JP2001048516A - １３ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法 - Google Patents
１３ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比較的小規模
な設備で、かつ、効率的に大量生産できる13Ｃ濃縮二酸
化炭素の製造方法を提供すること。 【解決手段】 β−プロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉ
ｏｌａｃｔｏｎｅ）の構造中に存在するカルボニル基
（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素同位体13Ｃを有するカルボニル
基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的に光吸収する照射レーザ
光５を自由電子レーザ装置１から出力し、レンズ２を介
して集光して、光学セル３中のβ−プロピオラクトンに
照射し、炭素同位体13Ｃを有するβ−プロピオラクトン
の分解を促して、分解によって生成される二酸化炭素中
の13Ｃ濃度を高める。
な設備で、かつ、効率的に大量生産できる13Ｃ濃縮二酸
化炭素の製造方法を提供すること。 【解決手段】 β−プロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉ
ｏｌａｃｔｏｎｅ）の構造中に存在するカルボニル基
（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素同位体13Ｃを有するカルボニル
基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的に光吸収する照射レーザ
光５を自由電子レーザ装置１から出力し、レンズ２を介
して集光して、光学セル３中のβ−プロピオラクトンに
照射し、炭素同位体13Ｃを有するβ−プロピオラクトン
の分解を促して、分解によって生成される二酸化炭素中
の13Ｃ濃度を高める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然界で安定的に
存在する炭素同位体12Ｃ、13Ｃのうち、13Ｃの比率を高
めた二酸化炭素を製造する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方
法に関し、より詳細には、赤外レーザを用いて13Ｃ濃度
の濃い二酸化炭素を製造する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造
方法に関する。
存在する炭素同位体12Ｃ、13Ｃのうち、13Ｃの比率を高
めた二酸化炭素を製造する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方
法に関し、より詳細には、赤外レーザを用いて13Ｃ濃度
の濃い二酸化炭素を製造する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自然界には安定な炭素同位体として、質
量１２の炭素同位体12Ｃと、質量１３の炭素同位体13Ｃ
の二つが９８．９０：１．１０の存在比（％）で存在し
ている。この二つの炭素同位体のうち、13Ｃの比率（濃
縮度）を高めることによって、炭素化合物に安全な（す
なわち、放射線の出ない）ラベルを付けることが可能で
あることは周知である。特に、生命体の基本構成化合物
の多くは炭素化合物であり、これにラベルを付けること
は、医療診断や新陳代謝の状況把握などの観点から、非
常に有用である。
量１２の炭素同位体12Ｃと、質量１３の炭素同位体13Ｃ
の二つが９８．９０：１．１０の存在比（％）で存在し
ている。この二つの炭素同位体のうち、13Ｃの比率（濃
縮度）を高めることによって、炭素化合物に安全な（す
なわち、放射線の出ない）ラベルを付けることが可能で
あることは周知である。特に、生命体の基本構成化合物
の多くは炭素化合物であり、これにラベルを付けること
は、医療診断や新陳代謝の状況把握などの観点から、非
常に有用である。
【０００３】たとえば、胃潰瘍の原因菌であるヘリコバ
クタ・ピロリ菌（ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏ
ｒｉ）を検出する有効な方法として、この菌が好んで尿
素を分解してＣＯ2 を出すことに着目し、患者に13Ｃの
比率（濃縮度）を高めた尿素（以下、判りやすくするた
めに、13ＣＯ（ＮＨ2 ）2 と記載する）を投与して、呼
気中の13ＣＯ2 を検出することにより、ヘリコバクタ・
ピロリ菌の有無を検出する方法が考えられる。
クタ・ピロリ菌（ｈｅｌｉｃｏｂａｃｔｅｒ ｐｙｌｏ
ｒｉ）を検出する有効な方法として、この菌が好んで尿
素を分解してＣＯ2 を出すことに着目し、患者に13Ｃの
比率（濃縮度）を高めた尿素（以下、判りやすくするた
めに、13ＣＯ（ＮＨ2 ）2 と記載する）を投与して、呼
気中の13ＣＯ2 を検出することにより、ヘリコバクタ・
ピロリ菌の有無を検出する方法が考えられる。
【０００４】ところで、尿素は、工業的には、以下のよ
うにアンモニアと二酸化炭素とから合成される。 ２ＮＨ3 ＋ＣＯ2 → ＣＯ（ＮＨ2 ）2 ＋Ｈ2 Ｏ したがって、上記ヘリコバクタ・ピロリ菌の有無を検出
する方法のように炭素同位体13Ｃをラベルとして使用す
る場合には、予め13Ｃを濃縮した二酸化炭素（ 13Ｃ
Ｏ2 ）を材料として、13Ｃを濃縮した尿素（13ＣＯ（Ｎ
Ｈ2 ）2 ）を生成すれば良いことになる。このため、13
Ｃの濃度の高い二酸化炭素（13ＣＯ2 ）の提供が望まれ
ている。
うにアンモニアと二酸化炭素とから合成される。 ２ＮＨ3 ＋ＣＯ2 → ＣＯ（ＮＨ2 ）2 ＋Ｈ2 Ｏ したがって、上記ヘリコバクタ・ピロリ菌の有無を検出
する方法のように炭素同位体13Ｃをラベルとして使用す
る場合には、予め13Ｃを濃縮した二酸化炭素（ 13Ｃ
Ｏ2 ）を材料として、13Ｃを濃縮した尿素（13ＣＯ（Ｎ
Ｈ2 ）2 ）を生成すれば良いことになる。このため、13
