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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-13
(45)【発行日】2023-12-21
(54)【発明の名称】ガス分光装置及びガス分光方法
(51)【国際特許分類】
G01N 30/32 20060101AFI20231214BHJP
G01N 30/08 20060101ALI20231214BHJP
G01N 30/06 20060101ALI20231214BHJP
G01N 21/39 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
G01N30/32 A
G01N30/08 G
G01N30/06 G
G01N21/39
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2022532185
(86)(22)【出願日】2020-06-25
(86)【国際出願番号】 JP2020025053
(87)【国際公開番号】W WO2021260892
(87)【国際公開日】2021-12-30
【審査請求日】2022-12-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(73)【特許権者】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(73)【特許権者】
【識別番号】390037327
【氏名又は名称】積水メディカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141852
【弁理士】
【氏名又は名称】吉本 力
(72)【発明者】
【氏名】池原 辰弥
(72)【発明者】
【氏名】真野 和音
(72)【発明者】
【氏名】富田 英生
(72)【発明者】
【氏名】寺林 稜平
(72)【発明者】
【氏名】吉田 賢二
(72)【発明者】
【氏名】二宮 真一
【審査官】高田 亜希
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１９－５１６９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－５９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】富田英生 ほか著，キャビティーリングダウン分光に基づく放射性炭素同位体分析システムの開発，日本原子力学会 2016年秋の大会 要旨集，日本，2016年09月07日，P2023
【文献】DUIJN, Esther van et al.，Automated combustion accelerator mass spectrometry for the analysis of biomedical samples in the low，Analytical Chemistry，86，2014年，7635-7641
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３０／００ －３０／９６
Ｇ０１Ｎ ２１／３９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
カラム、上流側流路及び下流側流路を有し、サンプルガスを捕捉するガス捕捉部と、前記ガス捕捉部の上流側流路に接続され、前記カラム内にサンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給部と、
前記上流側流路の開閉状態を切り替えるためのバルブと、
前記バルブを閉状態とした状態で、前記ガス捕捉部の下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導くガス分離機構と、
前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる加熱部と、
前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスが導入されるセルと、
前記セル内のサンプルガスに光を照射する光源部と、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析部とを備える、ガス分光装置。
【請求項2】
前記サンプルガスは、ＣＯ２を含む、請求項１に記載のガス分光装置。
【請求項3】
前記分析部は、前記セル内から外部に出射する光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出する演算部とをさらに備える、請求項２に記載のガス分光装置。
【請求項4】
前記セルは、筐体と、前記筐体内に配置されてキャビティを構成する高反射率ミラーとを有し、前記分析部は、キャビティリングダウン吸収分光法により、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出する、請求項３に記載のガス分光装置。
【請求項5】
前記サンプルガスは、揮発性有機化合物を含む、請求項１に記載のガス分光装置。
【請求項6】
前記ガス分離機構は、前記下流側流路を減圧する減圧部を有する、請求項１に記載のガス分光装置。
【請求項7】
前記減圧部は、前記セルを介して前記下流側流路内のガスを吸引する、請求項６に記載のガス分光装置。
【請求項8】
前記セル内を負圧にすることにより、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスを前記セル内へと導入させるセル導入機構をさらに備える、請求項１に記載のガス分光装置。
【請求項9】
サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給ステップと、前記上流側流路を閉鎖した状態で、前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導くガス分離ステップと、
前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる加熱ステップと、
前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスをセルに導入させるセル導入ステップと、
前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する光照射ステップと、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析ステップとを含む、ガス分光方法。
【請求項10】
前記サンプルガスは、ＣＯ２を含む、請求項９に記載のガス分光方法。
【請求項11】
前記分析ステップは、前記セル内から外部に出射する光を光検出器で検出する検出ステップと、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出する演算ステップとをさらに含む、請求項１０に記載のガス分光方法。
【請求項12】
前記セルは、筐体と、前記筐体内に配置されてキャビティを構成する高反射率ミラーとを有し、前記分析ステップでは、キャビティリングダウン吸収分光法により、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出する、請求項１１に記載のガス分光方法。
【請求項13】
前記サンプルガスは、揮発性有機化合物を含む、請求項９に記載のガス分光方法。
【請求項14】
前記ガス分離ステップでは、減圧部により前記下流側流路を減圧する、請求項９に記載のガス分光方法。
【請求項15】
前記減圧部は、前記セルを介して前記下流側流路内のガスを吸引する、請求項１４に記載のガス分光方法。
【請求項16】
