(57)【要約】【課題】細菌、その他の微生物の存在や種類を、非接触で高感度かつ簡便にスクリーニングする。【解決手段】微生物のスクリーニング方法を実行するためのスクリーニング装置１００を、測定対象の気体試料に赤外領域の光を照射する光源部１１と、気体試料を透過した赤外光を受光して気体試料の所定の複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得する受光部１３と、受光部１３で取得した光学情報に基づいて取得した特性情報を、既知の微生物由来の基準試料の各波数領域の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報と照合し、気体試料が何れの微生物由来であるかを判定する制御部２１と、を備えて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の気体試料に赤外領域の光を照射して、前記気体試料の所定の複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得する工程と、
前記光学情報に基づいて、前記気体試料の特性情報を取得する工程と、
前記特性情報を、既知の微生物由来の基準試料の各波数の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報と照合し、前記気体試料が何れの微生物由来であるかを判定する工程と、を有することを特徴とする微生物のスクリーニング方法。
【請求項２】
前記気体試料に、波数が連続する赤外光を照射し、前記光学情報として赤外スペクトルを取得し、前記赤外スペクトルの吸光度の波数依存性カーブを分析し、吸収ピークが現れる１つ又は複数の波数領域を特定し、各波数領域に現れる吸収ピークとその両端のベースポイントとに基づいて算出した吸収強度を、前記特性情報とすることを特徴とする請求項１に記載の微生物のスクリーニング方法。
【請求項３】
前記気体試料に、所定の複数の固定波数の赤外光を照射し、各固定波数における赤外光の強度を検出してその相対値を前記光学情報として取得し、前記相対値の変化を、前記特性情報とすることを特徴とする請求項１に記載の微生物のスクリーニング方法。
【請求項４】
既知の複数の微生物由来の基準試料をそれぞれ取得し、各基準試料に赤外領域の光を照射して、前記基準試料の所定の複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得し、前記微生物の種類ごとに、前記光学情報を分析して、当該微生物に特徴的な特性情報を取得し、この特性情報を当該微生物に関する前記基準情報とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の微生物のスクリーニング方法。
【請求項５】
測定対象の気体試料に赤外領域の光を照射する光源部と、
前記気体試料を透過した赤外光を受光して前記気体試料の所定の複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得する受光部と、
前記光学情報に基づいて取得した特性情報を、既知の微生物由来の基準試料の各波数領域の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報と照合し、前記気体試料が何れの微生物由来であるかを判定する制御部と、を備えたことを特徴とする微生物のスクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物のスクリーニング方法及びスクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場で問題となる院内感染の原因菌や、人の疾患に関連する病原細菌を迅速かつ的確に特定することは、感染の広がりや重篤化を防いだり、治療を的確に行ったりする上で有効である。病原菌等の細菌は、種類によって異なる気体成分（揮発性代謝物、Volatile Metabolites,ＶＭｓ）を大気中に放出することが知られている。また、ウイルスの中にも宿主細胞を利用して増殖する際などに、特有の気体成分を放出することも知られている。
【０００３】
病原菌が放出するVMsに関しては、ガスクロマトグラフ質量分析器（ＧＣＭＳ）や電気化学的な手法による研究がされてきている（例えば、非特許文献１参照)。
【０００４】
一方、物質が吸収する光のスペクトルを分析し、物質の種類やその成分などを特定する分光分析分野において、中赤外の波長領域が重要となっている。中赤外領域での高性能な半導体光源として、近年、使用可能な波長領域が拡がりつつある量子カスケードレーザー（ＱＣＬ：quantum cascade laser）が注目を集めている。（非特許文献２、特許文献１参照）。量子カスケードレーザーを使用することで、簡便・安価に対象物を常時モニターでき、高感度化も可能となってきている。
【０００５】
また、中赤外レーザーを利用した技術として、ヒトの呼気等の生体ガスを収容したセル内に、所定波長の中赤外光を照射し、検出器で検出した光強度から生体ガス中に含まれる複数のガス成分の濃度を求めるガス分析装置及びガス分析方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発明では、呼気等に含まれるガスの濃度を測定し、気管支喘息、肺がんなどの病理の判別に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−５０３０８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０３３５８２号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Lieuwe D. J. Bos, Peter J. Sterk, Marcus J. Schultz, “Volatile Metabolites of Pathogens: A Systematic Review”, PLOS Pathogens (www.plospathogens.org), Volume 9, Issue 5, e1003311, May 2013
【非特許文献２】浜松ホトニクス「NEWS RELEASE」2007年8月30日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の従来技術では、測定対象のガス成分が一酸化窒素やアセトアルデヒドなど特定の成分であるとともに、測定するガス成分に対応して波長を設定する必要があり、微生物が放出する様々なＶＭｓに対応できるものではなかった。また、検出したガス成分に基づいて、呼吸器や気道の炎症の有無を推定することはでき得るが、微生物の存在や種類を特定できるものではなかった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、細菌、その他の微生物の存在や種類を、非接触で高感度かつ簡便にスクリーニングすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本願に係る微生物のスクリーニング方法は、測定対象の気体試料に赤外領域の光を照射して、前記気体試料の所定の複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得する工程と、前記光学情報に基づいて、前記気体試料の特性情報を取得する工程と、前記特性情報を、既知の微生物由来の基準試料の各波数の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報と照合し、前記気体試料が何れの微生物由来であるかを判定する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本願に係る微生物のスクリーニング装置は、測定対象の気体試料に赤外領域の光を照射する光源部と、前記気体試料を透過した赤外光を受光して前記気体試料の所定の複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得する受光部と、前記光学情報に基づいて取得した特性情報を、既知の微生物由来の基準試料の各波数領域の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報と照合し、前記気体試料が何れの微生物由来であるかを判定する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測定対象の気体試料について取得した赤外光に対する光学情報に基づく特性情報を、既知の複数の微生物から採取された基準試料の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報と照合することで、気体試料の成分特定や分子種ごとの量の分析をしなくても、何れの微生物由来の気体試料かを判別することができる。したがって、細菌、その他の微生物の存在や種類を、非接触で高感度かつ簡便にスクリーニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るスクリーニング方法を実行するスクリーニング装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態における各基準試料の赤外スペクトルの一部を表すグラフである。
【図３】第１の実施形態で用いる３８種類のキーバンドが現れる波数領域の領域番号、低波数側と高波数側のそれぞれの波数位置の一覧表（表１６）である。
【図４】領域２２と領域２１に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５】領域３５と領域３３に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６】領域０７と領域１６に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図７】領域３６と領域３８に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図８】領域３６と領域３７に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図９】領域３５と領域３４に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１０】領域１３と領域０１に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１１】領域１２と領域１５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１２】領域０９と領域２０に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１３】領域０９と領域０８に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１４】領域１０と領域１１に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１５】領域１９と領域２３に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１６】領域０５と領域１５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１７】領域３１と領域０５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１８】領域３１と領域１８に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図１９】領域３１と領域１７に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２０】領域０４と領域１６に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２１】領域１６と領域２２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２２】領域２８と領域３０に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２３】領域２８と領域０４に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２４】領域２５と領域２６に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２５】領域０３と領域２７に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２６】領域３０と領域１４に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２７】領域０６と領域２９に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２８】領域２８と領域０２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図２９】領域２４と領域３２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図３０】領域０４と領域０５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図３１】領域０４と領域０３に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図３２】第１、第２の実施形態の基準情報の取得処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３３】第１の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その１）である。
【図３４】第１の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その２）である。
【図３５】第１の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その３）である。
【図３６】第１の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その４）である。
【図３７】第１の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その５）である。
【図３８】第１の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その６）である。
【図３９】第２の実施形態における各基準試料の赤外スペクトルの一部を表すグラフである。
【図４０】第２の実施形態で用いる３６セットの固定波数を識別する強度Ｂ番号、吸収ピークの波数位置（固定波数ｐ）、ベースポイントの波数位置（固定波数ｂ）の一覧表（表１７）である。
