ES2319903T3 - Procedimiento que determina la cuantia de la inyeccion de gas en el analisis de gases que contienen isotopos y procedimiento y aparato para analizar y medir gases que contienen isotopos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de determinación de la cuantía de inyección de gas para el análisis de un gas que contiene isótopos, en el que se introduce en una celda el gas a medir o el aliento expirado de un ser humano que contiene, como componentes del gas, dióxido de carbono C 13 O2 y dióxido de carbono C 12 O2 y se miden las intensidades de la luz transmitida que tienen longitudes de onda adecuadas para medir los respectivos componentes del gas, y luego se procesan los datos para medir las concentración del dióxido de carbono C 13 O 2, en el que el procedimiento de determinación de la cuantía de inyección de gas comprende las etapas de: llenar la celda con el aire a una presión atmosférica; hacer funcionar un dispositivo de inyección de gas de manera que se succione el aire de un volumen predeterminado Va, estando dispuesto el dispositivo de inyección de gas para inyectar el gas a medir en la celda; pasar el aire almacenado en el dispositivo de inyección del gas a la celda para poner a presión el interior de la celda y medir la presión P en el interior de la celda, y sustraer el volumen de la celda Vc del producto obtenido multiplicando la suma V0 del volumen Va y el volumen de la celda Vc por la razón P0/P, en la que P0 es la presión diana del gas a medir en la medida analítica del gas que contiene isótopos, determinándose así la cuantía de inyección de gas una vez del dispositivo de inyección del gas.
Description
Procedimiento que determina la cuantía de la
inyección de gas en el análisis de gases que contienen isótopos y
procedimiento y aparato para analizar y medir gases que contienen
isótopos.
Después de que se ha administrado a un ser vivo
una medicina que contiene isótopos, se puede medir la velocidad
metabólica del ser vivo midiendo cambios en el ratio de
concentraciones de los isótopos. Consecuentemente, el análisis de
los isótopos se utiliza para la diagnosis de enfermedades en el
campo médico.
La presente invención se ha logrado enfocando la
atención en la diferencia de las características de absorción de la
luz de los isótopos y se refiere a un procedimiento para determinar
la cuantía de inyección de un gas en el análisis de gases que
contienen isótopos para medir el ratio de concentraciones de los
gases que contienen isótopos. Y se refiere también a un
procedimiento y un aparato para analizar y medir gases que contienen
isótopos.
Es generalmente conocido que la bacterias
denominadas Helicobacter pylori (HP) están presentes en el
estómago como causa de úlcera gástrica y gastritis.
Cuando la HP está presente en el estómago del
paciente, se requiere realizar un tratamiento de eliminación de la
bacteria por administración de una sustancia antibiótica.
Consecuentemente, es importante que la HP esté presente o no lo
esté en el paciente. La HP presenta una fuerte actividad de la
ureasa y por tanto disuelve urea en dióxido de carbono y
amoniaco.
Por otra parte, el carbono incluye isótopos cuyo
número de masa es 13 y 14, además de 12. De estos isótopos, el
C^{13} que tiene el número de masa 13 no es radiactivo y es
estable, lo que hace que sea fácilmente manipulable.
A este respecto, cuando se administra a un ser
humano (el paciente) urea marcada con el isótopo C^{13} y se mide
la concentración de C^{13}, más específicamente, el ratio de
concentraciones entre C^{13}O_{2} y C^{12}O_{2}, en el
aliento expirado del paciente, que es el producto metabólico final,
se puede asegurar al presencia/ausencia de HP.
Sin embargo, el ratio de concentraciones entre
C^{13}O_{2} y C^{12}O_{2} en la naturaleza es de 1:100. Por
tanto, es difícil medir con precisión el ratio de concentraciones en
el aliento del paciente.
El documento U.S. nº. 6.444.985 describe un
aparato definido en el preámbulo de la reivindicación 6.
Convencionalmente, se conoce un procedimiento
usando difracción del espectro infrarrojo para obtener el ratio de
concentraciones entre C^{13}O_{2} y C^{12}O_{2} o la
concentración de C^{13}O_{2} (Véase la publicación de patente
japonesa nº. 61(1986)-42220 (B)).
De acuerdo con el procedimiento de la
publicación de patente japonesa nº.
61(1986)-42220(B), hay preparadas dos
celdas, larga y corta, cada una tal que que la absorción de
C^{12}O_{2} en una celda es igual a la absorción de
C^{13}O_{2} en la otra celda, y sobre las respectivas células se
irradian luces que tienen longitudes de onda adecuadas para los
respectivos análisis, midiéndose las intensidades de las luces
transmitidas. De acuerdo con este procedimiento, el ratio de
absorciones de luz al ratio de concentraciones en el campo natural
puede hacerse que sea 1, y si el ratio de concentraciones
experimenta un cambio, el ratio de absorciones de la luz varía de
acuerdo con este cambio. Así, se puede calcular el cambio del ratio
de concentraciones.
Aunque se haya adoptado este procedimiento
usando la difracción del espectro infrarrojo antes mencionado, es
difícil detectar un cambio ligero en el ratio de
concentraciones.
