DE3913481A1

DE3913481A1 - EVALUATION OF PROCESSES THROUGH ISOTOPE ENHANCEMENT

Info

Publication number: DE3913481A1
Application number: DE19893913481
Authority: DE
Inventors: Peter Shu-Ti Lee; Richard F Majkowski; Dale L Partin
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1988-05-12
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1989-11-23
Also published as: GB2218514B; GB8906374D0; GB2218514A; JPH0217446A

Abstract

An evaluation of an engineering or biological process or system can be made by treating the system with an isotopically-enriched substance which flows through the system intact or which is changed into another substance containing isotope-enrichment, and a gaseous sample thereof is analyzed at low pressure e.g. by infra-red spectroscopy to measure the intensity of a specific absorption line of the enriched isotopic species whereby the concentration of the species is calculated. The enrichment of the measured species furnishes information about the functioning of the process. In bio-medical testing, the tracer isotopic species used frequently are enriched values of CO, CO2, H2O or NH3 in the breath or derived from tissues or other specimens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anreicherungsverfahren für stabi le Isotope zum Messen der Auswirkungen eines Systems oder eines Vorganges auf eine Substanz, und insbesondere ein Ver fahren, das Infrarotspektroskopie für direkte Messung einer Artenkonzentration benutzt.The invention relates to an enrichment process for stabi le isotopes for measuring the effects of a system or an event on a substance, and in particular a ver drive, the infrared spectroscopy for direct measurement of a Species concentration used.

Sowohl klinische biomedizinische Untersuchungen wie auch technische oder wissenschaftliche Untersuchungen schließen oftmals die Bewertung eines Vorganges ein, der im menschli chen Körper oder einem anderen System auftritt. Bei einer gut bekannten Art von Untersuchungen ist es erforderlich, daß eine mit einem Indikator, normalerweise in Form eines Isotops, angereicherte Substanz gemessen wird, um die Auswir kung des Systems oder Vorganges auf die Substanz zu bewer ten.Both clinical biomedical examinations as well close technical or scientific investigations often the evaluation of a process that occurs in human body or other system occurs. At a well-known type of investigation it is necessary that one with an indicator, usually in the form of a Isotope, enriched substance is measured to determine the impact system or process to assess the substance ten.

Die Verwendung von Radioisotopen für derartige Untersuchun gen ist gut dokumentiert und es wurde auf diese Weise wert volle Information gesammelt. Es ist auch gut bekannt, daß die Radioaktivität unerwünschte Auswirkungen auf menschliche oder andere Lebewesen besitzt, die der Strahlung ausgesetzt sind, und daß die Kontamination mechanischer Systeme wie auch Abfallbeseitigungsprobleme Verfahren mit radioaktiven Indikatoren unerwünscht machen. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß nicht für jede zur Untersuchung benötigte Sub stanz geeignete Radioisotope vorhanden sind.The use of radioisotopes for such studies gene is well documented and it was worth it in this way full information collected. It is also well known that the radioactivity has undesirable effects on human or other living things that are exposed to radiation and that contamination of mechanical systems such as also waste disposal problems with radioactive processes Make indicators undesirable. Another disadvantage is in the fact that not for each sub suitable radioisotopes are available.

Es wurden auch stabile Isotope als Indikatoren verwendet. Die Anwendung derartiger Indikatoren wird in dem Aufsatz "Stable Isotope Tracer in the Life Sciences and Medicine" von Matwiyoff u.a. in Science 181, p. 1125 (September 1973) diskutiert. Diese stabilen Indikatoren besitzen den Vorteil der Sicherheit, da eine Strahlenbelastung nicht notwendig ist. Ein weiterer Vorteil besteht in der großen Vielzahl von Isotopenarten, die zur Verwendung als Indikatoren erreichbar sind. Die in der Natur in irgendeinem System auftretenden überwiegenden Arten besitzen normalerweise chemisch äquiva lente Isotopenarten mit geringerem Vorkommen oder seltene Isotopenarten, die zur Verwendung bei Anreicherungsuntersu chungen geeignet sind. Bisher ist die praktische Durchführ barkeit derartiger Untersuchungen begrenzt durch das Fehlen eines gut durchführbaren Verfahrens, zur Messung der Konzen tration der angereicherten Isotopenart.Stable isotopes have also been used as indicators. The use of such indicators is discussed in the article "Stable Isotope Tracer in the Life Sciences and Medicine" by Matwiyoff and others in Science 181, p. 1125 (September 1973) discussed. These stable indicators have the advantage safety, since radiation exposure is not necessary is. Another advantage is the large variety of Isotope species that are achievable for use as indicators are. Those occurring in nature in any system predominant species usually have chemical equivalents lente isotope species with low occurrence or rare Isotope species used for enrichment studies are suitable. So far, the practical implementation The availability of such examinations is limited by the absence a well-practicable method for measuring the concentration tration of the enriched isotope species.

