JP3200573B2 - Gas measuring device and isotope concentration ratio measuring device - Google Patents

Gas measuring device and isotope concentration ratio measuring device

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JP3200573B2
JP3200573B2 JP25047097A JP25047097A JP3200573B2 JP 3200573 B2 JP3200573 B2 JP 3200573B2 JP 25047097 A JP25047097 A JP 25047097A JP 25047097 A JP25047097 A JP 25047097A JP 3200573 B2 JP3200573 B2 JP 3200573B2
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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】本発明はガス測定装置及び同
位体濃度比測定装置に関し、特に、被測定ガス中の複数
の同位体の濃度比をレーザー光の吸収を利用して分析す
る装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas measuring apparatus and an isotope concentration ratio measuring apparatus, and more particularly to an apparatus for analyzing a concentration ratio of a plurality of isotopes in a gas to be measured by utilizing absorption of a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学や医療の分野などにおいて、同位体
をトレーサーとして利用する分析法が知られている。そ
のトレーサーとしては従来から放射性同位体が多く用い
られている。これは放射線検出によってトレーサーの挙
動を簡単に検出できるからである。しかし、放射性同位
体には被曝や管理面での問題があるため、近年では、非
放射性同位体がトレーサーとして利用されている。
2. Description of the Related Art Analytical methods utilizing isotopes as tracers are known in the fields of chemistry and medicine. Conventionally, radioisotopes are often used as the tracer. This is because the behavior of the tracer can be easily detected by radiation detection. However, non-radioactive isotopes have been used as tracers in recent years because radioisotopes have problems in exposure and management.

【0003】ところで、最近、胃壁に存在可能な細菌で
ある「ヘリコバクター・ピロリ」が胃潰瘍や胃癌などを
発現させる原因体であるという報告が出されている。ヘ
リコバクター・ピロリは尿素を分解して二酸化炭素(C
2)を発生する性質を有する。それゆえ、その性質を
利用し、ヘリコバクター・ピロリの有無や存在量を検査
する手法が提案されている。具体的には、被検者に尿素
系試薬を経口投与してから一定時間後、当該被検者の呼
気を採取し、その呼気中にヘリコバクター・ピロリが生
成した二酸化炭素が含まれるか否かに基づいて、その存
在の有無が判定される。
[0003] Recently, it has been reported that "Helicobacter pylori", a bacterium that can be present on the stomach wall, is a causative agent that causes gastric ulcer, gastric cancer and the like. Helicobacter pylori decomposes urea to carbon dioxide (C
O 2 ). Therefore, there has been proposed a method for examining the presence or absence and abundance of Helicobacter pylori by utilizing its properties. Specifically, after a certain period of time after oral administration of the urea-based reagent to the subject, the breath of the subject is collected, and whether the breath contains carbon dioxide generated by Helicobacter pylori or not. , The presence or absence of the presence is determined.

【0004】この場合、上記の尿素系試薬を非放射性同
位元素である13Cでラベリングし、呼気中の13CO2
12CO2の比とその自然界における存在比(1:99)
との間における僅かなずれを測定すれば、ヘリコバクタ
ー・ピロリを定量できる。
In this case, the above-mentioned urea-based reagent is labeled with 13 C, which is a non-radioactive isotope, so that 13 CO 2 in exhaled air is removed.
12 CO 2 ratio and its abundance in nature (1:99)
By measuring the slight deviation between the two, Helicobacter pylori can be quantified.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】同位体の濃度比を測定
する手法として、質量分析による方法、スペクトル分析
による方法など各種の方法が知られている。しかし、従
来のいずれの手法でも、簡単かつ高感度に同位体濃度比
の分析を行うことは困難である。特に、従来のヘリコバ
クター・ピロリの検査法では、分解能を確保するために
多量の呼気が必要とされ、その取扱の不便さや被検者の
負担が指摘されている。
As methods for measuring the concentration ratio of isotopes, various methods such as a method by mass spectrometry and a method by spectral analysis are known. However, it is difficult to analyze the isotope concentration ratio simply and with high sensitivity by any of the conventional methods. In particular, the conventional Helicobacter pylori test method requires a large amount of exhaled air in order to ensure the resolution, and it has been pointed out that the handling is inconvenient and the burden on the subject.

【0006】なお、上記のような細菌の分析に限られ
ず、一般のガス分析においても、簡単かつ高感度に特定
物質の定量を行える装置が要望されている。
It is to be noted that there is a demand for a device capable of simply and sensitively quantifying a specific substance not only in the above-described analysis of bacteria but also in general gas analysis.

【0007】米国特許4,684,805号公報にはサンプルガ
ス中にレーザー光を通過させ、その際の光ガルバノ効果
による光吸収を検出することによって、同位体比の測定
を行う装置が記載されている。しかしながら、ガス中を
レーザー光が1回通過する際におけるレーザー光の吸収
はほんの僅かなものであり、検出感度を高めることは困
難である。
US Pat. No. 4,684,805 describes an apparatus for measuring an isotope ratio by passing a laser beam through a sample gas and detecting light absorption by a photogalvanic effect at that time. However, the absorption of the laser light when the laser light passes through the gas once is very small, and it is difficult to increase the detection sensitivity.

【0008】米国特許5,394,236号公報(特開平7-20054
号公報)、特開平4-364442号公報、特開平6-18411号公
報には、同位体比の測定装置が開示されているが、簡単
な構成でありながら高精度に同位体比の分析を行える装
置は実現されていない。
US Pat. No. 5,394,236 (JP-A-7-20054)
JP-A-4-364442 and JP-A-6-18411 disclose an isotope ratio measuring apparatus, which can analyze the isotope ratio with high accuracy while having a simple configuration. A device that can be used has not been realized.

【0009】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、レーザー光の吸収を利用して
被測定ガスの分析・測定を高感度かつ低コストで行える
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an apparatus capable of analyzing and measuring a gas to be measured at high sensitivity and at low cost by utilizing the absorption of laser light. It is in.

【0010】本発明の他の目的は、呼気分析を行う場合
に少量の呼気で十分な感度を得られる装置を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide an apparatus which can obtain sufficient sensitivity with a small amount of exhalation when performing exhalation analysis.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)上記目的を達成するために、本発明は、レーザー
媒質が入れられた少なくとも1つのレーザー媒質セル
と、前記レーザー媒質セルに対して直列に設けられ、そ
れぞれ異なる被測定ガスが入れられた複数の吸収セル
と、前記レーザー媒質セル及び前記複数の吸収セルから
なるセル列の一方端に設けられ、前記レーザー媒質セル
によって生成されるレーザー光を反射する第1ミラー
と、前記セル列の他方端に設けられ、前記レーザー光を
反射する第2ミラーと、前記複数の吸収セルの中で所望
の吸収セルを選択的に機能させる吸収セル選択手段と、
前記吸収セルにおける前記レーザー光の吸収を検出する
ための光吸収検出手段と、を含み、前記セル列、前記第
1ミラー及び前記第2ミラーによって共振器が構成され
たことを特徴とする。
(1) In order to achieve the above object, according to the present invention, at least one laser medium cell containing a laser medium is provided in series with the laser medium cell, and different measurement target gases are respectively contained. A plurality of absorption cells, a first mirror provided at one end of a cell row including the laser medium cell and the plurality of absorption cells, and reflecting a laser beam generated by the laser medium cell; and the other of the cell row. A second mirror provided at an end and reflecting the laser light, and an absorption cell selecting means for selectively functioning a desired absorption cell among the plurality of absorption cells,
Light absorption detecting means for detecting absorption of the laser light in the absorption cell, wherein a resonator is constituted by the cell row, the first mirror, and the second mirror.

