(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定期間に亘って、患者から得られる、患者の身体から生ずる排出物を培養することなく試料として使用し、該試料によって患者の１つ以上の臨床上の状態をモニタリングする方法であって、
前記試料又は、前記試料に関連する、又は試料によって作られるガスを、少なくとも１つのガスセンサに流す段階と、
少なくとも１つのガスセンサの単一又は複数の応答を時間の関数として測定する段階と、
前記単一又は複数の応答と少なくとも１つの臨床上の状態の発生と、又はその現在状態とを相関付けする段階と、
からなる患者の臨床上の状態をモニタリングする方法。
【請求項２】
前記試料が呼気ガスからなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記試料は患者から採取したスワブ試料からなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記試料は血液からなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モニタリングされる臨床上の状態が病状である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
病状の進行及び又は回復がモニターされる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記状態はバクテリヤ感染である請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記状態は、ウイルス、菌または寄生体の感染である、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項９】
前記単一または複数の応答は、治療中の有効性と相関付けされる、請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
前記単一または複数の応答は、治癒過程の進行と相関付けされる、請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１１】
前記単一または複数の応答は、訓練された神経回路網により、単一又は複数の状態の発生または現状と相関付けられる、請求項１〜１０に記載の方法。
【請求項１２】
ガスセンサの配列体が使用される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記配列体におけるセンサの応答パターンが、少なくとも１つの臨床上の状態の発生又は現状と相関付けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記試料が患者から連続的に採取される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記試料、または試料に関連しまたは試料により作られるガスは、少なくとも１つのガスセンサ上に連続的に流される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのガスセンサの単一又は複数の応答は連続的に測定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
一定時間に亘って多数の点での測定が行われる、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記試料は換気装置から採取される呼気ガスからなる、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記試料は透析治療を受けている血液からなる、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
液を含む廃棄物により作られるガスが、前記少なくとも１つのガスセンサにより測定される、請求項１９項に記載の方法。
【請求項２１】
前記血液試料からの尿素の除去が、前記液を含む廃棄物から放出されたアンモニアを測定することによりモニタリングされる、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は状態検出方法に関し、より詳しくは、患者の状態を検出する方法および患者から放出されるガスまたは蒸気の分析により微生物を検出する方法に関する。