Oft wird Massenspektroskopie für die Messung derartiger sta biler Isotope verwendet, insbesondere bei biomedizinischen Anwendungen, wie es in dem oben erwähnten Aufsatz in "Scien ce" dargelegt ist. Diese Systeme können für eine Verhältnis messung sehr akkurat gemacht werden, sind dann jedoch zum großen Teil nicht in der Lage, direkte Konzentrationsmessun gen durchzuführen. Eines der Probleme bei der Massenspektro skopie besteht darin, daß manche Substanzen, beispielsweise Kohlenstoffmonoxid (CO) Massenredundanz besitzen, d.h., daß unterschiedliche vorkommende Isotope im gleichen Molekül die gleiche nominale Masse besitzen, so daß eine Auftrennung nach der Masse nicht benutzt werden kann, wodurch einige sehr nützliche Arten als Indikatorsubstanzen ausscheiden. Diese Massenspektrometer sind sehr teuer, erfordern gut ge schultes Bedienungspersonal, und die Testergebnisse lassen einige Zeit auf sich warten, da sehr viel Bearbeitung für die Probenherstellung erforderlich ist. Da die Isotopenver hältnis-Massenspektroskopie Verhältniszahlen von Arten unter schiedlicher Masse mißt, können irgendwelche störende Arten mit der gleichen Nennmasse wie die zu messende oft vorhanden sein, und diese müssen vor der Messung des Massenverhältnis ses entfernt werden. Das ist jedoch nicht immer möglich. Die Isotopenverhältnis-Massenspektrometer sind also insoweit keine Allzweckgeräte, daß sie etwa auf eine große Vielzahl von Arten anwendbar wären. Statt dessen müssen, um ausrei chende Empfindlichkeit für die Auflösung bei Arten ähnlicher Masse zu gewährleisten, die Instrumente zum Betrieb in einem ziemlich engen Abschnitt des Massenspektrums geeignet sein. Demzufolge ist das Massenspektroskopieverfahren wohl als ein Forschungswerkzeug nützlich, jedoch hindern wirtschaftliche Überlegungen eine Anwendung als breit einsetzbares klini sches Instrument, um die Notwendigkeiten der medizinischen Anwendung zu erfüllen.Mass spectroscopy is often used to measure such sta biler isotopes are used, especially in biomedical Applications as described in the article in "Scien ce "is set out. These systems can be used for a ratio measurement are made very accurately, but are then largely unable to measure direct concentration conditions. One of the problems with mass spectro Scopie is that some substances, for example Have carbon monoxide (CO) mass redundancy, i.e. that different isotopes occurring in the same molecule have the same nominal mass, so that a separation after the crowd can not be used, which causes some excrete very useful species as indicator substances. These mass spectrometers are very expensive and require good ge trained operating personnel, and leave the test results to wait for some time, because a lot of editing for sample preparation is required. Since the isotope ver Ratios Mass Spectroscopy Ratios of species among of different masses can be any disturbing species with the same nominal mass as the one to be measured is often available and these must be before measuring the mass ratio be removed. However, this is not always possible. The Isotope ratio mass spectrometers are so far no general purpose devices that they are about a large variety of species would be applicable. Instead, you have to get out appropriate sensitivity to resolution in species of similar Ensure the instruments to operate in one mass fairly narrow section of the mass spectrum may be suitable. As a result, the mass spectroscopy method is probably as one Research tool useful, but hinder economic Considerations of an application as a broadly applicable clini instrument to meet the needs of medical Application to meet.

Der Aufsatz "Determination of Carbon-13 by Infrared Spectro photometry of Carbon Monoxide" von McDowell in "Analytical Chemistry", 42, p. 1192 (1970) zeigt, daß Massenspektrome trie vermieden werden kann für die Messung des Verhältnisses ¹³CO/¹²CO in einer Probe, die reines CO zu enthalten scheint. Das relativ breite Band des Spektrometers versagt bei der Auflösung der einzelnen Isotopenlinien, erbringt jedoch eine grobe Messung des Verhältnisses. Weder ein genau es Verhältnis noch die absolute Konzentration kann durch dieses Verfahren bestimmt werden. Eine andere Infrarotmessung hat Anwendung bei der Untersuchung von Kraftfahrzeugemissio nen gefunden, jedoch wird hier keine Isotopenanreicherung be nutzt. Wie in dem Aufsatz von J. Hill u.a. "Time-Resolved Measurement of Vehicle Sulfate and Methane Emissions with Tu nable Diode Lasers" in SAE 8 00 510 (Februar 1980) beschrie ben, wird ein abstimmbarer Diodenlaser benutzt, um Absorp tionslinien von Molekülen in Abgasproben ohne Rücksicht auf Isotopenarten abzutasten. Die Probe befindet sich bei einem zu hohen Druck, um die Auflösung von Feinlinienstruktur zu erlauben, welche die einzelnen Isotopenlinien darstellen, so daß nur eine Übersichtsmessung hergestellt wird.The essay "Determination of Carbon-13 by Infrared Spectro photometry of Carbon Monoxide "from McDowell in" Analytical Chemistry ", 42, p. 1192 (1970) shows that mass spectrums trie can be avoided for measuring the ratio 13 CO / 12 CO in a sample to contain the pure CO seems. The relatively wide band of the spectrometer fails in the dissolution of the individual isotope lines however a rough measurement of the ratio. Neither exactly it can still pass through absolute concentration this procedure can be determined. Another infrared measurement has application in the investigation of motor vehicle emissions NEN found, but no isotope enrichment is here uses. As in the essay by J. Hill et al. "Time-Resolved Measurement of Vehicle Sulfate and Methane Emissions with Tu nable diode lasers "in SAE 8 00 510 (February 1980) ben, a tunable diode laser is used to Absorp lines of molecules in exhaust gas samples regardless of To sample isotope species. The sample is at one too high pressure to resolve the fine line structure allow, which represent the individual isotope lines, so that only an overview measurement is made.

Infrarotabsorptionsspektroskopie ist als nützlich für das Messen natürlich auftretender Isotopenarten bekannt. Manch mal ist der gemessene Parameter das Isotopenspektrum, d.h. die Wellenlänge der verschiedenen Absorptionslinien. Das wird von Jensen u.a. in Laser Focus, erschienen Mai 1976 ge zeigt, wo dargelegt wird, daß abstimmbare Diodenlaser be nutzt wurden, um die Spektren natürlich auftretender Uraniso tope zu identifizieren. Die Messung von Isotopenkonzentratio nen wird nicht beschrieben. In anderen Fällen ist die Mes sung der Konzentration eines Isotops wichtig, und die Meßge nauigkeit wird ausgenützt. Zum Beispiel zeigt der Aufsatz von Labrie u.a. in Applied Physics 24, p. 381 (1981) eine Ra diokohlenstoff-Datierungsmessung unter Benutzung eines ab stimmbaren Diodenlasers und einer optischen Zelle mit Mehr fachdurchgang zur Messung einer Konzentration von Kohlen stoff 14, wobei allerdings mehrere Stunden für jede Messung erforderlich sind, um die durch Radiokohlenstoff-Datierung geforderte Genauigkeit zu erreichen. Im Aufsatz wird der Schluß gezogen, daß Infrarotlaserspektroskopie für die Mes sung geringer Vorkommen anderer stabiler und radioaktiver Isotopen benutzt werden kann. Obwohl das Verfahren interes sant ist, ist die lange Meßzeit nicht für die Bedürfnisse klinischer Untersuchungen geeignet. Der Aufsatz "Isotope Ana lysis by Infrared Laser Absorption Spectroscopy" von Lehmann u.a. in Applied Physics 13, p. 153 (1977) diskutiert einen abstimmbaren PbS-Laser zur Überprüfung von isotopen-angerei chertem Kohlenstoffdioxid zur Identifizierung des Auftretens von Absorptionslinien jedes Isotops und zum Messen von Ab sorptionskoeffizienten bei unterschiedlichen Druckwerten. Es wird angeregt, daß genauere Resultate ein Teilstrahl-Doppel durchlauf-System erforderlich machen.Infrared absorption spectroscopy is useful for that Measuring naturally occurring isotope species is known. Some times the measured parameter is the isotope spectrum, i.e. the wavelength of the different absorption lines. The is used by Jensen et al. in Laser Focus, published May 1976 shows where it is stated that tunable diode lasers be were used to view the spectra of naturally occurring Uraniso identify tope. The measurement of isotope concentration NEN is not described. In other cases, the mes solution of the concentration of an isotope is important, and the meas accuracy is exploited. For example, the essay shows by Labrie and others in Applied Physics 24, p. 381 (1981) a Ra diocarbon dating measurement using an ab tunable diode laser and an optical cell with more Specialist course for measuring a concentration of coals fabric 14, although several hours for each measurement are required to date through radiocarbon dating to achieve the required accuracy. In the essay the Conclusion that infrared laser spectroscopy for the Mes solution of small deposits of other stable and radioactive Isotopes can be used. Although the procedure is of interest sant, the long measurement time is not for the needs suitable for clinical examinations. The essay "Isotope Ana lysis by Infrared Laser Absorption Spectroscopy "by Lehmann i.a. in Applied Physics 13, p. 153 (1977) discusses one tunable PbS laser for checking isotopic contamination Carbon dioxide to identify the occurrence absorption lines of each isotope and for measuring Ab sorption coefficients at different pressure values. It It is suggested that more accurate results be a partial beam double Require continuous system.