前記セル導入ステップでは、前記セル内を負圧にすることにより、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスを前記セル内へと導入させる、請求項９に記載のガス分光方法。
【請求項17】
サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給ステップと、前記上流側流路を閉鎖した状態で、前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスをセルに導入させるセル導入ステップと、
前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する光照射ステップと、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析ステップとを含む、ガス分光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス分光装置及びガス分光方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
セル内のサンプルガスに光を照射するガス分光装置の中には、カラムを加熱することにより当該カラムからセル内にサンプルガスを導入させる加熱脱離方式のガス分光装置がある。この種のガス分光装置では、カラム内に吸着剤が設けられており、キャリアガスとともにカラム内に供給されたサンプルガスが、吸着剤に吸着することにより濃縮される。吸着剤に吸着されたサンプルガスは、カラムを加熱することにより吸着剤から脱離され、セル内に導入される。
【0003】
このように、加熱脱離方式のガス分光装置では、カラム内にサンプルガスだけでなくキャリアガスも流入する。そのため、カラム内におけるサンプルガスの濃縮には限界があり、カラムからセル内に導入されるサンプルガスにキャリアガスが混入する結果、セル内におけるサンプルガスの濃度を極限まで高めることが困難であった。
【0004】
下記特許文献１には、ＡＭＳ（Accelerator Mass Spectrometry：加速器質量分析装置）とＥＡ（Elemental Analyzer：元素分析計）を組み合わせた質量分析法が開示されている。この特許文献１に開示された質量分析法では、サンプルガスとしてのＣＯ２がトラップに吸着され、そのトラップを加熱することによりＣＯ２が脱離してシリンジへと導かれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【文献】Esther van Duijn et. al., “Automated combustion accelerator mass spectrometry for the analysis of biomedical samples in the low attomole range.” Anal Chem. 5;86(15):7635-41 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記非特許文献１のようなＡＭＳを用いて質量分析を行う構成においては、サンプルガスの濃度を極限まで高めなくても精度よく分析を行うことが可能である。そのため、トラップ内にサンプルガスともに流入するキャリアガスが、そのままサンプルガスとともにトラップからＡＭＳに導入されたとしても、キャリアガスの混入に基づく分析精度の低下といった問題が生じにくい。
【0007】
一方、加熱脱離方式のガス分光装置においては、セル内におけるサンプルガスの濃度が高いほど好ましい。例えば、ガス分光装置の一例であるガス吸収分光装置においては、セル内におけるサンプルガスの濃度が１００％に近いほど分析精度が高くなる。
【0008】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、セル内におけるサンプルガスの濃度を高めることができるガス分光装置及びガス分光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１の態様は、ガス捕捉部と、ガス供給部と、ガス分離機構と、加熱部と、セルと、光源部と、分析部とを備える分光装置である。前記ガス捕捉部は、カラム、上流側流路及び下流側流路を有し、サンプルガスを捕捉する。前記ガス供給部は、前記ガス捕捉部の上流側流路に接続され、前記カラム内にサンプルガスを送るためのキャリアガスを供給する。前記ガス分離機構は、前記ガス捕捉部の下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導く。前記加熱部は、前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる。前記セルには、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスが導入される。前記光源部は、前記セル内のサンプルガスに光を照射する。前記分析部は、前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する。
【0010】
本発明の第２の態様は、ガス供給ステップと、ガス分離ステップと、加熱ステップと、セル導入ステップと、光照射ステップと、分析ステップとを含む。前記ガス供給ステップでは、サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給する。前記ガス分離ステップでは、前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導く。前記加熱ステップでは、前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる。前記セル導入ステップでは、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスをセルに導入させる。前記光照射ステップでは、前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する。前記分析ステップでは、前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、カラム内のキャリアガスが負圧によりカラムの外部に導かれるため、ガス捕捉部にサンプルガスが高濃度で捕捉される。したがって、ガス捕捉部からサンプルガスを脱離させてセル内に導入させることにより、セル内におけるサンプルガスの濃度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】ガス吸収分光装置の一実施形態を示した流路図である。
【図2A】カラムの概略正面図である。
【図3】分析部の具体的構成について説明するための概略図である。
【図4A】第１流路切替部及び第２流路切替部による流路切替の具体例について説明するための流路図であり、カラムが排気部に連通する状態を示している。
【図4B】第１流路切替部及び第２流路切替部による流路切替の具体例について説明するための流路図であり、カラムが減圧部に連通する状態を示している。
【図4C】第１流路切替部及び第２流路切替部による流路切替の具体例について説明するための流路図であり、カラムがセルに連通する状態を示している。
【図5】ガス吸収分光装置の別実施形態を示した流路図である。
【図6A】別実施形態における第１流路切替部及び第２流路切替部による流路切替の具体例について説明するための流路図であり、カラムが排気部に連通する状態を示している。
【図6B】別実施形態における第１流路切替部及び第２流路切替部による流路切替の具体例について説明するための流路図であり、カラムが減圧部に連通する状態を示している。
【図6C】別実施形態における第１流路切替部及び第２流路切替部による流路切替の具体例について説明するための流路図であり、カラムが排気部及び減圧部のいずれにも連通しない状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【0013】
１．ガス吸収分光装置の全体構成