多くのガス状または揮発性の種は、いわゆる「電子ノーズ」（通常、個々のガス検出要素の配列からなる装置である）により検出および識別できることは知られている。例えば、本件出願人は、３２個までのガス検出要素（各要素は異なる半導電性ポリマを有している）を備えたこのような器具を製造している。一般に、半導電性ポリマは、ガス状の種に対して広範囲のオーバーラップする応答を示す。しかしながら、これは、このようなポリマの配列が用いられるときに長所となる。ガス状または揮発性の種に露出されると、半導電性有機ポリマの抵抗は異なる度合いで変化する。かくして、センサの配列を横切る抵抗変化パターンは、検出すべき種を表示する。ポリマに関する情報およびポリマを識別するのに使用される技術は、国際特許公開第WO 96/00384号および該特許出願に記載された参考文献に開示されている。
国際特許公開第WO 95/33848号には、ガスセンサの配列、より詳しくは上記形式の半導電性有機ポリマの配列により、バクテリア代謝の結果としてバクテリアから出る特徴的蒸気を検出することによりバクテリアを検出する方法が記載されている。この技術は、医療分野で本来的に広範囲にかつ有意義に使用されている。しかしながら、臨床環境で実用的に毎日使用するのに適した方法および装置は今日まで入手することはできない。また、バクテリア感染を含む全範囲の臨床的状態（ウイルス性感染または菌性感染等の他の状態を含むこともある）を検出しかつモニタリングすることも望まれている。
本発明は、これらの問題および関心事に対処するものである。
本発明の第１態様によれば、
一定時間に亘って患者から試料を採取する段階と、
試料、または試料に関連しまたは試料により作られるガスおよび／または蒸気を少なくとも１つのガスセンサ上に流す段階と、
少なくとも１つのガスセンサの単一または複数の応答を時間の経過との関係で測定する段階と、
単一または複数の応答と少なくとも１つの状態の発生または現状とを相関付ける段階とを有する、患者の少なくとも１つの状態をモニタリングする方法が提供される。
この方法によれば、状態の始点のモニタリングまたは状態の進行のモニタリングが可能であり、データを非常に迅速に得ることができる。なぜならば、面倒で時間を要する培養段階が不要だからである。
試料には、呼吸ガスを含めることができる。
試料には、患者から採取したスワッブ試料を含めることができる。
試料には、血液を含めることができる。
モニタリングされる状態は病状であり、病状の進行および／または後退がモニタリングされる。
前記状態には、バクテリア感染を含めることができる。
また、前記状態には、ウイルス、菌または寄生体の感染を含めることができる。
単一または複数の応答は、治療中の有効性と相関付けることができる。
単一または複数の応答は、治癒過程の進行と相関付けることができる。
単一または複数の応答は、訓練された神経回路網により、単一または複数の状態の発生または現状と相関付けることができる。
ガスセンサの配列を使用できる。配列におけるセンサの応答パターンは、少なくとも１つの状態の発生または現状と相関付けることができる。
試料は患者から連続的に採取できる。試料、または試料に関連しまたは試料により作られるガスは、少なくとも１つのガスセンサ上に連続的に流される。この方法により、ガスおよび蒸気を用いて状態のオンライン・モニタリングが可能になる。
少なくとも１つのガスセンサの単一または複数の応答は連続的に測定できる。
或いは、一定時間に亘って複数の測定を行なうことができる。
試料には、換気装置から採取される呼吸ガスを含めることができる。
試料には、透析治療を受けている血液を含めることができる。老廃物含有液により作られるガスが、少なくとも１つのガスセンサにより測定できる。血液試料からの尿素の除去が、老廃物含有液から放出されたアンモニアを測定することによりモニタリングできる。
本発明の第２態様によれば、
少なくとも１つのガスセンサを用意する段階と、
種々の培養条件下での少なくとも１つの既知の微生物に対する応答のデータベースをコンパイルする段階と、
検出領域からガスおよび／または蒸気を抽出し、これらのガスおよび／または蒸気を少なくとも１つのガスセンサ上に流し、かつ単一または複数のセンサの応答を観察する段階と、
データベースに対する応答を比較する段階とを有することを特徴とする微生物の識別方法が提供される。
データベースには、少なくとも１つの既知のバクテリアに対する応答を含めることができる。
データベースには、単一のバクテリア種の複数の異なる分離株に対する応答を含めることができる。
微生物には、ウイルス、菌または寄生体を含めることができる。
データベースには、種々の栄養素条件下で培養された少なくとも１つの既知の微生物に対する応答を含めることができる。
