(57)【要約】  試料を分析するための装置であって、試料受け取りデバイス（１４）と、ガスクロマトグラフ（１３）と、分光光度計（１）とを備え、該分光光度計（１）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であるＵＶ光源（６）、細長いチャンバ（３）、および検出器（１５）を有し、ＵＶ光源（６）は、チャンバ（３３）を通して導かれた複数の試料物質を照明するように構成され、検出器（１５）は、ＵＶ吸収分光法により複数の試料物質を特定するように構成される。
2016507068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を分析するための装置であって、
試料受け取りデバイスと、
ガスクロマトグラフと、
少なくとも１つの分光光度計とを備え、
前記分光光度計は、ＬＥＤ・ＵＶ光源と、少なくとも１つの細長いチャンバと、少なくとも１つの検出器とを有し、
少なくとも１つのＬＥＤ・ＵＶ光源は、前記チャンバを通して導かれた複数の試料物質を照明し、
前記検出器は、ＵＶ吸収分光法により複数の試料物質を特定し、
前記装置は、可視光よりも短い１２０〜３９０ｎｍの複数の波長を放射するスペクトル域を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）であるＬＥＤ・ＵＶ光源を備える、装置。
【請求項２】
試料を分析するための装置であって、
試料受け取りデバイスと、
ガスクロマトグラフと、
分光光度計とを備え、
前記分光光度計は、ＬＥＤ・ＵＶ光源と、細長いチャンバと、検出器とを有し、
前記ＬＥＤは、任意の合焦デバイスを用いることなく、光が光ファイバに直接入ることを可能にするべく、前記光ファイバに近接し、
前記ＬＥＤ・ＵＶ光源は、前記チャンバを通して導かれた複数の試料物質を照明し、
前記検出器は、ＵＶ吸収分光法により複数の試料物質を特定し、
前記装置は、可視光よりも短い１２０〜３９０ｎｍの複数の波長を放射するスペクトル域を有する少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）であるＬＥＤ・ＵＶ光源を備える、装置。
【請求項３】
前記光源は、広いスペクトルの白色可視スペクトル発光ダイオード（ＬＥＤ）の３９０ｎｍ未満の複数のサブ波長を使用する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
ＬＥＤを備え、
複数の波長の変換により後で可視光として認識される光ではなく、可視光に変換されない、可視光よりも短い波長を有する初期光子の放射を用いるＬＥＤからの光の一部が、複数の初期光子の一部がより長い波長の光を放射する蛍光層に衝突する場合に、前記装置において検出に用いられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
短い複数の波長の複数の初期光子がより長い複数の波長の光を放射する蛍光層に衝突する場合に、複数の波長の変換により後で可視として認識されるものよりも短い波長の初期光子の放射を有する光源としてＬＥＤを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
より短い複数の波長を有する元の複数の放射光子がＬＥＤユニットを離れることを可能にするべく、蛍光材料を全く有しないか、または蛍光材料をほとんど有しないタイプの光源としてＬＥＤを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
光源として請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤを備え、検出する信号対ノイズ比は、水素ランプおよび重水素ランプのうち少なくとも１つ等の複数の放電光源と比較してより低い光子ノイズを光源として有する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることにより増大する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
ＣＣＤ検出器アレイと前記ＬＥＤ・ＵＶ光源との間にフィードバックループを備え、オン・オフ変調により前記ＬＥＤ・ＵＶ光源の光子放射を制御し、前記ＣＣＤ検出器アレイの信号対ノイズ比を最大化し、それによりＧＣ―ＵＶ装置による気体の検出限度も最大化する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