Ｃの濃度の高い二酸化炭素（13ＣＯ2 ）の提供が望まれ
ている。
【０００５】一方、13Ｃを濃縮する従来の方法として
は、以下の〜が知られている。 カルバミン酸法 ：下記の化学平衡を利用した濃縮
操作を繰り返すことにより、13Ｃの濃縮を行う。ここ
で、⇔は平衡反応を示すものとする。 ＮＨ3 ＋13ＣＯ⇔Ｈ2 Ｎ13Ｃ（ＣＯ）ＯＨ
は、以下の〜が知られている。 カルバミン酸法 ：下記の化学平衡を利用した濃縮
操作を繰り返すことにより、13Ｃの濃縮を行う。ここ
で、⇔は平衡反応を示すものとする。 ＮＨ3 ＋13ＣＯ⇔Ｈ2 Ｎ13Ｃ（ＣＯ）ＯＨ
【０００６】 深冷蒸留法 ：13Ｃ濃縮のための13Ｃ
分離製造方法として従来から行われている方法であり、
これは軽い同位体元素の分離に使われる方法で、同位体
元素（化合物）間での蒸発・凝縮のし易さの差を利用し
て分離する方法である。13Ｃ分離では一酸化炭素ＣＯを
用い、多段の蒸留塔と８０Ｋの冷凍設備などを設置して
13Ｃ濃縮ＣＯを大量生産している。
分離製造方法として従来から行われている方法であり、
これは軽い同位体元素の分離に使われる方法で、同位体
元素（化合物）間での蒸発・凝縮のし易さの差を利用し
て分離する方法である。13Ｃ分離では一酸化炭素ＣＯを
用い、多段の蒸留塔と８０Ｋの冷凍設備などを設置して
13Ｃ濃縮ＣＯを大量生産している。
【０００７】 レーザ分離法 ：有力な13Ｃ分離の方
法として研究開発及び報告されている方法であり、その
従来発表例としては、たとえば、（ア）〜（ウ）があ
る。これらは、いずれも赤外レーザ光を集光して対象ガ
スに照射し、赤外多光子吸収解離による光化学反応を用
いている。同位体間の化合物の赤外多光子吸収特性（吸
収波長の違い）を利用して同位体分離を行うものであ
る。 （ア）２13ＣＨＣｌＦ2 ＋ｎｈν→13Ｃ2 Ｆ4 ＋２ＨＣ
ｌ レーザ波長９．５６９μｍ、ガス圧１Ｔｏｒｒで13Ｃを
３３％（天然存在比率は１．１％）に濃縮できる。 （イ）２13ＣＨＢｒＦ2 ＋ｎｈν→13Ｃ2 Ｆ4 ＋２ＨＢ
ｒ レーザ波長９．５６９μｍ、ガス圧１Ｔｏｒｒで13Ｃを
３５％（天然存在比率は１．１％）に濃縮できる。 （ウ）Ｈ13ＣＯＯＨ＋ｎｈν→Ｈ2 Ｏ＋13ＣＯ レーザ波長５．８５μｍ、ガス圧１Ｔｏｒｒで13Ｃを１
９．５％（天然存在比率は１．１％）に濃縮できる。
法として研究開発及び報告されている方法であり、その
従来発表例としては、たとえば、（ア）〜（ウ）があ
る。これらは、いずれも赤外レーザ光を集光して対象ガ
スに照射し、赤外多光子吸収解離による光化学反応を用
いている。同位体間の化合物の赤外多光子吸収特性（吸
収波長の違い）を利用して同位体分離を行うものであ
る。 （ア）２13ＣＨＣｌＦ2 ＋ｎｈν→13Ｃ2 Ｆ4 ＋２ＨＣ
ｌ レーザ波長９．５６９μｍ、ガス圧１Ｔｏｒｒで13Ｃを
３３％（天然存在比率は１．１％）に濃縮できる。 （イ）２13ＣＨＢｒＦ2 ＋ｎｈν→13Ｃ2 Ｆ4 ＋２ＨＢ
ｒ レーザ波長９．５６９μｍ、ガス圧１Ｔｏｒｒで13Ｃを
３５％（天然存在比率は１．１％）に濃縮できる。 （ウ）Ｈ13ＣＯＯＨ＋ｎｈν→Ｈ2 Ｏ＋13ＣＯ レーザ波長５．８５μｍ、ガス圧１Ｔｏｒｒで13Ｃを１
９．５％（天然存在比率は１．１％）に濃縮できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術によれば、以下の如き問題点があった。第１
に、カルバミン酸法によれば、化学平衡での濃縮操作
を多数回繰り返す必要があり、効率が悪い上に、設備の
規模が大きくなるという問題点や大量生産に向かないと
いう問題点があった。第２に、深冷蒸留法では、13Ｃ
分離に一酸化炭素ＣＯを用いており、ＣＯを大量生産す
るために多段の蒸留塔と８０Ｋの冷凍設備などを設置す
る必要があり、設備コストがかかるという問題点があっ
た。第３に、レーザ分離法によれば、比較的小規模な設
備で、13Ｃを効率的に濃縮し、大量生産できるものの、
それぞれ13Ｃが濃縮された反応物（生成物）として 13Ｃ
2 Ｆ4 および13ＣＯを生成するため、13Ｃの濃度の高い
二酸化炭素が必要である場合には、これらの反応物（13
Ｃ2 Ｆ4 および13ＣＯ）から二酸化炭素を生成する必要
があり、効率的でないという問題点があった。
来の技術によれば、以下の如き問題点があった。第１
に、カルバミン酸法によれば、化学平衡での濃縮操作
を多数回繰り返す必要があり、効率が悪い上に、設備の
規模が大きくなるという問題点や大量生産に向かないと
いう問題点があった。第２に、深冷蒸留法では、13Ｃ
分離に一酸化炭素ＣＯを用いており、ＣＯを大量生産す
るために多段の蒸留塔と８０Ｋの冷凍設備などを設置す
る必要があり、設備コストがかかるという問題点があっ
た。第３に、レーザ分離法によれば、比較的小規模な設
備で、13Ｃを効率的に濃縮し、大量生産できるものの、
それぞれ13Ｃが濃縮された反応物（生成物）として 13Ｃ
2 Ｆ4 および13ＣＯを生成するため、13Ｃの濃度の高い
二酸化炭素が必要である場合には、これらの反応物（13
Ｃ2 Ｆ4 および13ＣＯ）から二酸化炭素を生成する必要
があり、効率的でないという問題点があった。
【０００９】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比較的小規模な設備
で、かつ、効率的に大量生産できる13Ｃ濃縮二酸化炭素
の製造方法を提供することを目的とする。
て、13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比較的小規模な設備
で、かつ、効率的に大量生産できる13Ｃ濃縮二酸化炭素
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法
は、自然界で安定的に存在する炭素同位体12Ｃ、13Ｃの
うち、13Ｃの比率を高めた二酸化炭素を製造する13Ｃ濃
縮二酸化炭素の製造方法であって、光を吸収することに
より分解反応が促進され、分解生成物として二酸化炭素
を生成する炭素化合物を用いて、該炭素化合物の構造中
に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素同位体
