(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気検査実施方法が：
吸気検査に先立って、被検者の少なくとも１つの呼気試料の同位体比の測定値が臨床的に有意であるかどうかを見極めるために、予め規定された基準を決めるステップと、
被検者の少なくとも１つの吸気試料の同位体比を測定して測定値を取得するステップと、
前記測定値を前記基準と比較するステップと、
前記測定値が臨床的に有意であるかどうかを見極めることが困難な場合に、前記基準を変更するステップと、
前記測定値が臨床的に有意であるかどうかを評価するために、前記測定値を変更した基準と再度比較するステップと、
から成る呼気検査実施方法。
【請求項２】
前記測定値の前記変化が、前記被検者の少なくとも１つの前回の試料の測定値からの前記同位体比の偏差から成る、請求項１に記載の呼気検査実施方法。
【請求項３】
前記被検者の少なくとも１つの前回の試料の前記測定値が、ベースライン測定値である、請求項２に記載の呼気検査実施方法。
【請求項４】
前記測定値の前記変化が、前記同位体比の変化率から成る、請求項１に記載の呼気検査実施方法。
【請求項５】
前記基準が検査の経過時間の関数である、請求項１から４のいずれか1項に記載の呼気検査実施方法。
【請求項６】
前記基準が前記検査を実施する機器のノイズレベルの関数である、請求項１から４のいずれか1項に記載の呼気検査実施方法。
【請求項７】
前記基準が前記検査の生理学的結果の関数である、請求項1から４のいずれか1項に記載の呼気検査実施方法。
【請求項８】
呼気検査法が：
被検者の少なくとも第1の呼気試料の同位体比の第1の測定を実施するステップと；
前記被検者の少なくとも第２の呼気試料の同位体比の第２の測定を実施するステップと；
前記第２の測定の値が、呼気検査の臨床的に有意な結果が下されるのに充分な、前記第１の測定の値からの偏差を示したときにこれを見極めるステップと；
から成り、前記充分な偏差のレベルが、前記呼気検査中に変動することが可能である
ことを特徴とする、呼気検査法。
【請求項９】
前記被検者の少なくとも第１の呼気試料の同位体比の前記第１の測定値が、ベースライン測定値である、請求項８に記載の呼気検査法。
【請求項１０】
前記充分な偏差のレベルが少なくとも、被検者が同定基質を摂取してからの経過時間の関数である、請求項８に記載の呼気検査法。
【請求項１１】
前記充分な偏差のレベルが少なくとも、前記試料のうちの少なくとも１つの生理学的な分析結果の関数である、請求項８に記載の呼気検査法。
【請求項１２】
前記充分な偏差のレベルが少なくとも、前記呼気検査で得られた結果の性質の関数である、請求項８に記載の呼気検査法。
【請求項１３】
前記結果の性質が少なくとも、前記呼気検査における結果の広がりの標準偏差の関数である、請求項１２に記載の呼気検査法。
【請求項１４】
前記結果の性質が少なくとも、前記結果に存在するノイズレベルの関数である、請求項１２に記載の呼気検査法。
【請求項１５】
前記結果の性質が少なくとも、前記結果に存在する機器のドリフトの関数である、請求項１２に記載の呼気検査法。
【請求項１６】
前記充分な偏差のレベルが、上閾値と下閾値との間の値の範囲を占める、請求項８に記載の呼気検査法。
【請求項１７】
前記上閾値と前記下閾値とが、検査が進行するに従って収束する、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項１８】
被検者の少なくとも第１の呼気試料の同位体比の前記第１の測定が、口腔活性が顕著に沈静化した後でのみ行われる、請求項８に記載の呼気検査法。
【請求項１９】
予め規定された時間内で前記上閾値を上回る少なくとも２つの測定値の存在が、前記呼気検査の陽性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２０】
前記上閾値を上回る少なくとも２つの連続的な測定値の存在が、前記呼気検査の陽性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２１】
前記上閾値を上回る少なくとも２つの測定値の存在が、前記下閾値を下回る測定値の不存在との組み合わせで、前記呼気検査の陽性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２２】
予め規定された時間内で前記下閾値を下回る少なくとも２つの測定値の存在が、前記呼気検査の陰性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２３】
前記下閾値を下回る少なくとも２つの連続的な測定値の存在が、前記呼気検査の陰性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２４】
前記下閾値を下回る少なくとも２つの測定値の存在が、前記上閾値を上回るいずれの測定値の不存在との組み合わせで、前記呼気検査の陰性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２５】
上閾値を下回る少なくとも２つの連続的な測定値が存在し、該測定値が、前記３つの測定値の間のデルタ値の予め規定された差よりも小さな差を有しており、かつ、前記測定値の間の予め規定された平均勾配よりも小さな勾配を有している場合に、前記少なくとも２つの連続的な測定値の存在が、前記呼気検査の陰性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２６】
下閾値を下回る少なくとも２つの連続的な測定値が存在し、該測定値が、該測定値の間の予め規定された平均勾配よりも小さな勾配を有している場合に、前記少なくとも２つの連続的な測定値の存在が、前記呼気検査の陰性結果を示す、請求項１６に記載の呼気検査法。
【請求項２７】
被検者における臨床的に有意な状態の存在を見極めるための呼気検査法において、該呼気検査法が：
口腔活性の有効な停止後、前記被検者から吐き出された呼気から成る複数の試料中の同位体比の、ベースラインからの変化の測定を行うステップと；
前記測定値の時間との関数プロットに近似する多項式を見極めるステップと；
予め規定された量よりも多く前記ベースラインを上回る測定値に対しては、測定値の予め決められた端数部分が取り込まれ、これに対して前記予め規定された量よりも多くは前記ベースラインを上回っていない測定値に対しては、測定値全体が取り込まれるところの、前記多項式から前記測定値の重み付け標準偏差を算出するステップと；
前記重み付けされた標準偏差が予め規定されたレベルを超えるか否かを見極めるステップと；
から成る呼気検査法。
【請求項２８】
呼気検査法が：
被検者の少なくとも第1の呼気試料の同位体比の測定を実施するステップと；
前記測定の値が、呼気検査の臨床的に有意な結果が下されるのに充分な、ベースライン測定値からの偏差を示したときにこれを見極めるステップと；
から成り、
前記偏差が、不確実な上下の閾値帯域から成り、該帯域の広さが、前記呼気検査の経過時間、結果の生理学的広がりの標準偏差、同位体比の生理学的変化の動的特性、呼気検査で測定された時点の数、呼気検査中に存在する環境条件、および呼気検査を実行する機器のノイズおよび／またはドリフトのレベル、から成る群から選択されたパラメータのうちの少なくとも１つに関連する、
ことを特徴とする、呼気検査法。
【請求項２９】
呼気検査の信頼性見極め方法が：
前記呼気検査から結果を取得するステップと；
機器のノイズおよび／またはドリフトのレベル、結果の生理学的な広がりの標準偏差、同位体比の生理学的変化の動的特性、および標識基質を摂取してからの経過時間、から成る群から選択された基準のうちの少なくとも１つを組み合わせることにより、信頼性パラメータを定義付けするステップと；
予め規定された信頼性基準に従って前記呼気検査の結果を評価するために、前記信頼性パラメータを使用するステップと；
から成る呼気検査の信頼性見極め方法。
【請求項３０】
前記検査を終了するために、いつ臨床的に有意な結果が得られたかを見極わめる際に、前記信頼性パラメータが考りょされる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記信頼性パラメータが、呼気検査の結果と共に出力される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
被険者から呼気試料を収集するチューブと、前記呼気試料の同位体比を測定するためのガス分析器とを備えている呼気検査機器において、
前記ガス分析器が、被検者から吐き出された呼気試料中の気体の同位体比の変化を事実上連続的にモニターし、前記検査の目下の結果に従って、前記検査が臨床的に有意な結論を有することを見極めるところの、呼気検査機器。
【請求項３３】
呼気検査機器が、呼気検査の臨床的に有意な結論が見極められていることを示すための信号から成る請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項３４】
前記信号が可視信号である、請求項３３に記載の呼気検査機器。
【請求項３５】
前記信号が可聴信号である、請求項３３に記載の呼気検査機器。
【請求項３６】
前記信号が、前記呼気検査の臨床的に有意な結論の性質をも示す、請求項３５に記載の呼気検査機器。
【請求項３７】
前記検査の結論が、背景条件の結果として前記被検者に発生する動的な生理学的影響とは実質的に無関係である、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項３８】
前記背景条件が、薬物療法による治療の結果である、請求項３７に記載の呼気検査機器。
【請求項３９】
前記背景条件が、呼気検査の実施に先立つ食物摂取の結果である、請求項３７に記載の呼気検査機器。
【請求項４０】
被検者による検査前の断食の必要性が排除される、請求項３９に記載の呼気検査機器。
【請求項４１】
胃腸薬物療法で治療を受けた前記被検者の前記検査の結論が、同位体比の前記変化を実質的に連続的にモニターしない相応の呼気検査を用いるよりも、より信頼性高く得られる、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項４２】
前記検査の結論が、同位体比の前記変化を実質的に連続的にモニターしない相応の呼気検査機器によって得られるよりも、より信頼性高く得られる、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項４３】
前記検査の結論が、同位体比の前記変化を実質的に連続的にモニターしない相応の呼気検査機器によって得られるよりも、より迅速に得られる、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項４４】
前記同位体比が予め決められた閾値レベルを明白には超えない場合にも、前記検査の前記目下の結果が、陽性結果を見極めるのを可能にする、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項４５】
前記同位体比が予め決められた閾値レベルを超える場合にも、前記検査の前記目下の結果が、陰性結果を見極めるのを可能にする、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【請求項４６】
前記同位体比が機器のドリフトにより前記予め決められた閾値レベルを超える場合にも、前記陰性結果が見極められる、請求項４５に記載の呼気検査機器。
【請求項４７】
前記検査の前記目下の結果が、前記同位体比と機器のドリフトとの間の相関関係を検出することにより陰性結果を見極めることを可能にする、請求項３２に記載の呼気検査機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は呼気検査機器の分野およびこの機器の使用法に関し、特に呼気検査の精度、信頼性および結果を提供する速度に関連する。
【０００２】
発明の背景
科学、工業および医学における多くの測定機能およびモニター機能に、気体分析器が使用されている。具体的には、患者における数多くの医学的状態を検出するために呼気検査を利用することに基づいて、診断機器に気体分光計が幅広く使用されるようになっている。多くの呼気検査の方法論および機器についての説明が、本出願における発明者の一部であるD. KatzmanおよびE. Carlebachによる、国際公開第99/12471号（WO99/12471）パンフレット、標題「呼気検査分析器(Breath Test Analyzer)」に開示されている。呼気検査機器に使用されるような気体分析器を構成し、操作する方法が、その一部が本出願の発明者であるBen-Oren, L. Coleman, E. Carlebach, B. GironおよびG. Levitskyによる国際公開第99/14576号パンフレット、標題「同位気体分析器(Isotopic Gas Analyzer)」に開示されている。特定の医学的状態を検出するためにいくつかの呼気検査を適用することが、本出願の発明者のうちの一人に発行された特許に含まれている。これらの特許とはすなわち、D. Katzmanに発行された米国特許第5,962,335号明細書、標題「薬物代謝を検出するための呼気検査(Breath Test for Detection of Drug Metabolism)」、および、D. Katzmanに発行された米国特許第5,944,670号明細書、標題「細菌感染を検出するための呼気検査(Breath Test for Detection of Bacterial Infection)」、および、D. Katzmanに発行された米国特許第6,067,989号明細書、標題「ヘリコバクター・ピロリ感染を診断するための呼気検査(Breath Test for Detection of Bacterial Infection)」である。上記各明細書全体を参考のため、本明細書に引用する。
【０００３】
このような呼気検査は、マーカー基質の摂取に基づいている。マーカー基質は、特定の細菌または求められている酵素作用によって、または、検査されている代謝機能の結果として劈開され、これによりマーキングされた副産物を産出する。これらの副産物は、血流中に吸収され、患者の呼気中に発散される。この呼気中で、気体分析器によって副産物が検出される。
【０００４】
このような基質をマーキングする良く知られた１つの方法は、基質の成分原子の１つを同位体富化原子と置換することによる。このような基質およびその副産物は、一般に同位体標識と呼ばれる。このような検査手順に一般に使用される１つの原子は、非放射性炭素−１３原子であり、この原子は、自然発生する炭素の約１．１％の比で存在する。13Ｃをトレーサとして使用する場合、多くのこのような検査で産出された劈開産出物は、13ＣＯ2となる。13ＣＯ2は、血流中に吸収され、患者の呼気中に発散される。呼気試料は、このマーカー基質を摂取する前と後とで、典型的には質量分析計または非分散赤外線分光計において分析される。12ＣＯ2に対する13ＣＯ2の比の変化が検出されると、この変化は、特定の細菌または求められている酵素作用の存在についての情報を提供するのに用いられるか、または、検査されている代謝機能の尺度として用いられる。
【０００５】
検査下のプロセスから生じるＣＯ2量は、身体の代謝プロセス全てから生じる総ＣＯ2産出量の極めて僅かな比率しか占めないので、呼気検査機器は、患者の呼気中で自然発生する13ＣＯ2の比率の極めて小さな変化を検出できなければならない。典型的には、機器は、患者が吐き出した呼気中の13ＣＯ2レベルの１００万分のいくつかの変化を検出可能であるべきである。患者が吐き出す呼気中の全13ＣＯ2含有率は、数１００ｐｐｍのオーダしかない。このような理由から、前記検査に使用される気体分析器の感度、選択度および安定性は、正確かつスピーディな結果が得られるように、出来る限り高レベルでなければならない。
【０００６】
さらに、機器はケア時点環境で動作するようになっていて、この環境では一般的には技術者が継続的に居るわけではないので、機器はそれが良好な作動状態にあるかどうか、または使用可能であるかどうかを明らかにするために、良好な自己診断能力を有していなければならない。同様の理由から、機器は、前記自己診断検査などで示された較正レベルにおけるあらゆるドリフトを補正するための自己較正能力レベルをも有するべきである。
【０００７】
ケア時点環境で機器を使用することは、検査に続いて患者に正確な診断を与えることができるスピードに、付加的な重要性を加える。従って、患者のコンプライアンスを増すために、有意な診断情報に関して測定結果を分析するための呼気検査に用いられる方法は、決定的かつ信頼性の高い結果を出来る限り短時間で提供できるように構成されるべきである。さらに、患者および基質の単純な準備手順を用いることにより、医師の診療所での検査の実施が著しく簡単になる。
【０００８】
本明細書のこの項および他の項で述べた全ての刊行物の開示内容全体を、参考のため本明細書中に引用する。
【０００９】
発明の概要
本発明は、呼気検査の正確さ、スピードおよび信頼性を保証するための新しい方法および装置を求める。本発明の多くの別個の観点をここに開示する。これらの観点に含まれる対象の一例は以下の通りである：
（ｉ）  患者の準備および基質の摂取の方法；
（ii）  最小限の時間内で正確な診断を提供するように、呼気検査の結果を分析して算出する方法；および
(iii)  呼気検査機器の自己診断機能および較正
【００１０】
本発明の１つの観点によれば、本発明の好ましい実施態様に従って、呼気検査を実施する方法、および、呼気検査の適用前の、患者の準備のために採用された手順に関連して、前記呼気検査の有意な結果の達成をスピードアップする方法が提供される。これらの方法は、本出願に記載したように、また先行技術の項で挙げた文書に記載されたように、事実上連続的に呼気をサンプリングして分析する方法であるからこそ、初めて可能になる。さらに、呼気検査の前に摂取のために基質を準備して管理する方法が記載されている。
【００１１】
本明細書を通して、また、特許請求の範囲に記載したように、サンプリングおよび／または分析を記述する用語、例えば「事実上連続的なサンプリング」、または、「事実上連続的な分析」または同等の記述表現、例えば、「実質的に連続的に」という用語は、所定の速度で繰返し反復して実施可能なサンプリング法または分析法を意味する。この繰返し速度は、呼気検査による調査下で生理学的影響から有用な臨床的情報を見極めるのにかかる時間内で、多数のサンプリングおよび／または分析が充分に行われるほど高い。従ってこのような速度は、関与する呼気検査のタイプに大きく関連する。例えばヘリコバクター・ピロリの検出のための呼気検査の場合、有意な臨床的結果はせいぜい数分で既に得ることができるので、「事実上連続的なサンプリング」は、ほとんど被検者が呼気を吐き出す毎の速度を意味することになる。他方、肝臓機能のための呼気検査の場合、有意な結果が得られる前に数時間かかることがある。この場合「事実上連続的なサンプリング」または同等の用語の状態は、例えば３０分毎の呼気試料捕集および／または分析によって実現することができる。
