JPH0217446A - 同位体富化によるプロセス評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１１産業上の利用分野 本発明は、ある系又はプロセスがある物質に与える影々
夛を測定するための安定同位体富化（濃縮）方法に関す
るもので、特に、赤外線分光分析を用いて種の濃度を直
接測定する方法に関するものである。

（２）　　従来の技術、及び発明が解決しようとする課
題臨床生医学試験においては、あるいは工学又は科学的
試験においても、人体内又は他の系内で起こっているあ
るプロセスの評価を行うことがしばしばある。よく知ら
れた一つの方法は１通常開位体の形のトレーサで富化し
た（　ｅｎｒｉｃｈｅｄ　ｗｉｔｈａ　ｔｒａｃｅｒ　
）物質の測定を行い、系内プロセスがその物雪に及ぼす
影響を評価する方法である。

この試験に放射性同位体を使用することは多くの文献に
報じられておシ１価値ある情報が集積されてきた。一方
、放射能は放射線に暴露された人体又は他の被験体に悪
影響を与えることもよく知られており、機械系の汚染や
廃粂物の問題もあって、この放射性トレーサ法は望まし
くないものとされている。もう一つの欠点はすべての試
験対象物質に対して適当な放射性同位体が存在しないこ
とである。

安定同位体もトレーサとして用いられている。

この種類のトレーサ適用に関しては、「生科学及び医学
における安定同位体トレーサＪ　、Ｍａｔｗｉｙｏｆｆ
ほか、　５ｃｉｅｎｃｅ　＊第１８１巻、１１２５頁（
１９７３年９月〕り論じられている。この安定同位体は
、放射線に暴露される必要がなく安全である利点を持っ
ている。更に、トレーサとして使用できる同位体の種が
頓広いという利点もある。どの系にも自然に存在する多
量種は、通常化学的に等価な少量又は微量の同位体種で
あって富化試験に適したものを持っている。これまでは
、富化した種の濃度測定に良い方法がなかったため、こ
の方法の実用化は限られていた。

５ｉｅｎｃｅ誌に発表された上記論文で示されているよ
うに、安定同位体の」１ｊ定には、特に生医学の分野で
は、質量分光分析法が用いられている。この方法は比率
測定では非常に正確な結果が得られるが、多くの場合直
接濃度測定はできない。質量分析法の一つの問題点は、
−酸化炭素（ＣＯ〕　のようなある物質ではｆｆ！を計
過剰を与えることである。

すなわち、異なる同位体で構成された同種類の分子が同
じ質量を持つことがあり、質量分離が不可能となるため
、非常に有用な種をトレーサ物質として使用できなくな
る。また、質量分光分析装置は非常に高価であり、熟練
したオペレータを必要とし、試ｆ＋調製に多大の操作を
必要とするため結果を得るのに時間がかかる。同位体比
質量分光分析は異なった質量の種の比率を求めるものゆ
え測定すべき種と同じ質量を持つ何らかの妨害種がしば
しば存在するが、これは測定前に除去しなければならな
いものである。除去偵作は常に可能とは限らない。同位
体比質量分光分析装作は、広頓囲の種に適用可能である
ような汎用性はない。むしろ、近似質量に対する分解能
を向上させるため、質量スペクトルの狭い範囲の操作に
意を用いている。したがって、質量分光分析法は研究用
としては有用であるが、医学分野の要求に適合する汎用
臨床装置としては経済的に不適当である。［−酸化炭素
の赤外線分光分析による炭素１３の定、清」ＭｃＤｏｗ
ｅ　１１　：　Ａｎａ　１ｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓ
ｔｒ３’　＊第４２巻、１１９２頁（１９７０年）Ｋよ
れば、純ＣＯと見られる試料中の　Ｃｏ／Ｃｏ比の測定
には質量分光分析は避けるべきとしている。分光装置こ
の比較的広い帯域では個々の同位体線の分離ができず、
比の概略測定しかできない。この方法では、正確な比の
測定も絶対濃度の（１（１定もできない。ほかに赤外線
測定は自動車排気の測定に利用されているが、同位体富
化は用いられていない。Ｊ　、　Ｈｉ　１１らの論文「
チューナプル（周波数可変式）ダイオードレーザによる
車両の硫酸塩及びメタン排気の時間的測定」、ＳＡＥ　
　８００５１０（１９８０年２月）では、チューナプル
ダイオードレーザが排気ガス試料中の分子の吸収線を走
査するのに用いられているが、同位体押は考慮されてい
ない。試料の圧力が高いので１固々の同位体線に対応す
る線の微細構造を分離できず、大まかな測定しか行われ
ていない。