De acuerdo con el procedimiento de análisis y
medida de gases que contienen isótopos antes mencionado, la
concentración del dióxido de carbono C^{13}O_{2} se obtiene
usando una curva de calibración que determina la relación entre
absorbancia y concentración de C^{13}O_{2}. Sin embargo, si la
presión atmosférica a la que se ha preparado la curva de
calibración es diferente de la presión atmosférica a la que se mide
la absorbancia del dióxido de carbono C^{13}O_{2}, tal
diferencia puede causar un error de medida de la concentración de
C^{13}O_{2}.
La Tabla 1 muestra los resultados de la medida
de la concentración de CO_{2} obtenida de la manera anterior.
Esto es, se recogió un volumen predeterminado de aire que tenía una
concentración de CO_{2} predeterminada usando un dispositivo de
inyección de gas a cada una de una pluralidad de presiones
atmosféricas y luego se inyectó en una celda. Se midió la presión
dentro de cada celda. Luego se midió la absorbancia para medir la
concentración de CO_{2}. La curva de calibración usada esta vez se
preparó a una presión atmosférica de 1005 hPa.
De acuerdo con la Tabla 1, las presiones dentro
de las celdas son directamente proporcionales a las presiones
atmosféricas y las concentraciones de CO_{2}, que originalmente
deben ser constantes, son más bajas de acuerdo con la reducción de
la presión atmosférica. Así, la concentración varía con las
variaciones de la presión atmosférica.
En mediciones en las que se introduce en una
celda un gas a medir que contiene, como componentes del gas,
dióxido de carbono C^{13}O_{2} y dióxido de carbono
C^{12}O_{2}, y en las que se miden las intensidades de las
luces transmitidas que tienen longitudes de onda adecuadas para la
medida de los respectivos componentes del gas y luego se procesan
los datos para medir las concentraciones de los componentes del gas,
es objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento
que determina la cuantía de inyección de gas en el análisis de gas
que contiene isótopos, y un procedimiento y un aparato para
analizar/medir gas que contiene isótopos, cada uno de los cuales
puede corregir variaciones de concentración que resultan de
variaciones de la presión atmosférica, mejorando así la precisión
de las medidas.
De acuerdo con la presente invención, un
procedimiento para determinar una cuantía de inyección de un gas
en el análisis de gas que contiene isótopos comprende las etapas de:
llenar una celda con el aire a una presión atmosférica; hacer
funcionar un dispositivo de inyección de gas de manera que se
succione el aire de un volumen predeterminado, Va, estando equipado
el dispositivo para inyectar en la celda el gas a medir; pasar el
aire almacenado en el dispositivo de inyección del gas a la celda
para poner a presión el interior de la celda y medir la presión P
en el interior de la celda; y sustraer el volumen de la celda Vc del
producto obtenido multiplicando la suma V0 del volumen Va y el
volumen de la celda Vc por el ratio V0/P, en la que P0 es la
presión diana del gas a medir en la medición analítica del gas que
contiene isótopos, determinándose así la cuantía de inyección de
gas una vez del dispositivo de inyección de gas.
De acuerdo con el procedimiento antes
mencionado, cuando se realiza una medida analítica de un gas que
contiene isótopos usando una cantidad de inyección de gas una vez,
determinada multiplicando el ratio P0/P por el volumen estándar o
la suma de V0 del volumen de gas Va y el volumen de la celda Vc, el
gas a medir se puede medir a la presión diana P0 del gas a medir.
En otras palabras, se puede corregir la presión en el interior de
la celda, influida por variaciones de la presión atmosférica.
Consecuentemente, se mejoran la precisión de
medida y la reproductibilidad. Además, no es necesario que el
aparato de medida sea de gran tamaño.
Es preferible que el volumen de la celda Vc
incluya no sólo el volumen neto de la celda, sino también los
volúmenes de tubos, válvulas y sensor de presión, que están
conectados a través de la celda. Con el uso del anterior volumen
Vc, se pueden lograr medidas más precisas.
La presión diana P0 del gas a medir
preferiblemente es igual a la presión del gas a la que se ha
preparado una curva de calibración para determinar la relación
entre absorbancia y concentración de dióxido de carbono
C^{13}O_{2}.
De acuerdo con un procedimiento de análisis y
medida de un gas que contiene isótopos de la presente invención, un
dispositivo de inyección de gas recoge un gas a medir que tiene un
volumen predeterminado por el procedimiento antes mencionado que
determina la cuantía de inyección de gas, el gas así recogido se
pasa a la celda para poner a presión el interior de la celda y se
mide la concentración del dióxido de carbono C^{13}O_{2} o el
ratio de concentraciones C^{13}O_{2}/C^{12}O_{2}.
Se construye un aparato de análisis y medida de
gases que contienen isótopos de la presente invención para realizar
el procedimiento de análisis y medida de gases que contienen
isótopos antes mencionado, y que comprende: un dispositivo de
inyección de gas para inyectar gas en una celda; medios de
transferencia de gas para pasar el gas almacenado en el dispositivo
de inyección de gas a la celda; un sensor de presión para medir la
presión del gas alojado en la celda; y medios para determinar la
cuantía de inyección de gas dispuestos de manera que el dispositivo
de inyección de gas succiona el aire que tiene un volumen
predeterminado Va, que el aire almacenado en el dispositivo de
inyección de gas pasa a la celda llena con el aire a una presión
atmosférica, con lo que se pone a presión el interior de la celda,
que se mide la presión P en el interior de la celda y que el
volumen Vc de la celda se sustrae del producto obtenido
multiplicando la suma V0 del volumen Va y el volumen de la celda Vv
por la razón P0/P en la que P0 es la presión diana del gas a medir
en la medida analítica del gas que contiene isótopos,
determinándose así la cuantía de inyección de gas una vez del
dispositivo de inyección de gas; con lo que el dispositivo de
inyección de gas recoge el gas a medir que tiene un volumen
determinado por los medios para determinar la cuantía de inyección
del gas, el gas así recogido se pasa a la celda llena con gas a
medir a una presión atmosférica y se mide la concentración del
dióxido de carbono C^{13}O_{2} o el ratio de concentraciones
C^{13}O_{2}/C^{12}O_{2}.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra
la disposición general de un aparato de medida espectroscópica de
gas que contiene isótopos.
