JP4481469B2

JP4481469B2 - Capability determination method of carbon dioxide absorbent in isotope gas analysis measurement

Info

Publication number: JP4481469B2
Application number: JP2000290987A
Authority: JP
Inventors: 正昭森; 康弘久保; 正彦三好; 保浜尾; 宏明水井
Original assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP2002098635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
同位体の入った薬物を生体に投与した後、同位体の濃度比の変化を測定することにより、生体の代謝機能が測定できるので、同位体の分析は、医療の分野で病気の診断に利用されている。
本発明は、同位体の光吸収特性の相違に着目して、同位体ガスの濃度比を測定する同位体ガス分析測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、胃潰瘍、胃炎の原因として、ヘリコバクタピロリー（ＨＰ）と言われているバクテリアが存在することが知られている。
患者の胃の中にＨＰが存在すれば、抗生物質の投与による除菌治療を行う必要がある。したがって、患者にＨＰが存在するか否かを確認することが重要である。ＨＰは、強いウレアーゼ活性を持っていて、尿素を二酸化炭素とアンモニアに分解する。
【０００３】
一方、炭素には、質量数が１２のものの他、質量数が１３や１４の同位体が存在するが、これらの同位体の中で質量数が１３の同位体¹³Ｃは、放射性がなく、安定して存在するため取り扱いが容易である。
そこで、同位体¹³Ｃでマーキングした尿素を生体に投与した後、最終代謝産物である患者の呼気中の¹³ＣＯ₂の濃度、具体的には¹³ＣＯ₂と¹²ＣＯ₂との濃度比を測定することができれば、ＨＰの存在を確認することができる。
【０００４】
ところが、¹³ＣＯ₂と¹²ＣＯ₂との濃度比は、自然界では１：１００もあり、このため患者の呼気中の濃度比を精度よく測定することは難しい。
従来、¹³ＣＯ₂と¹²ＣＯ₂との濃度比を求める方法として、赤外分光を用いる方法が知られている（特公昭61-42219号公報、特公昭61-42220号公報参照）。
特公昭61-42220号記載の方法は、長短２本のセルを用意し、一方のセルでの¹³ＣＯ₂の吸収と、他方のセルでの¹²ＣＯ₂の吸収が等しくなるようなセルの長さにし、各セルに、それぞれの分析に適した波長の光を当てて、透過光の強度を測定する。この方法によれば、自然界の濃度比での光吸収比を１にすることができ、これから濃度比がずれると、ずれた分だけ光吸収比が変化するので、濃度比の変化を知ることができる。
【０００５】
前記の方法では、¹²ＣＯ₂や¹³ＣＯ₂の吸光度を正確に測定するために、測定前に、ＣＯ₂の濃度がゼロのリファレンスガス、具体的には炭酸ガス吸収剤に通した空気を、セルに満たしてリファレンス吸光測定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように炭酸ガス吸収剤を使用すると、炭酸ガス吸収剤が劣化してくるので、その交換時期の判断が難しくなってくる。
測定回数により交換時期を表示するか、炭酸ガス吸収剤が炭酸ガスと反応して着色する場合はその色の変化によって、交換時期を判断することが考えられる。
ところが、測定回数により交換時期を判断すると、炭酸ガス吸収剤のロットの違いにより、誤差が出てくる。
【０００７】
色が変わるものは、空気の流れを止めるとまたもとの色に戻り、判断が難しくなる。
そこで、本発明は、炭酸ガス吸収剤の劣化の度合いを数値化することにより、炭酸ガス吸収剤の交換時期を正確に知ることができる炭酸ガス吸収剤の能力判定方法を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の炭酸ガス吸収剤の能力判定方法は、炭酸ガス吸収剤の入った容器を通った空気を、前記セルに導き、光量を測定する第１の工程と、炭酸ガス吸収剤の入った容器を通らない空気を、前記セルに導き、光量を測定する第２の工程とを有し、第１の工程で測定した光量と、第２の工程で測定した光量とに基づいて、前記炭酸ガス吸収剤の能力を判定することを特徴とする。
【０００９】
