TW200523537A

TW200523537A - Gas injection amount determining method in isotope gas analysis, and isotope gas analyzing and measuring method and apparatus

Info

Publication number: TW200523537A
Application number: TW093133205A
Authority: TW
Inventors: Masaaki Mori; Yasuhiro Kubo; Yasushi Zasu; Masayuki Tani; Tamotsu Hamao
Original assignee: Otsuka Pharma Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2005-07-16
Also published as: US7749436B2; EP1682000A1; JP4435782B2; BRPI0415915A; JP2007510131A; KR20060064691A; CA2541393A1; PT1682000E; CN1874722A; CA2541393C; DE602004019241D1; US20070077167A1; CN100423692C; KR100798584B1; ES2319903T3; EP1682000B1; WO2005041769A1; ATE421283T1; HK1097721A1

Description

200523537 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】將包含同位素之藥物投給活體後，可經由測量同位素之濃度比的變化而測量活體的代謝率。因此，同位素分析係可用於醫療領域中的疾病診斷。本發明係將注意力放在同位素之吸光特性的差異上而達成，且其係關於用於測量同位素氣體濃度比之同位素氣體分析之氣體喷射量測定方法，以及關於同位素氣體分析及測量方法和裝置。【先前技術】一般周知稱為幽門螺旋桿菌（Η P )之細菌係存在於胃中而成為胃潰瘍及胃炎的原因。當病患胃中存在HP時，需經由投給抗生素藥物而進行細菌排除治療。因此，病患體内是否存在HP相當重要。HP 呈現強脲酶活性，因此其可將尿素溶解至二氧化碳及氨中。另一方面，碳包括其質量數為12外之13及14的同位素。在此等同位素中，具質量數1 3之同位素13 C並非放射性且穩定，因而使其可容易地操縱。因此，當將經同位素13 C標示之尿素投予活體（病患），及測量病患呼氣（其係最終代謝產物）中之13 C濃度，更明確言之為13 C 0 2與12 C 0 2之間的濃度比時，可確定Η P的存在與否。然而，自然界中之13 C 0 2與12 C 0 2之間的濃度比係高至 1 ·. 1 0 0。因此，彳艮難精確地測量病患呼氣中之濃度比。 6 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 習知一種使用紅外光譜繞射作為測得13 C 0 2與12 C 0 2之間之濃度比或13 C Ο 2之濃度之方法的方法（參見日本專利公告第 6 1 ( 1 9 8 6 ) - 4 2 2 2 0 ( Β )號）。根據日本專利公告第6 1 ( 1 9 8 6 ) - 4 2 2 2 0 ( Β )號之方法，準備兩個長及短的測量皿，其具有使於一測量皿中之1 2 C 0 2 吸收等於另一測量m中之13 C 0 2吸收的長度，及使具有適合於各別分析之波長的光照射至各別的測量孤，及測量透射光之強度。根據此方法，可使在自然界中之濃度比下的吸光比為1，如濃度比經改變，則吸光比將根據此改變而變化。因此，藉以了解濃度比的變化。儘管採用該使用前述紅外光譜繞射的方法，但仍很難偵測濃度比的輕微變化。根據前述之同位素氣體分析及測量方法，二氧化碳13C〇2 之濃度係利用測定在13 C 0 2之吸光度與濃度間之關係的校準曲線而得。