JP2002350340A - Apparatus and method for measuring isotopic gas - Google Patents

Apparatus and method for measuring isotopic gas

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JP2002350340A
JP2002350340A JP2001156704A JP2001156704A JP2002350340A JP 2002350340 A JP2002350340 A JP 2002350340A JP 2001156704 A JP2001156704 A JP 2001156704A JP 2001156704 A JP2001156704 A JP 2001156704A JP 2002350340 A JP2002350340 A JP 2002350340A
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JP
Japan
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absorbance
gas
measurement
infrared light
concentration
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JP2001156704A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Nakano
博司 中野
Taisei Kinoshita
太生 木下
Junichi Kita
純一 喜多
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the deterioration of accuracy for calculating a ratio of concentration between<12> CO2 and<13> CO2 due to influence by mutual interference in absorption of the<12> CO2 and the<13> CO2 . SOLUTION: A plurality of data having three parameters of the ratio of concentration and absorbances of the<12> CO2 and the<13> CO2 are obtained by measuring reference gases that a plurality of gases having known ratios of concentration are diluted in phases. An analytical surface that an analytical curve is three-dimensionally extended in a three-dimensional space having three axes of the parameters, is formed. Data representing the analytical surface are stored in a memory 33. When a sample gas having an unknown ratio of concentration is measured, the absorbances of the<12> CO2 and<13> CO2 are found and a calculating part 32 of the ratio of concentration directly calculates the ratio of concentration δ<13> C from two absorbances by referring to the data in the memory 33. The complicated analytical curve to consider and eliminate the mutual interference does not need to be found. An error component is eliminated and the ratio of concentration can be accurately calculated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素12CO
2とこの安定同位体である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
及び測定方法に関し、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
定装置及び測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is carbon dioxide 12 CO
2 and an isotope gas measuring device and a measuring method for measuring a gas to be measured containing 13 CO 2 which is a stable isotope using a non-dispersive infrared absorption method, more specifically, using a so-called urea breath test method. The present invention relates to an isotope gas measurement device and a measurement method suitable for a breath test device for testing the presence or absence of Helicobacter pylori in the stomach of a subject.

【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
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、12CO213CO2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, the concentration of 13 CO 2 should be higher than that of a normal person without H. pylori. Can be. This is a test method called a urea breath test method.

【0004】このような検査に於いて、従来、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、干渉フィルタによる赤外光の波長選択を利用した
非分散形赤外分析法を用いた同位体ガス測定装置が使用
されている(例えば特許第2947737号公報参
照)。
In such an inspection, conventionally, 12 CO 2
In general, mass spectrometers and infrared spectrophotometers have been used for measuring the concentration of 13 CO 2 , but these devices are rather expensive and cumbersome to operate. Therefore, recently, an isotope gas measuring apparatus using a non-dispersive infrared analysis method using wavelength selection of infrared light by an interference filter has been used (for example, see Japanese Patent No. 2947737).

【0005】このような従来の同位体ガス測定装置で
は、被測定ガスに含まれる12CO2及び13CO2の濃度を
算出するために、吸光度対濃度の関係を表す検量線が利
用される。すなわち、予め、既知の濃度の12CO2を含
む標準ガスを測定した結果に基づいて12CO2の吸光度
と濃度との関係を表す検量線を作成し、これとは別に、
既知の濃度の13CO2を含む標準ガスを測定した結果に
基づいて13CO2の吸光度と濃度との関係を表す検量線
を作成しておく。そして、上記尿素を含む試薬を生体に
投与する前後の呼気を被測定ガスとして、その被測定ガ
スに含まれる12CO2及び13CO2の赤外吸光度をそれぞ
れ測定し、上記2つの検量線を用いて被測定ガス中の12
CO2の濃度と13CO2の濃度とをそれぞれ求める。そし
て、それら濃度の算出値から呼気中の12CO213CO2
との濃度比を算出するようにしている。
In such a conventional isotope gas measuring apparatus, a calibration curve representing the relationship between absorbance and concentration is used to calculate the concentrations of 12 CO 2 and 13 CO 2 contained in the gas to be measured. That is, in advance, a calibration curve representing the relationship between the absorbance and the concentration of 12 CO 2 was created based on the result of measuring a standard gas containing a known concentration of 12 CO 2 , and separately from this,
A calibration curve representing the relationship between the absorbance and the concentration of 13 CO 2 is created based on the result of measuring a standard gas containing 13 CO 2 at a known concentration. Then, using the exhaled gas before and after administering the reagent containing urea to a living body as a gas to be measured, the infrared absorbances of 12 CO 2 and 13 CO 2 contained in the gas to be measured are measured, and the two calibration curves are obtained. 12 in the gas to be measured
The concentration of CO 2 and the concentration of 13 CO 2 are determined. Then, from the calculated values of these concentrations, 12 CO 2 and 13 CO 2
Is calculated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二酸化
炭素12CO2とその安定同位体である13CO2による赤外
吸収波長は互いに近接しており(その差は約130n
m)、また同位体の存在比率は一般大気で約1.1%と
小さい。そのため、干渉フィルタを用いて12CO2及び
13CO2にそれぞれ対応した特定波長域の赤外光を抜き
出すことにより相互の干渉影響を低減するという方法で
は、13CO2の測定結果に12CO2の干渉影響が強く残る
ことが避けがたい。しかも、13CO2に対する12CO2
干渉影響は、その濃度に対して非線形に現れることが多
い。吸光度対濃度の関係を表す検量線を作成する際に
は、こうした12CO2及び13CO2相互の干渉影響を除去
することが可能であるような検量線を求める必要がある
が、上述したようにガスの濃度によって干渉影響が非線
形に変化する場合があるため、干渉影響を完全に除去で
きるような検量線を作成することは非常に困難である。
その結果、12CO2及び13CO2の吸光度からそれぞれ濃
度を計算する際に誤差が生じ、そこから計算される12
213CO2の濃度比にも誤差が生じてしまう。
However, the infrared absorption wavelengths of carbon dioxide 12 CO 2 and its stable isotope 13 CO 2 are close to each other (the difference is about 130 n).
m), and the isotope abundance ratio is as small as about 1.1% in general atmosphere. Therefore, using an interference filter, 12 CO 2 and
With the method of reducing the mutual interference effect by extracting the infrared light of the specific wavelength range corresponding to each of 13 CO 2 , it is inevitable that the interference effect of 12 CO 2 remains strongly in the measurement result of 13 CO 2 . Moreover, the interference effect of 12 CO 2 for 13 CO 2 is often appear non-linearly with its concentration. When preparing a calibration curve representing the relationship between absorbance and concentration, it is necessary to find a calibration curve that can eliminate the influence of interference between 12 CO 2 and 13 CO 2 as described above. In some cases, the influence of interference varies nonlinearly depending on the gas concentration, and it is very difficult to create a calibration curve that can completely eliminate the influence of interference.
As a result, 12 error occurs CO 2 and the absorbance of 13 CO 2 in calculating the density, respectively, 12 C, which is calculated therefrom
Errors also occur in the concentration ratio between O 2 and 13 CO 2 .