前記の構成によれば、炭酸ガス吸収剤の入った容器を通った空気と、炭酸ガス吸収剤の入った容器を通らない空気とを、ともに光学的に測定して、炭酸ガス吸収剤の入った容器を通った空気が、同容器を通らない空気に比べて、どれだけ炭酸ガスが吸収されているのかを判定することができる。
判定方法として、具体的には、第１の工程で測定した光量と、第２の工程で測定した光量との比を、しきい値と比較することにより炭酸ガス吸収剤の能力を判定することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、同位体¹³Ｃでマーキングしたウレア診断薬を人間に投与した後、呼気中の¹³ＣＯ₂ の濃度を分光測定する場合の、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
Ｉ．呼気テスト
まず、ウレア診断薬を投与する前の患者の呼気を呼気バッグに採集する。その後、ウレア診断薬を経口投与し、約２０分後、投与前と同様の方法で呼気バッグに呼気を採集する。
【００１１】
投与前と投与後の呼気バッグをそれぞれ同位体ガス分光測定装置の所定のノズルにセットし、以下の自動測定を行う。
II．同位体ガス分光測定装置
図１は、同位体ガス分光測定装置の全体構成を示すブロック図である。
投与後の呼気（以下「サンプルガス」という）を採集した呼気バッグと投与前の呼気（以下「ベースガス」という）を採集した呼気バッグとはそれぞれノズルＮ1 ，Ｎ2 にセットされる。ノズルＮ1 は、金属パイプ（以下単に「パイプ」という）を通して電磁バルブ（以下単に「バルブ」という）Ｖ2 につながり、ノズルＮ2 は、パイプを通してバルブＶ3 につながっている。さらに、空気を取り込むパイプにバルブＶ5がつながっている。
【００１２】
一方、リファレンスガス供給部３０（後述）から供給されるリファレンスガスは三方に分かれ、一方は補助セル１１ｃに入り、他方はバルブＶ1 に通じている。さらに他方は、光源装置Ｌの温度調節のために光源装置Ｌに供給される。
補助セル１１ｃに入ったりファレンスガスは補助セル１１ｃから出てセル室１０内に排出される。
バルブＶ1の出口は、三方バルブＶ4につながり、三方バルブＶ4 から分かれた一方は、サンプルガス又はべースガスを定量的に注入するためのガス注入器２１が介在している。このガス注入器２１は、ピストンとシリンダーを有する注射器のような形状のもので、ピストンの駆動は、パルスモータと、パルスモータに連結された送りネジと、ピストンに固定されたナットとの共働によって行われる（後述）。
【００１３】
三方バルブＶ4 の他方は、¹²ＣＯ₂ の吸収を測定するための第１サンプルセル１１ａにつながっている。また、バルブＶ2、バルブＶ3、バルブＶ5からつながる各パイプが、バルブＶ1と三方バルブＶ4とを連結するパイプに合流している。
セル室１１は、図１に示すように、¹²ＣＯ₂ の吸収を測定するための短い第１サンプルセル１１ａ、¹³ＣＯ₂ の吸収を測定するための長い第２サンプルセル１１ｂ及びリファレンスガスを流す補助セル１１ｃからなり、第１サンプルセル１１ａと第２サンプルセル１１ｂとは連通しており、第１サンプルセル１１ａに導かれたガスは、そのまま第２サンプルセル１１ｂに入り、バルブＶ６を通して排気されるようになっている。また、補助セル１１ｃにはリファレンスガスが導かれる。
【００１４】
第１サンプルセル１１ａの容量は約０．６ｍｌ、第２サンプルセル１１ｂの容量は約１２ｍｌである。
第１サンプルセル１１ａの長さは具体的には１３ｍｍであり、第２サンプルセル１１ｂの長さは具体的には２５０ｍｍであり、補助セル１１ｃの長さは具体的には２３６ｍｍである。セル室１１の端面には、赤外線を透過させるサファイヤ透過窓が設けられている。セル室１１は、発泡スチロール等の断熱材（図示せず）で包囲されている
符号Ｌは、赤外線光源装置を示す。赤外線光源装置Ｌは赤外線を照射するための２つの導波管２３ａ，２３ｂを備えている。赤外線発生の方式は、任意のものでよく、例えばセラミックスヒータ（表面温度４５０℃）等が使用可能である。また、赤外線を一定周期でしゃ断し通過させる回転するチョッパ２２が取り付けられている。
【００１５】
赤外線光源装置Ｌから照射された赤外線のうち、第１サンプルセル１１ａ及び補助セル１１ｃを通るものが形成する光路を「第１の光路Ｌ1」といい、第２サンプルセル１１ｂを通るものが形成する光路を「第２の光路Ｌ2」という（図１参照）。
符号Ｄは、セルを通過した赤外線を検出する赤外線検出装置を示している。
赤外線検出装置Ｄは、第１の光路に置かれた第１の波長フィルタ２４ａと第１の検出素子２５ａ、第２の光路に置かれた第２の波長フィルタ２４ｂと第２の検出素子２５ｂを備えている。
【００１６】