【0012】上記構成によれば、レーザー媒質セルと複
数の吸収セルとが直列に連結され、そのセル列の両端に
第1及び第2のミラーが設けられる。そのミラー間にお
いて、レーザー媒質セルの作用によって生成されたレー
ザー光が多数回往復反射しつつ共振する。またこの場
合、レーザー共振器内の光は出力光に比して非常に大き
くなる。その結果、レーザー光の各通過ごとに被測定ガ
スによってレーザー光の一部が吸収されるので、その光
吸収度合いを高めて従来よりも高感度の測定を行える。
また、従来よりもセル内に導入するガスの量を削減でき
る。このように、本発明によれば、レーザー装置あるい
はそのレーザー共振器の内部に吸収セルを配置して、特
定原子又は分子の分析を実現できる。なお、ミラー間の
光路長などは共振条件が満たされるように設定される。
According to the above configuration, the laser medium cell and the plurality of absorption cells are connected in series, and the first and second mirrors are provided at both ends of the cell row. Between the mirrors, laser light generated by the action of the laser medium cell resonates while being reflected back and forth many times. Also, in this case, the light in the laser resonator becomes much larger than the output light. As a result, a part of the laser light is absorbed by the gas to be measured each time the laser light passes, so that the degree of light absorption can be increased to perform measurement with higher sensitivity than before.
Further, the amount of gas introduced into the cell can be reduced as compared with the related art. As described above, according to the present invention, the analysis of a specific atom or molecule can be realized by disposing an absorption cell inside a laser device or its laser resonator. The optical path length between the mirrors is set so that the resonance condition is satisfied.

【0013】上記構成では、吸収セル選択手段によって
選択された吸収セルにおいてレーザー光が吸収され、一
方、選択されなかった吸収セルではレーザー光は実質的
に吸収されずに透明な通過路として存在する。よって、
吸収セルの入れ替え機構が不要となり、また複数の共振
器を構成する必要がなくなる。
In the above configuration, the laser light is absorbed in the absorption cell selected by the absorption cell selection means, while the laser light is not substantially absorbed in the absorption cell not selected but exists as a transparent passage. . Therefore,
There is no need to replace the absorption cell, and it is not necessary to configure a plurality of resonators.

【0014】本発明の望ましい態様では、前記吸収セル
選択手段は、前記所望の吸収セル内でのみガス放電を行
わせる。すなわち、ガス放電の対象を切り換えることに
よって、機能させる吸収セルを切り換えるものである。
電離していないガス中をレーザー光が通過してもその吸
収は実質的に生じない。
In a preferred aspect of the present invention, the absorption cell selecting means causes a gas discharge to be performed only in the desired absorption cell. That is, the absorption cell to be operated is switched by switching the gas discharge target.
Even if the laser beam passes through a gas that has not been ionized, its absorption does not substantially occur.

【0015】本発明の望ましい態様では、互いに異なる
レーザー媒質が入れられ複数のレーザー媒質セルが設け
られ、前記複数のレーザー媒質セルの中で所望のレーザ
ー媒質セルを選択的に機能させるレーザー媒質セル選択
手段が設けられる。望ましくは、前記レーザー媒質セル
選択手段は、前記所望のレーザー媒質セル内でのみガス
放電を行わせる。すなわち、吸収セルの選択と同様にガ
ス放電対象の切り換えによって、機能するレーザー媒質
セルが切り換えられる。
In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of laser medium cells containing different laser mediums are provided, and a laser medium cell selection function for selectively functioning a desired laser medium cell among the plurality of laser medium cells is provided. Means are provided. Preferably, the laser medium cell selecting means causes the gas discharge to be performed only in the desired laser medium cell. That is, the functioning laser medium cell is switched by switching the gas discharge target similarly to the selection of the absorption cell.

【0016】(2)上記目的を達成するために本発明
は、第1のレーザー媒質が入れられた第1のレーザー媒
質セルと、第2のレーザー媒質が入れられた第2のレー
ザー媒質セルと、サンプルガスが入れられた第1の吸収
セルと、規準ガスが入れられた第2の吸収セルと、前記
第1及び第2のレーザー媒質セル並びに前記第1及び第
2の吸収セルが直列配置されてなるセル列の一方端に設
けられ、前記第1のレーザー媒質セルによって生成され
た第1のレーザー光及び前記第2のレーザー媒質セルに
よって生成された第2のレーザー光を反射する第1ミラ
ーと、前記セル列の他方端に設けられ、前記第1のレー
ザー光及び前記第2のレーザー光を反射する第2ミラー
と、前記第1のレーザー媒質セル及び前記第2のレーザ
ー媒質セルの内の1つを選択的に機能させるレーザー媒
質セル選択手段と、前記第1の吸収セル及び前記第2の
吸収セルの内の1つを選択的に機能させる吸収セル選択
手段と、前記サンプルガス及び前記規準ガスによる前記
第1及び第2のレーザー光の吸収に基づいて、同位体濃
度比の演算を行う演算手段と、を含み、前記セル列、前
記第1ミラー及び前記第2ミラーによって共振器が構成
されたことを特徴とする。
(2) In order to achieve the above object, the present invention provides a first laser medium cell containing a first laser medium and a second laser medium cell containing a second laser medium. A first absorption cell containing a sample gas, a second absorption cell containing a reference gas, and the first and second laser medium cells and the first and second absorption cells are arranged in series. A first laser light generated by the first laser medium cell and a second laser light generated by the second laser medium cell provided at one end of the cell line A mirror, a second mirror provided at the other end of the cell row, for reflecting the first laser light and the second laser light, and a second mirror medium cell for the first laser medium cell and the second laser medium cell. One of Medium selecting means for selectively functioning, an absorbing cell selecting means for selectively operating one of the first absorption cell and the second absorption cell, the sample gas and the reference gas Calculating means for calculating the isotope concentration ratio based on the absorption of the first and second laser beams by the cell array, the first mirror, and the second mirror. It is characterized by having.