【0007】このように従来の方法では、吸光度をいく
ら精度よく測定しても検量線を利用して濃度を算出する
過程で誤差が生じてしまい、ピロリ菌の有無の判定を行
う際に不確定な判定を行わざるを得ない状況が生じると
いう問題がある。本発明はこのような点に鑑みて成され
たものであり、その主たる目的とするところは、12CO
213CO2との吸収波長が近接していることに起因する
干渉影響を排除して、 12CO213CO2の濃度比を高い
精度で算出することができる同位体ガス測定装置及び測
定方法を提供することにある。
As described above, in the conventional method, the absorbance is increased.
Calculate the concentration using the calibration curve even when measuring with high accuracy
An error occurred during the process, and the presence or absence of H. pylori was determined.
When a situation arises in which an indeterminate decision must be made when
There is a problem. The present invention has been made in view of such a point.
The main purpose is to12CO
TwoWhen13COTwoDue to close absorption wavelengths
Eliminate interference effects, 12COTwoWhen13COTwoHigh concentration ratio of
Isotope gas measurement device and
It is to provide a setting method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る同位体ガス測定装置は、被測定
ガスを内部に流通させる測定セルと、該測定セルに赤外
光を照射する光源と、前記測定セルを透過した赤外光を
受光する検出器とを具備し、二酸化炭素12CO 2及びそ
の安定同位体である13CO2を含む被測定ガスを前記測
定セルに導入し、 12CO2及び13CO2にそれぞれ対応し
た波長を有する赤外光の吸光度を測定する同位体ガス測
定装置に於いて、a)12CO213CO2の濃度比が既知で
ある複数の標準ガスに対する測定結果に基づいて作成さ
れる、12CO213CO2の濃度比、12CO2の吸光度、
及び13CO2の吸光度をパラメータとする3次元空間内
の検量面を表すデータを格納しておく記憶手段と、b)12
CO213CO2の濃度比が未知である被測定ガスを測定
セルに導入して、 12CO2及び13CO2にそれぞれ対応し
た波長を有する赤外光の吸光度を測定する吸光度測定手
段と、 c)前記記憶手段に格納されている検量面を表すデータを
参照して、前記吸光度測定手段により得られた12CO2
及び13CO2の吸光度から前記未知の濃度比を算出する
濃度比算出手段と、 を備えることを特徴としている。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
The isotope gas measuring device according to the present invention made in
A measuring cell through which gas flows, and an infrared
A light source for irradiating light, and infrared light transmitted through the measurement cell.
And a detector for receiving light.12CO TwoAnd that
Is a stable isotope of13COTwoThe measured gas containing
Introduced to the fixed cell, 12COTwoas well as13COTwoCorresponding to each
Gas measurement to measure the absorbance of infrared light with different wavelengths
A) in the setting device12COTwoWhen13COTwoThe concentration ratio of
Created based on the measurement results for several standard gases
The12COTwoWhen13COTwoConcentration ratio of12COTwoAbsorbance,
as well as13COTwoIn a three-dimensional space with the absorbance of
Storage means for storing data representing the calibration plane of b)12
COTwoWhen13COTwoMeasured gas whose concentration ratio is unknown
Into the cell, 12COTwoas well as13COTwoCorresponding to each
For measuring the absorbance of infrared light having different wavelengths
And c) data representing the calibration surface stored in the storage means.
By reference, obtained by the absorbance measurement means12COTwo
as well as13COTwoCalculate the unknown concentration ratio from the absorbance of
And a concentration ratio calculating means.

