JP2002340795A - Apparatus for measuring isotope gas - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素の同位
体12CO2及び13CO2を含む被測定ガスを非分散形赤外
吸収法を用いて測定する同位体ガス測定装置に関し、更
に詳しくは、いわゆる尿素呼気試験法を用いて被検者の
胃中のヘリコバクタピロリの有無を検査するための呼気
検査装置に好適な同位体ガス測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an isotope gas measuring apparatus for measuring a gas to be measured containing carbon dioxide isotopes 12 CO 2 and 13 CO 2 using a non-dispersive infrared absorption method. The present invention relates to an isotope gas measurement device suitable for a breath test device for testing the presence or absence of Helicobacter pylori in the stomach of a subject using a so-called urea breath test method.
【0002】[0002]
【従来の技術】生体内での代謝、蓄積、排泄などを検査
するために、従来より、同位体トレーサ法と呼ばれる方
法が利用されている。この方法は、生体内にあって追跡
する目的元素や物質と同様の挙動を示す物質を同位体で
標識してトレーサとし、その同位体を追跡することによ
り目的物質の挙動を調べるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a method called an isotope tracer method has been used to examine metabolism, accumulation, excretion and the like in a living body. In this method, a substance that behaves in a living body and exhibits the same behavior as the target element or substance to be tracked is labeled with an isotope to form a tracer, and the behavior of the target substance is examined by tracking the isotope.
【0003】具体的な応用例として、被検者の胃の中に
胃潰瘍や十二指腸潰瘍などの原因と言われるヘリコバク
タピロリ(一般に「ピロリ菌」と呼ばれるので、以下こ
の名称を使用する)が存在するか否かを調べる検査があ
る。ピロリ菌は強力なウレアーゼ活性を有しており、尿
素を二酸化炭素とアンモニアとに分解する。そこで、炭
素12Cの安定同位体である13Cで標識した尿素を被検者
に投与し、その被検者の呼気に含まれる13CO2の濃度
(実際には、12CO2と13CO2との濃度比)を測定す
る。被検者の胃の中にピロリ菌が存在すれば、13CO2
の濃度はピロリ菌を有していない通常者よりも高い筈で
あるから、これによりピロリ菌の存在の有無を推定する
ことができる。これが、尿素呼気試験法と呼ばれる検査
法である。[0003] As a specific application example, Helicobacter pylori (generally referred to as "H. pylori", henceforth referred to as "H. pylori"), which is said to cause gastric ulcer or duodenal ulcer, exists in the stomach of a subject. There is a test to see if it is. H. pylori has strong urease activity and breaks down urea into carbon dioxide and ammonia. Therefore, urea labeled with 13 C, which is a stable isotope of carbon 12 C, is administered to a subject, and the concentration of 13 CO 2 contained in the breath of the subject (actually, 12 CO 2 and 13 CO 2 2 ). If H. pylori is present in the subject's stomach, 13 CO 2
Should be higher than a normal person without H. pylori, so that the presence or absence of H. pylori can be estimated. This is a test method called a urea breath test method.
【0004】より詳しく説明すると、ピロリ菌の感染の
有無を判断するには、試薬投与前後の呼気中の12CO2
と13CO2との濃度の比を計算する。すなわち、試薬投
与前のδ13C(パーミル)bと試薬投与後のδ13C(パ
ーミル)aとをそれぞれ(1)式で計算し、その差Δ13
C(パーミル)を(2)式で求める。 δ13C(パーミル)=〔 (呼気中の13CO2濃度/呼気中の12CO2濃度) − (国際標準物質の13CO2濃度/国際標準物質の12CO2濃度)〕/1.12 372×10-2 ×1000 …(1) Δ13C(パーミル)=δ13C(パーミル)b−δ13C(パーミル)a … (2) なお、ピロリ菌に感染していると、この値が2.5(パ
ーミル)以上増加すると言われている。More specifically, in order to determine the presence or absence of H. pylori infection, 12 CO 2 in breath before and after administration of a reagent is determined.
Calculate the ratio of the concentrations of and 13 CO 2 . That is, δ 13 C (permil) b before the administration of the reagent and δ 13 C (permil) a after the administration of the reagent are respectively calculated by equation (1), and the difference Δ 13 C
C (per mill) is obtained by the equation (2). δ 13 C (per mil) = [( 13 CO 2 concentration in expiration / 12 CO 2 concentration in expiration) − ( 13 CO 2 concentration of international standard substance / 12 CO 2 concentration of international standard substance)] / 1.12. 372 × 10 −2 × 1000 (1) Δ 13 C (permil) = δ 13 C (permil) b−δ 13 C (permil) a (2) When infected with H. pylori, this value is obtained. Is said to increase by 2.5 (per mil) or more.
【0005】このような検査に於いて、従来、二酸化炭
素12CO2及び13CO2の濃度測定には、質量分析装置や
赤外分光光度計が使用されるのが一般的であったが、こ
れら装置はかなり高価である上に操作も面倒である。そ
こで最近では、非分散形赤外分析法として、より簡便な
フィルタ分光手段を利用した同位体ガス測定装置による
呼気検査装置が市販されている。In such inspections, conventionally, mass spectrometers and infrared spectrophotometers have been generally used for measuring the concentrations of carbon dioxide 12 CO 2 and 13 CO 2 . These devices are fairly expensive and cumbersome to operate. Therefore, recently, as a non-dispersive infrared analysis method, a breath test apparatus using an isotope gas measurement apparatus using a simpler filter spectroscopic means is commercially available.
【0006】図5は、非分散形赤外分析法による従来の
同位体ガス測定装置の概略構成図である。この装置のガ
ス流路系は、試料ガス導入管40と、大気導入管41
と、該大気導入管41上に設けられた二酸化炭素除去フ
ィルタ42と、ガス導入管15と、試料ガス導入管40
又は大気導入管41を選択的にガス導入管15に接続す
る三方弁43と、ガス導入管15が接続された12CO2
測定用の第1試料セル16aと、第1試料セル16aと
接続管18で接続された13CO2測定用の第2試料セル
16bと、第2試料セル16bに接続された排気管19
と、排気管19上に設けられたポンプ20とから構成さ
れる。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional isotope gas measuring device using a non-dispersive infrared analysis method. The gas passage system of this apparatus includes a sample gas introduction pipe 40 and an atmosphere introduction pipe 41.
, A carbon dioxide removal filter 42 provided on the air introduction pipe 41, the gas introduction pipe 15, and the sample gas introduction pipe 40.
Alternatively, a three-way valve 43 for selectively connecting the atmosphere introduction pipe 41 to the gas introduction pipe 15 and 12 CO 2 connected to the gas introduction pipe 15 are provided.
A first sample cell 16a for measurement, a second sample cell 16b for 13 CO 2 measurement connected to the first sample cell 16a by a connection pipe 18, and an exhaust pipe 19 connected to the second sample cell 16b
And a pump 20 provided on the exhaust pipe 19.