【0017】上記構成によれば、第1のレーザー媒質セ
ルと第1の吸収セル、第1のレーザー媒質セルと第2の
吸収セル、第2のレーザー媒質セルと第1の吸収セル、
第2のレーザー媒質セルと第2の吸収セルの各組み合わ
せで、レーザー光の吸収測定が行われ、この測定結果に
基づいて原子又は分子の濃度比が演算される。上記構成
では、時分割で各ガスについての測定が行われるため、
全部又は一部の測定結果が記憶手段に一時的に格納され
る。
According to the above configuration, the first laser medium cell and the first absorption cell, the first laser medium cell and the second absorption cell, the second laser medium cell and the first absorption cell,
In each combination of the second laser medium cell and the second absorption cell, laser light absorption measurement is performed, and the concentration ratio of atoms or molecules is calculated based on the measurement result. In the above configuration, the measurement for each gas is performed in a time sharing manner,
All or some of the measurement results are temporarily stored in the storage means.

【0018】なお、規準ガスにおける同位体の濃度比が
既知であるならば、規準ガスを通過した2つのレーザー
光の光吸収量(あるいは光量)に基づいて、サンプルガ
スを通過した2つのレーザー光の光吸収量(あるいは光
量)から、サンプルガス中の同位体の濃度比を換算でき
る。
If the concentration ratio of the isotope in the reference gas is known, the two laser beams passing through the sample gas are determined based on the light absorption amounts (or light amounts) of the two laser beams passing through the reference gas. The concentration ratio of the isotope in the sample gas can be converted from the light absorption amount (or light amount) of the sample gas.

【0019】本発明の好適な態様では、前記レーザー媒
質選択手段及び前記吸収セル選択選択手段は、機能させ
るセルのみに対してガス放電を行わせる。
In a preferred aspect of the present invention, the laser medium selection means and the absorption cell selection / selection means cause only the cell to be operated to perform gas discharge.

【0020】本発明の望ましい態様では、前記第1のレ
ーザー媒質は13CO2を有し、前記第2のレーザー媒質
12CO2を有し、前記演算手段は、前記サンプルガス
中における12CO213CO2の濃度比を演算することを
特徴とする。すなわち、第1のレーザー光及び第2のレ
ーザー光はそれぞれ測定しようとする同位体の共鳴吸収
線にそれぞれ一致するように生成される。本発明の望ま
しい態様では、前記サンプルガスは呼気であることを特
徴とする。
[0020] In preferred embodiments of the present invention has the first laser medium 13 CO 2, said second laser medium has a 12 CO 2, the arithmetic means, 12 CO in the sample gas It is characterized in that the concentration ratio between 2 and 13 CO 2 is calculated. That is, the first laser light and the second laser light are generated so as to respectively match the resonance absorption lines of the isotope to be measured. In a preferred aspect of the present invention, the sample gas is exhaled air.

【0021】(3)上記目的を達成するために、本発明
は、導波路が形成された基板と、前記導波路を複数のセ
ルに区分するための少なくとも1つの透明な隔壁と、前
記導波路の両端に設けられ、レーザー光を反射する第1
及び第2のミラー隔壁と、を含み、前記複数のセルは、
レーザー媒質が入れられたレーザー媒質セルと被測定ガ
スが入れられた吸収セルとを含み、前記第1及び第2の
ミラー隔壁の間でレーザー光が共振することを特徴とす
る。
(3) In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate on which a waveguide is formed, at least one transparent partition for dividing the waveguide into a plurality of cells, The first is provided at both ends of the
And a second mirror partition, wherein the plurality of cells include:
A laser medium cell containing a laser medium and an absorption cell containing a gas to be measured are provided, and the laser light resonates between the first and second mirror partitions.

【0022】上記のような導波路型の共振器によれば、
より高感度の測定を実現でき、また装置を小型化でき
る。更に温度管理の面でもメリットがある。
According to the above waveguide type resonator,
Higher sensitivity measurement can be realized and the apparatus can be downsized. There is also an advantage in temperature control.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1には、本実施形態に係るガス測定装置
である同位体濃度比測定装置の全体構成がブロック図と
して示されている。この装置は、レーザー光の吸収を利
用して同位体の濃度比を測定する装置であり、特に、上
述したヘリコバクター・ピロリの検査のために、試薬投
与後における被検者の呼気中の同位体の濃度比(12CO
213CO2)を分析する呼気分析装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an isotope concentration ratio measuring apparatus which is a gas measuring apparatus according to the present embodiment. This device measures the concentration ratio of isotopes using the absorption of laser light. In particular, for the above-mentioned test of Helicobacter pylori, the isotope in the breath of the subject after administration of the reagent is used. Concentration ratio ( 12 CO
2 : A breath analyzer that analyzes 13 CO 2 ).

【0025】図1において、複合共振器300は、レー
ザー光の生成機能と被測定ガスによる光吸収の測定機能
の2つの機能を兼ね備えている。換言すれば、複合共振
器300は、レーザー装置あるいはその内部の共振器に
吸収セルを組み込んだ構造を有する。
In FIG. 1, the composite resonator 300 has two functions of a function of generating a laser beam and a function of measuring light absorption by a gas to be measured. In other words, the composite resonator 300 has a structure in which an absorption cell is incorporated in a laser device or a resonator inside the laser device.

【0026】具体的に説明すると、この複合共振器30
0は、直列に設けられた2つのレーザー媒質セル31
4、316と、それらに対して更に直列に設けられた検
体ガス用吸収セル320及び規準ガス用吸収セル322
と、それらのセルで構成されるセル列(セル群)の一方
端に設けられたミラー300aと、そのセル列の他方端
に設けられたミラー300bと、で構成される。
More specifically, the composite resonator 30
0 denotes two laser medium cells 31 provided in series
4, 316, and an absorption cell 320 for a sample gas and an absorption cell 322 for a reference gas further provided in series with them.
And a mirror 300a provided at one end of a cell row (cell group) composed of these cells, and a mirror 300b provided at the other end of the cell row.

【0027】レーザー媒質セル314及び316は、一
般の炭酸ガスレーザー装置に含まれるレーザー媒質セル
と同様の構造及び機能を有し、よって、それぞれ一般の
炭酸ガスレーザーと同様のガス組成(例えばCO2
2、He)及び分圧比を有する。ただし、レーザー媒
質セル316では、CO2ガスとして通常のCO2ガス(
12CO2ガス)が利用されている。これは、同位体の存
在比が自然の同位体存在比(12CO213CO2が99:
1)であるガスである。一方、レーザー媒質セル314
では、13CO2が主体となったCO2ガス(13CO2
ス)が利用されている。従って、レーザー媒質セル31
4は、11・0μmを中心とした波長のレーザー光を誘起
し、レーザー媒質セル316は、10.6μmを中心とした
波長のレーザー光を誘起する。
The laser medium cells 314 and 316 have the same structure and function as the laser medium cell included in a general carbon dioxide laser device, and therefore have the same gas composition (eg, CO 2) as that of a general carbon dioxide laser. ,
N 2 , He) and the partial pressure ratio. However, the laser medium cell 316, conventional CO 2 gas as CO 2 gas (
12 CO 2 gas) is used. This is because the isotope abundance ratio is the natural isotope abundance ratio ( 12 CO 2 : 13 CO 2 is 99:
1) is a gas. On the other hand, the laser medium cell 314
In, CO 2 gas 13 CO 2 becomes mainly (13 CO 2 gas) are used. Therefore, the laser medium cell 31
4 induces a laser beam having a wavelength centered at 11.0 μm, and the laser medium cell 316 induces a laser beam having a wavelength centered at 10.6 μm.

