KR20170122812A - 탄소 동위체 분석 장치 및 탄소 동위체 분석 방법 - Google Patents
탄소 동위체 분석 장치 및 탄소 동위체 분석 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170122812A KR20170122812A KR1020177027643A KR20177027643A KR20170122812A KR 20170122812 A KR20170122812 A KR 20170122812A KR 1020177027643 A KR1020177027643 A KR 1020177027643A KR 20177027643 A KR20177027643 A KR 20177027643A KR 20170122812 A KR20170122812 A KR 20170122812A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon
- isotope
- light
- carbon dioxide
- optical
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 190
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 186
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 218
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 155
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 108
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 108
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 98
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 57
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 41
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 28
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 16
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 5
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical compound [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 43
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 28
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 23
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 23
- 238000000180 cavity ring-down spectroscopy Methods 0.000 description 20
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 13
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 12
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 9
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 9
- 238000002414 normal-phase solid-phase extraction Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 8
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 7
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 6
- 235000019750 Crude protein Nutrition 0.000 description 5
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229960005489 paracetamol Drugs 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000001814 protein method Methods 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000000941 bile Anatomy 0.000 description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 4
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000004760 accelerator mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100068867 Caenorhabditis elegans glc-1 gene Proteins 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 2
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000538 analytical sample Substances 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 2
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002359 drug metabolite Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000002797 proteolythic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N Carbon-14 Chemical compound [14C] OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000700198 Cavia Species 0.000 description 1
- 241000282693 Cercopithecidae Species 0.000 description 1
- 241000283086 Equidae Species 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001147665 Foraminifera Species 0.000 description 1
- 229910005543 GaSe Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000003544 deproteinization Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005567 liquid scintillation counting Methods 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000000751 protein extraction Methods 0.000 description 1
- 230000017854 proteolysis Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 1
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 1
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
- G01J1/12—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using wholly visual means
- G01J1/122—Visual exposure meters for determining the exposure time in photographical recording or reproducing
- G01J1/124—Visual exposure meters for determining the exposure time in photographical recording or reproducing based on the comparison of the intensity of measured light with a comparison source or comparison illuminated surface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3551—Crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
- G01N2030/8809—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample
- G01N2030/8868—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample elemental analysis, e.g. isotope dilution analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
- G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/08—Optical fibres; light guides
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/20—Sources of radiation
- G01N2223/202—Sources of radiation isotopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/02—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 fibre
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/56—Frequency comb synthesizer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 포함하는 가스를 생성하는 연소부, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비하는 이산화탄소 동위체 생성 장치(40)와; 한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기(11), 광 공진기(11)로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기(15)를 구비하는 분광 장치(10)와; 1개의 광원(23), 광원으로부터의 광을 전송하는 제1 광 파이버(21), 제1 광 파이버(21)로부터 분기하여 제1 광 파이버(21)의 하류측의 합류점에서 합류하는 파장 변환용의 제2 광 파이버(22), 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정(25)을 구비하는 광 발생 장치(20)를 구비하는 탄소 동위체 분석 장치(1). 탄소 동위체 분석 장치(1)는 간이하고 사용하기 쉽고 14C도 분석 가능하다.
Description
본 발명은 탄소 동위체 분석 장치 및 탄소 동위체 분석 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 방사성 탄소 동위체 14C 등의 측정에 유용한 방사성 탄소 동위체 분석 장치 및 방사성 탄소 동위체 분석 방법에 관한 것이다.
탄소 동위체는, 종래부터 탄소 순환에 기초하는 환경 동태 평가나 연대 측정에 의한 역사학의 실증 연구 등, 문리에 걸치는 광범위한 응용 전개가 이루어지고 있다. 탄소 동위체는 지역ㆍ환경에 따라 약간 다르지만, 안정 동위체 원소인 12C와 13C는 각각 98.89%와 1.11%, 방사성 동위체 14C는 1×10-10% 천연에 존재하고 있다. 동위체는 중량의 상위가 있을 뿐, 화학적으로는 동일한 거동을 나타내기 때문에, 존재비가 낮은 동위체의 농도를 인공적인 조작에 의해 높게 하고, 고정밀도로 측정을 행함으로써 다양한 반응 과정의 관측이 가능해진다.
특히, 임상 분야에 있어서는 의약품 체내 동태 평가를 행하기 위해, 표지 화합물로서, 예를 들어 방사성 탄소 동위체 14C를 생체에 투여하여 분석하는 것은 매우 유용하며, 예를 들어 Phase I, Phase IIa에 있어서 실제로 분석되고 있다. 사람에게 있어서 약리 작용을 발현한다고 추정되는 투여량(약효 발현량)을 초과하지 않는 용량(이하, 「마이크로도즈(microdose)」라고도 함)의 표지 화합물로서, 극미량의 방사성 탄소 동위체 14C(이하, 간단히 「14C」라고도 함)를 인체에 투여하고 분석하는 것은, 체내 동태의 문제에 기인하는 의약품의 약효ㆍ독성에 대한 지견이 얻어지기 때문에, 창약(創藥) 프로세스에 있어서의 개발 리드 타임을 대폭으로 단축할 것으로 기대되고 있다.
종래부터 제안되어 있는 14C 분석법으로서는, 액체 신틸레이션 계수법(liquid Scintillation Counting, 이하 「LSC」라고도 함)과, 가속기 질량 분석법(Accelerator Mass Spectrometry, 이하 「AMS」라고도 함)을 들 수 있다.
LSC는 탁상 사이즈의 비교적 소형인 장치이기 때문에 간편하고 또한 신속한 분석이 가능하지만, 14C의 검출 한계 농도가 10dpm/mL로 높기 때문에 임상 시험에서의 사용에 견딜 수 있는 것은 아니었다. 한편, AMS는 14C의 검출 한계 농도가 0.001dpm/mL로 낮아, LSC의 14C의 검출 한계 농도의 1000배 이상 낮기 때문에 임상 시험에서의 사용에 견딜 수 있지만, 장치가 크고 게다가 고액이기 때문에 그 이용이 제한되어 있었다. 예를 들어, 일본 국내에는 AMS는 십수 대밖에 설치되어 있지 않은 점에서, 시료 분석의 순서 대기 시간을 고려하면, 1샘플의 분석에 1주일 정도의 시간을 요구했다. 그로 인해, 간이하고 또한 신속한 14C의 분석법의 개발이 요망되고 있었다.
「I. Galli et al., Phy. Rev. Lett. 2011, 107, 270802」
상술한 과제를 해결하는 수단으로서 몇 가지의 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 비특허문헌 1, 특허문헌 1 참조).
예를 들어, 비특허문헌 1에서는, I. Galli 등에 의해, 캐비티 링 다운 분광법(Cavity Ring-Down Spectroscopy, 이하 「CRDS」라고도 함)에 의한 천연 동위체 존재비 레벨의 14C 분석의 실증이 이루어지고, 그 가능성이 주목되었다.
그러나, CRDS에 의한 14C 분석이 실증되었지만, 이용된 4.5㎛대 레이저광 발생 장치는 매우 복잡한 구조였다. 그로 인해, 보다 간이하고 사용하기 편리한 14C의 분석 장치 및 분석 방법이 요구되고 있었다.
이상으로부터, 본 발명은 간이하고 사용하기 쉽고 14C 분석 가능한 탄소 동위체 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 이하의 내용에 관한다.
<1> 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 포함하는 가스를 생성하는 연소부, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비하는 이산화탄소 동위체 생성 장치와, 한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기, 광 공진기로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기를 구비하는 분광 장치와, 1개의 광원, 광원으로부터의 광을 전송하는 제1 광 파이버, 제1 광 파이버로부터 분기하여 제1 광 파이버의 하류측의 합류점에서 합류하는 파장 변환용의 제2 광 파이버, 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정을 구비하는 광 발생 장치를 구비하는 탄소 동위체 분석 장치.
<2> 이산화탄소 동위체 정제부는 협잡 가스 분리부, 이산화탄소 동위체의 농축부 중 적어도 한쪽을 구비하는 <1>에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<3> 탄소 동위체는 방사성 탄소 동위체 14C이고, 이산화탄소 동위체는 방사성 이산화탄소 동위체 14CO2인 <1> 또는 <2>에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<4> 광원은 광 주파수 콤 광(frequency comb light)을 발생하는 <1> 내지 <3>에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<5> 광원은 파이버 레이저인 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<6> 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 광은 4.5㎛대의 광인 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<7> 이산화탄소 동위체 생성 장치는, 전 유기 탄소 발생 장치에 의해 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 생성하는 것인 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<8> 제1 광 파이버는 광원으로부터 광 공진기까지 연결되는 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<9> 제1 광 파이버는, 광원으로부터 비선형 광학 결정까지 연결되는 제1 광 파이버 a와, 비선형 광학 결정으로부터 광 공진기까지 연결되는 중적외용의 제1 광 파이버 b를 구비하는 <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<10> 광 발생 장치는, 비선형 광학 결정으로부터 광 공진기로 광을 전송하는 광전송 장치를 더 구비하는 <1> 내지 <7> 및 <9> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<11> 제1 광 파이버는, 광원으로부터 비선형 광학 결정까지 연결되는 제1 광 파이버 a인 <10>에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<12> 광 발생 장치는, 제1, 제2 광 파이버의 합류점과 비선형 광학 결정 사이 및 비선형 광학 결정과 광 공진기 사이 중 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽에 광학 렌즈를 더 구비하는 <1> 내지 <7> 및 <9> 내지 <11> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<13> 제1 광 파이버의 하류측의 타단은 미러에 맞닿아져 있는 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<14> 제2 광 파이버는 비선형 파이버로 구성되어 있는 <1> 내지 <13> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<15> 분광 장치는, 광 공진기를 냉각하는 냉각 장치를 더 구비하는 <1> 내지 <14> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<16> 분광 장치는, 광 공진기를 수용하는 진공 장치를 더 구비하는 <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<17> 분광 장치는 진동 흡수 수단을 더 구비하는 <1> 내지 <16> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<18> 분광 장치는, 투과광을 분광하는 회절 격자를 더 구비하고, 광 검출기는, 각각 다른 파장의 투과광을 검출하는, 광 검출기 a와 광 검출기 b를 구비하는 <1> 내지 <17> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<19> 비선형 광학 결정은 PPMGSLT 결정 혹은 PPLN 결정 또는 GaSe 결정인 <1> 내지 <18> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<20> 방사성 탄소 동위체 14C에 대한 검출 감도는 0.1dpm/ml 정도인 <1> 내지 <19> 중 어느 하나에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<21> 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 포함하는 가스를 생성하는 연소부, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비하는 이산화탄소 동위체 생성 장치와; 한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기, 상기 광 공진기로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기를 구비하는 분광 장치와; 1개의 광원, 상기 광원으로부터의 광을 전송하여 스펙트럼을 넓히는 광 파이버, 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정을 구비하는 광 발생 장치를 구비하는 탄소 동위체 분석 장치.
<22> 광원으로부터의 광을 파장 필터를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 각각의 시간차를 조정한 후에 비선형 결정에 집광시키는 분광 수단을 더 구비하는 <21>에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<23> 광원으로부터의 광을 파장 필터를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 각각의 시간차를 조정한 후에 비선형 결정에 집광시키는 딜레이 라인을 더 구비하는 <21>에 기재된 탄소 동위체 분석 장치.
<24> 1개의 광원과; 광원으로부터의 광을 전송하여 스펙트럼을 넓히는 광 파이버와; 광 파이버로부터의 광을 파장 필터를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 각각의 시간차를 조정한 후에 비선형 결정에 집광시키는 분광 수단과; 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정을 구비하는 광 발생 장치.
<25> 분광 수단으로서, 상기 광원으로부터의 광을 시간차를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누는 딜레이 라인을 구비하는 <24>에 기재된 광 발생 장치.
<26> 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 생성하는 공정과, 이산화탄소 동위체를 한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기 내에 충전하는 공정과, 1개의 광원으로부터 주파수가 다른 복수의 광을 발생시키고, 복수의 광을 비선형 광학 결정에 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 조사광을 발생시키는 공정과, 이산화탄소 동위체에 조사광을 조사하여 공진시켰을 때에 얻어지는 투과광의 강도를 측정하는 공정과, 투과광의 강도로부터 탄소 동위체 농도를 계산하는 공정을 갖는 탄소 동위체 분석 방법.
<27> 이산화탄소 동위체를 생성하는 공정 전에, 탄소 동위체를 포함하는 생체 시료로부터 유기 용매를 사용하여 생체 유래 탄소원을 제거하고, 얻어진 시료로부터 유기 용매 유래의 탄소원을 제거하는 공정을 갖는 <26>에 기재된 탄소 동위체 분석 방법.
<28> 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 생성하는 공정에 있어서, 협잡 가스의 제거, 혹은 협잡 가스로부터의 이산화탄소 동위체의 분리 및 양 공정을 행하는 <26>에 기재된 탄소 동위체 분석 방법.
<29> 탄소 동위체는 방사성 탄소 동위체 14C이고, 이산화탄소 동위체는 방사성 이산화탄소 동위체 14CO2인 <26>에 기재된 탄소 동위체 분석 방법.
본 발명에 따르면, 간이하고 사용하기 쉽고 14C 분석 가능한 탄소 동위체 분석 장치 및 분석 방법이 제공된다.
도 1은 탄소 동위체 분석 장치의 개념도이다.
도 2는 이산화탄소 동위체 생성 장치의 실시 형태 a를 나타내는 개념도이다.
도 3은 이산화탄소 동위체 생성 장치의 실시 형태 b를 나타내는 개념도이다.
도 4는 14CO2와 경합 가스의 4.5㎛대 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5a, 도 5b는 레이저광을 사용한 고속 주사형의 캐비티 링 다운 흡수 분광법의 원리를 나타내는 도면이다.
도 6은 CRDS에 있어서의 13CO2와 14CO2의 흡수량 Δβ의 온도 의존성을 나타내는 도면이다.