Die Anwendung von Infrarotverfahren auf Isotopenmessungen zum Erfassen stabiler Isotope in biomedizinischen Anwendun gen wird in dem zuerst erwähnten Aufsatz von Matwiyoff u.a. in Science (1973) kurz erwogen. In diesem Aufsatz ist jedoch keine Beschreibung eines bestimmten Infrarotsystems gegeben. Es wird das Verfahren des Eingebens eines mit ¹³C-gekenn zeichneten Substrates, des Ausatmens in ein evakuiertes Gefäß und des Bestimmens von überzähligem ¹³C in dem ausgeat meten Kohlenstoffdioxid mittels eines Infrarotspektrometers diskutiert. Die Schwierigkeit bei der Probenherstellung wird nicht erwähnt, und auch nicht die Genauigkeit des Verfah rens. Es ist gut bekannt, daß das relativ breite Band in jener Zeit erhältlicher Spektrometer diese für die Auftren nung von Isotopenarten nicht sehr geeignet machten. In einem anderen Abschnitt des Aufsatzes wird festgestellt, daß Infra rotverfahren zwar relativ einfache, preiswerte Instrumentie rung erfordern, daß sie jedoch hauptsächlich auf einfache Gase beschränkt seien und keine Information über den Ort der Isotope in den Molekülen schaffen, und so im Schluß den Ver fahren der kernmagnetischen Resonanz (NMR) oder der Massen spektroskopie unterlegen seien.The application of infrared methods to isotope measurements to detect stable isotopes in biomedical applications is briefly considered in the first-mentioned article by Matwiyoff et al. In Science (1973). However, this article does not describe any particular infrared system. The method of entering a ¹³ C-labeled substrate, exhaling into an evacuated vessel and determining excess ¹³ C in the exhaled carbon dioxide using an infrared spectrometer is discussed. The difficulty in sample preparation is not mentioned, nor is the accuracy of the method. It is well known that the relatively broad band of spectrometers available at that time did not make them very suitable for the isolation of isotope species. Another section of the article states that although infrared procedures require relatively simple, inexpensive instrumentation, they are mainly restricted to simple gases and do not provide any information about the location of the isotopes in the molecules, and so ultimately the process inferior to nuclear magnetic resonance (NMR) or mass spectroscopy.

Die ermutigendste Arbeit für die Anwendbarkeit der Infrarot spektroskopie bei Untersuchungen stabiler Isotope in biologi schen oder technischen Systemen ist die von Lee u.a. "Tuna ble Diode Laser Spectroscopy of Stable Isotopic Tracers - De tection and Measurement of Relative Abundance of Isotopic Carbon Monoxide", in Proceedings of the Second Internatiko nal Symposium on Synthesis and Applications of Isotopically Labeled Compounds, p. 441-446 (1986); Lee u.a. "High Resolu tion Infrared Diode Laser Spectroscopy for Isotope Analysis - Measurement of Isotopic Carbon Monoxide" in Applied Phy sics Letters 48, p. 619 (März 1986), die US-PS 46 84 805 und "The Clinical Spectrum", in Scientific American, Dezember 1987. Diese Arbeit wird von Partin in Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Band 90 (1987) zitiert. Die Arbeit zeigte, daß Infra rotspektroskopie mit Benutzung eines abstimmbaren Diodenla sers und einer Doppelwegmeßzelle, in der ein Weg einstellbar ist, sehr genaue Resultate schafft, und daß sie sehr gut für die Messung von Verhältniswerten von Isotopenarten geeignet ist, wie sie bei klinischen Untersuchungen von Patienten be nutzt werden. Das System wird angeführt als ein einfacheres, sehr viel weniger kostenaufwendiges Instrument gegenüber dem früher verwendeten Massenspektrometer, das das Umfeld von Spurenelement-Verfahrensweisen verbreitern kann. Das System benutzt eine Doppelweg-Probenzelle, in der ein Weg einstell bar ist, um gleichzeitige Messungen von zwei Isotopenarten zu gewinnen (normalerweise einem in großem Anteil natürlich auftretenden Isotop und einem in viel geringerer Konzentra tion vorhandenem Isotop, das angereichert werden kann), und das Isotopenverhältnis wird mit großer Genauigkeit gemessen. Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung dieser Arbeit.The most encouraging work for the applicability of infrared spectroscopy in the investigation of stable isotopes in biological or technical systems is that of Lee et al. "Tuna ble Diode Laser Spectroscopy of Stable Isotopic Tracers - Detection and Measurement of Relative Abundance of Isotopic Carbon Monoxide", in Proceedings of the Second International Symposium on Synthesis and Applications of Isotopically Labeled Compounds, p. 441-446 (1986); Lee et al. "High Resolution Infrared Diode Laser Spectroscopy for Isotope Analysis - Measurement of Isotopic Carbon Monoxide" in Applied Physics Letters 48, p. 619 (March 1986), U.S. Patents 4,684,805 and The Clinical Spectrum, in Scientific American, December 1987. This work is described by Partin in Mat. Res. Soc. Proc., Volume 90 (1987). The work showed that infrared spectroscopy with the use of a tunable diode laser and a double-path measuring cell, in which a path can be set, produces very precise results, and that it is very well suited for the measurement of ratio values of isotope species, as used in clinical studies of Patients are used. The system is cited as a simpler, much less expensive tool than the mass spectrometer previously used, which can broaden the environment of trace element procedures. The system uses a dual-path sample cell, in which a path can be set to obtain simultaneous measurements of two types of isotopes (usually a large proportion of naturally occurring isotope and a much lower concentration isotope that can be enriched), and the isotope ratio is measured with great accuracy. The present invention is a further development of this work.