【0028】本実施形態の装置は、呼気中における12
213CO2の濃度比を測定するものであるため、上記
のようにレーザー媒質として12CO2ガスと13CO2ガス
とが利用される。もちろん、他の同位体濃度比を測定す
る場合には、その測定を行う同位体ごとに、光吸収を生
じる固有の波長をもったレーザー光を生成するレーザー
媒質を用意する。
The device according to the present embodiment is capable of measuring 12 C
Since the concentration ratio between O 2 and 13 CO 2 is measured, 12 CO 2 gas and 13 CO 2 gas are used as the laser medium as described above. Of course, when measuring another isotope concentration ratio, a laser medium that generates laser light having a specific wavelength that causes light absorption is prepared for each isotope to be measured.

【0029】ミラー300aは完全反射を生ずるミラー
であり、一方、ミラー300bは一部(例えば1%の光
量)を透過させるミラーである。すなわち、ミラー30
0bを介してレーザー光が出射される。なお、各ミラー
はミラー基板上に形成されている。
The mirror 300a is a mirror that causes complete reflection, while the mirror 300b is a mirror that transmits a part (for example, 1% light amount). That is, the mirror 30
A laser beam is emitted through Ob. Each mirror is formed on a mirror substrate.

【0030】これらのミラーは光軸に対して垂直に配置
され、例えば公知の誘電体多層膜や金蒸着膜で構成され
る。各ミラーの表面は平面であってもよいが、集光性を
高めるために湾曲していてもよい。2つのミラー間で各
レーザー光が共振するようにミラー間の距離などが設定
される。なお、一方のミラーを光軸方向に一定振幅で周
期的に振動させる掃引装置を設けてもよい。かかる手段
によれば、ミラー間における光路長を共振条件に繰り返
し一致させることができる。
These mirrors are arranged perpendicular to the optical axis, and are composed of, for example, a known dielectric multilayer film or a gold vapor deposition film. The surface of each mirror may be flat, but may be curved to enhance the light collecting property. The distance between the mirrors is set so that each laser beam resonates between the two mirrors. Note that a sweep device that periodically vibrates one mirror at a constant amplitude in the optical axis direction may be provided. According to such a means, the optical path length between the mirrors can be repeatedly matched with the resonance condition.

【0031】本実施形態の装置において、吸収セル32
0及び322は、ガスによるレーザー光の吸収を測定す
るための機構である。各吸収セル320及び322は、
例えば円柱状や各柱状のガラスバルブとして形成され、
その内部ガス圧は例えば数Torr−100Torrで
ある。
In the apparatus of this embodiment, the absorption cell 32
Reference numerals 0 and 322 denote mechanisms for measuring laser light absorption by the gas. Each absorption cell 320 and 322
For example, it is formed as a columnar or columnar glass bulb,
The internal gas pressure is, for example, several Torr-100 Torr.

【0032】検体ガス用の吸収セル320には、被検者
の呼気として検体ガス(サンプルガス)が封入される。
その呼気は、13Cによってラベリングされた尿素系試薬
を被検者に経口投与してから一定時間後、当該被検者か
ら採取されたものである。規準ガス用の吸収セル322
には、自然界の同位体存在比をもったCO2ガスか、あ
るいは上記の尿素系試薬投与前の被検者の呼気が封入さ
れる。
The sample gas absorption cell 320 is filled with a sample gas (sample gas) as the breath of the subject.
The exhaled breath was collected from the subject a certain time after orally administering the 13C- labeled urea-based reagent to the subject. Absorption cell 322 for reference gas
Is filled with CO 2 gas having a natural isotope abundance ratio or the breath of the subject before administration of the above-mentioned urea-based reagent.

【0033】レーザー媒質セル314、316でレーザ
ー発振を生じさせるために、及び、吸収セル320、3
22で光吸収を生じさせるために、各セルあるいはセル
近傍には放電電極(又は放電コイル)などが設けられて
いるが、図示省略されている。それらの放電装置には放
電用電源342、344からの電力が供給される。
In order to cause laser oscillation in the laser medium cells 314, 316,
A discharge electrode (or discharge coil) or the like is provided in each cell or in the vicinity of the cell in order to cause light absorption at 22, but is not shown. These discharge devices are supplied with electric power from discharge power sources 342 and 344.

【0034】すなわち、図1に示す構成において、レー
ザー媒質セル314とレーザー媒質セル316には放電
用電源342から放電用の直流又は交流の電力が選択的
に供給される。選択装置346は、第1同期信号に従っ
てその電力の供給先を選択している。これと同様に、吸
収セル320及び吸収セル322には放電用電源344
から放電用の直流又は交流の電力が選択的に供給され
る。選択装置348は、第1の同期信号よりも高い(又
は低い)周波数をもった第2の同期信号に従ってその電
力の供給先を選択している。
That is, in the configuration shown in FIG. 1, a discharge DC or AC power is selectively supplied from the discharge power supply 342 to the laser medium cell 314 and the laser medium cell 316. The selecting device 346 selects a power supply destination according to the first synchronization signal. Similarly, a discharge power source 344 is provided in the absorption cells 320 and 322.
, DC or AC power for discharge is selectively supplied. The selecting device 348 selects a power supply destination according to a second synchronization signal having a higher (or lower) frequency than the first synchronization signal.

【0035】つまり、本実施形態では、放電によって励
起されたCO2分子のみが吸収(もしくは放出)をなす
ため、放電の有無によってセルの選択が行われている。
ここで、放電されるセルは機能し、放電されないセルは
光学的に透明な存在となる。
That is, in this embodiment, since only CO 2 molecules excited by the discharge absorb (or emit), the selection of the cell is performed according to the presence or absence of the discharge.
Here, the cells that are discharged function, and the cells that are not discharged are optically transparent.

【0036】上記説明から理解されるように、セル選択
の組み合わせによって4つの選択パターンが存在し、各
選択パターンでの光吸収の測定結果に基づいて後述する
濃度比が演算される。
As can be understood from the above description, there are four selection patterns depending on the combination of cell selections, and the density ratio described later is calculated based on the measurement result of the light absorption in each selection pattern.