データベースには、種々の温度で培養された少なくとも１つの既知の微生物に対する応答を含めることができる。
データベースには、微生物の寿命サイクルの種々の段階で得た少なくとも１つの既知の微生物に対する応答を含めることができる。
また、本発明の方法は、患者により作られまたは患者から採取した試料により作られたガスおよび／または蒸気が、少なくとも１つのガスセンサ上に流すことによって患者の少なくとも１つの状態を識別できる。データベースの少なくとも一部は、患者によりまたは患者から採取した試料により作られたガスおよび／または蒸気に対する少なくとも１つのガスセンサの応答からコンパイルされる。
データベースには、治療中の種々の段階で採取した少なくとも１つの既知の微生物に対する応答を含めることができる。
ガスセンサの配列を使用できる。
データベースのコンパイルは、神経回路網を訓練することからなる。換言すれば、訓練された神経回路網は本発明の目的とする「データベース」と考えられ、このような回路網に用いられるパターン認識方法は、同様に、「データベースに対する応答の比較」であると考えられる。
センサの応答は、栄養素状態、基質の性質または検出領域の位置のような検出領域に関する情報を得るのに使用できる。
単一または複数のガスセンサはガス感応材料で構成できる。ガス感応材料の電気的特性は、ガスおよび／または蒸気に露出されると変化する。
ガス感応材料は、半導電性ポリマで構成できる。
単一または複数のガスセンサは、金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）、水晶振動子または弾性表面波（ＳＡＷ）装置で構成できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の方法および装置を説明する。
第１図は、バクテリアを識別する本発明の方法を実施する装置を概略的に示す図面である。
第２図は、患者番号１の患者について、時間との関係で応答を示すグラフである。
第３図は、患者番号３の患者について、時間との関係で応答を示すグラフである。
第４図は、患者番号１０の患者について、時間との関係で応答を示すグラフである。
第５図は、呼吸ガスのオンライン・モニタリングを行なう装置を概略的に示す図面である。
第６図は、カンジダアルビカンスを保有する２人の患者について、時間との関係で応答を示すグラフである。
本発明の一態様による、少なくとも１つの状態をモニタリングする方法は、
一定時間に亘って患者から試料を採取する段階と、
試料に関連しまたは試料により作られる試料、ガスおよび／または蒸気を少なくとも１つのガスセンサ上に流す段階と、
少なくとも１つのガスセンサの単一または複数の応答を測定する段階と、
単一または複数の応答と少なくとも１つの状態の発生または現状とを相関付ける段階とを有している。
前述のように、国際特許公開第WO 95/33848号から、特徴的ガスの検出によりバクテリアを識別できることは知られているが、臨床環境へのこの技術の適用は未だめどがついていない。本発明は、或るガスおよび蒸気を検出することにより、一定時間に亘る患者のモニタリングを可能にする。このモニタリングは、状態の始点を検出するか、状態の進行をモニタリングするものである。この状態はバクテリア感染でもよいが、他の広範囲の状態をモニタリングすることも本発明の範囲内である。患者は人であるが、本発明の技術は動物の状態のモニタリングにも適用できることに留意すべきである。
国際特許公開第WO 95/33848号は、培養された試料またはバクテリアから得た結果のみを開示する。本発明の非常に優れた長所は、患者から得た試料についても、事実上直接的に測定が行なえることである。なぜならば、面倒で時間を要する培養段階が不要であるため、非常に迅速にデータが得られるからである。驚くべきことに、全植物および全動物の混合複合環境から試料が得られるため、このような測定は成功裏に行なえる。これは、他の条件および方法により作られたガスからの所与の条件に従って作られるガスを識別することを困難にする。別の培養方法が定められた栄養素条件および温度の下で遂行される技術では、異なる培養条件を必要とする他の微生物上で或る種の微生物を作ることが好ましい。従って、培養方法を使用すると、その後の何らかの検出方法により識別できる微生物を予選択することが不可避である。本発明はこのような予選択が不要であり、培養中に集団増強を生じさせる必要なくして、患者から直接得られる試料についての測定に充分な感度を有する。
