JP2003065949A - Determination method for 12co2-13co2 isotope ratio in exhalation - Google Patents

Determination method for 12co2-13co2 isotope ratio in exhalation

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JP2003065949A JP2001251786A JP2001251786A JP2003065949A JP 2003065949 A JP2003065949 A JP 2003065949A JP 2001251786 A JP2001251786 A JP 2001251786A JP 2001251786 A JP2001251786 A JP 2001251786A JP 2003065949 A JP2003065949 A JP 2003065949A
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isotope ratio
isotope
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ひで子 鹿又
Hiroshi Masago
央 眞砂
Masao Yamazaki
真雄 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a determination method for a<12> CO2 -<13> CO2 isotope ratio in an exhalation by the absorption of infrared rays in which an error caused by N2 gas is suppressed to a minimum. SOLUTION: In the determination method for the<12> CO2 -<13> CO2 isotope ratio in the exhalation by the absorption of the infrared rays, when a plurality of sample gasses are created in a known-sample creation process, a standard gas composed of an N2 gas component whose concentration is equal to that of the N2 gas in air,<12> CO2 gas component and a<13> CO2 gas component whose isotope ratios are known and a gas component which does not influence the absorbance of<12> CO2 and the absorbance of<13> CO2 is prepared, the standard gas is diluted with the air, a plurality of sample gases whose N2 gas concentrations are identical, whose isotope ratios are identical and whose CO2 gas concentrations are different are created, a plurality of sample gases are created from a plurality of standard gases whose known isotope ratios are different from each other, and a sample gas used to create a working curve is obtained.

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】本発明は赤外光吸収による呼
気中の12CO13CO同位体比決定方法、特に
処理過程の迅速化及び精度の改良に関する。
The present invention relates to the 12 CO 2 in breath by infrared absorption - 13 CO 2 isotope ratio determination method, a rapid and accurate improvement of the particular process.

【0002】[0002]

【従来の技術】二酸化炭素COの2種類の同位体12
CO13COの存在比を精度良く測定することに
より、様々な疾病を診断することができる可能性があ
る。その1つの具体例として、胃潰瘍の因子の1つとし
て考えられているヘリコバクタピロリというバクテリア
を診断する尿素呼気試験が挙げられる。もし患者の胃の
中にヘリコバクタピロリが存在すれば、抗生物質投与等
により除菌治療を行う必要がある。このような治療を行
う前提としてヘリコバクタピロリが患者の胃の中に存在
するかどうかを検査する必要がある。ヘリコバクタピロ
リは酵素ウレアーゼにより尿素をCOとアンモニアに
分解する強い活性を有する。そこで、同位体13Cで標
識した尿素を患者体内に投与し、最終代謝産物である患
者呼気中の13CO12COの同位体比を精度良
く測定できれば該同位体比から患者の胃の中にヘリコバ
クタピロリが存在するかどうかを検査することができ
る。
2. Description of the Related Art Two types of isotopes 12 of carbon dioxide CO 2
By measuring the abundance ratio of CO 2 and 13 CO 2 with high accuracy, there is a possibility that various diseases can be diagnosed. One specific example is the urea breath test, which diagnoses a bacterium called Helicobacter pylori, which is considered as one of the factors of gastric ulcer. If Helicobacter pylori is present in the patient's stomach, it is necessary to treat the bacteria with antibiotics or the like. It is necessary to test whether Helicobacter pylori is present in the patient's stomach as a prerequisite for such treatment. Helicobacter pylori has a strong activity of decomposing urea into CO 2 and ammonia by the enzyme urease. Then, urea labeled with 13 C isotope is administered into the patient, and if the isotope ratio of 13 CO 2 and 12 CO 2 in the patient's breath, which is the final metabolite, can be accurately measured, the patient's stomach can be determined from the isotope ratio. Can be tested for the presence of Helicobacter pylori.

【0003】このような診断方法では同位体比を精度良
く、例えば1δパーミル以下の精度で測定する必要があ
る(ここで、天然13CO存在比(PDBの13CO
存在比)を標準として、それに対するサンプルの13
CO存在比の偏差として、
[0003] accurately isotope ratios in such diagnostic methods, e.g. 1δ per mille should be measured by the following accuracy (here, naturally 13 CO 2 abundance (13 CO in PDB
2 abundance ratio) as a standard, and 13
As the deviation of the CO 2 abundance ratio,

【数2】 と定義される)。従来12CO13CO同位体比
を決定する方法として、赤外分光測定による方法が知ら
れている(特許第2947742号、特開平11−83
739等)。これらの方法では12CO成分と13
成分の同位体比や各濃度が既知である複数個の試料
ガスをまず作成する。そして各試料ガスについて12
及び13COそれぞれに帰属する吸収帯における
吸光度を測定し、該吸光度と前記同位体比の既知値等を
用いて検量線を作成する。その後12CO成分と 13
CO成分の同位体比が未知である未知試料ガスについ
て、12CO及び 13CO吸光度を測定し、得られ
た吸光度と前もって作成した検量線から該未知試料ガス
の同位体比を決定する。
(Equation 2) Defined). Conventional12CO2ThirteenCO2Isotope ratio
There is a known method for determining
(Japanese Patent No. 2947742, JP-A-11-83)
739). With these methods12CO2Ingredients andThirteenC
O2Multiple samples with known isotope ratios and concentrations of components
First create the gas. And for each sample gas12C
O 2as well asThirteenCO2In the absorption band belonging to each
Measure the absorbance and calculate the absorbance and the known value of the isotope ratio.
Use to create a calibration curve. afterwards12CO2Ingredients and Thirteen
CO2The unknown sample gas whose component isotope ratio is unknown
hand,12CO2as well as ThirteenCO2Measure the absorbance and obtain
The unknown sample gas from the measured absorbance and the calibration curve created in advance.
Isotope ratio.