【図４１】強度Ｂ２１と強度Ｂ２０に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４２】強度Ｂ３３と強度Ｂ３１に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４３】強度Ｂ０６と強度Ｂ１５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４４】強度Ｂ３４と強度Ｂ３５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４５】強度Ｂ３６と強度Ｂ３５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４６】強度Ｂ３１と強度Ｂ３２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４７】強度Ｂ３３と強度Ｂ３２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４８】強度Ｂ０８と強度Ｂ０１に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図４９】強度Ｂ１０と強度Ｂ０９に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５０】強度Ｂ１１と強度Ｂ０７に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５１】強度Ｂ０５と強度Ｂ１３に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５２】強度Ｂ２９と強度Ｂ０５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５３】強度Ｂ２９と強度Ｂ１８に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５４】強度Ｂ１８と強度Ｂ１７に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５５】強度Ｂ１９と強度Ｂ２３に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５６】強度Ｂ０４と強度Ｂ１６に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５７】強度Ｂ１６と強度Ｂ２２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５８】強度Ｂ２６と強度Ｂ２８に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図５９】強度Ｂ２６と強度Ｂ０４に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６０】強度Ｂ０３と強度Ｂ２５に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６１】強度Ｂ１２と強度Ｂ２７に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６２】強度Ｂ２６と強度Ｂ０２に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６３】強度Ｂ２４と強度Ｂ３０に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６４】強度Ｂ１５と強度Ｂ１４に現れるピークの強度を示すグラフである。
【図６５】第２の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その１）である。
【図６６】第２の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その２）である。
【図６７】第２の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その３）である。
【図６８】第２の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その４）である。
【図６９】第２の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その５）である。
【図７０】第２の実施形態の細菌のスクリーニング処理の流れの一例を示すフローチャート（その６）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明者は、赤外分光法を利用して、様々な微生物の高感度・高分解能の赤外スペクトルを蓄積し、情報処理技術を駆使することで、細菌等の微生物の種類ごとの特徴を見出すことができることを知見した。つまり、発明者は微生物が放出するＶＭｓ等のガス成分の分布と量に対応する情報として、赤外スペクトル中の吸収ピーク群を調べ、これに基づいて、ガス成分の分子種を特定することなく、微生物の存在やその種類を特定することができることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
本願の微生物のスクリーニング方法及び微生物のスクリーニング装置は、測定対象の気体試料に赤外領域の光（赤外光）を照射して、所定の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得し、この光学情報を分析して取得した特性情報と、予め測定し記憶部に記憶した既存の微生物由来の基準試料の赤外光に対する光学情報に基づく基準情報を照合して、微生物の存在の有無や種類を特定するものである。ここで、光学情報とは、気体試料に赤外光の照射によって取得される光学的な情報であり、例えば、赤外スペクトルや、特定の波数での吸光度などが挙げられる。また、特性情報とは、光学情報を分析して得られる赤外光に対する気体試料の特徴的な性質をいう。
【００１６】
光学情報の測定対象の気体試料は、例えば、繁殖している細菌（スクリーニング対象）周辺の大気、つまり細菌周辺の空気や、細菌が繁殖していると思われる場所の空気を採取して得た気体試料である。この気体試料に、波長（波数）の異なる赤外光を照射し、気体試料を通過した赤外光を受光部（検知器）で受光し、受光部が出力する強度の違いを解析する。赤外光を大気等の気体試料へ照射する際には、ミラーや赤外光用の光ファイバー等の光学部材を用いて、赤外光源から赤外光を測定対象の気体へ導く。あるいは、予め気体試料を採取して、赤外光が長距離通過できる容器（ガスセル）に収容し、このガスセルに赤外光を導く。細菌が微量である場合は、ワイプ検体等を培養し、増殖した細菌周囲の気体に赤外光を導くか、その周辺気体を採取してガスセルに収容し、ガスセルに赤外光を導く。
【００１７】
したがって、微生物との直接の接触を回避することができ、また、気体の種類や分量に限定されず、非接触で安全、迅速、高精度かつ簡便な微生物のスクリーニング方法及びスクリーニング装置を提供することができる。
【００１８】
本願のスクリーニング方法及びスクリーニング装置は、特有の気体を放出するものであれば、いずれの微生物のスクリーニングにも適用可能である。特に、病原菌、ウイルス、真菌などのスクリーニングに好適である。この中でも、ＶＭｓなど特有のガス成分を放出する病原菌、その他の細菌のスクリーニングに最も好適である。
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本願の微生物スクリーニング方法及び微生物のスクリーニング装置の一実施形態としての第１の実施形態に係る細菌のスクリーニング方法及びスクリーニング装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係る細菌のスクリーニング方法を実行するスクリーニング装置１００の全体構成を示す概略図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係るスクリーニング装置１００は、測定対象の気体試料に赤外領域の光を照射し、気体試料の所定の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得する光学情報取得装置１０と、スクリーニング装置１００全体の動作を制御し光学情報取得装置１０で取得した光学情報に基づいて、細菌の存在とその種類を同定する情報処理装置２０と、を備えている。
【００２１】
本実施形態では、光学情報取得装置１０として、測定対象の気体試料に連続的な波数を含む赤外光（波長（波数）が連続的に異なる赤外光）を照射し、気体試料を透過した赤外光の強度分布、つまり赤外スペクトルを測定するフーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）を使用している。これにより、高感度かつ高分解能な光学情報としての赤外スペクトルの取得が可能となる。
【００２２】
光学情報取得装置１０は、所定の波数範囲で赤外光を出射する光源部１１と、気体試料を収容するガスセル１２と、ガスセル１２内で反射を繰り返し、気体試料を長距離透過した赤外光を受光する受光部（検知器）１３と、を備えている。光源部１１は、赤外光の干渉波を出射する機能を有し、例えば、赤外光源１４と、ビームスプリッタ１５と、固定鏡１６と、移動鏡１７と、駆動部１８と、を備えている。
【００２３】
赤外光源１４は、所定の波数範囲の赤外光を出射する。ビームスプリッタ１５は、赤外光源１４の光路上に設けられ、赤外光源１４からの赤外光の一部を透過して固定鏡１６に導き、残りを透過して移動鏡１７に導く。固定鏡１６は、ビームスプリッタ１５の透過光路上に、所定の位置に固定して配置されている。固定鏡１６は、ビームスプリッタ１５を透過した赤外光（以下、「第１赤外光」という）を反射する。固定鏡１６によって反射された第１赤外光は、ビームスプリッタ１５で反射されて、出射光路に導かれる。
【００２４】
移動鏡１７は、ビームスプリッタ１５の反射光路上に、反射光路に沿って移動可能に設けられている。移動鏡１７は、駆動部１８からの駆動力によって反射光路上を移動し、ビームスプリッタ１５から反射された赤外光（以下、「第２赤外光」という）を反射する。移動鏡１７によって反射された第２赤外光は、ビームスプリッタ１５を透過して、出射光路に導かれ、第１赤外光と合成される。駆動部１８は、移動鏡１７に駆動力を付与するものであり、電動モータなどからなる。
【００２５】
移動鏡１７が時間の経過とともに移動することで、移動鏡１７とビームスプリッタ１５、及び固定鏡１６とビームスプリッタ１５の間の光路差が変化し、赤外光が干渉する。これにより、光源部１１から赤外光の干渉波（ＩＦ）が出射される。
【００２６】
光源部１１から出射された干渉波は、ガスセル１２に入射する。ガスセル１２は、中空の筐体からなり、内部に測定対象の気体試料が収容されている。受光部１３は、ガスセル１２中で反射を繰り返し、気体試料を長距離透過した干渉波を受光し、受光した干渉波に応じた検出信号を生成して情報処理装置２０へと出力する。
【００２７】
情報処理装置２０は、制御部２１と、記憶部２２と、入力部２３と、表示部２４と、出力部２５と、等を備えて構成される。情報処理装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などからなる。
【００２８】
制御部２１は、ＣＰＵなどから構成される。制御部２１は、赤外光源１４の点灯及び消灯の制御、駆動部１８の駆動制御など、光学情報取得装置１０の動作を含む、スクリーニング装置１００全体の動作を制御する。また、制御部２１は、光学情報取得装置１０から入力される赤外スペクトルに基づいて、その特性を表す特性情報を生成し、この特性情報と記憶部２２に予め記憶された既知の細菌の赤外スペクトルに基づく基準情報を照合して、細菌の存在やその種類を同定する機能を有している。
【００２９】
記憶部２２は、例えば、ＲＯＭ、（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成される。記憶部２２には、スクリーニング装置１００の動作に必要な各種プログラムや、各種情報が記憶される。記憶部２２は、スクリーニングに用いる基準情報が予め記憶された基準情報記憶部（データベース）２２ａを備えている。この基準情報記憶部２２ａは、情報処理装置２０に内蔵又は外付けしたハードディスクなどであってもよいし、クラウドサーバ上に設けられたデータベースであってもよい。また、記憶部２２には、スクリーニング結果などを記憶してもよい。
【００３０】
入力部２３は、キーボード、マウス、タッチパネル等からなり、スクリーニングの開始指示、結果の出力指示等、ユーザから入力される指示を受け付ける。表示部２４は、液晶ディスプレイ等からなり、制御部２１の制御の下、光学情報取得装置１０で取得した赤外スペクトルや特性情報、制御部２１で行ったスクリーニング結果などが表示される。出力部２５は、レーザプリンタ等のプリンタからなる。出力部２５は、制御部２１の制御の下、スクリーニング結果などの各種情報を印刷して出力する。
【００３１】
上述のような構成のスクリーニング装置１００を用いたスクリーニング方法を、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態では、気体試料の赤外スペクトルを測定し、その吸光度の波数依存性カーブを分析して得られた特性情報を、基準情報と照合することで、細菌を同定するものである。
【００３２】
まず、記憶部２２の基準情報記憶部２２ａに記憶しておく基準情報の取得処理について、図２〜図３２を参照しながら説明する。基準情報は、本実施形態のスクリーニング装置１００の光学情報取得装置１０を用いて取得した基準試料の赤外スペクトルに基づいて生成してもよい。または光学情報取得装置１０と同等の他のＦＴＩＲを用いて測定した赤外スペクトルに基づいて生成してもよい。
【００３３】
また、本実施形態及び後述の第２の実施形態では、スクリーニング装置１００を用いて、ユーザ自身が複数の基準試料の赤外スペクトルを測定して基準情報を作成し、記憶部２２の基準情報記憶部２２ａに記憶している。しかし、基準情報の取得がこれに限定されるものではなく、研究機関やデータベース会社で作成した基準情報を、媒体やダウンロードなどで入手してもよく、入手した基準情報を基準情報記憶部２２ａに記憶してもよい。或いは、基準情報記憶部２２ａが、クラウドサーバ上に設けられたものであってもよい。
【００３４】
本実施形態では、基準情報を取得するため、既存の細菌の周辺から採取した気体、通常の室内空気、ヒトの呼気、細菌が繁殖していない培地周辺から採取した気体を、基準試料（気体試料）とし、各気体試料の赤外スペクトルを光学情報取得装置１０で測定した。図２に、測定された各気体試料の赤外スペクトルの一部を表したグラフを示す。図２において、縦軸が吸光度であり、横軸が波数である。この図２及び後述の図３９中、ａは緑膿菌、ｂはプレボテラ・インターメディア、ｃは肺炎桿菌、ｄはポルフィロモナス・ジンジバリス、ｅは大腸菌、ｆは黄色ブドウ球菌、ｇはエンテロバクター・クロアカエ、ｈはエンテロバクター・アエロゲネス、ｉはアシネトバクター・バウマニ、ｊはフソバクテリウム・ヌクレアタム、ｋは肺炎球菌、ｌは通常の室内空気の赤外スペクトルを示す。また、この図２及び以降の図では、赤外スペクトルの表示にあわせて、赤外線の波長を波数に置き換えて表示する。ここでの波数は、波長の逆数であり、単位は〔ｃｍ-1〕である。