13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的
に光吸収する赤外レーザ光を前記炭素化合物に照射し、
炭素同位体13Ｃを有する炭素化合物の分解を促して、分
解によって生成される二酸化炭素中の13Ｃ濃度を高める
ものである。
めに、請求項１にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法
は、自然界で安定的に存在する炭素同位体12Ｃ、13Ｃの
うち、13Ｃの比率を高めた二酸化炭素を製造する13Ｃ濃
縮二酸化炭素の製造方法であって、光を吸収することに
より分解反応が促進され、分解生成物として二酸化炭素
を生成する炭素化合物を用いて、該炭素化合物の構造中
に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素同位体
13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的
に光吸収する赤外レーザ光を前記炭素化合物に照射し、
炭素同位体13Ｃを有する炭素化合物の分解を促して、分
解によって生成される二酸化炭素中の13Ｃ濃度を高める
ものである。
【００１１】また、請求項２にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法は、自然界で安定的に存在する炭素同位体
12Ｃ、13Ｃのうち、13Ｃの比率を高めた二酸化炭素を製
造する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法であって、β−プ
ロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）の
構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素
同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体
選択的に光吸収する赤外レーザ光を前記β−プロピオラ
クトンに照射し、炭素同位体13Ｃを有するβ−プロピオ
ラクトンの分解を促して、分解によって生成される二酸
化炭素中の13Ｃ濃度を高めるものである。
素の製造方法は、自然界で安定的に存在する炭素同位体
12Ｃ、13Ｃのうち、13Ｃの比率を高めた二酸化炭素を製
造する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法であって、β−プ
ロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）の
構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素
同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体
選択的に光吸収する赤外レーザ光を前記β−プロピオラ
クトンに照射し、炭素同位体13Ｃを有するβ−プロピオ
ラクトンの分解を促して、分解によって生成される二酸
化炭素中の13Ｃ濃度を高めるものである。
【００１２】また、請求項３にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法は、請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法において、前記赤外レーザ光が、レ
ーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ装置からのレ
ーザ光である。
素の製造方法は、請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法において、前記赤外レーザ光が、レ
ーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ装置からのレ
ーザ光である。
【００１３】また、請求項４にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法は、請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法において、前記赤外レーザ光が、Ｃ
Ｏ分子が振動回転準位間の遷移に伴ってレーザ発振する
ガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装置からのレーザ
光である。
素の製造方法は、請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法において、前記赤外レーザ光が、Ｃ
Ｏ分子が振動回転準位間の遷移に伴ってレーザ発振する
ガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装置からのレーザ
光である。
【００１４】また、請求項５にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法は、請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法において、前記赤外レーザ光が、レ
ーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ装置からのレ
ーザ光またはＣＯ分子が振動回転準位間の遷移に伴って
レーザ発振するガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装
置からのレーザ光のいずれかと、他の波長のレーザ光と
を重畳したレーザ光である。
素の製造方法は、請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法において、前記赤外レーザ光が、レ
ーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ装置からのレ
ーザ光またはＣＯ分子が振動回転準位間の遷移に伴って
レーザ発振するガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装