도 7은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 1의 개념도이다.
도 8은 분석 시료의 흡수 파장과 흡수 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 광 공진기의 변형예의 개념도이다.
도 10은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 2의 개념도이다.
도 11은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 3의 개념도이다.
도 12는 1개의 광 파이버를 사용한 중적외 콤 생성의 원리를 나타내는 도면이다.
도 13은 광 발생 장치의 변형예의 개념도이다.
도 14a는 파장 시프트 솔리톤 생성, 도 14b는 중적외 콤의 스펙트럼 파형을 나타내는 도면이다.
도 15a는 SC광의 스펙트럼, 도 15b는 중적외광의 스펙트럼, 도 15c는 시간차와 중적외광의 파장의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16a는 SC광의 스펙트럼, 도 16b는 중적외광의 스펙트럼, 도 16c는 시간차와 중적외광의 파장의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 생체 시료로서 혈장을 사용한 경우의 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 18은 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트(homogenate)를 사용한 경우의 제단백질법(deproteinization)에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 19는 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트를 사용한 경우의 액-액 추출법에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 20은 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트를 사용한 경우의 고상 추출법에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 21은 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트를 사용한 경우의 한외여과법에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2는 이산화탄소 동위체 생성 장치의 실시 형태 a를 나타내는 개념도이다.
도 3은 이산화탄소 동위체 생성 장치의 실시 형태 b를 나타내는 개념도이다.
도 4는 14CO2와 경합 가스의 4.5㎛대 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5a, 도 5b는 레이저광을 사용한 고속 주사형의 캐비티 링 다운 흡수 분광법의 원리를 나타내는 도면이다.
도 6은 CRDS에 있어서의 13CO2와 14CO2의 흡수량 Δβ의 온도 의존성을 나타내는 도면이다.
도 7은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 1의 개념도이다.
도 8은 분석 시료의 흡수 파장과 흡수 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 광 공진기의 변형예의 개념도이다.
도 10은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 2의 개념도이다.
도 11은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 3의 개념도이다.
도 12는 1개의 광 파이버를 사용한 중적외 콤 생성의 원리를 나타내는 도면이다.
도 13은 광 발생 장치의 변형예의 개념도이다.
도 14a는 파장 시프트 솔리톤 생성, 도 14b는 중적외 콤의 스펙트럼 파형을 나타내는 도면이다.
도 15a는 SC광의 스펙트럼, 도 15b는 중적외광의 스펙트럼, 도 15c는 시간차와 중적외광의 파장의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16a는 SC광의 스펙트럼, 도 16b는 중적외광의 스펙트럼, 도 16c는 시간차와 중적외광의 파장의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 생체 시료로서 혈장을 사용한 경우의 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 18은 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트(homogenate)를 사용한 경우의 제단백질법(deproteinization)에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 19는 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트를 사용한 경우의 액-액 추출법에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 20은 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트를 사용한 경우의 고상 추출법에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
도 21은 생체 시료로서 혈장, 소변, 대변 호모지네이트를 사용한 경우의 한외여과법에 의한 처리 방법의 개요를 나타내는 도면이다.
본 발명은 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 포함하는 가스를 생성하는 연소부, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비하는 이산화탄소 동위체 생성 장치와; 한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기, 광 공진기로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기를 구비하는 분광 장치와; 1개의 광원, 광원의 광으로부터 주파수가 다른 복수의 광을 발생하는 광로, 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정을 구비하는 광 발생 장치를 구비하는 탄소 동위체 분석 장치에 관한 것이다.
광로로서는, 예를 들어 광원으로부터의 광을 전송하는 제1 광 파이버와, 제1 광 파이버로부터 분기하여 제1 광 파이버의 하류측의 합류점에서 합류하는 파장 변환용의 제2 광 파이버를 구비하는 것을 사용할 수 있다. 또한 광원으로부터의 광을 전송하여 스펙트럼을 넓히는 광 파이버와, 광원으로부터의 광을 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 소정의 스펙트럼 성분을 비선형 결정에 집광시키는 분광 수단을 구비하는 것을 사용할 수 있다.
이하에, 실시 형태를 들어 본 발명의 설명을 행하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 도면 중 동일한 기능 또는 유사한 기능을 갖는 것에 대해서는, 동일 또는 유사한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 단, 도면은 모식적인 것이다. 따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 대조하여 판단해야 하는 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
(탄소 동위체 분석 장치)
도 1은 탄소 동위체 분석 장치의 개념도이다. 탄소 동위체 분석 장치(1)는 이산화탄소 동위체 생성 장치(40)와, 광 발생 장치(20)와, 분광 장치(10)와, 또한 연산 장치(30)를 구비한다. 여기서는, 분석 대상으로서, 탄소 동위체인 방사성 동위체 14C를 예로 들어 설명한다. 또한, 방사성 동위체 14C로부터 생성되는 이산화탄소 동위체 14CO2의 흡수 파장을 갖는 광은 4.5㎛대의 광이다. 상세는 후술하지만, 측정 대상 물질의 흡수선, 광 발생 장치 및 광 공진기 모드의 복합에 의한 선택성에 의해, 고감도화를 실현하는 것이 가능해진다.
본 명세서에 있어서 「탄소 동위체」란, 특별히 언급하지 않는 한 안정 탄소 동위체 12C, 13C 및 방사성 탄소 동위체 14C를 의미한다. 또한, 간단히 원소 기호 「C」라고 표시되는 경우, 천연 존재비에서의 탄소 동위체 혼합물을 의미한다.
산소의 안정 동위체는 16O, 17O 및 18O가 존재하는데, 원소 기호 「O」라고 표시되는 경우, 천연 존재비에서의 산소 동위체 혼합물을 의미한다.
「이산화탄소 동위체」란, 특별히 언급하지 않는 한 12CO2, 13CO2 및 14CO2를 의미한다. 또한, 간단히 「CO2」라고 표시되는 경우, 천연 존재비의 탄소 및 산소 동위체에 의해 구성되는 이산화탄소 분자를 의미한다.
본 명세서에 있어서 「생체 시료」란, 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 분변, 담즙, 타액, 그 밖의 체액이나 분비액, 호기 가스, 구강 가스, 피부 가스, 그 밖의 생체 가스, 나아가, 폐, 심장, 간장, 신장, 뇌, 피부 등의 각종 장기 및 이들의 파쇄물 등, 생체로부터 채취할 수 있는 모든 시료를 의미한다. 또한, 당해 생체 시료의 유래는 동물, 식물, 미생물을 포함하는 모든 생물을 들 수 있고, 바람직하게는 포유 동물, 보다 바람직하게는 사람 유래이다. 포유 동물로서는, 사람, 원숭이, 마우스, 래트, 모르모트, 토끼, 양, 염소, 말, 소, 돼지, 개, 고양이 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
<이산화탄소 동위체 생성 장치>
이산화탄소 동위체 생성 장치(40)는 탄소 동위체를 이산화탄소 동위체로 변환 가능하면 특별히 제한되는 일 없이 다양한 장치를 사용할 수 있다. 이산화탄소 동위체 생성 장치(40)로서는, 시료를 산화시키고, 시료 중에 포함되는 탄소를 이산화탄소로 하는 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다.
예를 들어, 전 유기 탄소(total organic carbon 이하 「TOC」라고 함) 발생 장치, 가스 크로마토그래피용의 시료 가스 발생 장치, 연소 이온 크로마토그래피용의 시료 가스 발생 장치, 원소 분석 장치(Elemental Analyzer: EA) 등의 이산화탄소 생성 장치(G)(41)를 사용할 수 있다. 또한 다른 실시 형태로서, 후술하는 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같은 이산화탄소 생성 장치(40a, 40b)를 사용할 수 있다.
도 4에, 273K, CO2 분압 20%, CO 분압 1.0×10-4%, N2O 분압 3.0×10-8%의 조건 하에 있어서의 14CO2와 경합 가스 13CO2, CO, 및 N2O의 4.5㎛대 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
전처리 후의 생체 시료를 연소시킴으로써, 이산화탄소 동위체 14CO2(이하, 「14CO2」라고도 함)를 포함하는 가스를 생성할 수 있다. 그러나, 14CO2의 발생과 함께, CO, N2O 등의 협잡 가스도 발생한다. 이들 CO, N2O는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각 4.5㎛대의 흡수 스펙트럼을 가지므로, 14CO2가 갖는 4.5㎛대의 흡수 스펙트럼과 경합한다. 그로 인해, 분석 감도를 향상시키기 위해, CO, N2O를 제거하는 것이 바람직하다.
CO, N2O의 제거 방법으로서는, 이하와 같이 14CO2를 포집ㆍ분리하는 방법을 들 수 있다. 또한, 산화 촉매나 백금 촉매에 의해 CO, N2O를 제거ㆍ저감하는 방법 및 상기 포집ㆍ분리 방법과의 병용을 들 수 있다.
(i) 가열 탈착 칼럼에 의한 14CO2의 포집ㆍ분리
도 2는 이산화탄소 동위체 생성 장치의 실시 형태 a를 나타내는 개념도이다. 이산화탄소 동위체 생성 장치(40a)는 연소부(42)와, 이산화탄소 동위체 정제부(43a)를 구비한다.
가열부로서는, 연소관을 내부에 배치 가능하게 하여 연소관을 가열 가능하게 하는, 관상 전기로 등의 전기로를 들 수 있다. 관상 전기로의 예로서는, ARF-30M(아사히 리카 세이사쿠쇼)을 들 수 있다.
또한, 연소관은 캐리어 가스 유로의 하류측에, 적어도 1종류의 촉매를 충전시킨 산화부 및/또는 환원부를 구비하는 것이 바람직하다. 산화부 및/또는 환원부는 연소관의 일단에 설치해도 되고, 별도의 부재로서 설치해도 된다. 산화부에 충전하는 촉매로서, 산화구리, 은ㆍ산화코발트 혼합물을 예시할 수 있다. 산화부에 있어서, 시료의 연소에 의해 발생한 H2, CO를 H2O, CO2로 산화시키는 것을 기대할 수 있다. 환원부에 충전하는 촉매로서, 환원 구리, 백금 촉매를 예시할 수 있다. 환원부에 있어서, N2O를 포함하는 질소산화물(NOX)을 N2로 환원시키는 것을 기대할 수 있다.
이산화탄소 동위체 정제부(43a)로서는, 생체 시료의 연소에 의해 발생한 가스 중의 14CO2를, 가스 크로마토그래피(GC)에서 사용되는, 가열 탈착 칼럼(CO2 포집 칼럼)을 사용할 수 있다. 이에 의해 14CO2를 검출하는 단계에서 CO, N2O의 영향을 경감 혹은 제거할 수 있다. 또한 GC 칼럼에 14CO2를 포함하는 CO2 가스가 일시 포집됨으로써, 14CO2의 농축이 예상되므로, 14CO2의 분압의 향상을 기대할 수 있다.
(ii) 14CO2 흡착제에 의한 14CO2의 트랩, 재방출에 의한 14CO2의 분리
도 3은 이산화탄소 동위체 생성 장치의 실시 형태 b를 나타내는 개념도이다. 이산화탄소 동위체 생성 장치(40b)는 연소부와, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비한다.
연소부는 도 2와 마찬가지로 구성할 수 있다.
이산화탄소 동위체 정제부로서는, 14CO2 흡착제, 예를 들어 소다 석회나 수산화칼슘 등을 사용할 수 있다. 이에 의해, 14CO2를 탄산염의 형태로 단리함으로써 협잡 가스의 문제를 해소할 수 있다. 탄산염으로서 14CO2를 유지하므로, 샘플을 일시 보존하는 것도 가능하다. 또한, 재방출에는 인산을 사용할 수 있다.
(i), (ii) 중 어느 하나, 혹은 양 구성을 구비함으로써, 협잡 가스를 제거할 수 있다.
(iii) 14CO2의 농축(분리)
생체 시료의 연소에 의해 발생한 14CO2는 배관 내에서 확산된다. 그로 인해, 14CO2를 흡착제에 흡착시켜 농축함으로써, 검출 감도(강도)를 향상시켜도 된다. 이러한 농축에 의해 CO, N2O로부터 14CO2의 분리도 기대할 수 있다.
<분광 장치>
도 1에 나타낸 바와 같이, 분광 장치(10)는, 광 공진기(11)와, 광 공진기(11)로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기(15)를 구비한다. 광 공진기(Optical resonator or Optical cavity)(11)는, 분석 대상인 이산화탄소 동위체가 봉입되는 통 형상의 본체와, 본체 내부의 길이 방향의 일단과 타단에 오목면이 대향하도록 배치된 고반사율의 한 쌍의 미러(12a, 12b)(반사율: 99.99% 이상)와, 본체 내부의 타단에 배치된 미러(12a, 12b) 간격을 조정하는 피에조 소자(13)와, 분석 대상 가스가 충전되는 셀(16)을 구비한다. 또한, 여기서는 도시를 생략하고 있지만, 본체의 측부에 이산화탄소 동위체를 주입하기 위한 가스 주입구나, 본체 내의 기압을 조정하는 기압 조정구를 형성해 두는 것이 바람직하다.
광 공진기 내부(11)에 레이저광을 입사하여 가두면, 레이저광은 미러의 반사율에 대응한 강도의 광을 출력하면서, 수천회 내지 1만회라고 하는 오더로 다중 반사를 반복한다. 그로 인해 실효적인 광로가 수10㎞에나 이르기 때문에, 광 공진기 내부에 봉입된 분석 대상인 가스가 극미량이라도 큰 흡수량을 얻을 수 있다.