図１は、ガス吸収分光装置の一実施形態を示した流路図である。このガス吸収分光装置は、ガス分光装置の一例であり、サンプルガスに照射した光の一部がサンプルガス中の成分に吸収されることを用いて、サンプルガス中の目的成分の濃度を測定するための装置である。
図１は、ガス吸収分光装置の一実施形態を示した流路図である。このガス吸収分光装置は、ガス分光装置の一例であり、サンプルガスに照射した光の一部がサンプルガス中の成分に吸収されることを用いて、サンプルガス中の目的成分の濃度を測定するための装置である。
【0014】
サンプルガスは、ガス供給部１からカラム２を介して分析部３に供給される。サンプルガスは、例えばガス供給部１に備えられた燃焼部１１でサンプルを燃焼させることにより生成されるガスであり、少なくともＣＯ２を含んでいる。ＣＯ２を含むサンプルガスは、分析部３に備えられたセル３１内に導入される。
【0015】
ガス供給部１の燃焼部１１は、導入路４を介してカラム２に連通している。燃焼部１１において生成されたサンプルガスは、キャリアガスとともに導入路４へと送り出され、カラム２内に導入される。キャリアガスは、例えばＮ２又はＨｅなどの不活性ガス、あるいはＯ２などの他のガスであってもよい。導入路４の途中には、当該導入路４を開閉するためのバルブ４１が設けられている。バルブ４１は、例えば二方バルブであり、開状態で導入路４内におけるガスの通過を許容する一方、閉状態で導入路４内におけるガスの通過を遮断する。
【0016】
カラム２の内部には、サンプルガスを吸着させて捕捉するための吸着剤２１が設けられている。カラム２は中空状の長尺部材であり、長手方向の両端部が開口している。カラム２の両端部には、封止部２２が設けられている。吸着剤２１は、封止部２２によりカラム２内に封止される。封止部２２は、ガスを通過させることが可能であり、カラム２の各端部から吸着剤２１が排出されるのを防止しつつ、カラム２内にガスを通過させることができる。カラム２は、例えばヒータを含む加熱部２３により外部から加熱される。吸着剤２１に吸着されたサンプルガスは、加熱部２３でカラム２を加熱することにより脱離させることができる。
【0017】
上述の導入路４は、カラム２の一端部に連通している。カラム２の他端部は、導出路５を介して分析部３のセル３１に連通している。すなわち、導入路４はカラム２に対して上流側に設けられた上流側流路を構成しており、導出路５はカラム２に対して下流側に設けられた下流側流路を構成している。カラム２、導入路４及び導出路５は、サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部２０を構成している。カラム２内の吸着剤２１から脱離されたサンプルガスは、導出路５を介してカラム２内から送り出され、セル３１に導入される。導出路５の途中には、流路を切り替えるための流路切替部（第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２）が設けられている。
【0018】
第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２は、例えば三方バルブを含む構成である。第２流路切替部５２は、導出路５における第１流路切替部５１よりも下流側（セル３１側）に設けられている。第１流路切替部５１には、導出路５から分岐する第１分岐路５１１が連通している。一方、第２流路切替部５２には、導出路５から分岐する第２分岐路５２１が連通している。
【0019】
第１分岐路５１１は、その一端部が第１流路切替部５１に対して流体的に接続され、他端部が排気部６に連通している。排気部６は、カラム２内のガスを排気させるためのものである。排気部６には、カラム２内からのガスを機外に排気するためのドレンが含まれる。
【0020】
第２分岐路５２１は、その一端部が第２流路切替部５２に対して流体的に接続され、他端部が減圧部７に連通している。減圧部７は、第２分岐路５２１を介して導出路５を減圧するためのものである。減圧部７には、導出路５内のガスを排気して導出路５をカラム２に対して負圧にするために駆動される真空ポンプ７１が含まれる。
【0021】
第１流路切替部５１は、導出路５の上流側と第１分岐路５１１とを連通させた分岐状態、又は、導出路５の上流側と下流側とを連通させた非分岐状態のいずれかに、流路を切り替えることができる。第１流路切替部５１が分岐状態のときには、第１分岐路５１１を介して排気部６がカラム２内に連通する。一方、第１流路切替部５１が非分岐状態のときには、カラム２が排気部６とは連通せず、第２流路切替部５２に連通した状態となる。
【0022】
第２流路切替部５２は、導出路５の上流側と第２分岐路５２１とを連通させた分岐状態、又は、導出路５の上流側と下流側とを連通させた非分岐状態のいずれかに、流路を切り替えることができる。第２流路切替部５２が分岐状態のときには、第２分岐路５２１を介して減圧部７が第１流路切替部５１に連通する。一方、第２流路切替部５２が非分岐状態のときには、第１流路切替部５１が減圧部７とは連通せず、分析部３のセル３１に連通した状態となる。
【0023】
すなわち、第１流路切替部５１を非分岐状態とし、第２流路切替部５２を分岐状態とした場合には、カラム２が、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２を介して減圧部７に連通する。一方、第１流路切替部５１を非分岐状態とし、第２流路切替部５２も非分岐状態とした場合には、カラム２が、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２を介してセル３１に連通する。
【0024】
分析部３のセル３１内には、真空ポンプ３０が連通している。この真空ポンプ３０を駆動することにより、セル３１内のガスを排気してセル３１内をカラム２に対して負圧にすることができる。真空ポンプ３０及び真空ポンプ７１は、本実施形態のように別々に設けられた構成に限らず、例えばセル３１に連通する真空ポンプを共用して減圧部７を構成することも可能である。
【0025】
２．カラムの具体的構成
図２Ａは、カラム２の概略正面図である。図２Ｂは、図２Ａにおけるカラム２のＡ－Ａ断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カラム２は、例えば一直線状に延びる円筒形状を有している。
図２Ａは、カラム２の概略正面図である。図２Ｂは、図２Ａにおけるカラム２のＡ－Ａ断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カラム２は、例えば一直線状に延びる円筒形状を有している。
【0026】
カラム２内に設けられる吸着剤２１の材料は、特に限定されるものではないが、例えばゼオライトが用いられる。ゼオライトは粒状であり、カラム２内に複数のゼオライトが互いに密着した状態で充填される。ゼオライトの表面には細孔が多数形成されており、各細孔に二酸化炭素の分子を吸着させることができる。ゼオライトには、３Ａ型、４Ａ型、５Ａ型、１３ｘ型などの種類があるが、その中でも１３ｘ型が用いられてもよい。
【0027】
カラム２の両端部に設けられた封止部２２には、それぞれフィルタ部材２２１及び保持部材２２２が含まれる。フィルタ部材２２１は、通気可能なメッシュ状の部材であり、吸着剤２１の各粒子よりも小さい通気孔が複数形成されている。フィルタ部材２２１の材料は、特に限定されるものではないが、例えば石英ウールが用いられる。各フィルタ部材２２１は、カラム２の内径に対応する外径を有する円形状に形成され、カラム２の各端部を覆っている。
【0028】
各保持部材２２２は、各フィルタ部材２２１の外側（吸着剤２１側とは反対側）に固定され、各フィルタ部材２２１をカラム２内に保持する。すなわち、各保持部材２２２と吸着剤２１との間に各フィルタ部材２２１が挟持される。各保持部材２２２は、カラム２の内径に対応する外径を有する円形状に形成され、中央部にはカラム２の中心軸線に沿って延びる貫通孔２２３が形成されている。カラム２内に対するガスの流入及び流出は、各保持部材２２２に形成された貫通孔２２３を介して行われる。