【００１２】
事実上連続的にサンプリングまたは分析を行うというこのような特徴は、呼気の個別バッグをサンプリングして分析するという先行技術の方法を上回る多くの利点を本発明にもたらす。現実的に見て、このような従来の方法を「事実上連続的に」実施することは、ほとんど不可能というわけではないにしても、困難である。またこのような特徴は、本発明が臨床的に有意な結果を従来の方法よりも迅速に、しかもより高レベルの信頼性をもって提供することを可能にする。
【００１３】
本発明の別の観点によれば、本発明の好ましい実施態様に従って、従来の方法を用いることにより可能な時間よりも著しく短い時間内に正確な診断を提供するように、呼気検査の結果を分析する方法がさらに提供される。これらの方法には、被検者の口腔活性の存在を検出するための方法を用いることが含まれる。口腔活性は、検査されている生理学的状態または求められている細菌感染とは無関係に、標識基質と口腔内の細菌とが直接的に相互作用することから生じる。このような口腔活性を検出し、その沈静化後まで、捕集した呼気の分析を遅らせることは重要である。さもなければ、被検者の血流および肺を通る代謝経路を横切った後に被検者の呼気中に発散された標識基質の副産物を検出するための呼気検査能力はひどく低下することになる。
【００１４】
ベースライン同位体比に関して同位体比の変化を算出するための、さらに別の新規の好ましい方法が開示される。このような方法は、測定中に妨害または過剰のノイズのおそれがある状況において、より信頼性の高い検査結果が得られることを可能にする。呼気検査機器におけるドリフト効果に対抗する別の方法が記載されている。このようなドリフト効果は、現時点で捕集された試料を、前回に捕集されたベースライン試料と正確に比較する能力を制限するおそれがある。本発明のこのような好ましい実施態様によれば、サンプリング時点毎に捕集された試料は、ベースライン試料または外部基準気体と比較されるのではなく、前回のサンプリング時点で捕集された試料と比較される。
【００１５】
開示された別の好ましい実施態様の場合、検出された同位体比の変化は、同位体比の相対変化(Relative Change in Isotopic Ratio)またはＲＣＩＲと呼ばれる、新たに提案されるパラメータを使用して分析される。ＲＣＩＲは、現時点で得られた比の部分的な変化を比較する。得られた比は、それぞれが固有の利点を有する種々様々な同位体比に対して基準化される。また、検査結果における生理学的または機器的なノイズ効果を低減するために、得られる検査結果の進行に応じて、ＲＣＩＲパラメータに対して異なる定義を使用する方法も開示される。ベースライン・レベルのより正確な検出方法も開示される。これにより、単一の離脱測定点による生じ得る不都合な影響を排除するために、複数のベースライン測定が行われる。
【００１６】
呼気検査の動作機能は、被検者の呼気試料の成分の同位体比における変化が、求められている効果に関連して臨床的に有意である場合、これを見極めることである。このような見極めのための基準は、従来技術の多くに用いられているように、割り当てられた検査時間に、または検査時間内で、同位体比が予め規定された閾値レベルを超えたか否かである。本発明の別の好ましい実施態様によれば、出来る限り短い測定時間で最高の感度および特異度を達成するために、呼気検査分析器は、患者の呼気の同位体比が臨床的に有意か否かを見極めるための固定的な基準を用いない。その代わりに、この基準は、検査中に明示された多数のファクタに応じて、検査経過中に変化させられる。これらのファクタには例えば、検査の経過時間、検査を実施する機器のノイズレベル、および検査の生理学的結果自体が含まれる。
【００１７】
多くの従来の手順の場合、同位体比の変化に用いられる測定値は、ベースライン・レベルに関する比のレベルであったが、本発明の別の好ましい実施態様によれば、測定値は、ベースライン・レベル以外の前回の測定時点に関する変化量、または、同位体レベルの変化率、または変化の経過をプロットするのに利用可能な他の適切な特性であってもよい。
【００１８】
このような可変の基準を実施する一例として、本発明の好ましいこれらの実施態様の利点を示すために、閾値レベルと同位体比との交差が利用される。閾値レベルをより正確に用いるための算出法が開示されている。この閾値レベルを上回ると、従来の方法によれば、検査結果は陽性であると想定され、または、閾値レベルを下回ると、検査結果は陰性であると想定される。本発明のより好ましい実施態様による新しい方法は、動的に可変の閾値を利用する。この閾値の値は、呼気検査の進行に応じて変化する。このような動的に可変の閾値は、任意にかつ好ましくは、検査の経過時間、結果の生理学的有意性、結果自体のばらつきまたは質、または、使用されている機器のノイズレベルまたはドリフトに関連してよく、または、これらのファクタのうちのいずれかの組み合わせに関連してよい。さらに、複数の閾値を使用する別の好ましい実施態様が開示される。
【００１９】
本発明の別の観点によれば、本発明の別の好ましい実施態様に従って、呼気検査機器の自己診断分析法および機器のシステム・チェック法がさらに提供される。これらの好ましい実施態様によれば、収集されているデータに従って、自動的に、または、オペレータの介入によって機器を較正する方法が開示される。このような方法は一般には、気体分析器の吸収曲線が正確に知られている場合、想像上正確な吸収曲線に従って被検出気体中で測定された同位体比は、被測定試料の濃度の変化との関連性を示すことはないという仮定に基づいている。このような関連性が見出された場合には、これは反復補正法により低減される。この反復補正法は、吸収曲線のパラメータを、上記相関関係を低減するように調節する。
【００２０】
本発明のこのような観点に従って開示された別の好ましい方法は、上で要約したような自己較正気体分析器によって実施された正確な測定と比較することにより、呼気テスターの入口で実施されたカプノグラフィ測定における不正確さを補正するのに有効である。カプノグラフィ測定は、呼気テスターにおいて気体分析器によって分析するために、呼気波形のどの部分を収集するかを見極めるために使用される。
【００２１】
こうして、本発明の好ましい実施態様によれば、呼気検査を実施する方法において、被検者の少なくとも１つの呼気試料の同位体比の測定値の変化が臨床的に有意であるときにこれを見極めるために、予め規定された基準を使用するステップと、この基準が呼気検査中に変化することを可能にするステップと、から成る方法が提供される。測定値の変化は、被検者の少なくとも１つの前回の試料の測定値からの同位体比の偏差であることが好ましく、あるいは、同位体比の変化率であってもよい。被検者の少なくとも１つの前回の試料の測定値は、ベースライン測定値であることが好ましい。
【００２２】
本発明の別の好ましい実施態様によれば、基準は検査の経過時間の関数、または検査を実施する機器のノイズレベルの関数であってよく、または、検査の生理学的結果の関数であってよい。
【００２３】
また、本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、呼気検査法において、被検者の少なくとも第1の呼気試料の同位体比の第1の測定を実施するステップと、被検者の少なくとも第２の呼気試料の同位体比の第２の測定を実施するステップと、第２の測定の値が、呼気検査の臨床的に有意な結果が下されるのに充分な、第１の測定の値からの偏差を示したときにこれを見極めるステップとから成り、充分な偏差のレベルが、呼気検査中に変動することが可能である呼気検査法が提供される。被検者の上述の少なくとも第１の呼気試料の同位体比の第１の測定値は、ベースライン測定値であってよい。さらに、上述の充分な偏差のレベルは、被検者が同定基質を摂取してからの経過時間の関数、または、試料のうちの少なくとも１つの生理学的な分析結果の関数、または、呼気検査で得られた結果の性質の関数であってよい。結果のこのような性質は、呼気検査における結果の広がりの標準偏差の関数、または、結果に存在するノイズレベルの関数、または結果に存在する機器のドリフトの関数であることが好ましい。
【００２４】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、上述の方法において、充分な偏差のレベルが、上閾値と下閾値との間の値の範囲を占めてよく、これらの上閾値と下閾値とは、検査が進行するに従って収束することもできる。
【００２５】
上述のいずれの実施態様においても、被検者の少なくとも第１の呼気試料の同位体比の第１の測定は、口腔活性が顕著に沈静化した後でのみ行われる。
【００２６】
また、本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、被検者における臨床的に有意な状態の存在を見極めるための呼気検査法において、口腔活性の有効な停止後、被検者から吐き出された呼気から成る複数の試料中の同位体比の、ベースラインからの変化の測定を行うステップと、測定値の時間との関数プロットに近似する多項式を見極めるステップと、この多項式から測定値の重み付け標準偏差を算出し、この際に予め規定された量よりも多くベースラインを上回る測定値に対しては、測定値の予め決められた端数部分が取り込まれ、これに対して予め規定された量よりも多くはベースラインを上回っていない測定値に対しては、測定値全体が取り込まれるステップと、さらに最後に、重み付けされた標準偏差が予め規定されたレベルを超えるか否かを見極めるステップとから成る呼気検査法が提供される。
【００２７】
また、本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、呼気検査法において、被検者の少なくとも第1の呼気試料の同位体比の測定を実施するステップと、測定の値が、呼気検査の臨床的に有意な結果が下されるのに充分な、ベースライン測定値からの偏差を示したときにこれを見極めるステップとから成り、偏差が、不確実な上下の閾値帯域から成り、帯域の広さが、呼気検査の経過時間、結果の生理学的な広がりの標準偏差、同位体比の生理学的変化の動的特性、呼気検査で測定された時点の数、呼気検査中に存在する環境条件、および、呼気検査を実行する機器のノイズおよび／またはドリフトのレベルから成る群から選択されたパラメータのうちの少なくとも１つに関連する呼気検査法が提供される。
【００２８】
また、本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、呼気検査の信頼性を見極める方法において、呼気検査から結果を取得するステップと、機器のノイズおよび／またはドリフトのレベル、結果の生理学的な広がりの標準偏差、同位体比の生理学的変化の動的特性、および、標識基質を摂取してからの経過時間から成る群から選択された基準のうちの少なくとも１つを組み合わせることにより、信頼性パラメータを定義付けするステップと、予め規定された信頼性基準に従って呼気検査の結果を評価するために、信頼性パラメータを使用するステップとから成る方法が提供される。信頼性パラメータは、検査をいつ終了すべきかを見極めるために使用されてもよい。
【００２９】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、外部から供給される較正手段を必要とすることなしに呼気検査機器を較正する方法において、複数の被検者の試料中の気体成分の同位体比を連続的に測定するステップと、試料中の気体成分の同位体比と、気体成分の濃度との相関関係を求めるステップとから成る方法が提供される。このような較正方法にはオペレータの関与も、能動的な被検者の関与も必要とならない。
【００３０】
また、本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、外部から供給される較正手段を必要とすることなしに呼気検査機器を較正する方法において、複数の被検者の試料中の気体成分の同位体比を実質的に連続的に測定するステップと、気体成分の同位体比と、呼気検査時に存在する環境条件との相関関係を求めるステップとから成る方法が提供される。
【００３１】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、複数の被検者の呼気試料で得られた、試料中で測定された特定の気体成分の同位体比においていかなる有意の変化も示さない結果を分析し、これにより同位体比と、試料中の気体成分の濃度との間の相関関係を求めることにより、呼気検査機器を較正する方法が提供される。
【００３２】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、１被検者から捕集された複数の呼気試料で得られた結果を分析し、これにより試料中で測定された特定気体成分の同位体比と、試料中の気体成分の濃度との間の相関関係を求めることにより、呼気検査機器を較正する方法が提供される。
【００３３】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、呼気検査機器を較正する、次のような方法において、（ａ）特定気体成分を含有する呼気試料を捕集するステップと、（ｂ）試料中の特定気体成分の濃度を測定するステップと、（ｃ）試料中の特定気体成分の同位体比を見極めるステップと、（ｄ）特定気体成分の濃度が変化するように、試料を希薄化するステップと、（ｅ）同位体比を再び見極めるステップと、（ｆ）ステップ（ｄ）〜（ｆ）を繰り返すことにより、種々異なる多数の濃度の試料の測定値を得るステップと、（ｇ）種々異なる濃度の試料の、同位体比と濃度との相関関係を求めるステップと、（ｈ）見出されたいかなる相関関係をも低減するように、呼気検査機器の較正を調節するステップとから成る方法が提供される。
【００３４】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、気体試料の第１の成分と第２の成分との間の同位体比を見極めるために気体分析器の較正の変化を補正する方法において、光透過測定によって、第１の成分の濃度を測定するステップと、成分相互間の予め規定された比を想定することにより、第１の成分の測定濃度から、第２の成分の濃度を算出するステップと、第２の成分で行われた透過測定を補正することにより、この透過測定値から導き出された濃度を、第１の成分の測定濃度から前のステップで算出された濃度に実質的に等しくするステップとから成る方法が提供される。気体試料の成分は同位体成分であることが好ましい。
【００３５】
また、本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、不正確な較正の影響から生じた呼気検査の結果を遡及的に補正する方法において、呼気試料中の気体成分の測定された同位体比と濃度との間の相関関係の存在を見極めるために、上述の方法のうちの１つに従って較正手順を実施するステップと、相関関係を排除するために、その気体の吸収曲線の補正されたパラメータによって、機器の較正を補正するステップと、補正されたパラメータを有する吸収曲線を使用して、前の呼気検査のデータを再算出するステップとから成る方法が提供される。
【００３６】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、呼気検査機器で入力呼気波形を測定するのに有効なカプノグラフ・プローブを較正する方法において、測定されたカプノグラフ波形に従って、捕集された蓄積呼気の統合的な濃度を評価するステップと、呼気検査機器の気体分析器内で、蓄積呼気の試料の濃度を測定するステップと、カプノグラフ・プローブが、気体分析器によって測定された濃度と同一濃度を提供するように、カプノグラフ・プローブの較正を補正するステップとから成る方法が提供される。
【００３７】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、呼気検査機器が提供される。この呼気検査機器は、被検者から吐き出された呼気試料中の気体の同位体比の変化を事実上連続的にモニターし、検査の目下の結果に従って、検査が臨床的に有意な結論を有することを見極める。この呼気検査機器は、呼気検査の臨床的に有意な結果が見極められたことを示すために、可視信号または可聴信号のような信号を供給することが好ましい。
【００３８】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、上述の呼気検査機器は、検査の結論が、背景条件の結果として被検者に発生する動的な生理学的影響とは実質的に無関係であるようになっていてよい。これらの背景条件は、薬物療法による治療の結果であるか、または呼気検査の実施に先立つ食物摂取の結果であってよい。その結果、上述の呼気検査機器を使用すると、被検者による検査前の断食の必要性を排除することができる。
【００３９】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、この呼気検査機器を使用すると、胃腸薬物療法で治療を受けた被検者の検査の結論が、同位体比の変化を実質的に連続的にモニターしない相応の呼気検査を用いるよりも、より信頼性高くまたはより迅速に、または、より信頼性高くかつより迅速に得られる。
【００４０】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、同位体比が予め決められた閾値レベルを明白には超えない場合にも、検査の目下の結果が、陽性結果を見極めるのを可能にするか、または、同位体比が予め決められた閾値レベルを超える場合にも、検査の目下の結果が、陰性結果を見極めるのを可能にする。
【００４１】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、特定の呼気検査に正しい同位体標識物質キットが使用されているか否かを見極める方法において、呼気検査に即時短期効果をもたらすように選択されたマーカー素子を物質に添加するステップと、マーカー素子のための検出器から成る呼気検査機器を提供するステップとから成る方法が提供される。さらに、呼気検査機器は、呼気検査機器がまた権限付与機構から成り、権限付与機構が、マーカー素子の検出後にだけ、呼気検査試料の結果の分析を実施することを機器に許すようになっていてもよい。