【0004】これらの方法において検量線作成用の試料
ガスを得る場合、12CO成分と 13CO成分の同
位体比や、或いは12CO成分又は13CO成分い
ずれかの濃度が既知である標準ガスをまず準備する。そ
して次にCO成分以外のガス成分で該標準ガスを希釈
することにより、同一の同位体比で且つCO濃度が異
なる複数の試料ガスや、或いは12CO成分又は13
CO成分濃度が既知で且つ該濃度が異なる試料ガスを
作成するのが通常である。
In these methods, a sample for preparing a calibration curve is used.
When getting gas,12CO2Ingredients and ThirteenCO2Same of ingredients
Isotope ratio, or12CO2Ingredient orThirteenCO2Ingredient
First, a standard gas having a known concentration is prepared. So
And then CO2Dilute the standard gas with other gas components
To obtain the same isotope ratio and CO 22Different concentration
Multiple sample gases, or12CO2Ingredient orThirteen
CO2A sample gas with a known component concentration and a different concentration
It is usually created.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、赤外光吸収に
より該未知試料ガスの12CO13CO同位体比
を決定する場合、未知試料ガスに含まれるNガス濃度
の違いにより実際の同位体比とは異なった結果を与える
ことが判明した。これは、COと混在するNガス
が、そのN濃度に依存してCOの赤外吸収スペクト
ルの強度を強めることによるものである。しかし、混在
ガスによるCOの赤外吸収スペクトルの強度変化は、
混在するOガスによるものとも考えられてきた。
[0006] However, 12 CO 2 in the unknown sample gas by infrared absorption - when determining the 13 CO 2 isotopic ratio, the actual due to differences in N 2 gas concentration in the unknown sample gas Was found to give different results. This, N 2 gas mixed with CO 2 is by intensifying the intensity of the infrared absorption spectrum of CO 2 depending on the N 2 concentration. However, the intensity change of the infrared absorption spectrum of CO 2 due to the mixed gas is as follows.
It has also been considered to be due to mixed O 2 gas.

【0006】図1に示すようにNべース、Oべース
の混在ガスを用いたそれぞれの場合のCO赤外吸収ス
ペクトルでは、吸収強度が互いに異なりNべースでは
僅かに吸収が強いことが分かる。このことは、OがC
の吸収を弱めているか、或いはNがCOの吸収
を強めているかのどちらかであることを示している。そ
こで、さらにHeベースの混在ガスを比較対象に加え
た。Heは一原子構造であるため振動及び回転準位を持
たず、赤外領域のCO振動−回転スペクトルに影響を
及ぼす因子になるとは考えられないので、Nべース及
びOべースに加え、Heベースを加えた計3種類の混
在ガスを用いた場合それぞれについて、図2に示す吸収
帯での0.1%COの赤外吸収スペクトルを光路長1
00mmのセルにて測定した。そして適当な波数領域の
吸収の強さを計算し3種類の場合で比較評価した。その
結果を表1〜2に示す。
As shown in FIG. 1, in the CO 2 infrared absorption spectra in each case using a mixed gas of N 2 base and O 2 base , the absorption intensities are different from each other, and the N 2 base has a slight absorption intensity. It can be seen that the absorption is strong. This means that O 2 is C
It indicates that either the absorption of O 2 is weakened or that N 2 enhances the absorption of CO 2 . Therefore, He-based mixed gas was further added as a comparison object. Since He has a monoatomic structure and does not have vibration and rotation levels and is not considered to be a factor affecting the CO 2 vibration-rotation spectrum in the infrared region, N 2 base and O 2 base are used. In addition to the above, in the case of using a total of three types of mixed gases including a He base and an He base, the infrared absorption spectrum of 0.1% CO 2 in the absorption band shown in FIG.
It was measured in a 00 mm cell. Then, the intensity of absorption in an appropriate wavenumber region was calculated and comparatively evaluated in three cases. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0007】[0007]

【表1】 [Table 1]

【0008】[0008]

【表2】 [Table 2]