【0007】両試料セル16a、16bの一方の端面外
側には、光源10と、集光レンズ11と、赤外光を一定
周期で遮断・通過させる回転式のチョッパ12とが設け
られている。一方、反対側の端面外側には、両試料セル
16a、16bをそれぞれ通過した光を検出するため
の、集光レンズ13と、光検出器14とが配置されてい
る。A light source 10, a condenser lens 11, and a rotary chopper 12 for blocking and passing infrared light at a constant period are provided outside one end face of each of the sample cells 16a and 16b. On the other hand, a condensing lens 13 and a photodetector 14 for detecting light passing through the sample cells 16a and 16b, respectively, are disposed outside the opposite end face.
【0008】第1、第2試料セル16a、16bの光入
射側端面には、それぞれ12CO2の吸収波長に対応する
光を通過させる第1バンドパスフィルタ17aと13CO
2の吸収波長に対応する光を通過させる第2バンドパス
フィルタ17bとが設けられている。第1、第2バンド
パスフィルタ17a、17bはそれぞれ12CO2、13C
O2のピークの波長帯のみを選択的に透過させる干渉フ
ィルタであって、一例としては、12CO2用の第1バン
ドパスフィルタ17aは、中心波数2360cm-1、半
値全幅80cm-1、一方、13CO2用の第2バンドパス
フィルタ17bは、中心波数2260cm-1、半値全幅
70cm-1とすると、互いに独立に吸収によるピークを
選択することができる。[0008] The first, second sample cell 16a, the light incident side end surface of the 16b, the first bandpass filter 17a for passing the light corresponding to the absorption wavelengths of 12 CO 2 and 13 CO
And a second bandpass filter 17b for transmitting light corresponding to the two absorption wavelengths. The first and second band-pass filters 17a and 17b are 12 CO 2 and 13 C, respectively.
The peak wavelength band of the O 2 only a interference filter for selectively transmitting, as an example, the first band-pass filter 17a for 12 CO 2, the center wave number 2360 cm -1, the full width at half maximum 80 cm -1, whereas the second band-pass filter 17b for 13 CO 2, the center wave number 2260 cm -1, when the full width at half maximum 70cm -1, it is possible to select the peak due to absorption independently of one another.
【0009】上記従来装置を用いた一般的な測定動作は
次の通りである。まず、基準となる参照ガス(ゼロガ
ス)の測定を実行する。この例では、二酸化炭素CO2
を除去した大気を参照ガスとして利用している。すなわ
ち、三方弁43により図5中に点線で示すように流路が
設定され、ポンプ20が作動される。これにより、大気
導入管41を通して大気が吸引され、二酸化炭素除去フ
ィルタ42で二酸化炭素が除去されたあとに、ガス導入
管15を介して第1試料セル16aに導入される。そし
て、第1試料セル16a及び第2試料セル16b内部に
拡散して充満し、排気管19を通って外部へと排出され
る。A general measurement operation using the above-described conventional apparatus is as follows. First, a reference gas (zero gas) serving as a reference is measured. In this example, carbon dioxide CO 2
Is used as a reference gas. That is, the flow path is set by the three-way valve 43 as shown by the dotted line in FIG. 5, and the pump 20 is operated. As a result, the air is sucked through the air introduction pipe 41, and after the carbon dioxide is removed by the carbon dioxide removal filter 42, the air is introduced into the first sample cell 16a through the gas introduction pipe 15. Then, the gas is diffused and filled inside the first sample cell 16a and the second sample cell 16b, and is discharged to the outside through the exhaust pipe 19.
【0010】チョッパ12は所定の一定回転速度で回転
駆動され、これにより光源10から発した赤外光は所定
の遮光期間を挟んで第1、第2試料セル16a、16b
に交互に入射され、第1及び第2バンドパスフィルタ1
7a、17bによりそれぞれ所定波長近傍の光のみが抜
き出されて試料セル16a、16b内へと送られる。こ
れら単色光は試料セル16a、16b内部に充満した二
酸化炭素を含まない大気中を通過し、それぞれ適宜の吸
収を受けて光検出器14に導入される。したがって、光
検出器14は、チョッパ12による遮光時の受光信号
(つまり暗電流信号や外光による受光信号)を挟んで、
両試料セル16a、16bを通過した光の強度に応じた
受光信号を交互に出力する。この出力信号はチョッパ1
2の回転周期に同期して各試料セル16a、16bに対
応した信号に振り分けられ、それぞれ同期整流により所
定時間の間の信号が積算される。この測定値は、各試料
セル16a、16bに於ける参照ガスに対する値として
一旦記憶される。The chopper 12 is driven to rotate at a predetermined constant rotation speed, whereby the infrared light emitted from the light source 10 is separated from the first and second sample cells 16a and 16b by a predetermined light-shielding period.
And the first and second band pass filters 1
Only the light near the predetermined wavelength is extracted by 7a and 17b and sent into the sample cells 16a and 16b. These monochromatic lights pass through the atmosphere containing no carbon dioxide filled in the sample cells 16a and 16b, are appropriately absorbed, and are introduced into the photodetector 14. Therefore, the photodetector 14 interposes a light receiving signal (ie, a dark current signal or a light receiving signal due to external light) when the chopper 12 blocks light,
Light receiving signals corresponding to the intensities of the light passing through the sample cells 16a and 16b are output alternately. This output signal is output to chopper 1
The signals are distributed to the signals corresponding to the sample cells 16a and 16b in synchronization with the second rotation cycle, and the signals for a predetermined time are integrated by synchronous rectification. This measured value is temporarily stored as a value for the reference gas in each of the sample cells 16a and 16b.
【0011】次に、測定対象である試料ガスの測定を実
行する。すなわち、三方弁43により図5中に実線で示
すように流路が設定され、ポンプ20が作動される。こ
れにより、試料ガス導入管40を通して試料ガス(呼
気)が吸引され、ガス導入管15を介して第1試料セル
16aに導入される。そして第1、第2試料セル16
a、16b内部に拡散して充満し、排気管19を通って
外部へと排出される。このときにも上記参照ガス測定時
と同様に赤外光が照射されて、試料ガスに含まれる 12C
O2及び13CO2でそれぞれ吸収を受けた結果である受光
信号が得られる。そして、この試料ガスの測定値と先の
参照ガスの測定値との比を計算して、12CO 2及び13C
O2に対する吸光度をそれぞれ求め、そこから12CO2と
13CO2との濃度比を求める。Next, the measurement of the sample gas to be measured is performed.
Run. That is, the three-way valve 43 indicates a solid line in FIG.
The flow path is set so that the pump 20 operates. This
Thereby, the sample gas (exhaust gas) is passed through the sample gas introduction pipe 40.