La Fig. 2(a) es una vista en planta de un
dispositivo 21 de inyección de gas para inyectar cuantitativamente
gas a medir, y la Fig. 2(b) es una vista en alzada del
dispositivo 21 de inyección de gas.
La Fig. 3(a) y la Fig. 3(b) son
vistas que ilustran las vías de paso de la corriente de gas en el
momento en que se determina la cantidad de gas a inyectar una
vez.
La Fig. 4(a) y la Fig. 4(b) son
vistas que ilustran las vías de paso de la corriente de gas en el
momento en que se realiza la medida de una cantidad de luz del gas
de referencia.
La Fig. 5(a) y l Fig. 5(b) son
vistas que ilustran las vías de paso de la corriente de gas en el
momento en que se realiza la medida de una cantidad de luz del gas
de base.
La Fig. 6(a) y l Fig. 6(b) son
vistas que ilustran las vías de paso de la corriente de gas en el
momento en que se realiza la medida de una cantidad de luz del gas
de muestra.
Haciendo referencia a los dibujos anexos, la
descripción siguiente discutirá detalladamente una realización de
la presente invención en la que, después de haber administrado a un
ser vivo una medicina de urea para diagnóstico marcada con un
isótopo C^{13}, se mide por espectroscopia la concentración de
C^{13}O_{2} en el aliento expirado del ser vivo.
Primeramente se recoge en una bolsa para el
aliento expirado un aliento expirado de un paciente antes de
administrarle una medicina diagnóstica de urea. Luego se administra
oralmente al paciente una medicina diagnóstica de urea. Después de
aproximadamente 20 minutos, se recoge el aliento expirado en una
bolsa para aliento de manera similar a la seguida antes de
administrar la mencionada medicina.
Las bolsas con el aliento expirado de antes y
después de la mencionada administración se ajustan a boquillas
predeterminadas de un aparato de medida espectroscópica de gas que
contiene isótopos. Luego se realiza la medida automática
siguiente.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra
la disposición general de un aparato de medida espectroscópica de
un gas que contiene isótopos.
La bolsa de aliento que contiene el aliento
después de la mencionada administración (denominado aquí "gas de
muestra") y la bolsa de aliento que contiene el aliento antes de
la mencionada administración (denominado aquí "gas de base")
se ajustan respectivamente a las boquillas N1 y N2. La boquilla N1
está conectada a una válvula electromagnética (en lo sucesivo
denominada simplemente "válvula") V4 mediante un tubo metálico
(en lo sucesivo denominado simplemente "tubo"). La boquilla N2
está conectada a una válvula V3 mediante un tubo. Una válvula V5
está conectada a un tubo para tomar el aire a través de un filtro 15
impermeable al polvo.
Por otra parte, a la válvula V1 se suministra un
gas de referencia (en esta realización se usa el aire del que se ha
eliminado CO_{2}) suministrado desde una unidad de suministro de
gas (a discutir más adelante).
Las válvulas V1, V3, V4 y V5 se conectan al
dispositivo 21 de inyección de gas para inyectar cuantitativamente
un gas, un gas de muestra o un gas de base. El dispositivo de
inyección de gas tiene forma de jeringa que tiene un émbolo y un
cilindro. El émbolo está accionado por un tornillo de alimentación
21e conectado a un motor pulsante 21f en asociación con un tope 21d
fijado al émbolo. (a discutir más adelante). La cantidad máxima de
la inyección de gas del dispositivo de inyección de gas 21 es de 40
ml.
El dispositivo 21 de inyección de gas está
conectado, a través de la válvula V2, a una primera celda de
muestra11a y una segunda celda de muestra 11b.
Como se muestra en la Fig. 1, la cámara 21 de la
celda tiene la primera celda de muestra 11a, corta, para medir la
absorción de C^{12}O_{2}, la segunda celda de muestra 11b,
larga, para medir la absorción de C^{13}O_{2}, y una celda de
prueba 11c que contiene gas que no es absorbido en el intervalo de
absorción de CO_{2}. Se dispone de manera que la primera celda
de muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b se comuniquen
entre sí y que el gas introducido en la primera celda de muestra 11a
entre, como está, en la segunda celda de muestra 11b y luego se
descargue a través de la válvula de escape V6.
Hay corriente arriba de la válvula de escape V6
un sensor de presión 16 para medir la presión de gas en la primera
celda de muestra 11a y en la segunda celda de muestra 11b. No hay
restricciones en cuanto al procedimiento de detección de este
sensor de presión 16, pero se puede usar, por ejemplo, un sensor de
presión del tipo en el que un elemento piezoeléctrico detecta el
movimiento de un diafragma.