【0009】表1〜2より明らかなように、吸収強度を
べースの場合を基準としてOべース、Heベース
それぞれの場合と比較した結果、Oべース、Heベー
スの場合両方ともNべースの場合に比して約4.5%
吸収強度が減少していることがわかった。したがって、
がCOの吸収を弱めているのではなく、NがC
の吸収を強めていると解釈すべきであることがわか
る。このように、CO吸光度、さらにそれに基づいて
決定する12CO13CO同位体比は、その原因
は分かっていないものの試料ガスに含まれるNガス濃
度に大きく影響されるのである。本発明は前記従来技術
の課題に鑑みなされたものであり、その目的はNガス
に起因する誤差を最小限に抑えた、赤外光吸収による呼
気中の12CO13CO同位体比決定方法を提供
することにある。
As is clear from Tables 1 and 2 , the results of comparing the absorption intensity with the O 2 base and the He base based on the N 2 base show that the O 2 base and the He base. Is about 4.5% compared to the case of N 2 base.
It was found that the absorption intensity was reduced. Therefore,
O 2 does not weaken the absorption of CO 2 , but N 2
It is understood that the absorption of O 2 should be interpreted as being enhanced. Thus, CO 2 absorbance, further 12 CO 2 is determined on the basis thereof - the 13 CO 2 isotope ratio, the cause is being greatly affected by the N 2 gas concentration in the sample gas which does not know. The present invention has been made in view of the problems of the prior art, the purpose was to minimize the error caused by the N 2 gas, 12 CO 2 in breath by infrared absorption - 13 CO 2 isotope It is to provide a ratio determining method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の赤外光吸収による呼気中の12CO
CO同位体比決定方法は、12CO成分と13CO
成分の同位体比が既知である複数個の試料ガスを作成
する既知試料作成工程と、前記既知試料作成工程で作成
した各試料ガスについて12CO及び13CO それ
ぞれに帰属する吸収帯における吸光度を測定する既知試
料測定工程と、前記既知試料測定工程で測定した吸光度
と前記同位体比の既知値から検量線を作成する検量線作
成工程と、呼気中の12CO成分と13CO成分の
同位体比が未知である試料呼気ガスについて前記吸収帯
における12CO及び13CO吸光度を測定する未
知試料測定工程と、前記未知試料測定工程で測定した吸
光度と前記検量線作成工程で作成された検量線から試料
呼気ガス中の12CO成分と13CO成分の同位体
比を決定する同位体比決定工程と、を備えた赤外光吸収
による呼気中の12CO13CO同位体比決定方
法において、前記既知試料作成工程で複数個の試料ガス
を作成する際に、空気中のNガス濃度に等しいN
ス成分と、前記同位体比既知の12CO及び13CO
ガス成分と、前記吸収帯における12CO及び13
CO吸光度に影響を及ぼさないガス成分からなる標準
ガスを準備し、該標準ガスを空気で希釈して同一のN
ガス濃度及び同一の前記同位体比であり、且つCO
ス濃度が異なる複数個の試料ガスを作成し、さらに既知
の前記同位体比が互いに異なる複数個の前記標準ガスか
ら同様に複数個の試料ガスを作成することにより前記検
量線作成用の試料ガスを得ることを特徴とする。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
In the expiration due to the infrared light absorption of the present invention12CO21 3
CO2The isotope ratio determination method is12CO2Ingredients andThirteenCO
2Create multiple sample gases with known component isotope ratios
And the known sample preparation process
About each sample gas12CO2as well asThirteenCO 2It
A known test for measuring the absorbance in the absorption band belonging to each
Sample measurement step and the absorbance measured in the known sample measurement step.
And a calibration curve for creating a calibration curve from the known values of the isotope ratios
During the process and during expiration12CO2Ingredients andThirteenCO2Ingredient
Absorption band for sample exhaled gas whose isotope ratio is unknown
In12CO2as well asThirteenCO2Not measuring the absorbance
The absorption sample measured in the unknown sample measurement step and the unknown sample measurement step
From the luminous intensity and the calibration curve created in the calibration curve creation step,
In exhaled gas12CO2Ingredients andThirteenCO2Component isotope
An isotope ratio determining step of determining a ratio;
During exhalation12CO2ThirteenCO2How to determine isotope ratio
A plurality of sample gases in said known sample preparation step.
When creating a2N equal to gas concentration2Moth
Component, and the isotope ratio is known.12CO2as well asThirteenCO
2Gas component, in the absorption band12CO2as well asThirteen
CO2Standard consisting of gas components that do not affect absorbance
Prepare a gas, dilute the standard gas with air and2
Gas concentration and the same isotope ratio and CO 22Moth
Multiple sample gases with different gas concentrations
A plurality of the standard gases having different isotope ratios from each other
Similarly, by preparing a plurality of sample gases,
It is characterized in that a sample gas for creating a dose curve is obtained.

【0011】また、前記検量線作成工程は、前記複数個
の試料ガスについて測定した前記吸収帯における12
及び13CO吸光度、13CO吸光度を12
吸光度で割り算して得た吸光度比、前記同位体比の
既知値及びモデル式から前記同位体比についての2次元
検量線を作成する工程であることが好適である。また、
前記2次元検量線用モデル式の一態様として下式で表さ
れるものが例示される。
[0011] Further, the step of preparing a calibration curve includes the step of measuring 12 C in the absorption band measured for the plurality of sample gases.
O 2 and 13 CO 2 absorbance, 13 CO 2 absorbance at 12 C
Preferably, the step is a step of creating a two-dimensional calibration curve for the isotope ratio from the absorbance ratio obtained by dividing by the O 2 absorbance, the known value of the isotope ratio, and a model formula. Also,
One example of the model equation for the two-dimensional calibration curve is represented by the following equation.