【0029】
各保持部材２２２における内側（吸着剤２１側）の面は、中央部に向かうほど先細りした円錐状のテーパ面２２４となっている。これにより、各フィルタ部材２２１が各保持部材２２２の先端部に引っ掛かり、貫通孔２２３から抜けにくくなるため、吸着剤２１がカラム２の各端部から排出されるのを効果的に防止することができる。
【0030】
３．分析部の具体的構成
図３は、分析部３の具体的構成について説明するための概略図である。分析部３では、ＣＲＤＳ（Cavity Ring-down Absorption Spectroscopy：キャビティリングダウン吸収分光法）により、サンプルガス中の目的成分の濃度が算出される。分析部３には、上述したセル３１以外に、光源部３２、光スイッチ３３、光検出器３４及び演算部３５などが備えられている。
図３は、分析部３の具体的構成について説明するための概略図である。分析部３では、ＣＲＤＳ（Cavity Ring-down Absorption Spectroscopy：キャビティリングダウン吸収分光法）により、サンプルガス中の目的成分の濃度が算出される。分析部３には、上述したセル３１以外に、光源部３２、光スイッチ３３、光検出器３４及び演算部３５などが備えられている。
【0031】
光源部３２は、例えばレーザ光源を含み、セル３１に向けてレーザ光を出射する。光源部３２から出射された光は、光スイッチ３３を通過して、セル３１内のサンプルガスに照射される。光スイッチ３３は、光源部３２からの光を通過させる状態（通過状態）、又は、光源部３２からの光を遮断する状態（遮断状態）のいずれかに切替可能である。
【0032】
セル３１は、中空状の長尺部材からなる筐体３１０と、筐体３１０の長手方向の両端部に設けられた１対のミラー３１１，３１２とを備えている。１対のミラー３１１，３１２は、それぞれの反射面が互いに対向するように配置されている。これらのミラー３１１，３１２は高反射率ミラーであり、筐体３１０内に配置されてキャビティを構成する。セル３１及びミラー３１１，３１２は、光共振器を構成している。光源部３２におけるレーザ光の発振周波数は、レーザ光が共振し得る特定の周波数（モード周波数）となるように調整される。これにより、セル３１内に光のパワーを蓄積することができる。ただし、ミラー３１１，３１２は２つに限らず、３つ以上設けられてもよい。
【0033】
分析時には、セル３１内にサンプルガスが導入された後、光スイッチ３３が通過状態とされ、発振周波数がモード周波数となるように調整されたレーザ光が光源部３２から出射される。そして、セル３１内に光のパワーが十分に蓄積された後、光スイッチ３３が遮断状態に切り替えられる。その結果、セル３１内に蓄積された光が１対のミラー３１１，３１２の間で繰り返し反射され、セル３１内のサンプルガスに光が繰り返し照射される。このとき、サンプルガス中の目的成分によって光が繰り返し吸収され、光が徐々に減衰する。
【0034】
１対のミラー３１１，３１２の間で光が繰り返し反射する際、一方のミラー３１２を光の一部が通過することにより外部に出射され、その光が光検出器３４により検出される。一方のミラー３１２を通過する光を光検出器３４で繰り返し検出することにより、その検出結果に基づいて光の減衰の時定数（リングダウン時間）を算出することができる。そして、算出されたリングダウン時間に基づいて、照射された光の周波数におけるサンプルガス中の目的成分の吸収係数が算出され、その吸収係数に基づいて目的成分の絶対濃度が算出される。また、光源部３２におけるレーザ光の発振周波数を走査しながら分析を行えば、サンプルガス中の目的成分の吸収スペクトルを得ることもできる。
【0035】
サンプルガス中の目的成分の吸収係数αは、例えば下記式（１）を用いて求めることができる。なお、下記式（１）において、ｃは光速である。τは、セル３１内にサンプルガスが導入されているときのリングダウン時間である。τ０は、セル３１内にサンプルガスが導入されていないとき（例えば真空状態）、又は、サンプルガス中の成分による吸収がないときのリングダウン時間である。
α＝１／ｃ｛（１／τ）－（１／τ０）｝ ・・・（１）
α＝１／ｃ｛（１／τ）－（１／τ０）｝ ・・・（１）
【0036】
また、目的成分の吸収係数α、数密度ｎ、吸収断面積σの関係は、下記式（２）で表される。
α＝ｎσ ・・・（２）
したがって、上記式（１）及び（２）を用いることにより、リングダウン時間τ、τ０から、吸収断面積が既知である成分についての絶対濃度を算出することができる。ＣＲＤＳを用いてサンプルガス中の目的成分の濃度を算出する場合、１対のミラー３１１，３１２の間で光が繰り返し反射されることにより、サンプルガス中の目的成分による吸収が促進されるため、リングダウン時間τ、τ０の差が大きくなる。これにより、微量な目的成分による光吸収も検出することができるため、他の方式のレーザ吸収分光法に比べて高い検出感度を実現することができる。
α＝ｎσ ・・・（２）
したがって、上記式（１）及び（２）を用いることにより、リングダウン時間τ、τ０から、吸収断面積が既知である成分についての絶対濃度を算出することができる。ＣＲＤＳを用いてサンプルガス中の目的成分の濃度を算出する場合、１対のミラー３１１，３１２の間で光が繰り返し反射されることにより、サンプルガス中の目的成分による吸収が促進されるため、リングダウン時間τ、τ０の差が大きくなる。これにより、微量な目的成分による光吸収も検出することができるため、他の方式のレーザ吸収分光法に比べて高い検出感度を実現することができる。
【0037】
特に、ＣＲＤＳを用いた場合には、サンプルガス中のＣＯ２又はＨ２Ｏなどの同位体比を高い精度で測定することが可能である。例えば、ＣＯ２に含まれる３種類の同位体１２ＣＯ２、１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２のうち、１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２は１２ＣＯ２と比べて濃度が低いが、ＣＲＤＳを用いることにより、１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の濃度を高精度で算出し、同位体比を測定することができる。
【0038】
演算部３５は、例えばＣＰＵを含むプロセッサにより構成される。演算部３５は、光検出器３４からの検出信号に基づいて、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出することができる。このとき、演算部３５は、上記式（１）及び（２）を用いて演算を行うことができる。このように、分析部３は、光源部３２により照射された光の強度変化を基にサンプルガスを分析することができる。演算部３５は、例えばＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出することができる。ただし、演算部３５は、上記式（１）及び（２）とは異なる計算式を用いてサンプルガス中の目的成分の濃度を算出するものであってもよい。
【0039】
４．流路切替の具体例
図４Ａ～図４Ｃは、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２による流路切替の具体例について説明するための流路図である。図４Ａは、カラム２が排気部６に連通する状態を示している。図４Ｂは、カラム２が減圧部７に連通する状態を示している。図４Ｃは、カラム２がセル３１に連通する状態を示している。
図４Ａ～図４Ｃは、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２による流路切替の具体例について説明するための流路図である。図４Ａは、カラム２が排気部６に連通する状態を示している。図４Ｂは、カラム２が減圧部７に連通する状態を示している。図４Ｃは、カラム２がセル３１に連通する状態を示している。