試料は呼吸ガスにすることができ、この場合、患者は、単一または複数のセンサに連通するチューブ内、またはシールされたバッグ（該バッグのヘッドスペースは、その後、単一または複数のセンサを横切って流される）内に呼気することになる。或いは、試料は患者から得られるスワッブ試料（患者から拭き取った試料）にすることもできる。スワッブ試料は閉鎖環境内に置かれ、これによりスワッブ試料から作られたガスおよび蒸気を収容するヘッドスペースが形成される。ヘッドスペースは、次に、当業者に良く知られた方法で単一または複数のセンサを横切って流される。更には、試料は血液にすることもできる。
本発明の重要な特徴は、患者のオンライン・モニタリングができることである。この場合、試料は患者から連続的に得られる。通常、試料、または該試料と関連しまたは該試料により作られるガスおよび／または蒸気は、単一または複数のセンサ上に連続的に流される。単一または複数のセンサの応答は連続的に測定（これを、全体的「オンライン」システムと呼ぶ）できるが、時々測定（すなわち、一定時間の間の複数回の測定）するほうが好ましい場合もある。
第５図は、患者の少なくとも１つの状態のオンライン・モニタリング装置を示し、該装置は、
少なくとも１つのガスセンサ５０と、
患者から試料を連続的に採取しかつ該試料または該試料と関連しまたは該試料により作られたガスおよび／または蒸気を少なくとも１つのガスセンサ５０上に流すためのサンプリング手段５２と、
少なくとも１つのガスセンサの応答を、時間の経過との関係で測定する測定手段５４とを有している。
第５図に示す実施形態では、試料は呼吸ガスからなり、サンプリング手段５２は換気装置である。呼吸ガスは、換気装置５２の出口５２ａから流出する。一般に、ガスセンサ５０の配列が使用されるが、後でより詳しく述べるように、単一のガスセンサで間に合わせることもできる。ガスセンサ５０の配列は換気装置５２の出口５２ａに直接連通して配置され、従って、患者の呼吸ガスを連続的にサンプリングする。全ガス検出手順を制御しかつデータ分析する目的で、コンピュータ５６が使用される。
ガスセンサは、好ましくはガス感応材料、すなわち検体ガスに露出されると特性が変化する能動感応媒体からなる。好ましい実施形態では、ガス感応材料の電気的特性が、ガスに露出されると変化する。この電気的特性は、直流抵抗特性、またはリアクタンスまたはキャパシタンスのような交流インピーダンス特性でよい。また、また、光学的特性または分光特性の変化をモニタリングすることもできる。
ガスセンサの特に好ましい形態では、ガス感応材料は半導電性ポリマからなる。半導電性ポリマの例として、ポリピロールおよびこの置換誘導体がある。一般に、ガスは、ポリマの直流抵抗の変化を測定することにより検出される（例えば、Persaud K C, Bartlett J GおよびPelosi P著「Robots and Biological Systems: Towards a new bionics ？」およびEds. Darios P, Sandini GおよびAebisher P著、NATO ASI Series F: Computer and Systems Science 102、（1993年）579参照）。しかしながら、英国特許第GB 2 203 553号に開示されているように交流インピーダンス特性を測定することもできる。国際特許出願第WO 97/19349号に開示されているように、散逸係数のような共振周波数に関する量の測定を行なうならば、優れた結果が得られる。他のガスセンサとして、金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）、水晶振動子または弾性表面波（ＳＡＷ）装置がある。これらのガスセンサは選択性がなく、個々のガスセンサは一定範囲のガスに感応できることが特徴である。種の選択的識別を行なう１つの方法は、異なる応答特性をもつガスセンサの配列を用いて、配列を横切るセンサ応答のパターンを観察することである。応答パターンは、測定したガスについての特徴的「フィンガプリント」を表す。本発明の目的から「配列（array）」とは、２つ以上のガスセンサであると理解すべきである。直流抵抗の測定を行なう半導電性ポリマの場合は、配列は、一般に、１０個以上、好ましくは２０個以上のガスセンサからなる。しかしながら、交流等の問い合わせ（interrogation）を使用すれば、単一センサからより多くの情報を得ることができ、従って、より少数のセンサの配列で済む。単一ガスセンサを用いることもできる。