Gas) is sucked and the first sample cell is
16a. Then, the first and second sample cells 16
a, diffuses and fills inside 16b, passes through exhaust pipe 19
It is discharged outside. At this time, also when measuring the above reference gas
Irradiated with infrared light in the same way as 12C
OTwoas well as13COTwoLight received as a result of absorption by
A signal is obtained. And the measured value of this sample gas
Calculate the ratio to the measured value of the reference gas,12CO Twoas well as13C
OTwoAnd the absorbance for12COTwoWhen
13COTwoThe concentration ratio is determined.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、従
来の同位体ガス測定装置では、試料セル16a、16b
内に二酸化炭素を含まない参照ガスを流し、そのあとに
試料ガスを流す(又はその逆)というガスの切替え操作
が必要である。また、こうしたガスの切替え操作時に
は、充分に試料セル16a、16b内のガスを置換させ
るための時間も確保する必要がある。このようなことか
ら、測定に手間と時間が掛かり、処理能力を上げること
が難しい。特に、健康診断等に於ける呼気検査装置とし
ての利用では、多数の被検者に対する検査を手際よく行
うことが必要であり、処理能力を向上させることが要望
されている。As described above, in the conventional isotope gas measuring device, the sample cells 16a, 16b
It is necessary to perform a gas switching operation in which a reference gas containing no carbon dioxide is flowed therein, followed by a sample gas (or vice versa). Further, at the time of such a gas switching operation, it is necessary to secure a sufficient time for replacing the gas in the sample cells 16a and 16b. For this reason, it takes time and effort for the measurement, and it is difficult to increase the processing capacity. In particular, when used as a breath test apparatus in health examinations and the like, it is necessary to perform tests on a large number of subjects skillfully, and there is a demand for improving the processing capacity.
【0013】また、上記従来の同位体ガス測定装置で
は、試料ガスは2つの試料セル16a、16b内部を直
列的に流れてゆくから、厳密に言うと、12CO2の吸光
度を測定するための第1試料セル16a内の試料ガス
と、13CO2の吸光度を測定するための第2試料セル1
6b内の試料ガスとは全く同一というわけではない。試
料ガスは試料セル16a、16b内を流れる間に赤外光
を受けて温度が上昇するから、第1試料セル16a内と
第2試料セル16b内とではこのようなガス温度の相違
による誤差が避け難い。また、試料セル長が長くなれば
なるほど、二酸化炭素が試料セル内壁面へ吸着する等の
影響も無視できなくなる。このような要因が測定精度の
向上の妨げの一つの要因になっている。In the above-mentioned conventional isotope gas measuring apparatus, since the sample gas flows in series inside the two sample cells 16a and 16b, it is strictly required to measure the absorbance of 12 CO 2 . The sample gas in the first sample cell 16a and the second sample cell 1 for measuring the absorbance of 13 CO 2
The sample gas in 6b is not exactly the same. Since the sample gas receives infrared light and increases in temperature while flowing through the sample cells 16a and 16b, an error due to such a difference in gas temperature between the first sample cell 16a and the second sample cell 16b occurs. Inevitable. Further, as the length of the sample cell becomes longer, the influence of carbon dioxide adsorbing on the inner wall surface of the sample cell cannot be ignored. Such a factor is one factor that hinders improvement in measurement accuracy.
【0014】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
のであり、その第1の目的とするところは、参照ガスと
試料ガスとの切替えを行うことなく、短時間で高精度の
測定を行うことができる同位体ガス測定装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above points, and a first object of the present invention is to perform high-precision measurement in a short time without switching between a reference gas and a sample gas. Is to provide an isotope gas measurement device capable of performing the following.
【0015】また、本発明の第2の目的とするところ
は、試料ガスが試料セルを通過してゆく間の成分の変動
や条件の相違の影響をなくすことにより分析精度を向上
させ、しかも構造が簡単である同位体ガス測定装置を提
供することにある。A second object of the present invention is to improve the analysis accuracy by eliminating the influence of component fluctuations and differences in conditions during the passage of the sample gas through the sample cell, and to improve the structure. Is to provide an isotope gas measuring device which is simple.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態、及び
効果】上記課題を解決するために成された第1発明に係
る同位体ガス測定装置は、二酸化炭素12CO2及び13C
O2を含む被測定ガスを試料セルに導入し、12CO2及び
13CO2に対応した波長を有する光の吸光度をそれぞれ
測定することにより12CO2及び13CO2の濃度を求める
同位体ガス測定装置に於いて、 a)前記被測定ガスが内部に流通され、12CO2に対応し
た第1の波長を有する光の吸収度合を測定するための第
1の試料セルと、 b)前記被測定ガスが内部に流通され、13CO2に対応し
た第2の波長を有する光の吸収度合を測定するための第
2の試料セルと、 c)前記被測定ガスが内部に流通され、前記第1及び第2
の波長と相違し、且つ前記被測定ガスに含まれる他の物
質による吸収の影響も受けないような第3の波長を有す
る光の吸収度合を測定するための第3の試料セルと、 d)前記第1、第2及び第3の試料セルに順次、光を照射
する光線切替手段と、 e)前記第1、第2及び第3の試料セルを透過した光を検
出する光検出手段と、 f)前記第1の試料セルの透過光及び第3の試料セルの透
過光に対する前記光検出手段による検出信号から12CO
2の吸光度を算出し、第2の試料セルの透過光及び第3
の試料セルの透過光に対する前記光検出手段による検出
信号から13CO 2の吸光度を算出し、その両者の吸光度
より12CO2及び13CO2のそれぞれの濃度及び/又は両
者の濃度比を算出する演算処理手段と、 を備えることを特徴としている。Means for Solving the Problems, Embodiments of the Invention, and
According to the first aspect of the present invention, there is provided the present invention.
Isotope gas analyzer12COTwoas well as13C
OTwoIs introduced into the sample cell containing12COTwoas well as
13COTwoThe absorbance of light having a wavelength corresponding to
By measuring12COTwoas well as13COTwoFind the concentration of
In the isotope gas measuring device, a) the gas to be measured is circulated inside,12COTwoCorresponding to
For measuring the degree of absorption of light having the first wavelength
1) a sample cell, b) the gas to be measured is circulated inside,13COTwoCorresponding to
For measuring the degree of absorption of light having the second wavelength
C) the gas to be measured is circulated therein, and the first and second cells are
Other objects that are different from the wavelength of and contained in the gas to be measured
Has a third wavelength that is not affected by absorption by quality
A third sample cell for measuring the degree of light absorption, and d) sequentially irradiating the first, second and third sample cells with light.
E) detecting light transmitted through the first, second and third sample cells.
And f) transmitting light through the first sample cell and transmitting light through the third sample cell.
From the detection signal by the light detection means for the overlight12CO
TwoOf the second sample cell and the third sample cell.
Of the transmitted light of the sample cell by the light detecting means
From the signal13CO TwoIs calculated, and the absorbance of both
Than12COTwoas well as13COTwoEach concentration and / or both
Computing means for calculating the concentration ratio of the user.
