PT1320743E

PT1320743E - MéTODO DE ANáLISE DA RESPIRAÃO HUMANA ATRAVéS DE UM NALISADOR DE GáS ISOTËPICO

Info

Publication number: PT1320743E
Application number: PT01967727T
Authority: PT
Inventors: Tamotsu Hamao; Masaaki Mori; Yasuhiro Kubo; Masahiko Miyoshi; Mizui Hiroaki
Original assignee: Otsuka Pharma Co Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2010-07-26
Also published as: US6940083B2; CN1683920A; CN100483108C; HK1060396A1; ATE470848T1; HK1080145B; CN1220044C; AU2001288064B8; KR100772291B1; AU2001288064A2; WO2002025250A3; CA2421509C; KR20030031193A; MXPA03002592A; HK1080145A1; TW542910B; EP1320743A2; DE60142345D1; EP1320743B1; WO2002025250A2

Description

DESCRIÇÃO "MÉTODO DE ANÁLISE DA RESPIRAÇÃO HUMANA ATRAVÉS DE UM ANALISADOR DE GÁS ISOTÓPICO"

Descrição

CAMPO TÉCNICO A presente invenção está relacionada com um método de medição de isótopos estáveis para analisar espectrometricamente a respiração humana.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As análises isotópicas são úteis para o diagnóstico de doenças em aplicações médicas, em que as funções metabólicas de um corpo vivo podem ser determinadas pela administração de um medicamento contendo um isótopo ao corpo vivo e então detectar uma alteração na razão de concentração do isótopo.

Bactérias denominadas Helicobacter pylori (HP) são geralmente conhecidas por causarem úlceras gástricas e gastrites.

Se a HP estiver presente no estômago de um paciente, deverá ser administrado um antibiótico ao paciente para tratamento de remoção da bactéria. Por isso, é fundamental verificar se o paciente tem HP. A HP tem uma elevada actividade de urease para decompor ureia em dióxido de carbono e amónia. -2- 0 carbono tem isótopos que têm números de massa de 12, 13 e 14, entre os quais o isótopo 13C tendo um número de massa de 13 é fácil de manejar devido à sua não radioactividade e estabilidade.

Se a concentração de 13C02 como um produto metabólico final na respiração do paciente, mais especif icamente, uma razão de concentração de 13C02/12C02, puder ser determinada com êxito após a ureia marcada com 13C ser administrada ao paciente, a presença de HP pode ser confirmada.

No entanto, a razão de concentração 13C02/12C02 em dióxido de carbono que ocorre naturalmente é 1:100, tornando difícil determinar precisamente a razão de concentração na respiração do paciente. Têm sido convencionalmente conhecidos métodos para determinar uma razão de concentração de 13C02/12C02 através de espectofotometria de infravermelhos (ver Japanese Examined Patent Publications N.° 61-42219B (1986) e N.° 61-42220 (1986)). O método apresentado em "Japanese Examined Patent Publication No. 61-42220" utiliza duas células tendo respectivamente um percurso longo e um percurso curto. Os comprimentos de percurso das células são ajustados de modo que uma absorvência de 13C02 numa das células seja igualada a uma absorvência de 12C02 na outra célula. Feixes de luz tendo respectivamente comprimentos de onda adequados para a determinação da absorvência de 13C02 e a absorvência de 12C02 são aplicados às respectivas células, e as intensidades dos feixes de luz transmitidos são medidas.

De acordo com este método, uma razão de absorvência para a razão de concentração em dióxido de carbono que -3 - ocorre naturalmente pode ser definida em 1. Por isso, a razão de absorvência é alterada correspondentemente para uma alteração na razão de concentração. Isto permite a detecção da alteração na razão de concentração. (A) Mesmo que sejam usados os métodos que utilizam a espectrofotometria de infravermelhos, é dificil detectar uma ligeira alteração na razão de concentração. A sensibilidade pode ser melhorada ao utilizar células mais longas, mas a utilização de células mais longas aumenta a dimensão do analisador de gás isotópico. Uma outra abordagem é colocar espelhos em extremidades opostas das células para reflectir os feixes de luz muitas vezes.

No entanto, cada uma das células tem um volume maior, de modo que o analisador de gás isotópico tem correspondentemente um tamanho maior. (B) Nos métodos em que se emprega a espectrofotometria de infravermelhos, um gás de referência tendo uma concentração de CO2 de zero, isto é, ar que tenha passado através de um absorvente de dióxido de carbono, é cheio nas células, e um processo de medição de absorvência é preliminarmente efectuado para a medição precisa das absorvências de 12C02 e de 13C02.

Onde o absorvente de dióxido de carbono é usado como descrito acima, o absorvente de dióxido de carbono é gradualmente deteriorado, e é dificil determinar quando o absorvente necessita de substituição. 0 tempo de substituição pode ser indicado com base no número de vezes da análise, ou determinado com base numa alteração na cor do absorvente de dióxido de carbono que é adaptado para ser colorido por uma reacção com dióxido de carbono. -4-

Onde a determinação do tempo de substituição é baseada no número de vezes da análise, no entanto, a análise pode sofrer de um erro que ocorre devido a variações na capacidade de absorção do absorvente de dióxido de carbono dependendo dos lotes de produção.