置からのレーザ光のいずれかと、他の波長のレーザ光と
を重畳したレーザ光である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法の実施の形態について添付の図面を
参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により
この発明が限定されるものではない。
酸化炭素の製造方法の実施の形態について添付の図面を
参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により
この発明が限定されるものではない。
【００１６】図１は、実施の形態１の13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法を示す説明図である。図において、１は赤
外レーザ光を出力する自由電子レーザ装置、２は赤外レ
ーザ光を集光するレンズ、３は13Ｃ濃縮二酸化炭素を製
造するための出発物質であるβ−プロピオラクトン（β
−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）を収納した光学セル、
４はダンパー、５は赤外レーザ光である照射レーザ光を
示す。
素の製造方法を示す説明図である。図において、１は赤
外レーザ光を出力する自由電子レーザ装置、２は赤外レ
ーザ光を集光するレンズ、３は13Ｃ濃縮二酸化炭素を製
造するための出発物質であるβ−プロピオラクトン（β
−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）を収納した光学セル、
４はダンパー、５は赤外レーザ光である照射レーザ光を
示す。
【００１７】ここで、自由電子レーザ装置１は、電子ビ
ームをほぼ光速にまで加速したのち、交番磁界の作用で
電子群を収束、同期して照射レーザ光５を出す原理のも
のである。電子ビームエネルギーや交番磁界のピッチ長
を変えることにより、照射レーザ光５の波長を自由に変
えることができる特性を持っている。
ームをほぼ光速にまで加速したのち、交番磁界の作用で
電子群を収束、同期して照射レーザ光５を出す原理のも
のである。電子ビームエネルギーや交番磁界のピッチ長
を変えることにより、照射レーザ光５の波長を自由に変
えることができる特性を持っている。
【００１８】また、レンズ２は、自由電子レーザ装置１
から出力された５．６０μｍの照射レーザ光５を集光
し、光学セル３中のβ−プロピオラクトンに照射する。
光学セル３は密閉容器になっており、外部からの気体の
侵入はないが、両端が光学窓になっていて照射レーザ光
５を良く透す構造である。また、光学セル３中に密閉さ
れたβ−プロピオラクトンの圧力は２Ｔｏｒｒである。
から出力された５．６０μｍの照射レーザ光５を集光
し、光学セル３中のβ−プロピオラクトンに照射する。
光学セル３は密閉容器になっており、外部からの気体の
侵入はないが、両端が光学窓になっていて照射レーザ光
５を良く透す構造である。また、光学セル３中に密閉さ
れたβ−プロピオラクトンの圧力は２Ｔｏｒｒである。
【００１９】さらに、β−プロピオラクトンのカルボニ
ル基（Ｃ＝Ｏ）は、12Ｃ＝Ｏと13Ｃ＝Ｏとの同位体シフ
トが０．１１μｍあるので、それ以下のスペクトル幅の
レーザ光で、かつ中心波長が５．４０μｍから５．８０
μｍの中にある照射レーザ光を使用することが望まし
い。したがって、実施の形態１では、中心波長が５．６
０μｍ、スペクトル幅が０．０４４μｍの照射レーザ光
５を使用する。
ル基（Ｃ＝Ｏ）は、12Ｃ＝Ｏと13Ｃ＝Ｏとの同位体シフ
トが０．１１μｍあるので、それ以下のスペクトル幅の
レーザ光で、かつ中心波長が５．４０μｍから５．８０
μｍの中にある照射レーザ光を使用することが望まし
い。したがって、実施の形態１では、中心波長が５．６
０μｍ、スペクトル幅が０．０４４μｍの照射レーザ光
５を使用する。
【００２０】以上の構成および条件において、自由電子
レーザ装置１が、β−プロピオラクトンの炭素同位体13
Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的に
光吸収する赤外レーザ光である照射レーザ光５を出力す
ると、レンズ２を介して光学セル３中のβ−プロピオラ
クトンに照射レーザ光５が照射され、以下の反応が起こ
ってＣＯ2 が生成される。 Ｃ3 Ｈ4 Ｏ2 ＋ｎｈν→ ＣＯ2 ＋Ｃ2 Ｈ4
レーザ装置１が、β−プロピオラクトンの炭素同位体13
Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的に
光吸収する赤外レーザ光である照射レーザ光５を出力す
ると、レンズ２を介して光学セル３中のβ−プロピオラ
クトンに照射レーザ光５が照射され、以下の反応が起こ
ってＣＯ2 が生成される。 Ｃ3 Ｈ4 Ｏ2 ＋ｎｈν→ ＣＯ2 ＋Ｃ2 Ｈ4
【００２１】ここで、Ｃ3 Ｈ4 Ｏ2 がβ−プロピオラク
トンであり、ｎｈνがβ−プロピオラクトンの炭素同位
体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択
的に光吸収する赤外レーザ光であるので、13Ｃ＝Ｏを構
造中に有するＣ3 Ｈ4 Ｏ2 の分解が多く進み、反応の促
進によって生成されるＣＯ2 中には13ＣＯ2 が多く含ま
れることになる。換言すれば、生成されるＣＯ2 中には
13Ｃが濃縮されることになる。
トンであり、ｎｈνがβ−プロピオラクトンの炭素同位
体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択
的に光吸収する赤外レーザ光であるので、13Ｃ＝Ｏを構
造中に有するＣ3 Ｈ4 Ｏ2 の分解が多く進み、反応の促
進によって生成されるＣＯ2 中には13ＣＯ2 が多く含ま
れることになる。換言すれば、生成されるＣＯ2 中には
13Ｃが濃縮されることになる。
【００２２】このようにして生成したＣＯ2 中の13ＣＯ
2 比率を測定したところ、13ＣＯ2比率を１４％まで高
めることができた。
2 比率を測定したところ、13ＣＯ2比率を１４％まで高
