DE19949212A1 - Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer für die Messung von 13C/12C-Verhältnissen in Atemgasen - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und sicheres Verfahren zur Eliminierung des Einflusses der CO¶2¶-Konzentration auf die Meßsignale nichtdispersiver Infrarotspektrometer zur Bestimmung von ·13·CO¶2¶/·12·CO¶2¶-Verhältnissen in Atemgasen bereitzustellen, welches gewährleistet, daß bei Kalibrierung und Messung weitgehend gleiche physikalische Bedingungen herrschen. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden die beiden Kammern der Meßküvette des nichtdispersiven Infrarotspektrometers zunächst mit einem CO¶2¶-freien Gas gefüllt, der Nullpunkt eingestellt und dann eine Küvette bekannten CO¶2¶-Gehalts und ·13·CO¶2¶/·12·CO¶2¶-Verhältnisses in den Strahlengang gerückt. Das sich dann einstellende Meßsignal für ·12·CO¶2¶ wird in der Phase der Messung reproduziert, indem das Meßgas dem CO¶2¶-freien Gas in der einen der beiden Kammern der Meßküvette in der erforderlichen Menge zudosiert wird. DOLLAR A Das wichtigste Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anwendung von 13C-Atemtests in der medizinischen Forschung und Diagnostik.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Nichtdispersive Infrarotspek­ trometer zur Messung von Isotopenanteilen in Meßgasen sind meist mit zwei Strahlengän­ gen ausgestattet. In beiden Strahlengängen befindet sich jeweils eine Meßküvette. Hinter der einen ist ein mit dem Meßgas mit dem reinen, in der Natur selteneren Isotop befüllter Strahlungsempfänger für die Messung des Anteils des selteneren, hinter der anderen ein mit dem Meßgas mit dem reinen, in der Natur häufigeren Isotop gefüllter Strahlungsempfänger für die Messung des Anteils des häufigeren Isotops in dem Meßgas angeordnet. Beide Meßküvetten werden mit einem Gas ein und derselben Zusammensetzung gefüllt, und zwar entweder mit einem von dem Meßgas freien Gas bzw. Gasgemisch, mit dem Probengas oder mit einem Gemisch aus beiden. Es ist aber auch möglich und unter bestimmten Um­ ständen opportun, mit einem Strahlengang und einer Meßküvette auszukommen. In diesem Falle müssen die Meßküvette, gegebenenfalls anzuwendende Kalibrierküvetten und die beiden Strahlungsempfänger im Strahlengang hintereinander angeordnet werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung wird die vorliegende Erfindung anhand die­ ser Variante erläutert, wenn sie auch ebenso gut auf mit zwei Strahlengängen ausgestattete nichtdispersive Infrarotspektrometer anwendbar ist.

Bei hohen Ansprüchen an die Meßgenauigkeit ist es üblich, die Meßküvette(n) in zwei im Strahlengang nebeneinander angeordnete Kammern zu gliedern, von denen nur die eine mit dem Probengas beschickt wird, während die andere ständig mit einem von dem Meßgas freien Gas gefüllt ist. Eine solche Gliederung in zwei Kammern ist in diesem Falle auch bei den für die Kalibrierung verwendeten Kalibrierküvetten vorzusehen, wobei die eine der beiden Kammern mit einem Eichgas, also mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses, und die andere mit einem infrarot-inaktiven Gas, bei der Messung des ¹³CO₂/¹²CO₂-Verhältnisses in Atemgasen, wie sie insbesondere bei ¹³C- Atemtests im Dienste der klinischen Forschung und Diagnostik vorzunehmen ist, in der Regel mit Stickstoff oder einem Edelgas, gefüllt ist.

Bei solchen Tests wird der zu untersuchenden Person eine bestimmte Menge einer mit dem stabilen Isotop ¹³C markierten Substanz verabreicht, die im Zuge des Stoffwechsels unter Bildung von ¹³CO₂ abgebaut wird. Gemessen und der Diagnose zugrunde gelegt wird, nach welchem Zeitgesetz das entstehende ¹³CO₂ mit der Atemluft ausgeschieden wird.