ＣＣＤ検出器アレイと前記ＬＥＤ・ＵＶ光源との間にフィードバックループを備え、電流の変調により前記ＬＥＤ・ＵＶ光源の光子放射を制御し、前記ＣＣＤ検出器アレイの信号対ノイズ比を最大化し、それによりＧＣ―ＵＶ装置による気体の検出限度も最大化する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
３９０ｎｍ〜７５０ｎｍの可視スペクトルにおける光の放射のために主として意図されるタイプであり、設計および性質により、可視３９０ｎｍよりも短い波長の光を用いる発光のサブ可視スペクトルを有するＬＥＤを備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
そのような装置内で他の複数の要素を変えることなく、より低い放射光子ノイズによる向上した信号対ノイズ比により、検出レベルを増大させる相対的により低い光子ノイズにより前記信号対ノイズ比を増大させる光源としてＬＥＤを備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
蛍光材料を全く有しないか、または蛍光材料をほとんど有しないタイプの光源としてＬＥＤを備え、３９０ｎｍよりも短い複数の波長がＬＥＤユニットを離れることを可能にする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
複数の生細胞から生じる気相における試料を分析する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を分析するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、高い濃度〜非常に低い濃度の複数の試料中の複数の物質を検出、特定、数量化、および分析するべく、ＧＣ―ＵＶと呼ばれるガスクロマトグラフィー （ＧＣ）および紫外線（ＵＶ）吸収分光法により、試料を分析するための装置および方法に関する。そのような複数の試料は、気体の混合物、および／または空気もしくは他の複数の気体等の単一の気体の気相試料、または複数の気相試料に変換される他の物質である。
【０００２】
ＧＣ―ＵＶの基礎技術は、既知であり、様々な目的に用いられる。そのような基礎技術の複数の例は、Ｖｅｒｎｅｒ  Ｌａｇｅｓｓｏｎらの米国特許第６３０５２１３号および米国特許第４６６８０９１号において開示されている。米国特許第６３０５２１３号および米国特許第４６６８０９１号において開示される複数の装置および方法は、物理的、機械的、およびソフトウェア制御のソリューションに関し、気相中の未知の物質を特定するべく、非常に短い波長（通常、１２０ｎｍまで）の吸収を検出することにより複数の主要な問題のうちの１つを解決する。
【０００３】
ガスクロマトグラフィーＵＶ吸収分光法は、様々な気相物質、または気相に変換され得る複数の物質の特定および数値化に用いられる。本技術は、気相中の当該物質に基づき、まず、気体が列を通る、物質に依存した加速度を有する加熱された列等の列を通り、分析される気体が列を離れ、ＵＶ光が気体を通るチャンバに入ると、光が気体を通ったときの光をスペクトルの形で吸収するので、光子スペクトルは、物質の特定のために非常に高い精度に関係する。
【０００４】
ＧＣ―ＵＶにおいて、複数の気相試料中の物質の光子信号のレベルおよび空間解像度が、得られる。第１に、複数の物質は、時間が経つとガスクロマトグラフィーにより分離される。第２に、時間により分離された複数の物質は、チャンバ内に導かれ、この中で物質の特定および数値化のため、１２０ｎｍの波長までのＵＶ光付近の試料気体の光子の吸収が、検出される。
【０００５】
試料のＧＣ―ＵＶシステムへの導入は、通常、マイクロリットルの注射器により液体または気体試料を注入することにより実行される。液体試料は、ＧＣユニットの分離列に搬送する前に、当該ＧＣユニットの加熱された注射器部分で蒸発する。また、気相試料は、ＧＣユニット内に導入され得る。
【０００６】
国際特許第２０１２１２１６５１Ａ１号において、光源として重水素ランプを有する装置が、説明される。
【０００７】
従来技術の複数の装置および方法における問題は、分析が非効率で、時間が掛かると共に高価であること、従来、主として短い寿命を有する高コストの重水素または水素放電ランプであった光源、検出閾値に好ましくない影響を与える高い光子ノイズ、物理的体積、および光の安定化処理である。従来技術のシステムは、分析のセッション中に変化し得ることが好ましい光の量の効率的な制御に対する能力に悩まされている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、上述の複数の問題のうち少なくとも１つを除去することである。