然而，如製備校準曲線之大氣壓力不同於測量二氧化碳13C〇2之吸光度的大氣壓力，則此種差異會導致 13 C 0 2濃度測量的誤差。表1顯示以下列方式而得之C〇2濃度的測量結果。換言之，在複數個大氣壓力之各壓力下利用氣體喷射裝置收集具有預定C〇2濃度之預定體積的空氣，然後將其喷射至測量狐内。測量各測量孤的内部壓力。然後測量各吸光度以測定C 0 2濃度。此時所使用之校準曲線係在1 0 0 5 h P a之大氣壓力下製備。表1 7 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 大氣壓力 (h P a ) 測量m壓力 (MPa) C〇2濃度 1005 0.402 2.995 964 0.385 2.874 892 0.357 2.536 858 0.347 2.445 799 0.323 2.245 根據表1，測量皿内部壓力係自然地與大氣壓力成比例，及原來必需為恒定之C〇2濃度根據大氣壓力之降低而降低。因此，濃度隨大氣壓力之變化而改變。在將包含二氧化碳13 C 0 2及二氧化碳12 C 0 2作為氣體成分之待測量氣體引入至測量孤中，及測量具有適合於各別氣體成分之測量之波長之透射光之強度，然後進行數據處理以測量氣體成分之濃度的測量法中，本發明之一目的為提供一種同位素氣體分析中之氣體喷射量測定方法，及同位素氣體分析/測量方法及裝置，其各可校正由大氣壓力變化所產生的濃度變化，因而改良測量精確度。【發明内容】根據本發明，同位素氣體分析中之氣體喷射量測定方法包括下列步驟：將測量皿填充在大氣壓力下之空氣；操作氣體喷射裝置以吸入預定體積Va之空氣，此氣體喷射裝置係經設置成可將待測量氣體噴射至測量m中；將儲存於氣體噴射裝置中之空氣轉移至測量皿中以將測量狐内部加壓，及測量測量m内部壓力P ;及將經由將體積Va及測量皿體積V c之總和V 0乘以P 0 / P比而得之乘積減去測量孤體積V c，其中P 0係同位素氣體分析測量中之待測量氣體之標的壓力，因而測得氣體喷射裝置之一次氣體噴射量。 8 3】2XP/發明說明書(補件)/94-02/93】33205 200523537 根據前述方法，當利用經由將P 0 / P比乘以標準體積或體積V a及測量孤體積V C之總和V 0而測得之一次氣體噴射量進行同位素氣體分析測量時，可在待測量氣體之標的壓力P 0下測量待測量氣體。換言之，可校正受大氣壓力變化影響的測量m内部壓力。因此，可改良測量精確度及再現性。此外，不需將測量裝置作成大尺寸。測量JDI體積V C不僅包括測量m之淨體積，並且亦包括連接通過測量之管件、閥件及壓力感測器的内部體積較佳。利用上述的體積VC，可得到更精確的測量。待測量氣體之標的壓力P 0較佳係等於製備用於測定在二氧化碳13 C 0 2之吸光度與濃度間之關係之校準曲線的氣體壓力。根據本發明之同位素氣體分析及測定方法，利用氣體喷射裝置收集具有利用前述之氣體喷射量測定方法測得之體積的待測量氣體，將如此收集得之氣體轉移至測量孤中以加壓測量皿内部，及測量二氧化碳1 3 C 0 2之濃度或濃度比 13C〇2/ 12C〇2 ο 本發明之同位素氣體分析及測定裝置係經設置成將前述之同位素氣體分析及測量方法具體化，且其包括：用於將氣體喷射至測量孤内之氣體喷射裝置；用於將儲存於氣體噴射裝置中之氣體轉移至測量孤内之氣體轉移構件；用於測量容納於測量内氣體之壓力的壓力感測器；及經以下列方式設置之氣體喷射量測定構件：利用氣體喷射裝置 9 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 吸入具有預定體積Va之空氣，將儲存於氣體噴射裝置中之空氣轉移至經填充在大氣壓力下之空氣的測量| ，因而將測量孤内部加壓，測量測量m内部壓力P，及將經由將體積V a及測量亚體積V c之總和V 0乘以P 0 / P比而得之乘積減去測量皿體積V c，其中P 0係同位素氣體分析測量中之待測量氣體之標的壓力，因而測得氣體喷射裝置之一次氣體喷射量；由此利用氣體噴射裝置收集具有利用氣體噴射量測定構件測得之體積的待測量氣體，將如此收集得之氣體轉移至經填充在大氣壓力下之待測量氣體的測量m中，及測量二氧化碳13C〇2之濃度或濃度比I3C〇2/ 12CCh。