第１の波長フィルタ２４ａは、¹²ＣＯ₂ の吸収を測定するため約４２８０ｎｍの波長の赤外線を通し、第２の波長フィルタ２４ｂは、¹³ＣＯ₂ の吸収を測定するため約４４１２ｎｍの波長の赤外線を通すように設計されている。第１の検出素子２５ａ、第２の検出素子２５ｂは赤外線を検出する素子である。
赤外線検出装置Ｄの全体はヒータ及びペルチェ素子により一定温度に保たれ、パッケージ２６ａ，２６ｂの中はペルチェ素子２７により低温に保たれている。
【００１７】
また、同位体ガス分光測定装置内部の空気を換気するファン２８，２９が設けられている。
同位体ガス分光測定装置の本体に付属して、ＣＯ₂を除いた空気を供給するリファレンスガス供給部３０が設けられている。リファレンスガス供給部３０は、防塵フィルタ３１，コンプレッサ３２，水分除去部３３，ドライフィルタ３４，流量計３５，炭酸ガス吸収部３６を直列につないだ構成となっている。
【００１８】
炭酸ガス吸収部３６は、例えばソーダライム（水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムとを混合したもの）を炭酸ガス吸収剤として用いている。
図２は、被測定ガスを定量的に注入するためのガス注入器２１を示す平面図（同図(a) ）と正面図（同図(b) ）である。
ガス注入器２１は、基台２１ａの上に、ピストン２１ｃの入ったシリンダー２１ｂが配置され、基台２１ａの下に、ピストン２１ｃと連結した移動自在なナット２１ｄ、ナット２１ｄと噛み合う送りネジ２１ｅ、及び送りネジ２１ｅを回転させるパルスモータ２１ｆが配置された構造である。
【００１９】
前記パルスモータ２１ｆは、図示しない駆動回路によって、正転、逆転駆動される。パルスモータ２１ｆの回転によって送りネジ２１ｅが回転すると、回転方向に応じてナット２１ｄが前後移動し、これによって、ピストン２１ｃが任意の位置に前後移動する。したがって、シリンダー２１ｂへの被測定ガスの導入と、シリンダー２１ｂからの被測定ガスの導出を自在に制御することができる。
III ．炭酸ガス吸収剤の能力判定
図３から図６において、ハッチングを施した部分は、気体の流れていることを意味する。
【００２０】
測定の間、補助セル１１ｃにはリファレンスガスが常時流れていて、その流速は流量計３５により常に一定に保たれるよう設定される。
III −１．空気の光量測定
図３に示すように、バルブＶ１を閉じ、バルブＶ５を開き、バルブＶ４を二方だけ開き、シリンダー２１ｂ内に空気を吸い込む。
ついで、図４に示すように、バルブＶ４を切り換えて、同位体ガス分光測定装置のガス流路及びセル室１１に、シリンダー２１ｂ内の空気を一定流量で注出し、検出素子２５ａにより、光量測定をする。
【００２１】
このようにして、第１の検出素子２５ａで得られた光量を¹²Ａと書く。
III −２．リファレンスガス測定
次に、図５に示すように、バルブＶ１を開き、バルブＶ４を二方だけ開いて、リファレンスガスをガス注入器２１で吸い込む。
ベースガスを吸い込んだ後、図６に示すように、バルブＶ４を切り換えてガス注入器２１を用いてべースガスを機械的に一定流量で押し出し、第１サンプルセル１１ａ、第２サンプルセル１１ｂをリファレンスガスで満たす。
【００２２】
この状態で、検出素子２５ａにより、光量測定をする。
このようにして、第１の検出素子２５ａで得られた光量を¹²Ｒと書く。
III−３．データ処理
強度比の算出
まず、前記空気の透過光量¹²Ａ、リファレンスガスの透過光量¹²Ｒを使って、¹²ＣＯ2 の強度比¹²Ｒatioを求める。
【００２３】
ここで¹²Ｒatioは、
¹²Ｒatio ＝¹²Ａ／¹² Ｒ
で求められる。この強度比¹²Ｒatioが１に近いほど、炭酸ガス吸収剤の能力は低下していることを示す。具体的には、次の表１のような関係がある。
【００２４】
【表１】

【００２５】
求められた強度比¹²Ｒatioと、この表１とに基づいて、炭酸ガス吸収剤の吸収能力を判定することができる。
しきい値（例えば０．９９０）を設定して、¹²Ｒatioがそれを下回ると、同位体ガス分析測定装置に設けた液晶表示器（図示せず）を表示させることで、炭酸ガス吸収剤の劣化をユーザに伝えることができる。また、炭酸ガス吸収剤を交換するまで、同位体ガス分光測定が出来ないようにしている。
【００２６】
【実施例】
炭酸ガス吸収剤に、ソーダライム（水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムとを混合したもの）を使用した。反応過程を以下に示す。
ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ＋２ＮａＯＨ→Ｎａ₂ＣＯ₃＋２Ｈ₂Ｏ