Onde o absorvente de dióxido de carbono variável em cor é utilizado, a cor do absorvente volta para a sua cor original quando o fluxo de ar é parado. Por isso, é difícil determinar o tempo de substituição.

RESUMO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, é fornecido um método de medição de isótopo estável para analisar espectrometricamente a respiração humana, introduzindo um espécime de gás de respiração humana contendo dois gases componentes isotópicos numa célula, medindo intensidades de luz transmitida através do espécime de gás em comprimentos de onda adequados para os respectivos gases componentes isotópicos, e processando dados das intensidades de luz para determinar uma razão de concentração entre os gases componentes isotópicos, os dois gases componentes isotópicos incluindo dióxido de carbono 12C02 e dióxido de carbono 13C02, o método incluindo: um primeiro passo de introdução de espécime de gás para dentro de um injector de gás que está em comunicação com a célula estando o espécime de gás impedido de fluir para dentro da célula; um segundo passo de injecção de espécime de gás através do injector de gás numa quantidade pré-determinada para dentro da célula e pressurizando deste modo o espécime de gás na célula; um terceiro passo para determinar absorvências de luz -5- transmitida através do espécime de gás pressurizado nos comprimentos de onda adequados para os respectivos gases componentes isotópicos, sendo a luz transmitida enguanto o injector de gás está parado; e um quarto passo para determinar a razão de concentração entre os gases componentes isotópicos no espécime de gás com base numa curva de calibração preparada através de medição em amostras de gás pressurizado cada uma contendo os gases componentes isotópicos em concentrações conhecidas. 0 analisador de gás isotópico tem substancialmente a mesma construção que o analisador de gás isotópico convencional, mas inclui ainda meios de pressurização para pressurizar um espécime de gás nas células. A pressurização do espécime de gás é capaz de produzir virtualmente o mesmo efeito que o aumento da concentração de dióxido de carbono no espécime de gás, melhorando assim uma razão S/N e a partir dai a precisão de medição e a reprodutibilidade de medição sem a necessidade de aumentar os comprimentos das células. Além disso, o aumento do tamanho do analisador pode ser evitado.

Onde as pressões internas das células são aumentadas para 2 atm pela pressurização, um efeito suficiente pode ser fornecido (ver Exemplo 1 a ser descrito mais abaixo) . É uma vantagem alcançável com as formas de realização da presente invenção fornecer um método de análise de gás isotópico, que pode determinar as concentrações de gases componentes com uma reprodutibilidade de medição satisfatória e com uma precisão de medição mais elevada introduzindo um espécime de gás que contém dióxido de carbono 13C02 e dióxido de -6- carbono 12C02 como os gases componentes para dentro das células, medindo as intensidades de feixes de luz transmitidos através das células em comprimentos de onda adequados para análise dos respectivos gases componentes, e processar dados indicativos das intensidades de luz, e já livre de um aumento de tamanho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma melhor compreensão da invenção e para mostrar como a mesma pode ser posta em prática, será agora feita referência, apenas através de exemplos, aos desenhos que a acompanham, em que:

Fig. 1 é um diagrama de bloco que ilustra a construção geral de um analisador espectrofotométrico de gás isotópico operável de acordo com a presente invenção;

Fig. 2 (a) é uma visão do plano que ilustra um injector de gás 21 para injectar quantitativamente um espécime de gás operável de acordo com a presente invenção;

Fig. 2(b) é uma visão frontal que ilustra o injector de gás 21 de Fig. 2(a);

Fig. 3 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o percurso de fluxo de gás e a câmara da célula 11 são limpos com um gás de referência limpo;

Fig. 4 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando um processo de medição de intensidade de luz é efectuado no gás de referência;

Fig. 5 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando -7 - um gás de base é aspirado para o injector de gás 21 desde um saco de amostragem de respiração;

Fig. 6 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando uma parte do gás de base é mecanicamente ejectado do injector de gás 21 para fornecer o gás de base para uma primeira célula de amostra 11a e uma segunda célula de amostra 11b;

Fig. 7 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o resto do gás de base é completamente ejectado de um cilindro 21b com uma válvula V6 sendo fechada;

Fig. 8 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o ar para a diluição do gás de amostra é aspirado;

Fig. 9 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando um gás de amostra é aspirado para o injector de gás 21 a partir de um outro saco de amostragem de respiração;

Fig. 10 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando um gás de amostra é fornecido para a primeira célula de amostra 11a e para a segunda célula de amostra 11b;

Fig. 11 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o gás de amostra é pressurizado na primeira célula de amostra 11a e na a segunda célula de amostra 11b com a válvula V6 sendo fechada;

Fig. 12 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o ar é aspirado para o cilindro 21b; -8-

Fig. 13 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o ar é ejectado a uma taxa de fluxo constante do cilindro 21b para o processo de medição de intensidade de luz;

Fig. 14 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o gás de referência é aspirado para o injector de gás 21;