【0037】以上のような複合共振器によれば、いずれ
か一方のレーザー媒質セルでレーザー光が生成され、2
つのミラー間でそのレーザー光が往復反射を繰り返す。
その際、いずれか一方の吸収セル内で放電によって励起
されたガス分子によってレーザー光が選択的に吸収され
る。このため、長い測定セルを構成した場合と同様に高
い感度を得られる。また、装置を小型化でき、かつ使用
するガスの量を低減できるという利点がある。
According to the composite resonator as described above, a laser beam is generated in one of the laser medium cells, and
The laser light is repeatedly reflected back and forth between the two mirrors.
At that time, laser light is selectively absorbed by gas molecules excited by discharge in one of the absorption cells. Therefore, high sensitivity can be obtained as in the case where a long measurement cell is configured. Further, there is an advantage that the apparatus can be downsized and the amount of gas used can be reduced.

【0038】ちなみに、複合共振器300においては、
観測対象となる光吸収を多重に観測することが必要にな
るので、各レーザー光に対して高反射係数を有するミラ
ーを利用して、その複合共振器での他の損失を十分に低
減することが望ましい。
Incidentally, in the composite resonator 300,
Since it is necessary to observe the optical absorption to be observed multiple times, use mirrors with high reflection coefficients for each laser beam to sufficiently reduce other losses in the complex resonator. Is desirable.

【0039】光検出器330は、光量に従ったレベルの
信号を出力する光センサであり、その出力信号は、狭帯
域アンプである増幅器332に入力される。そのアンプ
の中心周波数は制御部349によるセルの切り替え周波
数(第1又は第2の同期信号)に一致させおくのが望ま
しい。すなわち、同期検波のように目的とする信号のみ
を取り出すことができる。なお、第1又は第2の同期信
号の周波数に従って動作するロックインアンプを設けて
もよい。
The photodetector 330 is an optical sensor that outputs a signal of a level according to the amount of light, and the output signal is input to an amplifier 332 that is a narrow band amplifier. It is desirable that the center frequency of the amplifier be made to coincide with the cell switching frequency (first or second synchronization signal) by the control unit 349. That is, it is possible to extract only a target signal, such as synchronous detection. Note that a lock-in amplifier that operates according to the frequency of the first or second synchronization signal may be provided.

【0040】増幅器332を通過した信号は、A/D変
換器334でデジタル信号に変換される。そして、その
デジタル信号がメモリ336にいったん格納される。す
なわち、上記のように4つのセル選択パターンでの測定
時間差を吸収するために測定結果が一時的に記憶され
る。演算回路338はマイコンなどで構成され、後述の
ように、メモリ336に記憶された検体ガスについての
2つの検出光量と規準ガスについての2つの検出光量と
に基づいて、同位体の濃度比すなわち12CO21 3CO2
の濃度比を演算する回路である。その演算された濃度比
は、表示器340に数値として表示される。その数値に
基づいて、ヘリコバクター・ピロリの有無の判定及び定
量を行って、その判定結果を表示してもよい。
The signal that has passed through the amplifier 332 is converted to a digital signal by an A / D converter 334. Then, the digital signal is temporarily stored in the memory 336. That is, the measurement result is temporarily stored in order to absorb the measurement time difference between the four cell selection patterns as described above. The arithmetic circuit 338 is constituted by a microcomputer or the like, and, based on the two detected light amounts of the sample gas and the two detected light amounts of the reference gas stored in the memory 336, the concentration ratio of the isotope, that is, 12 as described later. CO 2 and 1 3 CO 2
Is a circuit for calculating the density ratio. The calculated concentration ratio is displayed on the display 340 as a numerical value. Based on the numerical value, the presence or absence of Helicobacter pylori may be determined and quantified, and the result of the determination may be displayed.

【0041】制御部349は、2つの選択装置346、
348を制御し、所望のセルの組み合わせで測定が行わ
れるように管理する。また、制御部349は、メモリ3
36における書き込み及び読み出しの制御も行ってい
る。
The control unit 349 includes two selection devices 346,
348 is controlled so that measurement is performed in a desired cell combination. In addition, the control unit 349 controls the memory 3
The writing and reading at 36 are also controlled.

【0042】上記演算回路は、例えば、以下のような計
算を実行して濃度比を演算する。
The arithmetic circuit calculates the density ratio by executing the following calculation, for example.

【0043】[0043]

【数1】 ただし、(Equation 1) However,

【数2】 は、サンプルガスについての12CO2に対する13CO2
濃度比を示しており、
(Equation 2) Indicates the concentration ratio of 13 CO 2 to 12 CO 2 for the sample gas,

【数3】 は、自然又は規準ガスの12CO2に対する13CO2の濃度
比(既知の値)を表している。また、I11 Mは第1のレ
ーザー光(13CO2レーザー光)がサンプルガスによっ
て吸収を受けた場合の吸収の相対値(光量検出値)を示
しており、I10.6 Mは第2のレーザー光(12CO2レーザ
ー光)がサンプルガスによって吸収を受けた場合の相対
値を示しており、I10.6 REFは第2のレーザー光が規準
ガスによって吸収を受けた場合の相対値を示しており、
11 REFは第1のレーザー光が規準ガスによって吸収を
受けた場合の相対値を示している。
(Equation 3) Represents the concentration ratio (known value) of 13 CO 2 to 12 CO 2 of the natural or reference gas. I 11 M indicates the relative value (detected light amount) of the absorption when the first laser beam ( 13 CO 2 laser beam) is absorbed by the sample gas, and I 10.6 M indicates the second laser beam. The light ( 12 CO 2 laser light) shows the relative value when absorbed by the sample gas, and I 10.6 REF shows the relative value when the second laser light is absorbed by the reference gas. ,
I 11 REF indicates a relative value when the first laser beam is absorbed by the reference gas.

【0044】上記の実施形態では、検体ガス及び規準ガ
スについての第1のレーザー光の光量及び第2のレーザ
ー光の光量の比を利用して濃度比の演算を行ったが、そ
れらの光量の差を利用して濃度比を演算することもでき
る。この場合には、例えば、規準ガスを利用して2つの
レーザー光の光量の差がゼロになるように増幅度等を調
整し、その上で、検体ガスについて2つのレーザー光の
光量を検出してその差から濃度比を換算してもよい。な
お、上記の複合共振器300を冷却する装置を設けるの
が望ましい。
In the above embodiment, the concentration ratio is calculated using the ratio between the light amounts of the first laser light and the second laser light for the sample gas and the reference gas. The density ratio can be calculated using the difference. In this case, for example, the amplification degree is adjusted so that the difference between the amounts of the two laser beams becomes zero using the reference gas, and then the amounts of the two laser beams are detected for the sample gas. Then, the concentration ratio may be converted from the difference. It is desirable to provide a device for cooling the composite resonator 300.

