光谱测定同位素气体的仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种光谱学测定同位素气体的仪器，它适合于通过将气体试样导入样品池，然后于对每种气体成分合适的波长下测定通过气体试样的透射光的强度，并且处理光强度数据来测定气体试样中各气体成分的浓度，其特征是气体注射装置，其吸入气体试样，然后以恒定速度用机械方式推动气体试样将气体试样注入样品池。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及根据同位素光吸收特征的不同，测定同位素气体浓度的光谱学仪器。
技术介绍
同位素分析可在医学上用于诊断疾病，当用含同位素的药物给药后，通过测定同位素浓度或浓度比的变化可以确定活体的代谢功能。另一方面，同位素分析还用于研究植物的光合作用和代谢以及在地球化学方面用于生态学追踪。众所周知胃溃疡和胃炎是由称为幽门螺旋菌(HP)的细菌及紧张引起的。假如患者胃里有HP，则用抗菌素或类似物对病人给药以杀灭细菌进行治疗。因此必须检查患者是否带有HP。HP具有很强的脲素酶活性，它能将脲素分解成二氧化碳和氨。碳有质量数为12，13，和14的同位素，其中，质量数为13的13C因为其是非放射性的并且稳定很容易操作。假如用同位素13C标记的脲素对患者给药后在患者呼出的气体中13CO2(最终代谢产物)的浓度或13CO2/12CO2的浓度比能够成功地被测定，则能确定HP的存在。但是天然存在的CO2中13CO2/12CO2的浓度比是1∶100，因此很难高精确度地测定患者呼气中的浓度比。通过红外光谱测定13CO2/12CO2浓度比的方法是公知方法(见JP昭61-42219B2和JP昭61-42220B2)。在JP昭61-42220B2所公开的方法中，分别装备长程和短程的两个样品池，每个样品池的程长可以调节，以便使一个样品池中13CO2的光吸收等于另一池中12CO2的光吸收。将透过两个样品池的光束导入分光装置，于每种气体的最高敏感度的波长下测定光强度。按照这种方法，对于天然存在的二氧化碳中的13CO2/12CO2的浓度比，光吸收比可以调节到“1”。假如浓度比改变了，光吸收比也随着浓度比变化的数量变化。因此能通过测定光吸收比的变化测定浓度比的变化。(A)在上述通常的红外光谱方法中，盛气体样品的袋子连接到光谱仪的一预定的导管上，气样用手工挤压袋子的方法通过上述导管被导入样品池。但是因为同位素气体分析是对微量存在的13CO2吸收进行测定，即使是极小的扰动也会严重降低测定的精确性。手动挤压袋子不能使气样以恒定的流速通过样品池。这将使气样在样品池中不能均匀的流动，引起气体样品局部的温度变化及偶然的浓度改变，因之使光检测信号起伏。气样的流动速度可以通过使用泵并结合流速计控制达到恒定，但不能保证精确地控制流速，这是因为含气样的袋子的容量很小，流速也很慢。另外，虽然可以采用被称为质量流速计的电子流速控制的仪器，可以改进流速的控制，但结果使仪器复杂化，增加了成本。(B)在JP昭61-42220B2所述方法中，样品池长度被减少了，因此无池空间用空气填充，空气的空间防碍高精确度的测定，假如光源和样品池之间以及样品池和光接受器之间的长度增加，就不能进行高精确度的测定。更具体地说，因为在同位素气体测定中对于微量13CO2的吸收进行测定，极小的外界干挠都会减低测定的准确性。只有百分之几的12CO2和痕量的13CO2存在于上述空气的空间及光源和样品池以及样品池和光接受器之间的空间，13CO2的光谱部分地叠加在12CO2光谱上，假如使用滤光片，其带通宽度会影响测定。因此12CO2的存在间接地影响13CO2吸收的测定；空间中痕量的13CO2直接影响样品池中13CO2吸收的测定。为了消除存在于光路中的CO2的影响，建议了下述的仪器(见JP平3-31218B2)，该仪器是将光源，样品池，参比池，干涉滤光片，检测器等器件放在一密封箱中，密封箱通过导管和循环泵连接一装有CO2吸收剂的柱子，循环泵用以循环密封箱中的空气，填CO2吸收剂的柱子用以从密封箱中的空气中除去CO2。上述文献公开的仪器可以除掉对测定有不利影响的CO2，但是需要有填充了CO2吸收剂的柱子，导管以及容纳每个器件的大的密封箱，造成设备庞大。另外组装仪器需要费力的劳动，例如密封大的箱体。而且，空气在密封箱内不均匀的流动能引起局部温度变化及偶然的浓度变化，因之使光检测信号波动。