【００４２】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、口腔活性の影響が呼気検査実施中に沈静化したときにこれを見極める方法において、呼気検査中に当該生理学的影響を検出するのに必要となる特性時間を見極めるステップと、同位体標識基質の摂取に続いて被検者から捕集された呼気試料中の同位体比の変化をモニターするステップと、特性時間よりも短い時間内に、同位体比に発生した所定の最小閾値レベルを超える有意なピークの存在を検出するステップとから成る方法が提供される。
【００４３】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、同位体標識基質の摂取前に被検者から吐き出された呼気中の気体成分の同位体比のベースライン・レベルを見極める、呼気検査手順における方法において、第１のベースライン点の測定を実施するステップと、測定した値の信頼性を評価するステップと、第１のベースライン点の測定値の信頼性が不十分であると見極められた場合に、少なくとも１つの付加的なベースライン点の第２の測定を実施するステップとから成る方法が提供される。
【００４４】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、同位体標識基質の摂取前に被検者から吐き出された呼気中の気体成分の同位体比のベースライン・レベルを見極める、呼気検査手順における方法において、少なくとも第１および第２のベースライン点を測定するステップから成る方法が提供される。好ましくは、少なくとも２つのベースライン点のうちの最初の２つが、互いの予め決められた範囲内にある場合に、２つの点の平均がベースライン値として使用される。あるいは、かつ好ましくは、少なくとも２つのベースライン点のうちの最初の２つが、互いの予め決められた範囲内にない場合に、第３のベースライン点が測定される。さらに、少なくとも２つのベースライン点のうちの最初の２つが、互いの予め決められた範囲内にない場合に、第３のベースライン点からより隔たった点が廃棄される。
【００４５】
さらに、本発明の別の好ましい実施態様によれば、異なる時点で捕集された、少なくとも第１、第２および第３の、複数の気体試料の同位体比の変化を見極める方法において、同位体比の変化が、第１の試料に関連して、また第３の試料に関連して第２の試料の同位体比を測定することにより見極められる方法が提供される。
【００４６】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、一連の少なくとも３つの気体試料中で測定された同位体比に及ぼす、気体分析器の動作条件の変化の影響を低減する方法において、影響の低減が、少なくとも１つの試料の同位体比を、この少なくとも１つの試料の前に捕集された試料と、この少なくとも１つの試料の後で捕集された試料とに関連して測定することにより行われる方法が提供される。
【００４７】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、第１および第２の気体試料相互間の同位体比の変化を見極める方法が提供される。この方法は、第１の試料の同位体比を測定するステップと、第２の試料の前記同位体比を測定するステップと、同位体比相互間の差を見極めるステップと、この差を、比のうちの一方の比で割り算するステップと、この変化を、前の第１および第２の試料の間で見極められた前回の変化に加算するステップとから成る。
【００４８】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、異なる時点で捕集された、少なくとも第１、第２および第３の、複数の気体試料の同位体比の変化を見極める方法において、同位体比の変化が、第１の試料に関連して、また第３の試料に関連して第２の試料の同位体比を測定することにより見極められ、同位体比の変化のそれぞれが、上述の方法によって見極められる。
【００４９】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、第１および第２の気体試料相互間の同位体比の変化を見極める方法において、（ａ）第１の試料の同位体比を測定するステップと、（ｂ）基準試料の同位体比を測定するステップと、（ｃ）第１の２つの同位体比相互間の第１の差を算出するステップと、（ｄ）第２の試料の同位体比を測定するステップと、基準試料の同位体比を再測定するステップと、第２の２つの同位体比相互間の第２の差を算出するステップと、（ｇ）第１および第２の差のうちの一方を他方から引き算するステップとから成る方法が提供される。
【００５０】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、第１および第２の気体試料相互間の同位体比の変化を見極める方法において、（ａ）第１の試料の同位体比を測定するステップと、（ｂ）基準試料の第１の同位体比を測定するステップと、（ｃ）第１の試料の同位体比と、基準試料の第１の同位体比との間の第１の差を算出するステップと、（ｄ）基準試料の第１の同位体比に対して第１の差を基準化するステップと、（ｅ）第２の試料の同位体比を測定するステップと、（ｆ）基準試料の第２の同位体比を測定するステップと、（ｇ）第２の試料の同位体比と、基準試料の第２の同位体比との間の第２の差を算出するステップと、（ｈ）基準試料の第２の同位体比に対して第２の差を基準化するステップと、（ｉ）基準化された差のうちの一方を他方から引き算することにより、同位体比の変化を見極めるステップとから成る方法が提供される。
【００５１】
本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、被検者の複数の呼気試料中の同位体比の変化を、呼気検査で見極める方法において、（ａ）呼気の基準試料を捕集するステップと、（ｂ）複数の呼気試料のうちの第１の呼気試料の同位体比を、基準呼気試料の同位体比と比較することにより見極めるステップと、（ｃ）複数の呼気試料のうちの第２の呼気試料の同位体比を、基準呼気試料の同位体比と比較することにより見極めるステップと、（ｄ）複数の呼気試料のうちの第１の呼気試料と第２の呼気試料との間の、見極められた同位体比の変化を算出するステップとから成る方法が提供される。
【００５２】
本明細書および特許請求の範囲で全体的に使用した「較正チェック」という用語は、呼気テスターによって測定された同位体比の絶対較正の測定を意味する。この絶対較正の測定は、外部に供給された容器から機器に入力された既知の同位体濃度または同位体比を有する較正チェック気体を使用することにより、ゼロ・ベースライン・レベルを参照して行われる。
【００５３】
「システム・チェック」という用語は本明細書および特許請求の範囲を通して、測定システムの多方面での正確な機能を見極めるための方法を説明するために、通常用いられる。この機能の一例としては、気体分析器の一次的な較正が挙げられるが、そればかりでなく、放射源の安定性、入力カプノグラフ較正、気体取り扱いシステム、蓄積された呼気試料を捕集して希薄化するための中間チャンバ・システム、および検出器動作のような機能も挙げられる。
【００５４】
較正チェックはシステム・チェックの一部なので、論議の関係で、これらの用語を重複して使用した箇所もある。機器の「較正」という用語は他面において、本明細書および特許請求の範囲では、赤外線吸収測定に用いられる吸収曲線のパラメータを補正することにより、これらのパラメータがドリフトまたは機器内で発生する、環境により引き起こされた変化を補償するプロセスを説明するために通常用いられる。この用語によれば、本出願で用いた較正手順は較正チェック手順とは異なり、既知の同位体濃度または同位体比を有する、外部から供給された気体を利用するのではなく、典型的には、呼気テスターによって実施された実際の測定で得られた結果内部の不一致をチェックすることに関連する。明らかにされた通常の不一致は、同位体比の測定値と気体濃度との不正当な相関関係である。これについては、後で詳しく説明する。
【００５５】
図面と関連付けた以下の詳細な説明から、本発明をより完全に理解し評価することができる。
【００５６】
好ましい実施例の詳細な説明
呼気検査装置全体の構造および機能
従来技術の呼気検査機器の部品を示す概略図である図１および図２を参照する。このタイプの機器には、本発明の種々の実施例の方法および装置の多くを組み込むことができる。これらの図面は、本出願の背景技術の項で述べた国際公開第９９／１４５７６号（WO99/14576）パンフレットから採用している。図１および図２は、本発明の或る観点を例示して明白にするためだけに提示しており、図１および図２に示すタイプの呼気テスターにおける用途に、本発明の方法および装置が限定されると解釈すべきではない。図１および図２に示す呼気テスターの構成部品および機能を、13ＣＯ2呼気検査の実施に際しての使用に関して説明する。
【００５７】
呼気テスターの構成部品の概略的なブロック・ダイヤグラムである図１を参照すると、この呼気テスターは、呼気試料を蓄積して取り扱うことによりこれらを分析のための所望の濃度にするための中間チャンバ装置を組み込んである。呼気検査を受ける被検者１は呼吸し、鼻腔または口腔カニューレ内２に息を吹き込む。呼気試料が呼気センサモジュール３内に入力される。この呼気センサモジュールは入力カプノグラフ・プローブであり、このプローブの機能は、個々の試料呼気の波形をモニターし、分析の際に各呼気のどの部分を蓄積し、どの部分を廃棄するかを見極める。センサとソレノイド弁とから成る装置を有する中間チャンバ気体処理装置４は、試料呼気の部分を試料蓄積チャンバ５内に導入するか、または不要な場合には室内に導出するように運転可能である。充分な気体が所望の濃度で捕集されるとすぐに、試料気体は気体中の同位体濃度の測定のために、蓄積チャンバ５から、ＮＤＩＲ分子相関分光測定セル６に移される。コンピュータに基づく制御システムは、吸収測定の結果を受信してこれを処理し、試料の同位体比を算出し、さらに一般には中間チャンバ装置の完全な運転を制御する。
【００５８】
図１に示す呼気テスターに使用されるタイプの従来技術のＮＤＩＲ分子相関分光計を斜視図で示す図２を参照する。分析チャンバはアルミニウム・ブロック１０内に組み込まれている。同位体分析毎に２つのチャンバ、つまり１つの試料チャンバと１つの基準チャンバとが使用される。分析器ブロック１０の端板１２内に見える端部を有する、13ＣＯ2のための少数同位体チャンバ１１は、多数同位体12ＣＯ2のチャンバ１３よりも著しく長い。測定を試料チャネルと基準チャネルとの間で切り換えるのには、薄いシャッター１４が使用される。図２に示す分光計の実施例の場合、４つの全てのチャネルからの出力ビームがライト・コーン１５によって単独の検出器１６に向けられるように、同位体特異源１５と吸収チャンバ１１，１３とが案内されている。
【００５９】
自己診断および較正
１．  自己診断
機器は継続的には技術者が居ないケア時点環境で作動するようになっているので、機器はそれが良好な作動状態にあるかどうか、また使用可能であるかどうかを明らかにする良好な自己診断能力を有していなければならない。診断システムの機能に関連して、次のような５つの主なレベルの機能、つまり２つのレベルの診断機能と、３つのレベルの一連の作用または補正作用とがある：
（ａ）  ノイズレベル、ドリフト、無関係な結果の相関関係などのような、機器動作の機能パラメータの履歴データベースの蓄積
（ｂ）  問題の存在の認識およびその重大さの評価。機器仕様の限界を超えたパラメータに基づき、または、その機器の過去の性能と比較した場合のシステム上の変化に基づき、問題が識別される。
問題の存在がレベル（ｂ）で確立されると、この問題はレベル（ｃ）〜（ｅ）に従って処理される。達したレベルは、明らかにされた問題の重大さと、実施される測定に対する影響とに関連する。レベルは重大さが増す順で示すと次の通りとなる：
（ｃ）  行われている測定に対する補正の自動的な適用
（ｄ）  機器のメンテナンスまたは較正が必要であることの警報出力
（ｅ）  機器の完全な機能不能化
【００６０】
これらのレベルのそれぞれの異なる機能上の意義の一例として、測定値に含まれるノイズの影響を用いて上記５つのレベルのそれぞれの結果を示す。
（ａ）  測定値がコンスタントにモニターされ、過去に遡る特定期間の結果がデータベースに保存される。実際測定値のばらつきに関して、またランプまたは検出器ノイズのような機器の種々の運転パラメータに関して、ノイズレベル結果が記録される。
（ｂ）  ノイズレベルが基準からの逸脱、または過去の挙動からの逸脱に関してチェックされる。ランダム・ノイズが所定の臨界レベルを下回る場合、診断法はそのノイズを、正確な測定の達成を妨げるほど充分に問題を孕んでいるものとは見なさない。他面において過度の相関ノイズは、後で機器較正の項で論議するように、常に再較正モードの一方または他方に機器を導く。
【００６１】
実施されている測定のタイプに応じて、何が臨界ノイズレベルを構成するかが識別される。患者の健康状態を明確に臨床的に表して、強陽性または強陰性の結果を示す測定は、閾値レベルに極めて近い結果を与える測定よりも、高いレベルのランダム・ノイズを許容することができる。閾値レベルに近い結果に関しては、ノイズを有する信号は、誤った陽性結果または誤った陰性結果をもたらすおそれがあり、従って、より低い臨界ノイズレベルが必要となる。こうして、呼気検査測定の信頼性高さは、呼気検査自体が行われている間に置かれている条件との関連において見極められる。
【００６２】
機器診断システムは測定信頼性パラメータを出力するように構成可能であることが好ましい。この測定信頼性パラメータは、上述のような測定信頼性に影響を与える運転パラメータのうちの多くまたは全ての組み合わせである。この測定信頼性パラメータは例えば、呼気検査測定結果の閾値に対する近接状態と、測定中に直面したノイズレベルと、および結果自体のレベルとの予め決められた組み合わせであってもよい。こうして測定信頼性パラメータはその働きにより、過度に高いノイズレベルを構成するのは何かを定義付けし、このような定義付けは、その定義付けが行われている時に得られつつある結果に従って、行われる。
【００６３】
このようなパラメータは、その特定の検査結果にはどのような信頼レベルが帰属するかに関する付加的な情報を医師に与えるために、検査結果と共に出力可能であることも好ましい。
【００６４】
なお、本明細書全体を通して、「陽性」および「陰性」という用語はそれぞれ、患者が高ＤｏＢ（デルタ・オーバー・ベースライン）同位体比、または非高ＤｏＢ同位体比を示すことを意味するときに使用する。もちろん、高ＤｏＢが正常な健康状態を示すかまたはその逆を示すかは、行われている特定の検査に依る。例えばＨ．ピロリのための呼気検査の場合、高ＤｏＢが細菌の存在と関連することがある。これに対して、例えば肝臓機能のための呼気検査の場合、低い状態にあるＤｏＢが肝臓の疾患状態を示すことがある。
（ｃ）  ノイズレベルが高いが、しかし有意な測定値が得られるほどは高くない場合、診断システムはその測定に補償手順を適用することが好ましい。一般に適用される補償手順は例えば、気体分析器において目下分析を受けている試料の平均測定時間を増大することにより達成される。
【００６５】
機器的または生理学的な検査結果における過度のノイズに対する別の補償手順は、陽性結果の定義付けのための閾値レベルの帯域幅を、本明細書中に後でさらに詳しく論議するように低レベルに関連させることにより行われる。このような補償手順は、機器によって出力された測定信頼性パラメータに直接影響を与える。
【００６６】
過度のノイズに対するさらに別の補償手順は、検査を終了させるための基準を用いる。検査の結論に関する確定判断がノイズの変動によって隠されてしまうようなノイズレベルの場合、ノイズレベルを上回るより確定的な結果を得るために、検査を延長するという判断が下されることが好ましい。
（ｄ）  このレベルの警告は、レベル（ｃ）の状況に直面するとすぐに、または、より高いノイズ重大性レベルで、機器内の補償機構が許容可能な測定を良好な信頼性レベルで実現することに成功したかどうかに応じて作動させられることが好ましい。このレベルでは、診断システムによって出力が行われて、ノイズ源を見極め、排除できるように機器のメンテナンスまたは較正が必要であることをユーザに警告することが好ましい。
（ｅ）  ノイズレベルが過度になり、補償手順が正確な測定を達成できない場合、レベル（ｅ）の状態に達する。このような段階では、診断システムは機器を機能不能にすることが好ましい。それというのも、この場合、誤った結果を発生させるおそれがあるからである。
【００６７】
２．  装置のチェック
呼気テスターは、本発明のより好ましい実施例によれば、較正用気体の供給試料で擬似呼気検査を行うことにより、主要な装置機能の全ての個別のチェックを実施することができる。具体的には、機器の較正状態がチェックされる。このようなチェックは、本願と共に継続中のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＩＬ００／００３３８号「気体分析器較正チェック装置(Gas Analyzer Calibration Checking Device)」明細書（その出願人のうちの数名が本発明の出願人と同じであり、国際公開第００／７４５５３号（WO00/74553）パンフレットで公開されている）に記載されたように、数多くの方法で好適に実施することができる。上記明細書の全体を参考のため本明細書中に引用する。試料は、例えば較正用シリンダ内に供給された気体混合物から成る物理的に別個の２つの試料であってよい。それぞれの気体混合物は既知の総ＣＯ2濃度と、既知の13ＣＯ2／12ＣＯ2同位体比とを有している。２つの別個の較正チェック用気体を使用することにより、機器の絶対ゲインに関する情報が提供され、これにより２つの吸収曲線の位置が知られる。このような情報は次いで、13ＣＯ2吸収曲線の真の位置を確認するのに用いることができる。この13ＣＯ2吸収曲線は、以下に説明する機器較正手順においては、一定であると推定される。
【００６８】
あるいはかつ好ましくは、既知の気体混合物を有する単独気体が使用され、それぞれが異なる濃度を有する別個の試料を発生させるのに、機器の中間チャンバが使用されてもよい。未知の性質を有する気体が使用されてもよくて、機器の中間チャンバが別個の試料を発生させるのに使用され、それぞれの試料は同一の同位体比と、異なる濃度とを有している。
【００６９】
