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Pico-Device Co.(English)
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<皮膚ガス アセトン・アルコール検知器(No.5)>

本装置は、ひとの指からの放出される皮膚ガスを特性センサーで記録する装置です。
日常的に指の表面からアセトン、アルコール、水分、アンモニア、バラの香りなどが放出されます。糖尿病疾患、ダイエット、疲労ではアセトンが増えてきます。このアセトンを呼気ではなく指を用いていますので、より正確に検出できます。

また、アルコール飲料を摂取しますと,指からのアルコールが多く放出されます.皮膚からのガスは自律神経支配ですので、放出は自然に行われます。本装置は特許2件、実用新案1件を所有しています。









本体価格 130万円、ソフト 25万円(消費税別)








測定法に化学発光を用いることにより、皮膚ガス中の一酸化窒素を高感度に測定することが可能になりました。

紫外光を用いたオゾン発生器を使用、高感度を得るために高真空での操作が必須である光電子増倍管を発光検出用に採用、ガス配管をコンパクト化することにより、装置のコンパクト化を可能にしました。

NOガス5mlでppb測定が可能です。


本装置は、化学発光を用いる原理になっています。
                            
化学発光機構  
NO + O₃ → NO₂* + O₂;  NO₂* → NO₂ + hν


化学発光検出部・オゾン発生装置・サンプル導入部よりなる本体部と、ポンプ部の2つに構成され、小型タイプとなっております。

本体部
寸法:225×300×150(突起物を除く)

ポンプ部
寸法:250×180×120(突起物を除く)





















 <仕 様>
○ 本体仕様
形式             GS-1
定格電源      AC100V     
接続口規格   M6     (電源ケーブル接続部を除く)       
寸法        160×250×90mm   (突起部を除く)

○ 付属品              
ガス流通チューブ   2本     (本体との接続規格:M6)       
電源ケーブル     1本                            

○ 初期設定値等
A. 設定値(初期値※1)

サンプリング用ガス量(捕集ガス量):150 mL

サンプリング時間設定値: [1]→1分、[2]→5分、[3]→10分、[4]→15分

サンプリングの流れ(本機の動作)


 15秒 15秒 15秒 15秒 1分~15分   15秒
ガス吸引ガス充填ガス吸引ガス充填サンプリングガス移動

* ガス吸引、充填、捕集時間は、切り替えつまみにより変更可能


清浄空気の自動供給

本機は、周辺空気を取り込み、内蔵の空気清浄管※2により清浄空気として使用します。

この清浄空気は、
1)本機内流路のクリーニング                                         
2)ヒト皮膚表面から放出するガスのサンプリング、等のガスとして使用されます。

※2 空気清浄管は消耗品です。


                                       
直径が30ミリと小型で1メートル以上の長光路を有する独特の機能をもった新製品を紹介いたします。この長光路小型ガスセルは微量ガスの光学測定用に開発したものです。現在の発達したレーザーダイオードやLEDの小型光源と組み合わせると、小さなガスセンサーの開発が可能になります。


微量のガス濃度を感度よく測定するためには、光学系の光路長を長くする必要があります。

このリングミラーは小型でありながら、多重回の光の反射を実現して、185 cmもの長い光路セルを45ミリ角高さ21ミリの小型製品で実現しました。

微量ガス用の光学的ガスセンサー測定部品として適用できます。


                                      
光路の理論反射回数:63回                     
光路長:1850mm                              
内部容積:3.1mL                              
直径:30mm                             
ハウジング材質          
POM(黒色、ポリアセタール樹脂)、PTFE(四フッ化エチレン樹脂)、
FPM(フッ素ゴム)                          
リングミラー:ステンレス製 鏡面金コーティング          
ガス導入口:各一個

・ ウィンドウ部に使用している両凸レンズ(材質: BK7、直径: 5 mm、F=6.4 mm)は、これを窓板に変更することも可能です。

・ 本製品は+100 kPa-70 kPaまでの耐圧性があります。

・ ミラーへの光の導入は、ウィンドウ部へ垂直方向から光を入射し、45度の反射面によってリングミラー内で63回の反射を行い、導出する設計になっております。



 これまでにない少量のガスを用いて、その高倍率の低温直接濃縮により極微量ガス(ppm~サブppb)の高感度分析が可能になりました。

この装置の実現により、ヒト皮膚ガスの研究を進めることが出来ました。またVOCや素材(建材など)の表面からの放出ガス等が容易に分析できます。

 この装置は、希薄なサンプルガスの濃縮をループ形状の捕集管中に高効率に冷却濃縮(液体窒素使用)するためのトラップシステムです。

 同時にそのまま、市販ガスクロマトグラフ(GC)やガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)にオンライン注入が出来ます。1サイクルは45秒で可能です。微量VOCガスの濃縮とクロマトグラフ分離分析に最適です。