도 5a, 도 5b는 레이저광을 사용한 고속 주사형의 캐비티 링 다운 흡수 분광법(Cavity Ring-Down Spectroscopy 이하 「CRDS」라고도 함)의 원리를 나타내는 도면이다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 미러 간격이 공명 조건을 만족시키고 있을 때는, 고강도의 신호가 광 공진기로부터 투과된다. 한편, 피에조 소자(13)를 작동시켜 미러 간격을 변경하여, 비공명 조건으로 하면, 광의 간섭 효과에 의해 신호를 검출할 수 없게 된다. 즉, 광 공진기 길이를 공명으로부터 비공명 조건으로 신속하게 변화시킴으로써, 도 5a에 나타낸 바와 같은 지수 함수적인 감쇠 신호[링 다운 신호(Ringdown signal)]를 관측할 수 있다. 링 다운 신호를 관측하는 다른 방법으로서, 입력 레이저광을 광학 스위치(26)(도 7)에 의해 빠르게 차단하는 방법을 예시할 수 있다.
광 공진기의 내부에 흡수 물질이 충전되어 있지 않은 경우, 투과해 오는 시간 의존의 링 다운 신호는 도 5b의 점선으로 나타내는 곡선이 된다. 한편, 광 공진기 내에 흡광 물질이 충전되어 있는 경우, 도 5b의 실선으로 나타낸 바와 같이, 레이저광이 광 공진기 내에서 왕복할 때마다 흡수되기 때문에, 광의 감쇠 시간이 짧아진다. 이 광의 감쇠 시간은 광 공진기 내의 흡광 물질 농도 및 입사 레이저광의 파장에 의존하고 있기 때문에, Beer-Lambert(베르-램버트)의 법칙 ii를 적용함으로써 흡수 물질의 절대 농도를 산출할 수 있다. 또한, 광 공진기 내의 흡수 물질 농도와 비례 관계에 있는 감쇠율(링 다운 레이트)의 변화량을 측정함으로써, 광 공진기 내의 흡수 물질 농도를 측정할 수 있다.
광 공진기로부터 누출된 투과광을 광 검출기에 의해 검지하고, 연산 장치를 사용하여 14CO2 농도를 산출한 후, 14CO2 농도로부터 14C 농도를 산출할 수 있다.
또한, 광 검출기와 더불어 회절 격자(14)를 사용하여, 소정 파장의 광을 검지하는 구성으로 해도 된다(도 10). 상세는 광 발생과 더불어 후술한다.
광 공진기(11)의 미러(12a, 12b) 간격, 미러(12a, 12b)의 곡률 반경, 본체의 길이 방향 길이나 폭 등은 분석 대상인 이산화탄소 동위체가 갖는 흡수 파장에 따라 변화시키는 것이 바람직하다. 상정되는 광 공진기 길이는 1㎜ 내지 10m를 들 수 있다.
이산화탄소 동위체 14C의 경우, 광 공진기 길이가 긴 것은 광로 길이를 확보하는 데 유효하지만, 광 공진기 길이가 길어지면 가스 셀의 체적이 증가하여, 필요한 시료량이 증가하기 때문에, 광 공진기 길이는 10㎝ 내지 60㎝ 사이가 바람직하다. 또한, 미러(12a, 12b)의 곡률 반경은 광 공진기 길이와 동일하거나 길게 하는 것이 바람직하다.
또한, 미러 간격은 피에조 소자(13)를 구동함으로써, 일례로서 수 마이크로미터부터 수십 마이크로미터의 오더로 조정하는 것이 가능하다. 최적인 공명 조건을 만들어 내기 위해, 피에조 소자(13)에 의한 미세 조정을 행할 수도 있다.
또한, 한 쌍의 미러(12a, 12b)로서는, 한 쌍의 요면경을 도시하여 설명했지만, 충분한 광로가 얻어지는 것이라면, 그 외에도 요면경과 평면경의 조합이나, 평면경끼리의 조합이어도 상관없다.
미러(12a, 12b)를 구성하는 재료로서는, 사파이어 유리를 사용할 수 있다.
분석 대상 가스를 충전하는 셀(16)은 용적이 보다 작은 것이 바람직하다. 적은 분석 시료라도 효과적으로 광의 공진 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 셀(16)의 용량은 8mL 내지 1000mL를 예시할 수 있다. 셀 용량은, 예를 들어 측정에 제공할 수 있는 14C원의 양에 따라 적절히 바람직한 용량을 선택할 수 있고, 소변과 같이 대량으로 입수할 수 있는 14C원에서는 80mL 내지 120mL의 셀이 적합하고, 혈액이나 누액과 같이 입수량이 한정되는 14C원에서는 8mL 내지 12mL의 셀이 적합하다.
광 공진기의 안정성 조건의 평가
CRDS에 있어서의 14CO2 흡수량과 검출 한계를 평가하기 위해, 분광 데이터에 기초하는 계산을 행하였다. 12CO2, 13CO2 등에 관한 분광 데이터는 대기 흡수선 데이터베이스(HITRAN)를 이용하고, 14CO2에 관해서는 문헌값(「S. Dobos et al., Z. Naturforsch, 44a, 633-639(1989)」)을 사용했다.
여기서, 14CO2의 흡수에 의한 링 다운 레이트(지수 함수적 감쇠의 비율)의 변화량 Δβ(=β-β0, β: 시료 있음의 감쇠율, β0: 시료 없음의 감쇠율)는 14CO2의 광흡수 단면적 σ14, 분자수 밀도 N, 광속 c에 의해 이하와 같이 나타낼 수 있다.
Δβ=σ14(λ, T, P)N(T, P, X14)c
(식 중, σ14, N은 레이저광 파장 λ, 온도 T, 압력 P, X14=14C/TotalC비의 함수임)
도 6은 계산으로 구한 13CO2와 14CO2의 흡수에 의한 Δβ의 온도 의존성을 나타내는 도면이다. 도 6으로부터, 14C/TotalC가 10-10, 10-11, 10-12에서는, 실온 300K에서의 13CO2에 의한 흡수가 14CO2의 흡수량을 초과하거나 동일 정도가 되기 때문에, 냉각을 행할 필요가 있음을 알 수 있었다.
한편, 광 공진기 유래의 노이즈 성분인 링 다운 레이트의 변동 Δβ0 약 101s-1을 실현할 수 있으면, 14C/TotalC비 약 10-11의 측정을 실현할 수 있음을 알 수 있다. 이에 의해, 분석 시의 온도로서 섭씨 -40도 정도의 냉각이 필요함이 명확해졌다.
예를 들어, 정량 하한으로서 14C/TotalC를 10-11로 하면, CO2 가스의 농축에 의한 CO2 가스 분압의 상승(예를 들어, 20%)과, 상기 온도 조건이 필요함이 시사된다.
또한, 냉각 장치나 냉각 온도에 대하여, 후술하는 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 1의 란에서 더 상세하게 설명한다.
<광 발생 장치>
광 발생 장치(20)로서는, 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 광을 발생할 수 있는 장치라면 특별히 제한되는 일 없이 다양한 장치를 사용할 수 있다. 여기서는, 방사성 탄소 동위체 14C의 흡수 파장인 4.5㎛대의 광을 간이하게 발생시키고, 또한 장치 사이즈가 콤팩트한 광 발생 장치를 예로 들어 설명한다. 광 발생 장치(20)는 1개의 광원(23)과, 광원(23)으로부터 다른 복수의 주파수의 광을 발생시키는 복수의 광 파이버(제1 광 파이버(21), 제2 광 파이버(22))와, 얻어진 복수의 광을 통과시킴으로써 광의 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 광을 발생시키는 비선형 광학 결정(25)을 구비한다.
광원(23)으로서는, 단파장의 펄스파 발생 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 광원(23)으로서 단파장의 펄스파 발생 장치를 사용한 경우, 각 파장의 파장 폭이 균등한 빗 형상의 광의 다발(이하, 「광 콤」이라고도 함)이 얻어지기 때문이다. 또한, 광원으로서 연속파 발생 장치를 사용한 경우, 광의 다발의 중심부의 광의 파장 폭이 두꺼워지기 때문에, 파장 폭이 균등한 빗 형상의 광의 다발이 얻어지지 않게 된다.
광원(23)으로서는, 예를 들어 모드 동기에 의해 단펄스를 출력하는 고체 레이저, 반도체 레이저, 파이버 레이저를 사용할 수 있다. 그 중에서도 파이버 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 파이버 레이저는 콤팩트하고 환경에 대한 안정성도 우수한, 실용적인 광원이기 때문이다.
파이버 레이저로서는, 에르븀(Er)계(1.55㎛대) 또는 이테르븀(Yb)계(1.04㎛대)의 파이버 레이저를 사용할 수 있다. 경제적인 관점에서는 범용되고 있는 Er계 파이버 레이저를 사용하는 것이 바람직하고, 광 흡수 강도를 높이는 관점에서는 Yb계 파이버 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
복수의 광 파이버(21, 22)로서는, 광원으로부터의 광을 전송하는 제1 광 파이버(21)와, 제1 광 파이버(21)로부터 분기하여 제1 광 파이버(21)의 하류측에서 합류하는 파장 변환용의 제2 광 파이버(22)를 사용할 수 있다. 제1 광 파이버(21)로서는, 광원으로부터 광 공진기까지 연결되는 것을 사용할 수 있다.
제1 광 파이버(21)의 하류측의 타단은 미러(12a)에 맞닿아져 있는 것이 바람직하다. 광 공진기(11)로부터의 투과광이 공기에 닿는 것을 방지함으로써, 투과광의 강도 측정의 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.
제1 광 파이버(21)로서는, 생성한 고강도의 초단펄스광의 특성을 열화시키지 않고 전송할 수 있는 광 파이버를 사용하는 것이 바람직하다. 재료는 용융 석영으로 이루어진 파이버를 사용하는 것이 바람직하다.
제2 광 파이버(22)로서는, 이상(異常) 분산의 특성을 갖고, 유도 라만 산란과 솔리톤 효과에 의해, 효율적으로 원하는 장파장측에 초단펄스를 생성할 수 있는 광 파이버를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 편파 유지 파이버나 단일 모드 파이버, 포토닉 결정 파이버, 포토닉 밴드 갭 파이버 등이 있다. 파장의 시프트량에 맞추어, 수m부터 수백m까지 길이의 광 파이버를 사용하는 것이 바람직하다. 재료는 용융 석영으로 이루어진 파이버를 사용하는 것이 바람직하다.
비선형 광학 결정(25)으로서는, 예를 들어 PPMGSLT(periodically poled MgO-doped Stoichiometric Lithium Tantalate(LiTaO3)) 결정 혹은 PPLN(periodically poled Lithium Niobate) 결정 또는 GaSe(Gallium selenide) 결정을 사용할 수 있다. 4.5㎛대의 광을 발생하기 쉽기 때문이다. 또한, 1개의 파이버 레이저 광원을 사용하고 있기 때문에, 후술하는 바와 같이, 차주파 혼합에 있어서, 광 주파수의 요동을 캔슬할 수 있기 때문이다.
차주파 혼합(Difference Frequency Generation 이하 「DFG」라고도 함)에 의하면, 제1, 제2 광 파이버(21, 22)가 전송하는 파장(주파수)이 다른 복수의 광을 비선형 광학 결정에 통과시킴으로써, 이 주파수의 차로부터, 차주파의 광을 얻을 수 있다. 즉, 1개의 광원(23)으로부터, 파장이 λ1, λ2인 2개의 광을 발생시키고, 2개의 광을 비선형 광학 결정에 통과시킴으로써, 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장인 4.5㎛대의 광을 발생시킬 수 있다. 비선형 광학 결정을 사용하는 DFG의 변환 효율은 기본이 되는 복수의 파장(λ1, λ2, …λx)의 광원의 광자 밀도에 의존한다. 그로 인해 1개의 펄스 레이저 광원으로부터 DFG에 의해 차주파의 광을 발생할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 4.5㎛대의 광은 1펄스가 규칙적인 주파수 간격 fr의 복수의 주파수의 광(모드)으로 이루어지는 광 콤(주파수 f=fceo+Nㆍfr, N: 모드 수)이다. 광 콤을 사용하여 CRDS를 행하기 위해서는, 분석 대상의 흡수대의 광을 취출할 필요가 있다.
비특허문헌 1의 I. Galli 등에 의해 고안된 탄소 동위체 분석 장치의 경우, 파장이 다른 2종류의 레이저 장치를 준비하고, 레이저광의 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 조사광을 발생시켰다. 그로 인해 장치가 대규모이고, 조작이 복잡하게 되어 있었다. 또한 2개의 광원으로부터 광을 발생시키고 있기 때문에, 2개의 광의 요동 폭 및 요동의 타이밍이 각각 달라, 2개의 광을 혼합했을 때에 광의 요동을 억제하는 것이 곤란했다. 그로 인해, 광의 요동을 제어하는 제어 장치가 필요하게 되어 있었다. 한편, 본 발명의 실시 형태에 관한 광 발생 장치는 1개의 파이버 레이저 광원과, 수m의 광 파이버와, 비선형 광학 결정으로 구성되어 있기 때문에, 콤팩트하고 반송하기 쉽고, 또한 조작이 간단하다. 또한 1개의 광원으로부터 복수의 광을 발생시키고 있기 때문에, 각각의 광의 요동 폭 및 요동의 타이밍이 동일해진다. 그로 인해, 제어 장치를 사용하지 않고, 차주파 혼합을 행함으로써 간이하게 광 주파수의 요동을 캔슬할 수 있다.
제1 광 파이버와 제2 광 파이버의 합류점으로부터 광 공진기 사이의 광로에 대하여, 공기 중에 레이저광을 전송시키는 형태나, 필요에 따라 렌즈에 의한 레이저광의 집광 및/또는 확대를 하는 광학계를 포함하는 광전송 장치를 구축해도 된다. 더 바람직한 형태로서, 광원으로부터 광 공진기까지의 광로를 모두 광 파이버로 구축함으로써, 공기에 의한 레이저의 산란 및 흡수를 일으키지 않고, 더욱이 광축의 어긋남을 일으키기 어려운, 보다 안정된 장치 구성을 취할 수 있다.
또한, 광 공진기와 검출기 사이에 대해서도, 광은 공간을 통해 전송하거나, 혹은 광 파이버를 사용하여 전송해도 되고, 다양한 형태를 취할 수 있다.