Fig. 15 é um diagrama que ilustra um percurso de fluxo de gás a ser utilizado no analisador de Fig. 1 quando o gás de referência é cheio na primeira célula de amostra 11a e na segunda célula de amostra 11b utilizando o injector de gás 21;

Fig. 16 é um gráfico que ilustra a relação entre uma quantidade injectada adicionalmente (grau de pressurização) do espécime de gás e um desvio padrão indicativo de variações nos dados de A13C;

Fig. 17 é um gráfico obtido traçando uma relação entre o período total de utilização de um absorvente de dióxido de carbono e uma razão de 12 Ratio; e

Fig. 18 é um gráfico obtido traçando uma relação entre o período total de utilização de um absorvente de dióxido de carbono e um desvio padrão (SD) de dados de A13C indicativos de alterações de A13C em 13C calculado com base numa série de medições.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Uma forma de realização da presente invenção será daqui em diante descrita em detalhe com referência aos desenhos anexados. Nesta forma de realização, um medicamento de diagnóstico de ureia marcado 13C é -9- administrado a um paciente, e então uma concentração de 13C02 na amostra de respiração do paciente é espectrometricamente analisada. I. Teste de Respiração

Primeiro, a respiração do paciente é tirada para amostra para um saco de amostragem de respiração antes da administração do medicamento de diagnóstico de ureia. A seguir, o medicamento de diagnóstico de ureia é oralmente administrado ao paciente e, após cerca de 20 minutos, a respiração do paciente é tirada para amostra para um outro saco de amostragem de respiração da mesma forma que na amostragem de respiração anterior.

Os sacos de amostragem de respiração obtidos antes e após a administração do medicamento são respectivamente ligados aos bocais pré-determinados de um analisador espectrofotométrico de gás isotópico, e é feita uma análise automática da forma que se segue. II. Analisador Espectrofotométrico de Gás Isotópico

Fig. 1 é um diagrama de bloco que ilustra a construção geral do analisador espectrofotométrico de gás isotópico. O saco de amostragem de respiração contendo a respiração obtida após a administração do medicamento (daqui em diante referido como "gás de amostra") e o saco de amostragem de respiração contendo a respiração obtida antes da administração do medicamento (daqui em diante referido como "gás de base") são respectivamente ligados aos bocais NI e N2. O bocal NI é ligado a uma válvula electromagnética V2 (daqui em diante referida simplesmente - 10- como "válvula") através de um tubo de metal (daqui em diante referido simplesmente como "tubo"), enquanto que o bocal N2 é ligado a uma válvula V3 através de um tubo. Além disso, um tubo para introduzir ar é ligado a uma válvula V5.

Um gás de referência fornecido duma secção 30 de fornecimento de gás de referência (o qual será descrito mais adiante) flui para três percursos. O gás de referência que flui para um dos percursos é alimentado para uma célula auxiliar 11c, e o gás de referência que flui para um outro dos percursos flui para uma válvula VI. O gás de referência que flui para o outro percurso flui para uma unidade de fonte luminosa para a regulação da temperatura da unidade de fonte luminosa. 0 gás de referência que flui para a célula auxiliar 11c é descarregado para uma câmara de célula 10 a partir da célula auxiliar 11c.

Uma saída da válvula VI é ligada a uma abertura de uma válvula V4 de três vias, e uma outra abertura da válvula V4 de três vias é ligada a um injector de gás 21 para injectar quantitativamente o gás de amostra ou o gás de base. O injector de gás 21 tem uma configuração que se assemelha a uma seringa tendo um pistão e um cilindro. O pistão é accionado em cooperação com um motor de impulso, e um parafuso de avanço acoplado ao motor de impulso e uma porca fixa no pistão (o que será descrito mais adiante). A outra abertura da válvula V4 de três vias é ligada à primeira célula de amostra 11a para medir uma absorvência de 12C02. Os tubos que vão desde as válvulas V2, V3 e V5 juntam um tubo que liga a válvula VI e válvula V4 de três vias. - 11 - A câmara da célula 11 inclui a primeira célula de amostra 11a que tem um comprimento pequeno para a medição de absorvência de 12C02, uma segunda célula de amostra 11b que tem um comprimento grande para a medição de absorvência de 13C02, e a célula auxiliar 11c através da qual o gás de referência flui. A primeira célula de amostra 11a comunica com a segunda célula de amostra 11b, de modo que o gás introduzido na primeira célula de amostra 11a entra directamente para a segunda célula de amostra 11b e é descarregada através de uma válvula V6. 0 gás de referência é introduzido na célula auxiliar 11c. A primeira célula de amostra 11a tem um volume de cerca de 0, 6 ml, e a segunda célula de amostra 11b tem um volume de cerca de 12 ml. Especificamente, o comprimento da primeira célula de amostra 11a é 13 mm, e o comprimento da segunda célula de amostra 11b é 250 mm A célula auxiliar 11c tem um comprimento de 236 mm. Janelas de safira permeáveis por radiação infravermelha são fornecidas nas extremidades opostas da câmara da célula 11. A câmara da célula 11 está cercada por um material de isolamento de calor tal como espuma de poliestireno (não mostrado).