ガスセンサ配列の使用により、配列におけるセンサの応答パターンと、単一または複数の状態の発生または現状とを相関させることができる。応答パターンは、サモンマッピング・アルゴリズム（Salmon mapping algorithm）等の適当な変換により、二次元または三次元空間に変換できる。このような変換はコンピュータ５６により行なわれ、パターンの差異の識別は人の補助により行なわれる。応答パターンと、単一または複数の状態との相関付けが人の判断で行なわれることは特に重要である。これに代えて、またはこれに加え、応答パターン評価および相関付には、神経回路網を用いることができる。
本発明は広範囲のモニタリングに適用できる点で非常に優れている。モニタリングされる状態は病状でもよい。モニタリングの目的は、このような状態の始点を検出すること、または病状の進行および／または後退をモニタリングすることでもよい。状態としては、バクテリア、ウイルス、菌または寄生体による感染がある。また、後述の例に示すように、単一または複数のセンサの応答と、治療経過の有効性および／または治癒プロセスとの相関付けも可能である。単一または複数の応答と、単一または複数の或る状態の発生との相関付けは熟練者により行なわれるが、訓練された神経回路網のような適当なソフトウェアにより有効に行なうこともできる。
説明を、状態のガス検出によるオンライン・モニタリングに戻すと、他の重要な実施形態として、透析のオンライン・モニタリングがある。透析プロセスでは、老廃物が膜を通って老廃物含有液中に拡散し、これにより血液試料から除去される。血液と関連するガスおよび／または蒸気の直接モニタリングは、血液が閉鎖系内で循環されるという事実により複雑化される。それよりも、老廃物含有液により作られるガスおよび／または蒸気を検出する方が好ましい。より詳しくは、血液試料からの尿素の除去は、老廃物含有液から放出されるアンモニアを測定することによりモニタリングすることができる。アンモニア濃度の増大がもはや検出されなくなったとき、透析は完了する。
実施例１
機密研究で、２０個のセンサを有するAromaScan A20S機器を用いて、慢性静脈潰瘍の進行をモニタリングした。
慢性未治癒静脈潰瘍または混合（静脈および動脈）潰瘍をもつ患者が研究された。全ての患者は、これまで数週間に亘って４層または３層バンゲージングにより治療されたが、改善されなかった。どの患者も、純粋の動脈疾患（全員とも、足根関節上腕圧力指数（Ankle Brachial Pressure Indices:ＡＢＰＩ）は、0.6より大きかった）、糖尿病、リウマチ性関節炎、または脚潰瘍および創傷難治癒症に関連する他の状態に罹患してはいなかった。各患者は、研究の前に、生検を受けた。
潰瘍は、４層または３層の弾性バンデージにより、潰瘍面と接触した状態に維持された包帯により包まれた。包帯は、非粘着性の接触バンデージ（Johnson and Johnson 'N/A'）を用いた。包帯は鉗子を用いて除去され、２５０mlのデュランボトル中に入れられた。A20S機器への導入前に、デュランボトルのキャップを、入口および出口ポートをもつキャップ（第１図参照）に置換した。デュランボトルは３０分間、３７℃に加熱され、ヘッドスペースはセンサ配列を横切ってポンピングされた。この方法で、接触包帯から出るガスおよび蒸気の測定を１週間行なった。
８人の男性（平均年齢69.6才、年齢範囲５２〜８１才）および７人の女性（平均年齢70.9才、年齢範囲５５〜８１才）が研究に参加し、研究は６か月間に亘って行なわれた。これらの１５人のどの潰瘍も、臨床的に感染されたようには見えなかった。
１５人の患者のうち１３人から、潜在的に病原性を有するバクテリアが培養された（表１参照）。１１人の患者の生検から、β−溶血性連鎖球菌が培養された（しばしば、他の生体と混合成長していた）。一人の患者から、黄色ブドウ球菌およびペプトストレプトコッカスｓｐ．の各々が隔離された。患者は、適当期間の治療を受けた。
研究に参加した１５人の患者のうち１３人において、A20S機器を用いて得られた応答が、患者の臨床治癒進行と相関付けされた。第２図〜第４図は、これらの結果を示すものである。これらの図面のうち、応答はサモンマップ（Sammon map）の形態で示されている。すなわち、各応答（各応答は、配列における１２個の個々のセンサの出力からなる）は、サモン（Sammon）の非線形マッピング技術により二次元に変形された（国際特許公開第WO 95/33848号および該出願中に記載された参考文献参照）。各図において、円で囲んだ数字は、測定を行なった週を示すものである。第２図（患者番号１）および第３図（患者番号３）は、時間に対する応答における劇的なシフトを明瞭に示している。第４図（患者番号１０）は第８週で応答に大きな差異があることを示し、その後は、第１０週で前の応答形式に復帰した（第２週は異質な結果を示している）。これは、患者番号１０が受けた潰瘍治癒における臨床的悪化状態への逆戻りと相関関係がある。