【0040】
サンプルガス中の目的成分の濃度を測定する際には、まず、図４Ａに示すように、第１流路切替部５１が分岐状態とされることにより、カラム２が排気部６に連通した状態となる。そして、バルブ４１が開状態とされ、ガス供給部１からカラム２内に、サンプルガスとともにキャリアガスが供給される（ガス供給ステップ）。このとき、加熱部２３によるカラム２の加熱は行われない。これにより、カラム２内に導入されるサンプルガスが吸着剤２１に吸着される。
【0041】
カラム２へのサンプルガスの導入は所定の導入時間だけ行われ、その後にバルブ４１が閉状態に切り替えられる。カラム２内にはサンプルガスとともにキャリアガスが導入されるため、サンプルガスとキャリアガスがカラム２内に混在した状態となる。そして、図４Ｂに示すように、第１流路切替部５１が非分岐状態とされ、第２流路切替部５２が分岐状態とされる。これにより、カラム２が減圧部７に連通した状態となる。
【0042】
図４Ｂに示した状態で真空ポンプ７１が駆動されると、導出路５内のガスが強制的に排気（吸引）されることにより、導出路５が減圧されてカラム２内に対して負圧となる。このとき、サンプルガスは吸着剤２１に吸着されているため、サンプルガスをカラム２内に残したままキャリアガスがサンプルガスから分離され、分離されたキャリアガスがカラム２の外部へと導かれる（ガス分離ステップ）。減圧部７、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２などは、カラム２内のキャリアガスをカラム２の外部に導くためのガス分離機構１００を構成している。カラム２では、吸着剤２１の作用により、例えば分子量が３２以下のキャリアガスと、分子量が３３以上のサンプルガスを分離可能であってもよい。
【0043】
カラム２内からのキャリアガスの分離は所定の分離時間だけ行われ、その後に第２流路切替部５２が非分岐状態に切り替えられる。これにより、図４Ｃに示すように、カラム２が導出路５を介してセル３１に連通した状態となる。このとき、事前に真空ポンプ３０が駆動されることにより、セル３１はカラム２に対して負圧となっている。この状態で、加熱部２３によるカラム２の加熱が開始されることにより、吸着剤２１に吸着されたサンプルガスが脱離され（加熱ステップ）、吸着剤２１から脱離されたサンプルガスがセル３１に導入される（セル導入ステップ）。真空ポンプ３０、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２などは、セル３１内を負圧にすることにより、吸着剤２１から脱離されたサンプルガスをセル３１内へと導入させるセル導入機構２００を構成している。
【0044】
その後、図３を用いて説明したように、セル３１内に導入されたサンプルガスには、光源部３２から光が照射される（光照射ステップ）。そして、セル３１内を通過した光が光検出器３４で検出され（検出ステップ）、光検出器３４からの検出信号に基づいて、演算部３５によりサンプルガス中の目的成分の濃度が算出される（演算ステップ）。例えば、サンプルガスにＣＯ２が含まれる場合には、ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方を目的成分として、その目的成分の濃度が演算部３５により算出されてもよい。光照射ステップ及び演算ステップは、光源部３２により照射された光の強度変化を基にサンプルガスを分析する分析ステップを構成している。
【0045】
５．ガス吸収分光装置の別実施形態
図５は、ガス吸収分光装置の別実施形態を示した流路図である。本実施形態では、減圧部７、第２流路切替部５２及び第２分岐路５２１が設けられている位置が上記実施形態とは異なるが、他の構成については上記実施形態と同様である。そのため、上記実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図５は、ガス吸収分光装置の別実施形態を示した流路図である。本実施形態では、減圧部７、第２流路切替部５２及び第２分岐路５２１が設けられている位置が上記実施形態とは異なるが、他の構成については上記実施形態と同様である。そのため、上記実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0046】
図５のガス吸収分光装置では、第２流路切替部５２がセル３１よりも下流側に設けられている。すなわち、導出路５における第１流路切替部５１と第２流路切替部５２との間にセル３１が介在しており、セル３１を通過したガスが第２流路切替部５２へと流れるようになっている。
【0047】
第１流路切替部５１が分岐状態のときには、第１分岐路５１１を介して排気部６がカラム２内に連通する。一方、第１流路切替部５１が非分岐状態のときには、カラム２が排気部６とは連通せず、セル３１及び第２流路切替部５２に連通した状態となる。
【0048】
第２流路切替部５２が分岐状態のときには、第２分岐路５２１及びセル３１を介して減圧部７が第１流路切替部５１に連通する。一方、第２流路切替部５２が非分岐状態のときには、セル３１及び第１流路切替部５１が減圧部７とは連通せず、導出路５の下流側（例えばドレン）に連通した状態となる。
【0049】
すなわち、第１流路切替部５１を非分岐状態とし、第２流路切替部５２を分岐状態とした場合には、カラム２が、第１流路切替部５１、セル３１及び第２流路切替部５２を介して減圧部７に連通する。一方、第１流路切替部５１を非分岐状態とし、第２流路切替部５２も非分岐状態とした場合には、カラム２が、排気部６及び減圧部７のいずれにも連通しない。
【0050】
６．別実施形態における流路切替
図６Ａ～図６Ｃは、別実施形態における第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２による流路切替の具体例について説明するための流路図である。図６Ａは、カラム２が排気部６に連通する状態を示している。図６Ｂは、カラム２が減圧部７に連通する状態を示している。図６Ｃは、カラム２が排気部６及び減圧部７のいずれにも連通しない状態を示している。
図６Ａ～図６Ｃは、別実施形態における第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２による流路切替の具体例について説明するための流路図である。図６Ａは、カラム２が排気部６に連通する状態を示している。図６Ｂは、カラム２が減圧部７に連通する状態を示している。図６Ｃは、カラム２が排気部６及び減圧部７のいずれにも連通しない状態を示している。
【0051】
サンプルガス中の目的成分の濃度を測定する際には、まず、図６Ａに示すように、第１流路切替部５１が分岐状態とされることにより、カラム２が排気部６に連通した状態となる。そして、バルブ４１が開状態とされ、ガス供給部１からカラム２内に、サンプルガスとともにキャリアガスが供給される（ガス供給ステップ）。このとき、加熱部２３によるカラム２の加熱は行われない。これにより、カラム２内に導入されるサンプルガスが吸着剤２１に吸着される。
【0052】
カラム２へのサンプルガスの導入は所定の導入時間だけ行われ、その後にバルブ４１が閉状態に切り替えられる。カラム２内にはサンプルガスとともにキャリアガスが導入されるため、サンプルガスとキャリアガスがカラム２内に混在した状態となる。そして、図６Ｂに示すように、第１流路切替部５１が非分岐状態とされ、第２流路切替部５２が分岐状態とされる。これにより、カラム２がセル３１を介して減圧部７に連通した状態となる。
【0053】
図６Ｂに示した状態で真空ポンプ７１が駆動されると、導出路５内のガスが強制的に排気（吸引）されることにより、導出路５が減圧されてカラム２に対して負圧となる。このとき、サンプルガスは吸着剤２１に吸着されているため、サンプルガスをカラム２内に残したままキャリアガスがサンプルガスから分離され、分離されたキャリアガスがカラム２の外部へと導かれる（ガス分離ステップ）。減圧部７、第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２などは、カラム２内のキャリアガスをカラム２の外部に導くためのガス分離機構１００を構成している。