【数3】 但し、δ:12CO13CO同位体比 x:12CO吸光度 y:前記吸光度比 aij:係数 n=1〜4、m=1〜4 また、前記方法において、前記空気はCOを除去した
空気であることが好適である。
[Equation 3] However, δ: 12 CO 2 - 13 CO 2 isotopic x: 12 CO 2 absorbance y: the absorbance ratio a ij: coefficient n = 1~4, m = 1~4 Further, in the method, the air is CO It is preferable that the air is air from which 2 has been removed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明によれば、呼気中の12
13CO同位体比を赤外光吸収により決定する
際にNガスに起因する誤差を簡易な手段で最小限に抑
えることができる。以下、本発明の好適な実施形態につ
いて各工程別に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, 12 C
O 2 - 13 CO 2 isotope ratio can be minimized by simple means errors caused by N 2 gas in determining the infrared absorption. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described for each process.

【0013】1.既知試料作成工程 空気中のNガス濃度(79%)に等しいNガス成分
と、同位体比既知の CO及び13COガス成分
からなるCOガス(測定しようとする吸光度範囲の上
限近傍になる程度の量)と、12CO及び13CO
それぞれに帰属する吸収帯における吸光度に影響を及ぼ
さないガス成分からなる標準ガスを準備する。次に、こ
の標準ガスを空気で希釈して、複数個の試料ガスを作成
する。ここで、標準試料のNガス濃度を空気中のN
ガス濃度と同じ79%にしたので、該標準ガスを空気で
希釈しても、Nガス濃度は常に一定になる。
1. And N 2 gas concentration (79%) equal to N 2 gas component known sample preparation step in air, absorbance range to be CO 2 gas (measurement consisting isotope known 1 2 CO 2 and 13 CO 2 gas component And the amount of 12 CO 2 and 13 CO 2
A standard gas consisting of a gas component that does not affect the absorbance in the absorption band belonging to each is prepared. Next, the standard gas is diluted with air to prepare a plurality of sample gases. Here, the N 2 gas concentration of the standard sample in air N 2
Since the same 79% as the gas concentration, even if the standard gas is diluted with air, N 2 gas concentration is always constant.

【0014】例えばCO=10%、O=11%、N
=79%の標準ガスを空気で10倍に希釈する場合を
考えると、空気の組成はO=21%、N=79%で
あるので、CO=1%、O=20%、N=79%
の試料ガスが得られ、Nガス濃度は希釈の前後で一定
である。同様に任意の割合で希釈しても常にN=79
%の試料ガスが得られる。なお、空気としてはCO
着剤に通過させる等の方法でCOを除去した空気を用
いることが好適である。
For example, CO 2 = 10%, O 2 = 11%, N
Considering the case where the standard gas of 2 = 79% is diluted 10 times with air, since the composition of air is O 2 = 21% and N 2 = 79%, CO 2 = 1% and O 2 = 20% , N 2 = 79%
, And the N 2 gas concentration is constant before and after dilution. Similarly, N 2 = 79 even when diluted at an arbitrary ratio.
% Sample gas is obtained. In addition, it is preferable to use air from which CO 2 has been removed by a method such as passing through a CO 2 adsorbent.

【0015】このように各試料ガスのN濃度を空気中
での濃度に統一すれば、同位体比を決定する対象である
呼気ガス中のNガス濃度も空気中での値と同一(79
%)なので、測定試料全部にわたり一定のNガス濃度
に統一される。したがって、前記したNガスに起因す
るCO吸収強度の変化に伴う同位体比決定時の誤差を
最小限に抑えることができる。また、希釈ガスは空気で
よいので試料ガスの作成は極めて簡易に行うことができ
る。
If the N 2 concentration of each sample gas is unified to the concentration in the air as described above, the N 2 gas concentration in the exhaled gas from which the isotope ratio is determined is the same as the value in the air ( 79
%), It is standardized to a constant N 2 gas concentration over the entire measurement sample. Therefore, the error in determining the isotope ratio due to the change in the CO 2 absorption intensity due to the N 2 gas can be minimized. Further, since the dilution gas may be air, the preparation of the sample gas can be performed extremely easily.

【0016】このようにして一つの標準ガスについて同
一のNガス濃度及び同一の同位体比であり、且つCO
ガス濃度が異なる複数個の試料ガスを作成したら、さ
らに既知の同位体比が互いに異なる標準ガスについて同
様に複数個の試料ガスを作成する。
In this way, the same N 2 gas concentration and the same isotope ratio for one standard gas
2. After a plurality of sample gases having different gas concentrations have been prepared, a plurality of sample gases are similarly prepared for known standard gases having different isotope ratios.