【０００９】
本発明は、試料受け取りデバイス、ガスクロマトグラフ、および分光光度計を備えた、試料を分析するための装置に関し、当該分光光度計は、ＬＥＤ・ＵＶ光源、細長いチャンバ、および検出器を有し、ＵＶ光源は、チャンバを通して導かれた複数の試料物質を照明するように構成され、検出器は、ＵＶ吸収分光法により複数の試料物質を特定および数値化するように構成され、装置は、発光ダイオードからなる光源を備え、ＬＥＤは、３９０ｎｍ未満、および最小で１２０ｎｍ未満の可視範囲の波長の放射スペクトルを有することを特徴とする。また、ＬＥＤを用いることにより、ＣＣＤ、すなわち電荷結合デバイス等の検出器が検出器に対して同期化されたＬＥＤのパルス変調により、ノイズレベルに対する最大信号で、かつ飽和なしで動作することを可能にする。ＬＥＤ光源の変調は、ＬＥＤのスイッチをオンおよびオフにし、またはＬＥＤへの電流を変化させ、ＣＣＤ、すなわち電荷結合デバイス等の光感応素子により補足される光子の数を変化させて制御し、任意の瞬間に光子の数を最適化して、試料気体の濃度に対する装置の感度を最適化することにより、行われ得る。そのような変調は、非常に高い複数の周波数に対して行われ得、長い時間に渡って永続的または動的に、分析シーケンスは、行われる。次に、動的な変調は、検出レベルおよび分析される複数の物質の検出を最適化するべく、任意の所与の時間における信号および／または信号対ノイズ比に対して最適化され得る。変調、および放射された複数の光子のその後の量は、ＣＣＤアレイ等の検出器によりモニタリングされ得、変調の制御は、複数の制御アルゴリズムによりＣＣＤ検出器からＬＥＤへとフィードバックされ得る。そのような変調は、ゼロから非常に高い周波数になり得、様々なデューティサイクルでオンおよびオフにし得る。
【００１０】
光ファイバに近接するＬＥＤは、いずれの合焦デバイスも用いることなく、光が直接入ることを可能にする。
【００１１】
ＬＥＤ自体は、非常に高い光子エネルギー密度、面積当たりの光子を有し、従ってファイバに近接する。発光の実質的量は、ファイバのような光導体に入り得、ＬＥＤは、発光の狭い分散角度を有し、従って、発光の少なくとも一部は、平行または近接するとみなされる。
【００１２】
ＬＥＤは、３９０ｎｍ〜７５０ｎｍの可視スペクトルにおける光の放射のために主として意図されるタイプであり得、その設計および性質により、可視３９０ｎｍよりも短い波長の光を用いる発光のサブ可視スペクトルを有する。
【００１３】
本発明によれば、ＬＥＤ―ＵＶランプが用いられる。特許請求の範囲を通して、ＬＥＤランプとして規定される場合にも、用いられるランプは、ＬＥＤ―ＵＳランプである。
【００１４】
短い波長の初期光子がより長い複数の波長の光を放射する蛍光層に衝突する場合に、ＬＥＤは、複数の波長を変換することにより、可視として後に認識されるものよりも短い波長を有する初期光子の放射を有する。ＬＥＤは、蛍光材料を全く有しないか、または蛍光材料をほとんど有しないタイプであり、より短い複数の波長を有する元の複数の放射光子が、３９０ｎｍよりも短い波長を有する光を放射するＬＥＤユニットまたは蛍光層を離れることを可能にし得る。
【００１５】
また、ＬＥＤを用いることは、他の複数の要素を変えることを必要とせずに、水素または重水素のような電気的放電光源の使用に関係して向上した信号対ノイズ比により、検出レベルを増大させるより低い光子ノイズにより信号対ノイズ比を増大させる。また、現在の複数の白ＬＥＤランプの運用年数は、１００，０００時間である。これは、１１年間の連続的動作、または２２年間の動作の５０％である。ＬＥＤランプの長い運用年数は、その運用年数がおよそ１０００時間である、白熱重水素または水素放電ランプの平均寿命に対して際立った対照をなす。照明デバイスが極めてアクセス困難な場所に組み込まれる必要がある場合、複数のＬＥＤを用いることは、慣行的な電球交換の必要性を実質的に除去する。これにより、非常に小さな検出ユニットの構造を可能にする。更に、複数のＬＥＤの大きさは長さ３〜８ｍｍであり、単体で、またはアレイの一部として用いられ得る。複数のＬＥＤの小さい寸法および低いプロファイルは、ＬＥＤが他の複数の電球には小さ過ぎる空間で用いられることを可能にする。更に、複数のＬＥＤは、特定の方向に光を放出するので、光をあらゆる方向に放射することによりエネルギーを浪費する白熱重水素もしくは水素放電ランプ電球および蛍光電球よりも使用においてより効率的である。（従来の複数の電球は、ほとんどのエネルギーを熱として浪費する。例えば、白熱電球は、エネルギーの９０パーセントを熱として放出するが、小型蛍光電球は、８０パーセントを熱として浪費する（米国環境保護庁「Ｌｅａｒｎ  Ａｂｏｕｔ  ＬＥＤｓ））。複数のＬＥＤは、依然として低温である。更に、ＬＥＤは、ガラス成分を含有しないので、振動に対して脆弱ではなく、あるいは従来の複数の電球のように破損しない。
