TW542910B - Isotopic gas analyzer and method of judging absorption capacity of carbon dioxide absorbent - Google Patents

Isotopic gas analyzer and method of judging absorption capacity of carbon dioxide absorbent Download PDF

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Masahiko Miyoshi
Tamotsu Hamao
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Description

542910 發明說明（1)
iOtiLS 铖^ ^素分析可用於醫療用途診斷疾病，活體代謝功能可 、二投予含同位素藥物至活體，然後檢測同位性濃度比之 變化。 一本务明係有關一種基於同位素間光吸收特性差異而測定 同位素氣體濃度比之同位素氣體分析器。 般已知稱作幽門螺旋桿菌（H e η c 〇 b a c t e r P y 1 〇 r i ) (HP )之細菌引發胃潰瘍及胃炎。 ^幽門螺旋桿菌存在於病人胃部，病人需使用抗生素作 細菌清除治療。因此無可避免地必須檢驗病人是否帶有幽 門螺旋4干囷。幽門螺旋桿菌具有高尿素酶活性用以將尿素 分解成為二氧化碳及氨。 碳具有質量數12、13及14的同位素，其中具有質量數13 之同位素13 C由於不具有放射性且穩定故容易處理。 若13c〇2作為病人呼吸的最終代謝產物，則於投予uc一標 記尿素給病人後可成功地測定13C02濃度，特別i3c〇 /12(^〇 :農 度比，而可證實幽門螺旋桿菌的存在。 2 2 / 但13C〇2/12C〇2濃度比於天然二氧化碳為1 : 100，因而難 以準確地測定病人呼吸中的濃度比。 習知經由紅外線光譜術測定13CO〆12c〇2濃度比之已知方 法（參考日本特許公告案第61 - 42249 (1986)號及第 6 1 -42220 ( 1 986 )號）。 日本特許公告案第6 1 -42220號揭示之方法採用二光試管
m 'tl1
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五、發明說明（2) 分別有一長徑及一短徑。光試管之光徑長度調整為於其中 一個光試管之13C0Z吸收比係等於另一個試管的ιγ〇2吸收 比。分別具有適合測定13C〇2吸收比及i2C〇2吸收比之波長之 光束施加至各別光試管，測定透射光束強度。根據此種方 法，天然二氧化碳濃度比之吸收比可設定為1。因此吸收 比對應於濃度比的變化而變更。如此允許偵測吸收比 變。 、文 (A) 即使使用紅外線光譜術方法，難以檢測濃度比的此 微變化。靈敏度可使用較長的光試管提升，但使用較長的 光試管會加大同位素氣體分析器大小。 另一辦法係於光試管兩相對端設置鏡面來多次反射光 束。但光試管容積將變大，因而同位素氣體分析器的尺寸 也將隨之變大。 因此本發明之一目的係提供一種同位素氣體分析器，其 可以滿意的測量再現性以及以較高測量準確度測量各組成 氣體濃度，採用之方式係將含有二氧化碳I3co2及二氧化 石厌C 〇2作為組成氣體的氣體檢體引進光試管内部，測量於 適合分析各別組成氣體波長透射通過光試管的光束強度， 以及處理指不光強度負料而又不會造成尺寸的變大。 (B) 採用紅外線光譜術方法中，帶有二氧化碳濃度為〇的 參考氣體，換言之已經通過二氧化碳吸收劑的空氣填充於 光試管内，初步進行參考吸收比測量過程用以準確測 定12C02及13C02的吸收比。 當如前述使用二氧化碳吸收劑時，二氧化碳吸收劑逐漸