Der Kohlendioxid-Gehalt der Atemluft ist von der Atemfrequenz und -tiefe abhängig und liegt in der Regel zwischen 2 und 5 Volumen-%, während das ¹³C/¹²C-Verhältnis unter natürlichen Bedingungen, in Abhängigkeit von den Ernährungsgewohnheiten, um kaum mehr als 10‰ und selbst unter den Bedingungen solcher Atemtests um selten mehr als 100‰ schwankt. Die Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer für ¹³C- Atemtests ist mithin nicht nur eine Problem des Einflusses des ¹³C/¹²C-Verhältnisses, son­ dern auch eine Frage des Einflusses der CO₂-Konzentration in der Atemluft auf die Größe des Meßsignals, zumal sich herausgestellt hat, daß der Zusammenhang zwischen Meßsignal und CO₂-Konzentration kein linearer ist.

In einer von den Erfindern der vorliegenden Erfindung früher vorgelegten Patentschrift (DE 197 31 889 A1, angemeldet am 24. 7. 97 und offengelegt am 28. 1. 1999) wird ein Verfah­ ren zur Kalibrierung von Isotopenanalysatoren beschrieben, nach dem die Meßküvette(n) des Geräts zunächst mit dem meßgasfreien Gas bzw. Gasgemisch gefüllt wird bzw. werden, dann die Meßsignale für die Konzentration des Meßgases und dessen Isotopenanteilen auf­ genommen werden und danach das Meßgas bekannter Isotopenzusammensetzung schritt­ weise zudosiert und nach jedem dieser Schritte durch Messung der Konzentration des Meßgases und dessen Isotopenanteilen ein weiterer Punkt der Kalibrierkurve ermittelt wird.

Dieses Verfahren hat wohl eine Reihe von Vorteilen gegenüber den vorher bekann­ ten Verfahren, ist aber dennoch umständlich und zeitraubend und insofern mit Ungenauig­ keiten behaftet, als bei Kalibrierung und Messung nicht ein und dieselben physikalischen Bedingungen herrschen.

Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel zu beheben und ein einfaches und rasch arbeitendes Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersi­ ver Infrarotspektrometer für die Messung von ^13/12C-Verhältnissen in Atemgasen bereitzu­ stellen, welches gewährleistet, daß bei Kalibrierung und Messung weitgehend gleiche phy­ sikalische Bedingungen herrschen und so die höchstmögliche Meßgenauigkeit erreicht wird und auf die Aufnahme einer Kalibrierkurve für die Eliminierung des Einflusses der CO₂- Konzentration auf die Meßsignale verzichtet werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst.

Entsprechend diesem Anspruch werden zunächst beide Kammern der Meßküvette mit ei­ nem von Kohlendioxid freien Gas gefüllt und der Nullpunkt eingestellt. Dann wird eine Kalibrierküvette in den Strahlengang gerückt, deren eine Kammer mit einem Eichgas, also einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses, und deren ande­ re Kammer mit einem infrarot-inaktiven Gas wie Stickstoff gefüllt ist. Das sich nun ein­ stellende Meßsignal für ¹²CO₂ wird gespeichert und dann werden beide Meßsignale auf elektronischem Wege auf Null kompensiert.

Wenn die mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses gefüllte Kammer der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter derjenigen Kammer der Meßküvette angeordnet wird, die für die Aufnahme des Probengases vorgesehen ist, wird die Phase der Kalibrierung abgeschlossen, indem die Kalibrierküvette aus dem Strahlen­ gang wieder ausgerückt oder durch eine in beiden Kammern mit einem infrarot-inaktivem Gas bzw. Gasgemisch gefüllte Küvette ersetzt: Im Falle der Anordnung der mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses gefüllten Kammer der Kali­ brierküvette hinter der mit einem infrarot-inaktiven Gas bzw. Gasgemisch gefüllten Kammer der Meßküvette wird die Kalibrierküvette für die nachfolgende Messung im Strahlengang belassen.