【實施方式】以下說明將參照附圖詳細論述本發明之一具體例，其中於將經同位素13 C標示之尿素診斷藥物投予活體後，利用光譜方式測量活體呼氣之I3C〇2濃度。〈I . 呼氣試驗〉首先，將在投予尿素診斷藥物前之病患的呼氣收集於呼氣袋中。然後將尿素診斷藥物經口投予病患。於經過約2 0 分鐘後，以與投藥前類似的方式將呼氣收集於呼氣袋中。將投藥前後的呼氣袋分別裝設至同位素氣體光譜測量裝置之預定喷嘴。然後進行以下的自動測量。 < I I .同位素氣體光譜測量裝置〉圖1係說明同位素氣體光譜測量裝置之一般配置的方塊圖。 Λ 將包含投藥後之呼氣（以下稱為「樣品氣體」）的呼氣袋 10 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 及包含投藥前之呼氣（以下稱為「基礎氣體」）的呼氣袋分別裝設至喷嘴N 1及N 2。噴嘴N 1係經由金屬管（以下簡稱為「管」）連接至電磁閥（以下簡稱為「閥」）V 4。噴嘴N 2 係經由管連接至閥V 3。閥V 5係連接至經由防塵過濾器1 5 引入空氣之管。另一方面，將供給自參考氣體供給單元3 0 (論述於後）之參考氣體（在此具體例中，使用經移除C 0 2之空氣）供給至閥V1。閥V 1、V 3、V 4及V 5係連接至用於定量噴射參考氣體、樣品氣體或基礎氣體之氣體喷射裝置2 1。氣體喷射裝置2 1 具有包括活塞及圓筒之注射器形狀。活塞係經結合固定至活塞之螺帽2 1 d (論述於後）連接至脈動馬達2 1 f之進給螺桿21e驅動。氣體噴射裝置21之最大氣體喷射量為40毫升。氣體噴射裝置2 1係經由閥V 2連接至第一樣品測量皿 1 1 a及第二樣品測量孤1 1 b。如圖1所示，測量皿室1 1具有用於測量12 C 0 2吸收之短的第一樣品測量皿1 1 a，用於測量13 C 0 2吸收之長的第二樣品測量m 1 1 b，及包含未於C 0 2吸收範圍内吸收之氣體的暫置測量皿1 1 c。其係經設置成使第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b彼此相通，且經引入至第一樣品測量皿1 1 a中之氣體照原樣進入第二樣品測量皿1 1 b，然後經由排氣閥V6排出。於排氣閥V 6之上游係設置用於測量第一樣品測量孤 11 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b中之氣體壓力的壓力感測器 1 6。對於此壓力感測器1 6之偵測方法並無限制，但可使用，例如，利用壓電元件偵測膜片移動之類型的壓力感測器。第一樣品測量孤1 1 a具有約0 . 0 8 5毫升之容量，而第二樣品測量孤1 1 b具有約3 . 9 6毫升之容量。更明確言之，第一樣品測量皿1 1 a具有3毫米之長度，第二樣品測量皿1 1 b 具有140毫米之長度，及暫置測量皿11c具有135毫米之長度。測量孤室1 1係經絕緣材料（未示於圖中）包圍。亦設置具有兩用於照射紅外射線之光源的紅外光源裝置L。紅外射線可由視需要之方法所產生。舉例來說，可使用陶瓷加熱器（表面溫度7 0 0 °C )或其類似物。進一步設置斷續器2 2，以使紅外射線以預定間隔中斷及通過。斷續器2 2係經脈動馬達2 3轉動。在發射自紅外光源裝置L之紅外射線中，將由通過第一樣品測量皿1 1 a及暫置測量孤11 c之紅外射線所形成之光徑稱為第一光徑L 1，及將由通過第二樣品測量皿1 1 b之紅外射線所形成之光徑稱為第二光徑L 2 (見圖1 )。用於4貞測通過測量皿之紅外射線的紅外射線偵測器裝置包括：設置於第一光徑中之第一波長濾光器2 4 a及第一感測器元件2 5 a ;及設置於第二光徑中之第二波長濾光器 2 4b及第二感測器元件25b。為測量12 C 0 2之吸收，第一波長濾光器2 4 a係經設計成使具約4 2 8 0奈米波長（其係12C〇2吸收波長範圍）之紅外射 12 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 線通過。