赤外線吸収分光分析は、自然に存在する同位体種の測定
に有用なことが知られている。ある場合には、測定され
る特性値は同位体のスペクトルすなわち数本の吸収線の
波長である。これはＪｅｎｓｅｎ　　ら（Ｌａ５ｅｒ　
Ｆｏｃｕｓ　、　１９７６年り月〕によって示されてお
り、自然のウラニウノ、同位体スペクトルの同定にチュ
ーナプルダイオードレーザを用いているが、同位体濃度
の測定については触れられていない。他の場合では同位
体濃度の測定が重要であり、１１定精度が強調される。

たとえば、Ｌａｂ　ｒ　ｉ　ｅら（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ　、第２４巻。

６８１頁、１９８１年〕　は、放射性炭素年代測定のだ
めにチューナプルダイオードレーザ及び多パス光電池を
用いて炭素１４濃度の測定を行っているが１年代測定に
必要な精度を得るためには１測定に数時間を要している
。この論文は、量の少ない他の安定又は放射性同位体の
測定に赤外線レーザ分光分析が使用できると結論してい
る。この方法は興味があるが、測定時間の長いことは臨
床試験の要求には合わない。「赤外線レーザ吸収分光分
析による同位体分析Ｊ　、　Ｌｅｈｍａｎｎら、　Ａｐ
ｐｌｉｅｄＩ’ｈｙｓｔｃｓ　ｓ第１３巻、１５６頁（
１９７７年）では、同位体富化二酸化炭素の試験のため
のチューナプルＰｂＳレーザについて論じており、各同
位体の吸収線の存在確認と異なった圧力における吸収係
数の測定を行っている。正確な結果を得るためには、分
割ビーム２パス系の必要なことが示されている。

生医学分野における安定同位体検出のために赤外線法を
適用するととＫついては、前述のＭａ　ｔｗｉ　ｙｏ　
ｆ　ｆらによる５ｃｉｅｎｃｅ　　誌における１９７３
年の論文で簡単に取り扱われているが、そこでは赤外線
装置については特定されていない。

彼らは１３Ｃでラベル処理した基質を摂取し、真空にし
た球中に吹き込み、呼気中の過剰　Ｃを赤外線分光装置
によって定量する方法について論じている。しかし試料
調製の困難性やこの方法の精度については明らかにされ
ていない。この年代の分光装置における比較的広い帯域
では、同位体種の分離のためには十分でないことはよく
知られている。論文の池の章では、赤外線法の装置は簡
単で安価であるが、主として単純な気体試料に限定され
て分子内の同位体の位置についての情報は得られず、し
たがって核磁気共鳴（ＮＭｒｔ　）や質量分光分析より
も劣ることを暗に述べている。

赤外線分光分析を生物学又は工学における系の安定同位
体測定に適用する可能性について、もつとも有望な情報
はＬｅｅ　　らによる以下の文献に示されている。即ち
、［安定同位体トレーサのチューナプルダイオードレー
ザ分光分析−同位体を含む一酸化炭素の存在比の検出と
測定Ｊ、Ｌｅｅら。

同位体ラベル処理化合物の合成と応用に関する第２回国
際シンポジウム講演概要、４４１−４４６頁（１９８６
年）；［同位体分析のための高分解能赤外線ダイオード
レーザ分光分析−同位体を含む一酸化炭素の測定Ｊ、Ｌ
ｅｅら、Ａｐｐｌｉｅｄ　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ
ｓ　＋第４８巻、６１９頁（１９８６年３月〕り米国特
許４，６８４，８０５：及び「臨床スペクトル」。