めることができた。
【００２３】前述したように実施の形態１の13Ｃ濃縮二
酸化炭素の製造方法によれば、13Ｃの濃度の高い二酸化
炭素を比較的小規模な設備で、かつ、効率的に大量生産
することができる。
酸化炭素の製造方法によれば、13Ｃの濃度の高い二酸化
炭素を比較的小規模な設備で、かつ、効率的に大量生産
することができる。
【００２４】図２は、実施の形態２の13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法を示す説明図である。実施の形態２では、
実施の形態１の自由電子レーザ装置１に代えて、ＣＯレ
ーザ装置６を用いたものである。なお、その他の構成は
同様に付き、ここでは異なる部分のみを説明する。
素の製造方法を示す説明図である。実施の形態２では、
実施の形態１の自由電子レーザ装置１に代えて、ＣＯレ
ーザ装置６を用いたものである。なお、その他の構成は
同様に付き、ここでは異なる部分のみを説明する。
【００２５】ＣＯレーザ装置６は、ＣＯ分子が振動回転
準位間の遷移に伴ってレーザ発振するガスレーザの原理
を用いたものであり、５．３μｍから６．０μｍにかけ
て発振する（ただし、連続した発振ではない）。このＣ
Ｏレーザ装置６は、ガスレーザであるので、比較的コン
パクトで安価であるという利点を有している。また、Ｃ
Ｏレーザ装置６から照射される赤外レーザ光は、スペク
トル幅を自由電子レーザ装置の赤外レーザ光よりも大幅
に狭くできるので、カルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）に対する
選択性があがり、さらに13Ｃ濃縮効率が高くなるという
利点を有している。
準位間の遷移に伴ってレーザ発振するガスレーザの原理
を用いたものであり、５．３μｍから６．０μｍにかけ
て発振する（ただし、連続した発振ではない）。このＣ
Ｏレーザ装置６は、ガスレーザであるので、比較的コン
パクトで安価であるという利点を有している。また、Ｃ
Ｏレーザ装置６から照射される赤外レーザ光は、スペク
トル幅を自由電子レーザ装置の赤外レーザ光よりも大幅
に狭くできるので、カルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）に対する
選択性があがり、さらに13Ｃ濃縮効率が高くなるという
利点を有している。
【００２６】上記の装置構成において、ＣＯレーザ装置
６から照射レーザ光５をβ−プロピオラクトンに照射
し、分解反応を促進させたところ、実施の形態２におい
ても、実施の形態１と同様の効果を得ることできた。こ
のようにして生成したＣＯ2 中の13ＣＯ2 比率を測定し
たところ、13ＣＯ2 比率を２０％程度まで高めることが
できた。
６から照射レーザ光５をβ−プロピオラクトンに照射
し、分解反応を促進させたところ、実施の形態２におい
ても、実施の形態１と同様の効果を得ることできた。こ
のようにして生成したＣＯ2 中の13ＣＯ2 比率を測定し
たところ、13ＣＯ2 比率を２０％程度まで高めることが
できた。
【００２７】図３は、実施の形態３の13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法を示す説明図である。実施の形態３では、
β−プロピオラクトンに照射される赤外レーザ光が、レ
ーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ装置からのレ
ーザ光またはＣＯ分子が振動回転準位間の遷移に伴って
レーザ発振するガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装
置からのレーザ光のいずれかと、他の波長のレーザ光と
を重畳したレーザ光であるものである。
素の製造方法を示す説明図である。実施の形態３では、
β−プロピオラクトンに照射される赤外レーザ光が、レ
ーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ装置からのレ
ーザ光またはＣＯ分子が振動回転準位間の遷移に伴って
レーザ発振するガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装
置からのレーザ光のいずれかと、他の波長のレーザ光と
を重畳したレーザ光であるものである。
【００２８】なお、実施の形態１と同一の構成は共通の
符号を付して、ここでは異なる部分のみを説明する。図
において、７は自由電子レーザ装置１からの照射レーザ
光５に、他の波長のレーザ光８を重畳するためのレーザ
装置を示し、たとえばＣＯ2レーザ装置（１０μｍ）を
用いる。このレーザ光８の波長は特に限定されるもので
はない。
符号を付して、ここでは異なる部分のみを説明する。図
において、７は自由電子レーザ装置１からの照射レーザ
光５に、他の波長のレーザ光８を重畳するためのレーザ
装置を示し、たとえばＣＯ2レーザ装置（１０μｍ）を
用いる。このレーザ光８の波長は特に限定されるもので
はない。
【００２９】図において、９は、ミラーであり、照射レ
ーザ光５を透過し、レーザ光８を反射させる機能を有し
ている。このミラー９を用いることにより、照射レーザ
光５にレーザ光８が重畳されて照射レーザ光１０とな
り、レンズ２を介して光学セル３のβ−プロピオラクト
ンへ照射される。
ーザ光５を透過し、レーザ光８を反射させる機能を有し
ている。このミラー９を用いることにより、照射レーザ
光５にレーザ光８が重畳されて照射レーザ光１０とな
り、レンズ２を介して光学セル３のβ−プロピオラクト
ンへ照射される。
【００３０】上記の装置構成において、自由電子レーザ
装置１からの照射レーザ光５にレーザ装置７からのレー
ザ光８を重畳した照射レーザ光１０をβ−プロピオラク
トンに照射し、分解反応を促進させたところ、実施の形
態３においても、実施の形態１と同様の効果を得ること
できた。
装置１からの照射レーザ光５にレーザ装置７からのレー
ザ光８を重畳した照射レーザ光１０をβ−プロピオラク
トンに照射し、分解反応を促進させたところ、実施の形
態３においても、実施の形態１と同様の効果を得ること
できた。