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第6頁 542910 五、發明說明（3) 劣化，而難以決定何時需要更換吸收劑。 更換時間可基於分析次數，或基於設計適合經由與二氧 化碳反應而變色的二氧化碳吸收劑色彩的變化決定。 但若更換時間係基於分析次數決定，則由於依據生產批 次而定，二氧化碳吸收劑之吸收能力各有不同會造成誤 差。 若使用可變色的二氧化碳吸收劑，則當終止氣流時吸收 劑顏色返回其原先顏色。因而難以決定更換時間。 因此本發明之另一目的係提供一種判定二氧化碳吸收劑 之吸收能力之方法，該方法經由定量測定二氧化碳吸收劑 之劣化程度而準確指示二氧化碳吸收劑的更換時間。 發明概要 (A) 根據本發明之同位素氣體分析器具有實質上與同位 素氣體分析器相同的構造，但進一步包含加壓裝置用以加 壓光試管内部的氣體檢體。 氣體檢體的加壓實質上產生與提升氣體檢體内部二氧化 碳濃度的相同效果，因而改良S/N比，如此可改進測量準 確度及測量再現性而無須增長光試管長度。進一步可免除 分析器尺寸的加大。 若光試管内部壓力藉加壓而提升至2大氣壓，則可產生 足夠效果（參考具體實施例，容後詳述）。 (B) 根據本發明之判定二氧化碳吸收劑之吸收能力之方 法包含下列步驟：經由將已經通過含二氧化碳吸收劑之容 器之空氣引進光試管内部，進行第一光強度測量程序；經
C:\2D-CODE\90-12\90123464.ptd 第7頁 542910 五、發明說明（4) 由將未通過含二氧化碳吸收劑之容器之空氣引進光試管内 部，進行第二光強度測量程序；以及基於第一光強度測量 步驟測得的光強度以及第二光強度測量步驟測得的光強度 判定二氧化碳吸收劑之吸收能力。 使用此種配置，已經通過含二氧化碳吸收劑容器的空氣 與未通過含二氧化碳吸收劑容器的空氣分別進行光學分析 俾經由比較已經通過容器的空氣與未通過容器的空氣測定 由一氧化碳吸收劑吸收的二氧化碳數量。 於判定方法，第一光強度測量步驟測得之光強度對第二 光強度測量步驟測得之光強度比係與二氧化碳吸收劑吸收 月b力判疋之6¾限值作比較。 根據本發明’可免除各別判定上的變化。進一步，二氧 化碳吸收劑可使用至苴最离交旦 A 4/曰一十 位素氣體光譜術分析：；：：里：允许獲付南度可信的同 A道祕从η A 析進一步二氧化碳吸收劑因各製造批 埶行本發明不如#同位素氣體光譜分析° 施：ΐί ϊ ΐ ί T圖說明本發明之具體實施例。本具體實 施例中C私,己的尿素診斷藥物 析由病人採樣得的呼吸中的uco又了病人…、後猎光π術刀 I ·呼吸試驗 2 >農度。 首先於投予尿素診斷:前 然後病人口服尿素診病，呼吸採樣於呼吸取樣袋。 以如同先前呼吸採樣=物’經過一段約20分鐘時間後’ 吸取樣袋内。 表之相同方式將病人呼吸採樣於另一呼
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 542910 五、發明說明（5) ---- 投藥前與後所得呼吸取樣袋分別搭接至同位素氣體光 分析器之預定喷嘴，以下述方式進行自動化分析。 Π ·同位素氣體光譜分析器 圖1為方塊圖顯示同位素氣體光譜分析器之整體構造。 含有投藥後所得呼吸之呼吸取樣袋（後文稱作「樣本氣 體」）以及含有投藥前所得呼吸之呼吸取樣袋（後文稱作 —「基本氣體」）分別搭接至喷嘴N1及N2。噴嘴N1經由金屬 T (後文簡稱I「管路」）連結至電磁閥V2 (後文簡稱為 闊」），喷嘴N2係經由金屬管連結至閥V3。進一步空 導入管係連結至閥V5。 工* 由參考氣體供應區段30 (容後詳述）供給的參考 ;入；條路徑。流入其中一條路徑的參考氣體進給 忒& 1 lc，流入另一條路徑的參考氣體係流入閥”❶流入 另條路彳二的參考氣體係流入光源單元用以調整光源單 元溫度。 』正你早 =1，助光試管11c之參考氣體係由辅助光試管Uc排 入光試管腔室1 〇。 閥1出口連結至三通閥V4之一個崞口，而三通閥以之 ::埤二係連結至氣體注入器21用以定量注入樣本 士本:氣體注入器21為具有活塞及壤注射器狀J 二活基，脈衝馬達、進給螺桿耦聯至脈衝馬達炉 固疋至活塞協力驅動（容後詳述）。 ’、巾目 三通閥V4之又另一埠口係連通至第—樣本光試管丨丨 以測量12C02吸收比。由閥V2、V3及巧伸出之管路接用社 、、、〇