【0054】
カラム２内からのキャリアガスの分離は所定の分離時間だけ行われ、その後に第２流路切替部５２が非分岐状態に切り替えられる。これにより、図６Ｃに示すように、カラム２が排気部６及び減圧部７のいずれにも連通せず、カラム２がセル３１にのみ連通した状態となる。このとき、事前に真空ポンプ３０が駆動されることにより、セル３１はカラム２に対して負圧となっている。この状態で、加熱部２３によるカラム２の加熱が開始されることにより、吸着剤２１に吸着されたサンプルガスが脱離され（加熱ステップ）、吸着剤２１から脱離されたサンプルガスがセル３１に導入される（セル導入ステップ）。真空ポンプ３０及び第１流路切替部５１などは、セル３１内を負圧にすることにより、吸着剤２１から脱離されたサンプルガスをセル３１内へと導入させるセル導入機構２００を構成している。
【0055】
その後、セル３１内に導入されたサンプルガスには、光源部３２から光が照射される（光照射ステップ）。そして、セル３１内を通過した光が光検出器３４で検出され（検出ステップ）、光検出器３４からの検出信号に基づいて、演算部３５によりサンプルガス中の目的成分の濃度が算出される（演算ステップ）。光照射ステップ及び演算ステップは、光源部３２により照射された光の強度変化を基にサンプルガスを分析する分析ステップを構成している。
【0056】
図６Ｂに示した状態で真空ポンプ７１が駆動されているときには、導出路５内のガスがセル３１を介して減圧部７により吸引される。したがって、カラム２の外部に導かれるガスが、セル３１内に満たされた状態となる。この時点で、光照射ステップ、検出ステップ及び演算ステップが開始されてもよい。すなわち、図６Ｂ及び図６Ｃのそれぞれの状態においてセル３１内に光が照射され、セル３１内を通過した光が光検出器３４で検出されることにより、その検出信号に基づいてガス中の目的成分の濃度が算出されてもよい。図６Ｂの状態であっても、カラム２の外部に導かれるガス中にサンプルガスが含まれる場合があるため、図６Ｂの状態で分析部３による分析を開始することにより、ガス分離ステップ中にカラム２からセル３１内に導かれるガスの分析を行うことができる。
【0057】
７．別実施形態の変形例
図５に示した別実施形態のガス吸収分光装置において、加熱部２３によるカラム２の加熱を省略することも可能である。サンプルガスの種類又は分析条件などによっては、カラム２を加熱しなくても、カラム２の吸着剤２１に吸着されたサンプルガスが負圧によりセル３１に導入される場合がある。したがって、負圧を用いることにより、カラム２内のサンプルガスをセル３１に導いて、分析を行うことも可能である。
図５に示した別実施形態のガス吸収分光装置において、加熱部２３によるカラム２の加熱を省略することも可能である。サンプルガスの種類又は分析条件などによっては、カラム２を加熱しなくても、カラム２の吸着剤２１に吸着されたサンプルガスが負圧によりセル３１に導入される場合がある。したがって、負圧を用いることにより、カラム２内のサンプルガスをセル３１に導いて、分析を行うことも可能である。
【0058】
この場合、まず、図６Ａに示すように、第１流路切替部５１が分岐状態とされることにより、カラム２が排気部６に連通した状態となる。そして、バルブ４１が開状態とされ、ガス供給部１からカラム２内に、サンプルガスとともにキャリアガスが供給される（ガス供給ステップ）。これにより、カラム２内に導入されるサンプルガスが吸着剤２１に吸着される。
【0059】
カラム２へのサンプルガスの導入は所定の導入時間だけ行われ、その後にバルブ４１が閉状態に切り替えられる。カラム２内にはサンプルガスとともにキャリアガスが導入されるため、サンプルガスとキャリアガスがカラム２内に混在した状態となる。そして、図６Ｂに示すように、第１流路切替部５１が非分岐状態とされ、第２流路切替部５２が分岐状態とされる。これにより、カラム２がセル３１を介して減圧部７に連通した状態となる。
【0060】
図６Ｂに示した状態で真空ポンプ７１が駆動されると、導出路５内のガスが強制的に排気（吸引）されることにより、導出路５が減圧されてカラム２に対して負圧となる。このとき、カラム２内のガスがセル３１に導入される（セル導入ステップ）。カラム２内に導入されるガスには、吸着剤に吸着されたサンプルガスが含まれる。ただし、カラム２内のキャリアガス及びサンプルガスがセル３１内に順次導かれてもよい。
【0061】
その後、セル３１内に導入されたサンプルガスには、光源部３２から光が照射される（光照射ステップ）。そして、セル３１内を通過した光が光検出器３４で検出され（検出ステップ）、光検出器３４からの検出信号に基づいて、演算部３５によりサンプルガス中の目的成分の濃度が算出される（演算ステップ）。光照射ステップ及び演算ステップは、光源部３２により照射された光の強度変化を基にサンプルガスを分析する分析ステップを構成している。
【0062】
８．その他の変形例
以上の実施形態では、サンプルガスがＣＯ２を含み、ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方を目的成分とする場合について説明した。ただし、このような構成に限らず、サンプルガスにＣＯ２以外の成分が含まれていてもよい。この場合、ガス供給部１は、燃焼部１１を含む構成に限られるものではない。例えば、サンプルガスは、揮発性有機化合物を含むものであってもよい。
以上の実施形態では、サンプルガスがＣＯ２を含み、ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方を目的成分とする場合について説明した。ただし、このような構成に限らず、サンプルガスにＣＯ２以外の成分が含まれていてもよい。この場合、ガス供給部１は、燃焼部１１を含む構成に限られるものではない。例えば、サンプルガスは、揮発性有機化合物を含むものであってもよい。
【0063】
各バルブの切替、及び、真空ポンプ３０，７１の駆動は、例えばＣＰＵを含むプロセッサにより構成される制御部（図示せず）が自動で制御するものであってもよいし、ユーザが手動で行ってもよい。上記制御部による制御は、例えば導出路５を流れるガスの圧力、又は、カラム２の温度などに基づいて行われる。導出路５を流れるガスの圧力は、例えば導出路５に圧力計を設けることにより検知することができる。また、カラム２の温度は、例えばカラム２に密着又は接近するように温度計を設けることにより検知することができる。また、ガス捕捉部２０は、吸着剤２１にサンプルガスを吸着させるものに限らず、他の態様でサンプルガスを捕捉するものであってもよい。
【0064】
以上の実施形態では、導出路５に第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２などが設けられた構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、ガス吸光分光装置の流路構成は任意であり、例えば第１流路切替部５１及び第２流路切替部５２が１つの部材により構成されていてもよいし、他のバルブなどを用いて構成されてもよい。また、ＣＲＤＳを用いてサンプルガス中の目的成分の濃度を算出するような構成に限らず、他の方法で目的成分の濃度が算出されてもよい。
【0065】
ガス吸光分光装置に限らず、他のガス分光装置に本発明を適用することも可能である。例えば、サンプルガスが導入されるセル内に励起光を照射することにより、サンプルガス中の目的成分が発する蛍光を光検出器で検出するような装置（蛍光装置）などにも、本発明を適用可能である。この場合、光源部は、レーザ光源ではなく、ＬＥＤ光源などのレーザ光以外の波長の光を出射するものであってもよい。
【0066】
９．態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0067】