Es ist somit ein Ziel der Erfindung, eine Verfahrensbewer tungsmethode zu schaffen unter Benutzung von Infrarotspektro skopie zur direkten Messung von Konzentrationen von isotopen angereicherten Materialien. Dabei sollen mit einem solchen Verfahren derartige Messungen ohne Bezug auf Isotopenverhält nis-Messungen geschaffen werden, und es wird angestrebt, mit einer Einwegvorrichtung zu arbeiten, so daß minimaler Auf wand bei der Probenherstellung erforderlich ist und sich rasch Ergebnisse erzielen lassen.It is therefore an object of the invention to be a process assessor creation method using infrared spectro copy for direct measurement of concentrations of isotopes enriched materials. Doing so with one Methods of such measurements without reference to the isotope ratio nis measurements are created and the aim is to use a one-way device to work so that minimal on wall is necessary in the preparation of samples and itself Get results quickly.

Im allgemeinen wird die Erfindung ausgeführt durch das Bewer tungsverfahren eines Vorgangs in einem System, welches für Isotopenanreicherung geeignetes Material enthält, wobei das System mit einer Substanz behandelt wird, bei der ein Indika torisotop angereichert ist, nach dieser Behandlung eine gas förmige Materialprobe von dem System hergestellt wird, die eine mit dem Indikatorisotop angereicherte Indikatorart ent hält, monochromatische Strahlung durch die gasförmige Probe mit der Frequenz einer Absorptionslinie für die angereicher te Art hindurchgeschickt wird und die Intensität der Spek trallinie für die angereicherte Art in der Probe erfaßt wird, um die Konzentration oder den Anreicherungswert der In dikatorart in der Probe zu bestimmen.In general, the invention is carried out by the evaluator process of a process in a system which is for Contains isotope enrichment suitable material, the System is treated with a substance in which an indica Torisotope is enriched after this treatment a gas shaped material sample is made by the system that an indicator type enriched with the indicator isotope holds monochromatic radiation through the gaseous sample with the frequency of an absorption line for the enriched te type is sent through and the intensity of the spec Tralline recorded for the enriched species in the sample is the concentration or the enrichment value of the In to determine the type of indicator in the sample.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:The invention is described below with reference to the drawing exemplified in more detail; in this shows:

Fig. 1 und 2 graphische Darstellungen mit unterschiedli chem Vertikalmaßstab von Spektrallinien von Kohlenstoffmonoxid in menschlichem Atem, zur Darstellung der beim erfindungs gemäßen Verfahren benutzten Technologie, Fig. 1 and 2 are graphs showing differing chem vertical scale of spectral lines of carbon monoxide in human breath to show the technology used in fiction, modern methods

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vor richtung zur Ausführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens, und Fig. 3 is a schematic representation of an on device for performing the inventive method, and

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Linienin tensitäten von Isotopenarten in einem hoch aufgelösten Spektrum. Fig. 4 is a graphical representation of line intensities of isotope species in a high-resolution spectrum.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird hauptsächlich anhand von biomedizinischen Anwendungen beschrieben, obwohl auch Anwen dungsuntersuchungen bei industrieller Verfahrenssteuerung oder bei technischen Untersuchungen ins Blickfeld des Benut zers kommen, der mit der Erfindung vertraut wird. Der Erfolg der Anwendungen hängt von der Herstellung von Messungen mit ausreichender Genauigkeit ab, um die Bedürfnisse der Anwen dung mit relativ preiswerter Ausrüstung zu erfüllen. Es ist nachgewiesen worden, daß ein Einweg-Infrarot-Spektralinstru ment mit empfindlicher Erfassung Signale erzeugen kann mit einem ausgezeichneten Signal/Rausch-Verhältnis, die zur Ana lyse von Isotopenarten sehr geringen Vorkommens im menschli chen Atem geeignet sind. Zwei Spektroskopieverfahren werden hier zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor gestellt, wobei ein Verfahren besonders geeignet für die ge naue Erfassung von Isotopenarten geringer Konzentration ist, während das andere Verfahren einfacher ist und für höhere Konzentrationen bevorzugt wird. The method according to the invention is mainly based on biomedical applications, although also described research into industrial process control or in the field of view of the user during technical examinations zers come who is familiar with the invention. The success The application depends on the making of measurements sufficient accuracy to meet the needs of users with relatively inexpensive equipment. It is it has been demonstrated that a disposable infrared spectral instru with sensitive detection can generate signals with an excellent signal-to-noise ratio, which leads to the Ana lysis of very little isotope species in human beings Chen breath are suitable. Two spectroscopic methods are used here for use in the method according to the invention provided, a method particularly suitable for the ge accurate detection of isotope species of low concentration, while the other procedure is simpler and for higher ones Concentrations is preferred.