【0009】また、上記課題を解決するために成された
本発明に係る同位体ガス測定方法は、被測定ガスを内部
に流通させる測定セルと、該測定セルに赤外光を照射す
る光源と、前記測定セルを透過した赤外光を受光する検
出器とを具備し、二酸化炭素 12CO2及びその安定同位
体である13CO2を含む被測定ガスを前記測定セルに導
入し、12CO2及び13CO2にそれぞれ対応した波長を有
する赤外光の吸光度を測定する同位体ガス測定装置を用
いて、12CO213CO2の濃度比が未知である被測定ガ
スの該濃度比を求めるための測定方法であって、 a)12CO213CO2の濃度比が既知である複数種類の標
準ガスを測定セルに導入して、12CO2及び13CO2にそ
れぞれ対応した波長を有する赤外光の吸光度を測定し、
その測定結果に基づいて12CO213CO2の濃度比、12
CO2の吸光度、及び13CO2の吸光度をパラメータとす
る3次元空間内の検量面を作成して、該検量面を表すデ
ータを保持しておく検量面作成ステップと、 b)12CO213CO2の濃度比が未知である被測定ガスを
測定セルに導入して、 12CO2及び13CO2にそれぞれ対
応した波長を有する赤外光の吸光度を測定する吸光度測
定ステップと、 c)前記検量面を表すデータを参照することにより、前記
吸光度測定手段により得られた12CO2及び13CO2の吸
光度から前記未知の濃度比を算出する濃度比算出ステッ
プと、 を含むことを特徴としている。
Further, the present invention has been made to solve the above problems.
The method for measuring an isotope gas according to the present invention includes the steps of:
And irradiating the measurement cell with infrared light
A light source that receives infrared light transmitted through the measurement cell.
And a carbon dioxide 12COTwoAnd its stable isotope
Body13COTwoTo be measured into the measuring cell
Enter12COTwoas well as13COTwoHave wavelengths corresponding to
Using an isotope gas measuring device to measure the absorbance of infrared light
And12COTwoWhen13COTwoThe gas to be measured whose concentration ratio is unknown
A method for determining the concentration ratio of12COTwoWhen13COTwoOf several types with known concentration ratios
Introduce the reference gas into the measuring cell,12COTwoas well as13COTwoNiso
Measure the absorbance of infrared light having the corresponding wavelength,
Based on the measurement results12COTwoWhen13COTwoConcentration ratio of12
COTwoAbsorbance, and13COTwoThe absorbance of
A calibration surface in a three-dimensional space is created, and data representing the calibration surface is created.
Calibration surface creation step to retain data, b)12COTwoWhen13COTwoGas to be measured whose concentration ratio is unknown
Introduce into the measuring cell, 12COTwoas well as13COTwoTo each
Absorbance measurement to measure the absorbance of infrared light having a corresponding wavelength
C) by referring to data representing the calibration surface,
Obtained by means of absorbance measurement12COTwoas well as13COTwoSucking
A density ratio calculation step for calculating the unknown density ratio from the luminous intensity.
And is characterized by including.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態、及び効果】例えばピロリ菌の有無
の検査のための尿素呼気試験法等に用いられる同位体ガ
ス測定装置では、被測定ガス(呼気)中に含まれる12
2及び13CO2のそれぞれの濃度は不要であって、求め
たいのは12CO213COの濃度比である。そこで、
本発明に係る同位体ガス測定装置及び測定方法では、従
来のように12CO 2及び13CO2の吸光度を測定したあと
に、各吸光度からそれぞれ吸光度対濃度の検量線を参照
して12CO2及び13CO2の濃度を算出し、それから更に
12CO21 3CO2との濃度比を求めるという2段階の行
程を経るのではなく、12CO2の吸光度及び13CO2の吸
光度から直接的に12CO213CO2の濃度比を算出す
る。そのために、12CO213CO2の濃度比、12CO2
の吸光度、及び13CO2の吸光度をパラメータとする3
次元空間内の検量面を利用する。ここで言う「検量面」
とは従来の2次元平面内に描かれていた検量線を3次元
空間に拡張した概念である。
Embodiments and effects of the present invention For example, the presence or absence of H. pylori
Gas used in the urea breath test, etc.
Measurement device, it is contained in the gas to be measured (exhaled air)12C
OTwoas well as13COTwoAre not required,
I want to12COTwoWhen13CO2Is the concentration ratio. Therefore,
In the isotope gas measuring device and measuring method according to the present invention,
As if12CO Twoas well as13COTwoAfter measuring the absorbance of
Refer to the absorbance vs. concentration calibration curve from each absorbance
do it12COTwoas well as13COTwoCalculate the concentration of
12COTwoWhen1 ThreeCOTwoTwo-stage line to find the concentration ratio with
Instead of going through12COTwoAbsorbance and13COTwoSucking
Directly from luminosity12COTwoWhen13COTwoCalculate the concentration ratio of
You. for that reason,12COTwoWhen13COTwoConcentration ratio of12COTwo
Absorbance, and13COTwoWith absorbance of 3 as a parameter
Use the calibration surface in the dimensional space. "Calibration surface" here
Is a three-dimensional calibration curve drawn in a conventional two-dimensional plane.
This is a concept extended to space.

【0011】このような検量面を作成するために、12
213CO2の濃度比が既知である複数のガスを複数段
階に希釈して(このとき上記濃度比は不変である)得ら
れる複種類の標準ガスを測定して、各標準ガスに於ける
12CO2の吸光度と13CO2の吸光度とを算出する。これ
により、12CO213CO2の濃度比、12CO2の吸光
度、及び13CO2の吸光度の3つのパラメータを有する
データが複数得られるから、その3つのパラメータを互
いに直交する軸とした3次元空間内にこれらデータを配
置し、そのデータ間を補間するような検量面を作成す
る。上記記憶手段には、この検量面を表すデータとし
て、例えば計算式や、2つの吸光度を入力とし出力とし
て濃度比を得るテーブルを格納しておけばよい。
In order to create such a calibration surface, 12 C
A plurality of standard gases obtained by diluting a plurality of gases having known concentration ratios of O 2 and 13 CO 2 in a plurality of stages (the concentration ratio is unchanged at this time) are measured, and each standard gas is measured. In
The absorbance of 12 CO 2 and the absorbance of 13 CO 2 are calculated. As a result, a plurality of data having three parameters of the concentration ratio of 12 CO 2 to 13 CO 2 , the absorbance of 12 CO 2 , and the absorbance of 13 CO 2 are obtained, and the three parameters are set as axes orthogonal to each other. These data are arranged in a three-dimensional space, and a calibration surface for interpolating between the data is created. The storage means may store, as data representing the calibration surface, for example, a calculation formula or a table for obtaining two absorbances as inputs and obtaining a concentration ratio as an output.

【0012】上記検量面は12CO213CO2との両方が
含まれる標準ガスを測定した結果に基づいて作成されて
いるから、検量面を構成するパラメータである12CO2
及び1 3CO2の吸光度には相互の干渉の影響が含まれて
いる(但し、実際には12CO2に対する13CO2の干渉は
殆ど無視でき、13CO2に対する12CO2の干渉のみが問
題である)。したがって、従来のように、検量線を作成
する際に12CO213CO2との相互の干渉影響を考慮し
た上でその影響を除去し得るように検量線を作成すると
いった面倒な手間は不要であり、被測定ガス中の12CO
2及び13CO2の吸光度から濃度比を算出する際に上記相
互の干渉影響に起因する誤差は殆ど生じない。
Since the calibration surface is prepared based on the result of measuring a standard gas containing both 12 CO 2 and 13 CO 2 , the parameter 12 CO 2 , which constitutes the calibration surface, is used.
And the 1 3 CO 2 absorbance includes the influence of mutual interference (however, the actual interference 13 CO 2 for 12 CO 2 in the most negligible, only the interference of 12 CO 2 for 13 CO 2 Is a problem). Therefore, as in the past, when creating a calibration curve, it is necessary to consider the mutual interference effect between 12 CO 2 and 13 CO 2 and to create a calibration curve so as to eliminate the influence. Not required, 12 CO in gas to be measured
When calculating the concentration ratio from the absorbances of 2 and 13 CO 2 , little error occurs due to the mutual interference effect.