【0017】この第1発明に係る同位体ガス測定装置で
は、従来、吸光度を算出するための基準として利用され
ていた二酸化炭素を含まない参照ガスに対する検出信号
に代えて、被測定ガス自体の、二酸化炭素やそのほかの
光を吸収する物質が存在しない波長の透過光に対する検
出信号を利用する。そのために、第3の試料セルが用意
され、例えば、第1、第2及び第3の試料セルには直列
的に被測定ガスが流さされる。被測定ガスが呼気である
場合、12CO2及び13CO2に対応した第1、第2の波長
よりも長波長の領域には、主として水による吸収ピーク
が数多く存在する。一方、第1、第2の波長よりも短波
長側に隣接した領域には、他の物質による吸収ピークは
存在しない。そこで、上記第3の波長としては、このよ
うな領域の波長を選ぶようにするとよい。In the isotope gas measuring apparatus according to the first aspect of the invention, instead of the detection signal for the reference gas containing no carbon dioxide, which has been conventionally used as a reference for calculating the absorbance, A detection signal is used for transmitted light having a wavelength at which no carbon dioxide or other light-absorbing substance is present. For this purpose, a third sample cell is prepared. For example, the gas to be measured is flowed in series through the first, second, and third sample cells. When the gas to be measured is exhaled air, many absorption peaks mainly due to water are present in a region having a longer wavelength than the first and second wavelengths corresponding to 12 CO 2 and 13 CO 2 . On the other hand, in a region adjacent to the shorter wavelength side than the first and second wavelengths, there is no absorption peak due to another substance. Therefore, it is preferable to select a wavelength in such a region as the third wavelength.
【0018】この第1発明に係る同位体ガス測定装置に
よれば、参照ガスを用いることなく被測定ガスを試料セ
ルに流した状態で、該被測定ガスに含まれる12CO2及
び13CO2の吸光度を測定することができ、そこから12
CO2及び13CO2の濃度や濃度比を求めることができ
る。そのため、参照ガスと被測定ガスとのガス切替え操
作が不要になり、測定時間を大幅に短縮できるとともに
測定の手間も省くことができる。According to the isotope gas measuring apparatus according to the first invention, in a state where the gas to be measured flows through the sample cell without using the reference gas, 12 CO 2 and 13 CO 2 contained in the gas to be measured are contained. Can be measured, from which 12
The concentration and concentration ratio of CO 2 and 13 CO 2 can be determined. Therefore, a gas switching operation between the reference gas and the gas to be measured is not required, so that the measurement time can be greatly reduced and the trouble of the measurement can be saved.
【0019】なお、第1発明に係る同位体ガス測定装置
では、吸光度を算出する際の基準値を求める波長(つま
り第3の試料セルで使用される光の波長)が12CO2及
び13CO2に対する吸収ピークの波長とは相違するた
め、検出信号が波長依存性を受ける可能性がある。この
ような波長依存性は予備実験等により求めた結果を用い
て補正することができる場合もあるが、光源の発光スペ
クトルが温度によって変動する等の要因のために、予備
的に求めた結果では充分に補正しきれないこともあり得
る。In the isotope gas measuring apparatus according to the first invention, the wavelength for obtaining a reference value for calculating the absorbance (that is, the wavelength of light used in the third sample cell) is 12 CO 2 and 13 CO 2. Since the wavelength differs from the wavelength of the absorption peak for 2 , the detection signal may be wavelength-dependent. In some cases, such wavelength dependence can be corrected using the results obtained by preliminary experiments and the like.However, due to factors such as the emission spectrum of the light source fluctuating with temperature, the results obtained in the preliminary calculation In some cases, the correction cannot be made sufficiently.
【0020】そこで、測定精度を一層向上させるために
は、前記被測定ガスが内部に流通され、前記第1、第2
及び第3の波長と相違し、且つ前記被測定ガスに含まれ
る他の物質による吸収の影響も受けないような第4の波
長を有する光の吸収度合を測定するための第4の試料セ
ルを更に設け、この第4の試料セルを透過した光に対す
る検出信号と上記第3の試料セルを透過した光に対する
検出信号とに基づいて、12CO2及び13CO2がゼロであ
るときの第1、第2の波長に対する検出信号の値を推定
し、この値を利用して12CO2及び13CO2の吸光度を求
めるようにするとよい。Therefore, in order to further improve the measurement accuracy, the gas to be measured is circulated inside and the first and second gas are measured.
And a fourth sample cell for measuring the degree of absorption of light having a fourth wavelength which is different from the third wavelength and which is not affected by absorption by another substance contained in the gas to be measured. further provided, on the basis of the detection signal for the fourth detection signal for the light transmitted through the sample cell and light transmitted through said third sample cell, the first time 12 CO 2 and 13 CO 2 is zero , The value of the detection signal for the second wavelength may be estimated, and the absorbance of 12 CO 2 and 13 CO 2 may be determined using this value.
【0021】また、上記課題を解決するために成された
第2発明に係る同位体ガス測定装置は、二酸化炭素12C
O2及び13CO2を含む被測定ガスを試料セルに導入し、
12CO2及び13CO2に対応した波長を有する光の吸光度
をそれぞれ測定することにより12CO2及び13CO2の濃
度を求める同位体ガス測定装置に於いて、 a)前記被測定ガスが内部に流通される筒状の試料セル
と、 b)該試料セルの一端面側からその軸方向に略平行な方向
に光を照射する光照射手段と、 c)前記試料セルの光入射側端面又は光出射側端面に設け
られ、12CO2の吸収ピークに対応した波長を選択する
第1のフィルタと、13CO2の吸収ピークに対応した波
長を選択する第2のフィルタとを並設して成る波長選択
手段と、 d)前記試料セルの光入射側端面外側に設けられ、前記光
照射手段から照射された光を前記第1及び第2のフィル
タを順番に通過するように振り分ける光分配手段と、 e)前記試料セル及び第1のフィルタを透過した光と、該
試料セル及び第2のフィルタを透過した光とを検出する
光検出手段と、 を備えることを特徴としている。Further, an isotope gas measuring apparatus according to a second aspect of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problem, comprises a carbon dioxide 12 C
A gas to be measured containing O 2 and 13 CO 2 is introduced into the sample cell,
In an isotope gas measuring apparatus for measuring the concentrations of 12 CO 2 and 13 CO 2 by measuring the absorbance of light having wavelengths corresponding to 12 CO 2 and 13 CO 2 respectively, A) a cylindrical sample cell that is circulated through; b) light irradiating means for irradiating light from one end surface side of the sample cell in a direction substantially parallel to the axial direction thereof; c) a light incident side end surface of the sample cell or A first filter, which is provided on the light emission side end face and selects a wavelength corresponding to the absorption peak of 12 CO 2 , and a second filter which selects a wavelength corresponding to the absorption peak of 13 CO 2 , are juxtaposed. D) light distributing means provided outside the light incident side end face of the sample cell and distributing light irradiated from the light irradiating means so as to sequentially pass through the first and second filters. E) passing through the sample cell and the first filter; And light, is characterized by comprising: a light detector for detecting the light transmitted through the said sample cell and the second filter, the.