為測量13 C 0 2之吸收，第二波長濾光器2 4 b係經設計成使具約4412奈米波長（其係13C〇2吸收波長範圍）之紅外射線通過。第一及第二感測器元件2 5 a、2 5 b係用於偵測紅外射線之光接受元件。第一波長濾光器2 4 a、第一感測器元件2 5 a、第二波長濾光器2 4 b、及第二感測器元件2 5 b係藉由溫度控制區塊 27而維持在預定溫度下。設置風扇2 8，以將自溫度控制區塊2 7之珀耳帖 (P e 1 t i e r )元件輻射之熱排放至裝置外部。此外，同位素氣體光譜測量裝置具有用於供給經移除 C〇2之空氣的參考氣體供給單元30。參考氣體供給單元30 係串聯連接至防塵過濾器3 1及碳酸氣體吸收單元3 6。碳酸氣體吸收單元3 6係經設置成使用，例如，鹼石灰（氫氧化鈉及氫氧化鈣之混合物）作為碳酸氣體吸收劑。圖2 ( a )係用於定量喷射待測量氣體之氣體喷射裝置2 1 之平面圖，及圖2(b)係氣體喷射裝置21之前視圖。氣體喷射裝置21具有基座支架21a、設置於基座支架 21a上之具有活塞21c之圓筒21b、連結至活塞21c之可移動螺帽2 1 d、與螺帽2 1 d嚙合之進給螺桿2 1 e，及用於轉動進給螺桿2 1 e之脈動馬達2 1 f，螺帽2 1 d、進給螺桿2 1 e 及脈動馬達2 1 f係設置於基座支架2 1 a下方。脈動馬達2 1 f係經驅動電路（未示於圖中）而前向/反向驅動。當進給螺桿2 1 e經由脈動馬達2 1 f之旋轉而轉動時，螺帽2 1 d根據旋轉方向而前後移動。此使活塞2 1 c前後移 13 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 動至視需要的位置。因此，可視需要地控制待測量氣體之引入至圓筒2 1 b中，及待測量氣體之自圓筒2 1 b的排出。 < I I I .測量程序〉測量方法包括下列步驟：測定一次氣體喷射量，測量參考氣體，測量基礎氣體，測量參考氣體，測量樣品氣體，及測量參考氣體等等。在圖3至5中，箭頭顯示氣體流動。 < III - 1 . 一次氣體喷射量之測定〉此氣體噴射量測定步驟可在樣品氣體之各次測量或在規則的時間間隔（例如，每隔一小時）下進行。現假定將第一樣品測量皿1 1 a體積及第二樣品測量皿 1 1 b體積之總和定義為V c (—預定值）。體積V c不僅包括樣品測量皿1 1 a、1 1 b之淨體積，並且亦包括連接通過樣品測量m 1 1 a、1 1 b之管件、閥件及壓力感測器1 6的内部體積較佳。亦假定將當利用氣體喷射裝置2 1將氣體喷射至其之預定刻度時之氣體喷射裝置2 1的體積定義為Va。假定 Vc + Va = V0。將此體積V0定義為標準體積V0。將閥V 5打開，將其他閥關閉，及利用氣體喷射裝置21 吸入空氣。然後將閥V 5關閉，及將閥V 2及排氣閥V 6打開。將氣體喷射裝置2 1中之空氣噴射至第一樣品測量皿1 1 a 及第二樣品測量皿1 1 b中。然後將閥V 2關閉及將排氣閥 V6打開。如此將在大氣壓力下之具有體積Vc之空氣裝於第一樣品測量孤1 1 a及第二樣品測量孤1 1 b中。如圖3 ( a)所示，將閥V 5打開，將其他閥關閉，及利用氣體噴射裝置21吸入體積Va之空氣。 14 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 如圖3 ( b )所示，將閥V 5關閉及將閥V 2打開，以將噴射裝置2 1中之空氣轉移至第一樣品測量皿Π a及第品測量m 1 1 b中。由於排氣閥V 6維持關閉，因而第一測量jm 1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b之内部經加壓。將閥V 2關閉以停止空氣移動，利用壓力感測器1 6 第一樣品測量孤1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b之壓力。測得之壓力值定義為P。假定已在預定壓力P 0 (即4大氣壓力）下製備用於煩在二氧化碳13C〇2及二氧化碳I2C(h之各者之吸光度與間之關係的各校準曲線。將校準曲線數據及預定壓力之值儲存於同位素氣體光譜測量裝置之分析電腦中。