C:\2D-mDE\90-12\90123464.ptd 第9頁 542910 五、發明說明（6) 閥VI與三通閥以之管路。 口 ' &腔室11包括第一樣本光試管丨丨a其具有測量12 C02 吸收比之較短長度，第二樣本光試管11 b其具有測量13C02 ^ 私長長度，以及輔助光試管11 c，參考氣體流動 f j该輔助光試管11 C。第一樣本光試管11 a與第二樣本光 4 g lj b連通’因此被導入第一樣本光試管11 &之氣體直接 進入第一樣本光試管11 b前經由閥V 6所排放。參考氣體被 導引入辅助光試管1 lc。 f 一光試管11&之容積約〇·6毫升，第二樣本光試管lib ，谷積約1 2毫升。特別第一光試管11 a之長度為1 3毫米， 第二樣本光試管llb之長度為25〇毫米。輔助光試管llc之 ，^，2 3 6耄米。可通過紅外輻射的藍寶石窗設置於光試 二^至丨1之兩相對端面上。光試管腔室11藉熱絕緣材料如 聚笨乙稀發泡體（圖中未顯示）封閉。 參考付號L表示紅外光光源單元。紅外光 兩根導波管23a、23b用以投射紅外光束。紅外光早束 τ η ί鳇例如可使用陶究加熱器（表面溫度450。。 )等…疋轉截波器22用以於預定週期遮斷 J二外光光源單元L投射的紅外光束分別通過、，第一来 试，及輔助光試管llc延伸的第一光徑及口先 一光试官lib延伸的第二光徑L2 (參考圖i)。、匕/ 口弟 參考符號D表示檢測已經通過光試管“ 光檢測器。 、、’工卜光束之紅外 紅外光檢測具有第-波長據鏡24a及第—檢測元件
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第10頁 542910 五、發明說明（7) --- 濾鏡24b及第二檢剛元 2 5 a設置於第一光徑，以及第一波 件25b設置於第二光徑。 ’ 第一波長濾鏡24a設計成可、泰^ p 从r μ田 ，战可透過波長約4280毫微米之红 外輻射用以測量12c〇吸收屮 、、、工 π、杀、μ、士 Ε 比 而弟二波長濾鏡24b設計成 可透過波長約4 4 1 2毫微米之^ & 战 比 τ <紅外輻射用以測量13c〇2吸收 第一檢測元件2 5 a及第 束 檢測元件25b適合檢測紅外光 第 24b及第 26内部 工，紅外檢測裔D之溫度藉加熱器以及珮提業元件維 於恒疋，包裝26a、26b内部溫度各別藉佩提業元件2持 於低溫。 床得 。又置風扇2 8、2 9用以通風同位素氣體光譜術分析器。 參考氣體供應區段30結合至同位素氣體光譜術分析器主 體用以供給不含二氧化碳的空氣。參考氣體供應區段3〇包 括串！連結的濾塵器31，壓縮器32，水分去除區段33，乾 過濾斋34，流量計35及二氧化碳吸收區段％。 二氧化碳吸收區段36例如採用蘇打灰（氫氧化鈉與氫氧 化妈混合物）作為二氧化碳吸收劑。 圖2 ( a )及2 ( b )分別為顯示用以定量注入氣體檢體之 氣體注入器21之平面圖及前視圖。氣體注入器21係作為