Ｎａ₂ＣＯ₃＋Ｃａ（ＯＨ）₂→ＣａＣＯ₃＋２ＮａＯＨ
１日複数回測定を行い、炭酸ガス吸収剤の使用時間と、強度比¹²Ｒatioとの関係をプロットしたところ、図７のようなグラフが得られた。このグラフから、３００時間あたりを越えると、¹²Ｒatioが急激に上昇することが分かる。
【００２７】
前記測定と並行して、同じ炭酸ガス吸収剤を用いてリファレンスガスを作り、¹²ＣＯ₂ の濃度１％の被測定ガスをサンプルガスとして、¹³Ｃの変化分Δ¹³Ｃを算出した。ここで、「被測定ガス」には、人の呼気であるサンプルガスやベースガスを使わず、¹²ＣＯ₂ の濃度が１％の空気を１つの大きな呼気バッグに入れて用いた。呼気バッグには出口が２本付いていてそれぞれをノズルＮ1 ，Ｎ2につないだ。
【００２８】
具体的には、¹²ＣＯ₂ の吸光度¹²Ａbsを、
¹²Ａbs ＝−log 〔¹²Ｓ／¹²Ｒ〕
で求め、¹³ＣＯ₂ の吸光度¹³Ａbsを、
¹³Ａbs ＝−log 〔¹³Ｓ／¹³Ｒ〕
で求める。Ｓはサンプルガスの透過光量、Ｒはリファレンスガスの透過光量である。検量線を使って、¹²ＣＯ₂ の濃度¹²Concと¹³ＣＯ₂ の濃度¹³Concとを求め、それらの濃度比¹³Conc ／¹²Concを求める。
【００２９】
以上の手順を、同じ被測定ガスを対象として、再度行う。Δ¹³Ｃは、
Δ¹³Ｃ＝〔２回目の濃度比−１回目の濃度比〕×１０³ ／〔１回目の濃度比〕（単位：パーミル（千分率））
で求める。
以上のΔ¹³Ｃの算出を１０回続けて行う。
同じ被測定ガスなので、Δ¹³Ｃ＝０となるはずであるが、測定誤差があるので、０を中心にしてばらついたデータとなる。その標準偏差ＳＤをグラフにしたのが、図８である。
【００３０】
図８によれば、測定データのばらつきを示す標準偏差ＳＤが、０．３０を越えて急に大きくなるのは、３００時間使用したあたりからである。
この３００時間を、図７に当てはめると、¹²Ｒatio＝０．９９という基準値が出てくるので、これを炭酸ガス吸収剤交換のしきい値として採用した。この０．９９という値は、一例であり、装置の仕様により異なるのはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、炭酸ガス吸収剤の吸収能力を光学的に判定することとしたので、判定に個人差が出ない。また、炭酸ガス吸収剤を能力いっぱいまで使用できる、信頼性の高い同位体ガスの分光測定が行える、炭酸ガス吸収剤のロットの違いがあっても支障ない、といった各効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同位体ガス分光測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】被測定ガスを定量的に注入するためのガス注入器２１を示す平面図（同図(a) ）と正面図（同図(b) ）である。
【図３】同位体ガス分光測定装置のガス流路を示す図である。
【図４】同位体ガス分光測定装置のガス流路を示す図である。
【図５】同位体ガス分光測定装置のガス流路を示す図である。
【図６】同位体ガス分光測定装置のガス流路を示す図である。
【図７】炭酸ガス吸収剤の使用時間と、強度比¹²Ｒatioとの関係をプロットした結果得られたグラフである。
【図８】炭酸ガス吸収剤の使用時間と、¹³Ｃの変化分Δ¹³Ｃを複数回算出したデータの標準偏差ＳＤとの関係をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
Ｄ赤外線検出装置
Ｌ赤外線光源装置
Ｎ1 ，Ｎ2 ノズル
Ｖ1 〜Ｖ6 バルブ
１１ａ第１サンプルセル
１１ｂ第２サンプルセル
１１ｃ補助セル
２１ガス注入器
２１ａシリンダー
２１ｂピストン
２４ａ第１の波長フィルタ
２５ａ第１の検出素子
２４ｂ第２の波長フィルタ
２５ｂ第２の検出素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
After the administration of a drug containing an isotope into the living body, the metabolic function of the living body can be measured by measuring the change in the concentration ratio of the isotope, so isotope analysis is used for diagnosing diseases in the medical field. Has been.