【００１６】
ＬＥＤ照明の別の重要な強みは、低減された電力消費である。適切に設計されれば、ＬＥＤ回路は８０％の効率性に近づく。これは、電気エネルギーの８０％が光エネルギーに変換されることを意味する。残余の２０％は、熱エネルギーとして失われる。これを約２０％の効率性で動作する白熱電球と比較すると（電気エネルギーの８０％は、熱として失われる）、電気に対して年間６５ドルのコスト節減が生じる。現実的には、ほとんどの白熱電球は１年以内に破裂し、交換を要求とするが、ＬＥＤ電球は、燃損することなく１０年間用いることができるので、コスト節減は、より大きいであろう。
【００１７】
従って、試料中の低い濃度の複数の物質が、迅速で効率的態様で検出され、数値化される。
【００１８】
ＧＣ―ＵＶ装置は、複数の生細胞から生じた試料等、複数の試料を分析するように構成され得る。装置は、様々な疾病および代謝活動を検出するべく、呼気、唾液、汗、血液および／または尿に見出される複数の代謝物質を分析するように構成され得る。
【００１９】
また、本発明は、熱的脱着吸着剤チューブにおける脱着と組み合わせたガスクロマトグラフィーおよび紫外線吸収分光法により、試料を分析するための方法に関する。
【００２０】
本発明は、非常に多用途に用いることができ、ハンドヘルドの携帯式および実験室ベースのベンチトップ器具等の様々な用途において用いられ得る。１つの具体的な使用は、例えば、ストレスにより引き起こされた様々な疾病および代謝活動を検出するべく、人間、動物、および植物等、生体の複数の生細胞および組織から生じた代謝または他の複数の物質、そして特に、呼気、唾液、汗、血液および尿に見出され得る複数の物質を検出するためのものである。複数の物質は、胃潰瘍、喘息、糖尿病、精神医学上の不調、薬物乱用、ストレス状態および中毒等のような複数の疾病から生じる、一酸化窒素、尿素、アセトン、イソプレン、および二硫化炭素等であり得る。気相におけるこれらの代謝物質の多くは、約１２０ｎｍ波長、およびそれより長い範囲のスペクトルにおけるＵＶ光の著しく高い吸収を有する。
【００２１】
本発明の更なる複数の特徴および利点は、以下の複数の実施形態、添付の図面および従属項の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の上記列挙済みの、および他の利点ならびに目的が得られる態様が容易に理解されるようにするべく、簡潔に上述された本発明のより具体的な記載は、添付の図面に例示される具体的な複数の実施形態を参照することにより提供される。図面における同一の部品を示し、明瞭にすることで説明の読み易さを向上させるべく、同一の参照番号が用いられている。図面は、縮尺するように作成されておらず、例示される複数の対象の相対的な寸法は、比例していないこともある。これらの図面が本発明の典型的な実施形態のみを図示し、従ってその範囲を限定するものとみなされないことを理解しつつ、本発明は、添付の図面を用いて更に具体的、かつ詳細に記載および説明される。図１および２は、ガスクロマトグラフィー、ＵＶ―ＬＥＤ―ＵＶ吸収分光測定により試料を分析するための装置の第１の実施形態の概略図である。
【図１】以下を示す。  １）分光計  ２）「中空コア」型の光ファイバ、典型的な石英またはケイ素  ３）「ライトパイプ」の「中空コア」型の代替的石英、代替のサファイア  ４）「中空コア」型の光ファイバ  ５）レンズウィンドウ  ６）ＬＥＤ光源  ７）「メーキャップ」における気体流（典型的には０．５〜１０ｍｌ／ｍｉｎ）  ８）ＧＣからの気体流  ９）加熱体（典型的には２０〜２８０℃）  １０）気体流出  １１）分光計への気体流  １２）気体流調整器  １３）ガスクロマトグラフ（ＧＣ）  １４）注射器または熱的脱着のための試料受け取りデバイス  １５）ＣＣＤ検出器アレイ
【図２】以下を示す。  １）分光計  ２）「中空コア」型の光ファイバ、典型的な石英またはケイ素  ３）「ライトパイプ」の「中空コア」型の代替的石英、代替のサファイア  ４）光ファイバの「中空コア」型  ５）−−−−−  ６）ＬＥＤ光源  ７）「メーキャップ」における気体流（典型的には０．５〜１０ｍｌ／ｍｉｎ）  ８）ＧＣからの気体流  ９）加熱体（典型的には２０〜２８０℃）  １０）気体流出  １１）分光計への気体流  １２）気体流調整器  １３）ガスクロマトグラフ（ＧＣ）  １４）注射器または熱的脱着のための試料受け取りデバイス  １５）ＣＣＤ検出器アレイ