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种光谱学测定同位素气体的装置，其结构简单，能够以恒定的流速导入含有许多气体成分的气体试样，以便进行光谱学测定。为达到上述目的，本专利技术提供了光谱学测定同位素气体的仪器，它包括吸入气体样品，然后通过以恒定的流速机械地推出气体试样，将气体试样导入样品池的气体注入装置。在此仪器中，气体样品以恒定的流速注入到样品池中，因此，气体样品在样品池内均匀地流动，就能更准确地测定浓度，能得到不受干扰的准确的光检测信号。作为机械地以恒定流速将气体样品推出的气体注入装置，合适的装置包括活塞和机筒，以及能以恒定的速度移动机筒。本专利技术的另一方面是光谱学测定同位素气体的仪器，还包括维持温度的装置，维持接收导入气体样品的样品池于恒定的温度。由于样品池中的温度维持恒定，气体样品的温度能够保持均匀，因此能得到不受干扰的准确的光检测信号。为达到上述目的，本专利技术提供了光谱学测定同位素气体的另一仪器，它包括接收导入的气体样品的样品池，它位于光源和光接受器之间光路的中部，参比池位于没有样品池的光路部分，并且用对测定波长无吸收的参比气填充。当测量容器不使用参比池，并且填充含与气体样品同样的气体成分的空气时，由于测量容器中含有气体成分，会产生不利的测定结果。但是使用上述装置，参比池用在测定波长下无吸收的参比气填充，并且位于光路中，因此消除了光学上的不利影响，能够更准确地进行浓度测定。本专利技术光谱学测定同位素气体的另一仪器包括两个接收导入气体样品的长度不同的样品池，每个平行排布在光源和光接受器之间的光路上，参比池位于较短的样品池和光接受器之间，或者位于较短的样品池和光源之间，并且用在测定波长下无吸收的参比气填充。由于样品池长度不同，在较短的样品池和光接受器之间，或者在较短的样品池和光源之间有大量的空间，以及含于气体样品中相同类型的气体成分存在于该空间，对光学测定有不利的影响。通过在该空间设置用在测定波长下无吸收的参比气填充的参比池，可以保证更准确地进行浓度测定。本专利技术的另一方面，上述光谱学测定同位素气体的仪器还包括使气体流动的装置，它使参比气以恒定的流速恒定地通过参比池。使参比气通过参比池是基于以下的考虑，假如参比池用填充于其中的参比气封闭，参比气会从参比池的连接处漏掉，并被外面的空气代替，进入参比池的空气含有和气体样品相同的气体成分，对光学测定会产生不利的影响。而且以恒定流速流动的参比气在参比池中并不产生非均匀性的气流，因而光检测信号不波动。使气体流动的装置可以包括例如从气体容器中导入参比气的阀门，导管和流量计。本专利技术的另一方面，上述光谱学测定同位素气体的仪器还包括维持温度的装置，维持接收导入气体样品的样品池和参比池于恒定的温度。由于样品池和参比池的温度保持了恒定，消除了气体样品和参比气之间的温度差，气体样品和参比气之间的热条件是平衡的，所以能准确地测定吸收。本专利技术的上述和其它目的及特征从以下说明并参考附图能被更清楚地说明。附图说明下文中12CO2的浓度称为“12Conc”，13CO2的浓度称为“13Conc”，12CO2的吸收称为“12Abs”，13CO2的吸收称为“13Abs”。图1是将浓度12Conc2和浓度比13Conc/12Conc分别作横坐标和纵坐标绘图。使用矫正曲线确定浓度12Conc和浓度比13Conc/12Conc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱学测定同位素气体的仪器，它适合于通过将气体试样导入样品池，然后于对每种气体成分合适的波长下测定通过气体试样的透射光的强度，并且处理光强度数据来测定气体试样中各气体成分的浓度，其特征是包括将光投入所述样品池的光源、测定通过了样品池的光的光接受器，接收导入气体试样的样品池位于所述光源和所述光接受器之间的光路上，用在测定波长下无吸收的参比气体填充的参比池处于无样品池的光路部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：久保康弘，森泽且广，座主靖，池上英司，筒井和典，浜尾保，森正昭，丸山孝，
申请(专利权)人：大塚制药株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]