５ｃｉｅｎｔｉｆ　ｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　、　１９
８７年１２月。この研究はＰａｒｔｉｎによってＭａｔ
−Ｒ，ｅｓ、　Ｓｏｃ。

３ｙｍｐ、　Ｉ’ｒｏｃ、　、第９０巻（１９８７年）
で引用されている。この研究によれば、チューナプルダ
イオードレーザ及び１パスが調整可能な２パス測定セル
を用いた赤外線分光分析では非常に正確な結果が得られ
、患者の臨床試験に用いられた同位体種の測定によく適
合するとしている。装置は、以前に用いられていた質量
分光分析よりも簡単、かつ非常に安価な形で提示されて
おり、トレーサ法の適用範囲を拡大し得るものである。

提示された装置は２パス試料セルを用いており、２種の
同位体（一般には自然に存在する多量同位体と富化可能
な極微量同位体〕の同時測定が可能なように１バスは調
整可能となっていて、同位体比が高い精度で測定できる
ものである。本発明は、この研究を発展させたものであ
る。

（３）課題を解決するだめの手段 ａ、総論 本発明の目的は、したがって赤外線分光分析法を用いて
同位体で富化した物質の濃度を直接測定することにより
プロセスの評価を行う方法を提供することである。

本発明の他の目的は、同位体比の測定を行わずとも上記
測定を可能にする方法を提供することである。

更に本発明の他の目的は、簡単な１パスの装置しか要ら
ず、試料調整がきわめて簡単で、しかも短時間に結果の
得られる方法を提供することである。

概して、本発明は、同位体を富化しやすい物質を含む系
内におけるプロセスを評価する方法によって達成される
もので、この方法とは、目的とする系をトレーサ同位体
で富化した物質で処理し、処理後、その系からトレーサ
同位体で富化したトレーサ種を含む物質の気体試料を採
取し、得られた気体試料に富化種に対する吸収線の波長
を持つ単色（単波長〕放射線を透過させ、そして試料中
のトレーサ種の富化値又は濃度を決定するために富化種
に対するスペクトル線の強度を検出する各手順を含むも
のである。

以上の、またそれ以外の本発明の効果は、以下の詳論及
び添付した図面によって更に明らかになる。

ｂ、詳論 本発明の方法は主として生医学的な適用面について記し
ているが、本発明を熟知すれば工業における工程管理や
工学的試験に対する適用も為し得る筈である。適用の成
否は、目的に応じた十分な精度で、かつ比較的安価な装
置で測定を行うことにかかっている。高感度の１バス赤
外線分光分析装置により、人の呼気中の極微π同位体［
！Ｉ！の分析に適するような優れたＳ−Ｎ比の信号を得
られることが示された。ここでは１本発明の方法に使用
するための２種類の分光方法が提示されるが、一つは低
儂度の同位体種の正確な検出に特に有意義であり、他の
一つは簡単でより高濃度の場合に適している。

一つの方法は２次調波検出（５ｅｃｏｎｄ　ｈａｒｍｏ
ｎｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　）　　を用いる方法である
。この方法は周知の方法で詳細を説明する必要はない。

詳細についてはｌ１ｅｉｄ　らによる論文、［チューナ
プルダイオードレーザによる２次調波検出−実験と理論
の比較Ｊ　−ＡＩ］ｐ１．Ｐｈｙｓ、、Ｂ２６巻、２［
］３３２２１０頁１９８１年）に記されているので参考
資料として挙げておく。第１図及び第２図−第２図は縦
軸を拡大したところだけ異なるーにＣＯにおける炭素１
２と炭素１３の自然の同位体存在比での吸収線を示す２
次調波検出曲線を示す。　ＣＯのピークは１７１００〜
１０／１１００ｐｐを表している。これらの線は、ある
人の呼気から水蒸気を除去しただけの試料によって得ら
れたものである。

この試料は３２００　　Ｐａ　（２４ｔｏｒｒ　）の圧
力に保たれ、パス長さ２０ｍを通じてチューナプルダイ
オードレーザからの放射で走査したものである。

線のピークは、既知濃度標準試料を用いた装置の補正に
よって得られた検量線から、４１１定された（重の一度
と関連付けられる。この兄事な手順は極低濃度の４１定
に対しては非常に有効だが、より高ど６１度の測定には
、後述のようにより簡単でより直接的な方法が用いられ
る。いずれの場合も種の比率測定は必要なく、共に同じ
基本的な分光装置を使用するものである。