Ein Verfahren benutzt die Erfassung der zweiten Harmoni- schen. Es ist gut bekannt und braucht im einzelnen nicht er läutert zu werden. Weitere Informationen werden in dem Auf satz von Reid u.a. "Second-Harmonic Detection with Tunable Diode Lasers - Comparison of Experiment and Theory" in Appl. Phys., B.26, p.203-210 (1981) gefunden, der hier ausdrück lich angeführt wird. Fig. 1 und 2, die sich nur darin unter scheiden, daß in Fig. 2 der Vertikalmaßstab stark gedehnt ist, zeigen eine Kurve der Erfassung der zweiten Harmoni schen zur Darstellung der Absorptionslinien bei einem natür lichen Isotopenvorkommen von Kohlenstoff 12 und Kohlenstoff 13 in CO. Die Spitze ¹³C¹⁶O stellt eine Konzentration von eins zu zehn Teilchen pro hundert Millionen dar. Die Linien wurden bei einer menschlichen Atemprobe von einem Patienten gewonnen, wobei Wasserdampf entfernt wurde, jedoch sonst keine Bearbeitung stattfand. Die Probe wurde bei einem Druck von 3200 Pa (24 torr) gehalten und wurde durch eine Weglänge von 20 m mit Strahlung von einem abstimmbaren Diodenlaser ab getastet. Die Linienspitze wird auf die Konzentration der ge messenen Art durch eine Arbeitskurve bezogen, die durch Ei chung des Instrumentes unter Benutzung von Standardproben be kannter Konzentration erzielt wurde. Dieses elegante Verfah ren eignet sich außerordentlich gut für die Messung von sehr niedrigen Konzentrationen, jedoch wird ein einfacheres, di rekteres Verfahren nachher beschrieben, welches dann benutzt wird, wenn größere Konzentrationwerte zu messen sind. In allen Fällen wird die Messung von Artenverhältnissen nicht erforderlich. Jede der beiden Maßnahmen benutzt grundlegend die gleiche spektroskopische Instrumentierung.One method uses the acquisition of the second harmonic. It is well known and does not need to be explained in detail. Further information can be found in Reid's article including "Second-Harmonic Detection with Tunable Diode Lasers - Comparison of Experiment and Theory" in Appl. Phys., B.26, p.203-210 (1981), which is explicitly mentioned here. Fig. 1 and 2, which differ only in differing that in Fig. 2, the vertical scale is greatly expanded to show a graph of the detection of the second harmonization rule for representation of the absorption lines at a natuer union isotopic occurrence of carbon 12 and carbon 13 in CO . The tip ¹³ C ¹⁶ O represents a concentration of one in ten particles per hundred million. The lines were obtained from a patient in a human breath sample, whereby water vapor was removed, but otherwise no processing took place. The sample was held at 3200 Pa (24 torr) and was scanned through a 20 m path with radiation from a tunable diode laser. The line tip is related to the concentration of the measured species by means of a working curve which was achieved by calibrating the instrument using standard samples of known concentration. This elegant method is extremely well suited for the measurement of very low concentrations, however a simpler, more direct method is described afterwards which is used when larger concentration values have to be measured. In all cases, the measurement of species relationships is not necessary. Each of the two measures basically uses the same spectroscopic instrumentation.

Eine typische Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Die Vorrichtung enthält einen ab stimmbaren Diodenlaser 10, ein Netzteil für den Laser 10 und eine Temperatursteuerung 14. Der Laser ist üblicherweise vom Bleisalztyp nach US-PS 43 50 990 und 41 86 355 (Lo) sowie 45 77 322 und 46 08 694 (Partin), es können jedoch auch GaInAsSb-Typen verwendet werden. Derartige Laser werden da durch abgestimmt, daß die Betriebstemperatur geändert wird und sind zum Betrieb im Wellenlängenbereich von 2,5 bis 30 µm erhältlich. Der Laser kann über ein schmales Band von etwa 0,5 bis 3 cm^-1 mit einer Rate von 500 Zyklen/s gewob belt werden. Der Laser kann auch abgestimmt werden, um eine voreingestellte Wellenlänge ohne Wobblung zu emittieren, um insbesondere beispielsweise eine Absorptionsspitze anzusteu ern. Alternativ erlaubt eine Abtastung oder Wobblung eine Messung der gesamten Absorptionskurve bezogen auf eine einzi ge im einzelnen zu messende Linie. Durch Veränderung des In jektionsstromes können die Betriebsparameter des Lasersyste mes für eine Vielzahl von Isotopen und Molekülen eingestellt werden. Irgendein infrarot-aktives Molekül mit einem passen den Spektrum kann mit diesem System untersucht werden. Das System erweist sich deshalb als relativ flexibel und nicht nur auf eine einzige Isotopenart ausgerichtet. Die Spektral linien der Isotopen werden gut aufgelöst, so daß irgendeine Hintergrundstörung beseitigt werden kann, wie sie beispiels weise bei der üblichen Massenspektroskopie angetroffen wird.A typical device for carrying out this method is shown in FIG. 3. The device contains a tunable diode laser 10 , a power supply for the laser 10 and a temperature control 14 . The laser is usually of the lead salt type according to US Pat. Nos. 43 50 990 and 41 86 355 (Lo) and 45 77 322 and 46 08 694 (Partin), but GaInAsSb types can also be used. Such lasers are tuned by changing the operating temperature and are available for operation in the wavelength range from 2.5 to 30 microns. The laser can be woven over a narrow band of about 0.5 to 3 cm ^-1 at a rate of 500 cycles / s. The laser can also be tuned to emit a preset wavelength without wobble, in particular for example to control an absorption peak. Alternatively, a scan or wobble allows the entire absorption curve to be measured with reference to a single line to be measured in detail. By changing the injection current, the operating parameters of the laser system can be set for a large number of isotopes and molecules. Any infrared active molecule with a suitable spectrum can be examined with this system. The system therefore proves to be relatively flexible and is not aimed at a single type of isotope. The spectral lines of the isotopes are well resolved, so that any background disturbance can be eliminated, such as is found in conventional mass spectroscopy.

Die erwähnten GaInAsSb-Laser befinden sich in einer Klasse von Diodenlasern mit kürzerer Wellenlänge, die aus III-V-Ver bindungen bestehen, in welchen einige der folgenden Elemente enthalten sind: Al, Ga, In, P, As und Sb, wie es in dem Auf satz von Caneau u.a. "cw-operation of GaInAsSb/AlGaAsSb-la sers up to 190 K" in Appl. Phys. Lett. 49, p. 55 (1986) be schrieben ist. Diese Laser können nicht bei den Grundfrequen zen für Vibration oder Rotation emittieren, sondern werden in Kombinations- oder Übertonbändern zusammen mit empfindli cheren Erfassungsschematen für die Analyse stabiler Isotope benutzt. Die Laser kürzerer Wellenlängen arbeiten bei rela tiv hohen Temperaturen der Wärmesenke und mit Infrarotdetek toren für kürzere Wellenlängen, wodurch die Verwendung von billigeren Kühlern wie thermoelektrischen Kühlern ermöglicht wird oder überhaupt keine Kühlung unter Raumtemperatur erfor derlich wird.The GaInAsSb lasers mentioned are in one class of diode lasers with a shorter wavelength, which from III-V-Ver ties exist in which some of the following elements are included: Al, Ga, In, P, As and Sb as it is in the Auf set by Caneau et al. "cw operation of GaInAsSb / AlGaAsSb-la sers up to 190 K "in Appl. Phys. Lett. 49, p. 55 (1986) be is written. These lasers cannot operate at the fundamental frequencies emit zen for vibration or rotation, but will in combination or overtone tapes together with sensitive acquisition schemes for the analysis of stable isotopes used. The lasers of shorter wavelengths work at rela tiv high temperatures of the heat sink and with infrared detector gates for shorter wavelengths, which makes the use of allows cheaper coolers such as thermoelectric coolers cooling or no cooling at room temperature is required becomes such.