既知の、または固定的な同位体比を有する外部の気体源を分析することにより較正状態をチェックするのとは別の実施例として、１つの気体試料から異なる同位体比を有する擬似呼気試料を発生させる呼気シミュレータ装置を使用することにより、擬似呼気検査較正チェックを好適に達成することもできる。上述の国際公開第００／７４５５３号（WO00/74553）パンフレットには、適切な呼気シミュレータ装置が記載されている。擬似呼気試料のパラメータは、実際の呼気検査の通常の運転中に直面するパラメータ、例えば流量、「呼吸」速度、ＣＯ2百分率、および13ＣＯ2／12ＣＯ2比と同様である。
【００７０】
チェックは機器較正、ハードウェア、ソフトウェア、空気圧特性および機械特性について行われることが好ましい。各装置のチェックには２つのレベル、すなわち検証および補正が関連していてよい。前者は装置が指定されたように機能していることを確認し、後者は診断システムの出力結果に従って読み取りを補正する。あるいはかつ好ましくは、装置チェック手順が較正の必要を識別する場合には、後で較正を行うことができる。
【００７１】
さらに、オンライン診断の補助のために、または日常のサービスチェックおよびメンテナンスのために周期的に、中央サービス・センターとインターネット接続して、チェックが行われることが好ましい。
【００７２】
２．１  処理システムの自己チェック
本発明の別の好ましい実施例によれば、装置は自己チェック機能を組み込んでいる。この自己チェック機能はウォッチドッグ・モードで、処理ソフトウェアおよび処理ハードウェアの正しい運転を保証する。このような機能は、主要機器のソフトウェアとは別個の関連ソフトウェアを有する二次マイクロプロセッサから成ることが好ましい。メイン・システム・マイクロプロセッサは規則的なインターバルで、所定の合成出力シーケンスを発生させる。二次マイクロプロセッサがこのシーケンスを分析し、所定の形から逸脱したものが検出された場合には、ウォッチドッグ・システムが警告を発し、メイン・プロセッサを閉鎖する。次いでＰＣが二次プロセッサの制御下で再起動させられ、機能不良の理由が調査される。
【００７３】
２．２  ハードウェアの自己チェック
完全な状態の機器は、そのハードウェアの自己チェックを実施するのが好ましく、ソフトウェアはハードウェアを作動させることに直接的に関与する。これらのチェックのうちのいくつかは、既知の装入量の気体を基準チャンバおよび吸収チャンバ内で使用することを必要とする。他のチェックは、行われている特定の測定とは無関係に作動するハードウェアの構成部品の機能に対するものであり、従って較正用気体試料の存在は必要とならない。
【００７４】
装置の運転を特徴付けするには、約６０個のパラメータが使用されることが好ましい。これらのパラメータのうちのいくつかは、リアルタイム診断機能として、装置の運転中、連続的にモニターされる。これらのパラメータのほとんどは、検査相互間でのみ、または、スタンバイ・モードから準備完了モードに機器が切り換わったときにモニターされる。約６０個のパラメータのうち１６個は臨界パラメータとして定義付けされることが好ましく、予め決められた許容値から逸脱したものは、システムの使用中に障害となる。臨界パラメータの中には次のようなものがある。
（ａ）  時間との関連における光源安定性
（ｂ）  基準セルの吸収チェック
（ｃ）  基準チャネルと試料チャネルとの間のシャッター作動
（ｄ）  入力カプノグラフ作動
（ｅ）  中間チャンバ作動−空気圧装置および電子装置
（ｆ）  得られたδ値の実行可能性チェック（例えば負の値、または後に続く呼気の間に大きな変化を有する値が、臨界パラメータ・フラグを作動させる。）これらのパラメータが関連するシステムの構成部品は図１および図２に、さらに詳細には国際公開第９９／１４５７６号パンフレットに示されている。このパンプレットから、図１および図２は採用されたものである。
【００７５】
臨界パラメータの使用を例示するために、光源安定性に関する検査をより詳細に説明する。最初のスイッチ・オン時に、ランプ強度Ｉが、ランプから検出器に光ファイバによって伝達されるのに伴って、基準チャネル内でモニターされ、これにより、ウォームアップ時のランプ安定性が見極められる。強度の時間差分ｄＩ／ｄｔが予め決められたレベルを下回ると、ランプは安定性があると考えられ、機器制御装置に実行可信号（enable signal）が出力される。所望の安定性レベルに達しない場合には、機器は予め決められた時間にわたって、安定性が達成されるのを待つ。この時間の経過後、ランプのメンテナンスの要求が表示され、機器は作動することができない。同様に、動作中、ｄＩ／ｄｔが予め決められたレベルを上回ると、機能不能化信号（disable signal）が機器に与えられる。
【００７６】
３．  システムの較正
本発明の別の好ましい実施例によれば、呼気検査機器は４つのレベルの較正を行うことができる。これらの較正の作用により、同位体比の測定された差が絶対レベルで正確であることが保証される。このような較正手順は、光透過率を気体濃度に換算するために気体分析器で使用される吸収曲線パラメータを修正することにより行われる。このようにして、較正手順は環境の変化によるものであれ、機器の構成部品の変化によるものであれ、吸収曲線に生じるドリフトに対して補償を行う。これらの吸収曲線の変化は、このような呼気テスター機器における不正確な較正の最も一般的な原因である。これらの較正手順はソフトウェア・レベルで、一連の光吸収測定値を同位体比の差に換算することに関するルーティン内で行われる。この点に関して、これらの較正手順は、広範囲にわたって上述した較正チェック手順とは区別することができる。較正チェック手順は、既知の同位体比を有する気体を使用することにより、測定された同位体比の絶対精度をチェックするものである。
【００７７】
較正の４つの好ましいレベルは次の通りである：
３．１  ソフト較正
３．２  自己較正
３．３  患者較正
３．４  サービス較正
これらの手順の最初の３つはオペレータまたは患者の介在を伴わず、要求されることなしに自動的かつ連続的に行われる。これらの検査手順の最初の３つと、サービス較正手順の１つの実施例とは、あらゆる先行技術の気体分析器較正手順とは異なる。先行技術において較正手順は被検者自身の呼気を使用することにより、較正が必要か否かを見極めると共に、再較正手順自体を行う。オペレータまたは看護師によって提供された呼気の試料バッグが較正気体試料として使用される手順が知られているが、しかしこのような試料は、外部から供給された未知の較正用気体と同様であり、もちろんオペレータの手ほどきや介在を必要とする。
【００７８】
さらに、これらの較正手順のうちの第１の手順は、継続するプロセスであり、バックグラウンドで連続的に働く。その結果、あらゆる外部較正を用いて可能になるよりも良好に機器較正における動向を識別することができる。このような外部較正は、機器内に一時的変化または異常事象が発生した瞬間に偶然に当たるかもしれない特定の時点で実施される手順を当てにする。
【００７９】
サービス較正手順の第２の好ましい実施例は確かにその較正手順のために、外部から供給された気体試料を利用する。上述の較正手順のうち、ソフト較正を除く全ては、同一の同位体比を有する気体試料に由来する、異なるＣＯ2濃度の気体試料中で測定された各同位体比相互間の関係の測定に基づいている。
【００８０】
３．１  ソフト較正
この好ましい較正法はソフトウェアに基づいており、システムのバックグラウンドで連続的に働く。しかもこの場合、患者やオペレータの干渉または関与を必要としない。このような手順は、ベースラインに近い結果を有する被検者から得られた呼気試料分析結果を連続的にモニターすることが好ましい。例えばＨ．ピロリ呼気検査の場合、このことは陰性と判った被検者を意味する。好ましい実施例によれば、システム・ソフトウェアは、過去２〜３日に行われた呼気検査に対して陰性応答を示した患者全ての結果をモニターする。この検査に用いられた測定点は、同位体標識基質の摂取前に行われたベースライン測定に際して得られた測定点、および、標識基質と口腔内に存在する細菌との起こり得る相互作用から生じるあらゆる口腔活性の停止後に得られた測定点である。
【００８１】
これらの陰性患者のそれぞれが呼気試料を提供する。呼気試料はそれぞれ一般に、やや異なるランダムなレベルのＣＯ2濃度を有しているので、各吸収測定は吸収曲線上の僅かに異なる点で行われる。２．３％〜２．７％のＣＯ2濃度を有する呼気試料が用いられることが好ましく、これにより、吸収曲線の偏差が１つの点だけではなく、種々の値の範囲にわたってチェックされる。
【００８２】
このことは、通常の測定手順とは対照的である。通常の測定手順の場合、各検査における一定の濃度の使用は、機器較正状態に対する測定精度の鋭敏さを低減する重要な要素である。１つの検査において吸収測定の全てが１つの濃度レベルで行われる限り、同位体吸収曲線内のいかなるドリフトも一次的に測定値全体に均等に影響を与えるので、較正のいかなる不足も二次的な影響となる。吸収曲線の変化による、13ＣＯ2／12ＣＯ2の比の測定誤差は確かにあり得るが、しかし、この誤差は測定値全てに均等に現れるので、検出された比の変化に一次的に影響を及ぼすことはない。
【００８３】
ソフト較正手順の場合、単独の陰性患者から検査された試料は測定値のノイズ限界内で、異なる濃度を有しているにもかかわらず、同じ同位体比を有していなければならない。しかし測定された比が同一ではなく、しかし試料ＣＯ2濃度との相関関係を示す場合、このことは、正しく較正された値からの吸収曲線の変化の兆候である。「ソフト較正」法はこの場合、好ましくは吸収曲線の形状または位置に補正を加え、これにより機器を較正状態に戻す。この較正状態は、同位体比と濃度との間の相関関係の欠如によって示される。補正を行う方法は後で説明する。吸収曲線の形状の補正後、過去２〜３日において陰性であった患者の全てのデータが、濃度と同位体比との間の相関関係に関して再びチェックされ、これにより再較正手順が成功したことが確認される。この成功は、データ全てに関して集合相関レベル（aggregate correlation level）が低減することにより示される。この較正手順はバックグラウンドで連続的に行われるので、作動濃度範囲内での吸収曲線のシフトに対して、機器の一定の再較正状態を維持する。
【００８４】
特定患者に対するソフト較正手順に際して、異なる値で測定された同位体比との濃度との間に有意な相関関係が見出されない場合、システムは正確に較正されていると考えられ、吸収曲線パラメータに対する調節はその時点では行われない。
【００８５】
同位体比と濃度との相関関係に加えて、同位体比と、機器の較正に影響を与えるおそれのある他の関数との間の相関関係に関して調べるために、ソフト較正プロセスはプログラミング可能であることが好ましい。このような関数の中には、環境条件、例えば機器内に存在する温度がある。この温度は吸収曲線に顕著な影響を与える。
【００８６】
３．２  自己較正
この手段もまた、ソフト較正と同様にオペレータまたは患者の関与なしに自動的に行われる。しかしこの手順はソフト較正手順とは異なり、機器ハードウェアおよび処理ソフトウェアの双方を関与させることが好ましい。２つの条件が満たされるならば、この手順は呼気検査の終結時に開始するようにプログラミングされることが好ましい。この条件とは以下の２つである：
(i)  検査された患者が陰性結果を示したこと、および
(ii)  患者の肺胞呼気中の二酸化炭素の総百分率がかなり高く、好ましくは４％以上であること。
肺胞呼気だけを捕集することにより得られるであろう高いＣＯ2濃度、例えば３．５％濃度を有する単一の蓄積試料を提供するように、中間チャンバの動作が調節される。この試料は、同位体比に関して測定され、次いで中間チャンバ・システムによって希薄化されることにより低濃度、例えば３％、２％濃度を有する好ましくは２つの付加的な試料を提供する。これらの試料のそれぞれもまた、同位体比に関して測定される。
【００８７】
較正を評価するためのより多くの点を提供するために、自己較正手順は、患者の前回の呼気から採取された、吸収曲線の好ましい作動点の周囲で得られたデータ結果を使用することも好ましい。全部で５つの点、すなわち高濃度の単独の試料とその希薄化された誘導体とに由来する３つの点と、検査中に採取された、前回に陰性であった呼気に由来する２つの点とが使用されることが好ましい。試料濃度をこのように広げる目的は、吸収曲線の濃度範囲の出来る限り大きい部分をカバーすることである。
【００８８】
同位体比は５つの濃度のそれぞれでチェックされる。試料のそれぞれは同一の蓄積呼気試料に由来するか、または蓄積呼気試料の捕集時に近い時点に同じ陰性患者から採取された別の呼気に由来するので、測定された同位体比は同一であるはずである。いかなる相違も上述のような吸収曲線内のドリフトを示し、従って再較正手順は、同位体比と濃度とのこのような相関関係を排除するように開始される。
【００８９】
呼気検査の完了後、例えば次の患者が自分の検査の準備を完了しているときにこのような自己較正手順が行われるので、この自己較正手順は事実上、いかなる付加的な機器むだ時間をも必要としない。
【００９０】
３．３  患者較正
機器が連続的な使用状態にはない、または所定の期間にわたって使用されていない状況で、または、最初のシステム・チェックが即時の較正の必要性を検出する場合、システムは本発明のさらに好ましい実施例に従って、患者較正手順の実施を自動的に開始する。この手順の場合、標識基質の投与前の、患者の最初のいくつかの呼気が捕集され、中間チャンバによって希薄化されることにより、異なる濃度を有する多くの連続的な試料を提供する。これらの試料のそれぞれは、同一同位体比を有しているはずである。それというのもこれらは全て、同一の患者からベースライン・レベルで採取されるからである。次いで較正手順は、異なる濃度の試料から得られた比が全て本質的に同一になるまで、前述のように吸収曲線を調節する。再較正が必要であるか否かを見極めるための好ましい基準は、例えば、３％から１．５％へのＣＯ2濃度の変化に関して、同位体比が３δ未満（すなわち３０ｐｐｍ未満）だけ変化することである。
【００９１】
この手順は患者が呼気試料を提供しなければならない時間を長くするので、自己較正またはソフト較正手順よりも、患者の忍耐の点では望ましいものではないが、しかし、サンプリング時間が僅かに長くなることを除けば、この手順もまた、意識的な患者またはオペレートの関与を伴わない。
【００９２】
上述の３つの較正手順のうちのいずれを用いても、本発明の別の好ましい実施例によれば、新たに見出された較正データを使用して、過去に実施された検査結果を補正することが可能である。例えば検査結果が、測定された比と濃度との強い相関関係を示し、しかも較正算出手順が吸収曲線に補正を加える場合、このような補正は未来の測定のためにだけ利用可能なのではなく、過去の測定を補正することもできる。
【００９３】
或る検査の終結時に相関関係の欠如が明らかにされるが、しかし、この検査から利用可能なデータが完全な較正を行うには不十分な場合、または、この検査から利用可能な呼気が充分に完全な範囲をカバーしない場合には、システムは患者較正手順の実施を推奨して、この検査の結果の遡及的な算出を行うのに充分に正確なデータを蓄積する。この好ましい実施例によれば、患者は自分の検査の終結時にさらに若干の呼気を与えるだけでよく、次いで解放される。
【００９４】
３．４  サービスまたはオペレータ較正
これは患者較正手順と同様である。ただし例外は、較正を実施する必要性が明らかとなったとき、またはその必要性が外因、例えば続いて行われるサービスによって命令されるか、または正確な状態で機器を維持するのに必要となる較正間最大時間の満了後に命令されたとき、技術者またはオペレータによってこの手順が開始されることである。この手順の場合、気体は、前述の方法により用いられるオペレータの呼気試料であるか、または、システムの較正チェックの項で上述した周期的なシステム較正チェックに含まれるような、較正用気体の外部コンテナから使用することができる。
【００９５】
３．５  較正補正法
気体分析器の物理的パラメータが変化させられて、吸収曲線が、機器が最後に較正されたときに存在した吸収曲線とは異なる場合に、再較正が必要とされることが望ましい。この吸収曲線の変化は、吸収セル透過率を、検出された気体濃度に相関させる機能が変化したことを意味する。このような状況では、吸収曲線に補正を加えて、これらの吸収曲線をその正しい形に戻すことにより、再較正が達成されることが好ましい。これにより、特定の検出された強度は所与の気体濃度と等価になる。再較正プロセスは、較正補正法と呼ばれる、本発明の別の好ましい実施例によって達成される。この較正補正法の段をここで説明する。先ず全ハードウェア関与較正、例えば自己較正、患者較正またはサービス較正について説明し、次にソフトウェアだけを用いる手順であるソフト較正について説明する。
【００９６】
３．５．１  規則的較正手順
本発明の別の好ましい実施例による較正手順の主なステップを概略的に示すフロー・ダイヤグラムである図３を参照する。手順のための入力データは、一連の12ＣＯ2透過率｛Ｔ12｝i４００と、一連の13ＣＯ2透過率｛Ｔ13｝i４０１である。これらは同一気体から成る種々異なる試料の測定値から既知であり、試料はそれぞれ異なる濃度Ｃ12を有している。これらの測定値の全ては同一気体試料に由来するので、全ての濃度に対する同位体比は一定のはずである。
【００９７】
Ｔ13の各値に関して、当量濃度Ｃ13の値は、ステップ４０２で示すように、所与のＣ13の吸収曲線Ｔ13＝Ｆ13（Ｃ13）に値Ｔ13を適合させることにより知られる。
【００９８】
ここで、使用するＣＯ2濃度の作動範囲内で、両同位体Ｔ（ｃ）に対応する吸収曲線は、フォーム：
Ｔ（ｃ）＝ｙ0  ＋  Ａ  ｅｘｐ（−ｃ／ｔ）
の単独の指数によって良好な精度で記述することができる。なお、Ｔ（ｃ）は濃度ｃとの関連における透過率であり、ｙ0、Ａおよびｔは吸収曲線を定義付けするパラメータである。
【００９９】
さらに、13ＣＯ2吸収曲線が12ＣＯ2吸収曲線よりも著しく安定的であること、および、そのパラメータｙ13、Ａ13およびｔ13が、環境条件の変化とは事実上無関係であると考えられることが経験的に見出される。従って、13ＣＯ2吸収曲線は固定関数と見なされる。
【０１００】
較正手順は以下のステップから成っていることが好ましい：
１．  ステップ４０２において、測定された｛Ｔ13｝i値を、既知の13ＣＯ2吸収曲線内に挿入することにより、一連の｛Ｃ13｝i値を得る。なおＣ13＝Ｆ-113（Ｔ13）である。