【図３】以下を示す。白色スペクトルＬＥＤの典型的なサブ可視スペクトルｘ軸は、左から右に１４０〜３００ｎｍのスペクトル域を表し、ｙ軸は、強度を表す。可視光の波長は、３９０〜７５０ｎｍである。スペクトルは、光子吸収がＵＶ光の吸収、特に約１８０ｎｍ波長未満の酸素と水分により振幅に影響する外気で記録される。
【図４】以下を示す。ＵＶ検出を用いて記録される物質の吸光度スペクトル。環境中の二塩化ジブチルすず（ＤＢＴＣ）および複数の揮発性有機化合物を検出するべく用いられるＵＶ。ＤＢＴＣは、ポリビニルカーボネート安定剤／触媒、農業における殺生物剤、塗料および織物における汚染防止剤として用いられる化学物質である。毒性の曝露は、急性膵炎をもたらし得る。従って、ＤＢＴＣおよび類似の化合物をモニタリングすることは、労働衛生において重要である（Ｂａｓｕ  Ｂａｕｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｄｉｂｕｔｙｌｔｉｎ（ＩＶ）  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ａｒｙｌａｚｏｂｅｎｚｏａｔｅ  ｌｉｇａｎｄｓ：  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｃｙｔｏｔｏｘｉｃ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  ｈｕｍａｎ  ｔｕｍｏｒ  ｃｅｌｌ  ｌｉｎｅｓ  ａｎｄ  ｍｏｄｅ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｓｏｍｅ  ｅｎｚｙｍｅｓ．Ｉｎｖｅｓｔ  Ｎｅｗ  Ｄｒｕｇｓ．２０１１  Ａｐｒ；２９（２）：２８５−９９）。ＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶは、同一の試料にシクロヘキサン、ｎ―ヘキサン、メチルシクロヘキサン、トリクロロエチレン、１，１，１―トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、１，４―ジクロロベンゼン、ベンゼン、エチルベンゼン、スチレン、トルエン、ｍ，ｐ―キシレン、ｏ―キシレン、１，２，４―トリメチルベンゼン、１，３，５―トリメチルベンゼンを含む、例えば、焼結、コークス製造、ならびに鉄鋼業における熱間成形および冷間成形処理による作業場の複数の空気試料（揮発性有機化合物（ＶＯＣ）濃度）を評価するべく用いられ得る。全ての処理において、トルエン、キシレン、１，２，４―トリメチルベンゼン、１，３，５―トリメチルベンゼン、ジクロロベンゼン、およびトリクロロエチレンの濃度は、高かった。硫化水素を検出するべく用いられるＵＶ硫化水素のような複数の気体状の硫黄含有化合物は、腫瘍における主生成物である（Ｙａｍａｇｉｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．２０１２．Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｓｅｏｕｓ  ｓｕｌｆｕｒ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ｉｎ  ｔｕｍｏｕｒ  ｔｉｓｓｕｅ  ａｎｄ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ｇａｓ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ａｓ  ａｎ  ａｎｔｉ  ｔｕｍｏｕｒ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｇｕｔ．２０１２  Ａｐｒ；６１（４）：５５４−６１）。結腸癌を患う複数の患者の腸内ガス試料および肺癌を患う患者の呼気試料中で、硫化水素が分析される。また、ＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶは、治療介入を目的として、成長する細胞の癌細胞株内のボトル内の空気中の硫化水素を検出することで、腫瘍の成長を検出するべく用いられ得る。一酸化窒素（ＮＯ）を検出するべく用いられるＵＶ今日、ＮＯは、喘息における呼吸分析、つまり炎症のモニタリングに用いられる。