【0022】この第2発明に係る同位体ガス測定装置で
は、被測定ガスが流される試料セルは一本であり、光照
射手段及び光分配手段により、その唯一の試料セル内部
に軸方向に略平行な方向に二本の光線が交互に照射され
る。この二本の光線はそれぞれ第1及び第2のフィルタ
と試料セル内部とを透過して光検出手段により検出さ
れ、光検出手段では、従来のように二本の試料セルを設
けた場合と同様に、12CO2による吸収を受けた透過光
に対する検出信号と、二酸化炭素13CO2による吸収を
受けた透過光に対する検出信号とが交互に出力される。In the isotope gas measuring apparatus according to the second aspect of the present invention, the sample gas into which the gas to be measured flows is one, and the light irradiation means and the light distribution means make the single sample cell substantially axially inside the single sample cell. Two light beams are alternately irradiated in parallel directions. These two light beams pass through the first and second filters and the inside of the sample cell, respectively, and are detected by the light detecting means. In the light detecting means, the same as in the case where two sample cells are provided as in the related art. Then, a detection signal for transmitted light absorbed by 12 CO 2 and a detection signal for transmitted light absorbed by carbon dioxide 13 CO 2 are alternately output.
【0023】したがって、第2発明に係る同位体ガス測
定装置では、全く同一の被測定ガスに含まれる、分子吸
光係数の相違するガス成分(12CO2及び13CO2)を測
定することができるので、赤外光吸収に伴う温度上昇の
影響や試料セル内壁への吸着などの影響を受けることが
なく、高い測定精度を達成することができる。Therefore, the isotope gas measuring apparatus according to the second aspect of the invention can measure gas components ( 12 CO 2 and 13 CO 2 ) contained in exactly the same gas to be measured and having different molecular absorption coefficients. Therefore, it is possible to achieve high measurement accuracy without being affected by an increase in temperature due to infrared light absorption or adsorption to the inner wall of the sample cell.
【0024】[0024]
【実施例】以下、第1発明に係る同位体ガス測定装置の
一実施例について図1及び図2を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the isotope gas measuring apparatus according to the first invention will be described below with reference to FIGS.
【0025】図1は本実施例による同位体ガス測定装置
の概略構成図である。図5に示した装置と同一又は相当
する構成要素については同一符号を付して、特に必要の
ない限り説明を省略する。本実施例の装置では、12CO
2を測定するための第1試料セル16a、13CO2を測定
するための第2試料セル16bに加えて、吸光度を算出
する際の基準となる検出信号を求めるための第3試料セ
ル16cが設けられている。すなわち、ガス導入管15
より第1試料セル16aに流れ込んだ試料ガスは、接続
管18aを介して第3試料セル16cへと流れ込み、更
に接続管18bを介して第2試料セル16bへと流れ込
み、最終的に排気管19を通して外部へ排出される。チ
ョッパ12は、光源10から発した赤外光を第1〜第3
試料セル16a〜16cに順次振り分ける。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an isotope gas measuring apparatus according to this embodiment. Components that are the same as or correspond to those in the device shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless otherwise required. In the apparatus of this embodiment, 12 CO
In addition to the first sample cell 16a for measuring 2 and the second sample cell 16b for measuring 13 CO 2 , a third sample cell 16c for obtaining a detection signal serving as a reference when calculating absorbance is provided. Is provided. That is, the gas introduction pipe 15
The sample gas that has flowed further into the first sample cell 16a flows into the third sample cell 16c via the connection pipe 18a, further flows into the second sample cell 16b via the connection pipe 18b, and finally the exhaust pipe 19 Is discharged to the outside through The chopper 12 converts the infrared light emitted from the light source 10 into first to third infrared light.
The sample is sequentially distributed to the sample cells 16a to 16c.
【0026】本装置の特徴は、前述したように試料ガス
と参照ガスとの切替え機構を設ける代わりに第3試料セ
ル16cを設け、試料ガスが充満した第3試料セル16
cを透過した光に対する検出信号を基準(つまり従来の
参照ガスに対する測定結果に代わるもの)として吸光度
を算出する点にある。The feature of this apparatus is that a third sample cell 16c is provided instead of providing the switching mechanism between the sample gas and the reference gas as described above, and the third sample cell 16c filled with the sample gas is provided.
The point is that the absorbance is calculated using the detection signal for the light transmitted through c as a reference (that is, instead of the measurement result for the conventional reference gas).
【0027】図2は呼気の吸光度スペクトルの一例であ
る。図2中、P1は12CO2による吸収波長のピークであ
り、P2は13CO2による吸収波長のピークである。前述
したように、第1バンドパスフィルタ17aとして中心
波数2360cm-1、半値全幅80cm-1のもの(図2
中の波数領域B1)を用いればピークP1を抜き出すこと
ができ、第2バンドパスフィルタ17bとして中心波数
2260cm-1、半値全幅70cm-1のもの(図2中の
波数領域B2)を用いればピークP2を抜き出すことがで
きる。FIG. 2 is an example of an absorbance spectrum of exhaled air. In FIG. 2, P1 is the peak of the absorption wavelength due to 12 CO 2 , and P2 is the peak of the absorption wavelength due to 13 CO 2 . As described above, the center wave number 2360 cm -1 as the first band-pass filter 17a, that of the full width at half maximum 80 cm -1 (Fig. 2
Wavenumber region B1) can extract the peak P1 by using the in center wavenumber 2260 cm -1 as a second band pass filter 17b, be used as the full width at half maximum 70cm -1 to (wavenumber region B2 in Fig. 2) peak P2 can be extracted.
【0028】更に、上記両ピークP1、P2と重ならない
波数、及び、CO2以外の物質による吸収が存在しない
波数に、基準となるべき波数位置を設定する。図2では
必ずしも明確には現れていないが、波数領域B2よりも
波数の少ない(つまり波長が長い)領域には、H2Oの
吸収による小さなピークが多数存在しているため、この
ような基準としては不適当である。一方、波数領域B1
よりも波数が多い(つまり波長が短い)ほうに隣接した
領域には、他の物質の吸収によるピークがないため、こ
のような基準とするのに適している。そこで、第3バン
ドパスフィルタ17cとしては、中心波数2460cm
-1、半値全幅80cm-1のもの(図2中の波数領域B
3)を用いる。Further, a wave number position to be used as a reference is set to a wave number that does not overlap with the peaks P1 and P2 and a wave number that does not have absorption by substances other than CO 2 . Although not clearly shown in FIG. 2, a large number of small peaks due to absorption of H 2 O exist in a region having a smaller wave number (that is, a longer wavelength) than the wave number region B2. Is inappropriate. On the other hand, wave number region B1
A region adjacent to a region having a higher wave number (that is, a shorter wavelength) has no peak due to absorption of another substance, and thus is suitable as such a reference. Thus, the third bandpass filter 17c has a center wave number of 2460 cm.