【0045】次に、図2に基づいて複合共振器の一例に
ついて説明する。図2には、図1に示した複合共振器3
00を導波路型として構成した場合の例が示されてい
る。
Next, an example of the composite resonator will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the composite resonator 3 shown in FIG.
An example where 00 is configured as a waveguide type is shown.

【0046】平板状の本体450は、セラミック基板な
どで構成され、その本体450には切削加工などによっ
て1本の溝状の導波路456が形成される。導波路45
6の一方端及び他方端にはミラー隔壁452、454が
配置される。ミラー隔壁452、454の内部に向く面
はミラー452A、454Aを構成している。
The flat main body 450 is formed of a ceramic substrate or the like, and a single groove-shaped waveguide 456 is formed on the main body 450 by cutting or the like. Waveguide 45
Mirror partition walls 452 and 454 are arranged at one end and the other end of the reference numeral 6. The surfaces facing the insides of the mirror partition walls 452 and 454 constitute mirrors 452A and 454A.

【0047】導波路456の途中には、互いに一定間隔
をおいて光学的に透明な3つの中間隔壁(仕切板)45
8、460、462が配置されている。これらの中間隔
壁及び両端のミラー隔壁によって、導波路456は4つ
のセル456A、456B、456C、456Dに区分
されている。各セルは気密性をもっており、例えばセル
456Aは第1のレーザー媒質セルであり、セル456
Bは第2のレーザー媒質セルであり、セル456Cは第
1の吸収セルであり、セル456Dは第2の吸収セルで
ある。セル456C及び456Dには、それぞれ導入ポ
ート450A、450C及び排気ポート450B、45
0Dが連結されている。各ポートには図示されていない
コック等が設けられる。なお、レーザー媒質セル及び吸
収セルの順番は適宜変更可能である。
In the middle of the waveguide 456, three optically transparent intermediate partition walls (partition plates) 45 at a fixed interval from each other.
8, 460 and 462 are arranged. The waveguide 456 is divided into four cells 456A, 456B, 456C, 456D by these intermediate partitions and mirror partitions at both ends. Each cell is airtight, for example, cell 456A is the first laser medium cell and cell 456A
B is a second laser medium cell, cell 456C is a first absorption cell, and cell 456D is a second absorption cell. Cells 456C and 456D have inlet ports 450A and 450C and exhaust ports 450B and 45B, respectively.
OD is connected. Each port is provided with a cock (not shown) or the like. The order of the laser medium cell and the absorption cell can be changed as appropriate.

【0048】なお、図2においては、各セル内でガス放
電を行わせるために、各セル近傍に放電用電極が設けら
れるが、それは図示省略されている。また、複合共振器
を冷却する冷却装置を設けるのが望ましいが、図示省略
されている。
In FIG. 2, a discharge electrode is provided near each cell in order to cause gas discharge in each cell, but this is not shown. Although it is desirable to provide a cooling device for cooling the composite resonator, it is not shown.

【0049】図2に示した複合共振器において、セル4
56A又は456Bで生成される光が2つのミラー45
2A、454Aで往復反射してレーザー光が生成され、
その往復経路においてレーザー光は吸収セル456C又
は456D内のガスによって吸収を受けることになる。
なお、ミラー隔壁454は各レーザー光の一部を通過さ
せるものであり、それを通過したレーザー光が光検出器
で検出される。
In the composite resonator shown in FIG.
The light generated at 56A or 456B is
Laser light is generated by reciprocating reflection at 2A and 454A,
In the reciprocating path, the laser light is absorbed by the gas in the absorption cell 456C or 456D.
The mirror partition 454 allows a part of each laser beam to pass therethrough, and the laser beam passing through the partition 454 is detected by a photodetector.

【0050】図3には、複合共振器の他の例が示されて
いる。
FIG. 3 shows another example of the composite resonator.

【0051】平板状の本体470は、セラミック基板な
どで構成され、その本体470には切削加工などによっ
て互いに平行に2本の溝状の導波路476、478が形
成される。2つの導波路476、478の一方端及び他
方端にはミラー隔壁472、474が配置される。ミラ
ー隔壁472、474の内部に向く面はミラー472
A、474Aを構成している。
The plate-shaped main body 470 is formed of a ceramic substrate or the like, and two groove-shaped waveguides 476 and 478 are formed in the main body 470 in parallel with each other by cutting or the like. Mirror partition walls 472 and 474 are arranged at one end and the other end of the two waveguides 476 and 478, respectively. The surface facing the inside of the mirror partitions 472, 474 is the mirror 472.
A and 474A.

【0052】導波路476、478の途中には、互いに
一定間隔をおいて光学的に透明な2つの中間隔壁48
0、482が配置されている。これらの中間隔壁及び両
端のミラー隔壁によって、各導波路476、478はセ
ル476A、478Aと476B、478Bと476
C、478Cとに区分されている。各セルは気密性をも
っており、例えばセル456A、478Aはそれぞれ第
1及び第2のレーザー媒質セルであり、セル476B、
478Bは第1の吸収セルであり、セル476C、47
8Cは第2の吸収セルである。セル476B、478B
は互いに中間部位において連結路によって連結されてい
る。これと同様に、セル476C、478Cは互いに中
間部位において連結路によって連結されている。そし
て、セル476Bには導入ポート470Aが連結され、
一方、セル478Bには排気ポート470Bが連結され
ている。これと同様に、セル476Cには導入ポート4
70Cが連結され、セル478Cにはポート470Dが
連結されている。各ポートには図示されていないコック
等が設けられる。
In the middle of the waveguides 476 and 478, two optically transparent intermediate partition walls 48 are provided at a fixed interval from each other.
0 and 482 are arranged. Each of the waveguides 476 and 478 is divided into cells 476A, 478A and 476B, and 478B and 476 by these intermediate partitions and mirror partitions at both ends.
C and 478C. Each cell is airtight, for example, cells 456A, 478A are first and second laser medium cells, respectively, and cells 476B,
478B is a first absorption cell, and cells 476C, 47
8C is a second absorption cell. Cells 476B, 478B
Are connected to each other by a connection path at an intermediate portion. Similarly, the cells 476C and 478C are connected to each other by a connection path at an intermediate portion. The introduction port 470A is connected to the cell 476B,
On the other hand, an exhaust port 470B is connected to the cell 478B. Similarly, the introduction port 4 is provided in the cell 476C.
70C, and a port 470D is connected to the cell 478C. Each port is provided with a cock (not shown) or the like.

【0053】なお、図3においては、各セル内でガス放
電を行わせるために、各セル近傍に放電用電極が設けら
れるが、それは図示省略されている。また、複合共振器
を冷却する冷却装置を設けるのが望ましいが、図示省略
されている。
In FIG. 3, a discharge electrode is provided in the vicinity of each cell in order to cause gas discharge in each cell, but this is not shown. Although it is desirable to provide a cooling device for cooling the composite resonator, it is not shown.