肺疾患の診断における呼吸バイオマーカの重要性は、近年、注目されている（Ｚｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，２０１２  Ｂｒｅａｔｈ  ｂｉｏｍａｒｋｅｒｓ  ｉｎ  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｄｉｓｅａｓｅｓ．Ｃｌｉｎ  Ｃｈｉｍ  Ａｃｔａ．２０１２  Ｎｏｖ  １２；４１３（２１−２２）：１７７０−８０．）。ＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶは、複数の呼吸試料における一酸化窒素、一酸化炭素、過酸化水素、および他の複数の炭化水素の同時の検出を可能にし、診断を容易にする。
【図５】肺癌バイオマーカを示す。ＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶは、肺癌バイオマーカを検出するべく用いられ得る。４２のＶＯＣが特定された。臨床上重要なＶＯＣの通常の濃度は、（ＧＣ―ＭＳまたは今日のＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶについて見られるように）１〜２０ｐｐｂである。ＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶは、１つのＶＯＣ分析において１０００よりも大きいバイオマーカを特定し得る。以下は、健全な個人から検出されなかった。すなわち、これらは、異なる複数の形態の肺癌のマーカとして機能し得る：４―メチル―オクタン、２―エチル―１―ヘキサノール、２―エチル―４メチル―１―ペンタノール、２，３，４―トリメチル―ペンタン、２，３―ジメチル―ヘキサン、３―エチル―３―メチル―２―ペンタノン、２―メチル―４，６―オクタジエン―３―オン。総合すると、ＬＥＤ―ＧＣ―ＵＶの複数の成果は、健全な人からは検出されない複数の化合物を検出するべく（上記を参照されたい）、または関係として用いられ得る。上昇率（例えば、メチルヒドラジンは、肺癌を患う患者において増加する）または減少率（例えば、ヒドラジン―カルボキサミドは、肺癌を患う患者において減少する）の一般的なパターンも、診断を更に支援するべく用いられ、それにより正しい処置をより妥当なものにし得る。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および２は、試料を分析する装置を概略的に示す。例えば、装置は、空気、呼気、またはその他の好適な気体等の気相試料、または気相試料に変換され得る液体もしくは固体試料を分析するように構成される。例えば、装置は、人間、動物、または他の有機体の呼気、唾液、汗、血液および尿に見出される代謝物質等の生細胞から生じた複数の代謝物質を検出するように構成される。装置は、例えば、複数の試料中の物質を検出、特定、および／または数量化するように構成される。一実施形態によれば、装置は、胃潰瘍、喘息、糖尿病、精神医学上の不調、薬物乱用、ストレス状態、中毒等のような複数の疾病を患う複数の有機体に見出され得る一酸化窒素、尿素、アセトン、イソプレン、二硫化炭素等の複数の物質を検出、特定、および／または数量化するように構成される。
【００２４】
図１は、ＧＣ（１３）、ＬＥＤ・ＵＶ光源（６）、ライトパイプ（３）、ＣＣＤ検出器アレイ（１５）を有する分光計（１）、加熱体（９）において囲まれたライトパイプ（３）を通る試料受け取りデバイス（１４）付近のＧＣ結腸（１３）からの気体流を伴った気体分散制御および気体流調整器（１２）を備える構成を概略的に示す。分析される気体は、分析される気体が光源（６）のウィンドウ（５）、およびＣＣＤ検出器アレイ（１５）とＬＥＤ・ＵＶ光源（６）との間のフィードバックループ（１６）に到達することを阻止するべく、分析される気体流に対して反対の方向を有する分光計（１）を介する別の気体の流れ（１１）、および光源（６）と、分析される気体の光ファイバー（４）を介したライトパイプ（３）への入口（７）との間のＬＥＤ・ＵＶ光源（６）に近接するパイプ（８）を通して注入される、分析される気体でない気体の流れにより分光計（１）に入るのを阻止され、変調によりＬＥＤ・ＵＶ光源（６）の光子放射を制御し、ＣＣＤ検出器アレイ（１５）の信号対ノイズ比を最大化し、それにより装置による気体の検出限度も最大化する。
【００２５】
本発明の特定の例示的な複数の実施形態は、具体的に説明されているが、当業者には、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な他の修正形態が容易に明らかとなることが理解されるであろう。従って、本明細書に添付される特許請求の範囲が本明細書において記載される説明に限定されることは、意図されない。
