呼気ガス・生体ガス分析向けガスクロマトグラフ

呼気や皮膚から放出されるガスには、代謝や生活環境に由来する多様な成分が含まれます。ガスクロマトグラフは、混合ガスを成分ごとに分離して測定できるため、呼気中のアセトン、イソプレン、水素、エタノール、皮膚ガス中の揮発性成分などを対象とした研究に用いられています。
生体ガスは採取方法や保管時間によって組成が変わる可能性があるため、装置性能と同時にサンプリング手順を整えることが重要です。

ガスクロマトグラフを用いた呼気ガス・生体ガスの分析手法

呼気・皮膚ガスを一定の条件で採取する

呼気は、呼気バッグへ採取する方法、装置の試料導入口へ直接送る方法、吸着管へ濃縮する方法などがあります。皮膚ガスは、皮膚表面を専用バッグやチャンバーで覆い、一定時間後に内部のガスを採取します。

呼気では、採取する呼吸の段階によって成分濃度が変わります。食事、運動、喫煙、測定時刻、室内空気も結果に影響するため、研究目的に合わせて採取前の条件と採取量をそろえます。

対象成分に合わせて検出器と前処理を選ぶ

水素や酸素、窒素などの無機ガスには熱伝導度検出器（TCD）、多くの有機化合物には水素炎イオン化検出器（FID）が候補になります。微量の揮発性有機化合物を幅広く調べる場合は、吸着・加熱脱着とGC-MSを組み合わせる方法もあります。

装置を選ぶ前に、測りたい成分、想定濃度、定性・定量のどちらを重視するかを整理します。1台ですべての生体ガスを測れるとは限らないため、対象成分に合うカラム、検出器、試料導入法を確認しましょう。

室内空気や器材由来の成分を区別する

呼気や皮膚ガスには、消毒剤、香料、建材、採取バッグなどに由来する成分が混入する場合があります。被験者の試料だけでなく、室内空気や未使用の採取器材をブランクとして測定すると、外部から混入したピークを判別しやすくなります。

Sylphのような小型・ポータブル型GCは、現場での即時分析や設置場所を選ばない柔軟性など、従来のラボ設置型GCにはないメリットを多く備えています。一方で導入にあたっては、重量やサイズ、バッテリー駆動の可否など、現場環境に合わせて確認しておきたいポイントも少なくありません。

こうした導入前に押さえておきたい観点を整理しているので、ぜひ参考にしてください。

呼気・皮膚ガス分析が活用される医療・ヘルスケア分野の事例

代謝や疾患との関連を調べる研究

呼気中の揮発性成分と代謝状態、疾患、服薬などとの関連を調べる研究で、GCやGC-MSが用いられています。複数成分を分離できるため、センサー単体で得た総合的な応答を確認する際の基準分析にも利用されます。

ただし、特定成分を検出しただけで疾患を診断できるわけではありません。研究では、対象者の背景、採取条件、統計解析、臨床検査との比較を含めて評価します。

運動・栄養・生活習慣に伴う変化の観察

食事、運動、空腹時間、睡眠などに伴う呼気成分の変化を追う研究にも利用されています。短い間隔で繰り返し測定する場合は、1検体当たりの分析時間、試料量、洗浄時間を確認する必要があります。

体臭・皮膚ガスや腸内ガスの研究

皮膚表面から放出される揮発性成分や腸内発酵に由来するガスは、健康状態や生活環境との関連を調べる研究対象です。試料に水分や多様な夾雑成分が含まれるため、捕集材への吸着、配管内の残留、装置汚染を考慮して分析条件を設計します。

生体ガス分析において「採集直後の測定」が推奨される理由

採取容器への吸着・透過で濃度が変わる

採取したガスの一部は、バッグや配管の内面へ吸着したり、容器を透過したりすることがあります。影響の程度は成分、濃度、容器材質、温度、保存時間によって異なります。微量成分ほど変化の影響を受けやすいため、可能な限り採取から測定までの時間を短くします。

水分や化学反応が測定結果に影響する

呼気には多くの水分が含まれます。保存中の結露や、成分同士の反応、採取容器由来のバックグラウンドにより、測定値が変わる可能性があります。必要に応じて配管を保温し、装置の許容範囲内で除湿や濃縮条件を検討します。

測定までの時間を記録して比較条件をそろえる

採取直後に測定できない場合は、使用する容器、保管温度、保管時間の許容範囲を事前試験で決めます。すべての検体で採取時刻と測定時刻を記録し、時間差が結果へ与える影響を確認できるようにします。

【フローチャート】
おすすめのガスクロマトグラフ
メーカーと製品を紹介

主要メーカーの製品を幅広く比較調査したうえで、選定基準を診断チャートに落とし込みました。いくつかの質問に答えるだけで、自社に合った製品にたどり着けます。
※2025年4月6日時点、Googleで「ガスクロマトグラフ メーカー」検索し公式HPが確認できた18社を対象に、各社最大2製品（複数製品の掲載がない場合は1製品）を調査。