【００３５】
基準試料を測定した赤外スペクトル（５２６個）の内訳を、細菌の種類や各種条件と併せて、下記表１〜表１４に示す。また、表１５は、気体試料を採取した容器の詳細情報を示している。
【００３６】
表１〜表１４に示すように、各種細菌の周辺の気体から２２８個、細菌が繁殖していない培地だけの周辺の気体から１６個、ヒトの呼気から１３６個、通常の室内空気から１４６個、それぞれ気体試料を得て測定した。本実施形態では、これらの赤外スペクトルは、５００〜７５００ｃｍ-1の領域について、０．５ｃｍ-1の分解能で測定されたが、これに限定されるものではない。
【００３７】
表１〜表１４中、「スペクトル数」は、各細菌株において採取し赤外スペクトルを測定した回数を示す。「試料採取回数」は、気体試料を採取した回数を示す。「経時変化測定数」は、一回の試料採取後、時間間隔をあけて、繰り返して測定した回数を示す。「培地」は細菌を培養した培地の種類を示す。「試料採取日」は、気体試料を採取した日付を示す。「使用した容器」は、気体試料の採取に使用した容器を示す。表中には容器を記号で表示しているが、記号に対応する容器の詳細は、表１５に示したとおりである。
【００３８】
例えば、表１のアシネトバクター・バウマニの「臨床分離株」の場合、「2016年12月14日」に「血液寒天培地」で培養され、試料採取が「２回」行われた。それぞれ「スマートバッグＰＡ」と「ANALYTIC-BARRERバッグ」に収められた。その２個の試料について、それぞれ５回と６回、時間をあけながら繰り返して赤外スペクトルの測定を行い、試料採取から測定までの経過時間が異なる複数の赤外スペクトルを得た。その結果、合計「１１個」の赤外スペクトルが取得された。
【００３９】
また、表２の緑膿菌については、複数種類の細菌由来のＶＭｓが混合した気体試料を、「Ｅｃ＋Ｐａ」などの記号で表している。各記号の意味を、表２の下方に記載した。また、表３の大腸菌と、表４の黄色ブドウ球菌については、それぞれ標準株の気体試料のみ細菌の周辺の気体試料としてカウントし、表２と重複するものについては、細菌の周辺の気体試料の２２８個の内訳には入れていない。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
【表２】
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【００４２】
【表３】
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【００４３】
【表４】
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【００４４】
【表５】
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【００４５】
【表６】
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【００４６】
【表７】
2019105564.tif 000009
【００４７】
【表８】
2019105564.tif 000010
【００４８】
【表９】
2019105564.tif 000011
【００４９】
【表１０】
2019105564.tif 000012
【００５０】
【表１１】
2019105564.tif 000013
【００５１】
【表１２】
2019105564.tif 000014
【００５２】
【表１３】
2019105564.tif 000015
上記表１３中、Y，I，Aはヒトを識別する記号であり、３人のヒトの呼気を採取し、後述の表１５に示す容器にそれぞれ収めた。
【００５３】
【表１４】
2019105564.tif 000016
上記表１４に示す各採取場所の室内空気を採取し、以下の表１５に示す容器にそれぞれ収めた。
【００５４】
【表１５】
2019105564.tif 000017
【００５５】
上記表１〜表１４に示した気体試料について、図２に示すように、縦軸が吸光度、横軸が波数の赤外スペクトルを測定する。図２に示すように、特定の波数領域について、現れるピーク（山）から、その両端２個のベースポイント（谷）を結ぶ線分（ベースライン）に垂線を引き、その高さを吸収強度とする。複数の特定領域について、それぞれ吸収強度を得る。
【００５６】
上記表１〜表１４に示した気体試料では、赤外スペクトル１個に数千もの赤外吸収ピークが観測された。細菌周辺から得られる気体試料の場合、細菌が排出する多種多様なＶＭｓによる赤外吸収ピークも含まれる。等核二原子分子ではない分子構造をもつＶＭなら、１種類の分子でも複数の赤外吸収ピークを与える。このため、１個の赤外スペクトル中において、数多くの赤外吸収ピークが複雑に重なりながら出現する。このうち、目的に沿う情報を明確に与える赤外吸収ピーク（キーバンド）を複数見出し、それらの適切な組み合わせを抽出した。
【００５７】
より詳細には、１個の赤外スペクトルから、赤外線吸収によるピーク（山）と、吸収強度の基準になるベースポイント（谷）の、両方の位置情報（赤外スペクトル中での横軸と縦軸の値）をセットで複数取得した。このような処理を５２６個の多様な気体試料の赤外スペクトルについて行い、蓄積されたデータを統計処理した結果、図３に示される表１６の３８種類のキーバンドが現れる波数領域を見出した。表１６には、各波数領域の領域番号と、各波数領域の低波数側と高波数側、それぞれの波数位置をセットで記した。
【００５８】
本実施形態で使用する赤外スペクトル中の情報は、表１６の各波数の範囲内にピーク位置をもつ赤外吸収ピーク３８個、それぞれの高さ強度（吸光度）である。上述したように、１個の赤外吸収ピークの高さ強度を計算するため、図２に矢印で示すとおり、ピーク（山）位置と併せて、その両端にあるベースポイント（谷）の位置情報も得て、高さ強度の計算に使用した。注目している波数領域内にピークが複数現れる場合は、それぞれの両端のベースポイントのうち、最大波数と最小波数の２個を選び、それらを結びベースラインとし、複数のピークのうち最大の吸光度を与えるピーク高さを吸収強度とした。
【００５９】
各気体試料の所定の波数領域でのピークの吸収強度を、図４〜図３１に示した。図３の表１６の領域０１〜領域３８に現れるピークの吸収強度は、図４〜図３１に示されるように、細菌の種類ごとに特徴的である。これらの情報を組み合わせて、細菌を同定するための基準情報を取得する。
【００６０】
［基準情報の取得処理］
以下、この図４〜図３１のグラフ及び図３２のフローチャートに基づいて、基準情報の取得処理の一例を説明する。本実施形態の基準情報の取得処理は、図３２に示すようなStep a1〜Step a12の工程を有している。各工程の詳細を、工程ごとに詳述する。
【００６１】
［Step a1：ヒトの呼気を判別するための基準情報の取得］
図４のグラフから、ヒトの呼気（□）と各細菌周辺の気体（△）と通常の室内空気（○）の大まかな分類が可能である。このグラフの横軸（ｘ軸）は表１６に示される領域２２に見出されるキーバンドの吸収強度である。同様に、縦軸（ｙ軸）は領域２１に現れるピーク強度である。
【００６２】
通常の室内空気を測定した赤外スペクトルでは、図４の縦軸の値から、領域２１に強いピークが観測されないことがわかる。一方、ヒトの呼気では比較的強いピークが見出されている。細菌周辺から採取した気体試料では、その中間である。
【００６３】
この図４には、各気体を分類する目安としての点線を表示した。細菌周辺の気体（△）と通常の室内空気（○）を区別する、縦の点線の位置（横軸での値、ｘ＝０．２９）は、領域２２に現れる吸収ピークの基準となる強度（吸光度）で、領域２２にピークを与えるあるＶＭの濃度に対応する。
【００６４】
つまり、今回の気体試料の赤外スペクトル測定では、同じガスセル１２を用い、光路長はすべて１０ｍである。また、測定時の気体試料の圧力もすべて大気圧である。Lambert-Beerの法則により、同じ波数位置に現れる、同じ分子の同じ振動モードに帰属される吸収ピークについて、強度が吸光度で表現されている場合、その値は赤外光を吸収する分子の分圧（濃度）に比例する。
【００６５】
また、図４の横の点線（ｙ＝０．００３８）についても同様で、領域２１に出るキーバンドの吸収強度（吸光度）の基準である。
【００６６】
両軸で示される２種類のピーク強度に高い正の相関が無い場合、別の種類のＶＭによる吸収である。点線が傾いた直線の場合、横軸と縦軸それぞれの吸収ピークを与える別のＶＭｓの成分比が、気体試料の特徴になっていることを示す。つまり、図４でｙ＞０．０４ｘなら呼気（□）の可能性が高いことが導き出される。
【００６７】
なお、理想的には点線で表した線分は、原点を通る直線で分類できる。異なるＶＭ由来の複数種類の吸収ピークが狭い領域内で重なる場合も多く、その場合は原点を通らない。
【００６８】
横軸の値０．１〜０．２の範囲をみると、室内空気と培地周辺の気体のデータの中に、一部、細菌によるデータが含まれていることがわかる。この細菌は肺炎球菌かフソバクテリウム・ヌクレアタムである。ポルフィロモナス・ジンジバリスとプレボテラ・インターメディアの一部も現れている。これらの細菌は、次のStep a2からStep a5で取得される「フソバクテリウム・ヌクレアタムを判別するための基準情報」、「肺炎球菌を判別するための基準情報」、「プレボテラ・インターメディアを判別するための基準情報」、「ポルフィロモナス・ジンジバリスを判別するための基準情報」と照合することで、室内空気と培地周辺の気体から区別することができる。この図４のグラフによれば、細菌周辺の気体とヒトの呼気の値も一部重なり、共通する成分をもつ可能性を示している。細菌由来のＶＭｓが室内空気に混入する場合も有り得るが、図４に示される程度の識別精度は実現可能である。
【００６９】
図４のグラフの分析結果から、基準情報として、下記３つの条件式が導き出される（ｘ：領域２２、ｙ：領域２１）。
（１）ｙ＞０．０４ｘ
（２）ｘ＞０．２９  ａｎｄ  ｙ＞０．００３８  ａｎｄ  ｙ＜０．０４ｘ
（３）ｘ＜０．２９  ａｎｄ  ｙ＜０．００３８
【００７０】
ガスセルの光路長に応じて吸収強度は変化する。ここに示す判別式は光路長１０ｍのガスセルで大気圧の気体試料を測定した結果に基づく。Lambert-Beerの法則により、吸光度は分圧（濃度）と光路長に比例する。光路長がＬｍ〔メートル〕の場合、吸光度はＬ／１０倍で得られる。圧力が大気圧のＰ倍になると、吸光度はＰ倍で得らえる。これらを考慮すると、第１の実施形態の図４〜図３１と後述の第２の実施形態の図４１〜図６４から得られる判別式は、以下１〜３のように一般化される。
【００７１】
１．原点を通る直線の式に基づくもの：両軸が等倍されるので、そのまま。
２．x軸、あるいはy軸の値のみで示される（軸に平行な）直線式に基づくもの：判別式内の数値をＰ×Ｌ／１０倍する。
例：「ｘ＜０．２９」  →  「ｘ＜０．２９×（Ｐ×Ｌ／１０）」
３．原点を通らない直線の式に基づくもの：ｘに｛１／（Ｐ×Ｌ／１０）｝ｘ、ｙに｛１／（Ｐ×Ｌ／１０）｝ｙを代入した（ｙ切片を（Ｐ×Ｌ／１０）倍にした）直線式から判別する。
例：「２３７．４６ｙ＞７１５．１５ｘ−１．８８０８５３７」
→  「２３７．４６｛１／（Ｐ×Ｌ／１０）｝ｙ＞７１５．１５｛１／（Ｐ×Ｌ／１０）｝ｘ−１．８８０８５３７」
【００７２】
未知の気体試料の赤外スペクトルを分析した結果、条件式（１）を満足した場合、気体試料がヒトの呼気であると判別できる。ポルフィロモナス・ジンジバリスとプレボテラ・インターメディアについては（２）と（３）の条件式では判別しない。この２種類を除いた場合について、条件式（２）を満足した場合、肺炎球菌とフソバクテリウム・ヌクレアタム以外の細菌由来の気体であると判別できる。条件式（３）を満足した場合、通常の室内空気、培地由来の気体、及び肺炎球菌かフソバクテリウム・ヌクレアタム由来の気体のいずれかであると判別できる。
【００７３】
［Step a2：フソバクテリウム・ヌクレアタムを判別するための基準情報の取得］
図５のグラフから、繁殖したフソバクテリウム・ヌクレアタム（以下、「Ｆｎ」という）周辺の気体（■）を、通常の室内空気（○）や培地周辺の気体（×、＊）、肺炎球菌周辺の気体（▲）、ポルフィロモナス・ジンジバリス（以下、「ＰＯｇ」という）周辺の気体（●）から区別できることが分かる。図５の横軸（ｘ軸）は表１６に示される領域３５の吸収強度であり、縦軸（ｙ軸）は領域３３でのピーク強度である。
【００７４】
図５のグラフの分析結果から、基準情報として、下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域３５、ｙ：領域３３）。
（４）ｙ＞０．００１７  ａｎｄ  ｙ＞１．６７ｘ
（５）ｘ＜０．００１７  ｏｒ  ｙ＜１．６７ｘ
【００７５】
条件式（４）を満足する場合は、気体試料がＦｎ由来の気体であると判別することができる。一方、条件式（５）を満足する場合は、Ｆｎ由来のＶＭｓが含まれないか、判別できる量を含まない気体であると判別する。
【００７６】
［Step a3：肺炎球菌を判別するための基準情報の取得］
図６のグラフから、繁殖した肺炎球菌周辺の気体（▲）を、通常の室内空気（○）や培地周辺の気体（×、＊）から区別できることが分かる。図６のグラフでは、一部、Ｆｎによるデータと重なるが、これらは前のStep a2で区別できている。図６の横軸（ｘ軸）は表１６に示される領域０７の吸収強度であり、縦軸（ｙ軸）は領域１６でのピーク強度である。
【００７７】
図６のグラフの分析結果から、基準情報として、下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域０７、ｙ：領域１６）。
（６）ｘ＞０．００１５  ａｎｄ  ｙ＞０．００２３
（７）ｘ＜０．００１５  ｏｒ  ｙ＜０．００２３
【００７８】
条件式（６）を満足する場合は、気体試料が肺炎球菌由来の気体であると判別することができる。条件式（７）を満足する場合は、通常の室内空気又は培地由来の気体であると判別することができる。
【００７９】
［Step a4：プレボテラ・インターメディアを判別するための基準情報の取得］
図７、図８のグラフから、繁殖したプレボテラ・インターメディア（以下、「ＰＲｉ」という）周辺の気体（◆）による値は、２本の点線で区切られる場所に現れ、他の気体試料と区別することができる。
【００８０】
図７のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（x：領域３６、ｙ：領域３８）。
（８）ｘ＞０．０００５  ａｎｄ  ｙ＞０．０４
（９）ｘ＜０．０００５  ｏｒ    ｙ＜０．０４
【００８１】
図８のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域３６、ｙ：領域３７）。
（１０）ｙ＜３５ｘ  ａｎｄ  ｙ＞０．０２
（１１）ｙ＞３５ｘ  ｏｒ    ｙ＜０．０２
【００８２】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（８）、（１０）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来の気体であると判別することができる。これらの条件式の２つを満足すれば、ＰＲｉ由来の気体である確率が高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（９）、（１１）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【００８３】