The present invention relates to an isotope gas analysis measurement method for measuring a concentration ratio of an isotope gas, paying attention to a difference in optical absorption characteristics of isotopes.
[0002]
[Prior art]
In general, it is known that bacteria called Helicobacter pylori (HP) exist as a cause of gastric ulcer and gastritis.
If HP is present in the patient's stomach, it is necessary to perform sterilization treatment by administration of antibiotics. Therefore, it is important to check whether HP is present in the patient. HP has strong urease activity and decomposes urea into carbon dioxide and ammonia.
[0003]
On the other hand, in carbon, there are isotopes having a mass number of 13 and 14 in addition to those having a mass number of 12, but among these isotopes, the isotope ¹³ C having a mass number of 13 is not radioactive, It is stable and easy to handle.
Therefore, after the urea marked with the isotope ¹³ C was administered to the living body, the concentration of ¹³ CO _{2 in} the exhaled breath of the patient, specifically the concentration ratio of ¹³ CO ₂ and ¹² CO ₂ , was measured. If it can be done, the presence of HP can be confirmed.
[0004]
However, the concentration ratio between ¹³ CO ₂ and ¹² CO ₂ is as high as 1: 100 in nature, and it is difficult to accurately measure the concentration ratio in the patient's breath.
Conventionally, as a method for obtaining the concentration ratio of ¹³ CO ₂ and ¹² CO ₂ , a method using infrared spectroscopy is known (see Japanese Examined Patent Publication Nos. 61-42219 and 61-42220).
The method described in Japanese Patent Publication No. 61-42220 prepares two long and short cells, and the length of the cell is such that the absorption of ¹³ CO ₂ in one cell is equal to the absorption of ¹² CO _{2 in} the other cell. Then, light of a wavelength suitable for each analysis is applied to each cell, and the intensity of transmitted light is measured. According to this method, the light absorption ratio at the natural density ratio can be set to 1, and if the density ratio deviates from this, the light absorption ratio changes by the deviated amount, so that the change in the density ratio can be known. it can.
[0005]
In the above method, in order to accurately measure the absorbance of ¹² CO ₂ and ¹³ CO ₂ , before the measurement, a reference gas having a zero CO ₂ concentration, specifically, air passed through a carbon dioxide absorbent is used. The reference absorption measurement is performed by filling the cell.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the carbon dioxide absorbent is used as described above, the carbon dioxide absorbent is deteriorated, and it is difficult to judge the replacement time.
It is conceivable to display the replacement time according to the number of measurements, or when the carbon dioxide absorbent reacts with carbon dioxide and colors, the replacement time is judged by the change in the color.
However, if the replacement time is determined based on the number of measurements, an error appears due to the difference in lots of carbon dioxide absorbent.
[0007]
If the color changes, stopping the air flow will return to the original color, making it difficult to judge.
Therefore, the present invention aims to realize a carbon dioxide absorbent capacity determination method that can accurately know the replacement timing of a carbon dioxide absorbent by quantifying the degree of deterioration of the carbon dioxide absorbent. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The carbon dioxide absorbent capacity judging method according to the present invention includes the first step of guiding the air passing through the container containing the carbon dioxide absorbent to the cell and measuring the amount of light, and the container containing the carbon dioxide absorbent. A second step of guiding air that does not pass through the cell and measuring the amount of light; and based on the amount of light measured in the first step and the amount of light measured in the second step It is characterized by determining the capacity of the absorbent.
[0009]
According to the above configuration, both the air passing through the container containing the carbon dioxide absorbent and the air not passing through the container containing the carbon dioxide absorbent are optically measured, and the carbon dioxide absorbent is contained. It is possible to determine how much carbon dioxide gas is absorbed by the air that has passed through the container compared to the air that does not pass through the container.
As a determination method, specifically, the ability of the carbon dioxide absorbent is determined by comparing the ratio of the light amount measured in the first step and the light amount measured in the second step with a threshold value. Is possible.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention in the case of spectroscopically measuring the concentration of ¹³ CO _{2 in} exhaled air after administering a urea diagnostic agent marked with isotope ¹³ C to humans will be described in detail with reference to the accompanying drawings. explain.