La primera celda de muestra 11a tiene una
capacidad de aproximadamente 0,085 ml, mientras que la segunda
celda de muestra 11b tiene una capacidad de aproximadamente 3,96 ml.
Más específicamente, la primera celda de muestra tiene una longitud
de 3 mm, la segunda celda de muestra 11b tiene una longitud de 140
mm y la celda de prueba 11c tiene una longitud de 135 mm. La cámara
11 de celdas está rodeada por un material aislante (no
representado).
Hay también un dispositivo fuente de luz
infrarroja que tiene dos fuentes de luz para irradiar rayos
infrarrojos. Los rayos infrarrojos se pueden generar por un
procedimiento opcional. Por ejemplo, se puede usar un calentador de
cerámica (temperatura de la superficie, 700ºC) o similar. Se dispone
también un interruptor 22 para interrumpir y pasar rayos
infrarrojos a intervalos predeterminados. El interruptor 22 gira
accionado por un motor pulsante 23.
Fuera de los rayos infrarrojos irradiados desde
el dispositivo L fuente luminosa, la vía de paso formada por los
rayos infrarrojos que pasan a través de la primera celda de muestra
11a y la celda simulada 11c se denomina primer paso de luz L1, y la
vía de paso formada por los rayos infrarrojos que pasan a través de
la segunda celda de muestra 11b se denomina segundo paso de luz,
L2. (Véase Fig. 1).
Un dispositvo detector de rayos infrarrojos para
detectar los rayos infrarrojos que han pasado a través de las
celdas comprende: un primer filtro 24a de longitudes de onda y un
primer elemento sensor 25a dispuesto en el primer paso de luz; y un
segundo filtro 24b de longitudes de onda y un segundo elemento
sensor 25b dispuesto en el segundo paso de luz.
Para medir la absorción de C^{12}O_{2}, el
primer filtro 24a de longitudes de onda está diseñado para dejar
pasar rayos infrarrojos que tienen una longitud de onda de
aproximadamente 4280 nm, que es el intervalo de longitudes de onda
de absorción del C^{12}O_{2}. Para medir la absorción de
C^{13}O_{2}, el segundo filtro 24b de longitudes de onda está
diseñado para que pasen rayos infrarrojos que tienen una longitud de
onda de aproximadamente 4412 nm, que es el intervalo de longitud de
onda de absorción del C^{13}O_{2}. Los elementos de sensor
primero y segundo, 25a y 25b, son elementos receptores de luz para
detectar rayos infrarrojos.
El primer filtro 24a de longitudes de onda, el
primer elemento de sensor 25a, el segundo filtro 24b de longitudes
de onda y el segundo sensor 25b se mantienen a una temperatura
predeterminada por un bloque 27 que controla la temperatura.
Se ha dispuesto un ventilador 28 para disipar al
exterior del aparato el calor de radiación del elemento Peltier del
bloque 27 que controla la temperatura.
Además, el aparato para medida espectroscópica
de un gas que contiene isótopos tiene una unidad 30 suministradora
del gas de referencia para suministrar el aire del que se ha
eliminado CO_{2}. La unidad 30 de suministro del gas de
referencia está conectada en serie con un filtro 31 impermeable al
polvo y una unidad 36 que absorbe gas de ácido carbónico.
La unidad 36 que absorbe gas ácido carbónico
está dispuesta para usar, por ejemplo, cal con sosa (una mezcla de
hidróxido sódico e hidróxido cálcico) como agente absorbente del
ácido carbónico.
La Fig. 2(a) es una vista en planta de un
dispositivo 21 de inyección de gas para inyectar cuantitativamente
gas a medir y la Fig. 2(b) es una vista en alzada del
dispositivo 21 de inyección de gas.
El dispositivo 21 de inyección de gas tiene una
base 21a, un cilindro 21b que tiene un émbolo 21c colocado sobre la
base 21a, un tope móvil 21d acoplado al émbolo 21c, un tornillo de
alimentación 21e ajustado con el tope 21d y un motor pulsante 21f
para hacer girar el tornillo 21e de alimentación, estando colocados
el tope 21d, el tornillo 21e de alimentación y el motor pulsante
21f bajo la base 21a.
El motor pulsante 21f está accionado hacia
delante/atrás por un circuito de fuerza (no representado). Cuando
el tornillo 21e de alimentación gira por la rotación del motor
pulsante 21f, el tope 21 se mueve hacia atrás y hacia delante de
acuerdo con la dirección de rotación. Esto causa que el émbolo se
mueva hacia atrás y adelante a una posición opcional. Por tanto es
posible controlar opcionalmente tanto la introducción del gas a
medir en el cilindro 21b como la descarga del gas a medir del
cilindro 21b.
El procedimiento de medida comprende las etapas
de determinar la cuantía de inyección de gas una vez, medir el gas
de referencia, medir el gas de base, medir el gas de referencia,
medir el gas de muestra y medir el gas de referencia y similares.
En las Figs. 3 a 5 las flechas señalan el flujo de gas.
Esta etapa de determinación de la cuantía de
inyección de gas puede realizarse en cada medida de un gas de
muestra o a intervalos regulares de tiempo (por ejemplo, cada media
hora).