（第１項）一態様に係るガス分光装置は、
カラム、上流側流路及び下流側流路を有し、サンプルガスを捕捉するガス捕捉部と、
前記ガス捕捉部の上流側流路に接続され、前記カラム内にサンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給部と、
前記ガス捕捉部の下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導くガス分離機構と、
前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる加熱部と、
前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスが導入されるセルと、
前記セル内のサンプルガスに光を照射する光源部と、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析部とを備えていてもよい。
カラム、上流側流路及び下流側流路を有し、サンプルガスを捕捉するガス捕捉部と、
前記ガス捕捉部の上流側流路に接続され、前記カラム内にサンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給部と、
前記ガス捕捉部の下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導くガス分離機構と、
前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる加熱部と、
前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスが導入されるセルと、
前記セル内のサンプルガスに光を照射する光源部と、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析部とを備えていてもよい。
【0068】
第１項に記載のガス分光装置によれば、カラム内のキャリアガスが負圧によりカラムの外部に導かれるため、ガス捕捉部にサンプルガスが高濃度で捕捉される。したがって、ガス捕捉部からサンプルガスを脱離させてセル内に導入させることにより、セル内におけるサンプルガスの濃度を高めることができる。
【0069】
（第２項）第１項に記載のガス分光装置において、
前記サンプルガスは、ＣＯ２を含んでいてもよい。
前記サンプルガスは、ＣＯ２を含んでいてもよい。
【0070】
第２項に記載のガス分光装置によれば、サンプルガスに含まれるＣＯ２をガス捕捉部に高濃度で捕捉し、そのＣＯ２をガス捕捉部から脱離させてセル内に導入させることにより、セル内におけるＣＯ２の濃度を高めることができる。
【0071】
（第３項）第２項に記載のガス分光装置において、
前記分析部は、
前記セル内から外部に出射する光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出する演算部とをさらに備えていてもよい。
前記分析部は、
前記セル内から外部に出射する光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出する演算部とをさらに備えていてもよい。
【0072】
第３項に記載のガス分光装置によれば、ＣＯ２に含まれる同位体１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を高精度で算出することができる。
【0073】
（第４項）第１項に記載のガス分光装置において、
前記セルは、筐体と、前記筐体内に配置されてキャビティを構成する高反射率ミラーとを有し、
前記分析部は、キャビティリングダウン吸収分光法により、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出してもよい。
前記セルは、筐体と、前記筐体内に配置されてキャビティを構成する高反射率ミラーとを有し、
前記分析部は、キャビティリングダウン吸収分光法により、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出してもよい。
【0074】
第４項に記載のガス分光装置によれば、微量な目的成分による光吸収を検出することができるため、高い検出感度を実現することができる。
【0075】
（第５項）第１項に記載のガス分光装置において、
前記サンプルガスは、揮発性有機化合物を含んでいてもよい。
前記サンプルガスは、揮発性有機化合物を含んでいてもよい。
【0076】
第５項に記載のガス分光装置によれば、サンプルガスに含まれる揮発性有機化合物をガス捕捉部に高濃度で捕捉し、その揮発性有機化合物をガス捕捉部から脱離させてセル内に導入させることにより、セル内における揮発性有機化合物の濃度を高めることができる。
【0077】
（第６項）第１項に記載のガス分光装置において、
前記ガス分離機構は、前記下流側流路を減圧する減圧部を有していてもよい。
前記ガス分離機構は、前記下流側流路を減圧する減圧部を有していてもよい。
【0078】
第６項に記載のガス分光装置によれば、下流側流路を減圧部で減圧することによりカラム内に対して負圧とし、カラム内のキャリアガスをカラムの外部に導くことができる。
【0079】
（第７項）第６項に記載のガス分光装置において、
前記減圧部は、前記セルを介して前記下流側流路内のガスを吸引してもよい。
前記減圧部は、前記セルを介して前記下流側流路内のガスを吸引してもよい。
【0080】
第７項に記載のガス分光装置によれば、下流側流路を減圧する際にカラムの外部に導かれるガスが、カラムからセル内に導入される。例えば、下流側流路を減圧する際、カラムの外部に導かれるガス中にサンプルガスが含まれている場合には、そのガスをセル内に導いて、セル内のガスに光源部から光を照射することが可能である。
【0081】
（第８項）第１項に記載のガス分光装置において、
前記セル内を負圧にすることにより、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスを前記セル内へと導入させるセル導入機構をさらに備えていてもよい。
前記セル内を負圧にすることにより、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスを前記セル内へと導入させるセル導入機構をさらに備えていてもよい。
【0082】
第８項に記載のガス分光装置によれば、セル内を負圧にすることにより、キャリアガスを用いることなくガス捕捉部からセル内にサンプルガスを導入することができる。
【0083】
（第９項）一態様に係るガス分光方法は、
サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給ステップと、
前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導くガス分離ステップと、
前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる加熱ステップと、
前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスをセルに導入させるセル導入ステップと、
前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する光照射ステップと、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析ステップとを含んでいてもよい。
サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給ステップと、
前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記カラム内のキャリアガスを前記カラム外に導くガス分離ステップと、
前記カラムを加熱することにより前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスを脱離させる加熱ステップと、