542910 五、發明說明（8) 氣體注入器21包括底座21a、缸體21b設置於底座21a 上，活塞21c嵌置於缸體21b内部，活動螺帽21d設置於底 f 2 1 a下方且耦聯至活塞2 1 c，以及進給螺桿2丨㊀，螺接接 5螺帽21 d，以及脈衝馬達2 1 f旋轉進給螺桿2 1 e。 脈衝馬達21f係藉驅動器電路（圖中未顯示）以正向及 1向驅動。當進給螺桿2le係藉脈衝馬達21f轉動而轉動 日寸’螺帽21d係隨著螺桿轉動方向前後移動。如此活塞2ΐε 來回移動至預定位置。因此可視需要控制氣體檢體之* 虹體21b以及由缸體射出。 瓜·測量程序 、測量係經由循序進行參考氣體測量過程、基本氣體測量 過程、參考氣體測量過程、樣本氣體測量過程及來考氣妒 測量過裎達成。圖3至11中氣體流徑晝影線標示。/ ’ " 斤測量過程中’參考氣體恆常流經輔助光試管Uc。參考 軋體流速藉流量計3 5維持於怪定水平。 m -1.參考測量程序 清潔參考氣體通過圖3所示同位素氣體光譜分析器之氣 體流徑及光試管腔室11俾清潔氣體流徑及光試管腔室丨i。 此時缸體2 1 b也藉由來回移動活塞2 1 c清潔。 然後如圖4所示，參考氣體由缸體2 ib射出，以及光強度 係利用各別檢測元件25a、25b測量。 如此藉第一及第二檢測元件2 5 a及2 5 b測得的光強度分別 以12R1及13R1表示。 ΙΠ-2·基本氣體測量程序 1 C:\2D-CODE\90-12\90123464.ptd 第12頁 542910
五、發明說明（9) 閥VI為關閉，閥V4之二槔口開啟，如圖5所示，防止參 考氣體流入第一樣本光試管1丨a以及第二樣本光試管丨丨b。 然後打開閥V2，將基本氣體由呼吸取樣袋抽取入氣體注入 器2 1内部。 / π抽取基本氣體後，部分基本氣體以機械方式由氣體注入 ，21射出，閥V4與閥V6中有一琿口為開放，如圖6所示， 藉此第一樣本光試管11 a及第二樣本光試管丨丨b填裝基本氣 然後閥V6如圖7所示關閉，其餘基本氣體完全由缸體21b 射出。然後提升第一樣本光試管1丨a及第二樣本光試管丨i b 之基本氣體壓力。圖7中含較高壓力氣體的氣體流徑畫交 又影線。 — 如此加壓狀態下，藉各別檢測元件25a、25b測量光強 度。 如此藉第一及第二檢測元件25a及25b測量的光強度分別 以12B及13B表示。 m - 3 ·參考測量程序 再度進行光試管氣體流徑之清潔與參考氣體之光強度測 量（參考圖3及4 )。 如此藉第一及第二檢測元件25a及25b測量之光強度分別 以12R2及13R2表示。 m-4·樣本氣體測量程序 稀釋樣本氣體用的空氣抽取入氣體注入器2 1内部，閥V 5 為開啟，如圖8所示。當樣本氣體之二氧化碳濃度高於基 _1|||
C:\2D-CODE\90-12\90123464.ptd 第13頁 542910 五、發明說明（10) 本乳體之二氧化碳濃度#，樣本氣體經 化碳濃度彼此相等。 料谩一者的一乳 右基本氣體的二氧化碳濃度高於樣本氣體的二户 度時，則抽取基本氣體前稀釋基本氣體（參考圖5)。火/ 基本乳體之二氧化碳濃度及樣本氣體之二氧化 利用檢測元件25a、25b經由光強度測量初步測定。/又’、 有關稀釋過程之細節資訊可參考國際公止 98/3 0888。 ’、 σ 則。 然後樣本氣體由呼吸取樣袋抽取入氣體注入哭2丨内邛， 而阻止參考氣體流入第一樣本光試管丨丨a及第二D樣本光°試 管llb(參考圖9)。如此樣本氣體於缸體21b稀釋。 抽取樣本氣體後，如圖1〇所示，第一樣本光試管°11&及 第二樣本光試管1 1 b内部填裝樣本氣體。 然後如圖U所示關閉閥V6，樣本氣體以 注入器21射出’藉此樣本氣體於第一樣本光 1 二樣本光試管11 b加壓。 氣體注入器21之操作停止，然後藉檢測元件2讣 量光強度。 “ 如此藉第一及第二檢測元件25a及25b測旦 ， 以⑽S表示。 貝“之光強度分別 m-5.參考測量程序 再度進行光試管氣體流徑之清潔與參考名μ ? y ^ t 曰/ a也门。^ $乳體之光強度測 里（參考圖3及4)。 藉第一及第二檢測元件2 5 a及2 5 b測量之止私—、 里 < 先強度分別
