先に述べた貯蔵容器１２に類似した呼気貯蔵容器１２′用のハウジング５２を有している。ハンドグリップとしての特長の他に、該装置１０′は、前記装置１０と以下の点で異なる。すなわち、フラップバルブ２８の代わりにソレノイドバルブ５４が使用されている。呼気出口２０には、微生物フィルタ５６と呼吸計５８とが含まれている。試料採取口２２の出口は、加熱スリーブ３０′内の管路６０を介して延長され、トラック２の内側に接続されている。試料容器２６′はトラック２に入れられ、フレキシブルホースを介して管路６０に接続された３方向タップ６２を通過して選択的に収集された呼気を収容する。このタップ６２は、先に述べたように、吸着、化学、あるいは極低温トラッピングのためにトラップ６６にも接続されている。トラップ６６に至る真空域または容器２６′は、真空ポンプ４４′を備えている。このポンプは、細菌フィルタ７０を通過した後に、排気口６８を介して気体を排出する。
当実施の形態による装置１０′は、前記装置１０と同様に操作される。トラップ６６の如き吸着トラップを作動させるには、以下のようにすればよい。
（１）被験者は、座って、あるいは立った姿勢で、マウスピース４０′内に正常に呼吸する。１分間（貯蔵容器をいっぱいにして、被験者が装置に慣れてから）経過して、その後、肺胞呼気を装置に流すべくタップ６２をバイパスするようにセットするとともに、ポンプ４４′を始動する。
（２）バイパスして１分後、肺胞呼気が吸着トラップ６６を通過するようにタップ６２を調整する。実際には、流速が２．０リットル／分であれば５分間で（１０リットルの）試料を採取することができる。ただし、必要であれば、試料の量は増やしても減らしてもかまわない。
（３）採取が終了したら、装置からトラップ６６を引き抜き、分析ラボに輸送すべく機密容器に密閉する。
（４）以上の手順を繰り返す（または前もって行なっておく）。ただし、基準試料用の吸い込み（室内）空気の試料を集める為に被験者から接続を離す時は別である。装置１０または１０′の操作において、呼気試料の直前または直後に、基準試料として吸い込んだ（室内）空気を集めて、同じ方法で分析する。この試料における揮発性有機化合物を、肺胞呼気内の揮発性有機化合物から引いて、呼吸信号を厳密に測定する。
（５）次に試料をラボにもって行き、標準ラボ方法によって分析する。
本発明による方法は被験者に一切の悪影響を与えない。結果は、以下のようにまとめることができる。
（１）正常な場合：ほとんどの試料で、約４０ー８０の揮発性有機化合物が通常観察される。これらは、ＧＣ／ＭＳによって特定することができる。全部で１００以上の異なった化合物が観察された（肺胞呼気において、すべての人が同じ化合物をもっているわけではない）。
（２）分裂症患者の場合：二つの化合物（ペンタンおよび二硫化炭素）の含有量が異常値を示した。さらに、パターン認識分析用の特別なコンピュータソフトを使用することによって、分裂症患者の特定を、６８％の感度（sensitivity）で、また８４％の特異性（specificity）で行なうことができた。
（３）環境による中毒：上記のように、引き算法を使用して、揮発性有機化合物に関して、人間の肺胞から来るものか、汚染空気から来るものかを決めることができた。ニューヨーク州ニューヨーク市に住む正常な人の呼気のなかで、揮発性有機化合物が、病因学的に、心臓疾患（二硫化炭素）や肝臓癌（テトラクロロエタン）を暗示することが観察された。
（４）癌細胞の試験管内調査：本方法を使用して、試験管（シャーレ）内で準備した癌細胞からの試験管内空気サンプルを集める。このデータから、肺癌細胞は、非癌細胞には見られない化合物を試験管内で製造したことが示され、また、呼吸による有機化合物は肺癌の早期発見に役立つことを示唆している。
（５）バクテリアの試験管内調査：本方法を使用して、試験管内バクテリア（ブドウ球菌属、連鎖球菌、およびシュードモナス族）から、試験管内空気サンプルを集めた。それぞれの菌が、異なった揮発性有機化合物のパターンを示したことから、肺炎患者におけるバクテリアの早期発見に役立つことを示唆している。
当業者には明らかなように、上記の好ましい実施の形態は、本発明の範囲内で様々な変形が可能である。たとえば、マイクロプロセッサを使用することによって、（バルブの開閉、温度調節などの）操作を制御することもできる。また、本発明の他の実施の形態として、図５に示したような構成も可能である。すなわち、呼気収集装置２００は、以下の参照番号によって示される部品から構成することができる。
２０２．  マウスピース（廃棄可能）
２０３．  フラップバルブ機構（廃棄可能）
２０４．  温度センサプローブ
２０５．  温度制御装置：温度制御器から２０６へ情報が入力される。
２０６．  スイッチ：２０８へのパワー出力のオン・オフを行なう。
２０７．  ステンレス鋼チューブ（可撓）：第１の部分は、揺動アーム内に配置され、第２の部分はボックス内に配置される。
２０８．  加熱ジャケット（２０７を４０℃に維持する）
２０９．  ３方向タップ：ソレノイドにより開閉される。
２１０．  バイパス管
２１１．  ２１３に対するステンレス容器
２１２．  Ｏリングでシールされた２１１に対するネジキャップ（screw-top）
２１３．  トラップ（吸着剤を含有するステンレス鋼チューブ）
２１４．  流量制御器（つまみを備えたニードルバルブ）
２１５．  流量計（ロータメータあるいは流量検知器）
２１６．  ポンプ（大気中へ排気）
２１７．  タイマ制御器（２０９およびポンプ２１６のソレノイドスイッチを制御する。）（収集時間が入力され表示されるディジタル・ディスプレイを備えることが可能である。）
図５の装置２００は、前述の装置１０と同様に操作される。
【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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