Eine weitere Laserquelle ist ein band-ausgerichteter Übergit terlaser (band-aligned super-lattice laser), der sich zur Herstellung für Raumtemperaturbetrieb eignet. Ein solcher Laser wird beschrieben in dem Aufsatz von Yuh u.a. "Novel in frared band-aligned superlattice laser" in Appl. Phys. Lett., 41, p.1404 (1987).Another laser source is a band-aligned supergit terlaser (band-aligned super-lattice laser), which is used for Production suitable for room temperature operation. Such a Laser is described in the essay by Yuh et al. "Novel in frared band-aligned superlattice laser "in Appl. Phys. Lett., 41, p.1404 (1987).

Die Laserstrahlung tritt durch einen Zerhacker 16 und ein Linsensystem 18 in ein Gitterspektrometer 20 ein, welches einen einzigen optischen Modus durchläßt. Der Laser wird so abgestimmt, daß dieser Modus die Absorptionslinie des zu mes senden Isotopen-Moleküls überspannt. Die Strahlung tritt dann durch eine Zelle 22, welche das Probengas enthält. Ein Detektor 28 erfaßt die Strahlung, die aus der Zelle 22 aus tritt, und ein Signalprozessor 30 bearbeitet die Detektorsig nale und schafft ein Ausgangssignal für die Anzeige 32. Bei der Ausführung des Verfahrens der Erfassung der zweiten Har monischen kann der Zerhacker weggelassen werden, und der In jektionsstrom wird verändert, um die Strahlung zu modulie ren. Zusätzlich wird der Signalprozessor so ausgerüstet, daß er das Signal entsprechend der Erfassung der zweiten Harmoni schen analysiert. Um das erfindungsgemäße Verfahren auszufüh ren, sind einige Änderungen der grundsätzlichen Ausrüstung möglich, die der Benutzer treffen wird. Beispielsweise wird das geringe Rauschen auf der Grundlinie in Fig. 2 in erster Linie durch optisches Rauschen hervorgerufen, das in der Bre chungsoptik entsteht. Diese Rauschquelle kann dadurch besei tigt werden, daß statt der Linsen achsenversetzte Parabol spiegel verwendet werden. Dann können sogar noch geringere Konzentrationen einer Isotopenart ohne Störung durch Rau schen gemessen werden. Bei Einzelmodusbetrieb kann auch das Gitterspektrometer umgangen werden.The laser radiation enters through a chopper 16 and a lens system 18 into a grating spectrometer 20 which transmits a single optical mode. The laser is tuned so that this mode spans the absorption line of the isotope molecule to be measured. The radiation then passes through a cell 22 which contains the sample gas. A detector 28 detects the radiation emerging from the cell 22 and a signal processor 30 processes the detector signals and provides an output signal for the display 32nd In carrying out the second harmonic detection method, the chopper can be omitted and the injection current is changed to modulate the radiation. In addition, the signal processor is equipped to analyze the signal according to the detection of the second harmonic . In order to carry out the method according to the invention, some changes to the basic equipment that the user will take are possible. For example, the low noise on the baseline in FIG. 2 is primarily caused by optical noise that arises in the refractive optics. This source of noise can be eliminated by using axially offset parabolic mirrors instead of the lenses. Then even lower concentrations of an isotope species can be measured without noise interference. The grating spectrometer can also be bypassed in single mode operation.

Biologische oder technische Untersuchungen schließen bei spielsweise oft die Messung von Material ein, das durch ein Lebewesen oder ein System hindurchtritt oder einem Vorgang unterzogen wird, der eine chemische Änderung des Materials herbeiführt. Erfindungsgemäß kann durch Anreichern des Mate rials mit einem stabilen Isotop eines Molekülbestandteils des Materials die Menge des Materials, die zu einem anderen Teil des Systems hindurchtritt oder sich einer chemischen oder biologischen Änderung unterzieht nach der absoluten Kon zentration in einer Probe gemessen werden, die von dem System oder dem Lebewesen genommen wird. Die Messung wird an einer einzigen Absorptionslinie in den Spektren der Indika tor-Isotop-Arten durchgeführt. Eine derartige Linie wird aus einem Bereich ausgewählt, der nicht durch eine andere Art ge stört ist, und die Probe braucht keine andere Vorbereitung als das Entfernen von Wasserdampf und das Aufrechterhalten eines niedrigen Druckes, um eine durch Druck bedingte Ver breiterung der Spektrallinien auszuscheiden. Es ist nicht nötig, wie es bei Isotopenverhältnismessung mit Massenspek troskopie der Fall ist, das Verhältnis der angereicherten Substanz zu einer anderen Substanz zu messen. Stattdessen wird die Konzentration direkt aus der Strahlungsintensität an der Spektrallinie gemessen zusammen mit der Messung der einfallenden Strahlungsintensität. Mögliche Fehler bei der Ab leitung von Konzentrationswerten aus radiometrischen Verfah ren werden vermieden.Biological or technical studies are included for example, often the measurement of material that is caused by a Living being or a system passes through or an operation undergoes a chemical change in the material brings about. According to the invention, by enriching the mate rials with a stable isotope of a molecular component of the material the amount of the material leading to another Part of the system passes through or becomes chemical or undergoes biological change according to the absolute con concentration in a sample can be measured by the System or the living being is taken. The measurement is on a single absorption line in the spectra of the indica tor isotope species performed. Such a line is made selected an area that is not ge is disturbed, and the sample does not need any other preparation than removing water vapor and maintaining it a low pressure to obtain a pressure related Ver to widen the spectral lines. It is not necessary, as is the case with isotope ratio measurement with mass spec The toposcopy is the ratio of the enriched Measure substance to another substance. Instead becomes the concentration directly from the radiation intensity measured on the spectral line together with the measurement of the incident radiation intensity. Possible errors in the Ab Management of concentration values from radiometric processes be avoided.