Zur Messung der Isotopenanteile in einer Atemgasprobe wird nun dem von Kohlendioxid freien Gas in der einen Kammer der Meßküvette eine solche Menge des Probengases zudo­ siert, daß das Meßsignal für ¹²CO₂ das bei der Kalibrierung gespeicherte Meßsignal er­ reicht. In diesem Zustande der Meßanordnung, also bei eben der Konzentration des ¹²CO₂, die bei der Kalibrierung gemessen worden ist, werden die Isotopenanteile im Probengas gemessen.

Damit diese Prozedur bei allen Atemgasproben mit den üblichen CO₂-Konzentrationen im Bereich etwa zwischen 2 und 5 Volumen-% funktionieren kann, werden die CO₂- Menge und das ^13/12C-Verhältnis in der Kalibrierküvette so gewählt, daß ihre Infrarotab­ sorption derjenigen der mit Atemgas mit einer CO₂-Konzentration von etwa 2 Volumen-% gefüllten Kammer der Meßküvette entspricht. (Wie eine einfache Rechnung zeigt, über­ steigt die bei der Kalibrierung üblicherweise zugrunde gelegte CO₂-Gesamtkonzentration diejenige des ¹²CO₂ in im Zusammenhang mit ¹³C-Atemtests vorkommenden Atem­ gasproben um kaum mehr als ein Hundertstel, weil die relative Häufigkeit des ¹²C diejenige des ¹³C um etwa den Faktor 100 übertrifft).

Bei der im Anspruch 2 beschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach der Einstellung des Nullpunkts die Kalibrierküvette in den Strahlengang gerückt, und zwar so, daß die mit dem Eichgas, also einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses, gefüllte Kammer der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter der Kammer der Meßküvette für die Aufnahme des Meßgases angeordnet ist. Die sich einstel­ lenden Meßsignale für ¹²CO₂ und ¹³CO₂ werden mit vorgegebenen Sollwerten auf Null kompensiert und das Meßsignal für ¹²CO₂ gespeichert. Mit dem Ausrücken der Kalibrier­ küvette aus dem Strahlengang wird der eigentliche Kalibriervorgang dann beendet. Bei einer anderen, im Anspruch 3 beschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wird nach der Einstellung des Nullpunkts die Kalibrierküvette in den Strahlengang gerückt, und zwar in diesem Falle so, daß die mit dem Eichgas, also einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses, gefüllte Kammer der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter der nicht für die Aufnahme des Probengases bestimmten, also stän­ dig mit einem infrarot-inaktiven Gas gefüllten Kammer der Meßküvette angeordnet ist. Die sich dann einstellenden Meßsignale werden, ebenso wie bei der im Anspruch 2 be­ schriebenen Variante, mit vorgegebenen Sollwerten kompensiert und das (in diesem Falle negative) Meßsignal für ¹²CO₂ gespeichert. Danach verbleibt die Kalibrierküvette im Strahlengang. Die Meßphase wird - wie bei der im Anspruch 2 beschriebenen Variante - eingeleitet durch Zudosieren einer solchen Menge des Probengases zu dem in der für die Aufnahme des Probengases bestimmten Kammer der Meßküvette befindlichen, von Koh­ lendioxid freien Gas, welche gerade ausreicht, um das negative Meßsignal zu kompensie­ ren. Der Quotient aus dem in diesem Zustande gemessenen Meßsignal für das seltenere Isotop und dem vorher gemessenen negativen Meßsignal ist dann identisch mit dem Quoti­ enten aus dem Isotopenanteil des seltenen zu demjenigen des häufigeren Isotops.

Prinzipiell kommen nahezu alle von Kohlendioxid freien Gase für die Füllung der entspre­ chenden Kammern der Meßküvette und der Kalibrierküvetten infrage. Um dessen unge­ achtet mögliche Überlappungen der Spektrallinien bzw. -banden mit Sicherheit auszu­ schließen und aus anderen Gründen sind jedoch infrarot-inaktive Gase zu bevorzugen. In den Ansprüchen 4 und 5 sind solche Gase genannt.