I. Exhalation test First, the patient's exhalation before administration of the urea diagnostic agent is collected in an exhalation bag. Thereafter, the urea diagnostic agent is orally administered, and about 20 minutes later, exhalation is collected in an exhalation bag in the same manner as before administration.
[0011]
The exhalation bags before and after the administration are respectively set to predetermined nozzles of the isotope gas spectrometer, and the following automatic measurement is performed.
II. Isotope Gas Spectrometer FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the isotope gas spectrometer.
An exhalation bag that collects exhaled gas after administration (hereinafter referred to as “sample gas”) and an exhalation bag that collects exhaled gas before administration (hereinafter referred to as “base gas”) are set in nozzles N1 and N2, respectively. The nozzle N1 is connected to an electromagnetic valve (hereinafter simply “valve”) V2 through a metal pipe (hereinafter simply “pipe”), and the nozzle N2 is connected to a valve V3 through a pipe. Further, a valve V5 is connected to a pipe that takes in air.
[0012]
On the other hand, the reference gas supplied from the reference gas supply unit 30 (described later) is divided into three directions, one enters the auxiliary cell 11c, and the other communicates with the valve V1. Furthermore, the other is supplied to the light source device L for temperature adjustment of the light source device L.
The reference gas enters the auxiliary cell 11c or exits from the auxiliary cell 11c and is discharged into the cell chamber 10.
The outlet of the valve V1 is connected to a three-way valve V4, and one side separated from the three-way valve V4 is provided with a gas injector 21 for quantitatively injecting a sample gas or a base gas. The gas injector 21 is shaped like a syringe having a piston and a cylinder. The piston is driven by a pulse motor, a feed screw connected to the pulse motor, and a nut fixed to the piston. (Described later).
[0013]
The other of the three-way valve V4 is connected to the first sample cell 11a for measuring the absorption of ¹² CO ₂ . Each pipe connected from the valve V2, the valve V3, and the valve V5 joins a pipe connecting the valve V1 and the three-way valve V4.
As shown in FIG. 1, the cell chamber 11 flows a short first sample cell 11a for measuring the absorption of ¹² CO ₂ , a long second sample cell 11b for measuring the absorption of ¹³ CO ₂ , and a reference gas. The first sample cell 11a and the second sample cell 11b are connected to each other, and the gas guided to the first sample cell 11a enters the second sample cell 11b as it is and is exhausted through the valve V6. It has become so. Further, a reference gas is guided to the auxiliary cell 11c.
[0014]
The capacity of the first sample cell 11a is about 0.6 ml, and the capacity of the second sample cell 11b is about 12 ml.
Specifically, the length of the first sample cell 11a is 13 mm, the length of the second sample cell 11b is specifically 250 mm, and the length of the auxiliary cell 11c is specifically 236 mm. The end face of the cell chamber 11 is provided with a sapphire transmission window that transmits infrared rays. The cell chamber 11 is surrounded by a heat insulating material (not shown) such as polystyrene foam, and a symbol L indicates an infrared light source device. The infrared light source device L includes two

waveguides

23a and 23b for irradiating infrared rays. Any method of generating infrared rays may be used. For example, a ceramic heater (surface temperature 450 ° C.) or the like can be used. Further, a rotating chopper 22 that cuts off and passes infrared rays at a constant period is attached.
[0015]
Of the infrared rays irradiated from the infrared light source device L, the optical path formed by the one passing through the first sample cell 11a and the auxiliary cell 11c is referred to as “first optical path L1”, and the one passing through the second sample cell 11b is formed. The optical path is referred to as “second optical path L2” (see FIG. 1).
Reference numeral D denotes an infrared detection device that detects infrared rays that have passed through the cell.
The infrared detection device D includes a first wavelength filter 24a and a first detection element 25a placed in the first optical path, and a second wavelength filter 24b and a second detection element 25b placed in the second optical path. I have.
[0016]
The first wavelength filter 24a passes infrared light with a wavelength of about 4280 nm to measure absorption of ¹² CO ₂ , and the second wavelength filter 24b passes infrared light with a wavelength of about 4412 nm to measure absorption of ¹³ CO _2. Designed to pass through. The first detection element 25a and the second detection element 25b are elements that detect infrared rays.
The entire infrared detecting device D is kept at a constant temperature by a heater and a Peltier element, and the inside of the packages 26a and 26b is kept at a low temperature by a Peltier element 27.