Um carácter L de referência indica a unidade de fonte luminosa de infravermelhos. A unidade de fonte luminosa L de infravermelho inclui dois guias de onda 23a, 23b para projecção de feixes de luz infravermelhos. Os feixes de luz de infravermelhos podem ser gerados de qualquer forma. Por exemplo, um aquecedor cerâmico (temperatura de superfície: 450°C) ou pode ser utilizado algo semelhante. Um cortador giratório 22 é fornecido para bloquear os feixes de luz infravermelhos num ciclo pré-determinado . - 12-

Os feixes de luz infravermelhos projectados a partir da unidade de fonte luminosa L passa respectivamente ao longo de um primeiro percurso de luz LI prolongando-se pela primeira célula de amostra 11a e célula auxiliar 11c e ao longo dum segundo percurso de luz L2 prolongando-se pela segunda célula de amostra 11b. (ver Fig. 1).

Um carácter de referência D indica um detector de infravermelhos para detectar os feixes de luz de infravermelhos que passaram através das células. 0 detector de infravermelhos D tem um primeiro filtro de comprimento de onda 24a e um primeiro elemento de detecção 25a colocado no primeiro percurso de luz, e um segundo filtro de comprimento de onda 24b e um segundo elemento de detecção 25b colocado no segundo percurso de luz . 0 primeiro filtro de comprimento de onda 24a está desenhado para transmitir radiação de infravermelhos tendo um comprimento de onda de cerca de 4280 nm para a medição da absorvência de 12C02, enquanto que o segundo filtro de comprimento de onda 24b está desenhado para transmitir radiação de infravermelhos tendo um comprimento de onda de cerca de 4412 nm para a medição da absorvência de 13C02. O primeiro elemento de detecção 25a e o segundo elemento de detecção 25b estão adaptados para a detecção dos feixes de luz de infravermelhos. O primeiro filtro de comprimento de onda 24a, o primeiro elemento de detecção 25a, o segundo filtro de comprimento de onda 24b e o segundo elemento de detecção 25b estão alojados numa embalagem 26 cheios com um gás inerte tal como Ar. A temperatura de todo o detector de infravermelhos - 13- D é mantida a um nível constante por um aquecedor e um elemento Peltier, e as temperaturas internas de embalagens 2 6a, 2 6b são cada uma mantidas a um nível baixo por um elemento Peltier 27.

Os ventiladores 28, 29 são fornecidos para ventilação no analisador espectrofotométrico de gás isotópico. A secção de fornecimento de gás de referência 30 está anexada a uma parte principal do analisador espectrofotométrico de gás isotópico para fornecimento de ar livre de C02. A secção de fornecimento de gás de referência 30 inclui um filtro de poeira 31, um compressor 32, uma secção de remoção de humidade 33, um filtro seco 34, um fluxímetro 35 e uma secção de absorção de dióxido de carbono 36 os quais estão ligados em série. A secção de absorção de dióxido de carbono 36 utiliza, por exemplo, soda lima (uma mistura de hidróxido de sódio e hidróxido de cálcio) como um absorvente de dióxido de carbono.

Figs. 2 (a) e 2 (b) são uma visão do plano e uma visão frontal, respectivamente, ilustrando o injector de gás 21 para injectar quantitativamente um espécime de gás. O injector de gás 21 funciona como "meio de pressurização". O injector de gás 21 inclui uma base 21a, um cilindro 21b fornecido na base 21a, um pistão 21c montado no cilindro 21b, uma porca móvel 21d fornecida por baixo da base 21a e acoplada ao pistão 21c, e um parafuso de avanço 21e roscadamente engrenado com a porca 21d, e um motor de impulso 21f para rodar o parafuso de avanço 21e. O motor de impulso 21f é accionado numa direcção normal e numa direcção inversa por um circuito accionador - 14- não mostrado. Quando o parafuso de avanço 21e é rodado pela rotação do motor de impulso 21f, a porca 21d é movida para trás e para a frente de acordo com a direcção da rotação do parafuso. Assim, o pistão 21c é movido para trás e para a frente para uma posição desejada. Por isso, a introdução e ejecção do espécime de gás no/do cilindro 21b podem ser controladas conforme desejado. III. Procedimento de Medição A medição é alcançada ao efectuar um processo de medição do gás de referência, um processo de medição do gás de base, um processo de medição do gás de referência, um processo de medição do gás de amostra e um processo de medição do gás de referência por esta ordem. Nas Figs. de 3 a 11, os percursos de fluxo de gás estão tracejados.

Durante a medição, o gás de referência flui constantemente através da célula auxiliar 11c. A taxa de fluxo do gás de referência é mantido num nível constante pelo fluxímetro 35. III-l. Processo de Medição de Referência 0 gás de referência limpo é passado através de um percurso de fluxo de gás e a câmara da célula 11 do analisador espectrofotométrico de gás isotópico como mostrado na Fig. 3 para limpar o percurso de fluxo de gás e a câmara da célula 11. Neste momento, o cilindro 21b também é limpo movendo para trás e para a frente o pistão 21c.