-1 , full width at half maximum 80 cm -1 (wave number region B in FIG. 2)
Use 3).
【0029】以上の構成の装置において、第1〜第3試
料セル16a〜16cに測定対象である呼気を流し、チ
ョッパ12を略一定回転速度で回転させながら、各試料
セル16a〜16cを透過した光を光検出器14により
順次検出する。光検出器14から検出信号を受けた演算
処理部30では、その検出信号をチョッパ12の回転に
同期して振り分ける。これにより、各検出信号は、試料
ガスに含まれる12CO 2による吸収を受けた透過光に対
する検出信号S1、同じく試料ガスに含まれる13CO2に
よる吸収を受けた透過光に対する検出信号S2、及び、
試料ガス中の成分による吸収の影響を殆ど受けない透過
光に対する検出信号S3に分けられる。なお、前述した
ようにチョッパ12による遮光時に得られる検出信号を
利用して、暗電流や外光の影響などを除去する処理を行
ってもよい。In the apparatus having the above configuration, the first to third trials are performed.
Exhaled air to be measured is flowed through the charge cells 16a to 16c,
While rotating the chopper 12 at a substantially constant rotation speed, each sample
The light transmitted through the cells 16a to 16c is detected by the photodetector 14.
Detect sequentially. An operation receiving a detection signal from the photodetector 14
The processing unit 30 converts the detection signal into a rotation of the chopper 12.
Distribute synchronously. As a result, each detection signal
Contained in gas12CO TwoTo the transmitted light absorbed by
Detection signal S1, which is also contained in the sample gas13COTwoTo
The detection signal S2 for the transmitted light absorbed by
Transmission hardly affected by absorption by components in the sample gas
It is divided into a detection signal S3 for light. It should be noted that
As described above, the detection signal obtained when the light is blocked by the chopper 12 is
Process to remove the effects of dark current and external light.
You may.
【0030】演算処理部30では、試料ガスに含まれる
12CO2及び13CO2の吸光度を算出する際に、従来利用
していた参照ガスの測定値に代えて、検出信号S3を基
準値として利用する。すなわち、検出信号S1及びS3か
ら12CO2の吸光度を算出し、検出信号S2及びS3から
13CO2の吸光度を算出する。更に、この12CO2及び 13
CO2の吸光度から12CO2と13CO2の濃度比を求め
る。このような濃度比を求めるためには、例えば、予め
濃度が既知であるCO2を測定した結果に基づいて作成
された検量線を利用することができる。そして、このよ
うにして算出した濃度比から、上記(1)式、(2)式
を利用してΔ13C(パーミル)を計算する。In the arithmetic processing unit 30, the gas contained in the sample gas is used.
12COTwoas well as13COTwoConventionally used to calculate the absorbance of
Instead of the measured value of the reference gas,
Use as a standard value. That is, whether the detection signals S1 and S3
La12COTwoIs calculated from the detection signals S2 and S3.
13COTwoThe absorbance of is calculated. Furthermore, this12COTwoas well as 13
COTwoFrom the absorbance of12COTwoWhen13COTwoThe concentration ratio of
You. In order to determine such a concentration ratio, for example,
CO of known concentrationTwoCreated based on the result of measuring
The obtained calibration curve can be used. And this
Equations (1) and (2) are obtained from the calculated concentration ratios.
Using Δ13Calculate C (per mill).
【0031】このように本実施例の装置では、従来の装
置のように参照ガスを用いることなく、試料ガスを測定
した結果を吸光度を算出する際の基準としているため、
参照ガスと試料ガスとの切替え機構が不要になり、その
ようなガス切替え操作も必要なくなる。そのため、測定
が非常に効率的に行える。As described above, in the apparatus of this embodiment, the result of measuring the sample gas is used as a reference for calculating the absorbance without using a reference gas as in the conventional apparatus.
A mechanism for switching between the reference gas and the sample gas is not required, and such a gas switching operation is not required. Therefore, measurement can be performed very efficiently.
【0032】なお、本実施例の装置では、吸光度を算出
する際の検出信号S1及びS3、S2及びS3は何れも異な
る波数(波長)の透過光の測定結果である。測定波長が
同一でない場合、例えば光源10に於ける波長による発
光強度の違い、光検出器14に於ける波長による検出感
度の違いなどが誤差の要因となるため、このような誤差
要因を補正することが望ましい。こうした波長依存性
は、例えば図2に於いて波数領域B1、B2、B3付近で
のピークを除くベース部分の直線の傾き又は曲線の曲率
などとして現れる。したがって、このようなベース部分
の状態が予めわかっていれば、上記波長の相違に起因す
る誤差はかなり適切に補正することができる。In the apparatus of the present embodiment, the detection signals S1 and S3, S2 and S3 when calculating the absorbance are all the measurement results of the transmitted light having different wave numbers (wavelengths). If the measurement wavelengths are not the same, for example, a difference in emission intensity depending on the wavelength in the light source 10 and a difference in detection sensitivity depending on the wavelength in the photodetector 14 cause an error. It is desirable. Such wavelength dependence appears as, for example, the inclination of the straight line of the base portion excluding peaks near the wavenumber regions B1, B2, and B3 or the curvature of the curve in FIG. Therefore, if the state of the base portion is known in advance, the error caused by the difference in wavelength can be corrected quite appropriately.
【0033】但し、例えば光源10の発光強度の波長依
存性はその発光温度によって大きく相違することがあ
り、温度が充分に上昇して安定するまでにはかなりの時
間を要するから、温度が充分に安定していない条件下で
測定する場合には、上述したような補正によっても誤差
が充分には解消できない。そこで、このような場合に
は、次のような構成とすることができる。However, for example, the wavelength dependence of the light emission intensity of the light source 10 may greatly vary depending on the light emission temperature, and it takes a considerable time for the temperature to sufficiently rise and stabilize. When the measurement is performed under unstable conditions, the error cannot be sufficiently eliminated even by the above-described correction. Therefore, in such a case, the following configuration can be adopted.