Eine besonders vorteilhafte Variante wird im Anspruch 6 beschrieben, wonach der mit ¹²CO₂ gefüllte Strahlungsempfänger im Strahlengang vor dem mit ¹³CO₂ gefüllten ange­ ordnet wird. Er wirkt dann als optisches Filter und mindert die Querempfindlichkeit des mit ¹³CO₂ gefüllten Strahlungsempfängers gegenüber ¹²CO₂.

Falls es Schwierigkeiten bereitet, bei der Messung einen exakten Abgleich des Meßsignals auf das bei der Kalibrierung gewonnene Meßsignal herbeizuführen, ist es - wie im An­ spruch 7 dargestellt - auch möglich, sich mit einem annähernden Abgleich zu begnügen und die exakte Übereinstimmung unter Nutzung einer auf übliche Weise gewonnenen Eichkurve auf rechnerischem Wege herbeizuführen.

Eine besonders wirkungsvolle Methode zur Gewährleistung einer einheitlichen Zusammen­ setzung des Gases in der Meßküvette sowohl in der Phase der Kalibrierung als auch in der Phase der Messung wird im Anspruch 8 präsentiert.

Im Anspruch 9 wird die Übertragung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf zweistrahlige nichtdispersive Infrarotspektrometer dargestellt.

Prinzipiell ist es möglich, die Isotopenanteile in beliebig vielen Proben nacheinander zu messen, ohne die Kalibrierung zu wiederholen. Wegen des Driftens des Geräts, insbesonde­ re der Strahlungsempfänger und des Infrarotstrahlers, sollte die Kalibrierung jedoch in an­ gemessenen Zeitabständen wiederholt werden.

Ausführungsbeispiel

Am Beispiel der Kalibrierung eines nach dem Prinzip der nichtdispersiven Infrarotspektro­ skopie arbeitenden ^13/12CO₂-Atemtestgeräts (Fig. 1) soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden. Das Gerät hat eine in zwei Kammern 1 und 1' gegliederte Meßküvette, wobei die Kammer 1 (nach der Einstellung des Nullpunkts) zunächst mit CO₂ - freier Luft und die Kammer 1' ständig mit reinem Stickstoff (oder einem anderen infrarot - inaktiven Gas bzw. Gasgemisch) gefüllt ist. Im Strahlengang hinter der Meßküvette wird eine Kalibrierküvette angeordnet, die ebenso wie die Meßküvette in zwei Kammern 2 und 2' gegliedert ist. Kammer 2 dient der Aufnahme des Eichgases, also eines Gases bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses. Die hinter der Kammer 1' der Meßkü­ vette angeordneten Kammer 2' der Kalibrierküvette ist ebenso wie die Kammer 1' der Meßküvette ständig mit reinem Stickstoff (oder einem anderen infrarot-inaktiven Gas bzw. Gasgemisch) gefüllt.

Die Mengen an ¹²CO₂ bzw. ¹³CO₂ in den Kalibrierküvetten werden so gewählt, daß sich in der Phase der Kalibrierung (bei mit von Kohlendioxid freier Luft gefüllter Kammer 1) ungefähr soviel von diesen beiden Gasen im Strahlengang befindet, wie bei Füllung der Kammer 1 der Meßküvette mit einem Probengas etwa der zu erwartenden Isotopenzusam­ mensetzung, dessen CO₂-Konzentration an der unteren Grenze der in Atemgasen vorkommenden CO₂-Konzentrationen, also bei ungefähr 2 Volumen-%, liegt.

Ein Infrarotstrahler 3 emittiert weiße Infrarotstrahlung, die durch den Chopper 4, eine rotierende Scheibe mit in zwei konzentrischen Kreisen auf Lücke angeordneten Löchern, in einzelne Strahlungsimpulse zerlegt wird. Auf diese Weise wird von den opto-akustischen Strahlungsempfängern 5 und 6, die dank ihrer Füllung mit den isotopenreinen Gasen ¹²CO₂ bzw. ¹³CO₂ selektiv auf jeweils eines dieser Gase ansprechen, ein Wechselstrom erzeugt, welcher der nachfolgenden elektronischen Verstärkung leichter zugänglich ist als ein Gleichstrom.

