Aparato para medir espectrométricamente un gas isotópico.

Un aparato para medir espectrométricamente un gas isotópico que está adaptado para determinarconcentraciones de una pluralidad de gases componentes,

por ejemplo, 12CO2 y 13CO2, en una muestra de ensayogaseosa, introduciendo la muestra de ensayo gaseosa en dos celdas (11a, 11b), midiendo después la intensidad dela luz transmitida a través de la muestra de ensayo gaseosa a longitudes de onda adecuadas para los gasescomponentes respectivos y procesando los datos de intensidad de luz, en el que se proporcionan dos celdas (11a,11b) de muestra y una celda (11c) de referencia,

las dos celdas (11a, 11b) de muestra para recibir la muestra de ensayo gaseosa introducida en su interior estándispuestas en paralelo a lo largo de trayectorias de luz entre una fuente (L) de luz y un fotorreceptor (D) y tienendiferentes longitudes, y la celda (11c) de referencia cargada con un gas de referencia que no tiene absorción a laslongitudes de onda para la medición está dispuesta entre una celda (11a) más corta de las dos celdas de muestra yel fotorreceptor (D) o entre la fuente (L) de luz y la celda (11a) de muestra más corta,

se proporciona un primer medio (21) de generación de flujo de gas para inyectar constantemente la muestra deensayo gaseosa durante la medición a través de las celdas (11a, 11b) de muestra a un caudal constante, ycaracterizado porque

se proporciona un segundo medio de generación de flujo de gas para hacer pasar constantemente el gas dereferencia durante la medición a través de la celda (11c) de referencia a un caudal constante.

Aparato para medir espectrométricamente un gas isotópico

Campo técnico

La presente invención se refiere a aparatos para medir espectrométricamente la concentración de un gas isotópico, en base a una diferencia en las características de absorción de luz del isótopo.

Antecedentes técnicos Los análisis isotópicos son útiles para diagnosticar una enfermedad en una aplicación médica, en la que las funciones metabólicas de un cuerpo vivo pueden determinarse midiendo un cambio en la concentración o proporción de concentración de un isótopo después de la administración de un fármaco que contiene el isótopo. En otros campos, los análisis isotópicos se usan para estudios de la fotosíntesis y metabolismo de plantas y para el seguimiento ecológico en una aplicación geoquímica.

Se sabe en general que la úlcera gástrica y la gastritis están provocadas por bacterias denominadas helicobacter pylori (HP) así como por estrés. Si la HP está presente en el estómago de un paciente, un antibiótico o similar debería administrarse al paciente para el tratamiento de eliminación de bacterias. Por lo tanto, es indispensable comprobar si el paciente tiene la HP. La HP tiene una fuerte actividad ureasa para descomponer urea en dióxido de carbono y amoniaco.

El carbono tiene isótopos que tienen números másicos de 12, 13 y 14, entre los cuales 13C, que tiene un número másico de 13, es fácil de manipular debido a que no es radiactivo y es estable.

Si la concentración de 13CO2 (un producto metabólico final) o la proporción de concentración de 13CO2 a 12CO2 en la respiración de un paciente se mide con éxito después de que la urea marcada con el isótopo 13C se administra al paciente, puede confirmarse la presencia la HP.

Sin embargo, la proporción de concentración de 13CO2 a 12CO2 en dióxido de carbono de origen natural es 1:100. Por lo tanto, es difícil determinar la proporción de concentración en la respiración del paciente con alta precisión.

Se conocen procedimientos para determinar la proporción de concentración de 13CO2 a 12CO2 mediante espectroscopía de infrarrojos (véanse los documentos JP 53 042 889 A y JP 53 042 890 A) .

En el procedimiento desvelado en el documento JP 53 042 890 A, se proporcionan dos celdas que tienen respectivamente una trayectoria larga y una trayectoria corta, cuyas longitudes de trayectoria se ajustan de manera que la absorción de luz por 13CO2 en una celda es igual a la absorción de luz por 12CO2 en la otra celda. Los rayos de luz transmitidos a través de las dos celdas son conducidos a un medio espectrométrico, en el que las intensidades de luz se miden en longitudes de onda cada una de las cuales proporciona la sensibilidad máxima. De acuerdo con este procedimiento, la proporción de absorción de luz puede ajustarse a "1" para la proporción de concentración de 13CO2 a 12CO2 en dióxido de carbono de origen natural. Si la proporción de concentración cambia, la proporción de absorción de luz cambia también en una cantidad de cambio en la proporción de concentración. Por tanto, el cambio en la proporción de concentración puede determinarse midiendo un cambio en la proporción de absorción de luz.

En el procedimiento desvelado en el documento JP 53 042 890 A, la longitud de la celda se reduce y, por lo tanto, un espacio sin celda se llena con aire. El espacio de aire impide una medición altamente precisa. Si las longitudes de las trayectorias entre la fuente de luz y la celda y entre la celda y el fotorreceptor aumentan, puede dificultarse una medición altamente precisa.

Más específicamente, puesto que la absorbancia del 13CO2 presente en una cantidad traza se mide en la medición de gas isotópico, incluso una pequeña alteración externa reduce la precisión de la medición. Un pequeño porcentaje de 12CO2 y una cantidad traza de 13CO2 están presentes en dicho espacio de aire y en los espacios entre la fuente de luz y la celda y entre la celda y el fotorreceptor. Un espectro de 13CO2 se solapa parcialmente con un espectro de 12CO2 y, si se usa un filtro, el ancho de paso de banda del mismo influye en la medición. Por lo tanto, la presencia de 12CO2 influye indirectamente en la medición de la absorbancia de 13CO2, y la cantidad traza de 13CO2 influye directamente en la medición de la absorbancia de 13CO2. Para eliminar la influencia del CO2 presente en una trayectoria de luz, se ha propuesto un aparato (véase el documento JP 59 197 837 A) en el que una fuente de luz, una celda de muestra, una celda de referencia, un filtro de interferencia, un elemento de detección y elementos similares se acomodan en una caja sellada que está conectada a una columna cargada con un absorbente de CO2 a través de un tubo y una bomba de circulación para hacer circular aire dentro de la caja sellada y la columna para retirar el CO2 del aire en la caja sellada.