<연산 장치>
연산 장치(30)로서는, 상술한 감쇠 시간이나 링 다운 레이트로부터 광 공진기 내의 흡수 물질 농도를 측정하고, 흡수 물질 농도로부터 탄소 동위체 농도를 측정할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 일 없이 다양한 장치를 사용할 수 있다.
연산 제어부(31)로서는, CPU 등의 통상의 컴퓨터 시스템에서 사용되는 연산 수단 등으로 구성하면 된다. 입력 장치(32)로서는, 예를 들어 키보드, 마우스 등의 포인팅 디바이스를 들 수 있다. 표시 장치(33)로서는, 예를 들어 액정 디스플레이, 모니터 등의 화상 표시 장치 등을 들 수 있다. 출력 장치(34)로서는, 예를 들어 프린터 등을 들 수 있다. 기억 장치(35)로서는 ROM, RAM, 자기 디스크 등의 기억 장치가 사용 가능하다.
<냉각, 제습 장치>
도 1에 도시되어 있지는 않지만, 냉각, 제습 장치를 설치해도 된다. 펠티에 소자 등의 냉각 수단에 의해 제습해도 되고, 불소계 이온 교환 수지막 등의 수증기 제거용 고분자막을 사용한 막 분리법에 의해 제습해도 된다. 이들에 대해서는, 후술하는 변형예나 분석 방법의 란에서 설명한다.
상술한 탄소 동위체 분석 장치(1)를 마이크로도즈에 사용하는 경우, 방사성 탄소 동위체 14C에 대한 검출 감도는 「0.1dpm/ml」 정도가 상정된다. 이 검출 감도 「0.1dpm/ml」를 달성하기 위해서는, 광원으로서 「협대역 레이저」를 사용하는 것만으로는 불충분하고, 광원의 파장(주파수)의 안정성이 요구된다. 즉, 흡수선의 파장으로부터 어긋나지 않을 것, 선 폭이 좁을 것이 요건이 된다. 이 점에서, 탄소 동위체 분석 장치(1)에서는, 「광 주파수 콤 광」을 사용한 안정된 광원을 CRDS에 사용함으로써 이 과제를 해결할 수 있다. 탄소 동위체 분석 장치(1)에 의하면, 저농도의 방사성 탄소 동위체를 포함하는 검체에 대해서도 측정이 가능하다는 유리한 작용 효과가 발휘된다.
또한, 선행 문헌(히로모토 가즈오 등, 「캐비티 링 다운 분광에 기초하는 14C 연속 모니터링의 설계 검토」, 일본 원자력 학회 춘계 연회 예고집, 2010년 3월 19일, P432)에는 원자력 발전 관련의 사용 완료 연료의 농도 모니터링에 관련하여, CRDS에 의해 이산화탄소 중의 14C 농도를 측정하는 취지가 개시되어 있다. 그러나, 선행 문헌에 기재된 고속 푸리에 변환(FFT)을 사용한 신호 처리 방법은 데이터 처리가 빨라지기는 하지만, 베이스 라인의 흔들림이 커지기 때문에, 검출 감도 「0.1dpm/ml」를 달성하는 것은 곤란하다.
이상, 탄소 동위체 분석 장치에 대하여 실시 형태를 들어 설명했지만, 탄소 동위체 분석 장치는 상술한 실시 형태에 관한 장치에 한정되지 않고, 다양한 변경을 가할 수 있다. 이하에 탄소 동위체 분석 장치의 변형예에 대하여 변경점을 중심으로 설명한다.
(탄소 동위체 분석 장치의 변형예 1)
도 7은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 1의 개념도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 분광 장치(1a)는, 광 공진기(11)를 냉각하는 펠티에 소자(19)와, 광 공진기(11)를 수납하는 진공 장치(18)를 더 구비해도 된다. 14CO2의 광흡수는 온도 의존성을 갖기 때문에, 펠티에 소자(19)에 의해 광 공진기(11) 내의 설정 온도를 낮게 함으로써, 14CO2의 흡수선과 13CO2, 12CO2의 흡수선의 구별이 용이해지고, 14CO2의 흡수 강도가 강해지기 때문이다. 또한, 광 공진기(11)를 진공 장치(18) 내에 배치하고, 광 공진기(11)가 외기에 노출되는 것을 방지하여 외부 온도의 영향을 경감함으로써, 분석 정밀도가 향상되기 때문이다.
광 공진기(11)를 냉각하는 냉각 장치로서는, 펠티에 소자(19) 외에도, 예를 들어 액체 질소조, 드라이아이스조 등을 사용할 수 있다. 분광 장치(11)를 소형화할 수 있는 관점에서는 펠티에 소자(19)를 사용하는 것이 바람직하고, 장치의 제조 비용을 낮추는 관점에서는 액체 질소 수조 혹은 드라이아이스조를 사용하는 것이 바람직하다.
진공 장치(18)로서는, 광 공진기(11)를 수납할 수 있고, 또한 광 발생 장치(20)로부터의 조사광을 광 공진기(11) 내에 조사할 수 있고, 투과광을 광 검출기에 투과할 수 있는 것이라면, 특별히 제한없이 다양한 진공 장치를 사용할 수 있다.
도 8(Applied Physics Vol.24, pp.381-386, 1981로부터 인용)은 분석 시료 12C16O2, 13C18O2, 13C16O2, 14C16O2의 흡수 파장과 흡수 강도의 관계를 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 각각의 탄소 동위체를 포함하는 이산화탄소는 고유의 흡수선을 갖고 있다. 실제의 흡수에서는, 각 흡수선은 시료의 압력이나 온도에 기인하는 확대에 의해 유한한 폭을 갖는다. 이로 인해, 시료의 압력은 대기압 이하, 온도는 273K(0℃) 이하로 하는 것이 바람직하다.
이상, 14CO2의 흡수 강도는 온도 의존성이 있기 때문에, 광 공진기(11) 내의 설정 온도를, 가능한 한 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 구체적인 광 공진기(11) 내의 설정 온도는 273K(0℃) 이하가 바람직하다. 하한값은 특별히 제한은 없지만, 냉각 효과와 경제적 관점에서, 173K 내지 253K(-100℃ 내지 -20℃), 특히 233K(-40℃) 정도로 냉각하는 것이 바람직하다.
분광 장치는 진동 흡수 수단을 더 구비해도 된다. 분광 장치의 외부로부터의 진동에 의해 미러 간격이 어긋나는 것을 방지하고, 측정 정밀도를 높일 수 있기 때문이다. 진동 흡수 수단으로서는, 예를 들어 충격 흡수제(고분자 겔)나 면진 장치를 사용할 수 있다. 면진 장치로서는 외부 진동의 역위상의 진동을 분광 장치에 부여할 수 있는 장치를 사용할 수 있다.
광 공진기(11)에 대하여 설명했지만, 광 공진기의 구체적 형태의 개념도(일부 절결도)를 도 9에 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 광 공진기(51)는, 진공 장치로서의 원통 형상의 단열용 챔버(58)와, 단열용 챔버(58) 내에 배치된 측정용 가스 셀(56)과, 측정용 가스 셀(56)의 양단에 배치된 한 쌍의 고반사율 미러(52)와, 측정용 가스 셀(56)의 일단에 배치된 미러 구동 기구(55)와, 측정용 가스 셀(56)의 타단에 배치된 링 피에조 엑추에이터(53)와, 측정용 가스 셀(56)을 냉각하는 펠티에 소자(59)와, 순환 냉각기(도시하지 않음)에 접속된 냉각 파이프(54a)를 갖는 수냉 히트 싱크(54)를 구비한다.
<광 차단 장치>
상술한 실시 형태에 있어서는, 링 다운 신호의 취득 수단으로서, 분광 장치(10) 내에서 피에조 소자(13)에 의한 미러 간격의 조정을 사용했지만, 링 다운 신호를 얻기 위해, 광 발생 장치(20) 내에서 광 공진기(11)로의 광을 차단하는 광 차단 장치를 설치하여 광 공진기에 조사되는 조사광의 온/오프 제어를 행하는 구성으로 해도 된다. 광 차단 장치로서는, 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 신속하게 차단할 수 있는 장치라면 특별히 제한되는 일 없이 다양한 장치를 사용할 수 있고, 도 7에 나타낸 바와 같은 광학 스위치(26)를 예시할 수 있다. 또한, 광 공진기 내의 광의 감쇠 시간보다도 충분히 신속하게 광을 차단할 필요가 있다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 제1 광 파이버(21)는 광원(23)으로부터 광 공진기(11)까지 연결되는 구성으로 했다. 그러나, 제1 광 파이버(21)는, 광원(23)으로부터 비선형 광학 결정(25)까지 연결되는 제1 광 파이버(21a)와, 비선형 광학 결정(25)으로부터 광 공진기(11)까지 연결되는 중적외용의 제1 광 파이버(21b)를 구비하는 구성으로 해도 된다. 제1 광 파이버(21b)로 함으로써, 비선형 광학 결정을 통과하여 얻어진 4.5㎛대의 광을 효율적으로 광 공진기(11)로 전송시킬 수 있기 때문이다.
제1 광 파이버(21a)로서는, 상술한 제1 광 파이버(21)와 동일한 파이버를 사용할 수 있다. 제1 광 파이버(21b)로서는, 4.5㎛대의 광을 거의 흡수하지 않는 중적외용의 광 파이버라면 특별히 제한없이 다양한 광 파이버를 사용할 수 있고, 불화물계 파이버나 중공 파이버를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 광 발생 장치(20)는 도 7에 나타내는 제1 광 파이버(21b) 대신에, 비선형 광학 결정(25)으로부터 광 공진기(11)로 광을 전송하는 광전송 장치를 구비해도 된다. 광전송 장치로서는 1 이상의 광학 렌즈를 예시할 수 있고, 광학 렌즈를 비선형 광학 결정의 상류, 하류, 혹은 그 양쪽에 배치한 광로, 또한 그들을 모듈화한 광학 장치 등을 사용할 수 있다.
(탄소 동위체 분석 장치의 변형예 2)
도 10은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 2의 개념도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 분광 장치(1d)는, 투과광을 분광하는 회절 격자(14)를 더 구비해도 된다. 그때, 광 검출기는, 각각 다른 파장의 투과광을 검출하는, 광 검출기(15a)와 광 검출기(15b)를 구비하는 것이 바람직하다. 분광된 파장이 다른 투과광에 대하여 각각 분석함으로써, 측정 정밀도를 높일 수 있기 때문이다.
광 공진기를 사용하여 소정의 광을 선택함과 함께, 통과 후에 회절 격자를 설치하고, 다시 파장 선택을 행함으로써, 필요한 흡수선만의 투과광 강도를 얻어 측정 시료 가스 중의 14C 농도를 측정해도 된다. 회절 격자를 설치함으로써 보다 분석능이 향상되기 때문이다.
(탄소 동위체 분석 장치의 변형예 3)
광 발생 장치(20)에서는 제1 광 파이버(21)와 제2 광 파이버(22)로부터의 복수의 광을 비선형 광학 결정(25)에 통과시킴으로써, 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 광을 발생시켰다. 그러나, 차주파가 취해지는 것이라면 복수의 광 파이버를 사용하는 것에 한정되지 않고, 1개의 광 파이버를 사용하여, 이산화탄소 동위체의 흡수 파장광을 발생시켜도 된다.
도 11은 탄소 동위체 분석 장치의 변형예 3의 개념도이다. 도 12는 1개의 광 파이버를 사용한 중적외 콤 생성의 원리를 나타내는 도면이다.
도 11의 탄소 동위체 분석 장치(1e)는, 광원(23)과 비선형 광학 결정(25) 사이에, 복수의 파장 필터를 포함하는 딜레이 라인(28)을 구비한다. 제1 광 파이버(21)에 의해, 광원(23)으로부터의 광이 전송되어, 스펙트럼이 넓어진다(스펙트럼의 신장). 그리고, 스펙트럼 성분이 시간적으로 어긋나 있는 경우, 도 12에 나타낸 바와 같이, 딜레이 라인(28)(광로차 조정기)에 의해 스펙트럼 성분이 나뉘고, 시간차의 조정이 행해진다. 그리고, 비선형 결정(25)에 집광시킴으로써 중적외 콤을 생성할 수 있다.
또한, 분광 수단으로서 딜레이 라인을 예로 들었지만, 그것에 한정되지 않고, 분산 매체를 사용해도 된다.
도 13은 광 발생 장치의 변형예를 나타낸다. 도 13의 광 발생 장치는 광원과, 광원으로부터의 광을 증폭하는 광 파이버(Yb-DCF)와, 절연체와, 절연체로부터 전송된 펄스광의 분산(시간 연장)을 보상하는 회절 격자쌍과, 광대역 광(수퍼컨티뉴엄(supercontinuum), 이하 「SC」라고도 함)을 생성하는 포토닉 결정 파이버(이하, 「PCF」라고도 함)와, 파장 필터(또는 파장 분기기)를 사용하여 광을 복수의 스펙트럼 성분으로 나눈 후에, 스펙트럼 성분 간의 시간차를 조정하고, 소정의 스펙트럼 성분을 비선형 결정에 집광시키는 딜레이 라인과, 중적외 콤 광을 형성하는 비선형 결정(PPMGSLT 결정)과, 분광기를 구비한다.
도 13의 광 발생 장치는 상술한 구성을 구비함으로써, 광원으로부터의 광이 복수의 스펙트럼 성분을 포함하고, 각 스펙트럼 성분이 시간적으로 어긋나 있는 경우, 딜레이 라인(광로차 조정기)을 사용함으로써, 시간차 조정을 행함으로써 소정의 스펙트럼 성분을 시간적으로 겹쳐 비선형 결정에 집광시킴으로써 원하는 파장의 광을 발생시킬 수 있다.