本方法の測定を行う代表的な装置を第６図に示す。装置
は、チューナプルダイオードレーザ１０、レーザ１０の
電源１２、及び温度制御部１４から構成されている。レ
ーザはＬｏ　に付与された米国特許４，３５０，９９０
及び４，１８６，３５５、並びにＰａｒｔｉｎに付与さ
れた４、５７７．３２２及び４．６０８，６９４に記さ
れた鉛塩型のものを用いると便利であるが、Ｇａ１ｎＡ
ｓＳｂ　　型のものであってもよい。このレーザは操作
温度を変えることによって波長が決められ、２．５〜３
０μｍの波長範囲で使用できる。また、約０．５〜３０
　という狭い帯域を５００サイクル毎秒の速度で走査で
きる。たとえばある吸収ピークを対象に設定した波長を
、走査動作なしで発生するようにすることもできる。あ
るいは、走査を行うことによって、測定すべき単一線に
関連した全吸収曲線を得ることもできる。投入電流を変
えることによって、レーザ装はの操作条件を各種の同位
体や分子に対応してＡ掩することができる。この装置を
用いれば。

適切なスペクトルをもっていればどんな赤外線活性分子
でも調査できる。したがって、本装置は単一同位体（Ｉ
専用というより汎用ということができる。同位体スペク
トル線はよく分離され、通常の質１１分光分析のような
パックグラウンド干渉を受けることがない。

上記のＧａ　Ｉ　ｎＡｓ　ｓｂ　　系レーザは短波長ダ
イオードレーザに属し、　Ｃａｎｅａｕらのｒ　Ｇａ　
ＩｎＡｓＳｂ　／ＡｌＧａＡｓＳｂ　　レーザの１９［
］Ｋｔでのｃｗ操作」。

Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ　、第４９巻、５５
百（１９８６年）に記されたように、ＡＪＪ、　Ｇａ、
　Ｉｎ、　Ｐ、　Ａ！１　　及びｓｂのいずれかの元素
を含むｍ−ｖｉ化合物から成る。これらのレーザは基底
の振動−回転筒ｅ、数では放射せず、安定同位体分析用
のさらに高感度の検出器とともに複合又は倍音帯（ｃｏ
ｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｒ　ｏｖｅｒｔｏｎｅ　ｂａｎｄ
＋　）に対して利用される。これら短波長レーザは、比
較的高い熱シンク（ｈｅａ　ｔ　−５ｉｎｋ）温度で作
動し、短波長赤外線検出器で検出されるので、熱電冷却
器のような安価な冷却器を使用することができ、又は室
温以下への冷却を必要としない。

更にもう一つのレーザ源は帯域配列図格子レーザで、こ
れは室温動作用として製作できる可能性がある。この種
類のレーザはＹｕｈ　　らの「新しい赤外線帯域配列超
格子レーザＪ　、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈ）’ｓ。

Ｌｅｔｔ、　、第５１巻、１４０４頁（１９８７年）に
記されている。

レーザ放射はチョッパ（断続器）１３及びレンズ系１８
を通過して分光格子２０に至り、単一光学モードとして
通過する。レーザはこのモードが対象の同位体分子の吸
収線を含むように調整される。次いで放射（光）は試料
気体の入ったセル２２を通過する。検出部２８がセル２
２を通過した放射（光）を感知し、信号処理部が検出信
号を処理して表示部３２に結果を表示する。２次調波検
出法を用いるときはチョッパは省略でき、投入電流を変
化させて放射（光〕を変調させる。さらに信号処理器は
２次調波検出に応じて信号を解析できるように設けられ
ている。本発明の方法を実施するに当たっては、基本的
装置に変更を加えてもよい。たとえば、第２図の曲線に
おいて基線上に少し認められるノイズは主として反射光
学系に起因する光学的ノイズである。このノイズ源はレ
ンズを離軸（ｏｆｆ　−ａｘｉｓ　）放物面鏡にほき換
えることによって除去できる。このようにして、よシ低
濃度の同位仕種がノイズの干渉なしに測定できる。単一
モード操作のときは、分光格子も省略できる。