Então, o gás de referência é ejectado do cilindro 21b como mostrado na Fig. 4, e as intensidades de luz são medidas através dos respectivos elementos de detecção 25a, 25b.

As intensidades de luz assim medidas pelo primeiro - 15- e segundo elementos de detecção 25a e 25b são representadas por 12R1 e 13R1, respect ivamente. III-2. Processo de Medição de Gás de Base

Com a válvula VI estando fechada e duas aberturas da válvula V4 estando abertas como mostrado na Fig. 5, o gás de referência é impedido de fluir para a primeira célula de amostra 11a e para a segunda célula de amostra 11b. Então, a válvula V2 é aberta, e o gás de base é aspirado para dentro do injector de gás 21 do saco de amostragem de respiração.

Após a aspiração do gás de base, uma parte do gás de base é mecanicamente ejectado do injector de gás 21 com uma abertura da válvula V4 e a válvula V6 estando aberta como mostrado na Fig. 6, pela qual a primeira célula de amostra 11a e a segunda célula de amostra 11b são cheias com o gás de base.

Então, a válvula V6 é fechada como mostrado na Fig. 7, e o resto do gás de base é completamente ejectado do cilindro 21b. Deste modo, a pressão do gás de base na primeira célula de amostra 11a e na segunda célula de amostra 11b é aumentada. Na Fig. 7, um percurso de fluxo de gás contendo o gás com pressão mais elevada está traçado em cruz.

Neste estado pressurizado, as intensidades de luz são medidas pelos respectivos elementos de detecção 25a, 25b.

As intensidades de luz assim medidas pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b são representadas por 12B e 13B, respect ivamente. III-3. Processo de Medição de Referência -16- A limpeza do percurso de fluxo de gás e das células e a medição de intensidade de luz para o gás de referência são novamente efectuadas (ver Figs. 3 e 4).

Intensidades de luz assim medidas pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b são representadas por 12R2 and 13R2, respectivamente. III-4. Processo de Medição de Gás de Amostra 0 ar para diluição do gás de amostra é aspirado para o injector de gás 21 com a válvula V5 estando aberta como mostrado na Fig. 8. Quando a concentração de C02 na amostra de gás for mais elevada que a concentração de C02 no gás de base, o gás de amostra é diluído de modo a que estas concentrações de C02 estejam iguais uma à outra.

Se a concentração de C02 no gás de base for mais elevada que a concentração de C02 no gás de amostra, o gás de base é diluído antes da aspiração do gás de base (ver Fig. 5). A concentração de C02 no gás de base e a concentração de C02 no gás de amostra são preliminarmente determinadas pela medição de intensidade de luz através dos elementos de detecção 25a, 25b.

Para informação detalhada sobre o processo de diluição, veja a Publicação Internacional WO98/30888.

Então, o gás de amostra é aspirado para o injector de gás 21 do saco de amostragem de respiração com o gás de referência estando impedido de fluir para a primeira célula de amostra 11a e para a segunda célula de amostra 11b (ver Fig. 9). Deste modo, o gás de amostra é diluído no cilindro 21b.

Após a aspiração do gás de amostra, a primeira - 17- célula de amostra 11a e a segunda célula de amostra 11b são cheias com o gás de amostra como mostrado na Fig. 10.

Então, a válvula V6 é fechada como mostrado na Fig. 11, e o gás de amostra é mecanicamente ejectado do injector de gás 21, em que o gás de amostra é pressurizado na primeira célula de amostra 11a e segunda célula de amostra 11b. A operação do injector de gás 21 é parada, e então as intensidades de luz são medidas pelos elementos de medição 25a, 25b.

As intensidades de luz assim medidas pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b são representadas por 12S e 13S, respectivamente. III- 5. Processo de Medição de Referência A limpeza do percurso de fluxo de gás e das células e a medição de intensidade de luz para o gás de referência são novamente efectuadas (ver Figs. 3 e 4) .

Intensidades de luz assim medidas pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b são representadas por 12R3 e 13R3, respectivamente. IV. Processamento de Dados IV- 1. Cálculo de Absorvências de Gás de Base A absorvência de 12C02, 12Abs (B) e a absorvência 13C02, 13Abs (B) do gás de base são calculadas com base nas intensidades de luz transmitidas de 12R1 e 13R1 para o gás de referência, as intensidades de luz transmitidas de 12B e 13B para o gás de base e as intensidades de luz transmitidas de 12R2 e 13R2 para o gás de referência. -18- A absorvência 12C02, 12Abs (B) é calculada a partir da seguinte equação: 12Abs (B) = -log [2,12B/ (12Rl+12R2) ] A absorvência 13C02, 13Abs (B) é calculada a partir da seguinte equação: 13Abs (B) = -log [213B/(13R1+13R2) ]