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以12R3及13R3表示。 IV.資料處理 IV - 1 ·基本氣體吸收比之計算 (B) ^^3C〇2^^^Abs (B)係基於芩考氣體之透射光強度’丨及^^， 之透射光強度Μ及〗3B以及基本氣體之透射孔體 及13R2計算。 12C02吸收比12Abs (B )係由如下公式求出： 12 Abs(B) = - 1 〇g [ 2 · i2B/ (12R1+12R2 )] 13C02吸收比^Abs (B )係由如下公式求出： 13Abs(B) = -l〇g[2 · 13B/(13Rl+i3R2)] 由於吸收比的計算係基於基本氣體測量程序所得光強 度’以及基本氣體測量程序前與後進行的參考測量程序所 得光強度平均（R1 +R2 ) /2，故可消除飄移的影響（測量 時的時間關連影響）。因此無須於分析器啟動時等候分析 為達到完全熱平衡為止（通常需時數小時）。如此可在分 析器一啟動即開始測量。 IV - 2.樣本氣體吸收比之計算 樣本氣體之12C02吸收比12Abs (S)以及13C02吸收比i3Abs (S )係基於樣本氣體之透射光強度12 R 2及13 R 2 ’樣本氣體 之透射光強度12S及13S以及樣本氣體之透射光強度12R3 及13R3計算。 12C02吸收比12Abs (S )係由如下公式求出· 12Abs(S)--log[2 · 12S/(12R2+12R3)]
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13C〇2吸收比13Abs (S )係由如下公式求出： 13Abs(S):-l〇g[2 · 133/(^2+13R3)] 由於吸收比的計算係基於樣本氣體測量程序所得光強 度以及樣本氣體測量程序前與後進行的參考測量程序戶 得光強度平均（R1+R2 ) /2，故可免除飄移的影響。王 w ~ 3 ·濃度之計算 曰 12C〇2濃度及13C〇2濃度可使用校準曲線測定。校準曲線係 基於使用已知i2C〇2濃度之氣體樣本及已知i3c〇2濃度之氣體
樣本進行測量準備。當前述測量過程中基本氣體及樣本I 體被加壓時，製備校準曲線的氣體樣本也於測量期間被2 壓。 用於製備校準曲線，測量於〇 %至6 %之不同1%02濃度範 圍之12c〇2吸收比。i2C〇2濃度及％〇2吸收比分別以橫2座標 縱座標作圖，曲線係藉最小平方方法測定。近似值二次方 程式曲線其包括相當小誤差，採用於本具體實施例作為校 準曲線。 ·、、、又 經由使用前述校準曲線測定的基本氣體之I2C02濃度 及13C〇2濃度以及樣本氣體之12C02濃度及13C02濃度分別 以 12Conc(B)、13Conc(B)、12Conc(S)及 13Conc(S)表示。 IV - 4 ·濃度比之計算 測疋13 C〇2對12 C〇2之濃度比。基本氣體及樣本氣體之濃度 比分別以13Conc(B) /12Conc(B)及 13Conc(S)/12Conc(S)表 示。 另外濃度比可定義為13〇〇11(：(8)/(12〇〇11(：(6)+13(]〇11(：(8)
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第 16 頁 542910