たとえば、生物学的又は工学的試験においては。

しばしは被験体又は系を通過してきた物質、あるいは化
学変化を伴うようなプロセスを経た物質を測定すること
がある。本発明によれば、対象物質についてその分子成
分の安定同位体を富化することによって、系内の他の部
分を通過したか又は化学変化若しくは生物学的変化を経
た物質の量を、系又は被験体から採取した試゛料中の絶
対ε４度として測定することができる。測定はトレーサ
同位体鍾のスペクトル中の単一の吸収線について行われ
る。この線は他の種の干渉を受けない領域から運ばれ、
試料は水蒸気除去以外の処理を必要とせず、また圧力に
よるスペクトル線の広がりを且けるために低圧に保つ必
要もない。同位体比質■分光分析の場合のように、富化
物質の他の物質に対する比を測定する必要はない。更に
、濃度はスペクトル線の位置の放射強度と入射強度から
直接測定することができる。比率測定から濃度を算出す
るに当たって生じ得る誤差も避けることができる。

生医学的試験においては、被験体げ同位体を富化した物
質又はトレーサ物質を投与するが、その物質は生理学的
プロセスを経た後組識に沈着するか又は排出される。多
くの場合この試験で用いるトレーサとしては、二酸化炭
素、−酸化炭素、アンモニア又は水に変化して呼気中に
排出されるものを用いる。そこで、被験体から排出され
る呼気を試料として採取する。試料中の水蒸気を除去し
く水蒸気自身が試験対象のときは別とし）、試料を３２
００Ｉ’ａ　（２４ｔｏｒｒ　）という低い圧力で試料
セルに入れる。対象同位体トレーサ種の吸収線に対応す
る波長の放射をセルに透過させ、透過後の強度■を測定
する。絶対濃度を求めるときは入射強度■。の測定が必
要である。■。は、セルを真空にしてそこを透過した同
じ波長の強度を測定することによって得られる。第４図
に示したように、入射強度■。を求める他の方法として
、放射を吸収線の近くでその線による吸収のない位！な
の波長ｆ０　　に調整して強度を測定してもよい。トレ
ーサ種の濃度は１３ｅｅｒ　−Ｌａｍｂｅｒｔの法則か
ら決定ａｐｊｆｆ される。すなわち、Ｉ＝Ｉ。ｅ　　　で、ここに、ｐは
同位体分子の分圧（ｔｏｒｒ　）、ｌはパス長さ（ｃｍ
）、ａは同位体分子のスペクトル吸収係数である。呼気
試料の場合、同立体富化物質はしばしば炭素１３、酸素
１８又は窒素１５で富化され、トレーサ種は通常二酸化
炭素、−酸化炭素、水又はアンモニアである。そして、
他の同位体ｆ！１！と関係なく２種類の濃度測定法が適
用可能である。いずれを適用するかは対象とする生理プ
ロセスに依存する。

米国特許４，６８４，８０５に示されているように、Ｃ
Ｏを用いたある研究では酸素１８でラベル処理したオン
ン（０，）又は二酸化窒素（Ｎｏ、）を摂取し１組織か
らＣＯを含む気体試料を採取してそこに沈着したトレー
サを定量し＋　Ｃｌ８０／Ｃ”０比を測定して試料中の
富化比を決定している。本発明によれば、ＣＯの測定は
行わすにＣＯ濃度の直接測定が可能である。気体試料は
低圧で試料セル中に導入され、濃度測定法の一つを適用
して試料中のトレーサ濃度を直接測定する。

よく知られたぶどう糖耐性試験は通常、ある量のぶどう
糖を摂取した後一連の白液試料を採り。

それを分析しである時間経過後に結果が得られる。

本発明によれば、特に被験者の立場から見てより簡易な
試験が可能であり、はとんど即時に結果が得られる。被
験者に摂取させるぶどう糖を炭素１３でラベル処理し、
最初に杉験者の呼気を採取して標準試料とし、ラベル処
理したぶどう糖を口から摂取するにしたがって定期的に
呼気試料を採取する。ラベル処理したぶどう糖は呼気中
二酸化炭素の前１堅物質で、試料を測定して呼気中の炭
素１３同位体種を定量する。各試料から通常冷凍又は吸
収させて水分を除去し、印をつけたＣＯ７の絶対濃度を
数分間で測定する。各試料中の濃度はぶどう糖の生理学
的変化の様相を表すもので、これは他の源からのＣＯ２
の存在と無関係である。