【0017】2.既知試料測定工程 このように準備した各試料ガスについて、赤外光吸収で
試料ガス中の12CO 成分及び13CO成分それぞ
れに帰属する吸収帯の吸光度、すなわち12CO吸光
度及び13CO吸光度を測定する。
2. Known sample measurement process For each sample gas prepared in this way,
In the sample gas12CO 2Ingredients andThirteenCO2Each component
Absorbance of the absorption band belonging to12CO2Absorption
Degree andThirteenCO2Measure the absorbance.

【0018】3.検量線作成工程 検量線としては通常のX−Y軸型検量線を用いることも
可能であるが、処理が迅速かつ容易であり精度もよいこ
とから以下に述べる2次元検量線を用いることが好適で
ある。まず、測定により得た12CO吸光度及び13
CO吸光度から、2次元検量線作成用データ(x
)=(12CO吸光度、13CO吸光度/
CO吸光度)を得る。このようにして各試料ガスそれ
ぞれの2次元検量線作成用データ(x、y、δ
=(12CO吸光度、13CO吸光度/ CO
吸光度、同位体存在比)を得る。
3. Calibration curve creation process As the calibration curve, a normal XY axis type calibration curve can be used, but the two-dimensional calibration curve described below is preferably used because the processing is quick and easy and the accuracy is good. It is. First, 12 CO 2 absorbance obtained by measurement and 13 CO 2
From the CO 2 absorbance, data for creating a two-dimensional calibration curve (x i ,
y i) = (12 CO 2 absorbance, 13 CO 2 absorbance / 1 2
CO 2 absorbance). In this way, the sample gas, respectively of the two-dimensional calibration curve data (x i, y i, δ i)
= (12 CO 2 absorbance, 13 CO 2 absorbance / 1 2 CO 2
Absorbance, isotope abundance ratio).

【0019】次に、該データから2次元検量線用のモデ
ル式の係数を、通常の最小2乗法により求める。2次元
検量線用のモデル式の次数は試料ガスの測定結果に最も
よく一致するように適当に決められ、例えば次式で表さ
れる。
Next, the coefficients of the model equation for the two-dimensional calibration curve are obtained from the data by the ordinary least square method. The order of the model equation for the two-dimensional calibration curve is appropriately determined so as to best match the measurement result of the sample gas, and is expressed by the following equation, for example.

【数4】 但し、δ:12CO13CO同位体比 x:12CO吸光度 y:前記吸光度比 aij:係数 n=1〜4、m=1〜4 上記モデル式の係数aijを、前記においてn点の試料
ガスから得た2次元検量線作成用データにより通常の最
小2乗法により導出される解から決定する。すなわち、
δと、上記モデル式に(x、y)を代入して得た
値の差を2乗し、各iについての2乗値を足し合わせた
総和が最小となるように、数学的に導出された解から各
係数が決定される。このような係数aijは以下に示す
行列式に各データ点(x、y、δ)の値を代入し
て簡易な行列演算を行うだけで得られる。すなわち、例
えばモデル式が次式
(Equation 4) However, δ: 12 CO 2 - 13 CO 2 isotopic x: 12 CO 2 absorbance y: the absorbance ratio a ij: coefficient n = 1~4, m = 1~4 coefficients a ij of the model equation, the Is determined from the solution derived by the ordinary least squares method using the data for creating a two-dimensional calibration curve obtained from the sample gases at n points. That is,
and [delta] i, as in the model equation (x i, y i) the squared difference between the values obtained by substituting, the sum obtained by adding the squared value for each i is minimized, mathematical Each coefficient is determined from the solution derived in. Such a coefficient a ij can be obtained by simply performing a simple matrix operation by substituting the value of each data point (x i , y i , δ i ) into the determinant shown below. That is, for example, if the model equation is

【数5】δ=a+ax+a+a+a
y+a+axy+ay の場合には、
Δ = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 + a 4
In the case of y + a 5 y 2 + a 6 xy + a 7 x 2 y is

【数6】 上記行列式でeを最小化するaは、(Equation 6) A that minimizes e in the above determinant is

【数7】 上式からモデル式の係数aijを決定することにより、
図3に示すような2次元検量線が作成される。
(Equation 7) By determining the coefficient a ij of the model equation from the above equation,
A two-dimensional calibration curve as shown in FIG. 3 is created.

【0020】なお、通常のX−Y軸型検量線を用いる場
合には、例えば次のようにして該同位体比を求める。す
なわち、まず12CO13CO同位体比(δ%)
が既知同一の複数個のCO濃度の試料ガスについて
12CO及び13CO吸光度を測定し、12CO
吸光度を横軸、13CO12COの吸光度比を縦
軸として図4(A)に示すように最小2乗法により検量
線を作成する。さらに図4(A)に示すように既知の
12CO13CO同位体比が互いに異なるそれぞ
れの場合について同様に12CO吸光度と前記吸光度
比の検量線を作成する。
When an ordinary XY axis type calibration curve is used, the isotope ratio is determined, for example, as follows. That is, first 12 CO 2 - 13 CO 2 isotope ratio ([delta]%)
Are known and the sample gas with the same concentration of CO 2
The 12 CO 2 and 13 CO 2 absorbances were measured and 12 CO 2
A calibration curve is created by the least squares method as shown in FIG. 4 (A), with the absorbance on the horizontal axis and the absorbance ratio between 13 CO 2 and 12 CO 2 on the vertical axis. Further, as shown in FIG.
12 CO 2 - 13 CO 2 isotope ratio creates Similarly a calibration curve of 12 CO 2 absorbance and the absorbance ratio for the case differ from each another.