[0017]
In addition,

fans

28 and 29 for ventilating the air inside the isotope gas spectrometer are provided.
A reference gas supply unit 30 for supplying air excluding CO ₂ is provided attached to the main body of the isotope gas spectrometer. The reference gas supply unit 30 has a configuration in which a dustproof filter 31, a compressor 32, a moisture removal unit 33, a dry filter 34, a flow meter 35, and a carbon dioxide absorption unit 36 are connected in series.
[0018]
The carbon dioxide absorption part 36 uses, for example, soda lime (mixed sodium hydroxide and calcium hydroxide) as a carbon dioxide absorbent.
FIG. 2 is a plan view (FIG. 2 (a)) and a front view (FIG. 2 (b)) showing a gas injector 21 for quantitatively injecting the gas to be measured.
In the gas injector 21, a cylinder 21b containing a piston 21c is disposed on a base 21a. A movable nut 21d connected to the piston 21c, a feed screw 21e meshing with the nut 21d, And a pulse motor 21f for rotating the feed screw 21e.
[0019]
The pulse motor 21f is driven forward and backward by a drive circuit (not shown). When the feed screw 21e rotates due to the rotation of the pulse motor 21f, the nut 21d moves back and forth in accordance with the direction of rotation, thereby moving the piston 21c back and forth to an arbitrary position. Accordingly, the introduction of the gas to be measured into the cylinder 21b and the derivation of the gas to be measured from the cylinder 21b can be freely controlled.
III. Capability determination of carbon dioxide absorbent In FIGS. 3 to 6, the hatched portion means that gas is flowing.
[0020]
During the measurement, the reference gas always flows through the auxiliary cell 11c, and the flow rate is set to be always kept constant by the flow meter 35.
III-1. As shown in FIG. 3, the valve V1 is closed, the valve V5 is opened, the valve V4 is opened only in two directions, and air is sucked into the cylinder 21b.
Next, as shown in FIG. 4, the valve V4 is switched, and the air in the cylinder 21b is poured into the gas flow path and the cell chamber 11 of the isotope gas spectrometer at a constant flow rate, and the light quantity is measured by the detection element 25a. do.
[0021]
In this manner, the amount of light obtained by the first detection element 25a and writing ¹² A.
III-2. Reference Gas Measurement Next, as shown in FIG. 5, the valve V1 is opened, the valve V4 is opened only in two directions, and the reference gas is sucked by the gas injector 21.
After inhaling the base gas, as shown in FIG. 6, the valve V4 is switched and the base gas is mechanically pushed out at a constant flow rate using the gas injector 21 to reference the first sample cell 11a and the second sample cell 11b. Fill with gas.
[0022]
In this state, the light amount is measured by the detection element 25a.
In this manner, the amount of light obtained by the first detection element 25a and writing ¹² R.
III-3. Calculation of data processing intensity ratio First, the intensity ratio ¹² Ratio of ¹² CO2 is obtained using the transmitted light quantity ¹² A of air and the transmitted light quantity ¹² R of the reference gas.
[0023]
Where ¹² Ratio is
¹² Ratio = ¹² A / ¹² R
Is required. The closer the intensity ratio ¹² Ratio is to 1, the lower the ability of the carbon dioxide absorbent. Specifically, there is a relationship as shown in Table 1 below.
[0024]
[Table 1]

[0025]
Based on the obtained intensity ratio ¹² Ratio and Table 1, the absorption capacity of the carbon dioxide absorbent can be determined.
When a threshold value (for example, 0.990) is set and the ¹² Ratio is lower than that, a liquid crystal display (not shown) provided in the isotope gas analysis measurement device is displayed, so that the carbon dioxide absorbent Degradation can be communicated to the user. In addition, the isotope gas spectroscopic measurement is disabled until the carbon dioxide absorbent is replaced.
[0026]
【Example】
Soda lime (mixed sodium hydroxide and calcium hydroxide) was used as the carbon dioxide absorbent. The reaction process is shown below.
CO ₂ + H ₂ O + 2NaOH → Na ₂ CO ₃ + 2H ₂ O
Na ₂ CO ₃ + Ca (OH) ₂ → CaCO ₃ + 2NaOH
When the measurement was performed several times a day and the relationship between the carbon dioxide absorbent usage time and the strength ratio ¹² Ratio was plotted, a graph as shown in FIG. 7 was obtained. From this graph, it can be seen that the ¹² Ratio suddenly rises above 300 hours.