前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスをセルに導入させるセル導入ステップと、
前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する光照射ステップと、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析ステップとを含んでいてもよい。
【0084】
第９項に記載のガス分光方法によれば、カラム内のキャリアガスが負圧によりカラムの外部に導かれるため、ガス捕捉部にサンプルガスが高濃度で捕捉される。したがって、ガス捕捉部からサンプルガスを脱離させてセル内に導入させることにより、セル内におけるサンプルガスの濃度を高めることができる。
【0085】
（第１０項）第９項に記載のガス分光方法において、
前記サンプルガスは、ＣＯ２を含んでいてもよい。
前記サンプルガスは、ＣＯ２を含んでいてもよい。
【0086】
第１０項に記載のガス分光方法によれば、サンプルガスに含まれるＣＯ２をガス捕捉部に高濃度で捕捉し、そのＣＯ２をガス捕捉部から脱離させてセル内に導入させることにより、セル内におけるＣＯ２の濃度を高めることができる。
【0087】
（第１１項）第１０項に記載のガス分光方法において、
前記分析ステップは、
前記セル内から外部に出射する光を光検出器で検出する検出ステップと、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出する演算ステップとをさらに含んでいてもよい。
前記分析ステップは、
前記セル内から外部に出射する光を光検出器で検出する検出ステップと、
前記光検出器からの検出信号に基づいて、前記ＣＯ２中の１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を算出する演算ステップとをさらに含んでいてもよい。
【0088】
第１１項に記載のガス分光方法によれば、ＣＯ２に含まれる同位体１３ＣＯ２及び１４ＣＯ２の少なくとも一方の濃度を高精度で算出することができる。
【0089】
（第１２項）第１１項に記載のガス分光方法において、
前記セルは、筐体と、前記筐体内に配置されてキャビティを構成する高反射率ミラーとを有し、
前記分析ステップでは、キャビティリングダウン吸収分光法により、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出してもよい。
前記セルは、筐体と、前記筐体内に配置されてキャビティを構成する高反射率ミラーとを有し、
前記分析ステップでは、キャビティリングダウン吸収分光法により、サンプルガス中の目的成分の濃度を算出してもよい。
【0090】
第１２項に記載のガス分光方法によれば、微量な目的成分による光吸収を検出することができるため、高い検出感度を実現することができる。
【0091】
（第１３項）第９項に記載のガス分光方法において、
前記サンプルガスは、揮発性有機化合物を含んでいてもよい。
前記サンプルガスは、揮発性有機化合物を含んでいてもよい。
【0092】
第１３項に記載のガス分光方法によれば、サンプルガスに含まれる揮発性有機化合物をガス捕捉部に高濃度で捕捉し、その揮発性有機化合物をガス捕捉部から脱離させてセル内に導入させることにより、セル内における揮発性有機化合物の濃度を高めることができる。
【0093】
（第１４項）第９項に記載のガス分光方法において、
前記ガス分離ステップでは、減圧部により前記下流側流路を減圧してもよい。
前記ガス分離ステップでは、減圧部により前記下流側流路を減圧してもよい。
【0094】
第１４項に記載のガス分光方法によれば、下流側流路を減圧部で減圧することによりカラム内に対して負圧とし、カラム内のキャリアガスをカラムの外部に導くことができる。
【0095】
（第１５項）第１４項に記載のガス分光方法において、
前記減圧部は、前記セルを介して前記下流側流路内のガスを吸引してもよい。
前記減圧部は、前記セルを介して前記下流側流路内のガスを吸引してもよい。
【0096】
第１５項に記載のガス分光方法によれば、下流側流路を減圧する際にカラムの外部に導かれるガスが、カラムからセル内に導入される。例えば、下流側流路を減圧する際、カラムの外部に導かれるガス中にサンプルガスが含まれている場合には、そのガスをセル内に導いて、セル内のガスに光源部から光を照射することが可能である。
【0097】
（第１６項）第９項に記載のガス分光方法において、
前記セル導入ステップでは、前記セル内を負圧にすることにより、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスを前記セル内へと導入させてもよい。
前記セル導入ステップでは、前記セル内を負圧にすることにより、前記ガス捕捉部から脱離されたサンプルガスを前記セル内へと導入させてもよい。
【0098】
第１６項に記載のガス分光方法によれば、セル内を負圧にすることにより、キャリアガスを用いることなくガス捕捉部からセル内にサンプルガスを導入することができる。
【0099】
（第１７項）別態様に係るガス分光方法は、
サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給ステップと、
前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスをセルに導入させるセル導入ステップと、
前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する光照射ステップと、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析ステップとを含んでいてもよい。
サンプルガスを捕捉するためのガス捕捉部に備えられたカラム内に、前記ガス捕捉部に備えられた上流側流路に接続されているガス供給部から、サンプルガスを送るためのキャリアガスを供給するガス供給ステップと、
前記ガス捕捉部に備えられた下流側流路を前記カラム内に対して負圧にすることにより、前記ガス捕捉部に捕捉されたサンプルガスをセルに導入させるセル導入ステップと、
前記セル内のサンプルガスに光源部から光を照射する光照射ステップと、
前記光源部により照射された光の強度変化を基に前記サンプルガスを分析する分析ステップとを含んでいてもよい。
【0100】
第１７項に記載のガス分光方法によれば、カラム内のサンプルガスが負圧によりセルに導入されるため、カラムを加熱しなくても、サンプルガスをセルに導入することができる。
【符号の説明】
【0101】
１ ガス供給部
２ カラム
３ 分析部
４ 導入路
５ 導出路
６ 排気部
７ 減圧部
１１ 燃焼部
２０ ガス捕捉部
２１ 吸着剤
２２ 封止部
２３ 加熱部
３０ 真空ポンプ
３１ セル
３２ 光源部
３３ 光スイッチ
３４ 光検出器
３５ 演算部
４１ バルブ
５１ 第１流路切替部
５２ 第２流路切替部
７１ 真空ポンプ
１００ ガス分離機構
２００ セル導入機構
２２１ フィルタ部材
２２２ 保持部材
２２３ 貫通孔
２２４ テーパ面
３１０ 筐体
３１１ ミラー
３１２ ミラー
５１１ 第１分岐路
５２１ 第２分岐路
２ カラム
３ 分析部
４ 導入路
５ 導出路
６ 排気部
７ 減圧部
１１ 燃焼部
２０ ガス捕捉部
２１ 吸着剤
２２ 封止部
２３ 加熱部
３０ 真空ポンプ
３１ セル
３２ 光源部
３３ 光スイッチ
３４ 光検出器
３５ 演算部
４１ バルブ
５１ 第１流路切替部
５２ 第２流路切替部
７１ 真空ポンプ
１００ ガス分離機構
２００ セル導入機構
２２１ フィルタ部材
２２２ 保持部材
２２３ 貫通孔
２２４ テーパ面
３１０ 筐体
３１１ ミラー
３１２ ミラー
５１１ 第１分岐路
５２１ 第２分岐路
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】