生検により識別された病原性生体が、潰瘍基部の深部に発見された。これらの生体は、定常的な表面スワッビングでは検出されないことがしばしばあるが、ガスセンサ配列を用いたガス分析によれば検出できる。また、非常に重要なことは、任意の治療の有効性が、これらの生体により作られるガスおよび蒸気をモニタリングすることにより断定できることである。かくして、治療中の応答のデータベースをコンパイルすることにより、この後の任意の治療の有効性をモニタリングできるであろう。
応答パターンは多数のファクタに基づいているので、観察した応答と培養条件とを相関付けし、かつ検出したバクテリアに関するより詳細な情報を得ることができる。従って、センサ配列の応答またはpH等の他のファクタから、バクテリア感染の位置を推測できる。
実施例２
AromaScan A32S機器を使用して、肺のカンジダアルビカンスを保有する２人の患者の呼吸ガスの測定を行なった。応答パターンの測定を、１日１回、５日間に亘って行なった。
第６図は、サモンマップの形態をなす結果を示し、四角点６０は第１患者の呼吸ガスの測定値を表し、三角点６２は第２患者の呼吸ガスの測定値を表す。第２患者から得たデータは全く安定しており、応答パターンは、密集した群をなしている。これは、患者が非常に安定しており、その後に著しく回復したという事実と相関している。これに対し、第１患者から得た応答パターンは日毎に大きく変化している。これは、この患者が非常に不安定で測定から５日目に死亡したという事実と相関している。
本発明の他の態様による、微生物の識別方法は、
少なくとも１つのガスセンサ１２を用意する段階と、
種々の培養条件下での少なくとも１つの既知の微生物に対する応答のデータベース１４をコンパイルする段階と、
検出領域１６からガスおよび／または蒸気を抽出し、これらのガスおよび／または蒸気を少なくとも１つのガスセンサ１２上に流し、かつ少なくとも１つのセンサ１２の応答を観察する段階と、
データベース１４に対する応答を比較する段階とを有している。
前述のように、国際特許公開第WO 95/33848号は、ガスセンサの配列が、バクテリア代謝により作られるガスまたは蒸気を分析する構成のバクテリア識別方法を開示している。この発明は、本発明の方法が培養条件の変化を考慮することにより大幅に改善できることを確認している。このような条件として、栄養素の性質（培養に包含されるあらゆる基質の性質を含む）、使用される分離株、保温温度、および測定が行なわれるバクテリア寿命サイクルの段階がある。これらの条件の変化は、代謝プロフィールの変化、従ってバクテリア活動により放出される特徴的ガスまたは蒸気の組成の変化を引き起こし、これにより、バクテリアの識別を妨げるか防止する。本発明では、種々の培養条件下での既知のバクテリアに対するセンサ配列１０の応答のデータベースをコンパイルすることにより、かつ「未知」の試料により得られたパターンをこのデータベースに関係付けることにより、培養条件の変化が考慮に入れられる。
本発明はまた、この方法でガスおよび／または蒸気を検出することにより、ウイルス、菌または寄生体のような他の微生物を識別できることを確認する。
データベースは、種々の栄養素条件下での既知の微生物に対する応答を含むことが好ましい。なぜならば、このような変化は、バクテリアにより放出されかつ本発明の方法により検出されるガスまたは蒸気の組成に大きい影響を与えるからである。かくして、例えば、培養媒体を、１つ以上のアミノ酸が存在しない改質ブロス（modified broth）、またはペプトン媒体に対する血液ベース媒体のような複合マトリックスで構成することもできる。
データベースには、更に単一バクテリア種からなる複数の異なる分離株に対する応答を含めることが好ましい。
ガスまたは蒸気の上記組成は温度に基づいて変化するため、データベースには、種々の温度に保温された既知のバクテリアに対する応答を含めることができる。
更に、データベースには、バクテリアの寿命サイクル中の異なる段階で得られる既知のバクテリアに対する応答を含めることができる。放出されたガスまたは蒸気の測定から得られる応答は、バクテリアが、異なる代謝フェーズ、例えば、分割（増殖）、成長停止（生成物生成／分泌）、窮乏または外因による枯死または病的状態を経るときに変化する。かくして、配列応答から、バクテリアの識別以外に、バクテリアの状態に関するより詳細な情報を得ること、および以前に遭遇しなかった条件で存在する既知のバクテリアからの期待外れの結果を回避することができるが、これに対してデータベースは包括的である必要がある。また、極く僅かなバクテリアのみが存在する段階での培養を測定し、その後に放出されたガスおよび蒸気の成長曲線を測定することにより、バクテリアの培養と非常に早期の成長段階とを区別することができる。