分析電腦利用先前儲存的壓力P 0、測量壓力P及標積V 0測定一次測量氣體體積V 0 ( P 0 / P )。如由以下方； (1 )所示，氣體噴射裝置2 1之氣體喷射量V係經由將 V 0 ( P 0 / P )減去測量皿體積V c而得之值。在方程式（1 ) 由於第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b已包有體積Vc之待測量氣體，因而將體積Vc減去。 V=V0(P0/P)-Vc (1) 以下說明將論述方程式（1 )。當測量壓力P等於P 0 氣體噴射量V等於V a。如大氣壓力高，則測量壓力P P 0。此時，可將氣體噴射量V設至一小於V a之值。如壓力低，則測量壓力P低於P 0。此時，可將氣體噴射設至一高於V a之值。藉由此一操作，可始終在與製備曲線相同的條件下測量C〇2濃度。 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 氣體二樣樣品測量將此丨J定濃度 P0 準體 f呈式中，含具時，高於大氣量V 校準 15 200523537 < I I I - 2 . 參考測量〉使乾淨的參考氣體流入至同位素氣體光譜測量裝置之氣體流動通道及測量皿室1 1中，以洗滌氣體流動通道及測量皿室1 1。此時，使活塞21 c前後移動，以洗條圓筒21 b 之内部。將在大氣壓力下之參考氣體裝於第一樣品測量孤 1 1 a及第二樣品測量孤1 1 b中。在參考測量中，如圖4 ( a )所示，將閥V 1打開，將其他閥關閉，及利用氣體喷射裝置2 1吸入參考氣體。然後如圖4 ( b )所示，將閥V 1關閉，及將閥V 2及排氣閥 V 6打開。當經由控制氣體噴射裝置2 1而使氣體噴射裝置 2 1中之參考氣體緩慢流入至第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量孤1 1 b中時，利用感測器元件2 5 a、2 5 b進行光量測量。將利用第一感測器元件25a如此測得之光量記錄為 12 R 1，及將利用第二感測器元件2 5 b如此測得之光量記錄為 13R1。 < I Π - 3 .基礎氣體測量〉將閥V 3打開，將其他閥關閉，及利用氣體噴射裝置21 吸入基礎氣體。然後將閥V 3關閉，將閥V 2及排氣閥V 6 打開，及將氣體噴射裝置2 1中之基礎氣體喷射至第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b中。其後將排氣閥V 6 關閉。如此將在大氣壓力下之基礎氣體裝於第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量皿1 1 b中。然後如圖5 ( a )所示，將閥V 3打開，將其他閥關閉，及 16 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 利用氣體噴射裝置2 1自呼氣袋吸入具有根據方牙算得之體積V的基礎氣體。於吸入基礎氣體後，如圖5 ( b )所示，將閥V 3 將閥V 2打開。基礎氣體藉由氣體噴射裝置2 1機而將第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量孤1 1 b 使第一樣品測量孤1 1 a及第二樣品測量瓜1 1 b中體之壓力提高至等於壓力P0之值。在此狀態下，將閥V2關閉，及利用感測器元件測量光量。將利用第一感測器元件25a如此測得之光量記 12 B，及將利用第二感測器元件2 5 b如此測得之光 13B。 < I I I - 4 參考測量〉再次洗滌氣體流動通道及測量皿，及進行參考測量（見圖4(a)、（ b ))。將利用第一感測器元件測得之光量記錄為12 R 2，及將利用第二感測器元此測得之光量記錄為13R2。 < I I I - 5樣品氣體測量〉將閥V4打開，將其他閥關閉，及利用氣體噴4 吸入樣品氣體。然後將閥V4關閉，將閥V2及排打開，及將氣體噴射裝置2 1中之樣品氣體噴射至測量皿1 1 a及第二樣品測量m 1 1 b中。其後將排關閉。