【００３１】さらに、実施の形態３の方法では、二つの
レーザ装置を使用しているので、５μｍ帯のレーザ出力
が少なくてすむという利点がある。すなわち、濃縮に必
要なレーザ出力の大部分を市販品で安価なＣＯ2 レーザ
装置でまかなうことができ、コストメリットが高いとい
う効果を奏することができる。
レーザ装置を使用しているので、５μｍ帯のレーザ出力
が少なくてすむという利点がある。すなわち、濃縮に必
要なレーザ出力の大部分を市販品で安価なＣＯ2 レーザ
装置でまかなうことができ、コストメリットが高いとい
う効果を奏することができる。
【００３２】なお、実施の形態３では、自由電子レーザ
装置１と他の波長のレーザ装置７（ＣＯ2 レーザ装置）
を用いた例を示したが、ＣＯレーザ装置６とレーザ装置
７とを組み合わせて用いても良いのは勿論である。
装置１と他の波長のレーザ装置７（ＣＯ2 レーザ装置）
を用いた例を示したが、ＣＯレーザ装置６とレーザ装置
７とを組み合わせて用いても良いのは勿論である。
【００３３】前述した実施の形態１〜実施の形態３にお
いては、光を吸収することにより分解反応が促進され、
分解生成物として二酸化炭素を生成する炭素化合物とし
てβ−プロピオラクトンを用いた例を示したが、炭素化
合物の構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のう
ち、カルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）を有する炭素化合物に赤
外レーザ光を照射することにより、分解によって二酸化
炭素が生成される炭素化合物であれば適用可能であるの
は勿論である。
いては、光を吸収することにより分解反応が促進され、
分解生成物として二酸化炭素を生成する炭素化合物とし
てβ−プロピオラクトンを用いた例を示したが、炭素化
合物の構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のう
ち、カルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）を有する炭素化合物に赤
外レーザ光を照射することにより、分解によって二酸化
炭素が生成される炭素化合物であれば適用可能であるの
は勿論である。
【００３４】たとえば、以下に示すような、炭酸ジメチ
ル（（ＣＨ3 Ｏ）2 ＣＯ）の分解反応を利用することも
できる。 （ＣＨ3 Ｏ）2 ＣＯ＋ｎｈν→ ＣＯ2 ＋ＣＨ3 ＯＣＨ
3
ル（（ＣＨ3 Ｏ）2 ＣＯ）の分解反応を利用することも
できる。 （ＣＨ3 Ｏ）2 ＣＯ＋ｎｈν→ ＣＯ2 ＋ＣＨ3 ＯＣＨ
3
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる13
Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法（請求項１）によれば、光
を吸収することにより分解反応が促進され、分解生成物
として二酸化炭素を生成する炭素化合物を用いて、該炭
素化合物の構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）の
うち、炭素同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝
Ｏ）が同位体選択的に光吸収する赤外レーザ光を炭素化
合物に照射し、炭素同位体 13Ｃを有する炭素化合物の分
解を促して、分解によって生成される二酸化炭素中の13
Ｃ濃度を高めるため、13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比
較的小規模な設備で、かつ、効率的に大量生産できる13
Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法を提供することができる。
Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法（請求項１）によれば、光
を吸収することにより分解反応が促進され、分解生成物
として二酸化炭素を生成する炭素化合物を用いて、該炭
素化合物の構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）の
うち、炭素同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝
Ｏ）が同位体選択的に光吸収する赤外レーザ光を炭素化
合物に照射し、炭素同位体 13Ｃを有する炭素化合物の分
解を促して、分解によって生成される二酸化炭素中の13
Ｃ濃度を高めるため、13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比
較的小規模な設備で、かつ、効率的に大量生産できる13
Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法を提供することができる。
【００３６】また、本発明にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭素
の製造方法（請求項２）によれば、β−プロピオラクト
ン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）の構造中に存在
するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素同位体13Ｃを
有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的に光吸
収する赤外レーザ光をβ−プロピオラクトンに照射し、
炭素同位体13Ｃを有するβ−プロピオラクトンの分解を
促して、分解によって生成される二酸化炭素中の13Ｃ濃
度を高めるため、13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比較的
小規模な設備で、かつ、効率的に大量生産できる13Ｃ濃
縮二酸化炭素の製造方法を提供することができる。
の製造方法（請求項２）によれば、β−プロピオラクト