病室やクリニックへの導入に適したガスクロマトグラフの条件

装置だけでなくガス源と周辺機器の置き場を確認する

小型GCでも、制御用PC、標準ガス、キャリアガス、減圧弁、排気配管などが必要になる場合があります。本体寸法だけで判断せず、採取器材と消耗品を含めた設置面積を確認します。高圧ガスボンベを置きにくい場所では、自然大気を使う装置やガス源を内蔵する装置が候補になります。

安全性、排気、騒音の仕様をメーカーへ確認する

病室や診察区域では、可燃性ガスの使用、装置からの排気、発熱、電気容量、動作音が運用に影響します。静音性を重視する場合は、カタログに数値がないまま判断せず、デモ機でポンプ音やファン音を確認します。医療機器として使用する場合は、目的に必要な承認・認証の有無も別途確認が必要です。

清掃しやすさと試料間の残留を確認する

複数人の試料を続けて測る場合は、試料流路の洗浄方法、使い捨て部材、前試料の残留を確認します。測定後の自動クリーニング、バックフラッシュ、ブランク測定に対応する装置は、運用手順を組みやすくなります。

【比較】医療・研究現場に導入しやすい小型ガスクロマトグラフの選び方

当メディアのメーカー紹介ページに掲載している製品のうち、メーカー公式HPで現行製品として確認でき、小型・可搬型の仕様を持つ製品を調査しました。その中から、生体ガスの専用測定、採取地点での連続分析、既知ガスの高速分析という異なる目的に合わせて3製品を選定しています。

呼気・皮膚ガスを対象に選ぶ：ヤマト科学「SGCシリーズ」

SGCシリーズは、呼気、皮膚ガス、血中ガスの研究用途を用途例として示しているセンサーガスクロマトグラフです。アセトン、エタノール、アセトアルデヒド、イソプレン、水素など、機種ごとに標準測定対象が異なります。終末呼気を採取する呼気バッグも用意されています。

主な生体ガス用途	呼気、皮膚ガス、血中ガスの分析（研究用途）
標準測定対象の例	アセトン、エタノール、アセトアルデヒド、イソプレン、水素
測定時間	2～8分（ガス種による）
キャリアガス	自然大気
電源	AC100V、40W
サイズ・重量	260×340×135mm、6.2kg（機種により異なる）

採取場所の近くで連続分析する：ボールウェーブ「Sylph」

Sylphは、試料ガスを直接吸引し、内蔵濃縮器とボールSAWセンサで測定する超小型GCです。公式HPでは、呼気・体臭・腸内ガスなどの分析が用途例として示されています。本体を採取場所へ持ち込み、保存時間を短くした測定系を検討する場合に候補となります。

主なヘルスケア用途例	呼気、体臭、腸内ガスなどの分析
試料導入	ポンプによる直接吸引、内蔵濃縮器
検出器	ボールSAWセンサ
電源	DC24V（ACアダプター付属）
サイズ・重量	133×174×88mm、1.9kg
動作環境	10～40℃、結露しないこと

既知ガスを短時間で繰り返し測る：インフィコン「Micro GC Fusion」

Micro GC Fusionは、複数のGCモジュールを組み合わせ、既知のガス成分を短時間で分析するマイクロGCです。2モジュール構成で約6.2kgと小型で、タッチディスプレイと無線接続に対応します。生体ガス専用機ではないため、対象成分や水分量に合うモジュール構成を事前に確認する必要があります。

主な測定	既知ガス成分の高速分析
検出器	マイクロTCD
分析時間	1～3分（構成・条件による）
モジュール	最大4モジュール
重量	約6.2kg（2モジュール構成）
操作	タッチディスプレイ、Wi-Fi接続

実試料で回収率と再現性を確認する

小型で測定時間が短い装置でも、必要な成分を分離できなければ目的を満たせません。候補機を比較するときは、実際の呼気・皮膚ガス、採取容器、保管時間を再現し、ブランク、回収率、再現性、前試料の残留を確認します。

「何を測るか」「どこで採取するか」「何分以内に測るか」を先に決めると、必要な装置、採取器材、前処理を絞り込みやすくなります。

ガスクロマトグラフは、使用シーンによって適した機器が大きく異なります。
使用する環境が違えば必要な検出器・設置条件・運用方法も変わるため、自社に合った製品を選ぶには「どこで・何を測定したいか」を起点に検討することが大切です。

当メディアは「現場での連続計測」「ラボでの成分特定」「製造ラインへの組み込み」の3つの使用シーン別におすすめメーカー・製品をまとめています。