Visto que o cálculo das absorvências é baseado em intensidades de luz obtidas no processo de medição do gás de base e as médias (R1+R2) /2 de intensidades de luz obtidas no processo de medição de referência efectuado antes e após o processo de medição do gás de base, a influência de um desvio (uma influência relacionada com tempo na medição) pode ser eliminada. Por isso, não há a necessidade de esperar até que o analisador alcance um equilíbrio térmico completo (o que normalmente demora várias horas) no arranque do analisador. Assim, a medição pode ser iniciada imediatamente após o arranque do analisador. IV-2. Cálculo de Absorvências de Gás de Amostra A absorvência de 12C02, 12Abs (S) e a absorvência de 13C02, 13Abs (S) do gás de amostra são calculadas com base nas intensidades de luz transmitidas de 12R2 e 13R2 para o gás de referência, as intensidades de luz transmitidas de 12S e 13S para o gás de amostra e as intensidades de luz transmitidas de 12R3 e 13R3 para o gás de referência. A absorvência 12C02, 12Abs (S) é calculada a partir da seguinte equação: 12Abs (S) = -log [2 12S/(12R2+12R3) ] A absorvência 13C02, 13Abs (S) é calculada a partir da seguinte equação: 13Abs (S) = -log [2 13S/(13R2+13R3) ] - 19-

Visto que o cálculo das absorvências é baseado nas intensidades de luz obtidas no processo de medição do gás de amostra e as médias das intensidades de luz obtidas nos processos de medição de referência efectuados antes e depois do processo de medição do gás de amostra, a influência de um desvio pode ser eliminada. IV-3. Cálculo de Concentrações A concentração de 12C02 e a concentração de 13C02 são determinadas com a utilização de uma curva de calibração. A curva de calibração é preparada com base na medição efectuada ao utilizar amostras de gás de conhecidas concentrações de 12C02 e de amostras de gás de conhecidas concentrações de 13C02. Visto que o gás de base e o gás de amostra são pressurizados durante os processos de medição anteriormente mencionados, estas amostras de gás para a preparação da curva de calibração também são pressurizadas durante a medição.

Para a preparação da curva de calibração, as absorvências de 12C02 para concentrações de 12C02 diferentes indo de cerca de 0% a cerca de 6% são medidas. A concentração de 12C02 e a absorvência de 12C02 são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente, e a curva é determinada pelo método de mínimos quadrados. Uma curva quadrática aproximada, que inclui relativamente pequenos erros, é empregue como a curva de calibração nesta forma de realização. A concentração de 12C02 e a concentração de 13C02 no gás de base e a concentração de 12C02 e a concentração de 13C02 no gás de amostra determinadas pela utilização da curva de calibração anteriormente mencionada são representadas por 12Conc (B) , 13Conc (B) , 12Conc(S) e -20- 13Conc(S), respectivamente . IV-4. Cálculo de Razões de Concentração A razão de concentração de 13C02 para 12C02 é determinada.

As razões de concentração no gás de base e no gás de amostra são expressas como 13conc (B)/12Conc (B) e 13Conc(S) /12Conc(S), respectivamente.

Alternativamente, as razões de concentração podem ser definidas como 13Conc (B) / (12Conc (B)+13Conc (B) ) e 13Conc(S) / (12Conc (S)+13Conc (S) ) . Visto que a concentração de 12C02 é muito mais elevada que a concentração de 13C02, as razões de concentração expressas na forma anterior e na forma posterior são virtualmente as mesmas.

Iv-5. Determinação de alteração de 13C Uma diferença de 13C entre o gás de amostra e o gás de base é calculada a partir a seguinte equação: A13C = [ (Razão de concentração em gás de amostra)

- (Razão de Concentração em gás de base)] X 103 / (Razão de Concentração em gás de base) (Unidade: por mil) V. Avaliação de Capacidade de Absorção de Absorvente de Dióxido de Carbono A seguir será dada uma explicação para um procedimento de avaliação da capacidade de absorção do absorvente de dióxido de carbono que não está em conformidade com a presente invenção. Nas Figs. de 12 a 15, os percursos de fluxo de gás estão tracejados.

Durante a medição, o gás de referência é constantemente passado através de uma célula auxiliar 11c, -21 - e a taxa de fluxo de gás de referência é mantida num nível constante pelo fluxímetro 35.V-l.Processo de Medição de Intensidade de Luz de Ar. 0 ar é aspirado para dentro do cilindro 21b com a válvula VI estando fechada e a válvula V5 e duas aberturas da válvula V4 estando abertas como mostrado na Fig. 12. A válvula V4 é ligada como mostrado na Fig. 13, e o ar é ejectado a uma taxa de fluxo constante desde o cilindro 21b para o percurso de fluxo de gás e para a câmara da célula 11 do analisador espectrofotométrico de gás isotópico. Então, uma intensidade de luz é medida pelo elemento de detecção 25a. A intensidade de luz assim medida pelo primeiro elemento de detecção 25a é representada por 12A. V-2. Processo de Medição de Gás de Referência 0 gás de referência é aspirado para dentro do injector de gás 21 com a válvula VI e duas aberturas da válvula V4 estando abertas como mostrado na Fig. 14.