【0021】続く未知試料測定工程において、12CO
13CO同位体比未知の呼気ガスについて12
及び13CO吸光度を測定する。そして次の同位
体比決定工程では、測定で得た12CO吸光度の値に
おける、前記複数個の検量線の13CO12CO
の吸光度比と12CO13CO同位体比を用いて
図4(B)に示すように最小2乗法により検量線を作成
する。そして前記同位体比未知試料を測定して得た13
CO12COの吸光度比に対応する、該検量線の
値から12CO13CO同位体比を決定する。
In the subsequent unknown sample measurement step, 12 CO
2 - 13 for CO 2 isotope unknown exhaled gas 12 C
O 2 and 13 CO 2 absorbance are measured. Then, in the next isotope ratio determination step, 13 CO 2 and 12 CO 2 of the plurality of calibration curves in the value of the 12 CO 2 absorbance obtained by the measurement are used.
To prepare a calibration curve by the least square method as shown in FIG. 4 (B) using a 13 CO 2 isotope ratio - the absorbance ratio and 12 CO 2. Then, 13 obtained by measuring the isotope ratio unknown sample was obtained.
Determining the 13 CO 2 isotope ratio - corresponding to the absorbance ratio of CO 2 and 12 CO 2, from the value of the calibration curve 12 CO 2.

【0022】4.未知試料測定工程 試料呼気ガス中の12CO成分と13CO成分の同
位体比が未知である試料呼気ガスについて、赤外光吸収
法で試料ガス中の12CO成分及び13CO 成分そ
れぞれに帰属する前記吸収帯の吸光度、すなわち12
吸光度及び 13CO吸光度を測定する。
4. Unknown sample measurement process In the sample breath gas12CO2Ingredients andThirteenCO2Same of ingredients
Absorption of the sample exhaled gas whose isotopic ratio is unknown
Method in the sample gas12CO2Ingredients andThirteenCO 2Ingredient
Absorbance of the absorption band belonging to each, that is,12C
O2Absorbance and ThirteenCO2Measure the absorbance.

【0023】5.同位体比決定工程 測定により得た(x、y)=(12CO吸光度、13
CO吸光度/12CO吸光度)を前記工程であらか
じめ係数が決められている2次元検量線式に代入して未
知試料の同位体比(δパーミル)を決定する。
5. (X, y) obtained by isotope ratio determination step measurement = ( 12 CO 2 absorbance, 13
(CO 2 absorbance / 12 CO 2 absorbance) is substituted into a two-dimensional calibration curve equation in which the coefficient is determined in advance in the above step, to determine the isotope ratio (δ per mil) of the unknown sample.

【0024】[0024]

【実施例】Nガス濃度が等しい複数個の試料ガスで作
成した2次元検量線と、Nガス濃度が異なる複数個の
試料ガスで作成した2次元検量線を以下の方法で作成し
た。そして同位体比(δパーミル)がほとんど等しくそ
の差Δパーミルがゼロ付近である2つの呼気検体を用意
し、両検体を空気で希釈して得た複数のCO濃度の場
合について、両検体のCO濃度差と、作成した2次元
検量線より得られた同位体比の差(Δパーミル)の関係
をグラフ上にプロットした。
EXAMPLE A two-dimensional calibration curve prepared with a plurality of sample gases having the same N 2 gas concentration and a two-dimensional calibration curve prepared with a plurality of sample gases having different N 2 gas concentrations were prepared by the following methods. Then, two breath samples having substantially the same isotope ratio (δ per mille) and a difference Δ per mille thereof near zero are prepared, and in the case of a plurality of CO 2 concentrations obtained by diluting both samples with air, the two breath samples are obtained. The relationship between the difference in CO 2 concentration and the difference in isotope ratio (Δpermil) obtained from the created two-dimensional calibration curve was plotted on a graph.

【0025】空気ベース2次元検量線の作成 ガス、COガス及びOガスからなり、Nガス
濃度が空気のそれと同一の79%で、12CO13
CO同位体比が既知である標準ガスを、複数個の既知
同位体比について準備した。そして該標準ガスをCO
吸着剤を通過させた空気で希釈して得たN濃度が同一
の複数個の試料ガスを作成した。これらの試料ガスに基
づいて前記2次元検量線を
[0025]Creating an air-based two-dimensional calibration curve N2Gas, CO2Gas and O2Consisting of gas, N2gas
The concentration is 79%, the same as that of air,12CO2Thirteen
CO2A standard gas with a known isotope ratio is
The isotope ratio was prepared. And the standard gas is CO2
N obtained by dilution with air passed through the adsorbent2Same concentration
A plurality of sample gases were prepared. Based on these sample gases
And the two-dimensional calibration curve

【数3】のモデル式の一態様である次式、The following equation, which is an aspect of the model equation of

【数8】δ=a+ax+a+a+a
y+a+axy+ay より作成した。
Δ = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 + a 4
It was created from the y + a 5 y 2 + a 6 xy + a 7 x 2 y.