実施例) 手から皮膚を採取し、これを自動サンプリング装置(卓上にある長方形の装置)で捕集し、次いで皮膚ガス/微量VOC濃縮装置(画面左奥、2段の装置、およびその手前に液体窒素用ジュワービン)でオンライン濃縮し、奥にあるGC/MS(画面奥の箱型の装置)に直接オンラインで接続分析します。

                            


ヒト皮膚ガス分析例) 本装置をGC/MSに接続し皮膚ガスを3分間採取した分析結果です。非常に精度の高い分析ができています。

 上図は手からヒフガスを採取(健常人、男性)して、GC/MSを行った事例です。アルコールを摂取しなくても皮膚からサブppmのアルコール(0.86ppm、保持時間5.1分)が出ています。またアセトン(0.24ppm、保持時間3.1分)等、その他たくさんのガスが出ています。

 この皮膚ガス/微量VOCガス用濃縮装置 NIT-P は、トラップ管と呼ばれる0.1~0.2 mlの特殊ステンレススチール細管を冷却することにより凝縮捕集を行ない、そのまま自動的にガスクロマトグラフにオンライン注入することができます。このために試料の化学的な変化を最小限にする工夫になっております。


このシステムの利点は以下の通りです。

1) サンプル捕集時間が約15秒から1分間と短時間で約500~1000倍の高倍率の濃縮ができる.

2) 一回の測定に必要なサンプルガスは25~100 mlと少ない. またガス濃度が比較的高いときは、1~10mlの少量を用いることも出ます。

3) トラップ管温度を任意に制御できるのでサンプル捕集条件を最適化できます。

4) NIP-P型はサンプル導入路の保温、冷却剤ラインの工夫などの改良を加えております。


名工大発明による実用化 
米国特許 US 6,661,241 B2 (Date of Patent Dec.9, 2003) Inventors::Takao Tsuda and ken Naito                                                        Assignee: Nagoya Institute of Technology





←図1 装置の概略図                                   
発汗は自律神経の指標であり、温熱性発汗と精神性発汗に大別されます。

精神性発汗は、手掌と足底でみられ生理的負荷や情緒の変動によって生じ、瞬時に微量な発汗であります。

精神性発汗は、大脳皮質の前運動野、辺縁系、視床下部などが関与し、神経からのインパルス情報がコリン作動性交感神経節後繊維により手掌部及び足底の汗腺に伝達され発汗が開始されるとされています。                                


図2にボールキャッチを繰り返して行ったときの発汗の事例を示しました。発汗の状態は個人により様々(4種のパターンにほぼ類別できます)です。また回数とともに発汗量が減少することが多く認められますが、ボールキャッチから発汗までの時間は、発汗の量に依存せず、一定時間を与えます。

図2
被験者二人のボールキャッチしたときの発汗の様子

 

 

<皮膚ガスモニター

・指からの皮膚ガスアセトン検知器

 

 本装置は、ひとの指からの放出される皮膚ガスを特性センサーで記録する装置です。

日常的に指の表面からアセトン、アルコール、水分、アンモニア、バラの香りなどが放出されます。

糖尿病疾患ではアセトンが増えてきます。このアセトンを好気ではなく指で検出する装置です。

 また、疲れているときや過剰なダイエット、糖尿病が疑われるときなどにアセトンが多く出ます。

皮膚からの水分量との比較で数値を表示します。

 

 

図1. 指から放出される皮膚ガス:アセトンを(青線)を示しています。皮膚からの水分量

(グリーン線)を皮膚の活動指数として、これで基準化します。

 

図1.jpg

図2. 装置の写真です。指を写真下図の容器の中に差し込んで、約1分間で測定は終了します。

センサーには炭化水素類に応答するアセトンセンサー、湿度センサー(発汗の検地)を組み込んでいます。

湿度センサーは人の生命活動を示す指標で、肌からはいつも出ている水分量を測定します。





 
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