Im Interesse einer niedrigen Querempfindlichkeit des Geräts für ¹³CO₂ gegenüber ¹²CO₂ empfiehlt es sich, den mit dem häufigeren Isotop gefüllten Strahlungsempfänger im Strah­ lengang vor dem mit dem selteneren Isotop beschickten Strahlungsempfänger anzuordnen.

Zunächst wird, bei Füllung der Kammer 1 der Meßküvette mit einem infrarot- inaktiven Gas und aus dem Strahlengang gerückter Kalibrierküvette, wie üblich der Null­ punkt eingestellt. Danach wird die Kalibrierküvette in den Strahlengang gerückt. Die sich nun einstellenden Meßsignale für ¹²CO₂ und ¹³CO₂ werden, beispielsweise durch geeignete Einstellung der elektronischen Verstärkung der von den Strahlungsempfängern 5 und 6 ausgehenden Signale, mit vorgegebenen Sollwerten auf Null kompensiert, wobei das Meß­ signal für ¹²CO₂ gespeichert wird. Danach wird die Phase der Kalibrierung zum Abschluß gebracht, indem die Kalibrierküvette aus dem Strahlengang gerückt oder durch eine Kü­ vette mit infrarot-inaktiver Gasfüllung ersetzt wird.

Zum Zwecke der Messung einer Atemgasprobe wird dem infrarot-inaktiven Gas in der Kammer 1 der Meßküvette solange Probengas zudosiert, bis das Meßsignal für das häufige­ re Isotop das in der Phase der Kalibrierung gespeicherte Meßsignal erreicht. In diesem Zu­ stande werden dann die Isotopenanteile in dem Probengas ermittelt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß selbst bei exaktester Ausführung der beschriebenen Ver­ fahrensschritte die Verhältnisse bei Kalibrierung und Messung nicht ganz streng überein­ stimmen: Bei der Kalibrierung befindet sich in der Kammer 1 der Meßküvette weder ¹³CO₂ noch ¹²CO₂. In der Kammer 2 der Kalibrierküvette sind etwa diejenigen Mengen ¹²CO₂ bzw. ¹³CO₂ im Strahlengang, die soviel Infrarotstrahlung in den jeweiligen Spektralberei­ chen absorbieren, wie die mit Atemluft mit einem Kohlendioxid-Gehalt von etwa 2 Vo­ lumen-% natürlicher Isotopenzusammensetzung gefüllte Kammer 1 der Meßküvette ab­ sorbieren würde. Beim Meßvorgang hingegen ist die Kalibrierküvette aus dem Strahlen­ gang gerückt (oder durch eine Küvette mit infrarot-inaktiver Gasfüllung ersetzt) und in der Kammer 1 der Meßküvette befindet sich nach dem Zudosieren des Probengases ein Gas, das zwar dasselbe ¹²CO₂-Meßsignal liefert wie die entsprechende Kalibrierküvette, jedoch keineswegs notwendigerweise bei jenem ^13/12C-Verhältnis, welches bei der Kali­ brierung geherrscht hat, sondern bei einem ^13/12C-Verhältnis, das durchaus um rund 100‰ höher liegen kann. Dies macht aber angesichts der Tatsache, daß ¹²C im natürlichen Bereich etwa um den Faktor 100 häufiger ist als ¹³C, praktisch nichts aus. (Einem Anstieg des ¹³CO₂-Gehalts um 100‰ gegenüber dem natürlichen Gehalt, also von 1,09 auf Atom% auf 1,19 Atom%, entspricht ja bei gegebener CO₂-Gesamtkonzentration einem Sinken des ¹²CO₂-Gehalts von 98,91 Atom% auf 98,81 Atom%, also um nicht mehr als 0,1 Atom%).

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit, wie diese Überschlagsrechnung zeigt, nicht nur auf die Isotopenanalyse des Kohlenstoffs anwendbar, sondern auf die Isotopenanalyse eben auch solcher Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Schwefel, bei denen das häufigste Isotop die Häufigkeit(en) des (der) selteneren wesentlich übertrifft, solange die zu messenden Gehalte an dem seltenen Isotop bzw. an den seltenen Isotopen nicht zu weit über den natürlichen liegen.