Bei der biomedizinischen Untersuchung kann einem Lebewesen eine mit Isotopen angereicherte oder Indikator-Substanz ein gegeben werden, und nachdem diese Substanz einem physiologi schen Vorgang unterzogen wurde, wird sie in einem Gewebe ab gelagert oder ausgeschieden. Sehr oft schließen derartige Un tersuchungen Indikatoren ein, die im Atem in Kohlenstoffdio xid, Kohlenstoffmonoxid, Ammoniak oder Wasser gewandelt werden. Dann wird eine Atemprobe genommen durch Sammeln einer von dem Lebewesen ausgeatmeten Atemprobe. Der Wasser dampf wird dann aus der Probe entfernt (falls nicht der Was serdampf selbst untersucht wird), und die Probe in eine Pro benzelle mit einem niedrigen Druck von beispielsweise 3200 Pa (24 torr) eingeführt. Die Strahlung mit der Frequenz einer Absorptionslinie der zu untersuchenden Indika tor-Isotop-Art wird durch die Zelle hindurchgeschickt und ihre Intensität I wird nach dem Durchtritt durch die Zelle gemessen. Um den absoluten Konzentrationswert zu bestimmen, ist ein Maß der einfallenden Strahlungsintensität I ₀ nötig. Dieser Wert wird dadurch erhalten, daß die Zelle evakuiert und die Intensität der durchgelassenen Strahlung bei der gleichen Frequenz nach dem Durchtritt durch die evakuierte Zelle gemessen wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, besteht ein anderes Verfahren zur Erzielung der einfallenden Strahlungs intensität I ₀ darin, daß die Strahlungsfrequenz auf einen Wert f ₀ gerade neben der Linie abgestimmt wird, d.h. in der Nähe der Absorptionslinie, jedoch nicht mehr der Absorption durch diese Linie unterworfen. Die Konzentration der Indika torart wird dann aus dem Beer-Lambert′schen Gesetz I = I ₀e^-apl bestimmt, wobei p der Partialdruck des Isotopenmole küls in torr, 1 die Weglänge in cm und a der spektrale Ab sorptionskoeffizient des Isotopenmoleküls ist. Bei Atempro ben ist die isotopen-angereicherte Substanz oft mit Kohlen stoff 13, Sauerstoff 18 oder Stickstoff 15 angereichert, und die sich ergebenden Indikatorarten sind normalerweise Kohlen stoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Wasser oder Ammoniak. Damit sind zwei Konzentrationsmeßverfahren möglich ohne Bezug auf andere Isotopenarten. Jede wird verwendet in Abhängigkeit nach der zu untersuchenden physiologischen Funktion.In biomedical examination, an animal can be given an isotope-enriched or indicator substance, and after this substance has undergone a physiological process, it is deposited or excreted in a tissue. Such studies very often include indicators that are converted into carbon dioxide, carbon monoxide, ammonia or water in the breath. A breath sample is then taken by collecting a breath sample breathed out by the living being. The water vapor is then removed from the sample (unless the water vapor itself is examined) and the sample is introduced into a sample cell at a low pressure of, for example, 3200 Pa (24 torr). The radiation with the frequency of an absorption line of the indicator isotope species to be examined is sent through the cell and its intensity I is measured after it has passed through the cell. In order to determine the absolute concentration value, a measure of the incident radiation intensity I _{0 is} necessary. This value is obtained by evacuating the cell and measuring the intensity of the transmitted radiation at the same frequency after passing through the evacuated cell. As shown in Fig. 4, another method for achieving the incident radiation intensity I ₀ is that the radiation frequency is tuned to a value f ₀ just next to the line, ie near the absorption line, but no longer the absorption by this Line subjected. The concentration of the indicator species is then determined from Beer-Lambert's law I = I ₀ e ^-apl , where p is the partial pressure of the isotope molecule in torr, 1 is the path length in cm and a is the spectral absorption coefficient of the isotope molecule. In breath samples, the isotope-enriched substance is often enriched with carbon 13, oxygen 18 or nitrogen 15, and the resulting types of indicators are usually carbon dioxide, carbon monoxide, water or ammonia. This means that two concentration measurement methods are possible without reference to other isotope types. Each is used depending on the physiological function to be examined.

Wie in US-PS 46 84 805 beschrieben, werden bei einigen Unter suchungen unter Benutzung von CO mit Sauerstoff 18 markier tes Ozon (¹⁸O₃) oder Stickstoffdioxid (N¹⁸O₂) eingegeben und der in den Geweben abgeschiedenen Indikator bestimmt, indem eine Gasprobe vorbereitet wird, welche CO aus dem Gewebe ent hält, das Verhältnis C¹⁸O/C¹⁶O gemessen und dann die Verhält nisanreicherung in der Probe bestimmt wird. Die vorliegende Erfindung läßt eine direkte Messung der C¹⁸O-Konzentration ohne Bezug auf eine C¹⁶O-Messung zu. Die gasförmige Probe wird bei niedrigem Druck in die Probenzelle eingeleitet. Dann wird ein Konzentrationsmeßverfahren benutzt, um ein di rektes Maß der Indikatorkonzentration in der Probe zu erhal ten.As described in US Pat. No. 4,684,805, in some investigations using CO, 18 oxygen-labeled ozone ( ¹⁸ O ₃ ) or nitrogen dioxide (N ¹⁸ O ₂ ) are entered and the indicator deposited in the tissues is determined by a Gas sample is prepared, which contains CO from the tissue, the ratio C ¹⁸ O / C ¹⁶ O measured and then the ratio enrichment in the sample is determined. The present invention allows a direct measurement of the C ¹⁸ O concentration without reference to a C ¹⁶ O measurement. The gaseous sample is introduced into the sample cell at low pressure. A concentration measurement procedure is then used to obtain a direct measure of the indicator concentration in the sample.

Der gut bekannte Glukose-Toleranztest wird normalerweise so ausgeführt, daß eine Reihe von Blutproben genommen wird nach Einnahme einer Glukosemenge, und dann die Blutproben ana lysiert werden, um Resultate im Zeitablauf zu schaffen. Diese Erfindung erlaubt einen einfacheren Testvorgang, ins besondere vom Gesichtspunkt des zu untersuchenden Patienten aus, und ergibt fast sofort Resultate. Die dem Patienten ein gegebene Glukose ist mit Kohlenstoff 13 indiziert. Der Atem des Patienten wird anfangs gesammelt, um eine Vergleichspro be zu erhalten, und dann nach der oralen Eingabe der markier ten Glukose periodisch abgenommen. Die markierte Glukose ist ein Vorläufer für ausgeatmetes Kohlenstoffdioxid, so daß die Proben zur Bestimmung der Kohlenstoff 13-Isotopenart im Atem gemessen werden. Wasser wird aus jeder Probe normaler weise durch Ausfrieren oder durch eine Wasserfalle entfernt, und dann die absolute Konzentration des gekennzeichneten CO₂ in wenigen Minuten gemessen. Die Konzentrationen der Proben zeigen das Profil der physiologischen Bearbeitung der Gluko se, und diese ist unabhängig von der Anwesenheit von CO₂ im Atem, das von anderen Quellen stammt. Die Anreicherung jeder Probe wird durch einfachen Vergleich mit der Referenzprobe bestimmt. The well-known glucose tolerance test is usually performed by taking a series of blood samples after taking an amount of glucose and then analyzing the blood samples to provide results over time. This invention allows a simpler test procedure, particularly from the point of view of the patient to be examined, and gives results almost immediately. The glucose given to the patient is indicated with carbon 13. The patient's breath is initially collected to obtain a comparative sample and then periodically withdrawn after oral administration of the labeled glucose. The labeled glucose is a precursor to exhaled carbon dioxide, so the samples are measured to determine the type of carbon 13 isotope in the breath. Water is normally removed from each sample by freezing or by a water trap, and then the absolute concentration of the labeled CO _{2 is} measured in a few minutes. The concentrations of the samples show the profile of the physiological processing of the glucose, and this is independent of the presence of CO ₂ in the breath, which comes from other sources. The enrichment of each sample is determined by simple comparison with the reference sample.