[0027]
In parallel with the measurement, a reference gas was prepared using the same carbon dioxide absorbent, and a ¹³ C change Δ ¹³ C was calculated using a sample gas having a ¹² CO ₂ concentration of 1% as a sample gas. Here, as the “measurement gas”, the sample gas or the base gas, which is the breath of human beings, was not used, but air with a concentration of ¹² CO ₂ of 1% was put in one large exhalation bag. The exhalation bag has two outlets, each connected to nozzles N1 and N2.
[0028]
Specifically, the absorbance of ¹² CO ₂ is ¹² Abs.
¹² Abs = -log ^[12 S / ¹² R!
The absorbance of ¹³ CO ₂ is ¹³ Abs.
¹³ Abs = -log ^[13 S / ¹³ R!
Ask for. S is the transmitted light amount of the sample gas, and R is the transmitted light amount of the reference gas. Using a calibration curve, ¹² the concentration of CO ₂ ¹² obtains a Conc concentration ¹³ and ¹³ CO ₂ Conc, determine their concentration ratios ¹³ Conc / ¹² Conc.
[0029]
The above procedure is performed again for the same gas to be measured. Δ ¹³ C is
Δ ¹³ C = [second concentration ratio−first concentration ratio] × 10 ³ / [first concentration ratio] (unit: per mill (percentage))
Ask for.
The above calculation of Δ ¹³ C is repeated 10 times.
Since it is the same gas to be measured, Δ ¹³ C = 0 should be obtained, but since there is a measurement error, the data varies around 0. FIG. 8 shows the standard deviation SD as a graph.
[0030]
According to FIG. 8, the standard deviation SD indicating the variation in the measurement data suddenly increases beyond 0.30 after 300 hours of use.
When this 300 hours is applied to FIG. 7, a reference value of ¹² Ratio = 0.99 appears, and this was adopted as a threshold value for carbon dioxide absorbent replacement. This value of 0.99 is an example, and of course varies depending on the specifications of the apparatus.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the absorption capacity of the carbon dioxide absorbent is optically determined, there is no individual difference in the determination. In addition, the carbon dioxide absorbent can be used to its full capacity, reliable isotope gas spectroscopic measurement can be performed, and there is no problem even if there is a difference in lots of carbon dioxide absorbent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an isotope gas spectrometer.
FIGS. 2A and 2B are a plan view (a diagram (a)) and a front view (a diagram (b)) showing a gas injector 21 for quantitatively injecting a measurement gas.
FIG. 3 is a diagram showing a gas flow path of the isotope gas spectrometer.
FIG. 4 is a diagram showing a gas flow path of the isotope gas spectrometer.
FIG. 5 is a diagram showing a gas flow path of the isotope gas spectrometer.
FIG. 6 is a diagram showing a gas flow path of the isotope gas spectrometer.
FIG. 7 is a graph obtained as a result of plotting the relationship between the use time of the carbon dioxide absorbent and the strength ratio ¹² Ratio.
8 is a graph time and use, plotting the relationship between the standard deviation SD of data calculated a plurality of times variation delta ¹³ C of ¹³ C carbon dioxide gas absorbent.
[Explanation of symbols]
D Infrared detector L Infrared light source device N1, N2 Nozzles V1 to V6 Valve 11a First sample cell 11b Second sample cell 11c Auxiliary cell 21 Gas injector 21a Cylinder 21b Piston 24a First wavelength filter 25a First detection element 24b Second wavelength filter 25b Second detection element

Claims

And carbon dioxide ¹³ CO ₂ and carbon dioxide ¹² CO ₂ leads to a cell measurement gas containing a component gas, and measuring the intensity of the transmitted light through the wavelength suitable for each component gas, containing a carbon dioxide-absorbing agent The process of measuring the concentration of each component gas by processing the measurement results as data. In the isotope gas analysis measurement method,
A first step of guiding the air passing through a container containing a carbon dioxide absorbent to the cell and measuring the amount of light;
A second step of guiding the air that does not pass through the container containing the carbon dioxide absorbent to the cell and measuring the amount of light;
A capacity determination method for a carbon dioxide absorbent, wherein the capacity of the carbon dioxide absorbent is determined based on the light quantity measured in the first step and the light quantity measured in the second step.

The capacity of the carbon dioxide absorbent is determined by comparing a ratio of a light amount measured in the first step and a light amount measured in the second step with a threshold value. A method for judging the ability of a carbon dioxide absorbent.

_2. The carbon dioxide absorbent capacity determination method according to claim 1, wherein the light quantity is a light quantity measured at a wavelength suitable for measuring carbon dioxide ¹² CO ₂ .