［Step a5：ポルフィロモナス・ジンジバリスを判別するための基準情報の取得］
図９のグラフから、繁殖したポルフィロモナス・ジンジバリス（ＰＯｇ）周辺の気体（●）による値は、２本の点線で区切られる場所に現れ、他の気体試料と区別できる。このグラフでは、一部、Ｆｎ、ＰＲｉによるデータと重なるが、これらは前のStep a2とStep a4で区別できている。
【００８４】
図９のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（x：領域３５、ｙ：領域３４）。
（１２）ｘ＞０．０００７５  ａｎｄ  ｙ＞０．０１８
（１３）ｘ＜０．０００７５  ｏｒ    ｙ＜０．０１８
【００８５】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（１２）を満足する場合、ＰＯｇ由来の気体であると判別することができる。一方、二つ目の条件式（１３）を満足する場合、ＰＯｇ由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【００８６】
［Step a6：緑膿菌を判別するための基準情報の取得］
図１０〜図１４の各グラフから、繁殖した緑膿菌周辺の気体（▲）が他の気体試料（○：通常の室内空気、△：緑膿菌以外の細菌周辺の気体、□：ヒトの呼気、×：普通寒天培地周辺の気体、＊：血液寒天培地周辺の気体）から区別できることが分かる。図１２〜１４のグラフは、ヒトの呼気と重なる場合があるが、図１０、図１１のグラフから得た基準情報と組み合わせることで、各々の判別が明確になる。
【００８７】
図１４では、領域１０と領域１１で見出される吸収ピークの強度が、緑膿菌周辺から得られた気体試料において、正の相関が強いことが分かる。緑膿菌が放出するＶＭの一種が複数の波数位置に吸収ピークを与え、その内の２個のピークがそれぞれ、領域１０と領域１１に現れていると考えられる。図１０〜図１３に示した領域０９、領域１２〜１３に現れる吸収ピークも正の相関が高いことから、同じ種類のＶＭ分子の影響を受けていると考えられる。これら複数の位置に現れる吸収ピーク同士で相関が強い場合も、その相関の度合いは微妙に異なる。それぞれの領域で別種類の分子による吸収ピークが重なるなどの影響があるためと考えられる。
【００８８】
図１０のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域１３、ｙ：領域０１）。
（１４）ｘ＞０．００２４  ａｎｄ  ｙ＞０．０００２
（１５）ｘ＜  ０．００２４  ｏｒ  ｙ＜０．０００２
【００８９】
図１１のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域１２、ｙ：領域１５）。
（１６）ｙ＜０．６２５ｘ
（１７）ｙ＞０．６２５ｘ
【００９０】
図１２のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域０９、ｙ：領域２０）。
（１８）ｘ＞０．００１５５  ａｎｄ  ｙ＜０．０１５
（１９）ｘ＜０．００１５５  ｏｒ    ｙ＞０．０１５
【００９１】
図１３のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域０９、ｙ：領域０８）。
（２０）ｘ＞０．００１５５  ａｎｄ  ｙ＜０．０１
（２１）ｘ＜０．００１５５  ｏｒ    ｙ＞０．０１
【００９２】
図１４のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域１０、ｙ：領域１１）
（２２）ｘ＞０．００１８  ａｎｄ  ｙ＞０．００３４
（２３）ｘ＜０．００１８  ｏｒ    ｙ＜０．００３４
【００９３】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（１４）、（１６）、（１８）、（２０）、（２２）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来の気体であると判別することができる。これらの条件式のうち、満足するものが多いほど、緑膿菌由来の気体である確率は高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（１５）、（１７）、（１９）、（２１）、（２３）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【００９４】
［Step a7：エンテロバクター・アエロゲネスを判別するための基準情報の取得］
図１５〜１９のグラフから、繁殖したエンテロバクター・アエロゲネス（以下、「ＥＮａ」という）周辺の気体（▲）が他の気体試料（○：通常の室内空気、□：ヒトの呼気、△：ＥＮａ以外の細菌周辺の気体、×：普通寒天培地周辺の気体、＊：血液寒天培地周辺の気体）から判別できることが分かる。図１６のグラフは、一部の肺炎球菌の値（◇）と重なるが、上記Step a1で取得される「ヒトの呼気を判別するための基準情報」、Step a3で取得される「肺炎球菌を判別するための基準情報」と照合することで、肺炎球菌かＥＮａかを区別することができる。
【００９５】
図１５のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域１９、ｙ：領域２３）。
（２４）ｘ＞０．００１６２  ａｎｄ  ｙ＞０．００２
（２５）ｘ＜０．００１６２  ｏｒ    ｙ＜０．００２
【００９６】
図１６のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域０５、ｙ：領域１５）。
（２６）ｘ＞０．００１７９  ａｎｄ  ｙ＞０．００３７６
（２７）ｘ＜０．００１７９  ｏｒ    ｙ＜０．００３７６
【００９７】
図１７のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域３１、ｙ：領域０５）。
（２８）ｘ＞０．００１３  ａｎｄ  ｙ＞０．００１８
（２９）ｘ＜０．００１３  ｏｒ    ｙ＜０．００１８
【００９８】
図１８のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域３１、ｙ：領域１８）。
（３０）ｘ＞０．００１３  ａｎｄ  ｙ＞０．００１８
（３１）ｘ＜０．００１３  ｏｒ    ｙ＜０．００１８
【００９９】
図１９のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域３１、ｙ：領域１７）。
（３２）ｘ＞０．００１３  ａｎｄ  ｙ＞０．００４９
（３３）ｘ＜０．００１３  ｏｒ    ｙ＜０．００４９
【０１００】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（２４）、（２６）、（２８）、（３０）、（３２）の何れかを満足する場合、ＥＮａ由来の気体であると判別することができる。これらの条件式のうち、満足するものが多いほど、ＥＮａ由来の気体である確率が高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（２５）、（２７）、（２９）、（３１）、（３３）の何れかを満足する場合、肺炎球菌、ＥＮａ以外の細菌の気体試料であると判別する。
【０１０１】
［Step a8：アシネトバクター・バウマニをおおまかに判別するための基準情報の取得］
図２０、図２１のグラフから、繁殖したアシネトバクター・バウマニ（以下、「Ａｂ」という）周辺の気体（▲）による値は、２本の点線の直線で囲まれている場所に現れ、他のほとんどの気体試料と区別できる。この２本の点線の直線で囲まれた場所の原点周辺では、室内空気によるプロットが現れている。Ａｂから放出されるＶＭの濃度が低くなり、室内空気と区別が難しくなるところが判別精度の限界と考えられる。図２１のグラフでは、一部の呼気のプロット（□）と重なるが、上記Step a1で取得される「ヒトの呼気を判別するための基準情報の取得」と照合することでＡｂと区別できる。
【０１０２】
点線の楕円で囲まれた場所に、大腸菌によるプロット（◇）が含まれる。この場合、次のStep a9で取得される「アシネトバクター・バウマニを大腸菌から判別するための基準情報の取得」との照合によって、Ａｂと大腸菌とを区別することができる。
【０１０３】
図２０のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（x：領域０４、ｙ：領域１６）。
（３４）ｙ＜８．２ｘ  ａｎｄ  ｙ＞４．７ｘ
（３５）ｙ＞８．２ｘ  ｏｒ    ｙ＜４．７ｘ
【０１０４】
図２１のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域１６、ｙ：領域２２）。
（３６）ｙ＜１２５ｘ  ａｎｄ  ｙ＞７４ｘ
（３７）ｙ＞１２５ｘ  ｏｒ    ｙ＜７４ｘ
【０１０５】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（３４）、（３６）の何れかを満足する場合、Ａｂ又は一部の大腸菌由来の気体であると判別することができる。これらの条件式の２つを満足すれば、Ａｂ又は一部の大腸菌由来の気体である確率が高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（３５）、（３７）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来以外の他の気体試料であると判別することができる。
【０１０６】
［Step a9：アシネトバクター・バウマニを大腸菌から判別するための基準情報の取得］
図２２、図２３のグラフから、繁殖したＡｂと大腸菌とを区別することができる。両図に共通の横軸が示す領域２８に吸収ピークを与えるＶＭが、Ａｂよりも大腸菌で多く放出されるため、横軸で大腸菌の方がより大きい値を与える傾向がある。縦軸の領域に吸収ピークを与える別種のＶＭとの成分比が、両菌種で明確に異なることを利用している。
【０１０７】
図２２のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域２８、ｙ：領域３０）。
（３８）ｙ＞６０ｘ
（３９）ｙ＜６０ｘ
【０１０８】
図２３のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域２８、ｙ：領域０４）。
（４０）ｙ＞０．２６ｘ
（４１）ｙ＜０．２６ｘ
【０１０９】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（３８）、（４０）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来の気体試料であると判別することができる。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（３９）、（４１）の何れかを満足する場合、大腸菌由来の気体試料であると判別することができる。いずれの場合も、条件式２つを満足すれば、それぞれの細菌である確率が高くなり、判別精度が向上する。
【０１１０】
［Step a10：エンテロバクター・クロアカエか肺炎桿菌の可能性を判別するための基準情報の取得］
図２４、図２５のグラフから、繁殖したエンテロバクター・クロアカエ（以下、「ＥＮｃ」という）（▲）と肺炎桿菌（◆）周辺の気体が一緒に、それら以外の他の気体試料から判別できることが分かる。一部のヒトの呼気（□）や室内空気（○）によるプロットと重なるが、上記Step a1で室内空気とヒトの呼気から区別できる。また、ＥＮｃと肺炎桿菌以外の細菌（緑膿菌）によるプロット（△）も一部重なるが、Step a6で取得される「緑膿菌を判別するための基準情報」との照合を併用することで、他の細菌による影響の可能性があるか否かを明確にできる。
【０１１１】
ヒトの呼気が細菌由来のＶＭｓを含み、その吸収ピークが観測される可能性がある。そのため、細菌周辺の気体とヒトの呼気がいつも明確に区別できるとは限らない。細菌の種類やヒトの状態など、周辺条件を併せて考えることで、細菌周辺の気体かヒトの呼気か、あるいはその両方なのか検討できる。
【０１１２】
図２４のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域２５、ｙ：領域２６）。
（４２）ｘ＞０．００３２  ａｎｄ  ｙ＞０．００１４
（４３）ｘ＜０．００３２  ｏｒ    ｙ＜０．００１４
【０１１３】
図２５のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域０３、ｙ：領域２７）。
（４４）ｘ＞０．００１４５  ａｎｄ  ｙ＞０．００３８
（４５）ｘ＜０．００１４５  ｏｒ    ｙ＜０．００３８
【０１１４】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（４２）、（４４）の何れかを満足する場合、ＥＮｃ又は肺炎桿菌由来の気体試料であると判別することができる。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（４３）、（４５）の何れかを満足する場合、ＥＮｃと肺炎桿菌以外の細菌由来の気体試料であると判別することができる。いずれの場合も、条件式２つを満足すれば、それぞれの細菌である確率が高くなり、判別精度が向上する。
【０１１５】
［Step a11：エンテロバクター・クロアカエと肺炎桿菌を判別するための基準情報の取得］
図２６、図２７のグラフから、ＥＮｃと肺炎桿菌とが区別できる。縦・横の両軸、それぞれの領域に吸収ピークを与える異なるＶＭｓの成分比が、両菌種で異なることを利用している。
【０１１６】
図２６のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域３０、ｙ：領域１４）。
（４６）ｙ＞０．００８ｘ
（４７）ｙ＜０．００８ｘ
【０１１７】
図２７のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：領域０６、ｙ：領域２９）。
（４８）ｙ＞０．００５６ｘ
（４９）ｙ＜０．００５６ｘ
【０１１８】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（４６）、（４８）の何れかを満足する場合、ＥＮｃ由来の気体試料であると判別することができる。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（４７）、（４９）の何れかを満足する場合、肺炎桿菌由来の気体試料であると判別することができる。いずれの場合も、条件式２つを満足すれば、それぞれの細菌である確率が高くなり、判別精度が向上する。
【０１１９】
［Step a12：大腸菌か黄色ブドウ球菌かを判別するための基準情報の取得］