도 13의 광 발생 장치의 변형예의 실시예로서, 파장 1.014㎛대 초단펄스 파이버 레이저 광원을 사용한 SC광 및 중적외 콤 광의 생성을 행하였다. 실험 조건은 광원으로서, 비선형 편광 회전에 의해 모드 잠김된, 반복률 184㎒를 갖는, Yb 첨가 파이버 레이저를 사용했다. 광원의 펄스를, 8W의 출력을 제공할 수 있는 하이파워 펌프 레이저 다이오드에 의해, Yb 첨가 더블 클래드 파이버에 있어서 증폭했다. 증폭된 펄스는 중심 파장 1040㎚, 평균 출력 3W로 고도로 처프(chirp)되어 있고, 그 후 회절 격자쌍에 의해 200펨토초(FWHM)로 압축되었다. 광학 결정 파이버에 기초하여, SC광은 중적외 영역에 있어서 차주파 혼합(DFG)으로 서포트할 수 있는, 900㎚부터 1200㎚까지 넓어진다. PCF로부터 출력할 때에 딜레이 라인을 주의 깊게 조정함으로써, 공간과 시간이 중복되는 각각 900㎚ 내지 1000㎚와 1000㎚ 내지 1200㎚의 2개의 시그널을, 4.5㎛로의 DFG를 가능하게 하는 비선형 광학 결정에 집광시켰다. 그때, 다른 분산 특성을 구비하는 PCF를 사용하여 실험을 행하였다.
(실시예 1)
제로 분산 파장 1005㎚의 PCF인, 포토닉 결정 파이버(NKT Photonics사제) 20㎝를 사용하여, 2성분의 시간차를 딜레이 라인을 사용하여 조정 후, GaSe 결정에 집광시켰다. 얻어진 결과를 도 14a, 도 14b에 나타낸다.
(실시예 2)
1040㎚에서 정상 분산의 PCF인, 전체 정상 분산 포토닉 결정 파이버(NKT Photonics사제) 20㎝를 사용하여, PPMgSLT 결정에 집광시킨 실험 결과를 도 15a 내지 도 15c에 나타낸다. 또한, PPMgSLT 결정을 PPLN 결정으로 치환하고, 동일한 실험을 행한바, 동일한 결과가 얻어졌다.
도 15a에 SC 스펙트럼을 나타낸다. 딜레이 라인을 사용하여 광로차의 차이를 조절함으로써, 도 15b에 나타낸 바와 같이, 중적외 영역을 2.9㎛ 내지 4.7㎛로 조정할 수 있었다. 다른 색의 스펙트럼은 상대 시간차의 차이에 의한다. 딜레이 라인의 시간차와 차주파 혼합(DFG)에 의해 얻어지는 스펙트럼의 관계를 도 15c에 나타낸다. SC가 정상 분산 PCF에 의해 생성되었기 때문에, 중심 파장은 상대 시간차에 따라 단조롭게 증가했다. 상기 기구로부터 조정된 평균 출력은 100㎼의 오더였다. 출력을 높이기 위해, PCF에 의해 확장된 SC는 DFG를 일으키도록, 특정한 파장에 있어서 충분히 높을 필요가 있었다.
(실시예 3)
제로 분산 파장 1040㎚의 PCF인, 포토닉 결정 파이버(NKT Photonics사제) 20㎝를 사용하고, PPMgSLT 결정에 집광시킨 실험 결과를 도 16a 내지 도 16c에 나타낸다. 또한, PPMgSLT 결정을 PPLN 결정으로 치환하고, 동일한 실험을 행한바, 동일한 결과가 얻어졌다.
도 16a에 나타낸 바와 같이, 중적외의 고출력을 얻는 데 관여하는 950㎚의 파장에 피크가 있었다. 실험에 의해, 최대 출력 1.12mW가 3.9㎼의 파장에 있어서 측정되었다. 도 16b, 도 16c는 시간차와 차주파 혼합(DFG)에 의해 얻어진 파장의 관계를 나타낸다. SC 펄스가 이미 선 형상으로 처프되어 있지 않기 때문에, 중심 파장과 시간차 사이에 선형 관계는 없었다. 긴 레인지 중에서 시간차를 조정하였음에도, 스펙트럼은 깔끔하게 구별할 수 없었다. 그러나 펄스 폭은 좁기 때문에, 고출력의 중적외광이 얻어졌다.
(탄소 동위체 분석 장치의 변형예 4)
제습 조건은, CRDS 분석 셀을 -40℃ 이하(233K 이하)로 냉각한 경우에, 그 온도 조건 하에서 결로ㆍ동결하지 않는 가스 조건(수분량)이 되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이산화탄소 생성부(시료 도입부 유닛) 내에, 흡습제 혹은 가스 드라이어를 배치하는 것이 바람직하다. 흡습제로서는, 예를 들어 CaH2, CaSO4, Mg(ClO4)2, 분자체, H2SO4, 시카사이드(Sicacide), 오산화인, 시카펜트(Sicapent)(등록 상표) 또는 실리카겔을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 오산화인, 시카펜트(등록 상표), CaH2, Mg(ClO4)2 또는 분자체가 바람직하고, 시카펜트(등록 상표)가 보다 바람직하다. 가스 드라이어로서는, 나피온(등록 상표) 드라이어(Nafion dryers: Perma Pure Inc.제)가 바람직하다. 흡습제와 가스 드라이어는 각각 단독으로 사용해도 되고, 병용해도 된다. 또한, 상기 「그 온도 조건 하에서 결로ㆍ동결하지 않는 가스 조건(수분량)」은 노점을 측정하여 확인했다. 바꾸어 말하면, -40℃ 이하(233K 이하)의 노점이 되도록, 제습할 수 있는 것이 바람직하다. 노점의 표시는 순간 노점이어도 되고, 단위 시간당의 평균 노점이어도 된다. 노점의 측정은 시판의 노점 센서를 사용하여 측정할 수 있고, 예를 들어 젠타우르(Xentaur) 노점 센서 HTF Al2O3(등록 상표)(미츠비시 가가쿠 아날리텍사제), 바이살라 DRYCAP(등록 상표) DM70 핸디 타입 노점계(바이살라사제)를 사용할 수 있다.
유기 원소 분석계를 사용하는 경우의 캐리어 가스는 적어도 탄소, 질소 및 황 원소를 가능한 한 포함하지 않는 가스가 바람직하고, 헬륨 가스(He)를 예시할 수 있다. 캐리어 가스의 유량은 50mL/min 내지 500mL/min의 범위가 바람직하고, 100mL/min 내지 300mL/min의 범위가 보다 바람직하다.
실시 형태에 관한 탄소 동위체 분석 장치의 성능이나 사이즈를 예를 들면 대략 이하와 같다.
14C 분석 장치로 하여 14C에 대한 검출 감도 0.1dpm/mL
측정 처리 능력: 400샘플/1일,
장치 사이즈: 2m×1m×1m 이하이다.
한편, LSC의 성능이나 사이즈를 예를 들면 대략 이하와 같다.
14C에 대한 검출 감도: 10dpm/mL
측정 처리 능력: 400샘플/1일,
장치 사이즈: 1m×1m×0.5m이다.
또한 AMS의 성능이나 사이즈를 예를 들면 대략 이하와 같다.
14C에 대한 검출 감도: 0.001dpm/mL
측정 처리 능력: 5샘플/1일,
장치 사이즈: 15m×10m×3m 정도이다.
(생체 시료의 전처리)
생체 시료의 전처리는, 넓은 의미로는 생체 유래의 탄소원 제거 공정과, 협잡 가스 제거(분리) 공정이 포함되지만, 여기서는 생체 유래의 탄소원 제거 공정을 중심으로 설명한다.
마이크로도즈 시험에서는 극미량의 14C 표지 화합물이 포함되는 생체 시료(예를 들어, 혈액, 혈장, 소변, 대변, 담즙 등)에 대하여 분석이 행해진다. 그로 인해, 분석 효율을 높이기 위해서는, 생체 시료의 전처리를 행하는 것이 바람직하다. CRDS 장치의 특성상, 생체 시료 중 14C와 전체 탄소의 비(14C/TotalC)가 측정의 검출 감도를 결정하는 요소의 하나이기 때문에, 생체 시료 중에서 생체 유래의 탄소원을 제거하는 것이 바람직하다.
ㆍ 14C/TotalC비의 시산
문헌값(Tozuka et al., "Microdose Study of 14C-Acetaminophen With Accelerator Mass Spectrometry to Examine Pharmacokinetics of Parent Drug.nd Metabolites in Healthy Subjects" Clinical Pharmacology & Therapeutics 88, 824, 2010)을 참고로, 14C/TotalC비를 산출했다. 측정 시료마다의 성상, 시료, 처리 방법을 표 1에 정리했다. 또한 생체 시료로서 혈장을 사용한 경우의 처리 방법의 개요를 도 17에 나타낸다.
문헌에 있어서의 조작에서는 혈장 1mL, 소변 0.5mL를 사용하여 유기 용제에 의한 제단백법을 행하고 있었다. 측정 시료 중의 14C/TotalC비를 산출하면, 표 2에 나타낸 바와 같이 10-11 ~ - 14였다. 이들 수치로부터, 기존의 전처리 방법만으로는 충분한 검출 감도를 얻을 수 없음이 추정되었다. 또한 전처리에 사용하는 유기 용매나, 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)의 이동상에 사용되는 유기 용매에 의한 탄소 반입의 영향이 생각되었다.
그래서, 건고에 의해 유기 용매를 제거하여 14C/TotalC비의 개선을 검토했다.
먼저, 단백 제거율이 높은 유기 용매의 선정을 행하였다. 고체 시료 도입 유닛을 사용하여 검토한바, 제단백율은 메탄올(MeOH)에서 약 40%, 아세토니트릴(MeCN 혹은 ACN)에서 약 80%이고, 생체 유래 탄소원을 고효율로 제거하는 결과가 얻어졌다. 아세토니트릴로 처리했다고 가정하고, 유기 용매 추출 건고 후의 14C/TotalC비를 계산한 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이 최대 40배 정도의 개선이 예상된다고 생각되었다. 소변에 있어서도, 동일한 결과가 얻어졌다. 이 경우, CRDS 장치에 도입하는 탄소량으로서 사람 혈장 1mL당 0.7 내지 10㎎C 얻어지는 것으로 추정되었다. 또한, 이 탄소량은 고체 시료 도입 유닛의 측정 범위와 합치함으로써, 0.1 내지 20㎎C가 CRDS 측정 가스 셀의 도입 탄소량으로서 바람직함을 확인했다.
이상의 결과로부터 생체 유래의 탄소원을 유기 용매에 의해 제거하고, 사용한 용매를 제거함으로써 CRDS를 사용한 방사성 탄소 동위체 측정을 위한 기본적인 전처리 방법으로서 이용할 수 있음을 확인했다.
또한 탄소의 반입을 저감하고, 14C를 농축하기 위한 전처리법을 검토했다. 14C 농축의 목표값은 14C/TotalC비로서 10-11 이상으로 설정했다. 생체 유래의 탄소원 제거 공정 및 유기 용매의 제거 공정(건고)을 행하여, 14C 회수율 및 제탄소율을 산출했다. 표 4에 14C 회수율을, 표 5에 제탄소율을 나타낸다. 생체 유래의 탄소원 제거 공정으로서, 제단백질법, 액-액 추출법, 고상 추출법, 한외여과법을 비교 검토했다. 도 18에 제단백질법, 도 19에 액-액 추출법, 도 20에 고상 추출법, 도 21에 한외여과법의 처리 공정을 나타낸다. 14C원으로서, 14C 표지된 아세트아미노펜을 사용했다. 생체 시료에는 사람 혈장, 사람 소변 및 래트 대변 10% 호모지네이트 용액을 사용했다. 단, 한외여과법은 사람 혈장 시료만 실시했다.
결과를 이하에 기재한다. 14C 회수율은 제단백질법, 액-액 추출법, 고상 추출법에 있어서, 91.4% 이상이었다. 한편, 한외여과법에 있어서 사람 혈장 시료에서의 14C 회수율은 2.6%였다. 제탄소율은 고상 추출법만 모든 시료에서 88.5% 이상이었다. 한편, 제단백질법, 액-액 추출법에 있어서, 사람 혈장 시료의 제탄소율이 93.0% 이상, 래트 대변 10% 호모지네이트 용액이 79.1% 이상인 것에 비해, 사람 소변 시료의 제탄소율은 각각 22.8%, 49.5%였다. 이것은, 사람 소변 시료에 있어서, 어느 종류의 생체 매트릭스 유래의 탄소원이 고상 추출법으로는 제거할 수 있는 한편, 제단백질법 및 액-액 추출법으로는 제거할 수 없기 때문이라고 추정된다.
이상으로부터, CRDS를 사용한 방사성 탄소 동위체 측정에 있어서, 고상 추출법이 사람 혈장, 사람 소변 및 래트 대변 10% 호모지네이트 용액에 적합함이 확인되었다. 또한, 제단백질법, 액-액 추출법을 사람 혈장 및 래트 대변 10% 호모지네이트 용액 전처리 방법으로서 적용할 수 있음이 시사되었다.
또한, 본 실시예에서는 14C원이 되는 화합물로서 아세트아미노펜을 사용했기 때문에, 고상에 Oasis HLB(Waters제)를 사용했다. 전처리에 사용하는 고상은 14C원이 되는 화합물에 따라 적절히 변경할 수 있다.
고상 추출법을 사용한 경우에 14C/TotalC비를 문헌값(Tozuka et al., "Microdose Study of 14C-Acetaminophen With Accelerator Mass Spectrometry to Examine Pharmacokinetics of Parent Drug.nd Metabolites in Healthy Subjects" Clinical Pharmacology & Therapeutics 88, 824, 2010)을 기초로 시산한바, 사람 혈장 및 사람 소변 시료에 있어서 14C/TotalC비가 10-11 이상이었다.
도 2의 유기 원소 분석계의 기본 성능의 평가 실험을 이하의 조건에서 행하였다.