如此將在大氣壓力下之樣品氣體裝於第一孤1 1 a及第二樣品測量孤1 1 b中。 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 i式（1 )計關閉，及械推出，加壓。此之基礎氣 25a、25b 錄為量記錄為氣體光量 2 5 a如此件2 5b如咕裝置2 1 氣閥V6 第一樣品氣閥V6 樣品測量 17 200523537 然後如圖6 ( a )所示，將閥V 4打開，將其利用氣體噴射裝置2 1自呼氣袋吸入具有根才算得之體積V的樣品氣體。於吸入樣品氣體後，如圖6 ( b )所示，將& 將閥V 2打開。樣品氣體藉由氣體噴射裝置而將弟樣品測置孤1 1 a及第二樣品測重血· 使第一樣品測量皿1 1 a及第二樣品測量孤1 體之壓力提高至等於壓力P0之值。在此狀態下，將閥V2關閉，及利用感測器測量光量。將利用第一感測器元件2 5 a如此測得之光 12 S，及將利用第二感測器元件2 5 b如此測得 13S。 < I I I - 6 . 參考測量〉再次洗條氣體流動通道及測量JDI，及進行測量（見圖4(a)、（ b ))。將利用第一感測器元件2 5 a如此測得之光 12 R 3，及將利用第二感測器元件2 5 b如此測4 為】3R3。 < I V數據處理〉 < I V - 1 .基礎氣體吸光度數據之計算〉首先，利用（i)參考氣體之透射光量12R1，基礎氣體之透射光量12B、13B、及（iii)參考量12R2、13R2，求得基礎氣體中之〃C〇2之吸 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 他閥關閉，及象方程式（1 )計 5 V4關閉，及 2 1機械推出， 1 1 b加壓。此 1 b中之樣品氣元件 25a、 25b 量記錄為之光量記錄為參考氣體光量量記錄為寻之光量記錄 "Rl、(i i) 氣體之透射光光度 12Abs(B) 18 200523537 及13C〇2之吸光度I3Abs(B)。在此，12 C 0 2之吸光度12 A b s ( B )係利用以下方程式求得：丨 2Abs(B)二-1 og [ 212B" 12R1+ 12R2 )] 13 C 0 2之吸光度u A b s ( B )係利用以下方程式求得： 13Abs(B) = -log[213B/(13Rl + 13R2)] 因此，當計算各吸光度時，計算在吸光度計算之前及之後進行之參考測量之光量的平均值（R 1 + R 2 )/ 2，然後利用如此求得之平均值及經由基礎氣體測量測得之光量計算吸光度。因此，可使漂移之影響（由於時間經過對測量產生的影響）彼此抵銷。因此，可快速地開始測量，而無需等到裝置開機後達到完全熱平衡時（一般需要數小時）。 < I V - 2 .樣品氣體吸光度數據之計算〉接著利用（i )參考氣體之透射光量12 R 2、13 R 2、（ i i )樣品氣體之透射光量12S、13S、及（iii)參考氣體之透射光量 12 R 3、13 R 3，求得樣品氣體中之12 C 0 2之吸光度12 A b s ( S )及 13C〇2之吸光度丨3Abs(S)。在此，12 C 0 2之吸光度12 A b s ( S )係利用以下方程式求得： 12Abs(S) = -log[212S/(12R2 + I2R3)] 13 C 0 2之吸光度13 A b s ( S )係利用以下方程式求得： ,3Abs(S) = -log[213S/(,3R2 + ,3R3)] 因此，當計算吸光度時，計算在吸光度計算之前及之後進行之參考測量之光量的平均值，然後利用如此求得之平均值及經由樣品氣體測量測得之光量計算吸光度。因此，可使漂移之影響彼此抵銷。 19 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 < I V - 3濃度計算〉利用校準曲線求得1 2 C 0 2濃度及1 3 C 0 2濃度。如先前所提，濃度曲線係利用已知1 2 C 0 2濃度之待測量氣體及已知13 C 0 2濃度之待測量氣體製備得。