【0013】このため、本発明に係る同位体ガス測定装
置及び測定方法によれば、被測定ガスに含まれる12CO
213CO2の濃度比を従来よりも正確に得ることができ
るので、この装置及び方法を呼気検査装置に適用すれ
ば、被検者がピロリ菌を保有しているか否かをより正確
に判定することが可能となる。
Therefore, according to the isotope gas measuring apparatus and the measuring method according to the present invention, 12 CO contained in the gas to be measured is contained.
Since the concentration ratio of 2 to 13 CO 2 can be obtained more accurately than in the past, if this device and method are applied to a breath test device, it can be more accurately determined whether or not the subject has H. pylori. It is possible to make a determination.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明に係る同位体ガス測定装置を用
いた呼気検査装置の一実施例について図面を参照して説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a breath test apparatus using an isotope gas measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本実施例による呼気検査装置の概略
構成図である。この装置のガス流路系は、試料ガスと参
照ガスとを切り替えてガス導入管21へと流すべく、第
1、第2バルブ23、24を備える流路切替部22と、
短いセル長を有する第1測定セル14と、長いセル長を
有する第2測定セル17と、第1、第2測定セル14、
17を連結する連結管20と、第2測定セル17の一端
部近傍に接続された排気管25と、排気管25上に設け
られたポンプ26及び流量センサ27とを含んで構成さ
れる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a breath test apparatus according to this embodiment. The gas flow path system of the apparatus includes a flow path switching unit 22 including first and second valves 23 and 24 for switching between the sample gas and the reference gas and flowing the gas to the gas introduction pipe 21;
A first measurement cell 14 having a short cell length, a second measurement cell 17 having a long cell length, and first and second measurement cells 14,
17, an exhaust pipe 25 connected near one end of the second measurement cell 17, and a pump 26 and a flow sensor 27 provided on the exhaust pipe 25.

【0016】第1測定セル14と第2測定セル17とは
何れも略円筒形状を有し、両者の中心軸がほぼ一致する
ように、且つ対向する端面の間が所定距離離れるように
配置されている。その間隙の中央には両側方に赤外光を
放射する光源10と、該光源10を挟んで両側にモータ
13により同軸で回転されるチョッパ11、12が設け
られている。光源10は例えばセラミック製のヒータを
用いることができる。チョッパ11、12はそれぞれ所
定位置に開口を有しており、回転に伴って赤外光を断続
的に両測定セル14、17に照射する。第1測定セル1
4及び第2測定セル17の反対側端面には、それぞれ12
CO2 及び13CO2による吸収波長を有する赤外光を選
択的に通過させるために、中心波長が4250nm及び
4415nmである帯域通過型の第1干渉フィルタ15
及び第2干渉フィルタ18が取り付けられ、更にその外
側には第1検出器16及び第2検出器19が設置されて
いる。第1、第2検出器16、19としてはPbSeを
受光素子とする検出器を用いているが、そのほかの例え
ば焦電形検出器などでもよい。この第1、第2検出器1
6、19は、検出感度を一定に維持するために図示しな
い温調手段によって約−20℃に維持される。また、第
1、第2干渉フィルタ15、18は赤外光の照射による
温度上昇によって波長通過特性が変化することを防止す
るために、図示しない温調手段によって約25℃に維持
されるようになっている。
Each of the first measuring cell 14 and the second measuring cell 17 has a substantially cylindrical shape, and is arranged so that the central axes of the two are substantially coincident with each other and a predetermined distance is provided between opposing end faces. ing. At the center of the gap, a light source 10 that emits infrared light on both sides and choppers 11 and 12 that are coaxially rotated by a motor 13 on both sides of the light source 10 are provided. As the light source 10, for example, a ceramic heater can be used. Each of the choppers 11 and 12 has an opening at a predetermined position, and irradiates the measuring cells 14 and 17 with infrared light intermittently as the chopper rotates. First measurement cell 1
On the opposite end faces of the fourth and second measuring cells 17, 12
In order to selectively pass infrared light having an absorption wavelength of CO 2 and 13 CO 2 , a band-pass first interference filter 15 having center wavelengths of 4250 nm and 4415 nm is used.
And a second interference filter 18 are attached, and further outside, a first detector 16 and a second detector 19 are installed. As the first and second detectors 16 and 19, detectors using PbSe as light receiving elements are used, but other detectors such as a pyroelectric detector may be used. The first and second detectors 1
6 and 19 are maintained at about −20 ° C. by a temperature control unit (not shown) in order to keep the detection sensitivity constant. The first and second interference filters 15 and 18 are maintained at about 25 ° C. by a temperature control unit (not shown) in order to prevent a change in wavelength transmission characteristics due to a temperature rise due to irradiation of infrared light. Has become.

【0017】第1、第2検出器16、19の検出出力は
共に演算処理部30に入力される。演算処理部30はそ
の機能として、吸光度算出部31、濃度比算出部32及
び検量面メモリ33を含み、上記検出出力をアナログ/
デジタル変換したあとに後述のような演算処理を行うこ
とによって12CO213CO2の濃度比を算出する。一
方、制御部40は本装置の各部の動作を制御する。
The detection outputs of the first and second detectors 16 and 19 are both input to an arithmetic processing unit 30. The arithmetic processing unit 30 includes, as its functions, an absorbance calculation unit 31, a concentration ratio calculation unit 32, and a calibration surface memory 33.
After the digital conversion, a calculation process described later is performed to calculate the concentration ratio between 12 CO 2 and 13 CO 2 . On the other hand, the control unit 40 controls the operation of each unit of the present apparatus.

【0018】本実施例の装置では、第1測定セル14の
セル長は25mm、第2測定セル17のセル長は250
mmである。このように両測定セル14、17のセル長
を大きく相違したものとしているのは、対象とする二酸
化炭素の濃度が大きく異なるため、その両者の吸収によ
る光の減衰の影響を同程度に合わせ、検出器16、19
の入力対出力特性の線形性が良好な範囲で動作するよう
にするためである。
In the apparatus of this embodiment, the first measuring cell 14 has a cell length of 25 mm, and the second measuring cell 17 has a cell length of 250 mm.
mm. The reason why the cell lengths of the two measurement cells 14 and 17 are greatly different in this way is that the concentration of the target carbon dioxide is greatly different, so that the effects of light attenuation due to the absorption of the two are adjusted to the same degree. Detectors 16, 19
The reason is that the linearity of the input-to-output characteristic of the above is operated within a favorable range.

【0019】本装置では、濃度比が既知である標準ガス
を測定し、その測定結果に基づいて検量面を作成してそ
の検量面を表すデータを検量面メモリ33に格納してお
く。その際の処理手順を図3のフローチャートに示す。
標準ガスとしては、12CO213CO2の濃度比が既知で
ある複数のガスをそれぞれ段階的に希釈したものを使用
する。
In the present apparatus, a standard gas having a known concentration ratio is measured, a calibration surface is created based on the measurement result, and data representing the calibration surface is stored in the calibration surface memory 33. The processing procedure at that time is shown in the flowchart of FIG.
As the standard gas, a gas obtained by serially diluting a plurality of gases whose concentration ratios of 12 CO 2 and 13 CO 2 are known is used.