図２８〜図３０のグラフから、大腸菌か黄色ブドウ球菌かを判別することができる。図２８のグラフによれば、ｙ＜１６ｘの場所に大腸菌の影響を受けた気体試料によるプロット（●）が集まる。黄色ブドウ球菌によるプロット（グレーの◆）も多く重なる。表２〜表４にあるように、大腸菌由来のＶＭｓと黄色ブドウ球菌のＶＭｓが混合している気体試料もあり、その場合、上記の両プロット（●と◆）が重ねて表示されている。このようにグラフ上で、一部の大腸菌と黄色ブドウ球菌のプロットが重なるのは、両方の細菌からのＶＭｓを含む気体試料の同じ測定結果に由来するためである。以下、図２９〜図３１においても、同様の理由で複数の細菌のプロットが重なる場合がある。
【０１２０】
図２８のグラフには、室内空気やヒトの呼気によるプロットは示していないが、それらからの判別にはStep a1で取得される「ヒトの呼気を判別するための基準情報」との照合を用いる。表１〜表１１にある菌種のうち、大腸菌と黄色ブドウ球菌を除く各種類の細菌についても、一部は図２８で省略されているが、これまでの各Stepで取得される基準情報との照合によって判別することができる。
【０１２１】
また、図２９のグラフにおいて、ｙ＜１１．７ｘとｙ＞８．７５ｘの両方を満たす場所に黄色ブドウ球菌の影響を受けた気体試料によるプロット（◆）が集まる。この場所では、大腸菌によるプロット（●）とも多く重なる。
【０１２２】
次に、大腸菌と黄色ブドウ球菌とを区別する指標（基準情報）として、図３０、図３１を示す。図３０のグラフにおいて、黄色ブドウ球菌の影響を受けた気体試料はｙ＞３．２ｘにプロットが現れる。図３１のグラフにおいて、大腸菌の影響を受けた気体試料の場合、プロットは点線の右上の領域に現れる。図３０、図３１の両方において、大腸菌由来のＶＭｓと黄色ブドウ球菌のＶＭｓが混合している気体試料は、基準となる点線周辺にプロットを与えている。
【０１２３】
図２８のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：領域２８、ｙ：領域０２）。
条件式ｉ：ｙ＜１６ｘ
条件式ii：ｙ＞１６ｘ
【０１２４】
図２９のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：領域２４、ｙ：領域３２）。
条件式iii：ｙ＜１１．７ｘ  ａｎｄ  ｙ＞８．７５ｘ
条件式iv：ｙ＞１１．７ｘ  ｏｒ    ｙ＜８．７５ｘ
【０１２５】
図３０のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：領域０４、ｙ：領域０５）。
条件式ｖ：ｙ＜３．２ｘ
条件式vi：ｙ＞３．２ｘ
【０１２６】
図３１のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：領域０４、ｙ：領域０３）。
条件式vii：ｘ＞０．０００３７  ａｎｄ  ｙ＞０．０００４２
条件式viii：ｘ＜０．０００３７  ｏｒ  ｙ＜０．０００４２
【０１２７】
以上の条件式i〜条件式viiiから、基準情報として下記３つの条件が導き出される。
（５０）（条件式i  ａｎｄ  条件式iii  ａｎｄ  条件式ｖ）  ｏｒ  （条件式i  ａｎｄ  条件式iii  ａｎｄ  条件式vii）
（５１）（条件式iii  ａｎｄ  条件式vi）  ｏｒ  （条件式iii  ａｎｄ  条件式viii）
（５２）上記（５０）、（５１）以外の場合
【０１２８】
上記条件（５０）を満足する場合、大腸菌由来の気体試料であると判別することができる。一方、条件（５１）を満足する場合、黄色ブドウ球菌由来の気体試料であると判別することができる。条件（５２）の場合は、大腸菌、黄色ブドウ球菌のＶＭｓを含まない気体試料であると判断する。
【０１２９】
以上のように、「基準情報取得処理」で取得された図３の表１６の波数領域、比較する領域の組み合わせ、条件式などを、基準情報として基準情報記憶部２２ａに記憶する。これらの基準情報は、以下で説明する［スクリーニング処理］で使用される。
【０１３０】
なお、第１実施形態及び以降で説明する第２実施形態では、ヒトの呼気、アシネトバクター・バウマニ、緑膿菌、大腸菌、黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、エンテロバクター・クロアカエ、肺炎桿菌，肺炎球菌、ポルフィロモナス・ジンジバリス、プレボテラ・インターメディア、フソバクテリウム・ヌクレアタムをスクリーニングするための基準情報を取得しているが、本願でスクリーニングする対象が、これらの細菌に限定されるものではない。これら以外の細菌、ウイルス、真菌、その他、より多くの微生物について、同様の手法で基準情報を取得して記憶しておくことが望ましい。これにより、より多くの細菌、更には様々な微生物をスクリーニングすることが可能となる。
【０１３１】
［スクリーニング処理］
次に、上記基準情報を用いて、第１実施形態のスクリーニング装置１００で行うスクリーニング処理の一例を説明する。まず、患者の呼気や病室の空気など、細菌の存在や種類が未知の気体試料を、ガスセル１２に収容する。このガスセル１２を光学情報取得装置１０にセットする。入力部２３からスクリーニング指示を入力すると、ガスセル１２内の気体試料に対して光源部１１から赤外光の干渉波が照射される。干渉波は気体試料の入ったガスセル１２中で反射を繰り返し、気体試料中を長距離透過した後、受光部１３に届き、受光した干渉波に応じた検出信号が出力される。
【０１３２】
受光部１３からの検出信号は制御部２１に入力され、赤外スペクトルに変換されて、さらに未知の気体試料の赤外スペクトルとして解析され、当該気体試料の特性情報として図３の表１６に示す領域０１〜領域３８におけるピークの吸収強度を取得する。制御部２１は、取得した特性情報と基準情報記憶部２２ａに記憶された基準情報とを照合することで、気体試料を採取した環境中に細菌が存在するか否か、存在する場合は、その種類が何であるかを同定していく。つまり気体試料に基づいて細菌のスクリーニングを行う。
【０１３３】
以下、図３３〜図３８のフローチャート（その１〜その６）を参照しながら、制御部２１で実行される細菌のスクリーニング工程を説明する。
【０１３４】
図３３のフローチャートに示すように、測定対象の未知の気体試料の赤外スペクトル（各領域でのピークの吸収強度）が入力されると、５個の判別ルートを並行してたどる。Step A1に続くチャート（ステップ）では、ヒトの呼気か、肺炎球菌由来の気体か、フソバクテリウム・ヌクレアタム周辺の気体か、通常の室内空気に近い気体かを判別する。Step A4に続くチャートでは、ポルフィロモナス・ジンジバリス、プレボテラ・インターメディア、それぞれに由来するＶＭｓの有無を判別する。Step A6に続くチャートでは緑膿菌由来のＶＭｓの有無を判別する。Step A7に続くチャートではエンテロバクター・アエロゲネス由来のＶＭｓの有無を判別する。Step A8に続くチャートではアシネトバクター菌由来のＶＭｓの有無を判別する。５個のルートそれぞれで、気体の性質を判別することで、複数種類の細菌由来のＶＭｓを見出せるようにする。
【０１３５】
測定対象の未知の気体試料の赤外スペクトル（各領域でのピークの吸収強度）が入力されると、Step A1において、図４の領域２２と領域２１との対比に基づく条件式（１）〜（３）から、気体試料がヒトの呼気か否かを判定する。
【０１３６】
上述の条件式（１）を満足する場合、通常のヒトの呼気であると判定する（Step A1-1）。一方、条件式（２）を満足する場合、肺炎球菌、Ｆｎを除く他の細菌由来の気体であると判定し（Step A1-2）、次のStep A10へ進む。条件式（３）を満足した場合、通常の室内空気、培地由来の気体、肺炎球菌由来の気体、またはＦｎ由来の気体のいずれかであると判定し（Step A1-3）、次のStep A2へ進む。
【０１３７】
Step A2では、図５の領域３５と領域３３の対比に基づく条件式（４）、（５）から、気体試料がＦｎ由来かを判定する。条件式（４）を満足する場合は、Ｆｎ由来の気体であると判定する（Step A2-1）。条件式（５）を満足する場合は、肺炎球菌由来の気体か、通常の室内空気又は培地由来の気体であると判定し（Step A2）、次のStep A3へ進む。
【０１３８】
Step A3では、図６の領域０７と領域１６の対比に基づく条件式（６）、（７）から、気体試料が肺炎球菌の特徴を与えるかを判定する。条件式（６）を満足する場合は、肺炎球菌由来の気体であると判定する（Step A3-1）。条件式（７）を満足する場合は、通常の室内空気又は培地由来の気体であると判定する（Step A3-2）。つまり、細菌周辺の気体の性質を有しない気体試料であると判定することができる。
【０１３９】
次に、図３４に示すStep A4から始まる処理を説明する。このStep A4は、未知の気体試の赤外スペクトルの入力からの処理の流れを受けて開始される５個のルートのうちの一つである。図３４のフローチャートに示すように、測定対象の未知の気体試料の赤外スペクトル（各領域でのピークの吸収強度）が入力されると、Step A4において、図７の領域３６と領域３８、図８の領域３６と領域３７との対比に基づく条件式（８）〜（１１）から、気体試料がＰＲｉ由来のＶＭｓを含む気体か判定する。
【０１４０】
条件式（８）、（１０）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来の気体であると判定する（Step A4-1）。一方、条件式（９）、（１１）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step A4-2）、次のStep A5へ進む。
【０１４１】
Step A5では、図９の領域３５と領域３４の対比に基づく条件式（１２）、（１３）から、ＰＯｇ由来のＶＭｓを含む気体試料が否かを判定する。
【０１４２】
条件（１２）を満足する場合、ＰＯｇ由来の気体試料であると判定する（Step A5-1）。一方、条件（１３）を満足する場合、ＰＯｇ、ＰＲｉ、これら由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step A5-2）、次のStep A10に進み、図３８に示す処理を行う。
【０１４３】
次に、図３５に示すStep A6の処理を説明する。このStep A6は、未知の気体試の赤外スペクトルの入力からの処理の流れを受けて開始される５個のルートのうちの一つである。このStep A6では、図１０の領域１３と領域０１、図１１の領域１２と領域１５、図１２の領域０９と領域２０、図１３の領域０９と領域０８、図１４の領域１０と領域１１の対比に基づく条件式（１４）〜（２３）から、緑膿菌由来の気体試料か否かを判定する。
【０１４４】
条件式（１４）、（１６）、（１８）、（２０）、（２２）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来の気体であると判定する（Step A6-1）。一方、条件式（１５）、（１７）、（１９）、（２１）、（２３）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来のＶＭｓを含まない他の気体試料であると判定する（Step A6-2）。その後、Step A10に進み、図３８に示す処理を行う。
【０１４５】
次に、図３６に示すStep A7の処理を説明する。このStep A7は、未知の気体試料の赤外スペクトルの入力からの処理の流れを受けて開始される５個のルートのうちの一つである。このStep A7では、図１５の領域１９と領域２３、図１６の領域０５と領域１５、図１７の領域３１と領域０５、図１８の領域３１と領域１８、図１９の領域３１と領域１７の対比に基づく条件式（２４）〜（３３）から、ＥＮａ由来の気体試料が否かを判定する。
【０１４６】
条件式（２４）、（２６）、（２８）、（３０）、（３２）の何れかを満足する場合、ＥＮａ由来の気体であると判定する（Step A7-1）。一方、条件式（（２５）、（２７）、（２９）、（３１）、（３３）の何れかを満足する場合、ＥＮａ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step A7-2）、次のStep A10へ進み、図３８に示す処理を行う。
【０１４７】
次に、図３７に示すStep A8から始まる処理を説明する。このStep A8は、未知の気体試の赤外スペクトルの入力からの処理の流れを受けて開始される。まず、Step A8では、図２０の領域０４と領域１６、図２１の領域１６と領域２２の比較に基づく条件式（３４）〜（３７）から、Ａｂ由来のＶＭｓを含む気体試料かおおまかに判定する。
【０１４８】
条件式（３４）、（３６）の何れかを満足する場合、大腸菌由来の気体である可能性があるが、Ａｂ由来の気体である可能性が高いと判定し（Step A8-1）、その後Step A9へ進む。一方、条件式（３５）、（３７）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step A8-2）、Step A10へ進んで、図３８に示す処理を行う。
【０１４９】
Step A9では、図２２の領域２８と領域３０、図２３の領域２８と領域０４の対比に基づく条件式（３８）〜（４１）から、Ａｂ由来の気体試料か大腸菌由来の気体試料かを判定する。条件式（３８）、（４０）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来の気体試料であると判定する（Step A9-1）。一方、Step A9で条件式（３９）、（４１）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step A9-2）。その後、Step A10に進み、図３８に示す処理を行う。
【０１５０】
次に、図３８に示すStep A10から始まる処理を説明する。このStep A10は、並行して走る５個のルートで、候補になる細菌が見出されない場合、Step A1-2、Step A5-2、Step A6-2、Step A7-2、Step A8-2、Step A9-2からの処理を受けて開始される。５個すべてのルートで候補になる細菌が見出されない場合が、この後の判別の精度が最も良い。５個のルートで候補となる細菌が１種類以上見出されている場合は、Step A10以降で判別される菌は、２種類目（以降）の候補とし、参考にとどめる。
【０１５１】
このStep A10では、図２４の領域２５と領域２６、図２５の領域０３と領域２７の対比に基づく条件式（４２）〜（４５）から、気体試料がＥＮｃ又は肺炎桿菌由来のＶＭｓを含む気体試料か否かを判定する。
【０１５２】
条件式（４２）、（４４）の何れかを満足する場合、ＥＮｃ又は肺炎桿菌由来のＶＭｓを含む気体試料であると判定し（Step A10-1）、その後Step A11へ進む。一方、条件式（４３）、（４５）、の何れかを満足する場合、ＥＮｃと肺炎桿菌以外の細菌由来の気体試料である可能性があることから、Step A12へ進む。
【０１５３】
Step A11では、図２６の領域３０と領域１４、図２７の領域０６と領域２９の対比に基づく条件式（４６）〜（４９）から、気体試料がＥＮｃと肺炎桿菌、どちらの影響が強いかを判定する。
【０１５４】