【0026】ベース2次元検量線の作成 前記標準ガスをNガスで希釈して、N濃度が異なる
複数個の試料ガスを作成した。これらの試料ガスに基づ
いて前記2次元検量線を
[0026]Creation of the N 2-based two-dimensional calibration curve The standard gas is N2Diluted with gas, N2Different concentration
A plurality of sample gases were prepared. Based on these sample gases,
And the two-dimensional calibration curve

【数8】のモデル式より作成した。前記両検体のCO
濃度差と、作成した2次元検量線より得られた同位体比
の差(Δパーミル)をプロットしたグラフを図5に示
す。
It was created from the model equation CO 2 of both samples
FIG. 5 is a graph plotting the difference in concentration and the difference (Δpermil) between the isotope ratios obtained from the prepared two-dimensional calibration curve.

【0027】図5(A)に示すように試料ガスのN
ス濃度を一定とした空気ベース2次元検量線を用いた場
合には、CO濃度差に対してΔパーミルはほとんど変
化しないことがわかる。
As shown in FIG. 5A, when an air-based two-dimensional calibration curve in which the N 2 gas concentration of the sample gas is constant is used, Δ per mil hardly changes with respect to the CO 2 concentration difference. I understand.

【0028】これに対し図5(B)に示すようにN
ース2次元検量線を用いた場合には、検量線作成に用い
た試料ガス中のN濃度がそれぞれ異なるので、誤差を
含んだ検量線となり、CO濃度差に対してΔパーミル
が明らかに変化していることが分かる。
On the other hand, when an N 2 -based two-dimensional calibration curve is used as shown in FIG. 5B, the N 2 concentration in the sample gas used for preparing the calibration curve is different from each other, so that an error is included. It becomes a calibration curve, and it can be seen that Δ Permil clearly changes with respect to the CO 2 concentration difference.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の赤外光吸
収による呼気中の12CO13CO同位体比決定
方法によれば検量線作成用の各試料ガスのN濃度を空
気中での濃度に統一したので、Nガスに起因するCO
吸光度の変化に伴う同位体比決定時の誤差を最小限に
抑えることができる。また、希釈ガスは空気でよいので
試料ガスの作成は極めて簡易に行うことができる。
As described above, according to the present invention, 12 CO 2 in breath by infrared light absorption of the present invention - the 13 CO 2 N 2 concentration in the gas sample for calibration curve creation according to the isotope ratio determination method Having unified concentration in air, CO due to N 2 gas
(2) An error in determining the isotope ratio due to a change in absorbance can be minimized. Further, since the dilution gas may be air, the preparation of the sample gas can be performed extremely easily.

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

【図1】混在ガスがそれぞれN、Oの場合における
COガスの赤外吸収スペクトルである。
FIG. 1 is an infrared absorption spectrum of CO 2 gas when the mixed gas is N 2 and O 2 , respectively.

【図2】2300〜2380cm−1におけるCO
スの赤外吸収スペクトルである。
FIG. 2 is an infrared absorption spectrum of CO 2 gas at 2300 to 2380 cm −1 .

【図3】本発明において作成する2次元検量線の一例を
示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing an example of a two-dimensional calibration curve created in the present invention.

【図4】本発明において作成するX−Y軸型検量線の一
例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of an XY axis type calibration curve created in the present invention.

【図5】2つの呼気検体間のCO濃度差と、空気ベー
ス又はNベースで作成した2次元検量線より得られた
該検体間の同位体比の差(Δパーミル)をプロットした
グラフである。
FIG. 5 is a graph plotting the difference in CO 2 concentration between two breath samples and the difference in isotope ratio (Δpermil) between the samples obtained from a two-dimensional calibration curve created on an air or N 2 basis. It is.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 真雄 東京都八王子市石川町2967番地の5 日本 分光株式会社内 Fターム(参考) 2G045 AA25 CB22 DB01 FB01 GC10 2G059 AA01 AA05 BB01 BB12 CC04 CC16 DD04 EE01 FF08 HH01 MM01 MM12    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Masao Yamazaki             5 Japan, 2967 Ishikawacho, Hachioji-shi, Tokyo             Within Spectral Co., Ltd. F term (reference) 2G045 AA25 CB22 DB01 FB01 GC10                 2G059 AA01 AA05 BB01 BB12 CC04                       CC16 DD04 EE01 FF08 HH01                       MM01 MM12