In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mit dem Eichgas, also einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^13/12C-Verhältnisses, beschickte Kammer 2' der Kalibrierküvette in den Strahlengang hinter der ständig mit einem von Kohlendioxid freien Gas gefüllten Kammer 1' der Meßküvette und die mit einem solchen Gas beschickte Kammer 2 der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter der Kammer 1 der Meßküvette eingerückt. Mit der Speicherung des (in diesem Falle negativen) Meßsignals für ¹²CO₂ und der Kompensation der beiden Meßsignale mit vorgegebenen Sollwerten wird ebenso wie bei der vorher beschriebenen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kalibrierung abgeschlossen. Bei der Messung bleibt in diesem Falle die Kalibrierküvette für ¹²CO₂ eingerückt und dem infrarot-inaktiven Gas in der Kammer 1 der Meßküvette wird wieder solange Probengas zugeführt, bis das Meßsignal für ¹²CO₂ das in der Phase der Kalibrierung gespeicherte Meßsignal erreicht. In diesem Zustande werden dann die Isoto­ penanteile in dem Probengas ermittelt.

Im Interesse einer Kalibrierung nicht nur bezüglich des Einflusses der CO₂-Konzentra­ tion, sondern auch in Bezug auf den Einfluß des ^13/12C-Verhältnisses auf das Meßergebnis kann die erfindungsgemäße Prozedur mit mehreren Kalibrierküvetten nacheinander ausge­ führt werden, deren eine Kammer mit einem infrarot-inaktiven Gas gefüllt ist, während die andere mit Gasen ein und desselben CO₂-Gehalts und verschiedener, im zu erwarten­ den Meßbereich liegender ^13/12C-Verhältnisse beschickt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich selbstverständlich auch auf zweistrahlige nicht­ dispersive Infrarotspektrometer übertragen. An die Stelle einer Meßküvette treten in diesem Falle zwei mit dem gleichen Gas gefüllte Meßküvetten, an die Stelle der Kalibrierküvette tritt eine mit isotopenreinem ¹²CO₂ gefüllte Kalibrierküvette in dem einen Strahlengang und eine mit isotopenreinem ¹³CO₂ gefüllte Kalibrierküvette in dem anderen Strahlengang. Im Strahlengang hinter diesen Kalibrierküvetten werden die mit den entsprechenden isotopen­ reinen Gasen gefüllten Strahlungsempfänger angeordnet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Kalibrierung nichtdispersiver Infrarotspektrometer zur Messung von ^13C/12C-Verhältnissen im Kohlendioxid von Atemgasen mit einer in zwei in Strahlrich­ tung nebeneinander angeordnete Kammern (1, 1') gegliederten Meßküvette, von denen die eine (1) das Meßgas und die andere (1') ein infrarot-inaktives Gas bzw. Gasgemisch ent­ hält, im Strahlengang hinter dieser Küvette angeordneten Strahlungsempfängern (5, 6), von denen der eine mit möglichst reinem ¹²CO₂ und der andere mit möglichst reinem ¹³CO₂ gefüllt ist, hinsichtlich des Einflusses der Konzentration des Kohlendioxids in der Atemluft auf die Anzeige der Anteile der beiden Isotope, wobei die Kammer (1) der Meßküvette für die Aufnahme des Meßgases zunächst mit von Kohlendioxid freier Luft oder einem ande­ ren infrarot-inaktiven Gas bzw. Gasgemisch gefüllt und der Nullpunkt eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) nach der Einstellung des Nullpunkts eine Kalibrierküvette in den Strahlengang gerückt wird, die - ebenso wie die Meßküvette - in zwei in Strahlrichtung nebeneinander angeord­ nete Kammern (2, 2') gegliedert ist und deren eine Kammer mit einem Gas bekannten CO₂- Gehalts und bekannten ^12/13C-Verhältnisses und deren andere Kammer von Kohlen­ doxid freie Luft oder ein anderes infrarot-inaktives Gas bzw. Gasgemisch enthält,
• b) das sich dann einstellende Meßsignal für ¹²CO₂ gespeichert und dieses sowie das Meßsi­ gnal für ¹³CO₂ auf elektronischem Wege mit vorgegebenen Sollwetten kompensiert werden und,