為得到12 C 0 2濃度之校準曲線，利用在0 %至約8 %之範圍内變化的1 2 C 0 2濃度測量1 2 C 0 2吸光度數據，及將如此測得之數據描繪於圖上，其中橫座標軸代表1 2 C 0 2濃度及縱座標軸代表12 C 0 2吸光度。然後利用最小平方法決定曲線。為得到13 C 0 2濃度之校準曲線，利用在0 %至約0 · 0 8 %之範圍内變化的13 C 0 2濃度測量13 C 0 2吸光度數據，及將如此測得之數據描繪於圖上，其中橫座標軸代表13 C 0 2濃度及縱座標軸代表13 C 0 2吸光度。然後利用最小平方法決定曲線。利用二次方程式近似之曲線的誤差相當小。因此，在此具體例中採用利用二次方程式近似之校準曲線。將基礎氣體之12 C 0 2濃度記錄為12 C ο n c ( B )，將基礎氣體之13 C 0 2濃度記錄為13 C ο n c ( Β )，將樣品氣體之12 C 0 2濃度記錄為12 C ο n c ( S )，及將樣品氣體之13 C 0 2濃度記錄為 13 C ο n c ( S )，此等濃度數據係利用前述之校準曲線求得。 < I V - 4濃度比之計算〉然後求得在13C〇2與12C〇2之間的各濃度比。換言之，在基礎氣體之I3C〇2與12C〇2之間的濃度比係利用13Conc(B) / 12 C ο n c ( B )求得，及在樣品氣體之13 C 0 2與12 C 0 2之間的濃度比係利用13 C ο n c ( S ) / 12 C ο n c ( S )求得。亦可將濃度比定義為 13Conc(B) / (I2Conc(B) + I3Conc(B)) 20 312XP/發明說明書(補件)/94·02/93133205 200523537 及 13Conc(S)/(]2Conc(S) + 13Conc(S))。由於 12C〇2 濃度甚大於13 C 0 2濃度，因而利用此等不同計算方法求得之濃度比實質上彼此相等。 < I V - 5 13 C變化部分之測定〉利用以下方程式計算樣品氣體數據相較於基礎氣體數據的13C變化部分： △ 13 C =[樣品氣體濃度比-基礎氣體濃度比]X 1 0 3 / [基礎氣體濃度比] (單位：千分比U))。【圖式簡單說明】圖1係說明同位素氣體光譜測量裝置之一般配置的方塊圖；圖2 ( a )係用於定量喷射待測量氣體之氣體噴射裝置2 1 之平面圖，及圖2(b)係氣體喷射裝置21之前視圖；圖3 ( a )及圖3 ( b )係說明當測定一次氣體噴射量時之氣體流動通道圖；圖4 ( a )及圖4 ( b )係說明當進行參考氣體光量測量時之氣體流動通道圖；圖5 ( a )及圖5 ( b )係說明當進行基礎氣體光量測量時之氣體流動通道圖；圖6 ( a )及圖6 ( b )係說明當進行樣品氣體光量測量時之氣體流動通道圖。【主要元件符號說明】 L 紅外光源裝置 21 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 L1 第一光徑 L2 第二光徑 Nl、N2 噴嘴 V卜V6 閥 Va 體積 Vc 體積 VO 體積 11a 第一樣品測量皿 lib 第二樣品測量 11c 暫置測量 15 過濾器 16 壓力感測器 2 1 氣體噴射裝置 2 1a 基座支架 2 1b 圓筒 2 1c 活塞 2 1 d 螺帽 2 1 e 螺桿 2 1 f 脈動馬達 22 斷續器 23 馬達 24a 第一波長滤光器 24b 第二波長濾光器 25a 第感測器元件 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 25b 第二感測器元件 27 溫度控制區域 28 風扇 30 供給單元 31 防塵過 >慮器 36 碳酸氣體吸收 XJV —· 早兀 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93 Π3205

Claims