【００２６】
更に、個々の特徴は、異なる複数の実施形態に含まれ得るが、これらは、場合により他の形に組み合わされ得、異なる複数の実施形態に含まれることは、複数の特徴の組み合わせが実行可能でないことを含意しない。更に、単数による言及は、複数を除外するものではない。「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」という用語は、複数を排除しない。特許請求の範囲における符号は、専ら説明例として提供され、いかなる形でも特許請求の範囲を限定するものと解釈されるものではない。
【００２７】
図２は、ＧＣ（１３）、ＬＥＤ・ＵＶ光源（６）、ライトパイプ（３）、ＣＣＤ検出器アレイ（１５）を有する分光計（１）、加熱体（９）において囲まれたライトパイプ（３）を通る試料受け取りデバイス（１４）付近のＧＣ結腸（１３）からの気体流を伴った気体分散制御および気体流調整器（１２）を備える構成を概略的に示す。分析される気体は、分析される気体が光源（６）の表面、およびＣＣＤ検出器アレイ（１５）とＬＥＤ・ＵＶ光源（６）との間のフィードバックループ（１６）に到達することを阻止するべく、分析される気体に対して反対の流れの方向を有する分光計（１）を介する別の気体の流れ（１１）、および光源（６）と、分析される気体の光ファイバー（４）を介したライトパイプ（３）への入口（７）との間のＬＥＤ・ＵＶ光源（６）に近接するパイプ（８）を通して注入される、分析される気体でない気体の流れにより分光計（１）に入るのを阻止され、変調によりＬＥＤ・ＵＶ光源（６）の光子放射を制御し、ＣＣＤ検出器アレイ（１５）の信号対ノイズ比を最大化し、それにより装置による気体の検出限度も最大化する。ＬＥＤ（６）は、光ファイバ（４）に近接し、任意の合焦デバイスを用いずに光が直接入ることを可能にする。
【００２８】
ＬＥＤ（６）自体は、非常に高い光子エネルギー密度、面積当たりの光子を有する。従って光ファイバ（４）に近接したとき、発光の十分な実質的量は、光ファイバ（４）のような光導体に入り得、ＬＥＤ（６）は、発光の狭い分散角度を有し、従って、発光の少なくとも一部、特にビームの中心に近い部分は、それに平行または近接するとみなされる。
【００２９】
本発明の特定の例示的な複数の実施形態は、具体的に説明されているが、当業者には、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な修正形態が容易に明らかとなることが理解されるであろう。従って、本明細書に添付される特許請求の範囲が本明細書において記載される説明に限定されることは、意図されない。
【００３０】
更に、個々の特徴は、異なる複数の実施形態に含まれ得るが、これらは、場合により他の形に組み合わされ得、異なる複数の実施形態に含まれることは、複数の特徴の組み合わせが実行可能でないことを含意しない。更に、単数による言及は、複数を除外するものではない。「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」という用語は、複数を排除しない。特許請求の範囲における符号は、専ら説明例として提供され、いかなる形でも特許請求の範囲を限定するものと解釈されるものではない。
（項目１）
試料を分析するための装置であって、
試料受け取りデバイスと、
ガスクロマトグラフと、
少なくとも１つの分光光度計とを備え、
前記分光光度計は、ＬＥＤ・ＵＶ光源と、少なくとも１つの細長いチャンバと、少なくとも１つの検出器とを有し、
少なくとも１つのＬＥＤ・ＵＶ光源は、前記チャンバを通して導かれた複数の試料物質を照明し、
前記検出器は、ＵＶ吸収分光法により複数の試料物質を特定し、
前記装置は、可視光よりも短い１２０〜３９０ｎｍの複数の波長を放射するスペクトル域を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）であるＬＥＤ・ＵＶ光源を備える、装置。
（項目２）
試料を分析するための装置であって、
試料受け取りデバイスと、
ガスクロマトグラフと、
分光光度計とを備え、
前記分光光度計は、ＬＥＤ・ＵＶ光源と、細長いチャンバと、検出器とを有し、
前記ＬＥＤは、任意の合焦デバイスを用いることなく、光が光ファイバに直接入ることを可能にするべく、前記光ファイバに近接し、
前記ＬＥＤ・ＵＶ光源は、前記チャンバを通して導かれた複数の試料物質を照明し、
前記検出器は、ＵＶ吸収分光法により複数の試料物質を特定し、