条件式（４６）、（４８）の何れかを満足する場合、ＥＮｃの影響が強い気体試料であると判定する（Step A11-1）。一方、条件式（４７）、（４９）の何れかを満足する場合、肺炎桿菌の影響が強い気体試料であると判定する（Step A11-2）。
【０１５５】
Step A12では、図２８の領域２８と領域０２、図２９の領域２４と領域３２、図３０の領域０４と領域０５、図３１の領域０４と領域０３の対比に基づく条件式ｉ〜条件式viiiから導き出された条件（５０）、（５１）、（５２）から、大腸菌由来の気体試料か黄色ブドウ球菌由来の気体試料か、或いは両者の性質を有しない気体試料かを判定する。
【０１５６】
条件（５０）を満足する場合、大腸菌由来のＶＭｓの影響が強い気体試料であると判定する（Step A12-1）。一方、条件（５１）を満足する場合、黄色ブドウ球菌由来のＶＭｓの影響が強い気体試料であると判定する（Step A12-2）。条件（５２）の場合は、その他の性質を有する気体試料とする（Step A12-3）。
【０１５７】
（第２の実施形態）
次に、本願の第２の実施形態に係る細菌のスクリーニング方法及び微生物のスクリーニング装置について説明する。第２の実施形態に係る細菌のスクリーニング装置は、光源部１１に代えて、所定の波数で発振する赤外線レーザー（例えば、量子カスケードレーザー）を光源部として併用可能にしたこと以外は、図１に示す第１の実施形態に係る細菌のスクリーニング装置１００と同様の基本構成を備えている。そのため、詳細な説明は省略する。
【０１５８】
第２の実施形態のスクリーニング方法では、赤外線レーザーから複数の所定の固定波数の赤外光を照射し、各々の固定波数における赤外光の強度を検出・モニターして強度変化を取得し、この相対値変化を特性情報として、基準情報と照合して細菌を同定するものである。
【０１５９】
なお、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の光源部１１を用いて、ＦＴＩＲからなる光学情報取得装置１０としてもよい。この場合、気体試料の赤外スペクトルを測定し、複数の固定した波数の値における縦軸の値、強度から光学情報を取得する。
【０１６０】
第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、上記表１〜表１４に示すような基準試料を用いて光学情報取得装置１０によって基準情報を取得した。図３９に、測定された各気体試料の赤外スペクトル（縦軸：吸光度、横軸：波数）の一部を表したグラフを示す。第２の実施形態では光源部に赤外線レーザーを使用する場合を想定し、図４０の表１７に示すような複数の固定波数での赤外光それぞれの強度変化を情報処理装置２０でモニターした。
【０１６１】
第２の実施形態では、固定された波数位置での赤外光強度を利用して、細菌のスクリーニングを行うものである。この場合、図３９の２本の点線矢印のように特定の固定波数２か所での赤外光の強度をセットで用いる。表１〜表１４の基準試料を光学情報取得装置１０で測定した赤外スペクトル群を解析し、図４０の表１７に示す７２か所（３６セット×２）の固定波数での赤外光強度を適切な計算で相対値にして、基準情報とした。（次の段落以降で詳細に説明する。）この結果、これらの波数位置で赤外光を発振する赤外線レーザーを光源部として適用することが可能となる。
【０１６２】
表１７の固定波数ｐは吸収ピークを想定した波数位置である。ここでの強度をＩｐとする。固定波数ｂはピーク近傍の基準となるベースポイントを想定し、吸収強度の計算に必要な基準の強度（Iｂ）を与える波数位置である。第２の実施形態では、両者の比（固定波数ｐにおける透過率強度（Ｉｐ）／固定波数ｂでの透過率強度（Ｉｂ））の常用対数にマイナスをつけた値を、強度Ｂとして用いる（強度Ｂ＝−ｌｏｇ（Ｉｐ／Ｉｂ））。表１７の３６セットの強度Ｂ０１〜強度Ｂ３６は、図４１〜図６４で示されるように、細菌の存在と種類を敏感に反映し、キーとなるＶＭｓによる赤外吸収ピークが現れる波数位置での吸光度に相当する赤外光強度となっている。
【０１６３】
図３９の赤外スペクトルの縦軸は吸光度で示されている。赤外スペクトルの縦軸は、「吸光度＝−ｌｏｇ（透過率)」の関係式より、吸光度と透過率の間で相互に変換できる。固定波数ｐと固定波数ｂ、それぞれの波数位置での透過率の比は、それら両波数で発振する赤外線レーザーが、その気体試料の通過後に受光部１３に届いて、出力される値の比とほぼ対応する（次の段落で詳細に説明する）。赤外線レーザーを使用する場合は、固定波数ｐと固定波数ｂで発振する２種類をセットで用いる。
【０１６４】
透過率（transmittance, Ｔ）は、特定の波数位置において検知器が出力する光強度（intensity, Ｉ）の比（Isample / Iblank）で、目的の試料がある場合（Isample）を無い場合（Iblank）の値で割って得られる。（Ｔ = Isample / Iblank）異なる波数、ｐとｂにおける、透過率の比Tp / Tbは（Isample at p / Iblank at p）/（Isample at b / Iblank at b）であり、Iblank at p ≒ Iblank at bを仮定すれば、Tp / Tb ≒ Isample at p / Isample at bとなる。Isample at p / Isample at bは波数pとbの赤外線レーザーが気体試料を通過した後に与える光強度の比で、透過率に相当する。図４０以降で用いられる強度Ｂは、前述のとおり、ＶＭの分圧（濃度）に比例する値となるよう、この透過率を吸光度に変換して得た値である。常時モニターする際は、この強度Ｂの値を観測すればよい。
【０１６５】
赤外線レーザーの場合は、特定の波数以外に強度をほぼ与えないので、pとbそれぞれの波数位置において、独立した別の赤外線レーザーにより光強度を観測する。ＦＴＩＲを用いた場合、目的の気体試料が無い場合に検知器が出力する光強度Iblankの波数依存性は、光源の性質による。ＦＴＩＲの一般的な光源が与える赤外光強度は波数変化に対して、連続的に緩やかに変化するため、狭い１ｃｍ-1程度の範囲ではほぼ一定とみなせる。表１７の強度Ｂ３６セット、それぞれの固定波数ｐと固定波数ｂの差はせいぜい１ｃｍ-1程度であるため、Iblank at p ≒ Iblank at bとみなせる。
【０１６６】
この仮定は、目的に沿う特徴的なＶＭが、吸収ピークを固定波数ｐ周辺で、単独かつシャープに与えることを想定している。実際は、狭い範囲の固定波数ｐとｂ間やその周辺に、目的に沿わない吸収ピークが重ねて強く現れる場合が多く、その場合はベースラインが変化する。キーバンドの強度が強くない場合は、そのベースライン変化の影響により、表１７の強度Ｂはマイナスになることもある。
【０１６７】
赤外線レーザーを使用する場合は、その線幅は０．１ｃｍ-1程度より狭い。表１７に示した固定波数ｐ，ｂの値について、±０．０５ｃｍ-1程度の範囲内で微調整を行うことで、目的外の吸収ピークとの重なりを避けることができ、目的に沿うキーバンドの吸収強度をより明確に得ることができる。
【０１６８】
［基準情報の取得処理］
以下、図４１〜図６４のグラフ及び図３２のフローチャートに基づいて、基準情報の取得処理の一例を説明する。本実施形態の基準情報の取得処理は、第１の実施形態と同様に、図３２に示すようなStep b1〜Step b12の工程を有している。各工程の詳細を、工程ごとに詳述する。
【０１６９】
［Step b1：ヒトの呼気を判別するための基準情報の取得］
図４１のグラフから、ヒトの呼気（□）と細菌周辺の気体（△）と通常の室内空気（○）の大まかな分類が可能である。このグラフの横軸（ｘ軸）は表１７に示される強度Ｂ２１である。縦軸（ｙ軸）は強度Ｂ２０で、ヒトの呼気では比較的強いピークが見出され、ほぼｙ＞０．０４ｘである。
【０１７０】
一方、細菌周辺から採取した気体試料のほとんどは、ｙ＜０．０４ｘかつｙ＞０．０２ｘである。通常の室内空気を測定した赤外スペクトルでは、図４１の縦軸の値が、点線で示されるように、０．００４７以下の値になる。例外は肺炎球菌とフソバクテリウム・ヌクレアタム（Ｆｎ）の場合で、一部、ポルフィロモナス・ジンジバリス（ＰＯｇ）とプレボテラ・インターメディア（ＰＲｉ）の一部も含まれる。これらの細菌は、次のStep b2からStep b5で取得される「フソバクテリウム・ヌクレアタムを判別するための基準情報」、「肺炎球菌を判別するための基準情報」、「プレボテラ・インターメディアを判別するための基準情報」「ポルフィロモナス・ジンジバリスを判別するための基準情報」、と照合することで、室内空気と培地周辺の気体から区別される。
【０１７１】
図４１のグラフの分析結果から、基準情報として、下記２つの条件式が導き出される（ｘ軸：強度Ｂ２１、ｙ軸：Ｂ２０）。
（１）ｙ＞０．０４ｘ
（２）ｙ＜０．０４ｘ  ａｎｄ  ｙ＞０．０２ｘ
（３）ｙ＜０．００４７
【０１７２】
条件式（１）を満足した場合、気体試料がヒトの呼気であると判別できる。ＰＯｇとＰＲｉについては（２）と（３）の条件式では判別しない。この２種類を除いた場合について、条件式（２）を満足した場合、肺炎球菌とＦｎ以外の細菌由来の気体であると判別できる。条件式（３）を満足した場合、通常の室内空気、培地由来の気体、及び肺炎球菌かＦｎ由来の気体のいずれかであると判別できる。
【０１７３】
［Step b2：フソバクテリウム・ヌクレアタムを判別するための基準情報の取得］
図４２のグラフから、繁殖したＦｎ周辺の気体（■）を、通常の室内空気（○）や培地周辺の気体（×、＊）、肺炎球菌周辺の気体（▲）、ＰＯｇ周辺の気体（●）から区別できることが分かる。図４２の横軸（ｘ軸）は表１７に示される強度Ｂ３３であり、縦軸（ｙ軸）強度Ｂ３１である。
【０１７４】
図４２のグラフの分析結果から、基準情報として、下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ３３、ｙ：強度Ｂ３１）。
（４）ｙ＞０．００１４５  ａｎｄ  ｙ＞２ｘ
（５）ｘ＜０．００１４５  ｏｒ    ｙ＜２ｘ
【０１７５】
条件式（４）を満足する場合は、気体試料がＦｎ由来の気体であると判別することができる。条件式（５）を満足する場合は、Ｆｎ由来のＶＭｓがないか、判別できる量を含まない気体であると判別する。
【０１７６】
［Step b3：肺炎球菌を判別するための基準情報の取得］
図４３のグラフでは、繁殖した肺炎球菌周辺の気体（▲）は、２本の点線の直線で囲まれるｙ＜２．６７ｘかつｙ＞ｘの場所にプロットが見出され、通常の室内空気（○）や培地周辺の気体（×、＊）から区別することができる。特に、縦軸の値が０．００２３よりも大きい範囲で、通常の室内空気との区別が明確である。点線の楕円内に示されるＦｎによるデータと重なる可能性があるが、前のStep b2で区別できる。
【０１７７】
図４３のグラフの分析結果から、基準情報として、下記２つの条件式が導かれる（ｘ：強度Ｂ０６、ｙ：強度Ｂ１５）。
（６）ｙ＜２．６７ｘ  ａｎｄ  ｙ＞ｘ  ａｎｄ  ｙ＞０．００２３
（７）ｙ＞２．６７ｘ  ｏｒ    ｙ＜ｘ  ｏｒ    ｙ＜０．００２３
【０１７８】
条件式（６）を満足する場合は、肺炎球菌由来の気体であると判別することができる。条件式（７）を満足する場合は、通常の室内空気又は培地由来の気体であると判別することができる。
【０１７９】
［Step b4：プレボテラ・インターメディアを判別するための基準情報の取得］
図４４、図４５のグラフから、繁殖したＰＲｉ周辺の気体（◆）による値は、２本の点線で区切られる場所に現れ、他の気体試料と区別できる。
【０１８０】
図４４のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（x：強度Ｂ３４、ｙ：強度Ｂ３５）。
（８）ｘ＞０．０００４  ａｎｄ  ｙ＞０．０１９
（９）ｘ＜０．０００４  ｏｒ    ｙ＜０．０１９
【０１８１】
図４５のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ３６、ｙ：強度Ｂ３５）。
（１０）ｘ＞０．０８３５ｘ  ａｎｄ  ｙ＞０．０１９
（１１）ｘ＜０．０８３５ｘ  ｏｒ    ｙ＜０．０１９
【０１８２】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（８）、（１０）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来の気体であると判別することができる。これらの条件式の２つを満足すれば、ＰＲｉ由来の気体である確率が高くなる。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（９）、（１１）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【０１８３】
［Step b5：ポルフィロモナス・ジンジバリスを判別するための基準情報の取得］
図４６、図４７のグラフから、繁殖したＰＯｇ周辺の気体（●）による値は、２本の点線で区切られる場所に現れ、他の気体試料と区別できる。これら図４６、図４７のグラフでは、一部、Ｆｎ、ＰＲｉによるデータと重なるが、これらは前のStep b2とStep b4で区別できている。
【０１８４】
図４６のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（x：強度Ｂ３１、ｙ：強度Ｂ３２）。
（１２）ｘ＞０．０００７  ａｎｄ  ｙ＞０．０１７
（１３）ｘ＜０．０００７  ｏｒ    ｙ＜０．０１７
【０１８５】
図４７のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（x：強度Ｂ３３、ｙ：強度Ｂ３２）。
（１４）ｘ＞０．０００６５  ａｎｄ  ｙ＞０．０１７
（１５）ｘ＜０．０００６５  ｏｒ    ｙ＜０．０１７
【０１８６】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（１２）、（１４）を満足する場合、ＰＯｇ由来の気体であると判別することができる。これらの条件式の２つを満足すれば、ＰＯｇ由来の気体である確率が高くなる。一方、二つ目の条件式（１３）、（１５）を満足する場合、ＰＯｇ由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【０１８７】
［Step b6：緑膿菌を判別するための基準情報の取得］
図４８〜図５０のグラフから、繁殖した緑膿菌周辺の気体（▲）が他の気体試料（○：通常の室内空気、△：緑膿菌以外の細菌周辺の気体、□：ヒトの呼気、×：普通寒天培地周辺の気体、＊：血液寒天培地周辺の気体）から区別できることが分かる。図４９〜図５０のグラフは、ヒトの呼気と重なる場合があるが、図４８のグラフに基づく基準情報との照合と組み合わせることで、判別が明確になる。
【０１８８】
図４８のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ０８、ｙ：強度Ｂ０１）。
（１６）ｘ＞０．００１６  ａｎｄ  ｙ＞０
（１７）ｘ＜０．００１６  ｏｒ    ｙ＜０
【０１８９】
図４９のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１０、ｙ：強度Ｂ０９）。