• c) nachdem die Kalibrierküvette aus dem Strahlengang wieder ausgerückt oder durch eine in beiden Kammern mit einer infrarot-inaktivem Gas bzw. Gasgemisch gefüllte Küvette ersetzt worden ist, falls die mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^12/13C- Verhältnisses gefüllte Kammer der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter der Kammer (1) der Meßküvette für die Aufnahme des Probengases angeordnet wird, während im Falle der Anordnung der mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^12/13C-Ver­ hältnisses gefüllten Kammer der Kalibrierküvette hinter der ständig mit einem infrarot- inaktiven Gas bzw. Gasgemisch gefüllten Kammer (1') der Meßküvette die Kalibrierkü­ vette im Strahlengang belassen wird, und
• d) dem infrarot-inaktiven Gas in derjenigen Kammer (1) der Meßküvette, die für die Auf­ nahme des Probengases vorgesehen ist, dann solange Probengas zudosiert wird, bis das Meßsignal für ¹²CO₂ das vorher gespeicherte Meßsignal erreicht und in diesem Zustande die Mengenanteile der beiden Isotope in dem Probengas ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^12/13C-Verhältnisses gefüllte Kammer (2) der Kalibrierkü­ vette im Strahlengang hinter der Kammer (1) für das Probengas und die mit einem infrarot- inaktiven Gas beschickte Kammer (2') der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter der mit einem solchen Gas gefüllten Kammer (1') der Meßküvette in den Strahlengang gerückt und nach Speicherung des Meßsignals für ¹²CO₂ und Kompensation der Meßsignale für CO₂ und ¹³CO₂ die Kalibrierküvette wieder aus dem Strahlengang gerückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Gas bekannten CO₂-Gehalts und bekannten ^12/13C-Verhältnisses beschickte Kammern (2') der Kali­ brierküvette im Strahlengang hinter der mit einem infrarot-inaktiven Gas beschickten Kammer (1') der Meßküvette und die mit einem infrarot-inaktiven Gas beschickte Kam­ mer (2) der Kalibrierküvette im Strahlengang hinter der Kammer (1) der Meßküvette für die Aufnahme des Probengases in den Strahlengang gerückt wird und nach Speicherung des Meßsignals für ¹²CO₂ und Kompensation der Meßsignale für ¹²CO₂ und ¹³CO₂ die Ka­ librierküvette im Strahlengang belassen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das infrarot-inaktive Gas in der Kammer (1') der Meßküvette und in der jeweiligen Kammer der Kalibrierküvette Kohlendioxid-freie, trockene Luft ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das infra­ rot-inaktive Gas in der Kammer (1') der Meßküvette und in der jeweiligen Kammer der Kalibrierküvette Stickstoff oder ein Edelgas ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit ¹²CO₂ gefüllte Strahlungsempfänger (5) im Strahlengang vor dem mit ¹³CO₂ gefüllten Strahlungsempfänger (6) angeordnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zudosieren des Probengases eine nur annähernde Übereinstimmung des aktuellen Meßsignals mit dem in der Phase der Kalibrierung gespeicherten Meßsignal angestrebt wird und die exakte Übereinstimmung unter Nutzung einer auf übliche Weise gewonnenen Eichkurve auf rechnerischem Wege simuliert wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Füllen der beiden Kammern (1, 1') der Meßküvette mit einem von Kohlendioxid frei­ en Gas und beim Zudosieren des Probengases das Gas im Kreislauf geführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines einstrahligen ein zweistrahliges nichtdispersives Infrarotspektrometer ver­ wendet wird mit zwei Meßküvetten und zwei Kalibrierküvetten, wobei die eine Kalibrier­ küvette mit isotopenreinem ¹²CO₂ und die andere mit isotopenreinem ¹³CO₂ befüllt wird und die beiden Strahlungsempfänger für ¹²CO₂ und ¹³CO₂ im Strahlengang hinter der ent­ sprechenden Kalibrierküvette angeordnet werden.