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 12CO成分と13CO成分の同位
体比が既知である複数個の試料ガスを作成する既知試料
作成工程と、 前記既知試料作成工程で作成した各試料ガスについて
12CO及び13CO それぞれに帰属する吸収帯に
おける吸光度を測定する既知試料測定工程と、 前記既知試料測定工程で測定した吸光度と前記同位体比
の既知値から検量線を作成する検量線作成工程と、 呼気中の12CO成分と13CO成分の同位体比が
未知である試料呼気ガスについて前記吸収帯における
12CO及び13CO吸光度を測定する未知試料測
定工程と、 前記未知試料測定工程で測定した吸光度と前記検量線作
成工程で作成された検量線から試料呼気ガス中の12
成分と13CO成分の同位体比を決定する同位体
比決定工程と、を備えた赤外光吸収による呼気中の12
CO13CO同位体比決定方法において、 前記既知試料作成工程で複数個の試料ガスを作成する際
に、空気中のNガス濃度に等しいNガス成分と、前
記同位体比既知の12CO及び13COガス成分
と、前記吸収帯における12CO及び13CO吸光
度に影響を及ぼさないガス成分からなる標準ガスを準備
し、 該標準ガスを空気で希釈して同一のNガス濃度及び同
一の前記同位体比であり、且つCOガス濃度が異なる
複数個の試料ガスを作成し、 さらに既知の前記同位体比が互いに異なる複数個の前記
標準ガスから同様に複数個の試料ガスを作成することに
より前記検量線作成用の試料ガスを得ることを特徴とす
る赤外光吸収による呼気中の12CO13CO
位体比決定方法。
(1)12CO2Ingredients andThirteenCO2Component Isotope
A known sample that produces multiple sample gases with known body ratios
Creation process, About each sample gas created in the known sample creation process
12CO2as well asThirteenCO 2To the absorption band belonging to each
A known sample measurement step of measuring the absorbance in Absorbance measured in the known sample measurement step and the isotope ratio
A calibration curve creating step of creating a calibration curve from known values of Exhaling12CO2Ingredients andThirteenCO2The isotope ratio of the component is
The unknown exhaled gas in the absorption band
12CO2as well asThirteenCO2Unknown sample measurement to measure absorbance
Fixed process, Absorbance measured in the unknown sample measurement step and the calibration curve
From the calibration curve created in the synthesis process,12C
O2Ingredients andThirteenCO2Isotope that determines the isotope ratio of a component
Ratio determining step, and comprising:12
CO2ThirteenCO2In the isotope ratio determination method, When creating a plurality of sample gases in the known sample creation step
And N in the air2N equal to gas concentration2Gas components and before
Known isotope ratio12CO2as well asThirteenCO2Gas component
And in the absorption band12CO2as well asThirteenCO2Absorption
Prepare a standard gas consisting of gas components that do not affect the temperature
And The standard gas is diluted with air to obtain the same N2Gas concentration and
One said isotope ratio and CO 22Gas concentration is different
Create multiple sample gases, Further, the plurality of known isotope ratios are different from each other.
Creating multiple sample gases from a standard gas
And obtaining a sample gas for preparing the calibration curve.
Inhalation due to infrared light absorption12CO2ThirteenCO2same
Isotope ratio determination method.
【請求項2】 請求項1記載の方法において、前記検量
線作成工程は、 前記複数個の試料ガスについて測定した前記吸収帯にお
ける12CO及び CO吸光度、13CO吸光
度を12CO吸光度で割り算して得た吸光度比、前記
同位体比の既知値及びモデル式から前記同位体比につい
ての2次元検量線を作成する工程であることを特徴とす
る赤外光吸収による呼気中の12CO13CO
位体比決定方法。
2. A method according to claim 1, wherein the calibration curve generating step is, 12 CO 2 and 1 3 CO 2 absorbance in the absorption band determined for the plurality of sample gas, 13 CO 2 absorbance 12 CO A step of creating a two-dimensional calibration curve for the isotope ratio from the absorbance ratio obtained by dividing by two absorbances, the known value of the isotope ratio, and a model formula. 13 CO 2 isotope ratio determination method - 12 CO 2 in.
【請求項3】 請求項2記載の方法において、前記モデ
ル式は、 【数1】 但し、δ:12CO13CO同位体比 x:12CO吸光度 y:前記吸光度比 aij:係数 n=1〜4、m=1〜4 で表されることを特徴とする赤外光による呼気中の12
CO13CO同位体比決定方法。
3. The method according to claim 2, wherein the model equation is: However, δ: 12 CO 2 - 13 CO 2 isotopic x: 12 CO 2 absorbance y: the absorbance ratio a ij: coefficient n = 1 to 4, red, characterized by being represented by m = 1 to 4 12 during exhalation due to outside light
CO 2 - 13 CO 2 isotope ratio determination method.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の方法に
おいて、前記空気はCOを除去した空気であることを
特徴とする赤外光による呼気中の12CO13CO
同位体比決定方法。
4. The method of claim A method according to any one of 1 to 3, the air 12 CO in the exhaled by infrared light, characterized in that an air removal of the CO 2 2 - 13 CO
2. Isotope ratio determination method.
JP2001251786A 2001-08-22 2001-08-22 Determination method for 12co2-13co2 isotope ratio in exhalation Pending JP2003065949A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016117173A1 (en) * 2015-01-20 2017-04-27 株式会社東芝 Gas measuring device, gas measuring method, and gas cell

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2016117173A1 (en) * 2015-01-20 2017-04-27 株式会社東芝 Gas measuring device, gas measuring method, and gas cell

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