四重極形質量分析計を用いた呼気ガス測定技術の開発

Development of breath gas analysis technology using quadrupole mass spectrometer

平塚 一 ; 秦野 歳久; 長谷川 浩一; 阿部 哲也 

Hiratsuka, Hajime; Hatano, Toshihisa; Hasegawa, Koichi; Abe, Tetsuya

大気圧ガスの成分と組成を短時間で測定できることは新たな技術開発シーズを提供する。例えば、呼気分析による医療診断,環境ガスや農水産物の高度安全管理などさまざまな分野への摘要が期待される。質量分析計は試料ガスを高真空のもとでイオン化し、これを電磁的に分離して検出する装置である。大気圧ガスを高感度高精度で測定するには高真空を短時間で作り出し、さらに繰り返しガスを注入しても安定な高真空維持が必要である。通常の質量分析計では、ターボ分子ポンプを備えても分析には多量の試料ガスが必要となり、微量ガスの測定ができない欠点がある。開発したガス測定装置は質量分析計本体に加え、差動排気装置,ガス微調整機構を付加し、微量ガスの測定を可能とした。装置構成は、四重極形質量分析計,真空排気ポンプ,電離真空計等からなる。配管類は残留ガスを低減するため常時加熱維持する。0.1ml程度のガスを使用した1パルスの場合、ガス導入後、510Paまで上昇し、1分後110Pa以下の高真空を維持する。ガス測定装置ではアルゴンガスを0.1ppm以下で測定できた。呼気分析は一度サンプルバッグに呼気を捕集し、注射器により呼気ガスを吸引して装置に導入する。結果はアルゴン基準として規格化する。一例として、前夜飲酒したヒトのジョギング前後の結果を比較すると、体外への排出酸素量が少なく、二酸化炭素量が多いことが明らかとなり、アルコール成分も検出された。本報告では装置や結果など呼気ガス測定技術の開発について報告する。

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