[조작 수순]
1. 시료 칭량
탄소량과 시료의 탄소 비율은 이하의 식을 사용하여 산출했다.
탄소량=시료의 칭량값×시료의 탄소 비율
화합물의 탄소 비율=시료 분자량 중의 탄소 분자량/시료의 분자량
표 6에, 검토에 사용한 시료(화합물), 분자식, 분자량, 이론 C 비율(%) 및 시약 순도를 나타낸다.
2. 시료 세트, 측정
칭량한 시료를, 주석 캡슐에 내포한 후, 시료를 유기 원소 분석계(이하, 「EA」라고도 함. /elementar사제, 상품명 「Vario MICRO cube」)의 원반 형상 오토 샘플러에 세트하고, 이하의 EA 측정 조건 1 또는 2에서 측정을 행하였다. 또한, 본 조작 수순 및 후술하는 조작 수순에 있어서, 주석 캡슐로서는, 주석 보트(혹은 필름)를 사용했다.
<EA 측정 조건 1(CNS 모드)>
연소 온도: 1150℃(순간 최대 1800℃)
환원 온도: 760℃
캐리어 가스: He
유량: 200mL/min
산소 공급량: 30mL/min으로 70 내지 80초
산화 촉매: 산화코발트
환원 촉매: 환원 구리
할로겐 제거 촉매: 은
제습제: 시카펜트(Merk Millipore사제)
<EA 측정 조건 2(CN 모드)>
연소 온도: 950℃(순간 최대 1800℃)
환원 온도: 600℃
캐리어 가스: He
유량: 200mL/min
산소 공급량: 30mL/min으로 70 내지 80초
산화 촉매: 산화구리
환원 촉매: 환원 구리
할로겐 제거 촉매: 은
제습제: 시카펜트
[실험 1] 고체 시료의 연소
EA를 사용하여 시료를 연소(산화)시키고, 얻어진 크로마토그램으로부터 CO2의 분리 측정이 가능한지 확인했다. 크로마토그램에서 얻어진 에어리어값으로부터 탄소 비율(각 시료의 탄소 함유율)을 산출하고, 연소 정도(연소율)를 검토했다.
결과 1
약 4㎎C가 되도록, 술파닐아미드, 글루코오스, 메티오닌, 그래파이트를 세미 마이크로 천칭으로 칭량하고, EA 측정 조건 1로 측정을 행하였다. 표 7에 각 시료의 구조식, 분자식, 크로마토그램을 나타낸다.
시료 중에 포함되는 C, N, S의 각 원소는 연소에 의해 산화물(단 NOX는 환원되어 N2)이 되고, 가열 탈착 칼럼에 의해 각각 분리된 후, TCD(Thermal Conductivity Detector)에 의해, 각각의 원소를 CO2, N2 및 SO2 가스로서 검출했다. 표 8에, 얻어진 크로마토그램의 피크 에어리어값을 사용하여 산출된 C 비율(%)을 나타낸다.
이론 C 비율(%)과 산출된 C 비율(%)의 차(절댓값)는 술파닐아미드에서 0.1%, 글루코오스에서 0.2%, 메티오닌에서 0.4%, 난연성 물질인 그래파이트에서 2.0%였다. 결과적으로, 난연성 물질인 그래파이트도 포함하여, 모든 시료에서 98.0% 이상이 연소(산화)되어 있다고 생각되었다.
[실험 2] 수분량의 영향 및 탄산 가스화율의 평가
수분이 산화 연소에 끼치는 영향을 확인했다.
ㆍ 글루코오스 수용액 시료 조제
글루코오스 표준 용액으로서 2.5g의 글루코오스를 칭량하고, 시험용수로 5mL 용액으로 했다.
2.5g×0.4=1.0gC
1.0gC/5mL=0.2gC/mL … Glc-1 용액
Glc-1 용액을 사용하여 표 9에 나타내는 희석 용액을 조제했다.
수분량 10, 20, 50μL, 탄소량 0.01 내지 2.0mgC가 되도록 글루코오스 수용액을 표 10과 같이 조제하고, 주석 캡슐에 내포하고, EA 측정 조건 1에서 측정했다. 표 11에 EA 측정 조건 1에서의 탄소량과 피크 에어리어값의 플롯, 회귀식 및 기울기비를 나타낸다.
얻어진 회귀식의 기울기로 연소율을 비교했다. 고체 시료 글루코오스의 기울기를 100%로 했을 때, 수분 50μL 함유 시의 기울기비는 96.1%였다. 이것으로부터 수분량 50μL에서도 95% 이상 연소되어 있다고 생각되었다. 또한 이때, 연소율과 탄산 가스화율은 동등하다고 생각되기 때문에, 수분량 10 내지 50μL의 범위라면 탄산 가스화율 90% 이상을 달성하고 있다고 판단했다.
[실험 3] 다이내믹 레인지의 평가
수분량 50μL까지 문제없이 시료를 연소할 수 있다고 생각되었기 때문에, 수분량 50μL로, 탄소량 0.05 내지 10㎎C의 범위에서 글루코오스 수용액을 연소하고, EA 측정 조건 1, EA 측정 조건 2에서 측정했다. 얻어진 에어리어값과 시료의 이론 탄소량으로부터 검량선을 작성하고, 다이내믹 레인지의 평가를 EA 측정 조건 1, EA 측정 조건 2 각각에서 행하였다.
<시료 세트 및 측정>
탄소량 0.1 내지 10㎎C가 되도록 글루코오스 수용액을 조제하고, EA 측정 조건 1 및 EA 측정 조건 2에서 측정했다. 표 12에 EA 측정 조건 1에서의 탄소량과 피크 에어리어값의 플롯을 나타낸다. 표 13에 EA 측정 조건 1에서의 변동 계수(CV) 및 상대 오차(RE)를 나타낸다. 표 14에 EA 측정 조건 2에서의 탄소량과 피크 에어리어값의 플롯을 나타낸다. 표 15에 EA 측정 조건 2에서의 변동 계수(CV) 및 상대 오차(RE)를 나타낸다.
EA 측정 조건 1에 있어서, 도입 시료 용량 0.1 내지 10㎎C의 범위에서, 변동 계수(CV) 0.2 내지 6.0%, 상대 오차(RE) -2.5 내지 5.1% 및 결정 계수(R2: 상관 계수 R의 제곱) 0.9994를 나타내어, 다이내믹 레인지 100배인 것을 확인했다. EA 측정 조건 2에서는, 도입 시료 용량 0.05 내지 10㎎C의 범위에서, 변동 계수(CV) 0.6 내지 2.5%, 상대 오차(RE) -9.4 내지 5.1% 및 결정 계수(R2: 상관 계수 R의 제곱) 0.9999를 나타내어, 다이내믹 레인지 200배인 것을 확인했다.
[실험 4] 생체 시료의 연소
소목적: 미처리의 생체 시료의 연소 평가를 행하였다. 또한, 의약품의 체내 동태 평가에 있어서는, 고정밀도로 측정하기 위해, 전처리를 행한 시료를 도입하는 것이 바람직하지만, 실험 4에서는 생체 매트릭스의 영향 확인도 포함하여 평가하기 위해, 10 내지 50μL의 혈장 및 소변 시료를 연소시켜 평가했다.
1. 시료 준비
사람 혈장: 백인 남성 혈장(마샬 바이오 리소시스 재팬 가부시키가이샤에서 구입) 10mL×4를 혼합한 것.
사람 소변: 소내 지원자로부터 채취한 것(20 내지 50대 남성, 혼합 없음).
2. 주석 캡슐 내포
시료를 각각 10 내지 50μL양 칭량하여, 주석 캡슐에 내포했다.
3. 시료 세트, 측정
봉입한 시료를 EA에 세트하고 상술한 EA 측정 조건 2에서 측정을 행하였다.
표 16에 시료량과 피크 에어리어값의 플롯(결과 4)을 나타낸다. 표 17에 얻어진 크로마토그램을 나타낸다.
혈장, 소변 모두 결정 계수가 0.9996 이상이고, 시료량에 따라 양호한 직선성이 확인되었다. 크로마토그램에도 문제는 보이지 않아 미처리 생체 시료도 연소할 수 있음이 확인되었다. 이때 50μL 도입량의 측정 결과로부터 생체 시료 중의 탄소량을 산출하면 표 18과 같았다.
EA의 시료 연소 성능을 확인한 결과, 고체 시료 및 수분량 50μL까지의 수용액 시료에 대하여, 문제없이 산화 연소할 수 있음을 확인할 수 있었다. 고체 시료의 검량선 기울기를 탄산 가스화율 100%라고 생각했을 때, 가장 산화 연소되기 어렵다고 생각되는 수분량 50μL를 포함하는 시료의 검량선 기울기는 96.1%였다. 또한, 이때의 다이내믹 레인지는 100배 이상이라고 생각되었다. 이상으로부터, EA는 CRDS 장치의 시료 도입부의 목표 설정을 달성한 점에서, 시료 도입부에 적용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
[실험 5]
14C 시료를 연소하여 생성한 14CO2를 회수, 측정함으로써, 시료 도입부에 있어서의 탄산 가스화율이 90% 이상인 것을 확인했다. 14C 표지 화합물로서 아세트아미노펜을 사용했다. 실험 5의 결과(결과 5)를 표 19에 나타낸다.
도입하는 14C양을 일정하게 하고, 총 C양을 바꾸어 측정을 행하였다. 그 결과 C양 14.1mgC에서도 14C 회수율 90% 이상인 것을 확인했다. 이상으로부터 화합물 중의 14C는 거의 모두 14CO2가 되었다고 생각되고, 14C 회수율을 탄산 가스화율로 하여 90% 이상이라고 생각되었다.
본 발명 이전의 방사성 탄소 동위체 측정의 대표예인 AMS에 있어서의 전처리법을 예로 들고, 본 발명에 있어서 이산화탄소 동위체 생성 장치(40)에, 도 2에 나타나는 원리를 사용한 경우의 전처리법을 예로 들어 비교한다.
AMS에 있어서의 전처리법은, 측정 시료의 세정이나 희석 등의 조정, 전처리 후의 생체 시료를 이산화탄소화하는 공정, 환원 공정, 프레스 공정을 포함한다. 100검체를 측정하는 경우, AMS에서는 인원 2명을 필요로 하고, 일수는 최저 6 내지 7일이다. 또한, 측정 비용은 400만엔이다(1검체당 4만엔, 가속기 분석 센터의 자료를 참고).
한편, 본원의 CRDS를 사용한 전처리법은 생체 시료로부터 생체 유래 탄소를 제거하는 공정, 전처리 후의 생체 시료를 이산화탄소화하는 공정, 정제(농축, 협잡 가스 제거) 공정, 제습 냉각 공정을 포함한다. 100검체를 측정하는 경우, 생체 시료를 이산화탄소화하는 공정 이후는 자동화할 수 있기 때문에, 인원 1명에 1 내지 2일에서의 처리가 가능하다. 또한 측정 비용은 100만엔 이하를 상정하고 있다(1검체 수백 내지 수천을 설정).
또한, AMS를 사용한 장치는 테니스 코트 반면 정도의 설치 면적을 갖는 특별한 건물이 필요해지지만, CRDS를 사용한 장치는 데스크톱 사이즈까지 설치 면적을 축소화할 수 있고, 또한 배치 자유도를 높일 수 있다.
본 발명 이전의 방사성 탄소 동위체 측정의 대표예인 LSC 및 AMS에 있어서의 전처리법을 예로 들고, 본 발명에 있어서 이산화탄소 동위체 생성 장치(40)에, 도 2에 나타나는 원리를 사용한 경우의 전처리법을 예로 들어 비교한다.
LSC로 생체 시료를 측정하는 경우의 전처리 공정에 대하여, 생체 시료의 종류에 따라 처리 시간에 차는 있지만, 몇 분부터 약 28시간을 필요로 한다. 소변과 혈액의 전처리법의 예를 든다.
소변을 LSC 측정에 제공하는 경우, 소변 시료를 필요에 따라 증류수로 희석하면 된다. 당해 전처리에 필요로 하는 시간은 몇 분이다.
LSC는 시료로부터 발하는 방사선과 신틸레이터에 의해 발하는 형광을 검출하고, 방사선량을 계측하지만 혈액을 LSC 측정에 제공하는 경우, 혈액 유래의 색소가 형광의 검출을 방해하여, 정확하게 측정할 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 혈액 시료에 조직 용해제 솔루엔(Soluene)-350(Perkin Elmer사) 등을 첨가하고, 몇 시간 40℃로부터 60℃로 가온하고, 또한 30% 과산화수소를 첨가하여 혈액 색소를 탈색시킬 필요가 있는 경우가 있다. 당해 전처리에 필요로 하는 시간은 약 4 내지 24시간이다. 또한 별도의 전처리 방법으로서는, 혈액 시료를 건조시킨 후, 시료 중의 탄소를 이산화탄소로 연소 산화시키고, 생성된 이산화탄소를 아민 등으로 트랩하는 방법을 들 수 있다.
당해 전처리에 필요로 하는 시간은 약 4 내지 24시간이다.
AMS로 생체 시료를 측정하는 경우의 전처리 공정은 제1 공정 내지 제5 공정을 포함한다. 이하에 각 공정의 개략을 기재한다. 또한, 생체 시료의 예로서는, 혈액, 혈장, 소변, 대변, 담즙 등을 들 수 있다.
제1 공정은 측정에 제공하는 생체 시료를, 필요에 따라 희석 용매로 희석하고, 분취하는 공정이다. 희석 용매로서, 초순수 또는 블랭크 시료 등이 적합하게 사용된다.
제2 공정은 상기 분취한 시료를 산화시켜, 시료 중에 포함되는 탄소를 이산화탄소로 하는 공정이다.
제3 공정은 물이나 질소 등으로부터 이산화탄소를 단리ㆍ정제하는 공정이다. 정제 후의 이산화탄소에 대하여, 탄소량을 정량한다.