各試料の富化は標準試料との簡単な比較で決定できる。

以上のように１本発明の方法は、安定同位体トレーサを
使用して試料中の他の種と無関係に同位仕種を直接測定
することによって、プロセスの調査を行うことを可能に
するものである。本方法は比較的安価な既知の装置を利
用するもので、臨床試験への応用は医学分野全般にわた
って可能であるものである。工業での適用もまた可能で
ある。

本方法は、特に気体試料が用いられるときに試料調製の
手間が少なく、結果は短時間で得られる。

更に、生理学面での適用においては、はとんどの場合悪
影響をもたらさないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は１本発明の方法によって測定した１
人の呼気中の一酸化炭素のスペクトル線を示した図であ
る。両図は、縦１曲のスケールが異なる。 第６図は、本発明の方法を実施するための装置の構成図
である。 第４図は、同位仕種の高分解能スペクトルの線強度をグ
ラフで示した図である。 （外４名） ２０３１．００５ ２０３１．６３２ 阜２Ｕ！Ｊ １敦〔Ｃｍ−１） 第４７ ２゜ ３゜ 手 続 補 正置 平成元年８月７０日 平成１年 特許願 第１１７１４７号 発明の名称 同位体濃縮によるプロセス評価方法 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　　ゼネラルφモータースφコーポレーション
新大手町ビル２０６区 ６、補正の内容 １、発明の名称をつぎのように変更する。 「同位体濃縮によるプロセス評価方法」２、特許請求の
範囲を別紙のように補正する。 ３、発明の詳細な説明において、 （１）第７頁１３行目の「富化（濃縮）」を「濃縮」と
補正し、 （２）第１１頁１行目、第１２頁１３行目、第１５頁下
から２行目、第１３頁７行目、第２２頁３行目、第２２
頁１３行目、第２２頁下から３〜２行目、第２４頁１行
目、第２４頁１３行目及び第２５頁下から７行目の「富
化」を「濃縮」と補正し、 （３）第８頁２行目、第１５頁９行目、第１３頁２行目
、第１３頁３行目及び第２４頁２行目の「で富化」を「
を濃縮」と補正する。 以上 別　　紙 「１．同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内における
プロセスを評価する方法、すなわち二上記系をトレーサ
同位体を濃縮した物質で処理し；その処理の後、該トレ
ーサ同位体を濃縮したトレーサ種を含む系の物質の気体
試料を作製し；そしてさらに、存在する該トレーサ同位
体の量を決定する為に該気体試料を分析する各手順を含
む方法であって、 該気体試料を、該トレーサ種の吸収線と関連同位仕種の
吸収線とを識別できるような圧力に保ち；濃縮された種
に対する吸収線の周波数をもつ単色放射を該気体試料に
透過させ；そして試料中のトレーサ種の濃縮値を決定す
るために試料中の濃縮種に対するスペクトル線強度を検
出する手順を含むことを特徴とする方法。 ２、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 吸収線からわずか離れた周波数の放射を試料に透過させ
て入射強度を検出することによって入射放射レベルを決
定し、相対検出強度から濃縮値を決定する手順を含むこ
とを特徴とする方法。 ３、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 吸収試料の無い状態で放射を検出し、検出強度の比から
濃縮値を計算することによって強度の参照値を決定する
ことを特徴とする方法。 ４、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 透過手順が、放射周波数を変調すること及び該放射周波
数を濃縮種の吸収線をまたいで変化させることを含み、
そして検出手順が透過放射の調波検出を含むことを特徴
とする方法。 ５、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 濃縮処理に先立ってトレーサ種が量的に濃縮していない
物質の参照気体試料を作製し；トレーサ種に対する参照
スペクトル線強度を求めるために透過及び検出手順を実
行し、そして参照スペクトル線強度と濃縮スペクトル線
強度との差から濃縮値を決定する手順を含むことを特徴
とする方法。 ６、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 異なった時間又は場所において複数の濃縮試料を取り、
濃縮量の変動を決定するためにそれらの濃縮値を測定す
ることを特徴とする方法。 ７、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 該方法が、被験者の生理機能を安定同位体トレーサによ
って評価する方法であり、それは：生理機能の支配を受
け、かつ最終的には同位体が濃縮された気体重として呼
気中に排出されるような、同位体を濃縮した物質を被験
者に投与し；その処理の後、該被験者から呼気試料を採
取し；その気体試料の圧力を、濃縮された種の吸収線と
関連同位仕種の吸収線とが識別できるように十分低く保