【0054】図3に示した複合共振器において、セル4
76A及び476Bで生成される光が2つのミラー47
2A、474Aで往復反射して第1及び第2のレーザー
光が生成され、その往復経路において第1のレーザー光
は、選択的に機能するセル476B又は476C内のガ
スによって吸収を受けることになる。これと同様に、第
2のレーザー光は、選択的に機能するセル478B又は
A78C内のガスによって吸収を受ける。
In the composite resonator shown in FIG.
The light generated at 76A and 476B is divided into two mirrors 47.
The first and second laser beams are reciprocally reflected at 2A and 474A to generate first and second laser beams. In the reciprocating path, the first laser beam is absorbed by the gas in the cell 476B or 476C which functions selectively. . Similarly, the second laser light is absorbed by the gas in the selectively functioning cell 478B or A78C.

【0055】なお、ミラー隔壁474は各レーザー光の
一部を通過させるものであり、それを通過した各レーザ
ー光が光検出器で検出される。光検出器は2つのレーザ
ー光に対応して2つ設けられている。
The mirror partition 474 allows a part of each laser beam to pass therethrough, and each laser beam passing therethrough is detected by a photodetector. Two photodetectors are provided corresponding to the two laser beams.

【0056】この図3に示した複合共振器によれば、第
1のレーザー光による測定と第2のレーザー光により測
定を並行して行うことができるので、図2に示した複合
共振器に比べて測定時間を短縮できる。ただし、吸収セ
ルの選択は図2の例と同様に放電の有無のよって行われ
ている。
According to the composite resonator shown in FIG. 3, since the measurement using the first laser beam and the measurement using the second laser beam can be performed in parallel, the composite resonator shown in FIG. The measurement time can be shortened as compared with the above. However, the selection of the absorption cell is made according to the presence or absence of discharge, as in the example of FIG.

【0057】図2及び図3に示した複合共振器は、例え
ばアルミナ、窒化アルミなどのセラミックで構成され、
その導波路は例えば内径2−3mm程度の円形又は角形
の細い穴である。このように屈折率の高い物質で囲まれ
た細径孔は光に対して漏洩導波路として機能する。この
場合、若干の漏洩損失はあるものの、レーザー光のよう
な低入射角度が得られる光に対してはその漏洩損失は極
めて少なく、低損失型の光導波路を構成できる。また、
本実施形態では、そのような導波路をレーザー媒質セル
及び吸収セルとして利用しているので、その中に充填さ
れるガスの最良放電条件を比較的高いガス圧とすること
ができる。よって、このような導波路型の複合共振器に
よれば、単位長さ当たりの利得あるいは吸収を大きく取
れるので、非導波路タイプの複合共振器に比べて高感度
を得られる。また、複合共振器自体を小型化できるの
で、必要なガスの量を削減できる利点がある。また、上
記のように複合共振器をセラミックで構成すると、その
熱伝導度が大きいため、より良好な利得、吸収係数を期
待でき、また、良好な冷却を行えるので、温度安定性の
面でも優れている。しかも、複数の導波路を同一の基板
上に密接して形成できるので、それらの間での温度バラ
ンスを容易に確保できる利点もある。更に、多数の導波
路を並列に、しかもコンパクトに形成できるので、多数
の試料を同時に短時間で処理する並列処理を実現できる
という面もある。
The composite resonator shown in FIGS. 2 and 3 is made of a ceramic such as alumina or aluminum nitride, for example.
The waveguide is, for example, a circular or square thin hole having an inner diameter of about 2-3 mm. The small-diameter hole surrounded by the substance having a high refractive index functions as a leakage waveguide for light. In this case, although there is some leakage loss, the leakage loss is extremely small for light such as laser light that can be obtained at a low incident angle, and a low-loss optical waveguide can be formed. Also,
In the present embodiment, since such a waveguide is used as a laser medium cell and an absorption cell, the best discharge condition of the gas filled therein can be set to a relatively high gas pressure. Therefore, according to such a waveguide-type composite resonator, gain or absorption per unit length can be increased, so that higher sensitivity can be obtained as compared with a non-waveguide-type composite resonator. Further, since the size of the composite resonator itself can be reduced, there is an advantage that the amount of required gas can be reduced. In addition, when the composite resonator is made of ceramic as described above, its thermal conductivity is large, so that a better gain and absorption coefficient can be expected, and since it can be cooled well, it is excellent in temperature stability. ing. Moreover, since a plurality of waveguides can be formed closely on the same substrate, there is an advantage that a temperature balance among them can be easily secured. Furthermore, since a large number of waveguides can be formed in parallel and compactly, there is another aspect that parallel processing for simultaneously processing a large number of samples in a short time can be realized.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザー光の吸収を利用して被測定ガスの分析・測定を
高感度かつ低コストで行える。また、呼気分析を行う場
合に少量の呼気で十分な感度を得られる。
As described above, according to the present invention,
The analysis and measurement of the gas to be measured can be performed at high sensitivity and at low cost by utilizing the absorption of laser light. Also, when performing breath analysis, sufficient sensitivity can be obtained with a small amount of breath.

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

【図1】 本発明に係る同位体濃度比測定装置の実施形
態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an isotope concentration ratio measuring device according to the present invention.

【図2】 複合共振器の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a composite resonator.

【図3】 複合共振器の他の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the composite resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