제4 공정은 정제된 이산화탄소를 환원 반응에 의해 그래파이트로 하는 공정이다. 환원 반응의 예로서, 환원제인 철 분말과 수소 가스를 혼합하여 전기로에서 가열하여 그래파이트를 제작하는 방법을 들 수 있다.
제5 공정은 제조한 그래파이트를 프레스하는 공정이다.
상기 전처리 공정에 필요로 하는 시간은 약 6일간이다.
LSC의 전처리에 걸리는 시간이 몇 분 내지 약 28시간, AMS의 전처리에 걸리는 시간이 약 6일간인 것에 비해, 본 실시 형태에 있어서의 도 2에서 나타나는 원리를 사용한 이산화탄소를 생성하는 공정에 걸리는 시간은 몇 분 내지 약 28시간이다. 전처리 예로서 희석, 추출, 농축 등을 들 수 있다. 원리적으로, 측정에 제공하는 시료에 포함되는 탄소가 완전 연소되어 이산화탄소로 변환되면 되고, 본 실시 형태에 따르면 전처리 시간을 검체당 몇 분 내지 약 1.5시간 정도까지 단축할 수 있다. 예를 들어 혈액 시료를 LSC로 측정하는 경우에 필요한 조직 용해 공정이나 탈색 공정이, CRDS로 측정하는 경우에는 불필요해진다. 그로 인해 도 18 내지 도 21에 나타내는 전처리 공정에 걸리는 시간은 1검체당 몇 분 내지 약 1.5시간이다.
(탄소 동위체 분석 방법)
분석 대상으로서 방사성 동위체 14C를 예로 들어 설명한다.
(가) 먼저 도 1에 나타낸 바와 같은 탄소 동위체 분석 장치(1)를 준비한다. 또한 방사성 동위체 14C원으로서, 14C를 포함하는 생체 시료, 예를 들어 혈액, 혈장, 소변, 대변, 담즙 등을 준비한다.
(나) 생체 시료의 전처리로서 제단백을 행함으로써, 생체 유래 탄소원을 제거한다. 제단백의 방법으로서는, 산이나 유기 용매에 의해 단백질을 불용화시키는 제단백법, 분자 사이즈의 차이를 이용하는 한외여과 또는 투석에 의한 제단백법, 고상 추출에 의한 제단백법 등을 예시할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 14C 표지 화합물의 추출을 행할 수 있는 것이나, 유기 용매 자신의 제거가 용이한 점에서, 유기 용매에 의한 제단백법이 바람직하다.
유기 용매를 사용한 제단백법의 경우, 먼저 생체 시료에 유기 용매를 첨가하고, 단백질을 불용화한다. 이때, 단백질에 흡착되어 있는 14C 표지 화합물이, 유기 용매 함유 용액에 추출된다. 14C 표지 화합물의 회수율을 높이기 위해, 상기 유기 용매 함유 용액을 다른 용기에 채취 후, 잔사에 유기 용매를 더 첨가하고, 추출하는 조작을 행해도 된다. 상기 추출 조작은 복수회 반복해도 된다. 또한, 생체 시료가 대변인 경우, 폐 등 장기인 경우 등, 유기 용매와 균일하게 혼합하기 어려운 형태인 경우에는, 해당 생체 시료를 호모지네이트하는 등, 생체 시료와 유기 용매가 균일하게 혼합되기 위한 처리를 하는 것이 바람직하다. 또한 필요에 따라, 불용화한 단백질을, 원심 조작, 필터에 의한 여과 등에 의해 제거해도 된다.
그 후, 유기 용매를 증발시킴으로써 14C 표지 화합물을 포함하는 추출물을 건고시켜, 유기 용매 유래의 탄소원을 제거한다. 상기 유기 용매는 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH) 또는 아세토니트릴(ACN)이 바람직하고, 아세토니트릴이 더욱 바람직하다.
(다) 전처리 후의 생체 시료를 가열ㆍ연소시켜, 방사성 동위체 14C원으로부터 이산화탄소 동위체 14CO2를 포함하는 가스를 생성한다. 그리고, 얻어진 가스로부터 N2O, CO를 제거한다. 구체적으로는, 도 2, 도 3의 장치를 사용하여 14CO2를 분리하는 것이 바람직하다.
(라) 얻어진 14CO2로부터 수분을 제거해 두는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이산화탄소 동위체 생성 장치(40) 내에서, 14CO2를 탄산칼슘 등의 건조제 위를 통과시키거나, 14CO2를 냉각하여 수분을 결로시킴으로써 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 14CO2에 포함되는 수분에 기인하는 광 공진기(11)의 착빙ㆍ착상(着霜)에 의한 미러 반사율 저하가 검출 감도를 저하시키기 때문에, 수분을 제거해 둠으로써 분석 정밀도가 높아지기 때문이다. 또한, 분광 공정을 고려하면, 분광 장치(10)로 14CO2를 도입하기 전에, 14CO2를 냉각해 두는 것이 바람직하다. 실온에서 14CO2를 도입하면, 공진기의 온도가 크게 변화되고, 분석 정밀도가 저하되기 때문이다.
(마) 14CO2를, 도 1에 나타낸 바와 같은 한 쌍의 미러(12a, 12b)를 갖는 광 공진기(11) 내에 충전한다. 그리고 14CO2를 273K(0℃) 이하로 냉각하는 것이 바람직하다. 조사광의 흡수 강도가 높아지기 때문이다. 또한 광 공진기(11)를 진공 분위기로 유지하는 것이 바람직하다. 외부 온도의 영향을 경감시킴으로써, 측정 정밀도가 높아지기 때문이다.
(바) 1개의 광원(23)으로부터 제1 광으로서 광 주파수 콤 광을 발생시킨다. 얻어진 제1 광을 제1 광 파이버(21)로 전송한다. 또한 제1 광 파이버(21)로부터 분기하는 파장 변환용의 제2 광 파이버(22)로 제1 광을 전송시켜 제1 광과는 다른 파장의 제2 광을 발생시킨다. 다음에 제2 광을 제1 광 파이버(21)의 하류측에서 합류시켜, 제1 광과 제2 광을 비선형 광학 결정(25)에 통과시키고, 주파수의 차로부터 이산화탄소 동위체 14CO2의 흡수 파장의 4.5㎛대의 광을 조사광으로서 발생시킨다.
(사) 이산화탄소 동위체 14CO2에 조사광을 조사하여 공진시킨다. 그때, 측정 정밀도를 높이기 위해서는, 광 공진기(11)의 외부로부터의 진동을 흡수하여, 미러(12a, 12b) 간격에 어긋남이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한 조사광이 공기에 닿지 않도록, 제1 광 파이버(21)의 하류측의 타단을 미러(12a)에 맞닿게 하면서 조사하는 것이 바람직하다. 그리고 광 공진기(11)로부터의 투과광의 강도를 측정한다. 도 5에 나타낸 바와 같이 투과광을 분광하고, 분광된 각각의 투과광에 대하여 강도를 측정해도 된다.
(아) 투과광의 강도로부터 탄소 동위체 14C 농도를 계산한다.
(그 밖의 실시 형태)
상기와 같이 본 발명을 실시 형태에 의해 기재했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
실시 형태에 관한 탄소 동위체 분석 장치에 있어서는, 분석 대상인 탄소 동위체로서 방사성 동위체 14C를 중심으로 설명했다. 방사성 동위체 14C 외에도, 안정 동위체 원소인 12C, 13C를 분석할 수 있다. 그 경우의 조사광으로서는, 예를 들어 12C 및 13C 분석을 12CO2 및 13CO2의 흡수선 분석으로서 행하는 경우는, 2㎛대나 1.6㎛대의 광을 사용하는 것이 바람직하다.
12CO2 및 13CO2의 흡수선 분석을 행하는 경우, 미러 간격은 10 내지 60㎝, 미러의 곡률 반경은 미러 간격과 동일하거나 그 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 12C, 13C, 14C는 각각 화학적으로는 동일한 거동을 나타내지만, 안정 동위체 원소 12C, 13C보다도 방사성 동위체 14C의 천연 존재비가 낮은 점에서, 방사성 동위체 14C는 그 농도를 인공적인 조작에 의해 높게 하고, 고정밀도로 측정을 행함으로써 다양한 반응 과정의 관측이 가능해진다.
실시 형태에 관한 탄소 동위체 분석 장치는 제1 광 파이버로부터 분기하여 분기점보다 하류측에서 제1 광 파이버에 합류하는 비선형 파이버로 구성된 제3 광 파이버를 더 구비해도 된다. 제1 내지 제3 광 파이버를 조합함으로써 2종 이상의 다양한 주파수의 광을 발생하는 것이 가능해지기 때문이다.
그 외에도, 예를 들어 실시 형태에 있어서 설명한 구성을 일부에 포함하는 의료 진단 장치, 환경 측정 장치도 마찬가지로 제조할 수 있다. 또한 실시 형태에 있어서 설명한 광 발생 장치를 측정 장치로서 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 여기서는 기재하고 있지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기의 설명으로부터 타당한 특허 청구범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
1 : 탄소 동위체 분석 장치
10 : 분광 장치
11 : 광 공진기
12 : 미러
13 : 피에조 소자
14 : 회절 격자
15 : 광 검출기
16 : 셀
18 : 진공 장치
19 : 펠티에 소자
20 : 광 발생 장치
21 : 제1 광 파이버
22 : 제2 광 파이버
23 : 광원
25 : 비선형 광학 결정
26 : 광학 스위치
28 : 딜레이 라인
30 : 연산 장치
40 : 이산화탄소 동위체 생성 장치
10 : 분광 장치
11 : 광 공진기
12 : 미러
13 : 피에조 소자
14 : 회절 격자
15 : 광 검출기
16 : 셀
18 : 진공 장치
19 : 펠티에 소자
20 : 광 발생 장치
21 : 제1 광 파이버
22 : 제2 광 파이버
23 : 광원
25 : 비선형 광학 결정
26 : 광학 스위치
28 : 딜레이 라인
30 : 연산 장치
40 : 이산화탄소 동위체 생성 장치
Claims (29)
- 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 포함하는 가스를 생성하는 연소부, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비하는 이산화탄소 동위체 생성 장치와,
한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기, 상기 광 공진기로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기를 구비하는 분광 장치와,
1개의 광원, 상기 광원으로부터의 광을 전송하는 제1 광 파이버, 상기 제1 광 파이버로부터 분기하여 상기 제1 광 파이버의 하류측의 합류점에서 합류하는 파장 변환용의 제2 광 파이버, 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정을 구비하는 광 발생 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치. - 제1항에 있어서, 상기 이산화탄소 동위체 정제부는 협잡 가스 분리부, 상기 이산화탄소 동위체의 농축부 중 적어도 한쪽을 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄소 동위체는 방사성 탄소 동위체 14C이고, 상기 이산화탄소 동위체는 방사성 이산화탄소 동위체 14CO2인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 광 주파수 콤 광(frequency comb light)을 발생하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 파이버 레이저인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 광은 4.5㎛대의 광인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이산화탄소 동위체 생성 장치는, 전 유기 탄소 발생 장치에 의해 상기 탄소 동위체로부터 상기 이산화탄소 동위체를 생성하는 것임을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광 파이버는 상기 광원으로부터 상기 광 공진기까지 연결되는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광 파이버는, 상기 광원으로부터 상기 비선형 광학 결정까지 연결되는 제1 광 파이버 a와, 상기 비선형 광학 결정으로부터 상기 광 공진기까지 연결되는 중적외용의 제1 광 파이버 b를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제7항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 발생 장치는, 상기 비선형 광학 결정으로부터 상기 광 공진기에 광을 전송하는 광전송 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 제1 광 파이버는, 상기 광원으로부터 상기 비선형 광학 결정까지 연결되는 제1 광 파이버 a인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 발생 장치는,
상기 제1, 제2 광 파이버의 합류점과 상기 비선형 광학 결정 사이 및
상기 비선형 광학 결정과 상기 광 공진기 사이 중 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽에 광학 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광 파이버의 하류측의 타단은 상기 미러에 맞닿아져 있는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 광 파이버는 비선형 파이버로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분광 장치는, 상기 광 공진기를 냉각하는 냉각 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분광 장치는, 상기 광 공진기를 수용하는 진공 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분광 장치는 진동 흡수 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분광 장치는, 상기 투과광을 분광하는 회절 격자를 더 구비하고,
상기 광 검출기는, 각각 다른 파장의 투과광을 검출하는, 광 검출기 a와 광 검출기 b를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 광학 결정은 PPMGSLT 결정 혹은 PPLN 결정 또는 GaSe 결정인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사성 탄소 동위체 14C에 대한 검출 감도는 0.1dpm/ml 정도인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 포함하는 가스를 생성하는 연소부, 이산화탄소 동위체 정제부를 구비하는 이산화탄소 동위체 생성 장치와,
한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기, 상기 광 공진기로부터의 투과광의 강도를 검출하는 광 검출기를 구비하는 분광 장치와,
1개의 광원, 상기 광원으로부터의 광을 전송하여 스펙트럼을 넓히는 광 파이버, 주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정을 구비하는 광 발생 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치. - 제21항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광을 파장 필터를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 각각의 시간차를 조정한 후에 상기 비선형 결정에 집광시키는 분광 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 제21항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광을 파장 필터를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 각각의 시간차를 조정한 후에 상기 비선형 결정에 집광시키는 딜레이 라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 장치.