Após a aspiração do gás de base, a válvula V4 é ligada como mostrado na Fig. 15, e o gás de base é mecanicamente ejectado a uma taxa de fluxo constante do injector de gás 21. Deste modo, a primeira célula de amostra 11a e a segunda célula de amostra 11b são cheias com o gás de referência. Neste estado, uma intensidade de luz é medida pelo elemento de detecção 25a. A intensidade de luz assim medida pelo primeiro elemento de detecção 25a é representada por 12R. V-3. Processamento de Dados

Uma razão de intensidade de 12C02, 12Ratio é -22- determinada com base na intensidade de luz transmitida 12A para ar e a intensidade de luz transmitida 12R para o gás de referência. A razão de intensidade de 12Ratio é calculada a partir da seguinte equação:

12Ratio = 12A/12R

Como a razão de intensidade de 12Ratio se aproxima de 1, a capacidade de absorção do absorvente de dióxido de carbono é reduzida. Mais especificamente, existe uma relação entre a razão de intensidade e a capacidade de absorção como mostrado no Quadro 1.

Quadro 1: i2Ratio Capacidade de Absorção 0, 980 100% 0, 990 50% 1.000 0% A capacidade de absorção de absorvente de dióxido de carbono pode ser avaliada com base na razão de intensidade deste modo determinada de 12Ratio com referência ao Quadro 1.

Quando a razão de intensidade de 12Ratio for inferior ao limite (por ex., 0,990), uma indicação da deterioração do absorvente de dióxido de carbono é visualizada no dispositivo de visor de cristal liquido (não mostrado) do analisador de gás isotópico para informação do utilizador. Além disso, a análise espectrofotométrica de gás isotópico não é permitida até que o absorvente de dióxido de carbono seja substituído.

Exemplo 1

Alterações de A13C foram determinadas para um espécime de gás tendo uma concentração de 12CC>2 de 1% com o -23- espécime de gás sendo pressurizado numa série de níveis e sem a pressurização do espécime de gás. 0 espécime de gás empregue neste exemplo não foi uma amostra de respiração de um paciente como o gás de amostra ou o gás de base, mas foi ar de 1% da concentração de 12C02 contida num único saco de amostragem de respiração tendo um tamanho maior. 0 saco de amostragem de respiração tinha duas saídas, que foram respectivamente ligadas aos bocais NI e N2. Visto que o mesmo espécime de gás foi empregue para a medição neste exemplo, as alterações de h13C deveriam normalmente ter sido zero. 0 quadro 2 mostra as alterações de h13C calculadas com base nos resultados de medição obtidos quando a medição foi efectuada dez vezes ao injectar adicionalmente o gás em quantidades de 0 ml (1 atm) , 5 ml (cerca de 1,25 atm) , 10 ml (cerca de 1,5 atm), 15 ml (cerca 1,75 atm) e 20 ml (cerca de 2 atm).

Quadro 2: (%) Número de vezes de medição Quantidade injectada adicionalmente(ml) 0 5 10 15 20 1 0, 6 1,3 0, 9 0,1 -0,5 2 1,2 0,3 -0,4 0,1 0,1 3 -0,5 0, 9 0,1 0,4 0, 0 4 0, 0 -0,5 1 o > K3 -o,i 0,1 5 0, 6 0, 9 CN1 O 1 -0,5 -0, 6 6 -0, 8 -o,i -0,1 -0,3 0, 0 7 -0, 6 0,1 0, 9 -0,7 0, 0 8 -0,4 0,4 -0,3 0, 0 -0,1 9 0, 6 0, 0 0, 6 0,1 -0,4 10 0, 9 0, 8 1—1 O 1 -0,3 -0,3 -24- Média 0,16 0,41 0,12 -0, 12 -0, 17 Desvio padrão 0,71 0,56 0,49 0,33 0,26 Valor máximo 1,2 1,3 0, 9 0,4 0,1 Valor mínimo -0,8 -0,5 -0,4 -0,7 -0, 6

Uma relaçao entre uma quantidade injectada adicionalmente e um desvio padrão indicativo de variações nos dados de h13C é mostrada na Fig. 16;

Como pode ser visto na Fig. 16, existe uma correlação óbvia entre a quantidade adicionalmente injectada e o desvio padrão. Como a quantidade injectada adicionalmente (grau de pressurização) aumentou, o desvio padrão foi reduzido.

Por isso, a pressurização melhora efectivamente a reprodutibilidade dos dados de medição.

Exemplo 2 não está em conformidade com a presente invenção

Soda lima (uma mistura de hidróxido de sódio e hidróxido de cálcio) foi usada como o absorvente de dióxido de carbono. As reacções são mostradas abaixo.

C02 + H20 + 2NaOH -> Na2C03 + 2H20 Na2C03 + Ca (OH) 2 - CaC03 + 2NaOH A medição foi efectuada uma série de vezes por dia, e a relação entre o periodo total da utilização do absorvente de dióxido de carbono e a intensidade da razão 12Ratio foi traçada num gráfico como mostrado na Fig. 17. Como pode ser visto na Fig. 17, a razão de intensidade 12Ratio aumentou gradualmente quando o periodo total excedeu cerca de 300 horas.