本発明の実施形態では、複数の半導電性ポリマガスセンサからなるセンサ配列１０が用いられる。ＭＯＳ、ＳＡＷおよび水晶振動子装置またはこれらの組合せのような他の形式のガスセンサ配列も本発明の目的に適している。半導電性ポリマ配列１０は、商業的に入手できる２０または３２個のセンサ機器である（AromaSan plc,（Crewe、英国）の製造に係るA20SおよびA32S）。ガス検出は電気抵抗の変化を測定することにより行なわれ、これらの変化は、センサ１２をガスに露出することにより引き起こされる。かくして、センサ配列１０の応答は、配列１０を横切る抵抗の変化パターンである。通常、この応答は、適当な方法で標準化される。
本発明の目的のための「データベース」であると考えるべき神経回路網１４により、パターン認識が達成される。神経回路網１４は、種々の培養条件下での既知のバクテリアに関連する応答パターンを認識すべく訓練される。その後、未知の応答パターンが神経回路網１４に与えられると、神経回路網のアーキテクチャ内に埋入されたノードの出力を介して、訓練に使用された応答パターンとの比較が行なわれる。適当な神経回路網に関するこれ以上の情報は、国際特許公開第WO 96/26492号および該出願に記載された参考文献中に見出すことができるであろう。
直流抵抗の測定以外の他のセンサ問い合わせ技術（sensor interrogation technique）も本発明の範囲内にあることに留意すべきである。
本発明の重要な特徴は、患者により、または患者から得た試料により作られるガスおよび／または蒸気を少なくとも１つのガスセンサ上に流すことにより、患者の少なくとも１つの状態を識別することにある。このような試料の例として、例１および例２で説明したような呼吸ガス試料またはスワッブ試料がある。別の培養段階が行なわれない場合には、標準化された成長状態を得ることはできず、問題とする微生物が受ける成長条件は生体内で与えられる成長条件である。データベースの少なくとも一部は、患者により作られるガスおよび／または蒸気または患者から得られる試料に対する単一または複数のセンサの応答からコンパイルされる。換言すれば、例１および例２に示された応答データは、データベースをコンパイルするのに使用できる。この方法では、データベースに、治療中の異なる段階で得られた既知の微生物に対する応答が含められる。また、データベースに対するセンサ応答の比較を使用して、感染の苦しさまたは進行を表示することもできる。
実施例３
培養条件を考慮することの重要性が、A32S機器を用いた６個の異なる種（大腸菌、プロテインＡ（Staph aureus）、コアグラーゼ、負の通性嫌気性細菌、グループＡの連鎖球菌、およびグラム陰性桿菌）の研究により示されている。
６つのバクテリア種の１０個の異なる臨床的分離株（clinical isolates）が収集されかつ培養された。各種は、適当な媒体上で培養されかつ３７℃で２４時間保温された。
２５０mlの無菌Duranボトル中の４０mlの無菌栄養素肉汁（Difco）に各分離株を接種し、かつ３７℃で２４時間保温した。その後、再び、無菌のDuranボトル中でブロスの１：１０希釈液を作り、１時間培養した。
ボトルを保温器から取り出し、キャップを、入口ポート１８および出口ポート２０（第１図参照）をもつキャップに交換した。各ボトルはサンプリングのためA32Sセンサ配列１０に連結され、これにより６０個の応答パターンを得た。これらの応答パターンは、上記６個のバクテリア種を認識する神経回路網の訓練に使用された。
次に、システムを、６個のバクテリア種の各々について１０個の分離株（すなわち、前部で６０個の試料）で試験した。使用した分離株は、神経回路網の訓練に使用された分離株とは異なるものであり、ランダムな順序でシステムに導入された。
６０個の試料のうち５８個が神経回路網により識別された（成功率９７％）。２つの種に「未知」のラベルが貼付された。全部で５８個の正確な識別を行なうことについて８９〜１００％の識別の自信がある。
0003933709.tif 000002
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【図１】
0003933709.tif 000004
【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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