【0034】すなわち、ピークP1、P2に重ならず、C
O2以外の物質による吸収がなく、且つ波数領域B3にも
完全には重ならないような波数領域(例えば図2中の波
数領域B4)を有する第4バンドパスフィルタを設けた
第4試料セルを追加し、この第4バンドパスフィルタに
よって選択した波長を有する光を試料ガスに透過させる
ことにより、光検出器14で検出信号S4を得る。検出
信号S3、S4は共にCO2やそれ以外の物質による吸収
を受けない透過光に対する測定結果であるが、その光の
波長が相違していることから上述したような波長依存性
の影響を受け互いに異なる値となる(勿論、同一である
場合もあり得る)。そこで、この検出信号S3及びS4か
ら、12CO2 、13CO2の各吸収波長に於けるガス濃度
ゼロに対する検出信号を推定し、この推定値と検出信号
S1、S2とから12CO2及び13CO2の吸光度を算出す
る。これにより、上記波長依存性がより正確に補正さ
れ、高い精度で12CO2と13CO2の濃度比を得ることが
できる。That is, the peaks P1 and P2 do not overlap, and C
A fourth sample cell provided with a fourth band-pass filter having a wave number region (for example, wave number region B4 in FIG. 2) that does not absorb by substances other than O 2 and does not completely overlap with wave number region B3. In addition, the light having the wavelength selected by the fourth band-pass filter is transmitted through the sample gas, and the detection signal S4 is obtained by the photodetector 14. The detection signals S3 and S4 are both measurement results for transmitted light that is not absorbed by CO 2 or other substances, but are affected by the wavelength dependence as described above because the wavelengths of the light are different. The values are different from each other (of course, they may be the same). Therefore, from the detection signals S3 and S4, a detection signal for a gas concentration of zero at each absorption wavelength of 12 CO 2 and 13 CO 2 is estimated, and from the estimated value and the detection signals S 1 and S 2, 12 CO 2 and 13 CO 2 are detected. The absorbance of CO 2 is calculated. As a result, the wavelength dependency is corrected more accurately, and the concentration ratio between 12 CO 2 and 13 CO 2 can be obtained with high accuracy.
【0035】次いで、第2発明に係る同位体ガス測定装
置の一実施例について図3及び図4を参照して説明す
る。Next, an embodiment of the isotope gas measuring apparatus according to the second invention will be described with reference to FIGS.
【0036】図3は本実施例による同位体ガス測定装置
の概略構成図、図4は図3中のフィルタ27及びチョッ
パ22の平面図である。なお、図1、図5に示した装置
と同一又は相当する構成要素については同一符号を付し
て、特に必要のない限り説明を省略する。また、この装
置では、ガス導入管15の上流側には図5の装置と同様
に三方弁等のガス切替機構が設けられており、排気管1
9にはポンプが設けられているが、図3では記載を省略
している。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the isotope gas measuring apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4 is a plan view of the filter 27 and the chopper 22 in FIG. Note that the same or corresponding components as those of the apparatus shown in FIGS. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless particularly necessary. Further, in this device, a gas switching mechanism such as a three-way valve is provided on the upstream side of the gas introduction pipe 15 similarly to the apparatus of FIG.
9 is provided with a pump, but is not shown in FIG.
【0037】本実施例の装置の特徴は、12CO2及び13
CO2を測定するために共通の試料セル26を用い、そ
の試料セル26にそれぞれ12CO2及び13CO2の吸収ピ
ーク波長を有する二本の光を交互に且つ略平行に照射す
るために、チョッパ22とフィルタ27との構造を図4
に示すようにしている点にある。すなわち、チョッパ2
2を軸22cを中心に回転させると、試料セル26の光
入射側端面にはチョッパ22の外周側の開口22aと内
周側の開口22bとが交互に相対する。フィルタ27に
於いては、上記外周側開口22aが相対する位置には上
記第1バンドパスフィルタ17aと同じ波数領域を有す
る第1バンドパスフィルタ部27aが、内周側開口22
bが相対する位置には上記第2バンドパスフィルタ17
bと同じ波数領域を有する第2バンドパスフィルタ部2
7bが設けられている。そのため、試料セル26内部に
は、12CO2の吸収ピーク波長を有する光と13CO2の吸
収ピーク波長を有する光とが交互に透過される。なお、
透過光の検出以降の処理や、試料ガスと参照ガスとの切
替え操作を含む測定手順は、上述した従来の同位体ガス
測定装置と同じであるので説明を略す。The characteristics of the apparatus of this embodiment are as follows: 12 CO 2 and 13 CO 2
In order to use a common sample cell 26 for measuring CO 2 and irradiate the sample cell 26 with two lights having absorption peak wavelengths of 12 CO 2 and 13 CO 2 respectively alternately and substantially in parallel, FIG. 4 shows the structure of the chopper 22 and the filter 27.
The point is as shown in the figure. That is, chopper 2
2 is rotated about the axis 22c, the opening 22a on the outer peripheral side and the opening 22b on the inner peripheral side of the chopper 22 alternately face each other on the light incident side end face of the sample cell 26. In the filter 27, a first band-pass filter portion 27a having the same wave number region as the first band-pass filter 17a is provided at a position facing the outer-peripheral opening 22a.
The second band pass filter 17 is located at a position where
a second band-pass filter unit 2 having the same wave number region as b
7b is provided. Therefore, light having an absorption peak wavelength of 12 CO 2 and light having an absorption peak wavelength of 13 CO 2 are alternately transmitted through the sample cell 26. In addition,
The processing after the detection of the transmitted light and the measurement procedure including the switching operation between the sample gas and the reference gas are the same as those of the above-described conventional isotope gas measuring apparatus, and therefore the description thereof is omitted.
【0038】この同位体ガス測定装置では、12CO2に
対する測定と13CO2に対する測定とで、試料セル26
に流通する試料ガスの条件(温度や成分)がほぼ同一で
ある。そのため、従来のように、光吸収による温度上昇
の影響や吸着等による成分変動の影響を受けることな
く、非常に高い精度で測定を行うことができる。In this isotope gas measuring apparatus, the measurement for 12 CO 2 and the measurement for 13 CO 2
The conditions (temperature and components) of the sample gas flowing through are almost the same. Therefore, the measurement can be performed with extremely high accuracy without being affected by a temperature rise due to light absorption or a component fluctuation due to adsorption or the like as in the related art.
【0039】なお、上記実施例は何れも単に一例に過ぎ
ず、本願特許請求項の範囲に記載の趣旨の範囲で、様々
な形態や構成に変形・修正できることは明白である。It is to be noted that each of the above embodiments is merely an example, and it is obvious that various modifications and modifications are possible within the scope of the claims described in the claims of the present application.
【図1】 第1発明の一実施例による同位体ガス測定装
置の要部の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an isotope gas measurement device according to an embodiment of the first invention.
【図2】 呼気の吸光スペクトルの一例を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing an example of an absorption spectrum of breath.
【図3】 第2発明の一実施例による同位体ガス測定装
置の要部の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a main part of an isotope gas measurement device according to an embodiment of the second invention.
【図4】 図3の同位体ガス測定装置に於けるフィルタ
及びチョッパの平面図。FIG. 4 is a plan view of a filter and a chopper in the isotope gas measurement device of FIG.
【図5】 従来の同位体ガス測定装置の要部の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of a conventional isotope gas measurement device.