ち；濃縮された種の吸収線の周波数を持つ前記単色放射
を該呼気試料に透過させ；そして、濃縮された種に近接
するスペクトル線強度を測定して試料中の濃縮された種
の濃度を求める各手順を含むものであることを特徴とす
る方法。 ８、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 該方法が、被験者の生理機能を安定同位体トレーサによ
って評価する方法であり、それは：生理機能の支配を受
け、かつ生物試料中に濃縮された種として沈着するよう
な、同位体を濃縮した物質を被験者に投与し；その処理
の後、該試料から同位体トレーサの濃縮した種を含む気
体試料を作製し；該気体試料の圧力を、濃縮された種の
吸収線と近接する同位仕種の吸収線とが前記のように識
別できるように十分低く保ち；濃縮された種の吸収線の
周波数を持つ前記単色放射を該気体試料に透過させ；そ
して、近接するスペクトル線の強度を検出する各手順を
含むものであることを特徴とする方法。 ９、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内におけるプ
ロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体が炭素１３であり、気体試料中の濃縮種が炭
素１３を濃縮した二酸化炭素であることを特徴とする方
法。 １０、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内における
プロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体トレーサが炭素又は酸素の少量存在同位体で
あり、気体試料中の濃縮種が二酸化炭素であることを特
徴とする方法。 １１、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内における
プロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体が酸素１８であり、気体試料中の濃縮種が酸
素１８を濃縮した水蒸気であることを特徴とする方法。 １２、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内における
プロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体が窒素１５であり、気体試料中の濃縮種が窒
素１５を濃縮したアンモニアであることを特徴とする方
法。 １３、同位体濃縮を受けやすい物質を含む系内における
プロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 該方法が、被験者の生理プロセスを濃縮種の赤外線分光
分析によって評価する方法であり、それは： 測定すべき濃縮同位仕種の前駆物質であるトレーサ同位
体を濃縮した物質を調製し；被験者から第１の気体試料
を採取し；測定すべき同位体種の吸収線の周波数を持つ
赤外線を該気体試料に透過させ；試料中の同位仕種濃度
を測定するため透過後のスペクトル線強度を検出し；被
験者に同位体濃縮物質を与えた後、被験者から第２の気
体試料を採取し；第２の試料に対して透過及び検出の手
順を繰り返し；そして、該第１及び第２の気体試料中の
該同位体濃度の測定値を比較することによって、生理プ
ロセスが該濃縮物質に及ぼす影響を明らかにする手順を
含むものであることを特徴とする方法。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する方法、すなわち：上記系をトレーサ
   同位体で富化した物質で処理し；その処理の後、該系か
   ら該トレーサ同位体で富化したトレーサ種を含む系の物
   質の気体試料を作製し；そしてさらに、存在する該トレ
   ーサ同位体の量を決定する為に該気体試料を分析する各
   手順を含む方法であって、 該気体試料を、該トレーサ種の吸収線と近い同位体種の
   吸収線とを識別できるような圧力に保ち；富化された種
   に対する吸収線の周波数をもつ単色放射を該気体試料に
   透過させ；そして試料中のトレーサ種の富化値を決定す
   るために試料中の富化種に対するスペクトル線強度を検
   出する手順を含むことを特徴とする方法。 ２、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 吸収線からわずか離れた周波数の放射を試料に透過させ
   て入射強度を検出することによって入射放射レベルを決
   定し、相対検出強度から富化値を決定する手順を含むこ
   とを特徴とする方法。 ３、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 吸収試料の無い状態で放射を検出し、検出強度の比から
   富化値を計算することによって強度の参照値を決定する
   ことを特徴とする方法。 ４、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であつて、 透過手順が、放射周波数を変調すること及び該放射周波