【0020】(i)参照ガスの測定 まず、参照ガス(ゼロガス)の測定を実行する(ステッ
プS1)。参照ガスは例えば二酸化炭素CO2を除去し
た大気を利用することができる。すなわち、流路切替部
22による流路の切替えとポンプ26の作動により、参
照ガスをガス導入管21を介して第1、第2測定セル1
4、17に導入する。参照ガスは第1、第2測定セル1
4、17内部に拡散して充満し、排気管25を通って外
部へと排出される。
(I) Measurement of reference gas First, measurement of a reference gas (zero gas) is executed (step S1). As the reference gas, for example, the air from which carbon dioxide CO 2 has been removed can be used. That is, the switching of the flow path by the flow path switching unit 22 and the operation of the pump 26 cause the reference gas to flow through the first and second measurement cells 1 through the gas introduction pipe 21.
4 and 17 are introduced. The reference gas is the first and second measurement cells 1
4, 17 are diffused and filled inside, and discharged through the exhaust pipe 25 to the outside.

【0021】光源10から両側方へ放射された赤外光は
それぞれチョッパ11、12で断続され(例えばその断
続周波数は約700Hzとする)、断続光は第1、第2
測定セル14、17内部に充満したCO2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第1、第2
干渉フィルタ15、18に到達する。そして第1及び第
2干渉フィルタ14、17によりそれぞれ上記特定波長
域の光のみが抜き出され、第1及び第2検出器16、1
9に導入される。この赤外透過光は断続したものである
から、第1及び第2検出器16、19は、光通過時の受
光強度に応じた受光信号と遮光時の受光強度に応じた受
光信号(つまり暗電流信号や外光による受光信号)とを
上記断続周期に応じて交互に出力する。
The infrared light emitted from the light source 10 to both sides is intermittently transmitted by the choppers 11 and 12 (for example, the intermittent frequency is set to about 700 Hz).
After passing through the atmosphere that does not contain CO 2 filled inside the measurement cells 14 and 17 and receiving appropriate absorption, the first and second
The light reaches the interference filters 15 and 18. Then, only the light of the specific wavelength range is extracted by the first and second interference filters 14 and 17, respectively, and the first and second detectors 16 and 1 are extracted.
9 is introduced. Since the infrared transmitted light is intermittent, the first and second detectors 16 and 19 receive the light receiving signal corresponding to the light receiving intensity when light passes and the light receiving signal corresponding to the light receiving intensity when light is blocked (that is, dark light). A current signal and a light receiving signal due to external light) are alternately output in accordance with the above-mentioned intermittent cycle.

【0022】演算処理部30にあって吸光度算出部31
は、この第1及び第2検出器16、19からの検出信号
を受けるとともに断続周期に同期するタイミング信号を
制御部40から受け、同期整流により所定時間の間のそ
れぞれの検出信号を積算する。このとき、第1及び第2
検出器16、19に対応する測定値(信号積算値)R12
及びR13は、参照ガスに対する値として一旦内部に記憶
される(ステップS2)。
In the arithmetic processing section 30, the absorbance calculating section 31
Receives the detection signals from the first and second detectors 16 and 19, receives a timing signal synchronized with the intermittent cycle from the control unit 40, and integrates the respective detection signals for a predetermined time by synchronous rectification. At this time, the first and second
Measurement value (signal integrated value) R12 corresponding to detectors 16 and 19
And R13 are temporarily stored internally as values for the reference gas (step S2).

【0023】(ii)試料ガス(標準ガス)の測定 次に、測定対象である標準ガスの測定を実行する(ステ
ップS4)。すなわち、流路切替部22による流路の切
替えとポンプ26の作動により、12CO213CO2の濃
度比が既知である標準ガスが、ガス導入管21を介して
第1、第2測定セル14、17に導入される。そして第
1、第2測定セル14、17内部に拡散して充満し、排
気管25を通って外部へと排出される。光源10及びチ
ョッパ11、12は上記参照ガス測定時と同様に駆動さ
れ、このときに第1及び第2検出器16、19で検出さ
れた信号は吸光度算出部31において同様に積算処理さ
れる。標準ガス測定時には、光源10から発した赤外光
は標準ガスに含まれるCO2による強い吸収を受ける。
第1干渉フィルタ15では12CO2による吸収波長近傍
のみが抜き出されるから、第1検出器16では12CO2
のみによる吸収の影響を受けた赤外光が検出される。一
方、第2干渉フィルタ18では13CO2による吸収波長
のみが抜き出されるから、第2検出器19では13CO2
のみによる吸収の影響を受けた赤外光が検出される。こ
のとき、第1及び第2検出器16、19に対応した測定
値(信号積算値)をS12及びS13とする(ステップS
4)。
(Ii) Measurement of sample gas (standard gas) Next, measurement of the standard gas to be measured is executed (step S4). That is, by the switching of the flow path by the flow path switching unit 22 and the operation of the pump 26, the standard gas having a known concentration ratio of 12 CO 2 and 13 CO 2 is supplied to the first and second measurement via the gas introduction pipe 21. The cells are introduced into cells 14 and 17. Then, they are diffused and filled in the first and second measurement cells 14 and 17, and discharged through the exhaust pipe 25 to the outside. The light source 10 and the choppers 11 and 12 are driven in the same manner as in the measurement of the reference gas. At this time, the signals detected by the first and second detectors 16 and 19 are integrated in the absorbance calculator 31 in the same manner. When measuring the standard gas, the infrared light emitted from the light source 10 is strongly absorbed by CO 2 contained in the standard gas.
Since the first interference filter 15 extracts only the vicinity of the absorption wavelength of 12 CO 2 , the first detector 16 extracts 12 CO 2
Only the infrared light affected by the absorption due to absorption is detected. On the other hand, since only the absorption wavelength is extracted by 13 CO 2 in the second interference filter 18, 13 in the second detector 19 CO 2
Only the infrared light affected by the absorption due to absorption is detected. At this time, the measured values (signal integrated values) corresponding to the first and second detectors 16 and 19 are S12 and S13 (step S12).
4).