Se supone ahora que el total del volumen de la
primera celda 11a y el volumen de la segunda celda 11b se define
como Vc (un valor predeterminado). Preferiblemente, el volumen Vc
incluye no sólo el volumen neto de las celdas de muestra 11a, 11b,
sino también incluye los volúmenes interiores de los tubos, válvulas
y el sensor de presión 16 que están conectados a través de las
celdas de muestras 11a, 11b. También se supone que el volumen del
dispositivo 21 de inyección de gas en el momento en que el
dispositivo 21 de inyección de gas inyecta el gas a una escala
predeterminada, se define como Va. Se supone que Vc + Va = V0. Este
volumen V0 se define como volumen estándar.
Se abre la válvula V5, se cierran las otras
válvulas y se succiona el aire usando el dispositivo 21 de inyección
de gas. Luego se cierra la válvula V5 y se abren la válvula V2 y la
válvula de escape V6. El aire del dispositivo 21 de inyección de
gas se inyecta en la primera celda de muestra 11a y la segunda celda
de muestra 11b. Luego se cierra la válvula V2 y se cierra la
válvula V6 de escape. Así, el gas que tiene el volumen Vc a la
presión atmosférica se aloja en la primera celda de muestra 11a y
la segunda celda de muestra 11b.
Como se muestra en la Fig. 3(a), se abre
la válvula V5, se cierran las otras válvulas y el aire de volumen
Va se succiona usando el dispositivo 21 de inyección de gas.
Como se muestra en la Fig. 3(b), se
cierra la válvula V5 y se abre la válvula V2 para pasar el aire que
está en el dispositivo 21 de inyección a la primera celda de
muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b. Puesto que la
válvula de escape V6 permanece cerrada, el interior de la primera
celda de muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b están a
presión.
Estando cerrada la válvula V2 para parar el
movimiento del aire, el sensor de presión 16 mide la presión de la
primera celda de muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b. Este
valor de la presión medida se define como P.
Se supone que cada curva de calibración para
determinar la relación entre absorbancia y concentración de cada
uno de los dióxidos de carbono C^{13}O_{2} y C^{12}O_{2} se
ha preparado a una presión P0 predeterminada (esto es, presión
atmosférica 4). Los datos de la curva de calibración y el valor de
la presión predeterminada P0 se archivan en un ordenador de
análisis del aparato de medida espectroscópica de gas que contiene
isótopos.
El ordenador de análisis determina un volumen de
gas V0(P0/P) que se mide una vez usando la presión P0
previamente archivada, la presión medida P y el volumen estándar
V0. Como muestra la siguiente ecuación (1), la cuantía V de
inyección de gas del dispositivo 21 de inyección de gas es un valor
obtenido sustrayendo el volumen de celdas Vc de V0(P0/P). En
la ecuación (1), el volumen Vc se sustrae porque la primera celda de
muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b contienen ya el gas
a medir que tiene el volumen Vc.
(1)V =
V0(P0/P) -
Vc
La descripción siguiente discutirá la ecuación
(1). Cuando la presión medida P es igual a P0, la cuantía de
inyección de gas V es igual a Va. Si la presión atmosférica es alta,
la presión medida P es más alta que P0.. En este momento, la
cuantía de inyección de gas V puede fijarse a un valor menor que Va.
Si la presión atmosférica es baja, la presión medida P es más baja
que P0. En este momento, la cuantía de inyección de gas V puede
fijarse a un valor mayor que Va. Operando de esta manera, la
concentración de CO_{2} se puede medir siempre en condiciones
idénticas a las que se ha preparado la curva de calibración.
Se hace fluir un gas limpio de referencia por
las vías de paso del gas y la cámara 11 de celdas del aparato de
medida espectroscópica de gas que contiene isótopos para lavar las
vías de paso de la corriente de gas y la cámara 11 de celdas. En
este momento se mueve hacia delante y hacia atrás el émbolo 21c para
lavar el interior del cilindro 21b. En la primera celda de muestra
11a y la segunda celda de muestra 11b se aloja un gas de referencia
a una presión atmosférica.
\newpage
En la medida de referencia, se abre la válvula
V1, se cierran las otras válvulas y se succiona un gas de referencia
usando el dispositivo 21 de inyección de gas, como se muestra en la
Fig. 4(a).
Luego, como se muestra en la Fig. 4(b),
se cierra la válvula V1 y se abren la válvula V2 y la válvula V6 de
escape. Mientras que el gas de referencia del dispositivo 21 de
inyección de gas fluye lentamente a la primera celda de muestra 11a
y la segunda celda de muestra 11b controlando el dispositivo 21 de
inyección de gas, los elementos sensores 25a, 25b miden la cantidad
de luz.
La cantidad de luz así obtenida por el primer
elemento sensor 25a se registra como R^{12}1, y la luz así
obtenida por el segundo elemento sensor 25b se registra como
R^{13}1.
Se abre la válvula V3, se cierran las otras
válvulas y se succiona el gas de base usando el dispositivo 21 de
inyección de gas. Luego se cierra la válvula V3, se abren la válvula
V2 y la válvula V6 de escape y se inyecta el gas de base del
dispositivo 21 de inyección en la primera celda de muestra 11a y la
segunda celda de muestra 11b. Seguidamente se cierra la válvula V6
de escape. Así, el gas de base a una presión atmosférica se aloja
en la primera celda de muestra 11a y la segunda celda de muestra
11b.