200523537 十、申請專利範圍： 1 . 一種同位素氣體分析中之氣體喷射量測定方法，在該同位素氣體分析中，將包含二氧化碳13 C 0 2及二氧化碳12 C 0 2 作為氣體成分之待測量氣體或人類之呼氣引入至測量皿中，及測量具有適合於各別氣體成分之測量之波長之透射光之強度，然後進行數據處理以測量二氧化碳13 C 0 2之濃度，該氣體喷射量測定方法包括下列步驟：將測量ϋϋ填充在大氣壓力下之空氣；操作氣體噴射裝置以吸入預定體積Va之空氣，該氣體噴射裝置係經設置成可將待測量氣體噴射至測量孤中；將儲存於該氣體噴射裝置中之空氣轉移至測量孤中以將測量孤内部加壓，及測量該測量孤内部壓力P ;及將經由將體積V a及測量皿體積V C之總和V 0乘以P 0 / P 比而得之乘積減去測量m體積Vc，其中P0係同位素氣體分析測量中之待測量氣體之標的壓力，因而測得該氣體喷射裝置之一次氣體噴射量。 2 .如申請專利範圍第1項之氣體喷射量測定方法，其中該測量孤體積V c包括測量皿之淨體積及連接通過測量孤之管件、閥件及壓力感測器之體積。 3 .如申請專利範圍第1項之氣體喷射量測定方法，其中該待測量氣體之標的壓力P 0係等於製備用於測定在二氧化碳1 3 C 0 2之吸光度與濃度間之關係之校準曲線的氣體壓力〇 24 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 200523537 4 . 一種同位素氣體分析及測定方法，其中將包含二碳13 C 0 2及二氧化碳12 C 0 2作為氣體成分之待測量氣體類之呼氣引入至測量狐中，及測量具有適合於各別氣分之測量之波長之透射光之強度，然後進行數據處理量二氧化碳13 C 0 2之濃度，該同位素氣體分析及測定方法包括下列步驟：將測量m填充在大氣壓力下之空氣；操作氣體喷射裝置以吸入預定體積Va之空氣，該: 喷射裝置係經設置成可將待測量氣體喷射至測量孤中將儲存於該氣體噴射裝置中之空氣轉移至測量孤中將測量孤内部加壓，及測量該測量m内部壓力P ; 將經由將體積V a及測量皿體積V c之總和V 0乘以比而得之乘積減去測量孤體積Vc，其中P0係同位素分析測量中之待測量氣體之標的壓力，因而測得該氣射裝置之一次氣體噴射量；及利用該氣體噴射裝置收集具有經如此測定之體積的測量氣體，將如此收集得之氣體轉移至包含在大氣壓之待測量氣體之測量血中，因而將測量孤内部加壓，量二氧化碳13C〇2之濃度或濃度比13C〇2/ 12C〇2。 5 .如申請專利範圍第4項之同位素氣體分析及測定法，其中該測量孤體積Vc包括測量m之淨體積及連接測量JDI之管件、閥件及壓力感測器之體積。 6 . —種同位素氣體分析及測定裝置，其中將包含二碳13C〇2及二氧化碳12C(h作為氣體成分之待測量氣體 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205 氧化或人體成以測氣體 j 以 P0/P 氣體體喷待力下及測方通過氧化或人 25 200523537 類之呼氣引入至測量亚中，及測量具有適合於各別氣體成分之測量之波長之透射光之強度，然後進行數據處理以測量二氧化碳1 3 C 0 2之濃度，該同位素氣體分析及測定裝置包括：用於將氣體喷射至測量皿内之氣體噴射裝置；用於將儲存於氣體喷射裝置中之氣體轉移至測量瓜内之氣體轉移構件；用於測量容納於測量m内氣體之壓力的壓力感測器；及經以下列方式設置之氣體喷射量測定構件：利用氣體噴射裝置吸入具有預定體積Va之空氣，將儲存於氣體噴射裝置中之空氣轉移至經填充在大氣壓力下之空氣的測量m，因而將測量皿内部加壓，測量該測量皿内部壓力P，及將經由將體積V a及測量孤體積V c之總和V 0乘以P 0 / P比而得之乘積減去測量皿體積V c，其中P 0係同位素氣體分析測量中之待測量氣體之標的壓力，因而測得氣體喷射裝置之一次氣體喷射量；由此利用該氣體喷射裝置收集具有利用該氣體喷射量測定構件測得之體積的待測量氣體，將如此收集得之氣體轉移至經填充在大氣壓力下之待測量氣體的測量m中，及測量二氧化碳13 C 0 2之濃度或濃度比13 C 0 2 / 12 C 0 2。 7 .如申請專利範圍第6項之同位素氣體分析及測定裝置，其中該測量皿體積V c包括測量皿之淨體積及連接通過測量皿之管件、閥件及壓力感測器之體積。 26 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93133205