２．  次いでステップ４０４において、同位体比Ｒ、Ｃ12＝Ｃ13／Ｒを使用することにより、一連の未知の｛Ｃ12｝iを作成することができる。使用するＲの値を、自然の同位体比Ｒ＝（Ｃ13／Ｃ12）naturalによって、使用する較正プロセスの収束効率ロスなしに概算することができる。
３．  ステップ４０６において、｛Ｃ12｝iの新たに発生した値および｛Ｔ12｝iの初期値を、新しいパラメータｙ12、Ａ12およびｔ12を見極めるのに使用する。これらのパラメータはＣ12吸収曲線の目下の状態をより正確に特徴付けする。このことは最適合計算、例えば当業者に良く知られているような「平均平方誤差の最小値」によって行うことが好ましい。
４．  新しく発生した｛Ｃ12｝iの値を新しいＣ12吸収曲線内に挿入することにより、一連の補正透過率値｛Ｔ12c｝i４０８を得る。これらの補正透過率値を算出した方法から予想した通り、一定の同位体濃度比Ｒを必要に応じて得る。
５．  ステップ４１０において、初期入力透過率値｛Ｔ12｝iと新しい補正透過率値｛Ｔ12c｝iとの差を算出し、各濃度｛Ｃ12｝iに関して、基準化された誤差ΔＴ12＝（Ｔ12C−Ｔ12）／Ｔ12を得る。こうして一連のこれらの値｛ΔＴ12｝iを得る。
６．  ステップ４１２において、｛ΔＴ12｝iの新しい値と、｛Ｃ13｝iの既知の値とを用いて、最適合多項式ΔＴ12＝Ｐ（Ｃ13）を発生させる。多項式の次数は、入力データとして使用された濃度の数に関連し、典型的には３〜５の次数である。
【０１０１】
上記較正手順の結果、Ｃ12濃度を算出するための新しい吸収曲線が得られる。従ってこの多項式を使用すると、それぞれ新たに測定されたＴ12の値は、より正確な値に補正される。新しい補正関数ΔＴ12＝Ｐ（Ｃ13）はこれを導出した方法によって、濃度は種々異なるがしかし同位体比は同一の気体試料間で、ゼロ・デルタ値が得られることを保証する。
【０１０２】
較正手順の別の実施例によれば、簡略化された計算法を用いることができる。この計算法の場合、補正多項式Ｐ（Ｃ13）の値は、新しいＣ12吸着曲線を発生させる代わりに、13ＣＯ2吸収曲線から得られたＣ13の値を用いて、直接的に変化させられる。この方法によれば、図３のステップ４０６はバイパスされ、12ＣＯ2吸収曲線もまた、13ＣＯ2吸収曲線と同様に固定的であると想定される。しかし上述のように、全計算手順を用いる利点は、Ｃ12吸収曲線の変化が追従する場合、何が変化しているかというより明白な物理的実態を得ることができることである。
【０１０３】
３．５．２  ソフト較正手順
ソフト較正は、補正多項式関数ΔＴ12＝Ｐ（Ｃ13）だけが最適化されるという点で、全較正とは異なる。Ｃ13およびＣ12に対応する吸収曲線は触れられないままである。
【０１０４】
この好ましい手順は、標識基質の摂取前（ベースライン結果）またはあらゆる口腔活性の沈静化後に摂取された試料からの陰性結果を有する検査から、一連の履歴13ＣＯ2透過率｛Ｔ12｝iと履歴13ＣＯ2透過率｛Ｔ13｝iとを入力することを必要とする。透過率はこれらが得られた検査によってグループ分けされる。
【０１０５】
この手順は、上述の規則的較正に用いられるステップと同様の以下のステップを有している：
１．  目下のＣ13、Ｃ12吸収曲線と最新の既知の補正多項式とを用いて、入力透過率に対応するデルタおよび濃度を算出し、｛Ｃ13｝i濃度とデルタとを見極める。
２．  ｛Ｃ13｝iの値を関係Ｃ12＝Ｃ13／Ｒ内に挿入することにより一連の｛Ｃ12c｝iを作成する。Ｒは一定であり、自然の比に等しく設定することができる。
３．  ＣＯ12吸収曲線と｛Ｃ12｝iとを、一連の補正透過率値｛Ｔ  Ｃ12｝iを見出すのに用いる。なおＴ12c＝Ｆ12（Ｃ12c）である。これらの値は、一定のＲ比を得るのに必要な透過率である。
４．  入力透過率｛Ｔ12｝iと補正透過率｛Ｔ12c｝iとの基準化された一連の差｛ΔＴ12c｝iを作成する。この場合ΔＴ12＝（Ｔ12C−Ｔ12）／Ｔ12である。
５．  ｛ΔＴ12｝iおよび｛Ｃ13｝iを使用して、入力データとして使用した濃度の数に応じて、３〜５の次数を有する最適合多項式ΔＴ12＝Ｐ（Ｃ13）を作成する。
６．目下のＣ13およびＣ12の吸収曲線と、新しい補正多項式とを用いて、補正入力透過率に対して新しいデルタと新しい濃度とを見極め、これらの新しい濃度と新しいデルタとの間の相関関係を見極める。
７．  新しいＰ（Ｃ13）補正多項式を使用して、新しい濃度と新しいデルタとの相関関係が低減された場合に、古い多項式を新しい多項式に置き換える。
【０１０６】
ソフト較正手順が成功した場合、その結果はデルタと濃度との間のより低い値の相関関係として現れる。ソフト較正は連続的に行われ、得られた新しい陰性データセット毎にこれをデータベースに加えるので、較正サイクルを単一サイクルよりも多く、反復して行う必要がある。相関関係が低減する限りは、新しい補正多項式の使用は、ソフト較正が補正動作し、相関誤差が連続的に収束することを保証する。
【０１０７】
４．  入力カプノグラフ較正
機器作動全体の精度に関する上述の較正検査に加えて、本発明の別の好ましい実施例によれば、機器への入力時のカプノグラフ・プローブの較正に対する特定の検査も行われる。カプノグラフ・プローブは、入力呼気の波形を測定するので、捕集すべき、または却下すべき波形部分を正確に定義付けすることができる。カプノグラフは呼気テスターと同一高さの測定精度を有してはいないので、入力カプノグラフを較正するには、高精度の呼気検査測定の結果を用いる手順が利用される。
【０１０８】
システム入口に設けられたＣＯ2カプノグラフ・プローブは、ＣＯ2濃度の測定を可能にする。好ましくは、中間チャンバ・システムにより捕集された呼気波形部分全てのカプノグラフ測定濃度を積分することにより、充填プロセス終了時の蓄積試料の内容濃度が見積もられる。このような測定の精度は、作動条件に基づき変化したかもしれないカプノグラフの吸収曲線の形に関連する。この蓄積試料の内容濃度は、今や気体分析器試料チャンバ内で測定される。気体分析器試料チャンバでは、濃度が高精度測定される。次いでこの濃度は、ＣＯ2プローブ較正を補正することによって、システム内に存在する目下の環境条件に対応して、カプノグラフの吸収曲線を補正するのに用いられるので、見積もられたバッグ濃度は、測定濃度に等しくなる。
【０１０９】
患者の準備および検査手順
１．  患者の準備
呼気検査の適用に先立って、患者の病歴を聞き取るときに、医師は検査結果の妨げとなるおそれのある、患者の服用したあらゆる薬剤に関する詳細に留意することが賢明でありかつ習慣となっている。具体的には患者は、従来の方法によれば、抗生物質または他の治療薬を最近服用していたかどうかについて質問されるのが典型的である。それというのもこのような薬物は、行われる特定の呼気検査がどのようなものであるかに応じて、呼気検査結果に影響を及ぼすおそれがあるからである。従来技術のうちのいくつかに記載された呼気検査法は、基質摂取前に捕集された呼気試料の単独バッグと、基質摂取後の単独バッグとに基づく２つの測定点を使用するか、または最良の方法として、基質摂取前の１つの試料バッグと、基質摂取後の相異なる時点に捕集された２つの試料バッグとに基づく３つの測定点を使用する。これらの方法を用いる場合、誤った陰性結果をもたらすおそれを回避するために、抗生物質または他の特定の胃腸治療薬の服用を中止してから呼気検査を実施するまでの間に、何週間ものタイム・インターバルを置くことが推奨される。例えば上部消化管内でヘリコバクター・ピロリを検出するためのＬＡＲＡ（レーザアシスト比率分析器）の製造業者である、ニュージャージー・モリスプレーンズ在、Alimenterics Inc.によって与えられた操作上の推奨には、その呼気検査を実施する前の４週間以内に抗菌薬、オメプラゾール（プロトンポンプ阻害薬）およびビスマス製剤を服用した場合には、誤った陰性結果が出るおそれがあると示唆されている。
【０１１０】
このように薬物服用中断期間が推奨される理由は、細菌の抑制が同位体比を上昇させるメカニズムの原因となるため、患者が吐き出した呼気中に同位体標識成分が出現する生理学的動特性に、薬物が著しく影響を与え得ることにある。このような従来の方法によれば、この方法は、誤った診断結果、具体的には、反応レベルの低下によるまたは生理学的応答の動特性が遅延することによる誤った陰性結果を招くおそれがあり、これにより、このような薬物療法の特定時間内に行われた呼気検査の信頼性を疑問視する必要が生じる。
【０１１１】
本発明の方法の好ましい実施例によれば、複数の試料をオンラインで利用し、本明細書に記載した吐き出された呼気中の同位体比を事実上連続的なモニタリングすることは、１つまたは最大２つの不連続的な試料を標識基質の摂取に続いて測定する従来の方法とは異なり、患者の応答のほとんどの変化をより容易に検出することを可能にする。従って従来の方法とは異なり、本発明の好ましい方法によれば、患者が胃の不調の治療のためのＰＰＩ療法を目下受けている場合にも、またはＨ．ピロリ（Ｈ．ｐｙｌｏｒｉ）の侵入を根絶するために抗生物質やその他の治療を受けている場合にも、Ｈ．ピロリに対する呼気検査を許容可能な率の特定性および感度で実施することができる。最悪の場合でも、患者が検査直前の期間にこのような療法を受けていたという認識を医師が利用して、若干低い「信頼レベル」パラメータを結果に割り当てることができ、しかもその場合その有意性を実質的に変える必要はない。
【０１１２】
さらに、従来の呼気検査に従った推奨手順の多くによれば、患者は特定の食物摂取から生じる同位体比の変化の影響を排除するために、典型的には呼気検査前の数時間にわたって断食することを忠告される。例えばトウモロコシ分の多い食物は、他のものよりも高いベースラインの13ＣＯ2同位体比をもたらす。本発明によれば、呼気検査を実施するのに必要な時間が短いので、検査前に患者が断食せずに済むことが望ましい。それというのも、特定の食物摂取から生じる同位体比のいかなる変化も、Ｈ．ピロリ活性により呼気検査で測定された変化よりもかなり遅い速度で発生するのが典型的であるからである。このような利点は、事実上連続的に測定される同位体比の変化をモニターすることが本発明の場合可能であることにより強められる。従って上記利点は、患者の最新の食物摂取からの経過時間に関して不確実なために尿素に対する動的応答が異なる状態で生じ得ることの影響と相対するものである。さらに、食物摂取が結果として胃の内壁部分を覆い、これによりＨ．ピロリ活性が低減するという事実を指摘する証言がある。たとえこのような状況にあっても、本発明の場合には同位体比の変化を事実上連続的にモニターできることにより、同位体比のより難解な変化を検出することが可能になり、こうして従来の他の方法よりも高いレベルの測定信頼性が提供される。
【０１１３】
呼気検査実施中に典型的に生じる状況を示す図４Ａ〜図４Ｅを参照する。この状況に対しては、従来の不連続的な呼気試料の捕集方法および分析によれば、誤った陽性結果または陰性結果を与えるような誤った診断が下された。本発明の好ましい実施例による事実上連続的なサンプリング法および分析を用いることにより、これらの事例を正しく診断することができる。
【０１１４】
図４Ａでは、極めてゆっくりと、しかし単調に増加する同位体比のプロットが示されている。この種の応答は、例えば検査が食物摂取後あまりにもすぐに被検者に対して行われた時に生じ得る。いっぱいの胃から標識基質を吸収すると、その吸収速度は他の場合よりもかなり遅くなる。さらに胃の他の内容物からの著しい稀釈作用もある。従って、たとえ被検者が紛れもなく陽性であっても、その結果生じた同位体比は緩やかな上昇を呈する場合もある。同じ作用が、胃の吸収レベルが低い被検者、または、検査されている疾患または細菌の治療または根絶のための薬物療法を受けている被検者にも見られる。
【０１１５】
標識基質の摂取から所定の時間経過後に単一または最大２つの試料バッグを捕集する従来の方法によれば、これらの時点ｔ1、ｔ2において、同位体比は上側閾値レベルＴ／Ｈに達していない。この上側閾値レベルと交差すると、陽性結果を示していると見極められることになる。図から明らかなように、ｔ2後かなりの時間が経過しても、閾値レベルは辛うじて交差するか、または、通常受け入れられている全記録によれば、呼気検査の終了から長時間たっても全く交差しなかった場合もある。従ってこの被検者は陰性と見極められたことになる。
【０１１６】
しかし本発明の好ましい方法によれば、呼気テスターが複数の呼気試料を事実上コンスタントに捕集してモニターできることにより、呼気テスターの分析ソフトウェアが同位体比の連続的な上昇を検出することが可能になり、これにより、このような被検者は陽性であるとして、より正確に診断されることになる。したがってこのような方法を用いることは、より信頼性の高い呼気検査を実施することを可能にする。さらにこの方法は好ましくは、検査前の断食の必要なしに、また、検査されている臨床状態または細菌の治療または根絶のための薬物療法を受けている被検者に対して、より信頼性高く呼気検査を実施することを可能にする。さらにこの方法は、好ましくは、従来の不連続な試料バッグ法に比較して結果をより早く得ることを可能にしている。
【０１１７】
被検者の呼気検査のプロット例を示す図４Ｂを参照する。この被検者の状態は、不安定なレベルの代謝基質、ひいては被検者から吐き出された呼気の不安定なレベルの同位体比をもたらす。しかしこの被検者は、呼気テストで求められる状態の臨床的症状を示してはいない。いくつかの従来の方法によれば、試料バッグが偶然にも時点ｔ1で分析のために捕集されるなら、被検者は陽性であると診断されることになる。しかし本発明による好ましい方法を用いれば、正しい陰性結果が出る。それというのも明確な上昇傾向が検出されないからである。
【０１１８】
次に参照する図４Ｃが示す状況において、同位体比は急激に著しく上昇して閾値Ｔ／Ｈを上回るが、次いで閾値の少し上で定常的な平坦レベルに達する。このような生理学的結果は点ｔ1で実施される従来の一点式検査によれば陽性であると見極められることになるが、本発明で使用された分析法によれば陰性として正しく解釈される。
【０１１９】
最後に参照する図４Ｄは、呼気検査の結果のプロット４５０を示す。この結果は、時点ｔ1における従来の不連続的なバッグ捕集法によるものであれ、同位体比の事実上連続的な捕集および分析を用いた本発明の方法によるものであれ、陽性結果を出すものとして最初は解釈されることになる。その一方で、同じグラフ上に、グラフ上の時点毎に測定された試料の二酸化炭素濃度の値４５２がプロットされている。濃度が時点毎に測定された比と強い相関関係を示すことが観察される。
【０１２０】
本発明の好ましい方法によれば、濃度と同位体比との相関関係は、気体分析器の不正確な較正状態から生じているものとして、おそらくは吸収曲線のうちの１つにおけるシフトの結果として、機器内で行われる自己診断ルーティンのうちの１つによって検出されることになる。次いで、吸収曲線のパラメータを補正するように、患者較正手順が実施され、これにより、発見された相関関係が低減され、新たに算出された吸収曲線を有するオリジナル・データを使用して、検査結果が遡及的に再算出される。図４Ｅは、較正後に行ったこの再算出手順の結果を示す。図から判るように、同位体比はいまや低く、波状であり、検査結果は実際には陰性であることが示されている。
【０１２１】
２．  基質の準備および投与
本発明のさらに好ましい実施例によれば、標識基質の投与のための手順が実践される。これについては、Ｈ．ピロリの検出のための呼気検査に用いられる方法に関して説明する。この検査においては同位体標識基質として、尿素が使用される。この手順を実践する現在の状況については、最近発行された数多くの特許出願、例えばA. Becerro de Bengoa Vallejoによる国際公開第98/21579号（WO98/21579）パンフレット、標題「ヘリコバクター・ピロリを検出する方法およびキット(Method and kit for detecting Helicobacter pylori)」およびC. Nystrom他による国際公開第96/14091号（WO96/14091）パンフレット、標題「ヘリコバクター・ピロリを検出するための診断準備(Diagnostic preparation of detection of Helicobacter pylori)」によく記録されている。上記両パンフレットを参考のため、それぞれその全体を本明細書中に引用する。
【０１２２】
できる限り効率的にＨ．ピロリの活性を検出するために、Ｈ．ピロリがそのウレアーゼ活性を妨害されることなしに持続する環境である自然の酸性レベルに幽門洞のｐＨ値が維持されるべきなのは、上述のde Bengoa Vallejoの国際出願におけるように当業者には良く知られている。このことは、最も初期の呼気検査に使用された水の代わりに、ｐＨ２〜２．５の水溶性クエン酸から成る約２００ｍｌの飲み物を、尿素の投与前に患者に与えることにより達成されることが好ましい。The American Journal of Gastroenterology（第94巻、第1214-1217頁、1999年5月）に発表された、D.Y. Graham他による「13Ｃ−尿素呼気検査のための試験食としてのクエン酸(Citric Acid as the Test Meal for the 13C-Urea Breath Test)」と題する論文には、クエン酸溶液を摂取した後に患者に対して行われた呼気検査の結果が記載されている。４ｇのクエン酸を使用した方が、１ｇだけのクエン酸、または唯の水を使用するよりも、陽性患者の結果が著しく早く得られた。クエン酸の使用は、さらに３つの付加的な、良く知られた利点を有する。第1には、クエン酸は胃内容排出を遅らせ、これにより長時間にわたって胃の中に全量の尿素を維持し、第２に、Ｈ．ピロリ検出呼気検査のための多数の希望者に与えられているような、継続中のＰ．Ｐ．Ｉ療法の影響を阻止するのを助成し、さらに第３に、クエン酸は、呼気検査に対する妨害を引き起こすことで知られる口腔細菌の活性を減少させる。
【０１２３】
従ってこの良く知られた手順は、尿素の投与前または尿素の投与と共に、約２００ｍｌの稀釈クエン酸ドリンクを患者に与えることである。溶液中の尿素の安定性は長時間にわたって常に保証されるとは限らないので、一般に受け入れられる手順は、粉末または錠剤状の尿素を提供し、次いでこの尿素は水中に溶かされるか、またはドリンクとして与えられる。
【０１２４】