Luego se abre la válvula V3, se cierran las
otras válvulas y, como se muestra en la Fig. 5(a); el
dispositivo 21 de inyección succiona de la bolsa de aliento el gas
de base que tiene el volumen V calculado de acuerdo con la ecuación
(1).
Después de que ha sido succionado el gas de
base, se cierra la válvula V3 y se abre la válvula V2 se como se
muestra en la Fig. 5(b). El gas de base se expulsa
mecánicamente usando el dispositivo 21 de inyección de gas para
poner a presión la primera celda de muestra 11a y la segunda celda
de muestra 11b. Esto aumenta de presión del gas de base en la
primera celda de muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b a un
valor igual a la presión P0.
En esta situación, se cierra la válvula V2 y se
mide con los elementos de sensor 25a, 25b la cantidad de luz.
La cantidad de luz así obtenida por el primer
elemento 25a de sensor se registra como B^{12} y la cantidad de
luz así obtenida por segunda celda de muestra 25b se registra como
B^{13}.
Se lavan las vías de paso de gas y las celdas y
se realiza la medida de la cantidad de luz del gas de referencia
(Véanse Figs. 4(a), (b)). La cantidad de luz así obtenida por
el primer elemento sensor 25a se registra como R^{12}2 y la
cantidad de luz así obtenida por el segundo elemento sensor 25b se
registra como R^{13}2.
Se abre la válvula V4, se cierran las otras
válvulas y se succiona el gas de la muestra usando el dispositivo
21 de inyección de gas. Luego se cierra la válvula V4, se abren la
válvula V2 y la válvula V6 de escape y el gas de muestra que está
en el dispositivo 21 de inyección se inyecta en la primera celda de
muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b. Se cierra después la
válvula de escape V6. Así, el gas de la muestra a una presión
atmosférica se aloja en la primera celda de muestra 11a y la segunda
celda de muestra 11b.
Luego se abre la válvula V4, se cierran las
otras válvulas y, con el dispositivo 21 de inyección de gas, se
succiona de la bolsa de aliento el gas de muestra que tiene un
volumen V calculado de acuerdo con la ecuación (1), como se muestra
en la Fig. 6(a).
Después de haber succionado el gas de muestra,
se cierra la válvula V4 y se abre la válvula V2, como se muestra en
la Fig. 6(b). Usando el dispositivo 21 de inyección de gas,
se expulsa mecánicamente el gas de muestra para poner a presión la
primera celda de muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b.
Esto aumenta la presión del gas de muestra en la primera celda de
muestra 11a y la segunda celda de muestra 11b a un valor igual a la
presión P0.
En esta situación, se cierra la válvula V2 y los
elementos de sensor 25a y 25b miden la cantidad de luz.
La cantidad de luz así obtenida por el primer
elemento de sensor 25a se registra como S^{12} y la cantidad de
luz así obtenida por el segundo elemento de sensor 25b se registra
como S^{13}.
Se lavan las vías de paso de gas y las celdas y
se realiza la medida de la cantidad de luz del gas de referencia
(Véanse Figs. 4(a), (b)).
La cantidad de luz así obtenida por el primer
elemento sensor 25a se registra como R^{12}3 y la cantidad de luz
así obtenida por el segundo elemento sensor 25b se registra como
R^{13}3
Primeramente se obtienen los datos de
Abs^{12}(B) de C^{12}O_{2} y de absorbancia
Abs^{13}(B) de C^{13}O_{2} en el gas de base usando
(i) las cantidades de luz transmitida R^{12}1, R^{13}1 del gas
de referencia, (ii) las cantidades de luz transmitida B^{12},
B^{13} del gas de base y (iii) las cantidades de luz transmitida
R^{12}2, R^{13}2 del gas de referencia.
La absorbancia Abs^{12}(B) de
C^{12}O_{2} se obtiene con la siguiente ecuación:
Abs^{12}(B) =
-log [2B^{12}/(R^{12}1 +
R^{12}2)]
La absorbancia Abs^{13}(B) de
C^{13}O_{2} se obtiene con la siguiente ecuación:
Abs^{13}(B) =
-log [2B^{13}/(R^{13}1 +
R^{13}2)]
Así, cuando se calcula cada absorbancia,
se calcula el valor medio (R1 + R2)/2 de las medidas de
referencia de las cantidades de luz realizadas antes y después de
calcular la absorbancia, y luego se calcula la absorbancia usando
el valor medio así obtenido y la cantidad de luz obtenida por medida
del gas de base. Consecuentemente, se puede anular mutuamente la
influencia del desplazamiento (influencia ejercida sobre la medida
con el transcurso del tiempo). Consecuentemente, se puede empezar a
medir rápidamente sin necesidad de esperar hasta que el aparato
llegue a estar en perfecto equilibrio térmico después de haber
estado en funcionamiento (en general se requieren varias
horas).
Luego se obtienen la Abs^{12}(S) de
C^{12}O_{2} y la absorbancia Abs^{13}(S) de
C^{13}O_{2} en el gas de muestra usando (i) las cantidades de
luz transmitida R^{12}2, R^{13}2 del gas de referencia, (ii)
las cantidades de luz transmitida S^{12}, S^{13} del gas de
muestra y (iii) las cantidades de luz transmitida R^{12}3,
R^{13}3 del gas de referencia.