（１８）ｘ＞０．００２９  ａｎｄ  ｙ＞０
（１９）ｘ＜０．００２９  ｏｒ    ｙ＜０
【０１９０】
図５０のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１１、ｙ：強度Ｂ０７）。
（２０）ｘ＞０．００２８  ａｎｄ  ｙ＞０．００１
（２１）ｘ＜０．００２８  ｏｒ    ｙ＜０．００１
【０１９１】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（１６）、（１８）、（２０）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来の気体であると判別することができる。これらの条件式のうち、満足するものが多いほど、緑膿菌由来の気体である確率は高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（１７）、（１９）、（２１）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来のＶＭｓを含まない他の気体試料であると判別することができる。
【０１９２】
［Step b7：エンテロバクター・アエロゲネスを判別するための基準情報の取得］
図５１〜図５５のグラフから、繁殖したＥＮａ周辺の気体（▲）が他の気体試料から判別できることが分かる。これらのグラフの一部では、肺炎球菌の値と重なるが、Step b1で取得される「ヒトの呼気を判別するための基準情報」、Step b2で取得される「肺炎球菌を判別するための基準情報」と照合することで、肺炎球菌かＥＮａかを区別することができる。
【０１９３】
図５１のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ０５、ｙ：強度Ｂ１３）。
（２２）ｙ＜１．６２ｘ  ａｎｄ  ｙ＞１．４４ｘ
（２３）ｙ＞１．６２ｘ  ｏｒ    ｙ＜１．４４ｘ
【０１９４】
図５２のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ２９、ｙ：強度Ｂ０５）。
（２４）ｘ＞０  ａｎｄ  ｙ＞０．００２４
（２５）ｘ＜０  ｏｒ    ｙ＜０．００２４
【０１９５】
図５３のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ２９、ｙ：強度Ｂ１８）。
（２６）ｘ＞０  ａｎｄ  ｙ＞０．１８５
（２７）ｘ＜０  ｏｒ    ｙ＜０．１８５
【０１９６】
図５４のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１８、ｙ：強度Ｂ１７）。
（２８）ｘ＞０．１８６  ａｎｄ  ｙ＞０．００３４
（２９）ｘ＜０．１８６  ｏｒ    ｙ＜０．００３４
【０１９７】
図５５のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１９、ｙ：強度Ｂ２３）。
（３０）ｙ＜１．６３ｘ  ａｎｄ  ｙ＞１．５２ｘ  ａｎｄ  ｘ＞０．０２
（３１）ｙ＞１．６３ｘ  ｏｒ    ｙ＜１．５２ｘ  ｏｒ    ｘ＜０．０２
【０１９８】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（２２）、（２４）、（２６）、（２８）、（３０）の何れかを満足する場合、ＥＮａ由来の気体であると判別することができる。これらの条件式のうち、満足するものが多いほど、ＥＮａ由来の気体である確率が高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（２３）、（２５）、（２７）、（２９）、（３１）の何れかを満足する場合、ＥＮａ以外の細菌由来のＶＭｓがないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【０１９９】
［Step b8：アシネトバクター・バウマニをおおまかに判別するための基準情報の取得］
図５６、図５７のグラフから、繁殖したＡｂ周辺の気体（▲）による値は、２本の点線の直線で囲まれている場所に現れ、他のほとんどの気体試料から判別できる。この２本の点線の直線で囲まれた場所の原点方向には、他の気体試料によるプロットが現れている。Ａｂから放出されるＶＭの濃度が低くなり、他と区別が難しくなるところが判別精度の限界となる。
【０２００】
点線の楕円で囲まれた場所は、大腸菌によるプロット（◇）が現れる場所であり、上記のＡｂの場所と重なる。この場合、次のStep b9で取得される「アシネトバクター・バウマニを大腸菌から判別するための基準情報」との照合によって、Ａｂと大腸菌とを区別することができる。
【０２０１】
図５６のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ０４、ｙ：強度Ｂ１６）。
（３２）ｙ＜９．６５ｘ  ａｎｄ  ｙ＞３．７６ｘ
（３３）ｙ＞９．６５ｘ  ｏｒ    ｙ＜３．７６ｘ
【０２０２】
図５７のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１６、ｙ：強度Ｂ２２）。
（３４）ｙ＜９０．７ｘ  ａｎｄ  ｙ＞５４．６ｘ
（３５）ｙ＞９０．７ｘ  ｏｒ    ｙ＜５４．６ｘ
【０２０３】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（３２）、（３４）の何れかを満足する場合、Ａｂ又は一部の大腸菌由来の気体であると判別することができる。これらの条件式の２つを満足すれば、Ａｂ又は一部の大腸菌由来の気体である確率が高くなり、判別精度が向上する。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（３３）、（３５）の何れかを満足する場合、Ａｂと大腸菌由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量を含まない気体試料であると判別する。
【０２０４】
［Step b9：アシネトバクター・バウマニを大腸菌から判別するための基準情報の取得］
図５８、図５９のグラフから、繁殖したＡｂと大腸菌とを区別することができる。両図に共通の横軸が示す強度Ｂ２６と関わるＶＭが、Ａｂよりも大腸菌で多く放出されるため、横軸で大腸菌の方がより大きい値を与える傾向がある。縦軸の強度と関わるＶＭとの成分比が、両菌種で異なることを利用している。
【０２０５】
図５８のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ２６、ｙ：強度Ｂ２８）。
（３６）ｙ＞７８ｘ
（３７）ｙ＜７８ｘ
【０２０６】
図５９のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ２６、ｙ：強度Ｂ０４）。
（３８）２３７．４６ｙ＞７１５．１５ｘ−１．８８０８５３７
（３９）２３７．４６ｙ＜７１５．１５ｘ−１．８８０８５３７
【０２０７】
上記各グラフから導き出された一つ目の条件式（３６）、（３８）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来の気体試料であると判別することができる。一方、各グラフから導き出された二つ目の条件式（３７）、（３９）の何れかを満足する場合、大腸菌由来の気体試料であると判別することができる。いずれの場合も、条件式２つを満足すれば、それぞれの細菌である確率が高くなり、判別精度が向上する。
【０２０８】
［Step b10：エンテロバクター・クロアカエか肺炎桿菌の可能性を判別するための基準情報の取得］
図６０のグラフから、ＥＮｃ及び肺炎桿菌を他の気体試料と区別することができる。図６０のグラフで、２本の点線で囲まれたｙ＜２．９２ｘかつｙ＞２．３７ｘの場所に、繁殖したＥＮｃ（▲）と肺炎桿菌（◇）が一緒に観測されたため、それら以外の他の気体試料から概ね判別できる。この場所に重ねて現れる他の細菌によるプロットは、これまでのStep b1〜Step b9で取得される基本情報と照合することにより、区別することができる。
【０２０９】
図６０のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ０３、ｙ：強度Ｂ２５）
（４０）ｙ＜２．９２ｘ  ａｎｄ  ｙ＞２．３７ｘ
（４１）ｙ＞２．９２ｘ  ｏｒ    ｙ＜２．３７ｘ
【０２１０】
上記グラフから導き出された一つ目の条件式（４０）を満足する場合、ＥＮｃ又は肺炎桿菌由来のＶＭｓを含む気体試料であると判別することができる。一方、グラフから導き出された二つ目の条件式（４１）を満足する場合、ＥＮｃと肺炎桿菌以外の細菌由来のＶＭｓを含まないか、判別できる量に満たない気体試料であると判別する。
【０２１１】
［Step b11：エンテロバクター・クロアカエと肺炎桿菌を判別するための基準情報の取得］
図６１のグラフから、ＥＮｃと肺炎桿菌とを区別することができる。図６１のグラフの分析結果から、基準情報として下記２つの条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１２、ｙ：強度Ｂ２７）。
（４２）ｙ＞０．０４ｘ
（４３）ｙ＜０．０４ｘ
【０２１２】
上記グラフから導き出された一つ目の条件式（４２）を満足する場合、ＥＮｃ由来のＶＭｓを多く含む傾向がある気体試料であると判別することができる。一方、グラフから導き出された二つ目の条件式（４３）を満足する場合、肺炎桿菌由来のＶＭｓを多く含む傾向がある気体試料であると判別することができる。
【０２１３】
［Step b12：大腸菌か黄色ブドウ球菌かを判別するための基準情報の取得］
図６２のグラフで点線の直線で囲まれる場所（ｙ＜２１．５ｘかつｙ＞２．５８ｘ）、に大腸菌の影響を受けた気体試料によるプロット（●）があり、特に点線の楕円内に集まっている。黄色ブドウ球菌によるプロット（◇）も多く重なるが、前述のように、表３、表４に記載の大腸菌由来のＶＭｓと黄色ブドウ球菌のＶＭｓが混合している同一の気体試料についての同一の赤外スペクトルに基づくデータの場合、上記の両プロット（●と◇）が重ねて表示されている。この図６２のグラフで大腸菌のプロットが現れる場所には、黄色ブドウ球菌以外の他のプロットも一部が重ねて現れる。大腸菌と黄色ブドウ球菌以外の細菌の影響を受けた気体試料については、これまでのStep b1〜Step b11で取得される基本情報と照合することにより、判別することができる。
【０２１４】
また、図６３のグラフにおいて、ｙ＜１１．７ｘとｙ＞６．２５ｘの両方を満たす場所に黄色ブドウ球菌の影響を受けた気体試料によるプロット（◇）があることがわかる。分かりやすいように、図６３に点線の楕円で、集まる場所を示した。この場所では、大腸菌によるプロット（●）とも多くが重なる。
【０２１５】
次に、大腸菌と黄色ブドウ球菌とを区別する指標として、図６４のグラフを示す。黄色ブドウ球菌の影響を受けた気体試料は１２ｙ＞１７ｘ−０．０２４にプロットが現れる。大腸菌の影響を受けた気体試料のうち、黄色ブドウ球菌の影響がない気体試料が、点線の右下の領域１２ｙ＜１７ｘ−０．０２４に現れている。
【０２１６】
図６２のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ２６、ｙ：強度Ｂ０２）。
条件式Ｉ：ｙ＜２１．５ｘ  ａｎｄ  ｙ＞２．５８ｘ
条件式II：ｙ＞２１．５ｘ  ｏｒ    ｙ＜２．５８ｘ
【０２１７】
図６３のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ２４、ｙ：強度Ｂ３０）。
条件式III：ｙ＜１１．７ｘ  ａｎｄ  ｙ＞６．２５ｘ
条件式IV：ｙ＞１１．７ｘ  ｏｒ    ｙ＜６．２５ｘ
【０２１８】
図６４のグラフの分析結果から、下記条件式が導き出される（ｘ：強度Ｂ１５、ｙ：強度Ｂ１４）。
条件式V：１２ｙ＜１７ｘ−０．０２４
条件式VI：１２ｙ＞１７ｘ−０．０２４
【０２１９】
以上の条件式I〜条件式VIから、基本情報として下記３つの条件が導き出される。
（４４）（条件式I  ａｎｄ  条件式V）  ｏｒ  （条件式III  ａｎｄ  条件式V）
（４５）（条件式I  ａｎｄ  条件式VI）  ｏｒ  （条件式III  ａｎｄ  条件式VI）
（４６）上記の条件（４４）、（４５）以外の場合
【０２２０】
上記条件（４４）を満足する場合、大腸菌由来の気体試料であると判別することができる。一方、条件（４５）を満足する場合、黄色ブドウ球菌由来の気体試料であると判別することができる。条件（４６）の場合は、大腸菌、黄色ブドウ球菌以外の細菌由来の気体試料であると判別する。
【０２２１】
以上のように、「基準情報取得処理」で取得された図４０の表１７の各固定波数、比をとる固定波数の組み合わせ、条件式などを、基準情報として基準情報記憶部２２ａに記憶する。これらの基準情報は、以下で説明する［スクリーニング処理］で使用される。
【０２２２】
［スクリーニング処理］
次に、上記基準情報を用いて、第２実施形態のスクリーニング装置１００で行うスクリーニング処理の一例を説明する。第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、細菌の存在や種類が未知の気体試料を、ガスセル１２に収容して、光源部から、図４０の表１７に示す波数を含む赤外線を照射し、気体試料を透過した光を受光部１３で検出する。制御部２１は、受光部１３で検出した赤外光強度に基づいて特性情報を生成し、基準情報記憶部２２ａに記憶された基準情報と照合することで、細菌のスクリーニングを行う。
【０２２３】
以下、図６５〜図７０のフローチャートを参照しながら、制御部２１で実行される細菌のスクリーニング工程を説明する。
【０２２４】
図６５のフローチャートに示すように、未知の気体試料の赤外スペクトル（或いは、表１７の固定波数での赤外光強度の入力）が入力されると、５個の判別ルートを並行してたどる。Step B1からのチャートでは、ヒトの呼気か、肺炎球菌由来の気体か、フソバクテリウム・ヌクレアタム周辺の気体か、通常の室内空気に近い気体かを判別する。Step B4に続くチャートでは、ポルフィロモナス・ジンジバリス、プレボテラ・インターメディア、それぞれに由来するＶＭｓの有無を判別する。Step B6に続くチャートでは緑膿菌由来のＶＭｓの有無を判別する。Step B7に続くチャートではエンテロバクター・アエロゲネス由来のVMsの有無を判別する。Step B8に続くチャートではアシネトバクター菌由来のＶＭｓの有無を判別する。５個のルートそれぞれで、気体の性質を判別することで、複数種類の細菌由来のＶＭｓを見出せるようにする。
【０２２５】
未知の気体試料の赤外スペクトル（或いは、表１７の固定波数での赤外光強度）が入力されると、Step B1において、図４１の強度Ｂ２１と強度Ｂ２０との対比に基づく第２実施形態における条件式（１）〜（３）から、気体試料がヒトの呼気か否かを判定する。
【０２２６】
上述の条件式（１）を満足する場合、ヒトの呼気であると判定する（Step B1-1）。一方、条件式（２）を満足する場合、肺炎球菌、Ｆｎを除く他の細菌由来の気体であると判定し（Step B1-2）、次のStep B10へ進む。条件式（３）を満足した場合、通常の室内空気、培地由来の気体、肺炎球菌由来の気体、またはＦｎ由来の気体のいずれかであると判定し（Step B1-3）、次のStep B2へ進む。