   数を富化種の吸収線をまたいで変化させることを含み、
   そして検出手順が透過放射の調波検出を含むことを特徴
   とする方法。 ５、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 富化処理に先立ってトレーサ種が量的に富化していない
   物質の参照気体試料を作製し；トレーサ種に対する参照
   スペクトル線強度を求めるために透過及び検出手順を実
   行し、そして参照スペクトル線強度と富化スペクトル線
   強度との差から富化値を決定する手順を含むことを特徴
   とする方法。 ６、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 異なった時間又は場所において複数の富化試料を取り、
   富化量の変動を決定するためにそれらの富化値を測定す
   ることを特徴とする方法。 ７、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 該方法が、被験者の生理機能を安定同位体トレーサによ
   って評価する方法であり、それは：生理機能の支配を受
   け、かつ最終的には同位体が富化された気体種として呼
   気中に排出されるような、同位体を富化した物質を被験
   者に投与し；その処理の後、該被験者から呼気試料を採
   取し；その気体試料の圧力を、富化された種の吸収線と
   関係同位体種の吸収線とが識別できるように十分低く保
   ち；富化された種の吸収線の周波数を持つ前記単色放射
   を該呼気試料に透過させ；そして、富化された種に近接
   するスペクトル線強度を測定して試料中の富化された種
   の濃度を求める各手順を含むものであることを特徴とす
   る方法。 ８、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項１に記載の方法であって、 該方法が、被験者の生理機能を安定同位体トレーサによ
   って評価する方法であり、それは：生理機能の支配を受
   け、かつ生物試料中に富化された種として沈着するよう
   な、同位体で富化した物質を被験者に投与し；その処理
   の後、該試料から同位体トレーサの富化した種を含む気
   体試料を作製し；該気体試料の圧力を、富化された種の
   吸収線と近接する同位体種の吸収線とが前記のように識
   別できるように十分低く保ち；富化された種の吸収線の
   周波数を持つ前記単色放射を該気体試料に透過させ；そ
   して、近接するスペクトル線の強度を検出する各手順を
   含むものであることを特徴とする方法。 ９、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内における
   プロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体が炭素１３であり、気体試料中の富化種が炭
   素１３を富化した二酸化炭素であることを特徴とする方
   法。 １０、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内におけ
   るプロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体トレーサが炭素又は酸素の少量存在同位体で
   あり、気体試料中の富化種が二酸化炭素であることを特
   徴とする方法。 １１、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内におけ
   るプロセスを評価する請求項８に記載の方法であつて、 安定同位体が酸素１８であり、気体試料中の富化種が酸
   素１８を富化した水蒸気であることを特徴とする方法。 １２、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内におけ
   るプロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 安定同位体が窒素１５であり、気体試料中の富化種が窒
   素１５を富化したアンモニアであることを特徴とする方
   法。 １５、同位体の富化を受けやすい物質を含む系内におけ
   るプロセスを評価する請求項８に記載の方法であって、 該方法が、被験者の生理プロセスを富化種の赤外線分光
   分析によって評価する方法であり、それは： 測定すべき富化同位体種の前駆物質であるトレーサ同位
   体で富化した物質を調製し；被験者から第１の気体試料
   を採取し；測定すべき同位体種の吸収線の周波数を持つ
   赤外線を該気体試料に透過させ；試料中の同位体種濃度
   を測定するため透過後のスペクトル線強度を検出し；被
   験者に同位体富化物質を与えた後、被験者から第２の気
   体試料を採取し；第２の試料に対して透過及び検出の手
   順を繰り返し；そして、該第１及び第２の気体試料中の
   該同位体濃度の測定値を比較することによって、生理プ
   ロセスが該富化物質に及ぼす影響を明らかにする手順を
   含むものであることを特徴とする方法。