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

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 (1)

1. 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