10…光源 11、13…集光レンズ 12、22…チョッパ 22a…外周側開口 22b…内周側開口 22c…軸 14…光検出器 15…ガス導入管 16a…第1試料セル 16b…第2試料セル 16c…第3試料セル 17a…第1バンドパスフィルタ 17b…第2バンドパスフィルタ 17c…第3バンドパスフィルタ 18a、18b…接続管 19…排気管 20…ポンプ 26…試料セル 27…フィルタ 27a…第1バンドパスフィルタ部 27b…第2バンドパスフィルタ部 30…演算処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source 11, 13 ... Condensing lens 12, 22 ... Chopper 22a ... Outer side opening 22b ... Inner side opening 22c ... Axis 14 ... Photodetector 15 ... Gas introduction pipe 16a ... First sample cell 16b ... Second sample Cell 16c Third sample cell 17a First bandpass filter 17b Second bandpass filter 17c Third bandpass filter 18a, 18b Connection pipe 19 Exhaust pipe 20 Pump 26 Sample cell 27 Filter 27a First bandpass filter unit 27b Second bandpass filter unit 30 Arithmetic processing unit
フロントページの続き Fターム(参考) 2G057 AA01 AB02 AB06 AC03 BA01 GA04 2G059 AA01 BB01 CC04 DD12 DD13 EE01 EE12 GG07 HH01 JJ02 JJ03 JJ11 JJ24 KK01 MM01 4B029 AA07 FA03 FA12 4B063 QA01 QA18 QA19 QQ06 QQ61 QR41 QR57 QS36 QS39 QX01Continued on front page F-term (reference) 2G057 AA01 AB02 AB06 AC03 BA01 GA04 2G059 AA01 BB01 CC04 DD12 DD13 EE01 EE12 GG07 HH01 JJ02 JJ03 JJ11 JJ24 KK01 MM01 4B029 AA07 FA03 FA12 4B063 QA01 QAQ QAQ1 QAQ1QAQ1
Claims (2)
測定ガスを試料セルに導入し、12CO2及び13CO2に対
応した波長を有する光の吸光度をそれぞれ測定すること
により12CO2及び13CO2の濃度を求める同位体ガス測
定装置に於いて、 a)前記被測定ガスが内部に流通され、12CO2に対応し
た第1の波長を有する光の吸収度合を測定するための第
1の試料セルと、 b)前記被測定ガスが内部に流通され、13CO2に対応し
た第2の波長を有する光の吸収度合を測定するための第
2の試料セルと、 c)前記被測定ガスが内部に流通され、前記第1及び第2
の波長と相違し、且つ前記被測定ガスに含まれる他の物
質による吸収の影響も受けないような第3の波長を有す
る光の吸収度合を測定するための第3の試料セルと、 d)前記第1、第2及び第3の試料セルに順次、光を照射
する光線切替手段と、 e)前記第1、第2及び第3の試料セルを透過した光を検
出する光検出手段と、 f)前記第1の試料セルの透過光及び第3の試料セルの透
過光に対する前記光検出手段による検出信号から12CO
2の吸光度を算出し、第2の試料セルの透過光及び第3
の試料セルの透過光に対する前記光検出手段による検出
信号から13CO 2の吸光度を算出し、その両者の吸光度
より12CO2及び13CO2のそれぞれの濃度及び/又は両
者の濃度比を算出する演算処理手段と、 を備えることを特徴とする同位体ガス測定装置。1. Carbon dioxide12COTwoas well as13COTwoIncluding
The measurement gas is introduced into the sample cell,12COTwoas well as13COTwoTo
Measuring the absorbance of light with the corresponding wavelength
By12COTwoas well as13COTwoGas measurement to determine the concentration of
A) the gas to be measured is circulated inside,12COTwoCorresponding to
For measuring the degree of absorption of light having the first wavelength
1) a sample cell, b) the gas to be measured is circulated inside,13COTwoCorresponding to
For measuring the degree of absorption of light having the second wavelength
C) the gas to be measured is circulated therein, and the first and second cells are
Other objects that are different from the wavelength of and contained in the gas to be measured
Has a third wavelength that is not affected by absorption by quality
A third sample cell for measuring the degree of light absorption, and d) sequentially irradiating the first, second and third sample cells with light.
E) detecting light transmitted through the first, second and third sample cells.
And f) transmitting light through the first sample cell and transmitting light through the third sample cell.
From the detection signal by the light detection means for the overlight12CO
TwoOf the second sample cell and the third sample cell.
Of the transmitted light of the sample cell by the light detecting means
From the signal13CO TwoIs calculated, and the absorbance of both
Than12COTwoas well as13COTwoEach concentration and / or both
And an arithmetic processing means for calculating a concentration ratio of the isotope gas.
測定ガスを試料セルに導入し、12CO2及び13CO2に対
応した波長を有する光の吸光度をそれぞれ測定すること
により12CO2及び13CO2の濃度を求める同位体ガス測
定装置に於いて、 a)前記被測定ガスが内部に流通される筒状の試料セル
と、 b)該試料セルの一端面側からその軸方向に略平行な方向
に光を照射する光照射手段と、 c)前記試料セルの光入射側端面又は光出射側端面に設け
られ、12CO2の吸収ピークに対応した波長を選択する
第1のフィルタと、13CO2の吸収ピークに対応した波
長を選択する第2のフィルタとを並設して成る波長選択
手段と、 d)前記試料セルの光入射側端面外側に設けられ、前記光
照射手段から照射された光を前記第1及び第2のフィル
タを順番に通過するように振り分ける光分配手段と、 e)前記試料セル及び第1のフィルタを透過した光と、該
試料セル及び第2のフィルタを透過した光とを検出する
光検出手段と、 を備えることを特徴とする同位体ガス測定装置。 2. A gas to be measured containing carbon dioxide 12 CO 2 and 13 CO 2 is introduced into a sample cell, and the absorbance of light having a wavelength corresponding to 12 CO 2 and 13 CO 2 is measured to obtain 12 CO 2. In the isotope gas measuring apparatus for determining the concentration of 2 and 13 CO 2 , a) a cylindrical sample cell through which the gas to be measured flows, and b) an axial direction from one end surface side of the sample cell. A light irradiating means for irradiating light in a direction substantially parallel to c) a first means for selecting a wavelength corresponding to an absorption peak of 12 CO 2 , which is provided on a light incident side end face or a light exit side end face of the sample cell; A wavelength selecting means in which a filter and a second filter for selecting a wavelength corresponding to the absorption peak of 13 CO 2 are arranged in parallel. D) The light irradiation means is provided outside the light incident side end face of the sample cell. The light emitted from the means is passed through the first and second filters in order Light distributing means for distributing the light so as to pass through, e) light detecting means for detecting light transmitted through the sample cell and the first filter and light transmitted through the sample cell and the second filter. An isotope gas measurement device characterized by the above-mentioned.
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- 2001-05-16 JP JP2001146782A patent/JP2002340795A/en active Pending
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