【0024】更に、吸光度算出部31では、上述した測
定値R12、R13、S12、S13から12CO2の吸光度A1
2、及び13CO2の吸光度A13を次式に基づいて求める
(ステップS5)。 A12=−ln(S12/R12) A13=−ln(S13/R13) これにより、12CO213CO2の濃度比に対応して、12
CO2の吸光度A12及び13CO2の吸光度A13が得られる
(ステップS6)。
Further, the absorbance calculator 31 calculates the absorbance A1 of 12 CO 2 from the measured values R12, R13, S12 and S13.
2, and it obtains the 13 CO 2 absorbance A13 based on the following equation (step S5). A12 = -ln (S12 / R12) A13 = -ln (S13 / R13) Thus, in response to the concentration ratio of 12 CO 2 and 13 CO 2, 12
Absorbance A12 and 13 CO 2 absorbance A13 of CO 2 is obtained (step S6).

【0025】用意した全ての標準ガスに対する測定が終
了していない場合には(ステップS7で「N」)ステッ
プS3へと戻り、12CO213CO2の濃度比が上記と同
一であるガスを異なる希釈度でもって希釈した複数の標
準ガスに対して上述した測定を繰り返し行い、更に、12
CO213CO2の濃度比が相違するガスを複数段階に希
釈して作成した標準ガスに対しても同様の測定を繰り返
し行う。そして、その結果得られた、12CO213CO2
の濃度比δ13C、12CO2の吸光度A12、及び1 3CO2
吸光度A13の3つのパラメータを1組とする点を、それ
らパラメータをそれぞれ軸とする3次元空間上に配置す
ることによって描かれる検量面を作成する(ステップS
8)。なお、濃度比δ13Cは次式で求まる値である。 δ13C(単位:パーミル)=〔 (試料ガス中の13CO2
濃度/試料ガス中の 12CO2濃度)− (国際標準物質の
13CO2濃度/国際標準物質の12CO2濃度)〕/(国際
標準物質の13CO2濃度/国際標準物質の12CO2濃度)
×1000
Measurements for all prepared standard gases are completed.
If not completed ("N" in step S7),
Return to step S3,12COTwoWhen13COTwoIs the same as above.
Multiple targets diluted with one gas at different dilutions
Repeat the above measurement for the reference gas, further,12
COTwoWhen13COTwoGases with different concentration ratios
Repeat the same measurement for the standard gas
And do it. And the resulting,12COTwoWhen13COTwo
Concentration ratio δ13C,12COTwoAbsorbance A12, and1 ThreeCOTwoof
The point that three parameters of absorbance A13 are set as one set
Are arranged in a three-dimensional space with parameters as axes.
(Step S)
8). Note that the concentration ratio δ13C is a value determined by the following equation. δ13C (unit: per mil) = [((in sample gas)13COTwo
Concentration / in sample gas 12COTwoConcentration)-(of international reference material
13COTwoConcentration / International reference material12COTwoConcentration)] / (international
Reference material13COTwoConcentration / International reference material12COTwoconcentration)
× 1000

【0026】図2は上記測定によって得られたデータを
3次元空間内に記したものである。このように測定デー
タは離散的なものであるが、この測定データに基づいて
その測定データを補間した検量面を作成し、実際には、
その検量面を表す計算式、又はその検量面上に乗るデー
タ群(δ13C、A12、A13の組)を求めて、これを検量
面メモリ33に格納しておく(ステップS9)。したが
って、検量面メモリ33に計算式が格納されている場合
に、濃度比算出部32は、吸光度算出部31から与えら
れる12CO2の吸光度、及び13CO2の吸光度を上記計算
式に適用することによって濃度比δ13Cを算出すること
ができる。また、検量面メモリ33に検量面上に乗るデ
ータ群が格納されている場合には、濃度比算出部32
は、吸光度算出部31から与えられる12CO2の吸光
度、及び13CO2の吸光度を検量面メモリ33に入力
し、それに応じて検量面メモリ33から出力される濃度
比δ13Cを算出結果とすることができる。
FIG. 2 shows data obtained by the above measurement in a three-dimensional space. As described above, the measurement data is discrete, but a calibration surface is created by interpolating the measurement data based on the measurement data.
A calculation formula representing the calibration surface or a data group (a set of δ 13 C, A12, A13) on the calibration surface is obtained and stored in the calibration surface memory 33 (step S9). Therefore, when a calculation formula is stored in the calibration surface memory 33, the concentration ratio calculation unit 32 applies the absorbance of 12 CO 2 and the absorbance of 13 CO 2 given from the absorbance calculation unit 31 to the above calculation formula. Thus, the concentration ratio δ 13 C can be calculated. When the data group on the calibration surface is stored in the calibration surface memory 33, the concentration ratio calculation unit 32
Input the absorbance of 12 CO 2 and the absorbance of 13 CO 2 given from the absorbance calculation unit 31 to the calibration surface memory 33, and calculate the concentration ratio δ 13 C output from the calibration surface memory 33 according to the calculation result. can do.

【0027】上述したように12CO2の吸収波長と13
2の吸収波長とは近接しており、干渉フィルタによっ
て両成分の吸収波長域を完全に分離することは困難であ
る。そのため、12CO213CO2とを共に含むガスを測
定した場合には相互に他方の成分による吸収の影響を受
ける。但し、13CO2の存在比率は12CO2の約1%程度
であるため、12CO2に対する13CO2の干渉の影響はご
く僅かで無視できる程度であるのに対し、13CO2に対
する12CO2の干渉の影響は大きいから、後者のみが実
質的に現れる影響である。上記検量面を構成するための
或る1点の測定データに於ける12CO213CO2の吸光
度は、12CO213CO2の両者を含む標準ガスを測定し
た結果であるから、それら吸光度には上記のような相互
の干渉の影響が含まれることになる。
As described above, the absorption wavelength of 12 CO 2 and 13 C
Since it is close to the absorption wavelength of O 2 , it is difficult to completely separate the absorption wavelength ranges of both components by the interference filter. Therefore, when a gas containing both 12 CO 2 and 13 CO 2 is measured, they are mutually affected by absorption by the other component. However, 13 because existence ratio of CO 2 is about 1% of the 12 CO 2, whereas the influence of the 13 CO 2 of interference to 12 CO 2 is negligible negligible, 12 for 13 CO 2 Since the influence of the CO 2 interference is large, only the latter is an effect that appears substantially. Since the absorbance of 12 CO 2 and 13 CO 2 at one point of measurement data for constituting the above calibration surface is a result of measuring a standard gas containing both 12 CO 2 and 13 CO 2 , These absorbances include the influence of the mutual interference as described above.