ン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎｅ）の構造中に存在
するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のうち、炭素同位体13Ｃを
有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が同位体選択的に光吸
収する赤外レーザ光をβ−プロピオラクトンに照射し、
炭素同位体13Ｃを有するβ−プロピオラクトンの分解を
促して、分解によって生成される二酸化炭素中の13Ｃ濃
度を高めるため、13Ｃの濃度の高い二酸化炭素を比較的
小規模な設備で、かつ、効率的に大量生産できる13Ｃ濃
縮二酸化炭素の製造方法を提供することができる。
【００３７】また、本発明にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭素
の製造方法（請求項３）によれば、請求項１または２に
記載の13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法において、赤外レ
ーザ光が、レーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ
装置からのレーザ光であるため、炭素同位体13Ｃを有す
るカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が光吸収する波長のレーサ
光を効率的に照射することができ、13Ｃ濃縮二酸化炭素
の生成効率を高めることができる。
の製造方法（請求項３）によれば、請求項１または２に
記載の13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法において、赤外レ
ーザ光が、レーザ光の波長を可変可能な自由電子レーザ
装置からのレーザ光であるため、炭素同位体13Ｃを有す
るカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が光吸収する波長のレーサ
光を効率的に照射することができ、13Ｃ濃縮二酸化炭素
の生成効率を高めることができる。
【００３８】また、本発明にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭素
の製造方法（請求項４）によれば、請求項１または２に
記載の13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法において、赤外レ
ーザ光が、ＣＯ分子が振動回転準位間の遷移に伴ってレ
ーザ発振するガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装置
からのレーザ光であるため、比較的安価の構成で、炭素
同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が光吸収
する波長のレーサ光を効率的に照射することができる。
の製造方法（請求項４）によれば、請求項１または２に
記載の13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法において、赤外レ
ーザ光が、ＣＯ分子が振動回転準位間の遷移に伴ってレ
ーザ発振するガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装置
からのレーザ光であるため、比較的安価の構成で、炭素
同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）が光吸収
する波長のレーサ光を効率的に照射することができる。
【００３９】さらに、本発明にかかる13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法（請求項５）によれば、請求項１または２
に記載の13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法において、赤外
レーザ光が、レーザ光の波長を可変可能な自由電子レー
ザ装置からのレーザ光またはＣＯ分子が振動回転準位間
の遷移に伴ってレーザ発振するガスレーザの原理を用い
たＣＯレーザ装置からのレーザ光のいずれかと、他の波
長のレーザ光とを重畳したレーザ光であるため、濃縮に
必要なレーザ出力の大部分を市販品のレーザ装置、たと
えば、ＣＯ2 レーザ装置でまかなうことができ、製造の
際の装置コストの低減を図ることができる。
素の製造方法（請求項５）によれば、請求項１または２
に記載の13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法において、赤外
レーザ光が、レーザ光の波長を可変可能な自由電子レー
ザ装置からのレーザ光またはＣＯ分子が振動回転準位間
の遷移に伴ってレーザ発振するガスレーザの原理を用い
たＣＯレーザ装置からのレーザ光のいずれかと、他の波
長のレーザ光とを重畳したレーザ光であるため、濃縮に
必要なレーザ出力の大部分を市販品のレーザ装置、たと
えば、ＣＯ2 レーザ装置でまかなうことができ、製造の
際の装置コストの低減を図ることができる。
【図１】本発明にかかる実施の形態１の13Ｃ濃縮二酸化
炭素の製造方法を示す説明図である。
炭素の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明にかかる実施の形態２の13Ｃ濃縮二酸化
炭素の製造方法を示す説明図である。
炭素の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる実施の形態３の13Ｃ濃縮二酸化
炭素の製造方法を示す説明図である。
炭素の製造方法を示す説明図である。
１ 自由電子レーザ装置 ２ レンズ ３ 光学セル ４ ダンパー ５ 照射レーザ光 ６ ＣＯレーザ装置 ７ レーザ装置（ＣＯ2 レーザ装置）
Claims (5)
- 【請求項１】 自然界で安定的に存在する炭素同位体12
Ｃ、13Ｃのうち、13Ｃの比率を高めた二酸化炭素を製造
する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法であって、 光を吸収することにより分解反応が促進され、分解生成