La absorbancia Abs^{12}(S) de
C^{12}O_{2} se obtiene con la ecuación siguiente:
Abs^{12} (S) =
-log[2S^{12}/(R^{12}2 +
R^{12}R3)]
La absorbancia Abs^{12}(S) de
C^{13}O_{2} se obtiene con la ecuación siguiente:
Abs^{13} (S) =
-log[2S^{13}/(R^{13}2 +
R^{13}R3)]
Asi, cuando se calcula cada absorbancia,
se calcula el valor medio (R1 + R2)/2 de las medidas de
referencia de las cantidades de luz realizadas antes y después de
calcular la absorbancia, y luego se calcula la absorbancia usando
el valor medio así obtenido y la cantidad de luz obtenida por la
medida del gas de base. Consecuentemente, se puede anular
mutuamente la influencia del desplazamiento.
La concentración de C^{12}O_{2} y la
concentración de C^{13}O_{2} se obtienen usando curvas de
calibración.
Como se ha mencionado antes, las curvas de
concentración se preparan usando gas a medir cuya concentración de
C^{12}O_{2} es conocida y gas a medir cuya concentración de
C^{13}O_{2} es conocida.
Para obtener la curva de calibración de la
concentración de C^{12}O_{2}, se miden los datos de absorbancia
de C^{12}O_{2} con la concentración de C^{12}O_{2} cambiada
en el intervalo de 0% a aproximadamente 8% y los datos así medidos
se trazan en un gráfico en el que el eje de abscisas representa la
concentración de C^{12}O_{2} y el eje de ordenadas representa
la absorbancia de C^{12}O_{2}. Luego se determina la curva por
el método de mínimos cuadrados.
Para obtener la curva de calibración de la
concentración de C^{13}O_{2}, se miden los datos de absorbancia
de C^{13}O_{2} con la concentración de C^{13}O_{2} cambiada
en el intervalo de 0% a aproximadamente 0,08% y los datos así
medidos se trazan en un gráfico en el que el eje de abscisas
representa la concentración de C^{13}O_{2} y el eje de
ordenadas representa la absorbancia de C^{13}O_{2}. Luego se
determina la curva por el método de mínimos cuadrados.
Las curvas ajustadas por ecuaciones cuadráticas
son relativamente menos erróneas, Consecuentemente, en esta
realización se adoptan las curvas ajustadas por ecuaciones
cuadráticas.
La concentración de C^{12}O_{2} del gas de
base se registra como Conc^{12}(B), la concentración de
C^{13}O_{2} del gas de base se registra como
Conc^{13}(B), la concentración de C^{12}O_{2} del gas
de muestra se registra como Conc^{12}(S) y la
concentración de C^{13}O_{2} del gas de muestra se registra como
Conc^{13}(S), habiéndose obtenido estos datos de
concentración usando las curvas de calibración antes
mencionadas.
Luego se obtiene cada ratio de concentraciones
entre C^{13}O_{2} y C^{13}O_{2}. Esto es, el ratio entre
C^{13}O_{2} y C^{12}O_{2} del gas de base se obtiene por
Conc^{13}(B)/Conc^{12}(B), y el ratio entre
C^{13}O_{2} y C^{12}O_{2} del gas de muestra se obtiene
por
Conc^{13}(S)/Conc^{12}(S).
Conc^{13}(S)/Conc^{12}(S).
Los ratios de concentraciones también se pueden
definir como
Conc^{13}(B)/(Conc^{12}(B)+Conc^{13}(B))
y como
Conc^{13}(S)/(Conc^{12}(S)+Conc^{13}(S)). Puesto que las concentraciones de C^{12}O_{2} son mucho mayores que las de C^{13}O_{2}, los ratios de concentraciones obtenidos por estos diferentes métodos de cálculo son sustancialmente iguales entre sí.
Conc^{13}(S)/(Conc^{12}(S)+Conc^{13}(S)). Puesto que las concentraciones de C^{12}O_{2} son mucho mayores que las de C^{13}O_{2}, los ratios de concentraciones obtenidos por estos diferentes métodos de cálculo son sustancialmente iguales entre sí.
IV-5. Determinación de la
porción cambiada de C^{13}
La porción de C^{13} cambiada en comparación
de los datos de gas de muestra con los datos de base se calcula con
la ecuación siguiente:
\DeltaC^{13} = [ratio de
concentraciones de gas de muestra-ratio de
concentraciones de gas de base]x10^{3}/
[ratio de concentraciones de gas de base] (unidad: tanto por mil)
[ratio de concentraciones de gas de base] (unidad: tanto por mil)
Claims (7)
1. Un procedimiento de determinación de la
cuantía de inyección de gas para el análisis de un gas que contiene
isótopos, en el que se introduce en una celda el gas a medir o el
aliento expirado de un ser humano que contiene, como componentes
del gas, dióxido de carbono C^{13}O_{2} y dióxido de carbono
C^{12}O_{2} y se miden las intensidades de la luz transmitida
que tienen longitudes de onda adecuadas para medir los respectivos
componentes del gas, y luego se procesan los datos para medir las
concentración del dióxido de carbono C^{13}O_{2}, en el que
el procedimiento de determinación de la cuantía
de inyección de gas comprende las etapas de:
llenar la celda con el aire a una presión
atmosférica;
hacer funcionar un dispositivo de inyección de
gas de manera que se succione el aire de un volumen predeterminado
Va, estando dispuesto el dispositivo de inyección de gas para
inyectar el gas a medir en la celda;
pasar el aire almacenado en el dispositivo de
inyección del gas a la celda para poner a presión el interior de la
celda y medir la presión P en el interior de la celda, y
sustraer el volumen de la celda Vc del producto
obtenido multiplicando la suma V0 del volumen Va y el volumen de la
celda Vc por la razón P0/P, en la que P0 es la presión diana del gas
a medir en la medida analítica del gas que contiene isótopos,
determinándose así la cuantía de inyección de gas una vez del
dispositivo de inyección del gas.