五、發明說明（13) )及 13Conc(S)/(12Conc(S)+13Conc(S))。因ΐ2〇〇2 濃产 $ 上 於13C〇2濃度，故以前述方式以及後述方式表示曲间 哲如發. ^^辰度比實 IV-5.13C變化之測定 樣本氣體與基本氣體之I3C差異係由如下方程式計管· △13C =〔樣本氣體濃度比—基本氣體濃度比/ ° 了装 本氣體濃纽 1υ /& (單位：每密耳（每一千）） V ·二氧化碳吸收劑吸收能力之判定 其次將說明判定二氧化碳吸收劑吸收能力之程序。 至1 5中氣體流徑以影線表示。 測里過程中，爹考氣體恆常通過辅助光試管丨丨c，夂 氣體流速藉流量計35維持於恆定水平。 V -1 ·空氣光強度測量程序 以閥VI關閉而閥V5以及閥V4的兩個蟀口開啟將空氣吸入 虹體21b内部，如圖12所示。 _閱⑴。圖13所示切換’空氣以恆定流速由缸體21b注入 位素氣體光譜分析器之氣體流徑及光試管腔室11。然後 措檢測元件2 5 a測量光強度。 如此藉第一檢測元件25a測量之光強度以12八表示。 V - 2 ·參考氣體測量程序 以閥VI及閥V4之兩個埠口開啟，如圖14所示，將參考氣 體抽取入氣體注入器2 1内部。 於抽取基本氣體後’閥V 4如圖i 5所示開目，基本氣體以
542910 五、發明說明（14) 恆定流速以機械方式由氣體注入器2 1注入。如此第一樣本 光試管11a及弟一樣本光试管lib被填裝參考氣體。於此狀 態藉檢測元件25a測量光強度。 如此精弟一檢測元件2 5 a測得的光強度以η r表示。 V - 3.資料處理 12C〇2強度比12比係基於空氣之透射光強度i2a及參考氣體 之透射光強度12R測定。強度比κ比係由如下方程式算出：
12 比=12A/12R 隨著強度比12比之趨近於1，二氧化碳吸收劑之吸收能力 降低。特別強度比與吸收能力間之關係如表1所示。 表1 y 12比 吸收能力 0. 980 1〇〇 % 50 % 0.990 〇 % 1.000 二氧化碳吸收劑之吸收能力係參照表丨及於如 強度比12比判定。 j疋的 當強度比12比低於臨限值（如〇 · 9 9 〇 )時，一一 劑之劣化指標顯示於同位素氣體分析器之曰7 _反及收 (圖中未顯示）提供資訊給使用者。進—牛示裝置 化碳吸收劑否則禁止進行同位素氣體光譜分 F文換一乳 實施例1 曰刀亇〇 對12C〇2濃度1 %的氣體檢體測定變化$雕 多種不同程度加壓以及氣體檢體未經加壓。軋檢體以
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第18頁 542910 五、發明說明（15) 本實施例採用的氣體檢體並非病人呼吸樣本作為樣本氣 體或基本氣體，反而是尺寸較大的單次呼吸取樣袋中所含 的1 % 12co2濃度的空氣。呼吸取樣袋有兩個出口，分別連 結至喷嘴N1及N2。由於本實施例之測量係採用相同樣本檢 體，故Δ13(：變化正常為零。 表2顯示經由額外注入氣體，氣體注入量分別為〇毫升 (1大氣壓）、5毫升（約1 · 2 5大氣壓）、1 0毫升（約1. 5 大氣壓）、15毫升（約1· 75大氣壓）及20毫升（約2大氣 壓）進行測量1 0次時，基於所得測量結果求出此Δ13 C變 化0
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第19頁 542910 五、發明說明（16)
表2 測量次數 額外注入量（毫升） 0 5 10 15 20 1 0.6 1.3 0.9 0.1 -0.5 2 1.2 0.3 -0.4 0.1 0.1 3 -0.5 0.9 0.1 0.4 0.0 4 0.0 -0.5 -0.2 -0.1 0.1 5；： 0.6 0.9 -0.2 -0.5 -0.6 6 -0.8 -0.1 -0.1 -0.3 0.0 7 -0.6 0.1 0.9 -0.7 • 0.0 8 -0.4 0.4 -0.3 0.0 -0.1 9 0.6 0.0 0.6 0.1 -0.4 10 0.9 0.8 -0.1 -0.3 -0.3 平均 0.16 0.41 0.12 -0.12 -0.17 標準差 0.71 0.56 0.49 0.33 0.26 最大値 1.2 1.3 0.9 0.4 0.1 最小値 -0.8 -0.5 -0.4 -0.7 -0.6 C:\2D-CODE\90-12\90123464.ptd 第20頁 542910