物として二酸化炭素を生成する炭素化合物を用いて、該
炭素化合物の構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）
のうち、炭素同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝
Ｏ）が同位体選択的に光吸収する赤外レーザ光を前記炭
素化合物に照射し、炭素同位体13Ｃを有する炭素化合物
の分解を促して、分解によって生成される二酸化炭素中
の13Ｃ濃度を高めることを特徴とする13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法。 - 【請求項２】 自然界で安定的に存在する炭素同位体12
Ｃ、13Ｃのうち、13Ｃの比率を高めた二酸化炭素を製造
する13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法であって、 β−プロピオラクトン（β−ｐｒｏｐｉｏｌａｃｔｏｎ
ｅ）の構造中に存在するカルボニル基（Ｃ＝Ｏ）のう
ち、炭素同位体13Ｃを有するカルボニル基（13Ｃ＝Ｏ）
が同位体選択的に光吸収する赤外レーザ光を前記β−プ
ロピオラクトンに照射し、炭素同位体13Ｃを有するβ−
プロピオラクトンの分解を促して、分解によって生成さ
れる二酸化炭素中の13Ｃ濃度を高めることを特徴とする
13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法。 - 【請求項３】 前記赤外レーザ光は、レーザ光の波長を
可変可能な自由電子レーザ装置からのレーザ光であるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二酸
化炭素の製造方法。 - 【請求項４】 前記赤外レーザ光は、ＣＯ分子が振動回
転準位間の遷移に伴ってレーザ発振するガスレーザの原
理を用いたＣＯレーザ装置からのレーザ光であることを
特徴とする請求項１または２に記載の13Ｃ濃縮二酸化炭
素の製造方法。 - 【請求項５】 前記赤外レーザ光は、レーザ光の波長を
可変可能な自由電子レーザ装置からのレーザ光またはＣ
Ｏ分子が振動回転準位間の遷移に伴ってレーザ発振する
ガスレーザの原理を用いたＣＯレーザ装置からのレーザ
光のいずれかと、他の波長のレーザ光とを重畳したレー
ザ光であることを特徴とする請求項１または２に記載の
13Ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11222528A JP2001048516A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | １３ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11222528A JP2001048516A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | １３ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001048516A true JP2001048516A (ja) | 2001-02-20 |
Family
ID=16783853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11222528A Withdrawn JP2001048516A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | １３ｃ濃縮二酸化炭素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001048516A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003034514A (ja) * | 2001-07-17 | 2003-02-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 同位体比率を制御した炭素材料及びその製造方法 |
| WO2008072546A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Shigemi Sawada | 13ｃの製造方法 |
| JP2011195446A (ja) * | 2011-06-16 | 2011-10-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 同位体比率を制御した炭素材料及び識別マーク |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP11222528A patent/JP2001048516A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003034514A (ja) * | 2001-07-17 | 2003-02-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 同位体比率を制御した炭素材料及びその製造方法 |
| WO2008072546A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Shigemi Sawada | 13ｃの製造方法 |
| JPWO2008072546A1 (ja) * | 2006-12-12 | 2010-03-25 | 澤田 重美 | １３ｃの製造方法 |
| JP2011195446A (ja) * | 2011-06-16 | 2011-10-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 同位体比率を制御した炭素材料及び識別マーク |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061107 |