Es ist so zu sehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Untersuchung eines Vorganges möglich macht durch die Verwen dung stabiler Indikatorisotope durch direkte Messung der Kon zentration der Isotopenart unabhängig von anderen Arten in der Probe. Das Verfahren verwendet vorteilhafterweise bekann te Vorrichtungen, die relativ wenig kostenaufwendig sind, so daß die klinische Anwendung des Verfahrens in der gesamten medizinischen Welt möglich ist, obwohl auch industrielle An wendungen praktisch durchführbar sind. Bei dem Verfahren ist nur eine minimale Probenvorbereitung erforderlich, insbeson dere dann, wenn eine Gasprobe entnehmbar ist, und die Resulta te können sehr rasch erhalten werden. Zusätzlich sind bei physiologischen Anwendungen die Untersuchungen in den mei sten Fällen ohne Eingriff durchführbar.It can be seen that the inventive method Investigation of a process made possible by the use stable indicator isotopes by direct measurement of the con concentration of the isotope species independent of other species in the sample. The method used advantageously known te devices that are relatively inexpensive, so that the clinical application of the procedure throughout medical world is possible, although also industrial are practicable. In the process is only minimal sample preparation required, in particular this is the case when a gas sample can be taken, and the result te can be obtained very quickly. In addition, at physiological applications the studies in the mei Most cases can be carried out without intervention.

Claims

1. A method of evaluating a process in a system containing material suitable for isotope enrichment, comprising the steps: the system is treated with a substance that is enriched with an indicator isotope, after this treatment a gaseous sample of the material from the System made containing an indicator isotope-enriched indicator type and then the gaseous sample is analyzed to determine the amount of indicator isotope present, characterized in that in the method the gaseous sample is maintained at a pressure at which a distinction is made between an absorption line of the indicator type and the absorption lines of associated isotope types, it can be seen that monochromatic radiation is passed through the gaseous sample at the frequency of an absorption line of the enriched type and that the intensity of a spectral line for the enriched type is detected in the sample in order to measure the enrichment to determine the type of indicator in the sample.

2. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 1, characterized in that the level incident radiation is determined by passing of radiation through the sample with a radiation fre quenz, which is just next to the absorption line, and Detect the incident intensity, and that the streak hedging value from the relative detected intensities is true.

3. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment, according to claim 1, characterized in that a ref limit value for the intensity is determined by detection the radiation in the absence of an absorbent sample, and that the enrichment value from the ratio of the he intensities is calculated.

4. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 1, characterized in that the Passing the radiation frequency is modulated and the Radiation frequency over the absorption line of the angerei is carried away and that when capturing the Harmonic of the transmitted radiation is detected.

5. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 1, characterized in that in the Ver drive a reference gas before the enrichment treatment sample of material is produced that is not specified enriched amount of the indicator type contains that the through direct and capture is executed to a reference spec derive trallin intensity for the indicator type, and that the enrichment value is the difference between the Reference spectral line intensity and the enriched Spectral line intensity is determined.

6. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 1, characterized in that a lot number of enriched samples at different times ten or taken in different places, and that the enrichment values are determined to change against the enrichment quantities.

7. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 1, characterized in that the method ren is a physiological function in one To assess living beings by means of a stable indicator isotope, and that the living being has a sub-enriched with isotopes punch is entered, the physiological function is subjected, and wherein the isotope optionally in Exhaled in the form of a gas enriched with isotopes is that after this treatment a breath test of the Living being is collected that the gas sample at a Pressure is maintained which is sufficiently low to the Making a distinction between an absorbent tion line of the enriched species and absorption lines to allow associated isotope species that the mono chromatic radiation through the breath sample with the Fre through an absorption line of the enriched type is left and that the intensity of the associated spec Tralline of the enriched kind as a measure of the conc tration of the enriched species is detected in the sample.

8. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment, according to claim 1, characterized in that the method ren a method for evaluating a physiological Function in a living being through a stable indicator isotope and that the living being has one with isotopes richer substance is entered, the physiological is subject to function, the isotope being indicated enriched species deposited in a biological substance is that after this treatment from the substance a gaseous sample is produced, one with the indi Katorisotope enriched species contains that the gaseous Sample is kept at a sufficiently low pressure, to make a distinction between an Ab sorption line of the enriched type and the absorption lines of associated isotope species allow that the mono chromatic radiation through the sample with the frequency through an absorption line of the enriched type sen and that the intensity of the associated spectral line is detected.

9. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 8, characterized in that the stable Indicator isotope carbon 13 and that the enriched Kind in the gaseous sample with carbon 13 added is carbon dioxide.

10. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 8, characterized in that the stable Indicator isotope occurs in a small proportion Isotope of carbon or oxygen, and that the Enriched species in the gaseous sample carbon is monoxide.

11. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 8, characterized in that the stable Indicator isotope oxygen is 18 and that the angere Enriched species in the gaseous sample with oxygen 18 is enriched water vapor.

12. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 8, characterized in that the stable Indicator isotope is nitrogen 15 and that the angere Enriched species in the gaseous sample with nitrogen 15 is enriched ammonia.

13. procedure for evaluating an operation in a system, contains the material suitable for isotope enrichment according to claim 1, characterized in that the method Ren a method for evaluating a physiological Vor ganges in a living being by infrared spectral analysis is an enriched species and that one with an indi katorisotope-enriched substance is prepared where the indicator isotope is a precursor of one to be measured Enriched isotope species is that a first gaseous ge sample is prepared by the living being that Infra red radiation through the gaseous sample with the frequency an absorption line of the isotope species to be measured is sent that the intensity of the result the spectral line is detected to the concentration of the Isotope type of the sample to measure that the living being with the isotope-enriched substance is treated and then a second gaseous sample from the living being is that the transmission of radiation and detecting the intensity again on the second sample is fetched and that the measured concentration of Iso tops in the first and second gaseous samples is compared to thereby measure the impact of the physiolo to the enriched substance openable.