額外注入量與指示資料變異之標準差間之關係顯示 左如圖1 6可知，額外注入量與標準差間有顯著交互關連。 隨著額外注入量（加壓程度）的提升，標準差下降。 因此加壓可有效改進測量資料的再現性。 复Jfe例2 蘇打灰（氫氧化鈉與氫氧化鈣混合）用作為二t 收劑。結果顯示如後。 虱化妷吸
C02 +H20 +2Na0H—Na2C03 +2H20 Na2C03 +Ca(0H)2—CaC03 +2Na0H 每曰進行測量數次，二氧化碳吸收劑總使用時間與強度 比12比間之關係作圖成線圖，如圖丨7所示。如圖丨7可知，又 隨著總使用時間超過約3 〇 〇小時強度比I2比陡升。 除了前述測量外，採用與樣本氣體相同二氧化碳吸收劑 及具有12C〇2濃度1 %之氣體檢體準備參考氣體進行測量，片 並求出13C變化△"(：。本實施例使用的氣體檢體並非^同樣 本氣體或基本氣體之病人呼吸樣本，反而為具有較大尺寸 的單次呼吸取樣袋所含具有1 % 濃度之空氣。呼吸取 樣袋有二出口，分別連接至噴嘴N1及N 2。 特別分別由下式算出12C02吸收比Mbs及13C02吸收 比 13Abs : 12 Abs = - 1 og [12S/12R ] 13 Abs = - 1 og [13S/13R ] 其中12S及13S為氣體檢體之透射光強度以及12R及1%為參
542910 五、發明說明（18) 考2氣體之透射光強度。使用校準曲線，測定I2C02濃 度 Cone 及 13C02 濃度，然後算出濃度i3c〇nc/i2c〇nc。 本程序對相同氣體檢體再度重複進行。由如下方程式算 出變化Δ13〇: △ 13C =〔第一次濃度比—第二次濃度比〕X ι〇3/第一次 濃度比 (單位··每密耳（每一千）） 别述程序重複1 〇次算出變化△ u C。 由於本貫施例採用相同氣體檢體，故變化w通常為 零。但由於測量誤差測量資料可能與零有偏差。標準差邡 作圖成線圖如圖1 8所示。 由圖18可知，於總使用期達到3〇〇小時後，標準差邡 出測量資料變異超過〇· 3〇且陡升。 9 圖所示線圖中，總使用期30 0小時對應強度比1£比 99 ’其為採用作為更換二氧化碳吸收劑之臨限值的夂者· 值。值「0.99」僅供舉例說明之用，當然依據分析;^ 格可採用不同的臨限值。 的$規 元件編號之說明 1〇 光試管腔室 11 光試管腔室 a 第一樣本光試管 第二樣本光試管 lie 21 輔助光試管 氣體注入器 \\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第22頁 542910
542910
五、發明說明 (20) D 紅外線檢測器 L1 第一光徑 L2 第二光徑 N1 喷嘴 N2 喷嘴 VI 閥 V2 電磁閥 V3 閥 V4 三通閥 V5 閥 V6 閥 C:\2D-CODE\90-12\90123464.ptd 第24頁 542910 圖式簡單說明 圖1為方塊圖顯示同位素氣體光譜分析器之整體 • a)為平面圖顯示定量注入氣體檢體之氣體注入器 圖2、（ b )為顯示氣體注入器2 1之前視圖； 為略圖顯示當氣體流徑以及光試管腔室11使用清潔 多考氣體清潔時採用的氣體流徑； 、 圖4為略圖顯示當斜參考氣體進行光強度測量程序 用的氣體流徑； 休 圖5為略圖顯示當基本氣體由呼吸取樣袋被抽取入氣體 /入器21時將採用的氣體流徑； 為略圖顯示當部分基本氣體由氣體注入器21以機械 射出而供給基本氣體進入第一樣本光試管11a及第二 ’光试官11 b時欲採用的氣體流徑； 山圖7為略圖顯示當其餘部分基本氣體由工作缸21b完全射 出而閥V6為關閉時欲採用的氣體流徑； 圖8為略圖顯示當用於稀釋樣本氣體的空氣被抽取出時 k採用的氣體流徑； #圖9為略圖顯不當樣本氣體由另一呼吸取樣袋被抽取入 氣脰左入态2 1時欲採用的氣體流徑； _圖1 0為略圖顯不當樣本氣體供給第一樣本光試管11 a及 弟二樣本光試管llb時欲採用的氣體流徑； 圖η為略圖顯示當樣本氣體於第一樣本光試管lla及第 :樣本光試管11 b加壓而閥v 6為關閉時欲採用的氣體流