- 1개의 광원과,
상기 광원으로부터의 광을 전송하여 스펙트럼을 넓히는 광 파이버와,
상기 광 파이버로부터의 광을 파장 필터를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누고, 각각의 시간차를 조정한 후에 비선형 결정에 집광시키는 분광 수단과,
주파수가 다른 복수의 광을 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장의 광을 발생시키는 비선형 광학 결정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치. - 제24항에 있어서, 상기 분광 수단으로서, 상기 광원으로부터의 광을 시간차를 사용하여 복수의 스펙트럼 성분으로 나누는 딜레이 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
- 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 생성하는 공정과,
상기 이산화탄소 동위체를 한 쌍의 미러를 갖는 광 공진기 내에 충전하는 공정과,
1개의 광원으로부터 주파수가 다른 복수의 광을 발생시키고, 상기 복수의 광을 비선형 광학 결정에 통과시킴으로써 주파수의 차로부터 상기 이산화탄소 동위체의 흡수 파장을 갖는 조사광을 발생시키는 공정과,
상기 이산화탄소 동위체에 상기 조사광을 조사하여 공진시켰을 때에 얻어지는 투과광의 강도를 측정하는 공정과,
상기 투과광의 강도로부터 탄소 동위체 농도를 계산하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 방법. - 제26항에 있어서, 상기 이산화탄소 동위체를 생성하는 공정 전에, 탄소 동위체를 포함하는 생체 시료로부터 유기 용매를 사용하여 생체 유래 탄소원을 제거하고, 얻어진 시료로부터 유기 용매 유래의 탄소원을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 방법.
- 제26항에 있어서, 상기 탄소 동위체로부터 이산화탄소 동위체를 생성하는 공정에 있어서, 협잡 가스의 제거, 혹은 협잡 가스로부터의 상기 이산화탄소 동위체의 분리 및 양 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 방법.
- 제26항에 있어서, 상기 탄소 동위체는 방사성 탄소 동위체 14C이고, 상기 이산화탄소 동위체는 방사성 이산화탄소 동위체 14CO2인 것을 특징으로 하는 탄소 동위체 분석 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015042749 | 2015-03-04 | ||
| JPJP-P-2015-042749 | 2015-03-04 | ||
| PCT/JP2016/056390 WO2016140254A1 (ja) | 2015-03-04 | 2016-03-02 | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170122812A true KR20170122812A (ko) | 2017-11-06 |
Family
ID=56849388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177027643A KR20170122812A (ko) | 2015-03-04 | 2016-03-02 | 탄소 동위체 분석 장치 및 탄소 동위체 분석 방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10386231B2 (ko) |
| EP (1) | EP3267180A4 (ko) |
| JP (2) | JP6209302B2 (ko) |
| KR (1) | KR20170122812A (ko) |
| CN (1) | CN107454937B (ko) |
| WO (1) | WO2016140254A1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102113585B1 (ko) * | 2019-03-15 | 2020-05-22 | 주식회사 엘림글로벌 | 방사성 유기형광폐액의 처리방법 및 소각처리장치 |
| KR102340037B1 (ko) * | 2020-09-03 | 2021-12-20 | 한국원자력연구원 | 가스 식별 장치 및 식별 방법 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110402384A (zh) * | 2017-01-20 | 2019-11-01 | 积水医疗株式会社 | 碳同位素分析装置和碳同位素分析方法 |
| US11025028B2 (en) * | 2017-08-24 | 2021-06-01 | National University Corporation Nagoya University | Light generating device, and carbon isotope analyzing device and carbon isotope analyzing method employing same |
| CN107941891A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-04-20 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种在线取样测定微区碳酸盐中碳、氧同位素的方法 |
| CN108333336A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-27 | 大连交通大学 | 一种新型幽门螺杆菌检测仪 |
| WO2019142944A1 (ja) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | 積水メディカル株式会社 | 炭素同位体分析装置及び炭素同位体分析方法 |
| CN108918695A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-30 | 铜陵谱敏光电科技有限公司 | 烷烃13c1-13c5碳同位素探测装置 |
| CN108398421A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-08-14 | 南京信息工程大学 | 一种可分辨碳同位素的增强型激光诱导击穿光谱仪 |
| CN109580802A (zh) * | 2018-07-27 | 2019-04-05 | 深圳出入境检验检疫局食品检验检疫技术中心 | 同位素比率质谱仪、测试硫同位素方法、奶粉溯源方法 |
| CN113015899A (zh) * | 2018-11-21 | 2021-06-22 | 积水医疗株式会社 | 光谐振器、使用该光谐振器的碳同位素分析设备以及碳同位素分析方法 |
| CN109459396B (zh) * | 2018-12-04 | 2023-08-25 | 南京信息工程大学 | 大气颗粒物碳同位素在线激光探测分析仪及其使用方法 |
| CN109738385B (zh) * | 2019-01-21 | 2021-08-17 | 安徽养和医疗器械设备有限公司 | 基于碳十三红外光谱仪的高原自适应标准曲线的检测方法 |
| DE102019104481A1 (de) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Laser-Laboratorium Göttingen e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von flüchtigen Substanzen mit resonatorverstärkter Raman-Spektroskopie bei reduziertem Druck |
| CN110243800B (zh) * | 2019-04-18 | 2020-05-29 | 华中科技大学 | 一种生物炭质量产率的检测方法及装置 |
| JP7371888B2 (ja) * | 2019-08-21 | 2023-10-31 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 植物試料分析用炭素同位体分析装置及びそれを用いた植物試料分析用炭素同位体分析方法 |
| CN110530764A (zh) * | 2019-10-15 | 2019-12-03 | 北京大学深圳研究生院 | Pm2.5中有机碳和元素碳的稳定同位素测定方法 |
| US11946871B2 (en) * | 2019-12-30 | 2024-04-02 | Purdue Research Foundation | Systems and methods for measuring a temperature of a gas |
| JP7406766B2 (ja) | 2020-03-26 | 2023-12-28 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ガス分析装置 |
| CN111965282B (zh) * | 2020-08-18 | 2023-08-29 | 中国地质科学院矿产资源研究所 | 一种超微量硫同位素分析系统及分析方法 |
| FI20205806A1 (en) * | 2020-08-19 | 2022-02-20 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Process for the selective catalytic reduction of nitrous oxide, process for the extraction of carbon dioxide, process for the detection of carbon dioxide, apparatus and use |
| DE102021107229A1 (de) | 2021-03-23 | 2022-09-29 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Online- oder In-situ-Messeinrichtung für eine Konzentrationsmessung eines Gases |
| CN113188863A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-30 | 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心(国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心) | 一种尿液中14c的定量检测方法 |
| CN113777068B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-07-18 | 国网四川省电力公司电力科学研究院 | 一种多波段腔增强红外光梳光谱气体检测系统 |
| CN116223419A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-06-06 | 中国科学技术大学 | 一种双光子法定量检测二氧化碳同位素的装置及光谱仪 |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51106492A (ja) * | 1975-05-07 | 1976-09-21 | Sumitomo Chemical Co | Zentansoryosokuteisochi |
| US4517461A (en) * | 1982-11-29 | 1985-05-14 | Phillips Petroleum Co | Carbon isotope analysis of hydrocarbons |
| US5012052A (en) * | 1988-03-22 | 1991-04-30 | Indiana University Foundation | Isotope-ratio-monitoring gas chromatography-mass spectrometry apparatus and method |
| US5394236A (en) * | 1992-02-03 | 1995-02-28 | Rutgers, The State University | Methods and apparatus for isotopic analysis |
| US5668887A (en) * | 1992-05-29 | 1997-09-16 | Eastman Kodak Company | Coating density analyzer and method using non-synchronous TDI camera |
| JP3390755B2 (ja) | 1998-09-29 | 2003-03-31 | 科学技術振興事業団 | 波長可変短パルス光発生装置及び方法 |
| US7368710B2 (en) * | 2000-02-09 | 2008-05-06 | Xceleron Limited | Sample preparation method |
| JP3741006B2 (ja) * | 2001-08-08 | 2006-02-01 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子測定装置およびその測定方法 |
| US6888127B2 (en) * | 2002-02-26 | 2005-05-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for performing rapid isotopic analysis via laser spectroscopy |
| WO2004021857A2 (en) | 2002-09-03 | 2004-03-18 | Neuronova Ab | Method for retrospective birth dating of biomolecules, cells, tissues, organs and organisms |
| JP2004287074A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | National Institute Of Information & Communication Technology | 波長可変の光パルス発生装置 |
| GB0323805D0 (en) * | 2003-10-10 | 2003-11-12 | Univ Southampton | Synthesis of germanium sulphide and related compounds |
| JP2007085874A (ja) | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 試料中の循環炭素含有量の測定方法及び試料中の循環炭素物質の含有率測定法 |
| JP2007263814A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Dkk Toa Corp | 燃焼式水質測定装置 |
| CN101294850A (zh) * | 2007-04-23 | 2008-10-29 | 中山大学 | 一种测量超短光脉冲光谱相位的新方法及其装置 |
| KR101626272B1 (ko) * | 2007-12-05 | 2016-05-31 | 올테크 어소시에이츠, 인크. | 샘플을 분석하고 샘플 분획을 수집하기 위한 방법 및 장치 |
| GB0821188D0 (en) * | 2008-11-19 | 2008-12-24 | Isis Innovation | Measurment of gas concentrations in breath |
| JP5199851B2 (ja) * | 2008-12-10 | 2013-05-15 | 三菱重工業株式会社 | 紙素子からのイソプロピルアルコールの除去装置 |
| JP5169952B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2013-03-27 | 株式会社島津製作所 | 通気方法及び通気装置 |
| DE102009045458B3 (de) * | 2009-08-28 | 2011-06-22 | Freie Universität Berlin, 14195 | Verfahren zur Bestimmung des 14C-Gehaltes eines Gasgemisches und hierfür geeignete Anordnung |
| WO2012012005A1 (en) * | 2010-04-29 | 2012-01-26 | Rensselaer Polytechnic Institute | Acoustic methods and systems for detecting terahertz radiation |
| US9651488B2 (en) * | 2010-10-14 | 2017-05-16 | Thermo Fisher Scientific (Bremen) Gmbh | High-accuracy mid-IR laser-based gas sensor |
| WO2012087710A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Imra America, Inc. | Compact, high brightness light sources for the mid and far ir |
| CN102253136B (zh) * | 2011-04-21 | 2014-09-24 | 中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心 | 一种天然气中微量烃类化合物单体烃碳同位素分析方法 |
| WO2013078215A1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | Imra America Inc. | A compact coherent high brightness light source for the mid-ir and far-ir |
| KR101329082B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2013-11-14 | 한국원자력연구원 | 광섬유 레이저를 이용한 탄소 및 산소 동위원소 분리 방법 및 장치 |
| CN203012312U (zh) * | 2012-11-28 | 2013-06-19 | 广东汉唐量子光电科技有限公司 | 一种频分复用光谱相干合成放大装置 |
| JP6155509B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-07-05 | 大陽日酸株式会社 | 重酸素水の全有機体炭素の測定方法 |
| ITPD20130095A1 (it) * | 2013-04-15 | 2014-10-16 | Cnr Consiglio Naz Delle Ric Erche | Apparato per la misura di concentrazione di gas in tracce mediante la spettroscopia scar |
| CN103424462A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-04 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 温室气体co2和n2o碳、氮元素富集分析仪 |
| CN103743846B (zh) * | 2014-01-13 | 2015-06-24 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 温室气体ch4中碳、氢元素富集分析仪 |
| EP3106859B1 (en) | 2014-02-12 | 2019-12-04 | Sekisui Medical Co., Ltd. | Carbon isotope analysis device and carbon isotope analysis method |
| CN103940768B (zh) * | 2014-05-19 | 2017-05-17 | 北京萨维福特科技有限公司 | 采用零气前处理测量固态碳激光碳同位素的装置及方法 |
| US9645077B2 (en) | 2014-07-14 | 2017-05-09 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Spectroscopic quantification of extremely rare molecular species in the presence of interfering optical absorption |
-
2016
- 2016-03-02 KR KR1020177027643A patent/KR20170122812A/ko unknown
- 2016-03-02 US US15/555,219 patent/US10386231B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-03-02 WO PCT/JP2016/056390 patent/WO2016140254A1/ja active Application Filing
- 2016-03-02 EP EP16758947.2A patent/EP3267180A4/en not_active Withdrawn
- 2016-03-02 CN CN201680013416.4A patent/CN107454937B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2016-03-02 JP JP2017503680A patent/JP6209302B2/ja active Active
-
2017
- 2017-09-08 JP JP2017173379A patent/JP6824496B2/ja active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102113585B1 (ko) * | 2019-03-15 | 2020-05-22 | 주식회사 엘림글로벌 | 방사성 유기형광폐액의 처리방법 및 소각처리장치 |
| KR102340037B1 (ko) * | 2020-09-03 | 2021-12-20 | 한국원자력연구원 | 가스 식별 장치 및 식별 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107454937B (zh) | 2021-07-27 |
| JP6824496B2 (ja) | 2021-02-03 |
| CN107454937A (zh) | 2017-12-08 |
| US10386231B2 (en) | 2019-08-20 |
| JP6209302B2 (ja) | 2017-10-04 |
| EP3267180A1 (en) | 2018-01-10 |
| JP2018004656A (ja) | 2018-01-11 |
| JPWO2016140254A1 (ja) | 2017-09-21 |
| US20180052047A1 (en) | 2018-02-22 |
| EP3267180A4 (en) | 2019-02-27 |
| WO2016140254A1 (ja) | 2016-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6824496B2 (ja) | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 | |
| JP6004412B2 (ja) | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 | |
| JP7256501B2 (ja) | 光発生装置並びにそれを用いた炭素同位体分析装置及び炭素同位体分析方法 | |
| KR20190108594A (ko) | 탄소 동위체 분석 장치 및 탄소 동위체 분석 방법 | |
| WO2019142944A1 (ja) | 炭素同位体分析装置及び炭素同位体分析方法 | |
| JP6802963B2 (ja) | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 | |
| JP7440869B2 (ja) | 光共振器並びにそれを用いた炭素同位体分析装置及び炭素同位体分析方法 | |
| JP6792778B2 (ja) | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 | |
| JP2016156706A (ja) | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 | |
| JP2022168861A (ja) | 炭素同位体分析装置及び炭素同位体分析方法 | |
| WO2020184474A1 (ja) | 分析装置 | |
| JP2020076783A (ja) | 炭素同位体分析装置および炭素同位体分析方法 |