本発明の方法の好ましい実施例によれば、尿素は錠剤の形で提供され、この錠剤はクエン酸溶液中に直接的に溶かされ、次いで飲まれるか、またはストローによって摂取される。ストローを使用すると、尿素が口腔と最小限しか接触せず、これにより口腔細菌の影響が低減されることが保証される。このような手順は多くの利点を有している。第1に粉末ではなく、錠剤の方がシンプルに包装、使用することができる。第２に錠剤として使用すると、尿素の全てが溶解したことが明らかになり、従って用量全体が摂取時に即座に活性状態になる。第３に、錠剤の構造によっては、尿素は水中よりもクエン酸溶液中により容易に溶解する。例えば、５０％の尿素と５０％の塩化ナトリウムとから成る錠剤は、シリケート結合剤とセルロース分解剤と共に、水中に溶解させるのに要する時間のほとんど半分で、つまり８分近くに対して４分でクエン酸溶液中に完全に溶解する。
【０１２５】
キットの識別
本発明の好ましい実施例による呼気テスター機器は、多くの種々異なる検査に使用することができる。これらの検査のうちのいくつかは本出願の「背景」の項に記載され、さらに、背景の項で述べた国際公開第99/12471号（WO99/12471）パンフレットにも記載されている。それぞれの検査は同位体標識基質と、考えられ得る付属の溶液成分、例えば上部消化管内のヘリコバクター・ピロリを診断するための呼気検査に使用される尿素およびクエン酸とから成る固有のキットを使用する。各検査手順はまた、経過時間および被検出気体に対する検出レベルに関して、その固有の検査プロトコルを有してよいので、選択された呼気検査に正しいキットが使用されていることとその逆であることとを、保証するための手段が設けられることが重要である。さらに、使用される基質および付属の溶剤の量は、患者の年齢、体重、病歴または人種または出身地に応じて用意することができる。さらに、呼気検査パラメータが相応に調整される。最後に、キットにおける活性物質のいくつかの薬学的寿命が制約されている場合があるので、使用期限が切れたキットを使用しようとした場合に、ユーザに警告するか、機器を作動不能にすることが重要である。
【０１２６】
本発明の別の好ましい実施例によれば、それぞれの個々の呼気検査のための物質は、検査を実施するのに使用される使い捨て口腔／鼻腔カニューレまたはその他の呼気搬送チューブと共にキット内に供給される。本発明と共に係属中の、本発明の発明者のうちの数名による米国特許出願第08/961013号明細書、標題「チューブ・コネクタ検証器を有する流体分析器(Fluid Analyzer with Tube Connector Verifier)」において開示されたチューブ接続検証器は、分析機器によって実行される検査に正しいチューブが使用されていること、また、コネクタが正しく取り付けられていることを保証するように動作可能である。上記明細書を参考のため、本明細書に引用する。本発明のこの実施例によれば、口腔／鼻腔カニューレまたはこれと同等のもののコネクタは、識別コードでコード化することができる。識別コードは、どの物質がそのカニューレと一緒にキット内に含有されているか、物質の量、およびその有効期限に関する情報を含んでいる。口腔／鼻腔カニューレまたはこれと同等のものが機器に接続されたときに供給される情報を読み取るための手段が、呼気テスター機器のコネクタに設けられている。この手段は光学的、電子的、磁気的または機械的手段を有していてよく、これには例えばバーコード・スキャニング手段、ディジタル・パルスまたは同様に効果的な手段が含まれる。通信は、カニューレまたはこれと同等のもののコネクタが呼気テスターにプラグインされたときに自動的に、データを機器に自動的に入力するか、またはオペレータが検査の詳細を機器内にキー入力したときに問合せモードで作動させることができる。
【０１２７】
あるいはかつ好ましくは、呼気検査キット内にはトレーサまたはマーカー物質が加えられる。このマーカーを検出するための手段が機器内に設けられる。この好ましい実施例によれば、キット内に提供されているような当該コード化物質情報と共にカニューレが利用されない場合でも、呼気検査物質の内容物、量および使用期限のいずれをも、呼気検査機器によって識別することができる。
【０１２８】
本発明の別の好ましい実施例によれば、捕集された呼気の分析を開始するのに、呼気検査キット内の基質に添加されたマーカーを使用することができる。この実施例によれば、標識グルコースのような物質が基質に添加される。この物質は極めて急速に胃によって血流内に吸収され、その直後にその代謝副産物が被検者の吐き出した呼気中に出現する。グルコースからの標識マーカー副産物が機器によって検出されると、これは基質が摂取されたこと、その胃内での吸収が開始されたこと、および、基質が、調査されている生理学的影響の完全な代謝経路を進んでいることの信号となる。ただしこの標識マーカー副産物は、求められている特異的な疾患、細菌、または生理的機能不全に対しては免疫を有しており、その疾患または機能不全の存在とは無関係に出現する。このような信号は、実施されている検査の特異的副産物に関して、捕集された呼気試料の分析を開始するように、機器制御システムに命令を発するのに使用される。この方法は、長時間にわたる呼気検査と共に用いると、特に有利である。それというのも、マーカーは基質副産物の出現開始をいつ期待できるかに関して信号を提供するからである。
【０１２９】
本発明の別の好ましい実施例によれば、グルコースのような固体の代わりに、気体を基質内に取り入れることができる。気体は胃液中での基質の溶解時に放出され、呼気中で直接的に検出される。この場合、吸収、代謝および肺の吐出から成る完全な回路を実施する必要はない。別の実施例としては、胃酸との接触時にマーカー気体を発生させる親物質から、気体を製造することもできる。
【０１３０】
気体を取り入れるものであれ、直接的または間接的な気体状副産物を生じさせるものであれ、マーカー物質を採用するこれらの実施例の全てにおいて、気体が特定の呼気検査において検出されるべき気体と同一の場合には、呼気検査の真の副産物の検出を妨げないように、マーカー気体の影響が短期間であることが重要である。
【０１３１】
呼気検査結果の分析
本出願における発明者のうちの数名による上述の国際公開第99/12471号（WO99/12471）パンフレット、標題「呼気検査分析器(Breath Test Analyzer)」に開示された方法により、呼気検査は、検査の結果自体により見極められた時点で終了する。これは、上に開示した方法と同様である。これにより、呼気試料を事実上連続的に捕集して分析する方法は、目下の検査結果に応じて臨床的に有意な結論が得られたことを機器が見極めるのを可能にし、これにより、従来技術の殆どがそうであるように、単一または２つの非連続的なサンプリング点を使用するサンプリング法によるよりも早くに、検査の結論を得ることができる。本発明の別の実施例によれば、呼気検査機器は、臨床的に有意な結果が得られたので、検査を終結してよいことをオペレータに指示するための信号手段を備えている。あるいはかつ好ましくは、信号は一つ以上のインジケータ光によって可視であってもよく、またはトーンによって、または適切なリアルタイム指示法または指示装置によって可聴であってもよい。上述の国際公開第00/74553号（WO00/74553）パンフレットとして発行されたＰＣＴ出願の図１３には、呼気検査機器２１０のフロント・パネルに、有意な結果が得られたことをオペレータに信号で知らせるための２つの変化実施例が示されている。このうちの一方はインジケータ・ランプ２３１の形で、他方はラウドスピーカ２３３の形で示されている。上記パンフレットを参考のため本明細書中に引用する。本発明の別の実施例によれば、検査の異なる結論を示すために、相異なる信号、例えば異なる色の光出力、または異なるトーンが、検査の結論が陽性であるか陰性であるかを示すために使用されてよい。
【０１３２】
本発明の別の好ましい実施例によれば、気体分析結果を算出するのに、数多くの方法が提供される。これにより、呼気検査結果に関する判断が、従来の方法よりもより早期にまたはより確実に得られる。
【０１３３】
（ａ）  口腔活性の見極め
本発明の好ましい実施例によれば、事実上連続的な試料分析の利点の１つは、口腔通路、鼻腔通路または咽頭通路内の細菌の基質に対する直接的な影響から生じる口腔細菌活性の影響と、真の胃の影響とを見分けることが可能になることである。殆どの従来の方法がそうであるように、基質の摂取後に唯1つのまたは最大２つの点で測定する場合、高同位体ＣＯ2比が胃の相互作用に由来する同位体ＣＯ2比の上昇に基づくのかどうか、または、同位体ＣＯ2比の下降が口腔活性の最終段階に由来するであるのかどうかを確実に見極めるのは難しいことがある。このことは誤った陽性結果率となる。
【０１３４】
本発明による同位体比を効果的に連続してモニターすると共に、同位体比が上昇傾向にあるのかまたは下降傾向にあるのかを見極める計算方法が使用されるのが好ましく、こうして、胃の真の陽性結果と口腔活性との減退とを区別する。方法は検査の開始からの結果をプロットすることに関与するので、口腔活性の特徴的な上昇および下降が完全に明瞭に検出される。本発明の好ましい実施例によれば、呼気検査で求められている真の生理学的影響の作用を検出するのにかかる時間よりも全て明らかに短い時間内で、ＤｏＢの特徴的なピークが低閾値を超え、低閾値に戻るという上昇して下降する値で検出された場合、応答は口腔活性からの結果と見なされ、従って無視される。Ｈ．ピロリに関する呼気検査に際しては、あらゆる口腔活性の完了の典型的な時間枠は、標識基質の摂取から8分のオーダである。口腔活性ピークの典型的な値は、全て尿素の摂取から４〜８分の時間内に生じる、約１０δまでの上昇と、結果としてこれに伴う、ピーク値から最小５δの降下とである。
【０１３５】
なお、「口腔活性」という用語を本明細書中で使用し主張する場合に、この用語は、被検者から吐き出された呼気中の同位体比を増大させる生理的副作用を含む。この副作用は、呼気検査により調査中の求められている作用とは無関係であるか、または、調査中の生理学的状態と関連する代謝経路には関与せずに生じる。
【０１３６】
（ｂ）  同位体比の変化
被検者から吐き出された呼気中の二酸化炭素の同位体比13ＣＯ2／12ＣＯ2の増大を見極めるために、一般的に受け入れられている方法では、基質の投与前に被検者の呼気中のバックグラウンド同位体比のベースライン・レベルを測定する。このベースラインを超える同位体比の部分的な増加は、周知の「デルタ・オーバー・ベースライン」パラメータという言葉で表現される。一般に用いられる従来の方法では、ＤｏＢは基準化パラメータ、デルタδまたはより厳密に言えば千分のデルタとして一般に表現される。この基準化パラメータにおいて、試料１の同位体比Ｒ1と、基準試料Ｒの同位体比ＲRとの間のデルタは次のように定義付けされる：
δ1  ＝  １０００＊（Ｒ1−ＲR）／ＲR
【０１３７】
伝統的に使用される基準試料は、ピー・ディー・ベレムナイト(Pee Dee Belemnite)石灰石として知られる標準的な地質学的岩石である。したがって基準同位体比Ｒpdbは、自然発生するＰＤＢ石灰石に見出されるような、炭素の同位体比13ＣＯ／12ＣＯであり、１．１１２７３％の値を有している。
【０１３８】
測定値１と測定値２との間のデルタ・オーバー・ベースラインは次のように与えられる：
ＤｏＢ＝δ1−δ2、この場合、
δ1＝１０００＊（Ｒ1−Ｒpdb）／Ｒpdb
δ2＝１０００＊（Ｒ2−Ｒpdb）／Ｒpdb
【０１３９】
従って、ＤｏＢ＝１０００＊（Ｒ1−Ｒ2）／Ｒpdb、この場合：
Ｒ1は、時点１において試料１で測定された同位体比であり、
Ｒ2は、時点１において試料２で測定された同位体比である。
【０１４０】
正常な被検者の場合、ベースライン呼気試料の同位体比は、本質的に、被検者によって消費された植物由来食品または動物由来食品に由来する有機化合物の代謝から生じた二酸化炭素の同位体比である。このような栄養素は一般的に、空気中の自然発生二酸化炭素の典型的な同位体炭素比よりもかなり低く、かつＰＤＢの同位体炭素比よりも低い同位体炭素比を有しているので、正常な被検者から吐き出された呼気のベースライン同位体比は、通常、被検者に応じて１５δを多少上回る値から約２７δの範囲の量だけ、Ｒpdbよりも著しく小さい。このようにＤｏＢは、一般に使用される定義によれば、典型的なベースライン比から一般に若干上昇した特定の固定比に対する、２つの測定値の間の同位体比の部分的な差として表現される。
【０１４１】
本発明の別の好ましい実施例によれば、いくつかの事例において、ベースライン測定を必要とすることなしに、特定の固定比に対する、２つの測定値間の同位体比の部分的な差を用いることが可能である。この好ましい実施例によれば、同位体比の変化の測定は充分な感度で行われるので、基質の摂取に続いて取られる測定値は、ベースライン・レベルを知ることなしに、同位体比の求められている変化を検出するのに充分である。なお留意すべき重要な点は、この項およびこの開示内容全体を通して述べた、同位体比の変化を算出するための種々のパラメータを用いる場合に、「デルタ・オーバー・ベースライン」という用語は、前回に測定した値を上回るデルタの差を意味するように幅広く解釈されるべきであり、ベースライン・レベルの認識に厳密に固執するものではないことである。
【０１４２】
いかなる手段を用いるかにかかわらず、呼気試料中の同位体比を測定している間、試料セルおよび基準セルにおける測定条件は、正しく較正された条件から変わることがある。いくつかのタイプの呼気検査、例えば脂肪吸収不全症の評価、胃内容排出率または肝臓機能検査は、かなりの時間にわたって行われ、数時間にも及ぶ場合もある。このような場合、その時間中、機器に僅かなドリフトが生じても、これは極めて重大になる。従って、例えば気体吸収曲線のシフトから生じる不正確な較正による、比の測定値の系統的誤差が生じると、互いに近似した２つの比の変化の測定誤差が極めて小さいものであっても、算出されたＤｏＢ値は、完全な系統的誤差を含むことになる。それというのも、目下測定されている比とは全く異なるおそれのある値を有するそれぞれの比が、固定値Ｒpdbに対して基準化されるからである。
【０１４３】
このような欠点を回避するために、Otsuka Pharmaceutical Co.によりＰＣＴ出願された国際公開第97/14029号（WO97/14029）パンフレットには、代わりに定義付けされたδ’が提案されている。この場合、試料０と１との間の比Ｒに関して：
δ’1  ＝  １０００＊（Ｒ1−Ｒ0）／Ｒ0
である。
δ’のこのような定義は、Ｒpdbの代わりに、Ｒ0を分母に持つ。Ｒ0つまりベースライン比と、Ｒ1つまり次の測定点との間の差は、上述のＲ0とＲpdbとの間の差よりも一般に著しく小さい。従って、δ’の値はδの値よりも、吸収曲線のシフトから生じる測定条件の変化に対してさほど鋭敏ではない。それというのもδ’は、測定されている比Ｒ1に近似する比Ｒ0に対して基準化されている。このようなδ’を用いることにより、吸収曲線のドリフトを補償しなければならないという問題を克服しようとしている従来の測定法がある。
【０１４４】
他面において、δ’の値はＲ0の値に関連するので、絶対的な結果は、測定される特定の被検者のベースラインに関連し、従って、被検者の食習慣、または最後の食事からの経過時間、またはベースライン・レベルに影響を与えることで知られる出身地のような要因によって変化することがある。異なる被検者間のベースライン・レベルの差は、上述のように約１０δの範囲にわたることがある。このような理由から、Ｒ0に関連するδ’を使用すると、相異なる被検者から得られた結果相互間で絶対的な数値比較を行うことはできない。
【０１４５】
ここで参照する下記の表１は、第２列のＲ0に対して基準化されたＤｏＢのいくつかの算出値を、第３列のＲpdbに対して基準化された伝統的なＤｏＢと比較して示している。第１列は、質量分析により測定された真の同位体比である。パラメータＲＣＩＲについては後で説明する。表から明らかなように、試料の同位体比が増加するのに従って、Ｒ0に対して基準化されたＤｏＢは、Ｒpdbに対して基準化された伝統的なＤｏＢ値から逸れる。極めて大きな同位体比で示された逸脱レベルは、特定の検査や、種々異なる被検者に対する検査結果の比較を必要とする統計学的研究や、ベースライン比が著しく変化することのある典型的には数週間のタイム・インターバルを置いて取られた一被検者を比較する際には、臨床的な有意性をほとんど有することはないものの、ＤｏＢパラメータ間の差が関連性を有するようになることがあり、従ってＲpdbと呼ばれる古典的なＤｏＢが用いられるのが好ましい。
表−１
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【０１４６】
吸収曲線の変化に関して測定された呼気検査結果の関連性を克服するために、本発明の好ましい実施例によれば、呼気検査機器は、種々の補償手順、例えば上述のようなソフト較正、自己較正または患者較正の各手順を組み込んでよい。このような較正手順の１つが実施される場合、例えば同位体比（「陰性」患者）の有意な変化を示さない患者の呼気の試料が較正法において使用され、その呼気の同位体比をＲpdbによって概算することができる。吸収曲線のパラメータは、反復較正手順によって調整され、予想通り、測定された比がＲpdbの比であることが実際に見出される。真の比が２０δまたはＲpdbの値よりも下にあることがたとえ判っていても、このようなＲpdbに対する推定近似値を使用することは、測定されたＤｏＢ値に対して小さな影響しか与えない。従って例えば、上述の陰性患者の試料の真の比が、推定Ｒpdb＝１．１１２７３％ではなく、実際にはＲ＝１．０７％（陰性患者の典型的な値）である場合、Ｒpdb近似値の使用から生じる、測定されたＤｏＢの誤差は、測定値の３％オーダに過ぎない。このことは、５δではなく、５．１５δの読み取りが得られることを意味し、このような偏差は全く重大ではない。測定されたＤｏＢの絶対値の、被検者のベースライン・レベルとの関連性は最小限である。
【０１４７】
異常に高いベースライン比、Ｒpdbの推定値を上回る６０δものベースライン比さえも有する被検者の他方の極端な例では、反復較正法を使用することによって、得られたＤｏＢ測定値が受ける影響は１δ未満となる。相異なる被検者間のベースライン同位体比の広がりは、６０δというこの値をかなり下回るのが典型的なので、上述のような本発明の好ましい較正法の利用は、正確な呼気検査結果を得ることを可能にする。このような結果は、一般に受け入れられたＤｏＢパラメータに帰することができ、検査された患者の実際のベースラインとは無関係である。
【０１４８】
上述の較正で用いられたＲpdb 近似によって生じたＤｏＢの測定値の偏差が小さいものであっても、この偏差は、好ましくは既知の同位体比を有する試料について比を測定することにより、例えば機器の較正チェックを行うことにより補償することができる。本発明の別の好ましい実施例によれば、δ’の上述の定義は、「同位体比の相対変化(relative Change in the Isotopic Ratio)」またはＲＣＩＲとして知られる別のパラメータで使用される。パラメータＲＣＩＲは、吐き出された呼気の同位体比の増加を見極めるために、従来のＤｏＢの代わりに使用されるのが好ましい。ＲＣＩＲは次の表現によって定義付けされる。