【0028】なお、上述したような検量面の作成作業
は、未知試料ガスの測定を行うユーザ自身が行うように
してもよいが、通常は、この装置を製造するメーカが出
荷前に装置の調整工程の中の作業の1つとして実行し、
その結果得られる検量面を表すデータを不揮発性のメモ
リである検量面メモリ33に格納しておくようにすると
便利である。もちろん、光源10、干渉フィルタ15、
18、検出器16、19等を交換した場合には検量面が
変更になる可能性があるから、出荷後でも所定の操作を
行うことによって検量面メモリ33に格納されているデ
ータをそのときの装置の状態に適合するように書き換え
る機能を持たせてもよい。
Note that the above-described operation of creating the calibration surface may be performed by the user who measures the unknown sample gas, but usually, the manufacturer of the device adjusts the device before shipment. Execute as one of the operations in the process,
It is convenient to store the data representing the calibration plane obtained as a result in the calibration plane memory 33 which is a nonvolatile memory. Of course, the light source 10, the interference filter 15,
Since the calibration surface may be changed when the detectors 18 and the detectors 16 and 19 are replaced, the data stored in the calibration surface memory 33 can be changed by performing a predetermined operation even after shipment. A function of rewriting to match the state of the device may be provided.

【0029】上記装置を利用して、12CO213CO2
濃度比が未知である試料ガス(呼気)を測定する場合に
は次のようにする。すなわち、上述した手順と同様に、
CO 2を含まない参照ガスをまず測定し、このとき第1
及び第2検出器16、19に対応した測定値(信号積算
値)を参照ガスに対する値として一旦記憶する。そのあ
と、今度は試料ガスを第1、第2測定セル14、17に
導入して、この試料ガス中の12CO2及び13CO2による
吸収を受けた赤外光を第1、第2検出器16、19で検
出し、それによる測定値と先に取得した測定値とから12
CO2及び13CO2の吸光度をそれぞれを求める。そし
て、濃度比算出部32は検量面メモリ33に格納してい
る検量面を表すデータを参照して、12CO2及び13CO2
の吸光度から濃度比δ13Cを算出する。
Using the above device,12COTwoWhen13COTwoof
When measuring sample gas (exhaled air) whose concentration ratio is unknown
Is as follows. That is, similar to the procedure described above,
CO TwoFirst, a reference gas not containing
And the measured values (signal integration) corresponding to the second detectors 16 and 19
Is temporarily stored as a value for the reference gas. Uh
This time, the sample gas is supplied to the first and second measurement cells 14 and 17.
Introduce the sample gas12COTwoas well as13COTwoby
The absorbed infrared light is detected by the first and second detectors 16 and 19.
From the measured value and the previously obtained measured value12
COTwoas well as13COTwoThe absorbance of each is determined. Soshi
Therefore, the concentration ratio calculation unit 32 stores the data in the calibration surface memory 33.
Referring to the data representing the calibration surface12COTwoas well as13COTwo
From the absorbance of the concentration ratio δ13Calculate C.

【0030】ここで測定された12CO2及び13CO2の吸
光度は、当然、上述したような相互の干渉の影響を含ん
でいる。一方、検量面を構成する2つの吸光度もそのよ
うな相互の干渉の影響を含んでいるから、測定によって
得られた吸光度を検量面に照らして濃度比を算出すれ
ば、そうした相互の干渉の影響は濃度比の算出結果には
現れない。すなわち、高い精度で濃度比を得ることがで
きる。
The measured absorbances of 12 CO 2 and 13 CO 2 naturally include the influence of mutual interference as described above. On the other hand, since the two absorbances that constitute the calibration surface also include such an influence of mutual interference, if the absorbance obtained by the measurement is illuminated on the calibration surface to calculate the concentration ratio, the influence of such mutual interference is obtained. Does not appear in the calculation result of the concentration ratio. That is, the concentration ratio can be obtained with high accuracy.

【0031】13Cで指標した試薬(尿素)を被検者に投
与する前後で、本実施例の呼気検査装置により、それぞ
れ該被検者の呼気に対する濃度比δ13Cを測定し、その
差(減少率)Δ13Cを計算する。一般に、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。これにより、被検者がピロリ菌を保
有しているか否かを判別することができる。
[0031] 13 C with indicators to the reagent (urea) before and after administration to the subject, the breath test device of the present embodiment, respectively measuring the concentration ratio [delta] 13 C for breath該被examiner, the difference Calculate (decrease rate) Δ 13 C. It is generally said that this value increases by 2.5 (permil) or more when infected with H. pylori. This makes it possible to determine whether or not the subject has H. pylori.

【0032】なお、本発明を適用可能な同位体ガス測定
装置は上記記載の構成に限定されるものでないことは当
然である。すなわち、12CO213CO2の吸収による赤
外光の吸光度をそれぞれ測定するものであればよく、測
定セルの構成などは様々な形態に変形することができ
る。また、機械的なチョッパを利用する代わりに、光源
の点滅駆動により赤外光を断続的に照射するものでもよ
い。それ以外の点に於いても、本発明の趣旨の範囲で適
宜変更や修正を行えることは明らかである。
The isotope gas measuring apparatus to which the present invention can be applied is not limited to the above-described configuration. That is, it is only necessary to measure the absorbance of infrared light due to the absorption of 12 CO 2 and 13 CO 2 , and the configuration of the measurement cell can be modified into various forms. Further, instead of using a mechanical chopper, a device that emits infrared light intermittently by blinking a light source may be used. Obviously, other changes and modifications can be made within the spirit of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の同位体ガス測定装置の一実施例であ
る呼気検査装置の要部の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a breath test apparatus which is an embodiment of an isotope gas measurement apparatus according to the present invention.

【図2】 本実施例の呼気検査装置において標準ガスの
測定によって得られたデータを3次元空間内に記した、
検量面の基となるグラフ。
FIG. 2 shows, in a three-dimensional space, data obtained by measuring a standard gas in the breath test apparatus of the present embodiment.
Graph on which the calibration surface is based.