2. Un procedimiento de determinación de la
cuantía de inyección de gas de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que el volumen Vc de la celda incluye un volumen neto de la celda
y los volúmenes de tubos, válvulas y un sensor de presión que están
en conexión a través de la celda.
3. Un procedimiento de determinación de la
cuantía de inyección de gas de acuerdo con la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que la presión diana P0 del gas a medir es
igual a la presión de gas a la que se ha preparado una curva de
calibración para determinar la relación entre absorbancia y
concentración del dióxido de carbono C^{13}O_{2}.
4. Un procedimiento de análisis y medida de gas
que contiene isótopos, en el que el gas a medir o el aliento
expirado de un ser humano que contiene, como componentes del gas,
dióxido de carbono C^{13}O_{2} y dióxido de carbono
C^{12}O_{2}, se introduce en una celda y se miden las
intensidades de la luz transmitida que tienen longitudes de onda
adecuadas para medir los respectivos componentes del gas, y luego se
procesan los datos para medir la concentración del dióxido de
carbono C^{13}O_{2},
procedimiento de análisis y medida de gas que
contiene isótopos que comprende las etapas de:
llenar la celda con el aire a una presión
atmosférica;
hacer funcionar un dispositivo de inyección de
gas de manera que se succione el aire de un volumen predeterminado
Va, estando dispuesto el dispositivo de inyección de gas para
inyectar el gas a medir en la celda;
pasar el aire almacenado en el dispositivo de
inyección del gas a la celda para poner a presión el interior de la
celda y medir la presión P en el interior de la celda,
sustraer el volumen de la celda Vc del producto
obtenido multiplicando la suma V0 del volumen Va y el volumen de la
celda Vc por la razón P0/P, en la que P0 es la presión diana del gas
a medir en la medida analítica del gas que contiene isótopos,
determinándose así la cuantía de inyección de gas una vez del
dispositivo de inyección de gas; y
recoger con el dispositivo de inyección de gas
el gas a medir que tiene el volumen así determinado, pasar el gas
así recogido a la celda que contiene el gas a medir a una presión
atmosférica, con lo que se pone a presión el interior de la celda,
y medir la concentración del dióxido de carbono C^{13}O_{2} o el
ratio de concentraciones C^{13}O_{2}/C_{12}O_{2}.
5. Un procedimiento de análisis y medida de gas
que contiene isótopos de acuerdo con la reivindicación 4, en el que
el volumen Vc de la celda incluye un volumen neto de la celda y los
volúmenes de tubos, válvulas y un sensor de presión que están en
conexión a través de la celda.
6. Un aparato de análisis y medida de gas que
contiene isótopos, en el que el gas a medir o el aliento expirado
de un ser humano que contiene, como componentes del gas, dióxido de
carbono C^{13}O_{2} y dióxido de carbono C^{12}O_{2}, se
introduce en una celda y se miden las intensidades de la luz
transmitida que tienen longitudes de onda adecuadas para medir los
respectivos componentes del gas, y luego se procesan los datos para
medir la concentración del dióxido de carbono C^{13}O_{2},
aparato de análisis y medida de gas que contiene
isótopos, que comprende:
un dispositivo de inyección de gas para inyectar
gas en la celda;
medios de transferencia para pasar a la celda el
gas almacenado en el dispositivo de inyección de gas;
con el que el gas a medir que tiene el volumen
determinado por los medios que determinan la cuantía de inyección
de gas es recogido por el dispositivo de inyección de gas, el gas
así recogido se pasa a la celda llena de gas a medir a una presión
atmosférica, y se mide la concentración del dióxido de carbono
C^{13}O_{2} o el ratio de concentración
C^{13}O_{2}/C^{12}O_{2}; caracterizado porque además
comprende:
un sensor de presión para medir la presión del
gas alojado en la celda, y
medios para determinar la cuantía de inyección
de gas dispuestos de manera que el dispositivo de inyección de gas
succiona el aire que tiene un volumen predeterminado Va, que el aire
almacenado en el dispositivo de inyección de gas pasa a la celda
llena con el aire a una presión atmosférica, con lo que se pone a
presión el interior de la celda, que se mide la presión P en el
interior de la celda y que el volumen Vc de la celda se sustrae del
producto obtenido multiplicando la suma V0 del volumen Va y el
volumen de la celda Vc por la razón P0/P, en la que P0 es la
presión diana del gas a medir en la medida analítica del gas que
contiene isótopos, determinándose así la cuantía de inyección de
gas una vez del dispositivo de inyección de gas.
7. Un aparato de análisis y medida de gas que
contiene isótopos de acuerdo con la reivindicación 6, en el que en
el que el volumen Vc de la celda incluye un volumen neto de la celda
y los volúmenes de tubos, válvulas y un sensor de presión que están
en conexión a través de la celda.
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