El aparato desvelado en el presente documento puede retirar el CO2, que puede afectar negativamente a la medición, pero requiere que la columna se cargue con el absorbente de CO2, el tubo y una gran caja sellada para acomodar los elementos respectivos, dando como resultado una construcción a gran escala. Además, la fabricación

del aparato requiere un procedimiento laborioso tal como para el sellado de una gran caja.

Adicionalmente, un flujo no uniforme de aire dentro de la caja sellada provoca un cambio de temperatura local y un cambio de concentración incidental, haciendo de esta manera que la señal de detección de luz fluctúe.

El documento US 4288693 (A) describe un analizador de gas por infrarrojos no dispersivo. La sensibilidad cruzada de un analizador de gas por infrarrojos de dos haces se elimina usando dos celdas de diferente longitud para medir el gas en las dos trayectorias del haz y usando un filtro de interferencia al menos en la trayectoria del haz que contiene la celda más grande.

En el documento JP 56066738 A se describe un espectrómetro para medición de gas. Un flujo luminoso desde una fuente de luz se hace paralelo a una lente colimadora que pasa a través de una celda de calibrado con una trayectoria óptica corta, y después se refleja repetitivamente en una celda de gas con trayectoria óptica larga, que es incidente en un espectrómetro desde una rendija de entrada en una lente condensadora. La luz de longitud de onda específica separada se convierte en una señal eléctrica en un convertidor fotoeléctrico, la señal de salida se procesa en un circuito de procesamiento y se muestra en un dispositivo de visualización.

El documento EP 0 503 511 A2 describe un aparato y un procedimiento para medición simultánea de dióxido de carbono y agua. Para medir el vapor de agua y el dióxido de carbono, un analizador de gas incluye una fuente de luz, una celda de flujo de referencia, una celda de flujo de muestra, un detector y una fuente de gas. La fuente de luz, las celdas de flujo y el detector están dispuestos de manera que el detector detecta la luz transmitida desde dicha fuente de luz a través de las celdas de flujo.

Divulgación de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para medir espectrométricamente un gas isotópico, que se emplea para determinar con precisión la concentración o proporción de concentración de un componente gaseoso en una muestra de ensayo gaseosa que contiene una pluralidad de gases componentes mediante espectrometría cuando la muestra de ensayo gaseosa se introduce en una celda.

La presente divulgación proporciona un aparato para medir espectrométricamente un gas isotópico, que está adaptado para determinar las concentraciones de una pluralidad de gases componentes, por ejemplo 12CO2 y 13CO2, en una muestra de ensayo gaseosa por introducción de la muestra de ensayo gaseosa en una celda, midiendo a continuación la intensidad de la luz transmitida a través de la muestra de ensayo gaseosa a longitudes de onda adecuadas para los gases componentes respectivos y procesando los datos de intensidad de luz, y la celda, para recibir la muestra de ensayo gaseosa introducida en su interior, está situada en una trayectoria de luz entre una fuente de luz y un fotorreceptor, y una celda de referencia cargada con un gas de referencia que no tiene absorción a las longitudes de onda para la medición, está dispuesta en una porción de la trayectoria de luz no ocupada por la celda, y un medio para inyectar un gas de muestra en la celda, caracterizado porque el medio que genera flujo de gas está provisto para hacer pasar constantemente el gas de referencia durante la medición a través de la celda de referencia a un caudal constante.

Cuando no se proporciona un recipiente de medición con la celda de referencia y se carga con aire que... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para medir espectrométricamente un gas isotópico que está adaptado para determinar concentraciones de una pluralidad de gases componentes, por ejemplo, 12CO2 y 13CO2, en una muestra de ensayo gaseosa, introduciendo la muestra de ensayo gaseosa en dos celdas (11a, 11b) , midiendo después la intensidad de la luz transmitida a través de la muestra de ensayo gaseosa a longitudes de onda adecuadas para los gases componentes respectivos y procesando los datos de intensidad de luz, en el que se proporcionan dos celdas (11a, 11b) de muestra y una celda (11c) de referencia, las dos celdas (11a, 11b) de muestra para recibir la muestra de ensayo gaseosa introducida en su interior están dispuestas en paralelo a lo largo de trayectorias de luz entre una fuente (L) de luz y un fotorreceptor (D) y tienen diferentes longitudes, y la celda (11c) de referencia cargada con un gas de referencia que no tiene absorción a las longitudes de onda para la medición está dispuesta entre una celda (11a) más corta de las dos celdas de muestra y el fotorreceptor (D) o entre la fuente (L) de luz y la celda (11a) de muestra más corta, se proporciona un primer medio (21) de generación de flujo de gas para inyectar constantemente la muestra de ensayo gaseosa durante la medición a través de las celdas (11a, 11b) de muestra a un caudal constante, y

caracterizado porque se proporciona un segundo medio de generación de flujo de gas para hacer pasar constantemente el gas de referencia durante la medición a través de la celda (11c) de referencia a un caudal constante.

2. Un aparato como se expone en la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por medios (12, 13, 14, 31, 32)

de mantenimiento de la temperatura para mantener las celdas (11a, 11b) de muestra que reciben la muestra de 20 ensayo gaseosa introducida en su interior y la celda (11c) de referencia a una temperatura constante.