ＲＣＩＲn＝ＲＣＩＲn-1  ＋  １０００＊（Ｒn−Ｒn-1）／Ｒn-1
この場合Ｒnは、測定値ｎに対応する13ＣＯ2／12ＣＯ2同位体比である。定義により、ベースライン測定では、ＲＣＩＲ0＝０である。
【０１４９】
ＲＣＩＲの上記定義によれば、基準化は、前の測定点Ｒn-1に関して実施されるのが好ましい。ＲＣＩＲに対しては別の好ましい定義を使用することもできる：
ＲＣＩＲn（＋）＝ＲＣＩＲn-1  ＋  １０００＊（Ｒn−Ｒn-1）／Ｒn
この場合基準化は目下の測定点における比に関して行われる。陽性結果Ｒn＞Ｒn-1を示す呼気検査の経過中、ＲＣＩＲn（＋）を使用して達成された結果は、前に定義したＲＣＩＲnを使用して得られた結果よりも、Ｒpdbに関して得られた結果に近似する。
【０１５０】
本発明の別の好ましい実施例によれば、ＲＣＩＲに関するこれら２つのタイプの基準化は、測定された同位体比が増加しているかまたは減少しているかに応じて、それぞれの測定の結果を算出するのに交互に用いられる。同位体比が上昇している場合、つまりＲn-1＜Ｒnの場合、第２の定義ＲＣＩＲ（＋）が用いられる。同位体比が降下している場合、つまりＲn＜Ｒn-1の場合、第１の定義ＲＣＩＲnが用いられる。交互のＲＣＩＲパラメータを用いるこの算出法は、比曲線が増加から減少へ、またはその逆に向きを変えるとき、またはそれが機器的な源から発するものであれ生理学的な源から発するものであれ、測定点に高レベルのノイズがあるときに、結果の傾きを平滑化するのに有利である。この方法はまた、プロットされた曲線の全体的な傾向から特に逸脱した測定点を補償するのにも有利である。
【０１５１】
測定された同位体比の傾向に従って交互に定義付けされるＲＣＩＲパラメータを使用することの更なる利点は、得られた結果の精度にある。単一の定義としてのＲＣＩＲパラメータを使用すると、変化の向きに応じて、比の変化が亢進されるか、または比の変化に重きが置かれなくなる。従って例えば、前の読み取り値であるＲn-1に対して基準化された第１のＲＣＩＲnパラメータを使用すると、増加する比が誇張される。それというのも増大中、ＲＣＩＲの分母のＲn-1はＲnよりも小さいからである。同様に、ＲＣＩＲnを使用すると、降下する比の減少率が明らかに小さくなる。それというのも分母Ｒn-1が現在の比Ｒnよりも大きいからである。ＲＣＩＲn（＋）パラメータを使用すると、逆の影響が現れ、増大に対しては重きが置かれず、減少は誇張されるようになる。
【０１５２】
その結果、実施される呼気検査の分析に、ＲＣＩＲパラメータのうちの一方または他方が使用される場合、波状の比曲線は比の誤差が蓄積されたものとなる。これに対して、測定値の傾向に応じて交互のＲＣＩＲパラメータを使用する本発明の好ましい実施例によれば、波状の曲線は真の測定結果を常に反映し、その結果例えば、比がその元の値に戻ると、曲線も常に元のレベルに戻る。
【０１５３】
測定経過中に生じる機器のドリフトは、従来のＤｏＢに対して与える影響とは著しく異なり、パラメータＲＣＩＲには影響を与えない。上述の表１の最後の列には、与えられた同位体の値毎に算出されたＲＣＩＲパラメータの値が示されている。ここから明らかなように、ＲＣＩＲ値は高ＤｏＢ値で小さな偏差を伴いながら、古典的なＤｏＢの値に追従する。
【０１５４】
本発明の別の好ましい実施例によれば、ＲＣＩＲは、例えば１時間をはるかに超える上述の検査のように、比較的長時間にわたって呼気検査を実施する際の主要な問題を大幅に克服する測定法に用いることができる。このような状況では、例えば環境条件の変化、具体的には温度変化に伴って吸収曲線に変化が生じることにより、機器にはドラフトが多く発生する。この状況において、検査開始近くでベースライン基準が取られた場合、このベースライン測定値と、検査中かなり後で得られた同位体比とを正確に比較する簡単な方法はない。それというのは一般に測定条件が変化したおそれがあるからである。従ってその比較は妥当なものではない。
【０１５５】
さらに、呼気検査で用いられるいくつかを含む、光学分光気体分析法の場合、試料を、ベースライン試料と同一の主要同位体成分濃度にする必要があるので、試料セル内で測定された光透過率（吸収率）を、試料セル内の成分気体の濃度に直接的に関連付けすることが可能である。捕集された各試料を不活性ガスによって予め決められた濃度に希薄化することにより、濃度を等しくすることができる。濃度は、検査されるべき通常の達成濃度の範囲の下限であるように選択されるのが典型的なので、実際に捕集された試料の大部分を、予め決められた同一濃度値に希薄化することができる。
【０１５６】
Otsuka Pharmaceutical Co.によりＰＣＴ出願された上述の国際公開第97/14029号（WO97/14029）パンフレットには、２つの試料間の濃度を等しくするために、２つの試料バッグの濃度を比較し、濃度の高い方の試料を低い方の濃度に希薄化する方法が記載されている。残念ながら、それぞれが異なる試料バッグに捕集された多数の試料に対して、または本発明において説明するように試料の呼気を効率的に準連続的にモニターするオンライン測定法に対して、最低濃度に希薄化する方法を適用するのは現実的でない。大規模な試料集合を比較するには、試料を取り扱い、一次的に保存する複雑なシステムが必要となる。それというのも、各試料は他のどの試料とも最終的に比較される必要があるからである。
【０１５７】
さらに、典型的な呼気検査の継続中には安定した測定条件を一般には維持することができない以上、Otsukaの方法の場合、試料の同位体比の変化に関連する比Ｒ0が使用され、この比Ｒ0は測定された試料の比から隔たっている場合があるので、別の不都合が生じる。同様に、ｎ番目の試料をｎ−１番目の試料と比較する場合、比Ｒn-1が基準化に使用されるとしたら、その結果の傾向は極度に誇張され、いかなる変化も過度に強調される。
【０１５８】
本発明において説明した好ましい実施例に従って、交互のＰＣＩＲパラメータを利用することにより、個々の試料対ｎ−１およびｎを同一濃度にすることを可能にするOtsukaの方法における上述の不都合が、他の試料対を参照することなしに解決される。その後で、ｎ番目の試料の新しい測定値に関連してｎ＋１番目の試料が測定される。
【０１５９】
従来の二酸化炭素呼気検査に共通に用いられる、試料の正しい希薄化を達成する別の方法は、12ＣＯ2ＩＲ透過率を既知の濃度の基準試料と比較することにより行われる。上述の理由から、比較吸収測定は大幅に異なる時点に行われる場合には不正確になるおそれがあるので、試料を等しい濃度にする能力は、吸収測定自体に影響を与える機器安定性の同じ問題によっても影響を受ける。従ってこれに関して用いられる方法によれば、かなり異なる時点に試料が捕集され測定されているときには、呼気検査の精度は、ベースライン試料を参照して正確な比較吸収測定を実施するための能力に、２つの別個の形で関連する。つまり第１は、試料を同一濃度に正確に希薄化する能力であり、第２は、実際の吸収測定を正確に実施する能力である。
【０１６０】
このような問題を克服する数多くの方法がある。１つの方法は、極めて多量なベースライン試料を捕集し、これを個別の部分に分けることである。これらの個別の部分は、検査が進行するのに従って捕集されたそれぞれ後続の試料を、この後続の試料が測定されるときの条件下で、元のベースライン試料の一部と比較するのに充分に足るものとなる。これによりその比較はより正確になる。あるいは、ベースライン試料の別個の試料は、連続する呼気の比較毎に抜き出されてもよい。それぞれの比較測定のために分割した後で充分となる大規模な初期ベースライン試料を捕集するという実際的な問題により、これらの方法は実施するのに厄介であり、一般に容易には実現できない。
【０１６１】
R.Grisar他に発行された米国特許第5,146,294号明細書で提案された別のよりシンプルな手順においては、基準気体から成る連続的な試料を供給するための保存コンテナを使用する。基準気体は、希薄化された呼気試料の各測定間に、希薄化された試料呼気の条件と出来る限り同一の条件下で、測定チャンバ内に移される。このような方法の精度は、システムを温度安定化できる精度と、基準試料を同一圧力条件下で繰返し測定できる精度とによって限定されるように思われる。
【０１６２】
本発明の別の好ましい実施例によれば、上記のものとは異なる基準測定法において、吐き出された呼気から成る単独の初期ベースライン試料を捕集し、検査中に捕集されたそれぞれの試料の各測定間に測定セルに、または測定セルからベースライン試料を搬入・搬出することにより、検査中に捕集されたそれぞれの試料の測定直前および／または測定直後に同じベースライン試料を繰返し測定する。こうしてベースライン試料は、捕集された試料の条件と同様の条件下で測定される。この方法を実施するには、ロスや漏れや希薄化によって単独のベースライン試料が汚染されるのを回避するために、正確な気体取り扱いシステムが必要となる。
【０１６３】
あるいはかつ好ましくは、またよりシンプルに、このような単独ベースライン試料は固有の基準セル内に保存され、新たに捕集された試料の測定毎に、測定セル内の試料気体と比較されてもよい。このような手段はそれぞれの測定を実施するために、相異なるセル相互間で測定路を切り換えなければならないという欠点を有する。
【０１６４】
上述の手順の全てを実施するための較正法は、絶対固定比または可変比に対して基準化された固定点からの同位体比の変化に対する種々異なる定義を用いて確立されることが好ましい。この場合測定比の同位体偏差は、どの基準比が用いられたかに応じて、以下のいずれの表現によっても与えられる。
（ａ）  （Ｒn−Ｒ0(n)）＊１０００／Ｒ0(n)  または
（ｂ）  （Ｒn−Ｒ0(n)）＊１０００／Ｒpdb
この場合ＲnおよびＲ0(n)は、それぞれｎ番目の測定点で測定された測定同位体比およびベースライン基準である。
【０１６５】
例えば過剰の機器ドリフトにより、Ｒpdbに対して行われるような絶対基準化測定を達成できない場合、相対同位体偏差は次の形を取ってよい：
（ｃ）  （Ｒn−Ｒ0(n)）＊１０００／Ｒn
Ｒn≧Ｒ0(n)なので、表現（ｃ）は（ａ）よりも、標準的なＰＤＢに関連する表現（ｂ）に近似している。
【０１６６】
基準比がベースライン測定値ではない場合には、この点からの同位体比の変化は、前の結果に関して算出されることが望ましい。従って、用いられる定義に応じて、前の結果に関して以下の項のうちの一方を差し引くことにより、偏差が得られる：
（ｄ）  （Ｒn−Ｒref(n)）＊１０００／Ｒref(n)  または
（ｅ）  （Ｒn−Ｒref(n)）＊１０００／Ｒpdb
この場合、ＲnおよびＲref(n)は、それぞれｎ番目の測定点で測定された測定比自体および基準比である。
【０１６７】
例えば過剰の機器ドリフトにより、Ｒpdbに対して行われるような絶対基準化測定を達成できない場合、相対同位体偏差は次の形を取ることが好ましい：
（ｆ）  （Ｒn−Ｒref(n)）＊１０００／Ｒn
Ｒn≧Ｒ0(n)なので、表現（ｆ）は（ｄ）よりも、標準的なＰＤＢに関連する表現（ｅ）に近似している。
【０１６８】
第１の点（ベースライン）に関して、同位体比の相対変化は次のように表現することができる：
（Ｒ0−Ｒref(0)）＊１０００／Ｒref(0),pdbまたは0
これに対してｎ番目の測定点に関しては、測定がベースラインに関して実施される場合には、：
（Rn-Rref(n))*1000/Rref(n),pdbまたはn - （R0-Rref(0))*1000/Rref(0),pdbまたは0
または、ＲＣＩＲ算出法が用いられる場合には、
（Rn-Rref(n))*1000/Rref(n),pdbまたはn - （Rn-1-Rref(n-1))*1000/Rref(n-1),pdbまたはn-1
【０１６９】
本発明の別の好ましい実施例によれば、ＲＣＩＲパラメータを使用する方法が提案される。ＲＣＩＲパラメータは、長時間にわたる呼気検査に際して、捕集された試料を単独のベースライン試料と比較することに関する上述の問題を幅広く克服する。この好ましい方法によれば、第１の測定点を除く測定点毎に、試料対が捕集される。第１の測定点では、捕集するのに必要な試料は１つだけであり、これは一般にベースライン試料となる。どの連続的な測定点ｎにおいても、捕集された試料対のうちの一方の試料が、測定点（ｎ−１）、一般的には比較的短時間だけ前の測定点からの試料対のうちの一方の試料と比較されるのに対し、試料対のうちの他方の試料は、次の測定点（ｎ＋１）で捕集されるべき試料対のうちの一方の試料と比較するために保存される。最後の測定点では２つの試料が捕集されるが、しかし一方だけが測定に必要である。それというのも検査はこの点で終了するからである。
【０１７０】
この実施例の方法を、各測定点で２つの別個の試料を「捕集する」という用語で説明したが、しかし実際には、２つの別個の試料を物理的に捕集する必要はない。例えば、単独の試料を捕集し、関連する２つの測定点のそれぞれで半分ずつ使用するか、または、単独の試料を捕集し、これをそれぞれの測定点で一度ずつ、合計二度測定することが可能であり、またはこの方法の他の適切な変更形も考えられる。
【０１７１】
各測定点間の時間は、完全な呼気検査の経過総時間と比べると比較的短く、実施されている検査のタイプに応じて、１分よりもかなり短い時間から３０分を超える時間までの範囲を占めるのが典型的である。従って、１つの測定点と次の測定点との間の比較的短い時間にわたって試料の完全性と測定条件の安定性とをより維持することは、呼気検査の開始から終了までこれを維持するのに比べて簡単である。
【０１７２】
このように、基準の可動枠が生成され、これにより最も近似して生じ得る測定条件下で、前回の測定点との比較が行われ、測定条件が機器のドリフトにより一時的にどのように変化したかとは無関係に、それぞれの測定点を前回の測定点に戻って照会することができる。
【０１７３】
本発明の好ましい実施例による、試料対を比較するコンピュータ上の手順は、図５を参照することにより理解できる。図５は、吸収曲線の変化から生じるような機器のドリフトにより、測定された同位体比Ｒが経過時間の関数として変化し得ることを示している。図示のグラフは一例を挙げるために示したに過ぎない。このプロットは、あたかも呼気検査が真の同位体比に少しの変化もない陰性結果を与えているかのような理想的な固定比に対して、機器によって実際に測定された比の変化を示している。比が実際に変化しているときにより起こりそうな状況に関しても、同様の説明が可能であるが、簡略化するために固定比を使ってこの実施例を説明する
【０１７４】
同位体比の変化を時点ｔ0におけるベースライン基準測定値と比較する従来の方法を使用すると、時点ｔ1で測定された同位体比の変化はΔＲ1となる。時点ｔ2に設けられた次の測定点では、測定される同位体比の変化は、機器のドリフトの結果として、ΔＲ2と測定されることになる。ベースライン・レベルからの蓄積された変化はΔＲ1＋ΔＲ2となる。同様に第３の測定点ｔ3では、前回の点からの比の測定された変化はΔＲ3であり、ベースライン・レベルからの蓄積された変化はΔＲ1＋ΔＲ2＋ΔＲ3となる。グラフから判るように、特に機器の安定性レベルと比較してかなりの時間にわたって持続する呼気検査にとって、種々の値のΔＲnは重大である場合があり、蓄積されたΔＲではなおさらである。
【０１７５】
本発明の好ましい実施例によれば、測定点毎に試料対を捕集することにより、このような誤差を実質的に低減することができる。例えば時点ｔ1においては、捕集された試料対のうちの一方の試料が、時点ｔ0で測定されたベースライン基準試料と比較するのに用いられる。試料対の第２の試料は、時点ｔ2まで何もせずに保存され、次いで、時点ｔ2で捕集された試料対のうちの一方の試料に対する基準試料として使用される。こうして、機器のドリフトによる、測定比ΔＲ2の変化は無効にされる。それというのも、時点ｔ1からの試料は時点ｔ2からの試料と、機器内で本質的に同一の、つまり時点ｔ2において機器内に現存する条件下で比較されるからである。同様に、時点ｔ2から保存された第２の試料を時点ｔ3からの試料と比較することにより、比ΔＲ3の明らかなシフトを無効にするのが可能になる。同様の議論が、呼気検査の全ての連続的な測定点に当てはまる。
【０１７６】
上述の説明は、各試料の比の測定には極めて短い時間しかかからず、両試料が各時点で同時に測定されることを想定するという点で若干簡略化されている。実際は、それぞれの比の測定には時間Δｔがかかり、例えば点２では、時点ｔ1から保存された基準試料の比の測定が、時点ｔ2で捕集された試料対の一方を測定するよりも早く、時間Δｔで行われる。この時間Δｔの経過中、機器のドリフトは持続し、その結果時点ｔ2で測定された比ｒ2は、時点（ｔ2＋Δｔ）で測定された比とは、量Δｒだけ異なる。しかし、比の測定にかかる時間Δｔが、連続的な測定点の間の経過時間よりも一般には著しく短いので、本発明のこの好ましい実施例による試料対測定法を利用すると、かなり精度が増大し、機器のドリフトからの免疫性も増大する。
【０１７７】
さらに、本発明のこの好ましい実施例による試料対法は、各試料を目標濃度に希薄化し、達成された濃度を測定するのにかかる時間を考慮しても、なおも測定を有意義に改善する。このようなプロセスは同一濃度で試料が比較されるように実施される。希薄化および濃度測定のプロセスは実際には、比測定自体を実施するのにかかる時間Δｔよりもかなり長くかかる。前回の測定点から捕集された基準試料と、目下測定されている試料との双方に関して、希薄化および濃度測定の手順が、測定点相互間の最小限の時間で実施されるならば、比の測定を行う時点に達したときには、試料は既に目標濃度に希薄化されており、すぐに測定される準備が整っている。しかも比較測定間の時間差はΔｔ未満である。
【０１７８】
試料対を捕集して測定し、試料の同位体比の相対変化を算出するためのＲＣＩＲパラメータを使用するこの好ましい方法は有利であり、また全てのタイプの呼気検査に適用可能である。このような呼気検査のタイプは、試料捕集のためにバッグを使用し、次いで試料の捕集時点および捕集場所とは必ずしも関係しない時点および場所で分析される呼気検査と、被検者が呼気検査機器に接続されて、これによりその呼気を呼気検査機器によりほとんど連続的にモニター可能な状態で、リアルタイムに行われる呼気検査との双方を含む。
【０１７９】
（ｃ）  ベースライン見極め法