Além da medição anteriormente mencionada, a medição foi efectuada utilizando um gás de referência preparado -25- utilizando o mesmo absorvente de dióxido de carbono e um espécime de gás tendo uma concentração de 12C02 de 1% como o gás de amostra, e foram calculadas alterações de A13C em 13C. 0 espécime de gás empregue neste exemplo não foi uma amostra de respiração de um paciente como o gás de amostra ou o gás de base, mas foi ar de 1% da concentração de 12C02 contida num único saco de amostragem de respiração tendo um tamanho maior. 0 saco de amostragem de respiração tinha duas saídas, que foram respectivamente ligadas aos bocais NI e N2.

Mais especificamente, a absorvência 12C02, 12Abs e a absorvência 13C02, 13Abs foram calculadas respectivamente a partir das seguintes equações: 12Abs = -log[12S/12R] 13Abs = -log[13S/13R] em que 12S e 13S transmitem intensidades de luz para o espécime de gás, e 12R e 13R transmitem intensidades de luz para o gás de referência. Com o uso da curva de calibração, uma concentração de 12C02, 12Conc e uma concentração de 13C02 13Conc foram determinadas, e então foi calculada uma razão de concentração 13Conc/12conc.

Este procedimento foi novamente efectuado para o mesmo espécime de gás. Uma alteração de A13C foi calculada a partir da seguinte equação: A13C = [ (Razão de concentração na primeira vez) - (Razão de Concentração na segunda vez)] X 103 / (Razão de Concentração na primeira vez) (Unidade: por mil) 0 procedimento acima mencionado foi repetido 10 vezes para o cálculo das alterações A13C. -26-

Visto que o mesmo espécime de gás foi empregue neste exemplo, as alterações de h13C deveriam normalmente ter sido zero. No entanto, existiram desvios de dados de medição de zero devido a erros de medição. Desvios padrão (SD) foram traçados num gráfico como mostrado na Fig. 18.

Como pode ser visto na Fig. 18, o desvio padrão SD indicativo de variações nos dados de medição excedeu 0,30 e aumentou gradualmente após o período de utilização total ter alcançado 300 horas.

No gráfico mostrado na Fig. 17, um período de utilização total de 300 horas corresponde a uma razão de intensidade 12Ratio de 0,99, que é um valor de referência a ser empregue como o limite para a substituição do absorvente de dióxido de carbono. O valor "0,99" é meramente um exemplo, de modo que o limite da diferença pode certamente ser empregue dependendo das especificações do analisador. -27-

REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora muito cuidado tenha sido tomado na compilação das referências, erros e omissões não podem ser excluídos e o IEP não assume qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição • JP 61042219 B [0008] • JP 61042220 A [0008] [0009] • WO 9830888 A [0059]

Lisboa, 20/07/2010

Claims

- 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Um método de medição de isótopos estáveis para analisar espectrometricamente a respiração humana, introduzindo um espécime de gás de respiração humana contendo dois componentes gasosos isotópicos numa célula (11a, 11b), medindo intensidades de luz (12S, 13S) transmitidas através do espécime de gás em comprimentos de onda adequados para os respectivos componentes gasosos isotópicos, e processando dados das intensidades de luz (12S, 13S) para determinar uma razão de concentração entre os componentes gasosos isotópicos, os dois componentes gasosos isotópicos incluindo dióxido de carbono 12CC>2 e dióxido de carbono 13CC>2, o método incluindo um primeiro passo de introdução de espécime de gás num injector de gás (21) que comunica com a célula (11a, 11b) , o espécime de gás estando impedido de fluir para dentro da célula; um segundo passo de injecção de espécime de gás pelo injector de gás (21) numa quantidade pré-determinada para um célula (11a, 11b), e pressurizando assim o espécime de gás na célula; um terceiro passo de determinação de absorvências (12Abs(S), 13Abs(S)) de luz transmitida através do espécime de gás pressurizado nos comprimentos de onda adequados para os respectivos componentes gasosos isotópicos, a luz sendo transmitida enquanto o injector de gás (21) está parado; e um quarto passo para determinar uma razão de concentração entre os componentes gasosos isotópicos no -2- espécime de gás com base numa curva de calibração preparada através da medição em amostras de gás pressurizado cada uma contendo componentes gasosos isotópicos em concentrações conhecidas. Lisboa 20/07/2010 - 1/18- FIG. 1

23b - 2/18 -

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21 f - 3/18 - FIG.3

- 4/18 - FIG. 4

- 5/18 - FIG. 5

- 6/18 - FIG. 6

- 7/18 - FIG. 7

- 8/18 - 00 0 LL

‘/////777777'/////. - 9/18 - FIG. 9

- 10/18 -

- 11/18-

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QUANTIDADE INJECTADAADICIOISIALMENTE (GRAU DE PRESSURIZAÇAO) >a:C° wqc LU<r qdl nu - 17/18 - ο FIG. 17

PERÍODO DE UTILIZAÇÃO ](H) Ο «c ixi - 18/18 - CD FIG. 18

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