【０２２７】
Step B2では、図４２の強度Ｂ３３と強度Ｂ３１の対比に基づく条件式（４）、（５）から、気体試料がＦｎ由来かを判定する。条件式（４）を満足する場合は、Ｆｎ由来の気体であると判定する（Step B2-1）。条件式（５）を満足する場合は、肺炎球菌由来の気体か、通常の室内空気又は培地由来の気体であると判定し（Step B2-2）、次のStep B3へ進む。
【０２２８】
Step B3では、図４３の強度Ｂ０６と強度Ｂ１５の対比に基づく条件式（６）、（７）から、気体試料が肺炎球菌由来のＶＭｓを含むかを判定する。条件式（６）を満足する場合は、肺炎球菌由来の気体であると判定する（Step B3-1）。条件式（７）を満足する場合は、通常の室内空気又は培地由来の気体であると判定する（Step B3-2）。
【０２２９】
次に、図６６に示すStep B4から始まる処理を説明する。このStep B4は、未知の気体試の赤外スペクトルの入力（或いは、表１７の固定波数での赤外光強度の入力）からの処理の流れを受けて開始される５個のルートのうちの一つである。図６６のフローチャートに示すように、測定対象の未知の気体試料の赤外スペクトル（或いは、各固定波数での赤外光強度）が入力されると、Step B4において、図４４の強度Ｂ３４と強度Ｂ３５、図４５の強度Ｂ３６と強度Ｂ３５との対比に基づく条件式（８）〜（１１）から、気体試料がＰＲｉ由来のＶＭｓを含む気体か判定する。
【０２３０】
条件式（８）、（１０）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来の気体であると判定する（Step B4-1）。一方、条件式（９）、（１１）の何れかを満足する場合、ＰＲｉ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step B4-2）、次のStep B5へ進む。
【０２３１】
Step B5では、図４６の強度Ｂ３１と強度Ｂ３２、図４７の強度Ｂ３３と強度Ｂ３２の対比に基づく条件式（１２）〜（１５）から、ＰＯｇ由来のＶＭｓを含む気体試料が否かを判定する。
【０２３２】
条件（１２）、（１４）の何れかを満足する場合、ＰＯｇ由来の気体試料であると判定する（Step B5-1）。一方、条件（１３）、（１５）の何れかを満足する場合、ＰＯｇ、ＰＲｉ、これら由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step B5-2）、次のStep B10に進で、図７０に示す処理を行う。
【０２３３】
次に、図６７に示すStep B6の処理を説明する。このStep B6は、未知の気体試の赤外スペクトルの入力（或いは、表１７の固定波数での赤外光強度の入力）からの処理の流れを受けて開始される５個のルートのうちの一つである。このStep B6では、図４８の強度Ｂ０８と強度Ｂ０１、図４９の強度Ｂ１０と強度Ｂ０９、図５０の強度Ｂ１１と強度Ｂ０７の対比に基づく条件式（１６）〜（２１）から、緑膿菌由来の気体試料か否かを判定する。
【０２３４】
条件式（１６）、（１８）、（２０）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来の気体であると判定する（Step B6-1）。一方、条件式（１７）、（１９）、（２１）の何れかを満足する場合、緑膿菌由来のＶＭｓを含まない他の気体試料であると判定する（Step B6-2）。その後、Step B10に進んで、図７０に示す処理を行う。
【０２３５】
次に、図６８に示すStep B7の処理を説明する。このStep B7は、未知の気体試の赤外スペクトルの入力（或いは、表１７の固定波数での赤外光強度の入力）からの処理の流れを受けて開始される５個のルートのうちの一つである。このStep B7では、図５１の強度Ｂ０５と強度Ｂ１３、図５２の強度Ｂ２９と強度Ｂ０５、図５３の強度Ｂ２９と強度Ｂ１８、図５４の強度Ｂ１８と強度Ｂ１７、図５５の強度Ｂ１９と強度Ｂ２３の対比に基づく条件式（２２）〜（３１）から、ＥＮａ由来の気体試料が否かを判定する。
【０２３６】
条件式（２２）、（２４）、（２６）、（２８）、（３０）の何れかを満足する場合、ＥＮａ由来の気体であると判定する（Step B7-1）。一方、条件式（２３）、（２５）、（２７）、（２９）、（３１）の何れかを満足する場合、ＥＮａ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step B7-2）、その後Step B10へ進み、図７０に示す処理を行う。
【０２３７】
次に、図６９に示すStep B8から始まる処理を説明する。このStep B8は、未知の気体試の赤外スペクトルから入力（或いは、表１７の固定波数での赤外光強度の入力）を受けて開始される。まず、Step B8では、図５６の強度Ｂ０４と強度Ｂ１６、図５７の強度Ｂ１６と強度Ｂ２２の比較に基づく条件式（３２）〜（３５）から、Ａｂ由来のＶＭｓを含む気体試料かおおまかに判定する。
【０２３８】
条件式（３２）、（３４）の何れかを満足する場合、Ａｂ又は一部の大腸菌由来の気体であると判定し（Step B8-1）、次のStep B9へ進む。一方、条件式（３３）、（３５）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step B5-2）、Step B10へ進んで、図７０に示す処理を行う。
【０２３９】
Step B9では、図５８の強度Ｂ２６と強度Ｂ２８、図５９の強度Ｂ２６と強度Ｂ０４の対比に基づく条件式（３６）〜（３９）から、Ａｂ由来の気体試料か大腸菌由来の気体試料かを判定する。条件式（３６）、（３８）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来の気体試料であると判定する（Step B9-1）。一方、条件式（３７）、（３９）の何れかを満足する場合、Ａｂ由来のＶＭｓを含まない気体試料であると判定し（Step B9-2）、Step B10に進み、図７０に示す処理を行う。
【０２４０】
次に、図７０に示すStep B10から始まる処理を説明する。このStep B10は、並行して走る５個のルートで、候補になる細菌が見出されない場合、Step B1-2、Step B5-2、Step B6-2、Step B7-2、Step B8-2、Step B9-2からの処理を受けて開始される。５個すべてのルートで候補になる細菌が見出されない場合が、この後の判別の精度が最も良い。５個のルートで候補となる細菌が１種類以上見出されている場合は、Step B10以降で判別される菌は、２種類目（以降）の候補とし、参考にとどめる。
【０２４１】
Step B10では、図６０の強度Ｂ０３と強度Ｂ２５の対比に基づく条件式（４０）、（４１）から、気体試料がＥＮｃ又は肺炎桿菌由来のＶＭｓを含む気体試料か否かを判定する。
【０２４２】
条件式（４０）を満足する場合、ＥＮｃ又は肺炎桿菌由来のＶＭｓを含む気体試料であると判定し（Step B10-1）、次のStep B11へ進む。一方、条件式（４１）を満足する場合、ＥＮｃと肺炎桿菌以外の細菌由来の気体試料である可能性があることから、Step B12へ進む。
【０２４３】
Step B11では、図６１の強度Ｂ１２と強度Ｂ２７の対比に基づく条件式（４２）、（４３）から、気体試料がＥＮｃと肺炎桿菌、どちらの影響が強いかを判定する。
【０２４４】
条件式（４２）を満足する場合、ＥＮｃの影響が強い気体試料であると判定する（Step B11-1）。一方、条件式（４３）を満足する場合、肺炎桿菌の影響が強い気体試料であると判定する（Step B11-2）。
【０２４５】
Step B12では、図６２の強度Ｂ２６と強度Ｂ０２、図６３の強度Ｂ２４と強度Ｂ３０、図６４の強度Ｂ１５と強度Ｂ１４の対比に基づく条件式Ｉ〜条件式VIから導き出された条件（４４）、（４５）、（４６）から、大腸菌由来の気体試料か黄色ブドウ球菌由来の気体試料か、あるいは両者の性質を有しない気体試料かを判定する。
【０２４６】
条件（４４）を満足する場合、大腸菌由来のＶＭｓの影響が強い気体試料であると判定する（Step B12-1）。一方、条件（４５）を満足する場合、黄色ブドウ球菌由来のＶＭｓの影響が強い気体試料であると判定する（Step B12-2）。条件（４６）の場合は、その他の性質を有する気体試料とする（Step B12-3）。
【０２４７】
以上、第１、第２の実施形態のスクリーニング方法及びスクリーニング装置１００によれば、測定対象の気体試料に波数の異なる赤外光を照射して取得した光学情報に基づく特性情報を、既知の複数種類の微生物から採取された基準試料の基準情報と照合することで、気体試料の構成分子やその正確な量の分析をしなくても、何れの微生物由来の気体試料かを判別することができる。また、測定対象の気体試料に直に又はガスセルに収容した状態で赤外光を照射すればよいので、細菌への直接の接触を避けることができる。したがって、細菌の存在や種類を、非接触で高感度かつ簡便にスクリーニングすることができるスクリーニング装置１００及びスクリーニング方法を提供することができる。
【０２４８】
なお、第１、第２の実施形態では、ＶＭを放出する細菌のスクリーニングを行っている。細菌以外でも、例えばウイルス等は、宿主細胞を利用して増殖等する際に、特有の気体を発することから、各種ウイルスから発せられる気体試料を採取して、基準情報を取得し基準情報記憶部２２に蓄積しておくことで、第１、第２の実施形態のスクリーニング装置１００及びスクリーニング方法を用いて、ウイルスのスクリーニングを行うこともできる。また、細菌やウイルス以外にも、真菌その他の様々な微生物周辺から採取した気体試料について取得した基準情報を基準情報記憶部２２に蓄積することで、細菌、ウイルス、真菌、その他の様々な微生物のスクリーニングをおこなうことができる。
【０２４９】
また、第１、第２の実施形態では、細菌等の微生物のスクリーニングを、基準情報の蓄積に応じて高精度に行うことができるため、例えば、患者の呼気や病室の空気中の細菌、その他の微生物を同定することで、感染症に罹患しているか否か、病気の原因となる細菌等が繁殖しているか否か等の判定を簡便に行うことができる。
【０２５０】
特に第２実施形態では使用可能な波長（波数）領域が拡がりつつある赤外線レーザーを使用することで、より高感度に常時モニターすることができ、より簡便なスクリーニングが可能となる。そして、スクリーニングの結果を、院内感染対策の微生物サーベイランスや種々の感染症の診断にも利用することができる。よって、第１、第２実施形態のスクリーニング装置１００及びスクリーニング方法を、医療分野に好適に利用することができる。
【０２５１】
そして、第１実施形態では、気体試料に、波数が連続する赤外光を照射し、光学情報として赤外スペクトルを取得し、赤外スペクトルの吸光度の波数依存性カーブを分析し、吸収ピークが現れる１つ又は複数の波数領域を特定し、各波数領域に現れる吸収ピークとその両端のベースポイントとに基づいて算出した吸収強度を、前記特性情報としている。すなわち、高感度で高分解能なフーリエ変換型赤外分光度計（ＦＴＩＲ）を使用した赤外分光法によって、気体試料の特性情報を取得している。そのため、複数の波数領域の赤外光に対する光学情報を、一回の測定で取得し、基準情報として蓄積することができる。その結果、より大きいデータベースに基づくことで、微生物のスクリーニングをより高精度に行うことができる。
【０２５２】
一方、第２実施形態では、気体試料に、所定の複数の固定波数の赤外光を照射し、各固定波数における赤外光強度を光学情報として取得し、その相対値を、特性情報としている。そのため、量子カスケードレーザー等の赤外線レーザーを光源として適用できる。赤外線レーザーの開発が進み、使用可能な波数領域の拡大に応じて、特性情報をより高感度でかつ簡便に常時モニターすることができ、微生物のスクリーニングを、より高精度かつ簡易に行うことができる。
【０２５３】
また、第１、第２実施形態では、既知の複数の微生物由来の基準試料をそれぞれ取得し、各基準試料に赤外領域の光を照射して、基準試料の所定の波数領域の赤外光に対する光学情報を取得し、微生物の種類ごとに、光学情報を分析して、当該微生物に特徴的な特性情報を取得し、この特性情報を当該微生物に関する基準情報としている。このような基準情報と、測定対象の気体試料の特性情報とを照合することで、微生物のスクリーニングを、より迅速かつより精度よく行うことが可能となる。
【０２５４】
また、第１の実施形態と、第２の実施形態のそれぞれのスクリーニング方法及びスクリーニング装置を、目的の波数で発振する赤外線レーザーの開発状況や安定性などの性能に応じて、選択的に用いたり、併用したりすることもできる。
【０２５５】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【０２５６】
例えば、上記各実施形態では、情報処理装置２０としてＰＣを用いているが、情報処理装置２０がＰＣに限定されることはない。例えば、情報処理装置２０をタブレット端末やモバイル端末とすれば、より手軽に使用できるスクリーニング装置を提供することができる。また、情報処理装置２０をマイコンとし、このマイコンを光学情報取得装置１０に組み込んでもよく、よりコンパクトなスクリーニング装置１００を提供することができる。また、情報処理装置２０が、クラウドサーバ上であってもよく、ユーザ側の光学情報取得装置１０で取得した気体試料の光学情報をクラウドサーバに適宜の通信手段を介して送信し、クラウドサーバで行ったスクリーニング結果をユーザ側で受信する構成とすることもできる。
【０２５７】
また、第１、第２の実施形態では、ガスセル１２中に収容した気体試料に赤外光を照射しているが、本願がこれに限定されるものではない。例えば、室内空気や外気に直接に赤外光を照射して、光学情報を取得する構成としてもよく、スクリーニングをより簡易に行うことができる。
【０２５８】
また、測定対象の気体試料が、患者の呼気や病室などから採取した気体試料に限定されるものではない。また、本願の利用可能な分野が医療分野に限定されることもない。例えば、植物から発生するガスから微生物を同定することで、農産物その他の植物が微生物に起因する病気に罹患しているか否かを判定することができるため、農業分野での利用も可能となる。また、家畜その他の動物から放出されるガスから微生物を同定することで、動物が微生物に起因する病気に罹患しているか否かを判定することができ、家畜分野での利用も可能となる。また、チーズ、味噌、酒等の発酵食品から発生するガスから微生物を同定することで、発酵食品の産地や、使用されている微生物を特定することができるため、食品分での利用も可能となる。また、外気や土壌から発生するガスなどのスクリーニングを行うことで、微生物による環境汚染の有無などを知ることができるため、環境分野にも利用することができる。
【符号の説明】
【０２５９】
１１  光源部    １３  受光部    ２１  制御部    １００  スクリーニング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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