前記装置は、可視光よりも短い１２０〜３９０ｎｍの複数の波長を放射するスペクトル域を有する少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）であるＬＥＤ・ＵＶ光源を備える、装置。
（項目３）
前記光源は、広いスペクトルの白色可視スペクトル発光ダイオード（ＬＥＤ）の３９０ｎｍ未満の複数のサブ波長を使用する、項目１または２に記載の装置。
（項目４）
ＬＥＤを備え、
複数の波長の変換により後で可視光として認識される光ではなく、可視光に変換されない、可視光よりも短い波長を有する初期光子の放射を用いるＬＥＤからの光の一部が、複数の初期光子の一部がより長い波長の光を放射する蛍光層に衝突する場合に、前記装置において検出に用いられる、項目１〜３のいずれか１項に記載の装置。
（項目５）
短い複数の波長の複数の初期光子がより長い複数の波長の光を放射する蛍光層に衝突する場合に、複数の波長の変換により後で可視として認識されるものよりも短い波長の初期光子の放射を有する光源としてＬＥＤを備える、項目１〜４のいずれか１項に記載の装置。
（項目６）
より短い複数の波長を有する元の複数の放射光子がＬＥＤユニットを離れることを可能にするべく、蛍光材料を全く有しないか、または蛍光材料をほとんど有しないタイプの光源としてＬＥＤを備える、項目１〜５のいずれか１項に記載の装置。
（項目７）
光源として項目１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤを備え、検出する信号対ノイズ比は、水素ランプおよび重水素ランプのうち少なくとも１つ等の複数の放電光源と比較してより低い光子ノイズを光源として有する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることにより増大する、項目１〜６のいずれか１項に記載の装置。
（項目８）
ＣＣＤ検出器アレイと前記ＬＥＤ・ＵＶ光源との間にフィードバックループを備え、オン・オフ変調により前記ＬＥＤ・ＵＶ光源の光子放射を制御し、前記ＣＣＤ検出器アレイの信号対ノイズ比を最大化し、それによりＧＣ―ＵＶ装置による気体の検出限度も最大化する、項目１〜７のいずれか１項に記載の装置。
（項目９）
ＣＣＤ検出器アレイと前記ＬＥＤ・ＵＶ光源との間にフィードバックループを備え、電流の変調により前記ＬＥＤ・ＵＶ光源の光子放射を制御し、前記ＣＣＤ検出器アレイの信号対ノイズ比を最大化し、それによりＧＣ―ＵＶ装置による気体の検出限度も最大化する、項目１〜８のいずれか１項に記載の装置。
（項目１０）
３９０ｎｍ〜７５０ｎｍの可視スペクトルにおける光の放射のために主として意図されるタイプであり、設計および性質により、可視３９０ｎｍよりも短い波長の光を用いる発光のサブ可視スペクトルを有するＬＥＤを備える、項目１〜９のいずれか１項に記載の装置。
（項目１１）
そのような装置内で他の複数の要素を変えることなく、より低い放射光子ノイズによる向上した信号対ノイズ比により、検出レベルを増大させる相対的により低い光子ノイズにより前記信号対ノイズ比を増大させる光源としてＬＥＤを備える、項目１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
（項目１２）
項目１〜１１のいずれか１項に記載の光源としてのＬＥＤを用いることにより、１または複数の異なる試料物質を検出および定量化するための項目１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
項目１〜１２のいずれか１項に記載の光源としてＬＥＤ・ＵＶ光源を用いることにより、複数の代謝気体を分析するための１または複数の異なる試料物質を検出および定量化する、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
蛍光材料を全く有しないか、または蛍光材料をほとんど有しないタイプの光源としてＬＥＤを備え、３９０ｎｍよりも短い複数の波長がＬＥＤユニットを離れることを可能にする、項目１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
（項目１５）
複数の生細胞から生じる気相における試料を分析する、項目１〜１４のいずれか１項に記載の装置の使用。
【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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【国際調査報告】
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