542910 圖式簡單說明 圖1 2為略圖顯示當空氣被抽取入工作缸2 1 b内部時欲採 用的氣體流徑； 圖1 3為略圖顯示當氣體以恆定流速由工作缸2 1 b射出用 於光強度測量程序時欲採用的氣體流徑； 圖1 4為略圖顯示當參考氣體被抽取入氣體注入器2 1内部 時欲採用的氣體流徑； 圖1 5為略圖顯示當參考氣體使用氣體注入器2 1而填裝入 第一樣本光試管11 a及第二樣本光試管1 1 b時欲採用的氣體 流徑； 圖1 6為略圖顯示氣體檢體額外注入量（加壓程度）與指 示Δ13(：資料變異之標準差間之關係； 圖1 7為線圖，係經由將二氧化碳吸收劑之總使用期間與 強度比12比間之關係作圖而得；以及 圖1 8為線圖係經由將二氧化碳吸收劑總使用時間與Δ13 C 資料標準差SD (指示基於多次測量算出13C之Δ13(：變化）間 之關係作圖獲得。
\\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第26頁

Claims (1)

  1. 542910 六、申請專利範圍 1. 一種測量氣體檢體之二氧化碳13C02濃度之同位素氣體 分析器，該氣體檢體含有二氧化碳13co2及二氧化碳12co2作 為組成氣體，該測定係經由將氣體檢體導入光試管内部， 於適合各別組成氣體分析之波長測量透射通過光試管之光 束強度，以及處理指示光強度之資料， 其特徵在於設置加壓裝置用以加壓光試管的氣體檢體。 2 ·如申請專利範圍第1項之同位素氣體分析器，其中該 加壓裝置係將氣體檢體加壓至2大氣壓。 3. 如申請專利範圍第1項之同位素氣體分析器，其中加 壓裝置包含氣體注入器用以將氣體檢體注入各別光試管内 部。 4. 一種用於同位素氣體分析方法之二氧化碳吸收劑之吸 收能力判定方法，該分析方法用以測量於含有二氧化碳 13C02及二氧化碳12C02作為組成氣體之氣體檢體中之二氧化 碳13C02濃度，該同位素氣體分析方法包含下列步驟：將該 氣體檢體導入光試管，以及於適合分析各別組成氣體之波 長測量通過光試管透射光束強度；將已經通過含二氧化碳 吸收劑之容器之空氣作為參考氣體導入光試管内部，且於 適合分析各別組成氣體波長測量透射通過光試管之光束強 度；以及指示測量結果之資料， 其特徵為下列步驟： 經由將已經通過含二氧化碳吸收劑之容器之空氣導入光 試管，進行第一光強度測量程序； 經由將未通過含二氧化碳吸收劑之容器之空氣導入光試
    \\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第27頁 542910 六、申請專利範圍 管，進行第二光強度測量程序；以及 基於第一光強度測量步驟測得的光強度以及第二光強度 測量步驟測得的光強度判定二氧化碳吸收劑之吸收能力。 5. 如申請專利範圍第4項之吸收能力判定方法，其中該 吸收能力判定步驟包含將第一光強度測量步驟測得之光強 度對第二光強度測量步驟測得之光強度之比與臨限值做比 較之步驟。 6. 如申請專利範圍第4項之吸收能力判定方法，其中該 光強度係於第一及第二光強度測量步驟於適合進行二氧化 碳12C02分析之波長測量。
    \\312\2d-code\90-12\90123464.ptd 第28頁
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