【図3】 本実施例の呼気検査装置における検量面作成
作業の処理手順を示すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure of a calibration surface creation operation in the breath test apparatus according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光源 11、12…チョッパ 13…モータ 14、17…測定セル 15、18…干渉フィルタ 16、19…検出器 20…連結管 21…ガス導入管 22…流路切替部 23、24…バルブ 25…排気管 26…ポンプ 27…流量センサ 30…演算処理部 31…吸光度算出部 32…濃度比算出部 33…検量面メモリ 40…制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source 11, 12 ... Chopper 13 ... Motor 14, 17 ... Measurement cell 15, 18 ... Interference filter 16, 19 ... Detector 20 ... Connection pipe 21 ... Gas introduction pipe 22 ... Flow-path switching part 23, 24 ... Valve 25 ... Exhaust pipe 26 ... Pump 27 ... Flow rate sensor 30 ... Calculation processing unit 31 ... Absorbance calculation unit 32 ... Concentration ratio calculation unit 33 ... Calibration surface memory 40 ... Control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜多 純一 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所内 Fターム(参考) 2G045 AA25 CB22 DB01 FA25 FB08 2G059 AA01 AA06 BB01 BB12 CC04 CC16 DD04 DD16 EE01 FF08 GG00 GG07 HH01 HH06 JJ03 JJ24 KK01 KK03 LL04 MM01 MM05 MM09 MM10 MM12 NN01 4B063 QA01 QA19 QQ03 QQ89 QR41 QX07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Junichi Kita 1 Nishinokyo Kuwabaracho, Nakagyo-ku, Kyoto F-term in Shimadzu Corporation (reference) 2G045 AA25 CB22 DB01 FA25 FB08 2G059 AA01 AA06 BB01 BB12 CC04 CC16 DD04 DD16 EE01 FF08 GG00 GG07 HH01 HH06 JJ03 JJ24 KK01 KK03 LL04 MM01 MM05 MM09 MM10 MM12 NN01 4B063 QA01 QA19 QQ03 QQ89 QR41 QX07

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定ガスを内部に流通させる測定セル
と、該測定セルに赤外光を照射する光源と、前記測定セ
ルを透過した赤外光を受光する検出器とを具備し、二酸
化炭素12CO2及びその安定同位体である13CO2を含む
被測定ガスを前記測定セルに導入し、12CO2及び13
2にそれぞれ対応した波長を有する赤外光の吸光度を
測定する同位体ガス測定装置に於いて、 a)12CO213CO2の濃度比が既知である複数の標準ガ
スに対する測定結果に基づいて作成される、12CO2
13CO2の濃度比、12CO2の吸光度、及び13CO2の吸
光度をパラメータとする3次元空間内の検量面を表すデ
ータを格納しておく記憶手段と、 b)12CO213CO2の濃度比が未知である被測定ガスを
測定セルに導入して、 12CO2及び13CO2にそれぞれ対
応した波長を有する赤外光の吸光度を測定する吸光度測
定手段と、 c)前記記憶手段に格納されている検量面を表すデータを
参照して、前記吸光度測定手段により得られた12CO2
及び13CO2の吸光度から前記未知の濃度比を算出する
濃度比算出手段と、 を備えることを特徴とする同位体ガス測定装置。
1. A measuring cell through which a gas to be measured flows.
A light source for irradiating the measurement cell with infrared light;
A detector that receives infrared light transmitted through the
Carbonized12COTwoAnd its stable isotopes13COTwoincluding
The gas to be measured is introduced into the measurement cell,12COTwoas well as13C
OTwoAbsorbance of infrared light having wavelengths corresponding to
In the isotope gas measuring device to be measured, a)12COTwoWhen13COTwoMultiple standard gases with known concentration ratios
Created based on the measurement results for12COTwoWhen
13COTwoConcentration ratio of12COTwoAbsorbance, and13COTwoSucking
A data representing a calibration plane in three-dimensional space with luminosity as a parameter
Storage means for storing data; b)12COTwoWhen13COTwoGas to be measured whose concentration ratio is unknown
Introduce into the measuring cell, 12COTwoas well as13COTwoTo each
Absorbance measurement to measure the absorbance of infrared light having a corresponding wavelength
C) data representing the calibration plane stored in the storage means.
By reference, obtained by the absorbance measurement means12COTwo
as well as13COTwoCalculate the unknown concentration ratio from the absorbance of
An isotope gas measuring device comprising: a concentration ratio calculating unit.
【請求項2】 被測定ガスを内部に流通させる測定セル
と、該測定セルに赤外光を照射する光源と、前記測定セ
ルを透過した赤外光を受光する検出器とを具備し、二酸
化炭素12CO2及びその安定同位体である13CO2を含む
被測定ガスを前記測定セルに導入し、12CO2及び13
2にそれぞれ対応した波長を有する赤外光の吸光度を
測定する同位体ガス測定装置を用いて、12CO213
2の濃度比が未知である被測定ガスの該濃度比を求め
るための測定方法であって、 a)12CO213CO2の濃度比が既知である複数種類の標
準ガスを測定セルに導入して、12CO2及び13CO2にそ
れぞれ対応した波長を有する赤外光の吸光度を測定し、
その測定結果に基づいて12CO213CO2の濃度比、12
CO2の吸光度、及び13CO2の吸光度をパラメータとす
る3次元空間内の検量面を作成して、 該検量面を表すデータを保持しておく検量面作成ステッ
プと、 b)12CO213CO2の濃度比が未知である被測定ガスを
測定セルに導入して、 12CO2及び13CO2にそれぞれ対
応した波長を有する赤外光の吸光度を測定する吸光度測
定ステップと、 c)前記検量面を表すデータを参照することにより、前記
吸光度測定手段により得られた12CO2及び13CO2の吸
光度から前記未知の濃度比を算出する濃度比算出ステッ
プと、 を含むことを特徴とする同位体ガス測定方法。
2. A measuring cell through which a gas to be measured flows.
A light source for irradiating the measurement cell with infrared light;
A detector that receives infrared light transmitted through the
Carbonized12COTwoAnd its stable isotopes13COTwoincluding
The gas to be measured is introduced into the measurement cell,12COTwoas well as13C
OTwoAbsorbance of infrared light having wavelengths corresponding to
Using an isotope gas measurement device to measure,12COTwoWhen13C
OTwoThe concentration ratio of the gas to be measured whose concentration ratio is unknown
Measurement method for a)12COTwoWhen13COTwoOf several types with known concentration ratios
Introduce the reference gas into the measuring cell,12COTwoas well as13COTwoNiso
Measure the absorbance of infrared light having the corresponding wavelength,
Based on the measurement results12COTwoWhen13COTwoConcentration ratio of12
COTwoAbsorbance, and13COTwoThe absorbance of
A calibration plane in a three-dimensional space, and a calibration plane creation step for holding data representing the calibration plane.
B)12COTwoWhen13COTwoGas to be measured whose concentration ratio is unknown
Introduce into the measuring cell, 12COTwoas well as13COTwoTo each
Absorbance measurement to measure the absorbance of infrared light having a corresponding wavelength
C) by referring to data representing the calibration surface,
Obtained by means of absorbance measurement12COTwoas well as13COTwoSucking
A density ratio calculation step for calculating the unknown density ratio from the luminous intensity.
And a method for measuring an isotope gas.
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