300 複合共振器、300a,300b ミラー、3
14 第1のレーザー媒質セル、316 第2のレーザ
ー媒質セル、320 検体ガス用吸収セル、322 規
準ガス用吸収セル、330 光検出器、336 メモ
リ、338 演算回路、342,344 放電用電源、
346,348 選択装置。
300 composite resonator, 300a, 300b mirror, 3
14 first laser medium cell, 316 second laser medium cell, 320 sample gas absorption cell, 322 reference gas absorption cell, 330 photodetector, 336 memory, 338 arithmetic circuit, 342, 344 discharge power supply,
346,348 Selection device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川那辺 純一 東京都三鷹市牟礼6丁目22番1号 アロ カ株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−94737(JP,A) 特開 平11−94738(JP,A) 特開 平11−94740(JP,A) 特開 平8−261922(JP,A) 特開 平7−270308(JP,A) 特開 平7−294418(JP,A) 特開 昭52−114390(JP,A) 特開 昭52−100276(JP,A) 特開 昭52−98578(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/61 WPI/L(QUESTEL) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Kawanabe 6-22-1, Mure, Mitaka-shi, Tokyo Aloka Co., Ltd. (56) References JP-A-11-94737 (JP, A) JP-A-Hei JP-A-11-94738 (JP, A) JP-A-11-94740 (JP, A) JP-A-8-261922 (JP, A) JP-A-7-270308 (JP, A) JP-A-7-294418 (JP, A) A) JP-A-52-114390 (JP, A) JP-A-52-100276 (JP, A) JP-A-52-98578 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) ) G01N 21/00-21/61 WPI / L (QUESTEL) WPI (DIALOG)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザー媒質が入れられた少なくとも1
つのレーザー媒質セルと、 前記レーザー媒質セルに対して直列に設けられ、それぞ
れ異なる被測定ガスが入れられた複数の吸収セルと、 前記レーザー媒質セル及び前記複数の吸収セルからなる
セル列の一方端に設けられ、前記レーザー媒質セルによ
って生成されるレーザー光を反射する第1ミラーと、 前記セル列の他方端に設けられ、前記レーザー光を反射
する第2ミラーと、 前記複数の吸収セルの中で所望の吸収セルを選択的に機
能させる吸収セル選択手段と、 前記吸収セルにおける前記レーザー光の吸収を検出する
ための光吸収検出手段と、 を含み、 前記セル列、前記第1ミラー及び前記第2ミラーによっ
て共振器が構成されたことを特徴とするガス測定装置。
1. At least one containing a laser medium
One laser medium cell, a plurality of absorption cells provided in series with the laser medium cell, each containing a different gas to be measured, and one end of a cell row including the laser medium cell and the plurality of absorption cells A first mirror that is provided at the other end of the cell array and reflects the laser light generated by the laser medium cell; a second mirror that is provided at the other end of the cell row and reflects the laser light; And a light absorption detecting means for detecting the absorption of the laser light in the absorption cell, wherein the cell row, the first mirror and the A gas measuring device, wherein a resonator is constituted by a second mirror.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記吸収セル選択手段は、前記所望の吸収セル内でのみ
ガス放電を行わせることを特徴とするガス測定装置。
2. The gas measuring apparatus according to claim 1, wherein said absorption cell selection means causes a gas discharge to occur only in said desired absorption cell.
【請求項3】 請求項1記載の装置において、 互いに異なるレーザー媒質が入れられた複数のレーザー
媒質セルが設けられ、 前記複数のレーザー媒質セルの中で所望のレーザー媒質
セルを選択的に機能させるレーザー媒質セル選択手段が
設けられたことを特徴とするガス測定装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of laser medium cells each containing a different laser medium, wherein a desired one of the plurality of laser medium cells functions. A gas measuring device provided with a laser medium cell selecting means.
【請求項4】 請求項3記載の装置において、 前記レーザー媒質セル選択手段は、前記所望のレーザー
媒質セル内でのみガス放電を行わせることを特徴とする
ガス測定装置。
4. The gas measuring apparatus according to claim 3, wherein said laser medium cell selecting means causes a gas discharge only in said desired laser medium cell.
【請求項5】 第1のレーザー媒質が入れられた第1の
レーザー媒質セルと、 第2のレーザー媒質が入れられた第2のレーザー媒質セ
ルと、 サンプルガスが入れられた第1の吸収セルと、 規準ガスが入れられた第2の吸収セルと、 前記第1及び第2のレーザー媒質セル並びに前記第1及
び第2の吸収セルが直列配置されてなるセル列の一方端
に設けられ、前記第1のレーザー媒質セルによって生成
された第1のレーザー光及び前記第2のレーザー媒質セ
ルによって生成された第2のレーザー光を反射する第1
ミラーと、 前記セル列の他方端に設けられ、前記第1のレーザー光
及び前記第2のレーザー光を反射する第2ミラーと、 前記第1のレーザー媒質セル及び前記第1の吸収セルの
内の1つを選択的に機能させるレーザー媒質セル選択手
段と、 前記第2のレーザー媒質セル及び前記第2の吸収セルの
内の1つを選択的に機能させる吸収セル選択手段と、 前記サンプルガス及び前記規準ガスによる前記第1及び
第2のレーザー光の吸収に基づいて、同位体濃度比の演
算を行う演算手段と、 を含み、 前記セル列、前記第1ミラー及び前記第2ミラーによっ
て共振器が構成されたことを特徴とする同位体濃度比測
定装置。
5. A first laser medium cell containing a first laser medium, a second laser medium cell containing a second laser medium, and a first absorption cell containing a sample gas. And a second absorption cell containing a reference gas, provided at one end of a cell row in which the first and second laser medium cells and the first and second absorption cells are arranged in series, A first laser light reflecting the first laser light generated by the first laser medium cell and a second laser light generated by the second laser medium cell;
A mirror provided at the other end of the cell row and reflecting the first laser light and the second laser light; and a first mirror medium cell and the first absorption cell. A laser medium cell selecting unit that selectively functions one of the following: an absorption cell selecting unit that selectively functions one of the second laser medium cell and the second absorption cell; and the sample gas. And calculating means for calculating the isotope concentration ratio based on the absorption of the first and second laser beams by the reference gas, wherein the cell array, the first mirror and the second mirror resonate. An isotope concentration ratio measuring device, comprising a detector.
【請求項6】 請求項5記載の装置において、 前記レーザー媒質セル選択手段及び前記吸収セル選択手
段は、機能させるセルのみに対してガス放電を行わせる
ことを特徴とする同位体濃度比測定装置。
6. The isotope concentration ratio measuring apparatus according to claim 5, wherein the laser medium cell selecting means and the absorption cell selecting means perform gas discharge only on the cell to be operated. .
【請求項7】 請求項5記載の装置において、 前記第1のレーザー媒質は13CO2を有し、 前記第2のレーザー媒質は12CO2を有し、 前記演算手段は、前記サンプルガス中における12CO2
13CO2の濃度比を演算することを特徴とする同位体
濃度比測定装置。
7. The apparatus according to claim 5, wherein the first laser medium has 13 CO 2 , the second laser medium has 12 CO 2 , and the calculating means includes a control unit for controlling the operation of the sample gas. 12 CO 2 at
An isotope concentration ratio measuring apparatus, which calculates a concentration ratio between 13CO 2 and 13 CO 2 .
【請求項8】 請求項5記載の装置において、 前記サンプルガスは呼気であることを特徴とする同位体
濃度比測定装置。
8. The isotope concentration ratio measuring apparatus according to claim 5, wherein the sample gas is exhaled air.
【請求項9】 導波路が形成された基板と、 前記導波路を複数のセルに区分するための少なくとも1
つの透明な隔壁と、 前記導波路の両端に設けられ、レーザー光を反射する第
1及び第2のミラー隔壁と、 を含み、 前記複数のセルは、レーザー媒質が入れられたレーザー
媒質セルと被測定ガスが入れられた吸収セルとを含み、 前記第1及び第2のミラー隔壁の間でレーザー光が共振
することを特徴とするガス測定装置。
9. A substrate on which a waveguide is formed, and at least one substrate for dividing the waveguide into a plurality of cells.
Two transparent partition walls, and first and second mirror partition walls provided at both ends of the waveguide and reflecting a laser beam, wherein the plurality of cells are covered with a laser medium cell containing a laser medium. A gas measuring device, comprising: an absorption cell containing a measurement gas; wherein a laser beam resonates between the first and second mirror partitions.
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