公知の技術の場合、標識基質の摂取前に得られた単独の呼気試料または試料群から取られた単独の測定値の同位体比を検出することにより、ベースラインが見極められる。機器のドリフトまたは高ノイズレベルにより、または、臨床的な理由から連続的な呼気が著しく異なる同位体比を与えるときに、患者によって供給される呼気中の生理学的「ノイズ」により、得られた単独のベースライン点が正しくない場合に、上記方法は不正確な結果を生み出す場合がある。
【０１８０】
潜在的な不正確さのこのような源を克服するために、本発明の別の好ましい実施例によれば、ベースライン見極め法の働きにより、測定されたベースライン点の質を再検討し、必要ならば、標識基質を患者が摂取する前に、１つまたは複数の付加的なベースライン点を測定する。
【０１８１】
ベースライン測定に関連した第１の付加的な好ましい実施例によれば、機器内で作業可能な自己診断手順が、例えば第１のベースライン測定点を形成する別個の結果のばらつきが低標準偏差で存在することによって、または目標値に近似する二酸化炭素濃度が達成されることによって見極められるように、測定された点の質が高いことを示す場合には、制御システムは、単独のベースライン測定が充分に正確であるという結論を下す。
【０１８２】
別の好ましい実施例によれば、第２のベースライン測定値が取られる。２つの測定値が互いの予め決められた値内にある場合、機器的にも生理学的にも、ベースライン測定値には何の妨害も働いていないと推定され、２つの値の単純平均が用いられるのが好ましい。これに対して２つの値の間に食い違いが検出されるか、または、例えば上述の基準により見極められるように、これらの点の１つが低質であると疑われる場合には、多くの可能性が現れる。低質の点は廃棄されて、良好な点だけがベースライン・レベルを定義付けすることが好ましい。あるいはかつ好ましくは、システムは第３のベースライン点の測定を要求することもできる。この第３のベースライン点の結果により、測定結果のうちのどれを使用するかを見極めることが好ましい。第１の２つの値がノイズ問題によりばらついていると思われる場合には、この方法では３つの値全ての単純平均が取られる。あるいは、第１の２つの値のうちの一方が他の２つとは大幅に食い違うことが、第３の測定値から明らかな場合には、第１の２つの値の一方は、不良値として拒絶することができる。
【０１８３】
本発明の別の好ましい実施例によれば、ベースライン測定は、検査の進行をスピードアップするように行われる。従って例えば第２の点は、第１の点の分析完了前に捕集されることが好ましい。第１の点が低質であり使用できないことが、第２の点の測定完了前に明らかになる場合、第２の点の測定完了前に、計算ルーティンは第３のベースライン試料の捕集を要求する。
【０１８４】
本発明の別の好ましい実施例によれば、検査をよりスピードアップするために、第２の測定値の結果を知る前に、ただし第２のベースライン測定のための呼気試料を捕集した後で、摂取するための標識基質を患者に与える。この場合、例えば測定値を形成する別個の点の標準偏差により、または達成されたＣＯ2目標濃度の精度により見極められるように、測定値の質をチェックした結果、測定値のうちの一方が正確でないことが明らかになった場合、ベースラインを計算する上でその測定値を廃棄することができる。両測定値の質が良好な場合には、これらの値の平均が用いられてよい。
【０１８５】
（ｄ）  閾値利用法
特異的な臨床状態を検出するための呼気検査は、多くの他の診断検査と同じように、特定の結果または検査の陽性結果を示すようなレベルの達成に依存する。求められている臨床状態が存在しないことに関して決定的な診断を提供すること、換言すれば陰性結果を定義付けすることは、一層難しい作業である。
【０１８６】
呼気検査の作業機能は、被検者の呼気試料成分の同位体比に生じた変化が、求められている作用に関連して臨床的に有意になると、それを見極めることである。従来技術の多くに用いられているようなこの見極めの基準は、検査に割り当てられた時間に、またはその時間内にＤｏＢが所定の閾値レベルを超えたか否かである。結果が陽性の場合、ＤｏＢ値の緩やかな上方へのドリフトが得られたときのように、閾値との交差が確固たるものではないときに若干の疑わしさがまだ残るとしても、判断はよりシンプルである。しかし、ＤｏＢがベースラインと閾値との間をさまよい、しかも時折、おそらくはランダム・ノイズによりこのＤｏＢが閾値を超えて動かされる場合、結果が本当に陰性であるという確固たる診断を下すのは一層難しい作業である。人口に対するかなりの比率で潰瘍が広範囲に蔓延しており、上部消化管が同様の関連状態を有しているので、陰性結果の解釈は、上部消化管のＨ．ピロリの存在を検出するために一般に用いられる尿素呼気検査においては特に重要である。
【０１８７】
この問題の１つの解決手段は、テストがより長時間にわたって持続することを可能にし、これにより結果が陰性のままであるか否かを見極めることである。しかしこのことは、患者に不便をかけ、また別の患者を検査するのに使用できるはずの高価な機器を不要に占有することになる。従って、明確な結果、特に陰性結果を最小限の時間で得るのを可能にする最適な呼気検査閾値レベルを定義する手段を講じることが重要である。
【０１８８】
このような目的を達成するために、また可能な限り最短の測定時間で最高の感度および特定性を達成するために、本発明の別の好ましい実施例による呼気検査分析器は、患者の呼気の同位体比の変化が臨床的に有意か否かを見極めるために固定的な基準を利用しない。その代わりに基準は、検査中に作用する多くのファクタに従って検査の経過中に変化させられる。このファクタには、例えば検査の経過時間、検査を実施する機器のノイズレベル、および検査の生理学的結果が含まれる。
【０１８９】
さらに、同位体比の変化の伝統的に用いられる測定値は、ベースライン・レベルに関する比のレベルであったが、本発明の別の好ましい実施例によれば、測定値は、ベースライン・レベルではなく前回の測定点に関する変化、または同位体レベルの変化率、または、変化の経過をプロットするのに用いることのできる別の性質であってよい。
【０１９０】
これらの新規の測定法を示すためにここに提示する本発明の好ましい実施例の場合、その検査の完了を判断するために、充分なデータが蓄積されたか否かを見極めるように、閾値利用法がリアルタイムの検査結果を用いる。このような見極めは、動的閾値レベルを用いることにより達成される。このレベルの値は、測定経過中に閾値利用法によって、以下の量のうちの１つまたは複数の量の関数として変化させることができる：
（ｉ）  蓄積されたデータの性質、すなわち検査が良好に定義付けされた結果を与えているか否かの関数、
(ii)  得られた結果のレベルおよび傾向の関数、
(iii)  蓄積データの標準偏差の関数、および、
(iv)  その特定の時点で用いられている特定の機器のノイズおよびドリフトのレベルの関数。
【０１９１】
さらに別の好ましい実施例によれば、２つの閾値、つまり上側および下側の閾値を利用することができる。これらの閾値は、捕集されたデータの有意性が明らかになるにつれて収束する。
【０１９２】
可変閾値の使用を見極める方法は、口腔活性の沈静化後の検査開始時と、検査進行中との間で区別することができる。大量のデータを蓄積する前の検査早期には、決定的な結果を判断するために、点は陽性結果を示唆する、ベースラインの明らかに上方にあるか、または、陰性結果を示唆する、ベースラインに極めて密接した位置になければならない。検査が進行し、大量の蓄積された測定点の生理学的結果が考慮に入れられるのに従って、使用されるべき閾値基準はより統計学的に、蓄積されたデータに基づくようになるべきである。
【０１９３】
これら２つのアプローチの結果を図６に示す。図６は、二重の動的な閾値基準を使用する好ましい方法を示している。図６には、時点ｔ0における同位体標識基質の摂取から経過した時間の関数として使用された閾値のプロットが示されている。時点ｔ0における検査開始から時点ｔ1までの領域５００では、上側閾値に達したか否かを見極める上で、呼気試料は一般には考慮に入れられない。なぜならば、患者の口内に存在する細菌によって基質が衰弱することにより口腔活性が存在しているかもしれないからである。これに対して有意な口腔活性が存在していないと口腔活性検出システムが検出した場合には、上側閾値と交差していると見極める上で、例え時点ｔ0からのものであっても、上昇する結果を考慮に入れることができる。ベースラインに近接する結果は一般的には常に考慮に入れることができる。それというのもこのような結果は、口腔活性が存在するとしても、その存在によっては影響されないことが明らかだからである。
【０１９４】
時間ｔ1の経過後、口腔活性が存在する場合にはこの活性が沈静化し、捕集された呼気の全てが検査結果の計算のために考慮に入れられると、２つの閾値、つまり上側閾値Ｔu５０６と、下側閾値Ｔl５０８とが使用される。領域５０２全体を通して、蓄積されているデータが極めて僅かしかない場合には、ＴuおよびＴlの大幅に異なる値８δおよび２δが図６の好ましい実施例において使用される。下側の結果２δは陰性結果と見なされ、これに対して上側の結果８δは陽性結果と見なされる。ＴuとＴlとの間の領域内に存在する結果は、不明確であり、より多くのデータの蓄積を必要とする。別の好ましい実施例によれば、閾値レベルはこの領域において一定である必要はなく、時点ｔ1で大きく離れた場所で始まり、時間とともにゆっくりと収束する。これは別の上側閾値曲線５０７によって示した通りである。
【０１９５】
この好ましい実施例の重要な観点は、尿素の投与後たった４分であることも可能な時間ｔ1に達するまでに、得られた結果が所期のベースライン、つまり記載の好ましい実施例の場合８δおよび２δから充分に逸脱している場合、陽性または陰性の明確な診断を下すことが既に可能なことである。明確な診断のための好ましい基準は、下側閾値を下回るいずれの点も除外して、上側閾値の上方に２つの点が得られた場合、診断は陽性である、ということである。同様に、上側閾値を上回るいずれの点も除外して、下側閾値の下方に２つの点が存在した場合、これは陰性診断を提供するのに充分な基準となる。結果が本当に陰性なのかどうかを見極める上での上述のような難しさを心に留めた、陰性診断のためのより厳格で好ましい基準は、尿素投与後の３つまたは４つの連続する点の存在である。これらの点は下側閾値よりも下方にあるか、または平均してこの閾値よりも下方にあり、１δ未満の標準偏差と、１分当たり０．１δ未満の勾配とを有し、機器の有意なドリフトまたは傾きを有さない。質的に云えば、このことは、ほとんど平らであるべきＤｏＢプロットを示す測定に際して、履歴上安定的に動作することが知られている機器において、いかなる従来の方法よりも早く陰性結果を見極め可能であることを示唆している。従って、診断を提供できる速度に関して、本発明の呼気検査の好ましい実施例の１つの観点は、陽性結果についても陰性結果についても、従来の機器および方法の実施例とは大きな違いを示す。
【０１９６】
図６の実施例の場合には６分で示される時間ｔ2の経過後、充分に多くの点が蓄積されている場合には、結果の標準偏差は降下するはずであり、検査の生理学的結果は、いずれかの方向で決定的ならば充分に明白なはずなので、閾値を互いに徐々に接近させ、進行中の検査に最高の感度と特定性とを提供する方向に動かすことができる。閾値同士の閉鎖を開始する時点ｔ2と、閾値５１０，５１２の閉鎖自体の速度と、両閾値に共通のあらゆるレベルの変化速度とは、データ自体によって決定されるか、または予め決められる。点が最適合曲線から急速に収束する標準偏差を有していると、その結果、閾値はスピーディに閉鎖され動かされることになる。標準偏差がゆっくり収束する場合にはその逆となる。やはり点のばらつき度によって決定される時間ｔ3後には、２つの閾値は収束して、伝統的に使用されるレベル、この実施例では５δで、１つの閾値５１４となる。この時点からは、この閾値の上方または下方に位置する結果に基づいて診断が行われる。
【０１９７】
これに対して、データ点にばらつきが残っていて、それらの平均レベルが５δに近接している場合には、エラー・メッセージが表示され、有意な結果なしで検査が終結される。
【０１９８】
使用中、図６に示した閾値利用法は次のように作用することが好ましい。６分後に８δを上回らない上昇ＤｏＢ結果を有する被検者は、８分後、７δの閾値で再び評価され、この閾値を上回らない場合には、１０分後、６δの閾値で評価され、伝統的に使用される５δに達するまでこのような評価が行われる。同様に、６分後に２δを下回らない、見極められないＤｏＢ傾向を示す被検者は、８分後、３δの閾値で再び評価され、この閾値を下回らない場合には、１０分後、４δの閾値で評価され、伝統的に使用される５δに達するまでこのような評価が行われる。
【０１９９】
検査の時間が進み、蓄積されたデータが呼気検査メカニズムの生理学的な実態を反映し、これにより陽性の被検者のＤｏＢが時間の進行と共に上昇するにつれて、使用された閾値１５１は、テスト時間の継続と共にゆっくりと上昇することが可能になる。
【０２００】
別の好ましい実施例によれば、下側閾値は、上側閾値と合体して単独の閾値レベルを形成する代わりに、独立して存在し続ける。このことは図６において別の好ましい下側閾値５１６によって示されている。この下側閾値５１６は、例示においては４δに示されている或る程度上方のレベルで一定のままであるか、または陰性結果と陽性結果との区別がより明らかになるにつれて、時間と共にゆっくりと降下する。
【０２０１】
上述の好ましい実施例に従って可変の閾値を使用することの有効性は、このような閾値の実施例を組み込んだ呼気テスターで得られた結果を、標準モニター検査法によって得られた結果と比較することによって検証された。Ｈ．ピロリ呼気検査の場合、このような標準モニター法は、患者の胃からの生検材料の内視鏡的な捕集によって、次いで組織の組織学的検査、または存在する細菌の培養によって行われる。
【０２０２】
本発明の別の好ましい実施例によれば、使用される閾値は、システムの自己診断出力に関連させられる。高いノイズレベルまたは系統的ノイズ・パターン、または結果における傾きを有するような粗悪な結果を与える機器の場合、閾値利用法は、広範囲な初期閾値、つまり比較的高い上側閾値と低い下側閾値とを利用する。低ノイズレベルまたは低レベルのドリフトを有する良好な結果を与える機器の場合、上側および下側の閾値レベルおよびこれらの閾値レベル間の差を全て低下させることができ、陰性結果を定義付けするのに必要な閾値を下回る点の数を次いで減少させることができる。このようにすると、固定された閾値によるよりも早く、検査結果を陰性または陽性と定義付けすることが可能になる。
【０２０３】
本発明の別の好ましい実施例によれば、測定された点の集合が明確な検査結果を与えると考えられるか否かを見極めるのに、閾値利用法が使用される。１つの検査で得られた点のプロットに関数的に近似するように、好ましくは二次の最適合多項式が構成される。この多項式の構成には、口腔活性の効果的な停止に続いて測定されたそれらの点だけが使用される。算出された多項式曲線からのこれらの点の重み付け標準偏差が次いで算出される。重み付けは、ベースラインよりも上方の例えば５δ未満の点に関しては、多項式曲線からの偏差がそのまま採られるように行われる。ベースラインよりも上方の、５δを上回る点に関しては、このような測定値に対するランダム・ノイズの影響ははるかに少なくなるので、計算法は、重み付け標準偏差を算出する目的で有効誤差値として、多項式から点の偏差のうちの２０％だけを採る。このような重み付け標準偏差が１．５σよりも大きいならば、その測定値は、結果のばらつきが大きいので、問題があるとみなされる。
【０２０４】
標準偏差基準に加えて、測定値を決定的でないとして拒絶する際の他の好ましい基準がある。このような好ましい基準の一例を挙げると、この基準は、測定された５つの点のうち少なくとも２つの点が閾値限界内、例えばベースラインより上方の３δ〜７δにある一方、これと同時に、最後に測定された点が、強陽性結果がないことを示す、ベースラインより上方の１０δ未満である場合に用いられる。最後の点だけが陽性結果を示すように思われても、計算ルーティンはその時点で現存するものとして、その測定値を拒絶する。なぜならば、前述の「５つのうち２つ」基準によって不確実性をまねくからである。
【０２０５】
本明細書のいくつかの部分で、上部消化管内のヘリコバクター・ピロリを検出するための尿素呼気検査に関して、手順および計算法を説明してきたが、もちろんこの検査は、呼気検査により実施可能な多くの診断検査の一例にすぎず、本発明はＨ．ピロリ検出呼気検査からもたらされる、好ましい説明例に限定されるものではない。
【０２０６】
具体的に個々まで図示し説明してきたものによって本発明が限定されるものではないことは、当業者には明らかである。むしろ本発明の範囲は、上述の種々の構成要件の組み合わせおよび副次的な組み合わせ、ならびに、これらの構成要件の変更および修正を含むものである。このような組み合わせ、変更および修正は、上記説明を読めば当業者には容易に考えられることであり、しかも従来技術にはないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、呼気試料を蓄積して取り扱うための中間チャンバ・システムを組み込んだ、ＰＣＴ国際公開第99/14576号（WO99/14576）パンフレットに開示された呼気テスターの構成部分を示す概略的なブロック・ダイヤグラムである。
【図２】  図２は、図１の呼気テスターに使用されたタイプの、ＮＤＩＲ分子相関分光計を示す斜視図である。
【図３】  図３は、呼気テスターを操作する較正手順の好ましい実施例の主なステップを示すフロー・ダイヤグラムである。
【図４】  図４Ａ〜図４Ｅは、種々の典型的な呼気検査結果、すなわち、本発明の好ましい実施例による事実上連続的にサンプリングおよび分析を行う方法を用いれば正確に解釈可能であるが、しかし、試料呼気の個別のバッグを収集して分析する従来の方法を用いた場合には誤解釈されるおそれのある種々の典型的な呼気検査結果のプロットを示す図である。
【図５】  図５は、連続的に捕集された試料対を、基準試料のベースラインと比較するのではなく、互いに比較する方法の利用を示すグラフである。
【図６】  図６は、同位体比の変化が決定的な結果を提供したと考えられたときにこれを見極めるのに用いられる閾値を、同位体標識基質の摂取からの経過時間の関数として示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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